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Die
Erfindung betrifft ein Aufzeichnungsmaterial für das Tintenstrahl-Aufzeichnungsverfahren
mit einem Träger
und mindestens einer Bildaufzeichnungsschicht.
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Beim
Tintenstrahl-Druckverfahren (Ink-Jet) werden winzige Tintentröpfchen mit
Hilfeverschiedener, bereits mehrfach beschriebener Techniken auf
ein Aufzeichnungsmaterial gebracht und von diesem aufgenommen. An
das Aufzeichnungsmaterial werden unterschiedliche Anforderungen
gestellt wie hohe Farbdichte der gedruckten Punkte, hohe Tintenaufnahmefähigkeit,
kurze Trocknungszeit und damit verbundene ausreichende Wischfestigkeit,
eine nicht über
das notwendige Ausmaß hinausgehende
Farbstoffdiffusion in Querrichtung der gedruckten Punkte (Bleed)
sowie geringe Farbkoaleszenz und hohe Wasserfestigkeit. Weitere
Anforderungen, insbesondere für
fotoähnliche
Drucke, sind gleichmäßiger Druckglanz
und Oberflächenglanz
des Aufzeichnungsmaterials.
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Infolge
großer
Fortschritte in der Ink-Jet-Technologie hinsichtlich der Bildqualität und Druckgeschwindigkeit
bei den Druckern ist der Markt für
Ink-Jet-Farbdrucker enorm gewachsen. Es wird erwartet, dass sich in
den nächsten
Jahren der Bereich der digitalen Fotografie, insbesondere der Tintenstrahl-Materialien
mit Fotoqualität, weiterhin
stark entwickelt. Um eine fotografische Bildqualität bei Tintenstrahldrucken
zu erreichen, ist das Erzielen einer hohen Bildbeständigkeit
eine der wichtigsten Entwicklungsaufgaben. Dies führt zu neuen Entwicklungen
sowohl bei den Bildempfangsmaterialien als auch bei den auf Farbstoffen
basierenden Tinten.
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Tintenstrahl-Aufzeichnungsmaterialien
können
in zwei Klassen eingeteilt werden, nämlich solche mit in Wasser
quellenden Aufzeichnungsschichten, die Bindemittel wie Gelatine
oder Polyvinylalkohol enthalten, und solche mit mikroporösen Schichten.
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Die
Aufzeichnungsmaterialien mit mikroporösen Schichten, die wegen der
Hohlräume
in der aufgetragenen Schicht die Tinte während des Druckens rasch absorbieren
können,
weisen eine hervorragende Bildqualität aufgrund der guten Farbfixierung
auf. Sie besitzen eine kurze Trocknungszeit und Probleme mit der Koaleszenz
und Bleed treten nicht auf. Die mit Hilfe solcher mikroporösen Aufzeichnungsmaterialien
erzeugten Bilder sind aber nicht lichtstabil und reagieren empfindlich
auf die in der Luft enthaltenen Gase, insbesondere Ozon. Das Gas
kann leicht in die Mikroporen der Aufzeichnungsschichten eindringen
und die Farbstoffe angreifen. Die Reaktionsfähigkeit gegenüber Ozon
kann durch Feuchtigkeit bei erhöhter
Temperatur noch verstärkt
werden.
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Zu
den derzeitig vorgeschlagenen Lösungen
des Problems gehört
das Laminieren des gedruckten Bildes mit einem Polyesterfilm oder
die Verwendung von Tinten, die Alkalimetall-Zusätze und Ammonium- oder Amingruppen
enthalten. Diese Lösungen
weisen zwar positive Aspekte auf, sind jedoch nicht frei von Nachteilen.
Zu den Nachteilen gehört
einerseits die Erhöhung
der Produktionskosten, verursacht durch den Laminierungsschritt,
andererseits neigen die metallhaltigen Verbindungen dazu, signifikante
Farbtonverschiebungen zu verursachen, die sich als Farbtrübung bemerkbar
machen.
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Durch
Zugabe von Reduktionsmitteln oder Ozonfängern wie Natriumthiosulfat
oder Natriumthiocyanat wird eine ausreichende Ozon- und Gasstabilität erreicht.
Die Lichtstabilität,
besonders für
den Magenta-Farbbereich, wird aber deutlich verschlechtert.
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Bekannte
Additive zur Verbesserung der Lichtstabilität wie UV-Absorber, Radikalquencher
und Antioxidantien werden einzeln oder als Mischung zur Bildaufzeichnungsschicht
gegeben oder als gesonderte Schicht aufgetragen.
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UV-Absorber
wie Benzotriazole oder Benzophenone sind in der Regel wasserunlöslich und
tendieren zu einer Glanzreduzierung an den Bildflächen. Auch
Verfälschungen
der Farbwiedergabe werden beobachtet. Da viele Verbindungen eine
Eigenfarbe besitzen, kommt es leicht zu Farbveränderungen an den weißen Bildflächen. Benzotriazolverbindungen
verschlechtern im Allgemeinen die Ozonstabilität.
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Radikalquencher
verbessern zwar die Lichtbeständigkeit,
haben aber einen negativen Einfluß auf die Farbwiedergabe. Antioxidantien
haben nur einen begrenzten Einfluß auf Ozon- und Lichtstabilität.
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Eine
weitere Möglichkeit
der Verbesserung der Ozonstabilität ist in der
JP 2002-370446 beschrieben. Dort
wird der Einsatz von Metallkomponenten in einer gesonderten Schicht
oder als Zusatz bei der Herstellung der Aufzeichnungsschicht beschrieben.
Nachteilig ist bei derartiger Zugabe von Metallverbindungen, dass
es zur Bildung von sogenannten Metallsalz- oder Metalloxiddomänen kommt.
Diese sind nicht so effektiv wie atomar verteilte Metallzentren.
Dies führt
zur Erhöhung
der Menge der Substanzen, was wiederum einen Anstieg der Viskosität der Streichlösung und
eine negative Beeinflussung der Tintenfarbe zur Folge hat.
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In
der
DE 100 62 449
A1 wird eine mit zwei-, drei- oder vierwertigen Metallen
dotierte Fällungskieselsäure beschrieben,
die aus Natriumsilikat unter Zugabe von Schwefelsäure und
Metallsalzen hergestellt wird. Nachteilig ist bei der Herstellungsmethode,
dass ein anorganisches Silikat eingesetzt wurde. Die mit dem Silikat
eingeführten
Natriumionen bewirken eine Farbverschiebung bei der Farbe Magenta.
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Aus
der
DE 100 20 346 ist
ein Tintenstrahl-Aufzeichnungsblatt bekannt, das einen Träger und
eine auf diesem aufgebrachte tintenaufnahmefähige Schicht umfasst. Diese
kann feine Siliciumdioxidpartikel aus synthetischem Siliciumdioxid
enthalten, das durch eine Gasphasenverfahren hergestellt wurde und
zusätzlich
eine wasserlösliche
mehrwertige Metallverbindung. Die
EP 1 231 071 B1 beschreibt ein Aufzeichnungsmaterial
für den
Tintenstrahldruck, das eine Tintenaufnahmeschicht enthält, bestehend
aus Bindemitteln, mindestens einem nanoporösen anorganischen Oxid und
Salzen des einwertigen Kupfers. Als nanoporöses anorganisches Oxid kann
kolloidales Aluminiumoxid, kolloidales Aluminiumoxid/hydroxid oder
positiv geladenes Siliciumdioxid eingesetzt werden. Die
EP 1 437 228 A1 offenbart
ein Aufzeichnungsmaterial für
den Tintenstrahldruck, das auf einem Träger eine Tintenaufnahmeschicht
enthält,
bestehend aus Bindemitteln und min destens einem nanokristallinen,
nanoporösen
Aluminiumoxid oder Alumiumoxid/hydroxid, wobei das nanokristalline,
nanoporöse
Aluminiumoxid oder Aluminiumoxid/hydroxid mit Aluminiumchlorhydrat
umgesetzt worden ist. Aus der
JP 2002201380 A ist eine ausgefällte Kieselsäure bekannt,
die mit Aluminium dotiert ist und in der 0,05 bis 0,5 Gew.% Aluminiumoxid
als Zusatzstoff gleichmäßig verteilt
in den Kieselsäureteilchen
verteilt vorliegen.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein weiteres Aufzeichnungsmaterial
für das
Tintenstrahldruckverfahren bereitzustellen, das die oben erwähnten Nachteile
nicht zeigt, insbesondere jedoch eine verbesserte Resistenz gegen
Ozoneinwirkung und gleichzeitig eine hohe Lichtstabilität aufweist.
Darüber
hinaus soll die Farbfixierung verbessert werden.
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Die
Aufgabe wird gelöst
durch ein Aufzeichnungsmaterial mit einem Träger und mindestens einer darauf
angeordneten Bildaufzeichnungsschicht, die neben einem Bindemittel
ein mit einem Metall modifiziertes Pigment enthält und das Pigment erhältlich ist
durch Lösen
eines Alkoxysilans oder einer Alkoxyaluminiumverbindung gemeinsam
mit einer Metallverbindung eines zwei, drei- und/oder vierwertigen
Metalls in einem organischen Lösungsmittel,
Initiierung einer Polykondensationsreaktion, Trocknen des gefällten, mit
dem Metall modifizierten Pigments und Wärmebehandlung.
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Durch
die Zugabe von Wasser und Katalysator wird die Polykondensationsreaktion
eingeleitet. Als Katalysator eignen sich Verbindungen, die die zum
Auslösen
der Reaktion benötigten
H+-, OH-- oder F- Ionen liefern. Insbesondere bevorzugt ist
die Zugabe von Salzsäure.
Aber auch Natronlauge oder Natriumfluorid können eingesetzt werden. Für die Herstellung
des erfindungsgemäßen Pigments
beträgt
das Molverhältnis
der einzelnen Reaktionskomponenten vorzugsweise
x Metallverbindung
: y Alkoxid : 3 (x + y) R-OH : 2 (x + y) H2O
: 0,35 (x + y) AB, wobei
R = Methyl-, Ethyl-, Propyl-, Butyl-,
A
= H+, M+ (Metallkation)
und
B = Cl-, F-,
OH- sind.
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Das
erhaltene Pigmentgel kann bei Raumtemperatur getrocknet oder angetrocknet
werden. Die Wärmebehandlung
des getrockneten oder angetrockneten Pigments erfolgt vorzugsweise
bei einer Temperatur von 150 bis 400°C, insbesondere 220 bis 300°C. Die Wärmebehandlung
kann 10 bis 20 Stunden oder länger dauern.
Durch ein langsames Aufheizen des Pigments während der Wärmebehandlung kann eine enge
Porenradiusverteilung erzielt werden. Unter einem langsamen Aufheizen
ist beispielsweise eine Temperaturerhöhung um 0,3 bis 0,8°K pro Minute
zu verstehen.
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Während der
Wärmebehandlung
diffundieren die flüssigen
Komponenten aus dem Gelkörper.
Die Ausbildung der inneren Oberfläche des porösen Materials ist daher auf
die Diffu sionskanäle
des austretenden Wassers und Alkohols zurückzuführen.
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Das
getrocknete und thermisch nachbehandelte Pigment kann auf eine gewünschte Korngröße vermahlen
werden.
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Das
erhaltene Pigment weist innerhalb des Oxidgitters isomorph verankerte
Metallatome auf. Das Metall wird domänenfrei eingebaut, d.h. es
wird so eingebaut, dass in seiner unmittelbaren Nachbarschaft nur
Atome der Pigmentmatrix vorhanden sind.
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Das
Pigment weist eine sehr hohe innere Oberfläche von 500 bis 1.000 m2/g auf. Es läßt sich in der gleichen Weise
suspendieren wie die nicht modifizierten Pigmente und in einer Aufzeichnungsschicht
für ein Ink-Jet-Aufzeichnungsmaterial
verarbeiten.
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Die
Metallverbindung wird in einer Menge von 0,01 bis 10 Mol%, insbesondere
0,1 bis 3 Mol%, eingesetzt, bezogen auf das Gewicht des zu erhaltenden
Pigments. Das erfindungsgemäße Pigment
weist eine Oberflächenkonzentration
des Metalls von 1 × 10-6 bis 1 × 10-3 mMol/m2 auf.
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Die
Menge des Alkoxids (y) kann 99,99 bis 90 Mol% betragen. Das Verhältnis x:y
kann demnach 1:10.000 bis 1:10, insbesondere 1:1.000 bis 3:100 betragen.
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Als
Ausgangssubstanzen der zur Herstellung des erfindungsgemäßen Pigments
benötigten
organischen Alkoxide können
Kieselsäureester
(Alkoxysilane), beispielsweise Ethylsilikate, Zirconate (RO)4Zr oder Alkoxyaluminiumverbindungen, beispielsweise
Aluminiumalkoholate wie Aluminium-(2-propanolat) oder Aluminium-tri(2-propanolat), verwendet
werden. Aber auch Gemische der Alkoxide können eingesetzt werden. Die
Alkylgruppe des Alkoxyrests vorgenannter Verbindungen kann 1 bis
8 Kohlenstoffatome aufweisen, vorzugsweise wird sie ein Methoxy-,
Ethoxy-, (Iso)Propoxy-, Butoxyrest oder ein Gemisch dieser Reste
sein. Diese Verbindungen sind im Handel erhältlich.
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Durch
die Wahl der Ausgangsalkoxide oder das Mischen entsprechender Alkoxide
kann die Oberflächenpolarität des hergestellten
Pigments gesteuert werden. Bei der Verwendung von Alkoxiden mit
freien Alkylgruppen können
diese in die Pigmentmatrix eingebaut werden und somit die Oberfläche hydrophobisieren.
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Die
Hydrophobie der Pigmentoberfläche
kann durch einen sogenannten Hydrophobie-Index charakterisiert werden.
Besonders bevorzugt werden Pigmente mit einem Hydrophobie-Index
von 2,3 bis 0,8. Um diese Hydrophobie des erfindungsgemäßen Pigments
zu erreichen, werden Alkoxide oder Alkoxidgemische mit einem Gehalt
an freien Alkylgruppen, insbesondere Methylgruppen von 0 bis 50
Mol%, eingesetzt.
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In
einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung werden Tetraethylorthosilicat
(TEOS) oder Methyltriethylsilicat (MIES) oder deren Gemische eingesetzt.
Aber auch ein Gemisch beider Substanzen kann eingesetzt werden.
Das Mengenverhältnis
kann 10:0,5 bis 1:10, insbesondere 10:1 bis 1:1, betragen.
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Das
erfindungsgemäße Pigment
kann in einer Bildaufzeichnungsschicht, insbesondere einer Ink-Jet-Aufzeichnungsschicht,
eingesetzt werden. Es kann auch im Gemisch mit weiteren Pigmenten
eingesetzt werden. Erfin dungsgemäß geeignete
Pigmente sind beispielsweise Aluminiumoxid, Aluminiumhydroxid, Aluminiumoxid-Hydrat,
Kieselsäure,
Bariumsulfat und Titandioxid.
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Die
Bildaufzeichnungsschicht kann auch Bindemittel sowie übliche Additive
und Hilfsmittel enthalten, wie Tenside, Vernetzungsmittel, Entschäumer, lichtstabilisierende
Mittel und farbstofffixierende Mittel wie Polyammoniumverbindungen.
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Das
Auftragsgewicht der Aufzeichnungsschicht kann 0,5 bis 60 g/m2, vorzugsweise 5 bis 50 g/m2,
insbesondere jedoch 10 bis 40 g/m2, betragen.
Die Bildaufzeichnungsschicht kann einschichtig oder mehrschichtig
aufgetragen sein.
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Die
Konzentration des erfindungsgemäßen Pigments
in der Bildaufzeichnungsschicht kann 10 bis 95 Gew.%, vorzugsweise
30 bis 95 Gew.%, insbesondere jedoch 50 bis 90 Gew.%, bezogen auf
das Gewicht der getrockneten Schicht, betragen.
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Die
Korngrößenverteilung
des erfindungsgemäßen Pigments
der Bildaufzeichnungsschicht kann vorzugsweise 50 bis 500 nm, besonders
bevorzugt 80 bis 400 nm betragen. Die mittlere Teilchengröße des Pigments
dieser Schicht kann vorzugsweise 80 bis 120 nm, besonders bevorzugt
um etwa 100 nm, betragen.
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Geeignete
Bindemittel sind beispielsweise Polyvinylalkohol, vollständig oder
teilweise verseift, kationisch modifizierter Polyvinylalkohol, Silylgruppen
aufweisender Polyvinylalkohol, Acetalgruppen aufweisender Polyvinylalkohol,
Gelatine, Polyvinylpyrrolidon, Stärke, Carboxymethylcellulose,
Polyethylenglykol, Styrol/Butadien-Latex und Styrol/Acrylat-Latex.
Besonders bevorzugt sind teilverseifte Polyvinylalkohole. Die Menge des
Bindemittels kann 90 bis 5 Gew.%, vorzugsweise entweder 85 bis 50
Gew.% oder 30 bis 10 Gew.%, bezogen auf das Gewicht der getrockneten
Schicht, betragen.
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In
einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung kann die Bildaufzeichnungsschicht
aus einer tintenabsorbierenden unteren Schicht und einer farbstofffixierenden
oberen Schicht aufgebaut sein. Das erfindungsgemäße Pigment kann sowohl in der
oberen als auch in der unteren Schicht enthalten sein. Im übrigen kann die
tintenabsorbierende untere Schicht dieselben Bindemittel und Additive
aufweisen wie die obere Schicht.
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Als
Trägermaterial
kann grundsätzlich
jedes Rohpapier verwendet werden. Bevorzugt sind oberflächengeleimte,
kalandrierte oder nicht kalandrierte oder stark geleimte Rohpapiere.
Das Papier kann sauer oder neutral geleimt sein. Das Rohpapier soll
eine hohe Dimensionsstabilität
aufweisen und die in der Tinte enthaltene Flüssigkeit ohne Wellenbildung
aufnehmen. Papiere mit hoher Dimensionsstabilität aus Zellstoffgemischen von
Nadelholzzellstoffen und Eukalyptuszellstoffen sind besonders geeignet.
Insoweit wird auf die Offenbarung der
EP 0 786 552 B1 verwiesen, die ein Rohpapier
für ein
Tintenstrahl-Aufzeichnungsmaterial
beschreibt. Das Rohpapier kann weitere, in der Papierindustrie übliche Hilfsstoffe
und Additive wie Farbstoffe, optische Aufheller oder Entschäumer enthalten.
Auch der Einsatz von Ausschußzellstoff
und aufgearbeitetem Altpapier ist möglich. Es können Rohpapiere mit einem Flächengewicht
von 50 bis 300 g/m
2 eingesetzt werden.
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Als
Trägermaterial
besonders geeignet ist ein einseitig oder beidseitig mit Polyolefinen,
insbesondere mit Polyethylen (LDPE und/oder HDPE) beschichtetes
Papier. Die Auftragsmenge des Polyethylens beträgt 5 bis 20 g/m2.
Auch Kunststofffolien, beispielsweise aus Polyester oder Polyvinylchlorid,
sind als Träger
geeignet. Das Flächengewicht
des Trägers
kann 50 bis 300 g/m2 betragen.
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Zum
Auftragen der Bildaufzeichnungsschicht oder Bildaufzeichnungsschichten
kann jedes beliebige, allgemein bekannte Auftrags- und Dosierverfahren
verwendet werden wie Walzenauftrag-, Gravur- oder Nippverfahren
sowie Luftbürsten-
oder Rollrakeldosierung. Besonders bevorzugt wird das Auftragen
mit Hilfe einer Kaskadenbeschichtungsanlage oder eines Schlitzgießers.
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Zur
Einstellung des Curl-Verhaltens, der Antistatik und der Transportfähigkeit
im Drucker kann die Rückseite
mit einer gesonderten Funktionsschicht versehen werden. Geeignete
Rückseitenschichten
werden in den
EP 0
616 252 B1 und
EP
0 697 620 B1 beschrieben, auf deren Offenbarung Bezug genommen
wird.
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Die
folgenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung.
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Beispiel 1
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In
einen 500 ml Polypropylenbecher wurden 100 ml Tetraethylorthosilicat
(0,45 Mol) eingebracht und unter Rühren 77 ml Ethanol zugesetzt.
Nach einigen Minuten erfolgte die Zugabe von 0,35 g Manganchlorid-Dihydrat
(0,0022 Mol). Nach 5 Minuten Rührzeit
erfolgte die tropfenweise Zugabe von 19,2 ml HCL (8N). Das gefällte Material
wurde bei Raumtemperatur getrocknet und anschließend einer Wär mebehandlung
unterzogen. Die Wärmebehandlung
erfolgte derart, dass pro Minute 0,5 °K bis zum Erreichen einer Temperatur
von 250°C
aufgeheizt und diese Temperatur drei Stunden gehalten wurde. Dann
wurde auf eine mittlere Korngröße von 250
nm vermahlen. Die BET-Oberfläche
betrug 850 m2/g. Der Mn-Gehalt betrug 0,5
Mol%; Hydrophobie-Index
= 0,8
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Das
gemahlene Pigment wurde dann in einer Bildaufzeichnungsschicht verarbeitet.
Hierzu wurde ein mit Alkylketendimer neutral geleimtes und beidseitig
mit Polyethylen beschichtetes Papier mit einem Flächengewicht
von 173 g/m2 als Träger eingesetzt. Die Vorderseite
des Rohpapiers wurde dazu mit einer ein Polyethylen niedriger Dichte
(LDPE) und 10 Gew.% TiO2 enthaltenden Beschichtungsmasse
und die Rückseite
mit einem klaren LDPE durch Extrusion beschichtet. Das Auftragsgewicht
der Vorderseitenbeschichtung betrug 19 g/m2,
das des Rückseitenauftrags
22 g/m2.
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Die
Vorderseite des Trägers
wurde mit einer Beschichtungsmasse beschichtet, die 90 Gew.% des
erfindungsgemäßen Pigments,
9,9 Gew.% eines Polyvinylalkohols (Verseifungsgrad 88 Mol%) und
0,1 Gew.% Borsäure
enthielt. Die Beschichtung erfolgte mit einem Schlitzgießer. Das
Auftragsgewicht betrug 10 g/m2 im getrockneten
Zustand.
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Beispiel 2
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Die
Herstellung des Pigments erfolgte wie im Beispiel 1 mit dem Unterschied,
dass die Hälfte
der Tetraethylorthosilikat-Menge durch Methyltriethylsilikat ersetzt
wurde. Das erhaltene Pigment wies eine mittlere Korngröße von 250
nm auf. Die spezifische Oberfläche
betrug 850 m2/g.
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Der
Mn-Gehalt betrug 0,5 Mol%; Hydrophobie-Index = 2,3. Die Verarbeitung
des Pigments erfolgte wie im Beispiel 1.
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Beispiel 3
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Die
Herstellung des Pigments erfolgte wie im Beispiel 1 mit dem Unterschied,
dass anstatt des Tetraethylorthosilikats Aluminium-(2-propanolat)
in einer Menge von 0,45 Mol eingesetzt wurde. Das erhaltene Pigment
wies eine mittlere Korngröße von 150
nm auf. Die spezifische Oberfläche
betrug 550 m2/g. Die Verarbeitung des Pigments
erfolgte wie im Beispiel 1.
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Vergleichsbeispiel 1
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Die
Herstellung erfolgte wie im Beispiel 1 mit dem Unterschied, dass
anstatt eines organischen Silikats ein Natriumsilikat und anstatt
Salzsäure
Schwefelsäure
eingesetzt wurden. Die spezifische Oberfläche betrug 500 m2/g.
Die Verarbeitung des Pigments erfolgte wie in Beispiel 1.
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Vergleichsbeispiel 2
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Zur
Herstellung der Bildaufzeichnungsschicht aus Beispiel 1 wurde ein
handelsübliches
Boehmit (HP 14 von Sasol) mit einer spezifischen Oberfläche von
180 m2/g eingesetzt.
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Vergleichsbeispiel 3
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Die
Herstellung der Bildaufzeichnungsschicht aus Beispiel 1 erfolgte
mit einem handelsüblichen
flammenhydrolytisch erzeugten Aluminiumoxid mit einer spezifischen
Oberfläche
von 100 m2/g.
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Prüfung
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Die
erhaltenen Aufzeichnungsmaterialien wurden auf Lichtbeständigkeit,
Ozon-Resistenz und Farbfixierung geprüft.
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Grundlage
der Prüfung
waren Farbdrucke von vier verschiedenen Druckertypen Epson® Stylus
950 Photo Printer, Canon® i950 Photo Printer und
Hewlett-Packard® 5550.
Gedruckt wurden kreisförmige
Punkte mit einem Durchmesser von 10 mm für die Farben Cyan, Magenta,
Gelb, Blau, Rot, Grün
und Schwarz. Der Druck erfolgte bei 23°C unter einer relativen Luftfeuchtigkeit
von 50%. Bei diesen Bedingungen konnten die Drucke 24 Stunden lang
trocknen. Die Prüfergebnisse
sind in der Tabelle zusammengefaßt.
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Ozon-Resistenz – Die bedruckten
Papierproben wurden getrocknet und unter Ausschluß von Licht-, Gas-
und Feuchtigkeitseinwirkung 24 Stunden lang aufbewahrt. Anschließend wurden
die colorimetrischen L*a*b*-Werte der Farbflächen mit Hilfe von X-Rite® Color
Digital Swatchbook ermittelt.
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Im
nächsten
Schritt wurden die Proben 24 Stunden lang in einer Ozon-Kammer bei
einer Ozon-Konzentration von 3,5 ppm, einer Temperatur von 23°C und einer
relativen Luftfeuchtigkeit von 50% gelagert. Anschließend wurden
nochmals die L*a*b*-Werte gemessen und der Grad des Ausbleichens ΔE ermittelt,
wobei die Berechnung der Farbtondifferenz ΔE gemäß der Gleichung: ΔE = [(ΔL*)
2 + (Δa*)
2 + (Δb*)
2]
1/2 erfolgt. Folgende
Bereiche und die hierfür
vorgesehenen Noten für
die Bewertung wurden herangezogen:
| ΔE 0–30: | exzellent | (Note 1) |
| ΔE 31–50: | sehr
gut | (Note 2) |
| ΔE 51–80: | gut | (Note 3) |
| ΔE 81–100: | mäßig | (Note 4) |
| ΔE > 100: | schlecht | (Note 5) |
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Lichtbeständigkeit – Die bedruckten
Papierproben wurden 50 Stunden bei 23°C, einer relativen Luftfeuchtigkeit
von 50% und einer Lichtbestrahlung von 144 Lux in ein Atlas 3000i
Weatherometer (1,2 W/m2) eingebracht. Die
Bewertung des Ausbleichens der Farbe erfolgte nach dem CIE L*a*b*
System.
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Die
L*a*b*-Werte wurden mit einem X-Rite® Color
Digital Swatchbook vor und nach der Bestrahlung gemessen. Die Berechnung
der Farbtondifferenz ΔE
erfolgt gemäß der Gleichung: ΔE
= [(ΔL*)2 + (Δa*)2 + (Δb*)2]1/2.
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Folgende
Bereiche sind für
die Bewertung herangezogen worden:
| ΔE 0–10: | exzellent | (Note 1) |
| ΔE 11–20: | sehr
gut | (Note 2) |
| ΔE 21–30: | gut | (Note 3) |
| ΔE 31–40: | mäßig | (Note 4) |
| ΔE > 40: | schlecht | (Note 5) |
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Farbfixierung – Direkt
nach dem Druck wurde die Hälfte
des Farbfeldes mit einer Folie abgedeckt. Das gesamte Blatt wurde
dann bei konstanten Bedingungen (15°C, 25%RF) über vier Stunden gelagert.
Anschließend
wurde die Folie entfernt und die Werte L, a* und b* im abgedeckten
und nicht abgedeckten Bereich mit einem X-Rite
® Color
Digital Swatchbook gemessen und die Änderung berechnet gemäß der Gleichung: ΔE = [(ΔL*)
2 + (Δa*)
2 + (Δb*)
2]
1/2. Folgende Bereiche
sind für
die Bewertung herangezogen worden:
| ΔE 0–10: | exzellent | (Note 1) |
| ΔE 11–20: | sehr
gut | (Note 2) |
| ΔE 21–30: | gut | (Note 3) |
| ΔE 31–40: | mäßig | (Note 4) |
| ΔE > 40: | schlecht | (Note 5) |
| Beispiel | Ozonbeständigkeit | Lichtstabilität | Fixierung |
| 1 | 1 | 2 | 2 |
| 2 | 1 | 2 | 1 |
| 3 | 1 | 2 | 2 |
| V1 | 2 | 3 | 4 |
| V2 | 5 | 5 | 2 |
| V3 | 5 | 4 | 4 |
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Wie
aus der Tabelle ersichtlich, sind bei den erfindungsgemäßen Aufzeichnungsmaterialien
hervorragende Ergebnisse hinsichtlich Ozonstabilität, Lichtstabilität und Farbfixierung
erreicht worden.
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Nachweis der atomaren Verteilung
der Metallzentren auf der Pigmentoberfläche
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Das
Vorliegen der extrem fein verteilten Metallzentren kann durch verschiedene
Charakterisierungsmethoden nachgewiesen werden wie Xray Absorption
Near Edge Structure (XANES), hochauflösende Transmissionselektronenmikroskopie
(HRTEM/EDX) oder Röntgenpulverdiffraktometrie
(XRD).
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Bei
der Charakterisierung der nach der oben beschriebenen Methode hergestellten
manganhaltigen Pigmente durch XANES wurden Vergleichsspektren von
Mangansalzlösungen
und Manganoxiden aufgenommen. Hintergrund dieser Vorgehensweise
ist die Tatsache, dass die Spektren der Probe und der Referenz nur dann
einander ähnlich
sind, wenn auch ihre lokalen Strukturen ähnlich sind. Da die zahlreichen,
gut differenzierbaren Merkmale der verschiedenen Manganoxid-Spektren in der Probe
nicht wiederzufinden sind, liegen keine Manganoxid-Domänen in der
Probe vor. Demnach ist das Mangan isomorph im Oxidgitter eingebaut.