DE19532303C2 - Aufzeichnungsmaterial für Tintenspritzverfahren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein verbessertes Aufzeichnungsmaterial für Anforderungen nach dem Tintenspritzverfahren.

Derartige Aufzeichnungsmaterialien für diese Drucktechnik sind grundsätzlich bekannt. Es handelt sich um Papier oder transpa­ rente oder mattierte Kunststoffolien. Die Aufzeichnungsmate­ rialien, insbesondere Kunststoffolien, tragen dafür auf minde­ stens einer ihrer Oberflächen eine Tintenannahmeschicht. Bei den bekannten Tintenannahmeschichten handelt es sich meistens um hydrophile Schichten mit einer Dicke zwischen 2 µm und 50 µm auf dem entsprechenden Trägermaterial. Diese Tintenannahme­ schichten sind in der Regel für die bei dieser Drucktechnik verwendeten, meist wäßrigen, farbigen Tinten geeignet.

In EP-A-288 021 ist ein gerecktes mikroporöses Folienmaterial beschrieben, mit einer Matrix aus linearem Polyolefin mit sehr hohem Molekulargewicht, in der ein hoher Anteil an feinteili­ gem, wasserunlöslichem Kieselsäurefüllstoff eingelagert ist. Um die Porosität des Materials zu erhöhen und in Verbindung untereinander stehende Poren auszubilden, wird das Material biaxial gereckt. Etwa 80 Vol.% des Materials wird von Poren eingenommen.

Aus WO 91/11486 ist bekannt, das in EP-A-288 021 beschriebene mikroporöse Material mit einer durchgehenden hydrophoben Poly­ merschicht zu versehen, um es wasserundurchlässig zu machen, wobei es jedoch durchlässig für Wasserdampf bleibt. Als hydro­ phobes Polymer für die Beschichtung ist ein vernetztes elasto­ meres Polysiloxanpolymer bevorzugt.

Infolge der Wasserundurchlässigkeit der Schicht ist eine be­ sondere Eignung dieses aus WO 91/11486 bekannten Materials zur Aufnahme wäßriger Tinten nicht zu erwarten.

In EP-A-289 859 ist beschrieben, daß das bekannte mikroporöse Folienmaterial aus Polyolefin mit unterschiedlichen Verfahren bedruckt werden kann, wobei Bedrucken mit wäßrigen Tinten mit­ tels Tintenspritzverfahren genannt ist, um Streifenkodierungen auszubilden.

Aus WO 92/07723 sind transparente bedruckbare Materialien mit Aufzeichnungsschichten bekannt. Die Aufzeichnungsschicht ist ein hydrophiles, teildurchlässiges Netzwerk, das aus einer Mi­ schung mindestens eines vernetzbaren Polymeren und eines was­ serabsorbierenden Polymeren gebildet wird. Die Vernetzung er­ folgt nach Aufbringen eines Filmes auf ein Trägermaterial.

Aus WO 93/04869 ist ein transparentes Aufzeichnungsmaterial mit einer durch Tintenspritzverfahren bedruckbaren Tintenan­ nahmeschicht bekannt, die aus folgenden Bestandteilen aufge­ baut ist: (1) ein Polyvinylpyrrolidon, (2) ein Polyester, (3) ein Alkylenoxidpolymer, (4) ein Polyvinylalkohol und (5) ein Polyether. Diese Schicht ist besonders gut zur Aufnahme von wäßrigen Tinten beim Tintenspritzverfahren geeignet.

Aus EP-A-121 916 ist ein Aufzeichnungspapier für Tintenspritz­ verfahren bekannt, daß auf schnell arbeitenden Druckern ver­ wendet werden kann. Die erforderliche schnelle Tintenaufnahme wird erreicht durch Verwendung eines speziellen SiO₂ in einer bindemittelarmen Aufzeichnungsschicht in Kombination mit einem schwach geleimten Trägerpapier für die Aufzeichnungsschicht.

Die bekannten Aufzeichnungsmaterialien benötigen jedoch bei großflächigen Aufzeichnungen, wie Bildern, eine gewisse Zeit zur vollständigen Absorption der aufgetragenen Tinten. In die­ ser Zeit ist die Oberfläche klebrig und nicht wischfest. Dies hat zur Folge, daß eine Verarbeitung im Stapel nicht möglich ist und nach dem Ausdruck eine Trocknungszeit eingehalten wer­ den muß, bevor man ein mittels Tintenspritzverfahren mit einer Bildaufzeichnung versehenes Blatt transportieren bzw. lagern (z. B. in einer Klarsichthülle) kann.

Darüber hinaus sind einige Aufzeichnungsgeräte derart beschaf­ fen, daß eine mit Aufzeichnungen versehene Oberfläche bereits nach wenigen Sekunden über eine Walze läuft. Ein solches Gerät ist das im Handel erhältliche Gerät der Firma Canon Bubblejet AI. Ist bei einer bildhaften Aufzeichnung die Oberfläche nicht hinreichend trocken, führt dies zum Verkleben des bedruckten Materials und Stau im Gerät.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Aufzeichnungs­ material auf Basis eines polymeren Trägermaterials zu schaf­ fen, das die zuvor angegebenen Nachteile nicht mehr aufweist und problemlos im Stapel oder auf den zuvor beschriebenen han­ delsüblichen Geräten bearbeitbar ist. Zusätzlich sollen auf dem Aufzeichnungsmaterial erzeugte farbige Aufzeichnungen eine ausgezeichnete Farbbrillanz und Randschärfe haben.

Diese Aufgabe wird gelöst durch Verwendung eines hochgefüllten mikroporösen Polymermaterials als Trägermaterial für eine hy­ drophile, kationische Verbindungen enthaltende Tintenannahme­ schicht.

Dementsprechend richtet sich das Schutzbegehren auf ein Auf­ zeichnungsmaterial für Tintenspritzverfahren gemäß Anspruch 1.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unter­ ansprüchen beschrieben.

Das Trägermaterial weist eine mikroporöse Struktur auf, bei der der Füllstoff in einer Matrix aus dem synthetischen Poly­ meren eingelagert ist. Diese Struktur bewirkt, daß das Wasser­ aufnahmevermögen, bestimmt mittels des Cobb-Wertes bei einer Meßzeit von 12 Sekunden, mindestens 30 g/m², vorzugsweise min­ destens 50 g/m² beträgt.

Überraschend wurde gefunden, daß eine auf ein solches Träger­ material aufgebrachte, kationische Verbindungen enthaltende hydrophile Tintenannahmeschicht aus filmbildenden Polymeren die Farbstoffe aufgebrachter wäßriger Tinten an der Schicht­ oberfläche festhält, und der flüssige Anteil der Tinten vom Trägermaterial schnell absorbiert wird, so daß flächenhafte Aufzeichnungen, wie Bilder, eine sehr hohe Farb­ stärke und Brillanz, gute Randschärfe aufweisen und sehr geringe Trocknungszeiten benötigt werden.

Geeignete filmbildende hydrophile Polymere für die Tintenanhahme­ schicht sind Polyvinylalkohol, Polyvinylpyrrolidon, Polyvinyl­ acetat, Poly(meth)acrylsäure, Polyethylenimine, Copolymere dieser Homopolymeren mit bekannten üblichen Comonomeren, Stärke, Stärke­ derivate, Dextrin oder Mischungen derselben.

Bevorzugt sind Polymere, deren Kette funktionelle Gruppen aufweist, die die Ausbildung von kationischen Gruppen erlauben, beispielsweise Aminogruppen enthaltende Poly-(meth)acrylate, die die Bildung quaternärer Poly(meth)acrylate ermöglichen, Polydial­ lyldimethylammoniumchlorid, quaternäre Polyethylenimine.

Der Vorteil der Verwendung von kationischen Polymeren oder katio­ nischen Verbindungen allein oder in Kombination mit weiteren filmbildenden hydrophilen Polymeren in der Tintenannahmeschicht besteht darin, daß die kationischen Verbindungen als Fixiermittel für die in wäßrigen Tinten häufig enthaltenen anorganischen Farb­ stoffe dienen und diese schneller aus den flüssigen Tinten an der Oberfläche der Tintenannahmeschicht abgeschieden werden.

In bestimmten Fällen ist es erwünscht, daß in der Tintenannahme­ schicht neben filmbildenden hydrophilen Polymeren noch fein­ teilige Pigmente und/oder feinteilige Füllstoffe enthalten sind, beispielsweise gefällte oder pyrogene Kieselsäure, Aluminiumoxid, Aluminiumhydroxid, Calciumcarbonat, Bariumsulfat, Kaolin oder Mischungen derselben.

Der Anteil dieser Pigmente/Füllstoffe in der Tintenannahmeschicht kann 10 bis 80 Gew.%, bezogen auf Gesamtgewicht der Tintenan­ nahmeschicht, betragen.

Der Vorteil der Mitverwendung von Pigmenten und/oder Füllstoffen in der Tintenannahmeschicht liegt darin, daß das Aufnahmevermögen der Schicht für wäßrige Tinten durch die feinteiligen Pigmente verbessert wird.

Die Tintenannahmeschicht kann ein Flächengewicht (trocken) von 0,2 bis 20 g/m², vorzugsweise 0,3 bis 5 g/m² haben. Ganz besonders bevorzugt ist ein Flächengewicht von etwa 2 g/m².

Das filmbildende Polymere für die Tintenannahmeschicht wird in einem geeigneten Lösemittel oder Dispergiermittel, z. B. Wasser aufgelöst oder dispergiert. Bei Mitverwendung von Pigmenten und/oder Füllstoffen werden diese im fluiden Medium dispergiert, gegebenenfalls unter Mitverwendung von Dispergierhilfsmitteln, wobei vorzugsweise kationische Dispergierhilfsmittel verwendet werden.

Die flüssige Beschichtungszusammensetzung kann in dieser form mittels üblicher, bekannter Beschichtungsverfahren auf das Trägermaterial aufgebracht werden, wobei nach dem Entfernen des fluiden Lösemittels die Tintenannahmeschicht gut haftend auf der Oberfläche des Trägermaterials zurückbleibt.

Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das Material zur Erzielung einer besonders glänzenden, glatten Ober­ fläche nach der Beschichtung noch einer Behandlung mit deinem Walzenkalander unterzogen. Oberraschenderweise wird die Tinten­ aufnahmefähigkeit nach dieser Glättebehandlung nicht wesentlich verschlechtert.

Das erfindungsgemäß als Aufzeichnungsmaterial zu verwendende flächenförmige Trägermaterial enthält vorzugsweise mindestens 30 Gew.% anorganische Füllstoffe. Ganz besonders bevorzugt ist ein Füllstoffanteil von mindestens 40 Gew.%, bezogen auf Gesamt­ gewicht des Trägermaterials. Der Füllstoffanteil kann bis zu 90 Gew.% betragen und liegt vorzugsweise im Bereich von 30 bis 80 Gew.%, bezogen auf Gesamtgewicht.

Geeignete feinteilige anorganische Füllstoffe sind Calcium­ carbonat, Kaolin, Aluminiumoxid, Aluminiumhydroxid, Bariumsulfat, gefällte synthetische Kieselsäure, pyrogene Kieselsäure oder Mischungen derselben.

Der Füllstoff kann vor dem Einbringen in das Polymermaterial eine mittlere Teilchengröße von 0,01 bis 40 µm, vorzugsweise von 0,1 bis 25 µm, ganz besonders bevorzugt von 0,1 bis 3 µm aufweisen.

Der Füllstoff kann auch in Form von aggregierten Primärteilchen oder Agglomeraten derselben vorliegen, die allerdings beim Ein­ arbeiten in das Polymermaterial zerkleinert werden können. In der Polymermatrix liegt der Füllstoff deshalb häufig in feintei­ ligerer Form als vor dem Einbringen vor.

Als thermoplastisches Polymer für das Trägermaterial können Poly­ olefine, insbesondere Polypropylen oder Polyethylen, Polyester, Polystyrol, Polyamid oder Polyvinylchlorid verwendet werden.

Ganz besonders bevorzugt sind lineare Polyolefine mit sehr hohem Molekulargewicht, beispielsweise im wesentlichen lineares Poly­ ethylen oder isotaktisches Polypropylen mit jeweils sehr hohem Molekulargewicht. Das Molekulargewicht kann über die scheinbare Viskosität nach ASTM D 40 20-81 bestimmt werden. Im Falle der Polyolefine soll die Viskosität 18 bis 40 dl/g betragen.

Der hohe Füllstoffanteil in der Polymermatrix ergibt ein insge­ samt mikroporöses Trägermaterial. Der Volumenanteil der mit­ einander in Verbindung stehenden Poren beträgt mehr als 50 Vol.%, vorzugsweise mehr als 80 Vol.% und kann bis zu 95 Vol.% erreichen. Dies kann dadurch erreicht werden, daß nach dem Ein­ arbeiten des Füllstoffs in erweichtes Polymer das zu einer Folie ausgezogene Material noch mit Lösemitteln, die das Polymer nicht lösen oder quellen, extrahiert wird, um Verarbeitungshilfsmittel, wie Weichmacher zu extrahieren. Vorteilhaft ist auch einem biaxiale Reckung und gegebenenfalls thermische Nachbehandlung der hochgefüllten Polymerfolie vor dem Aufbringen der Tintenannahme­ schicht.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Beispielen noch de­ taillierter erläutert.

Beispiel 1

Als Trägermaterial wird ein kommerziell erhältliches, ca. 150 µm dicker, biaxial gereckter Film aus linearem, Polyethylen mit sehr hohem Molekulargewicht mit einem Gehalt von ca. 40 Gew.%, bezogen auf Gesamtgewicht, gefällter Kieselsäure zum Ausbilden der Tintenannahmeschicht auf einer Oberfläche ver­ wendet. Die Beschichtungszusammensetzung aus 95 kg Wasser und 5 g handelsüblichem Polyvinylpyrrolidon mit einem Molekularge­ wicht von 630.000 und 0,5 kg Polydiallyldimethylammoniumchlo­ rid (Molmassen 35.000) wird mit Hilfe eines 0,4 mm Drahtrakels auf daß Trägermaterial aufgebracht und anschließend 2 Minuten bei 110°C getrocknet. Das Auftragsgewicht dieser Tintenannah­ meschicht beträgt ca. 2 g/m².

Auf dieser Oberfläche wird anschließend mit einem handelsübli­ chen Tintenstrahldrucker, z. B. Canon BJC 800 unter Verwendung der dafür empfohlenen wäßrigen farbigen Tinten eine mehrfarbi­ ge Bildaufzeichnung aufgedruckt. Die Tintentrocknung war in wenigen Sekunden erfolgt, so daß das bedruckte Blatt praktisch sofort wischfest war und problemlos vom Stapel verarbeitet werden kann.

Die farbige Aufzeichnung zeigt ausgezeichnete farbbrillanz, Farbstärke und gute Randschärfe.

Vergleichsbeispiel 1

Auf das in Beispiel 1 zum Aufbringen der Tintenannahmeschicht verwendete Trägermaterial aus linearem Polyethylen wurde ohne Tintenannahmeschicht mit dem Drucker von Beispiel 1 unter gleichen Bedingungen das gleiche Bild aufgebracht. Die Tinten­ trocknung auf dem Trägermaterial ohne Tintenannaheschicht lag in der gleichen Größenordnung wie bei Beispiel 1, die Farb­ brillanz des Bildes ist jedoch im Vergleich zu Beispiel 1 deutlich geringer.

Beispiel 2

Ein nach den Angaben in Beispiel 1 hergestelltes Aufzeich­ nungsblatt wurde mit einem Walzendruck von ca. 100 bar mit ei­ ner Geschwindigkeit von 5 m/Minute einer Kalandrierung mit ei­ nem Mehrwalzenkalander unterzogen. Das entsprechend satinierte Material weist eine sehr glänzende glatte Oberfläche auf.

Bei Bedrucken mit handelsüblichen Tintenstrahldruckern werden Bilder mit ausgezeichneter farbbrillanz und Tintenaufnahmefä­ higkeit erhalten. Diese ist mit dem Oberflächenverhalten vor der Glättbehandlung identisch.

Beispiel 3

Als Beschichtungszusammensetzung wird auf das in Beispiel 1 verwendete Trägermaterial aufgebracht:
0,6 Kg Wasser,
80 g handelsübliche gefällte Kieselsäure
10 g Polydiallyldimethylammoniumchlorid (Molmasse 75.000),
90 g handelsübliche Vinylacetat-Copolymerdispersion mit 50% Trockensubstanzgehalt,
2,5 g handelsübliches Netzmittel, 225 g
225 g handelsüblicher Polyvinylalkohol
7 g wäßrige Ammoniumhydroxidlösung (konzentriert).

Diese Beschichtungszusammensetzung wird, wie in Beispiel 1 ange­ geben, auf das Trägermaterial aufgebracht und getrocknet. Nach der Trocknung ist eine matte Tintenannahmeschicht ausgebildet. Die Beschichtungszusammensetzung haftet hervorragend auf dem Trägermaterial.

Beim Bedrucken mit einem handelsüblichen Tintenstrahldrucker werden randscharfe, hochbrillante Bilder erhalten.

Das auf das erfindungsgemäße Aufzeichnungsmaterial mittels Tintenspritzverfahren aufgebrachte Bild ist im Gegensatz zum gemäß Vergleichsbeispiel 1 aufgebrachten Bild wasserfest (kein Ausbluten der Tinte nach zweistündigem Eintauchen in Wasser bei 25°C).

Claims (9)

1. Aufzeichnungsmaterial für Tintenspritzverfahren mit minde­ stens auf einer Oberfläche eines flächenförmigen polymeren Trägermaterials angeordneter, filmbildende(s) hydrophi­ le(s) Polymer(e) enthaltenden Tintenannahmeschicht, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägermaterial ein synthetisches thermoplastisches Polymer mit einem Gehalt von mindestens 20 Gew.%, bezogen auf Gesamtgewicht des Trägermaterials, an feinteiligen, anorganischen Füllstoffen ist und es vor dem Aufbringen der Tintenannahmeschicht ein Wasseraufnahmevermögen, be­ stimmt durch den Cobb-Wert (gemessen nach ISO 535-1976 (E)) bei einer Meßzeit von 12 Sekunden von mindestens 30 g/m² aufweist und die Tintenannahmeschicht polymere qua­ ternäre Stickstoffverbindung(en) und/oder kationische Ver­ bindungen enthält.

2. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägermaterial 30 Gew.% bis 80 Gew.%, bezogen auf Gesamtgewicht, feinteilige(n) anorganische(n) Füllstof­ f(e) enthält.

3. Aufzeichnungsschicht nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Füllstoff im Trägermaterial Calciumcarbonat, Kao­ lin, Aluminiumoxid, Aluminiumhydroxid, Bariumsulfat, ge­ fällte Kieselsäure oder pyrogene Kieselsäure oder Gemische derselben enthalten sind.

4. Aufzeichnungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das synthetische Polymer des Trägermaterials aus Polyolefinen, Polyestern, Polystyrol, Polyamid oder Poly­ vinylchlorid ausgewählt ist.

5. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das synthetische Polymer des Trägermaterials lineares Polyethylen oder isotaktisches Polypropylen ist.

6. Aufzeichnungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Tintenannahmeschicht aus filmbildenden Polymeren gebildet ist, ausgewählt aus Polyvinylalkohol, Polyvinyl­ pyrrolidon, Polyvinylacetat, Poly(meth)acrylsäure, Poly­ ethyleniminen, Copolymeren dieser Homopolymeren, Stärke, Stärkederivaten, Dextrin oder Mischungen derselben.

7. Aufzeichnungsschicht nach einer der vorstehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Tintenannahmeschicht feinteilige anorganische Pig­ mente/Füllstoffe enthält, ausgewählt aus gefällter oder pyrogener Kieselsäure, Aluminiumoxid, Aluminiumhydroxid, Calciumcarbonat, Bariumsulfat, Kaolin oder Mischungen der­ selben.

8. Aufzeichnungsmaterial nach einem der vorstehenden Ansprü­ che 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Tintenannahmeschicht ein Flächengewicht vom 0,2 bis 20 g/m² aufweist.

9. Verwendung des Aufzeichnungsmaterials nach einem der vor­ stehenden Ansprüche 1 bis 8, zum Aufbringen von farbigen Bildaufzeichnungen mittels Tintenspritzverfahren.