DE19736312A1

DE19736312A1 - Inkjet-Aufzeichnungsmaterial

Info

Publication number: DE19736312A1
Application number: DE19736312A
Authority: DE
Inventors: Stefan Dr Herrmann; Joerg Dr Hagemann; Guenter Dr Helling; Klaus Dipl Ing Henseler; Juergen Dipl Ing Strobach; Beate Dr Weber
Original assignee: Agfa Gevaert AG
Current assignee: Agfa Gevaert AG
Priority date: 1997-08-21
Filing date: 1997-08-21
Publication date: 1999-02-25
Also published as: US6177177B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Inkjet-Aufzeichnungsmaterial mit verbesserten Eigen schaften.

Das Inkjet-Verfahren ist bekannt (siehe beispielsweise das Kapitel Ink Jet Printing von R. W. Kenyon in "Chemistry and Technology of Printing and Imaging Systems", Herausgeber Peter Gregory, Blackie Academic & Professional, Chapman & Hall 1996, Seiten 113 bis 138, und die darin zitierte Literatur).

Dabei werden Inkjet-Bilder durch Aufspritzen einer Farbstofflösung oder Farbstoff dispersion in einem feinen bildmäßig modulierten Stahl auf ein Aufzeichnungsmaterial erzeugt. Aufzeichnungsmaterialien besserer Qualität weisen auf einem Trägermaterial eine Bildempfangsschicht auf, die ein Mittel enthält, mir der der Inkjet-Farbstoff diffusions- und wischfest gebunden werden soll. So ist aus EP 609 930 bekannt, eine Tintenempfangsschicht auf dem Träger vorzusehen, die wenigstens ein Beizenmittel enthält, das ein Polymer oder Copolymer mit einer Phosphoniumgruppe ist. Der weitere Stand der Technik zur Inkjet-Materialien wird in dem genannten Dokument ausführlich diskutiert. Die bisher erzielten Ergebnisse sind dennoch nicht ausreichend.

Aufgabe der Erfindung war die Bereitstellung eines Inkjet-Aufzeichnungsmaterials, mit dem insbesondere wischfeste Inkjetbilder erzeugt werden.

Diese Aufgabe wird mit einem Inkjet-Aufzeichnungsmaterial gelöst, das einen Träger, wenigstens eine auf den Träger aufgetragene Schicht und ein Mittel enthält, das Inkjet-Farbstoffe diffusions- und wischfest bindet, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel einen Konzentrationsgradienten derart aufweist, daß die Konzentration umso geringer ist, je weiter das Mittel vom Träger entfernt ist.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen aufge führt.

Das Material kann mittels eines Kaskaden- oder Vorhanggießers, wie er aus der Herstellung fotografischer Silberhalogenidmaterialien bekannt ist, ausgehend vom Trägermaterial und je einer Gießlösung für jede aufzubringende Schicht in einem Durchgang hergestellt werden.

Nach dem Beguß des Trägers mit den wenigstens zwei Gießlösungen wird das Material getrocknet und ist dann gebrauchsfertig.

Geeignete Mittel, die die Inkjet-Farbstoffe diffusions- und wischfest binden sind z. B. kationische Beizen, farbstoffkomplexierende Verbindungen, Aluminiumhydroxid.

Kationische Beizen sind bevorzugt, weil als Inkjet-Farbstoffe üblicherweise Azo farbstoffe mit sauren Gruppen verwendet werden.

Geeignete kationische Beizen sind z. B. Verbindungen aus den Klassen der Poly vinylpyridine, gegebenenfalls quaterniert, der Polyvinylimidazole, gegebenenfalls quaterniert, der Poly(-di-)allylammoniumverbindungen, der Polydialkylaminoalkyl (meth-)acrylate, gegebenenfalls quaterniert, der Polydialkylammoniumalkyl(meth-) acrylamide, gegebenenfalls quaterniert, der Polyvinylbenzyldi- oder -trialkylammo niumverbindungen, der Polyester mit quartären Ammoniumgruppen, der Polyamide mit quärtären Ammoniumgruppen, der Polyurethane mit quärtären Aminonium gruppen, der Polymere aus N,N,N-Trialkyl-N-(meth-)acrylamidobenzylammonium verbindungen. Bevorzugte Beizen sind Copolymerisate aus wenigstens 45 Gew.-% Vinylpyrrolidon und wenigstens 20 Gew.-% eines Monomeren mit quartärem Stick stoffatom.

Die kationischen Beizen können wasserlöslich oder wasserdispergierbar sein. Die kationischen Beizen haben ein mittleres Molekulargewicht (Gewichtsmittel) von vorzugsweise wenigstens 2000, insbesondere wenigstens 20.000.

Als Beizen können auch Phosphoniumgruppen enthaltende Verbindungen (EP 609 930) eingesetzt werden, sowie gemahlene kationische Ionenaustauscherharze, die feinverteilt in die Beizschicht eingebracht werden.

Nachfolgend sind einige Beispiele dargestellt.

Die gepunkteten Bindungen in B-5 und B-6 stehen für eine Vernetzung des Moleküls mit weiteren gleichartigen Ketten.

Ein stufenloser Beizengradient kann beispielsweise dadurch erzeugt werden, daß man von außen ein Mittel eindiffundieren läßt, das die Beizenfunktion inhibiert.

Geeignete Bindemittel für die aufgetragenen Schichten sind in Research Disclosure 37254, Teil 2 (1995), S. 286 und Research Disclosure 38957, Teil II A (1996), S. 598, beschrieben.

Gelatine ist bevorzugt.

Geeignete Abstandhalter sind insbesondere kugelförmig, haben einen mittleren Durch messer von 1 bis 50 µm, insbesondere von 5 bis 20 µm und besitzen eine enge Korn größenverteilung.

Geeignete Abstandhalter bestehen z. B. aus Polymethylmethacrylat, Polystyrol, Poly vinyltoluol, Polyamid, Siliciumdioxid und unlöslicher Stärke.

Der Träger hat vorzugsweise eine Stärke von 80 bis 250 µm; im Falle von polyester- oder polyolefinlaminiertem Papier hat das Papier insbesondere eine Stärke von 80 bis 220 µm, die Polyester- oder Polyolefinschichten insbesondere eine Stärke von jeweils 5 bis 20 µm. Polyethylen ist als Polyolefin, Polyethylenterephthalat als Polyester bevorzugt.

Zur Verhinderung der Krümmung des Materials kann der Träger auf der der Empfangsschicht abgewandten Seite ebenfalls eine Bindemittelschicht enthalten, deren Bindemittel vorzugsweise das gleiche wie in der Empfangsschicht ist.

Vorzugsweise enthält eine oberhalb der beizenhaltigen Schichten angeordnete Schicht einen UV-Absorber.

Geeignete UV-Absorber sind in Research Disclosure 24239 (1984), 37254 Teil 8 (1995), S. 292, 37038 Teil X (1995), S. 85 und 38957 Teil VI (1996), S. 607 sowie EP 306 083 und 711 804 beschrieben.

In einer bevorzugten Ausführungsform enthält wenigstens eine Schicht, vorzugsweise eine beizenhaltige Schicht einen Bildstabilisator. Geeignete Farbstoffstabilisatoren sind aus Research Disclosure 37254 Teil 8 (1995), S. 292 und 38957 Teil X (1996), S. 621 ff sowie DE 43 37 862, GB 20 88 777, EP 373 573, EP 685 345 und EP 704316 bekannt.

Geeignete UV-Absorber sind beispielsweise Verbindungen der Formeln (I) und (II):

Zu einer weiteren Ausführungsform der Erfindung enthält das Material Mittel, die die optischen Eigenschaften des Materials verbessern, vorzugsweise optische Aufheller. Diese Mittel werden vorzugsweise in eine Schicht unterhalb der am weitesten vom Träger entfernten Schicht, besonders bevorzugt in einer Schicht unterhalb der Empfangsschicht eingebracht. Geeignete Verbindungen sind in Research Disclosure 37 254, Teil 8 (1995), S. 292 ff und 38 957, Teil VI. (1996), S. 607 ff beschrieben.

Geeignete Härtungsmittel sind in Research Disclosure 37 254, Teil 9 (1995), S. 294; 37 038 Teil XII (1995), S. 86 und 38 957, Teil II B (1996), S. 599 ff beschrieben.

Beispiele für Härter sind:

Es werden üblicherweise 0,005 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das härtbare Bindemittel eingesetzt, vorzugsweise 0,01 bis 1 Gew.-%.

Beispiele

Es werden die folgenden Lösungen hergestellt:
Lösung 1a: 17 g 20 gew.-%ige Beize B-13, 167 g 20 gew.-%ige alkalisch geäscherte Gelatine, 8 g Emulgator E-1, 808 g entmineralisiertes Wasser, auf pH 7,5 eingestellt.
Lösung 1b: Wie Lösung 1a mit 8,5 g 20 gew.-%iger Beize B-13.
Lösung 1c: Wie Lösung 1a mit 3,5 g 20 gew.-%iger Beize B-13.
Lösung 1d: Wie Lösung 1a mit 1,7 g 20 gew.-%iger Beize B-13.
Lösung 2: 19,3 g UV-Absorber I-1, 3,4 g UV-Absorber I-6 11,3 g Diisononyl adipat, 86 g 20 gew.-%ige alkalisch geäscherte Gelatine, 260 g 10 gew.-%ige Phthaloylgelatine, 30 g Emulgator E-1, 590 g ent mineralisiertes Wasser, auf pH 7,5 eingestellt.
Lösung 3: 130 g 20 gew.-%ige alkalisch geäscherte Gelatine, 260 g 10 gew.-%ige Phthaloylgelatine, 30 g Emulgator E-1, 10 g Polymethylmethacrylat- Teilchen mit einer mittleren Teilchengröße von 5 µm, 570 g entmineralisiertes Wasser, auf pH 7,5 eingestellt.
Lösung 4: 19,3 g UV-Absorber I-1, 3,4 g uV-Absorber I-6 11,3 g Diisononyl adipat, 86 g 20 gew.-%ige alkalisch geäscherte Gelatine, 260 g 10 gew.-%ige Phthaloylgelatine, 10 g Polymethylmethacrylat-Teilchen mit einer Teilchengröße von 5 µm, 30 g Emulgator E-1, 580 g entmine ralisiertes Wasser, auf pH 7,5 eingestellt.
Lösung 5: 276 g 20 gew.-%ige alkalisch geäscherte Gelatine, 100 g 5 gew.-%ige Polyvinylpyrrolidon-Lösung (M_w = 360 000), 62 g 20 gew.-%ige Polyethylacrylatlösung, 62 g 10 gew.-%ige Lösung des Weißtöners W-1, 10 g Emulgator E-1, 490 g entmineralisiertes Wasser, auf pH 7,5 eingestellt.
Lösung 6: 375 g 20 gew.-%ige alkalisch geäscherte Gelatine, 8,3 ml Emulgator E-1, 617 ml entmineralisiertes Wasser, auf pH 7,5 eingestellt.

Zur Herstellung von Inkjet-Aufzeichnungsmaterialien wird beidseitig mit Polyethylen beschichtetes Papier mit einer Gesamtschichtdicke von 180 µm mit den zuvor be schriebenen Lösungen wie folgt beschichtet:
Probe 1: Lösung 1b wird mit einer Gießmaschine mit 124 µm Naßschichtdicke auf die Unterlage gegossen und getrocknet.
Probe 2: Die Lösungen 1b und 3 werden so auf die Unterlage aufgetragen, daß Lösung 1 mit einer Naßschichtdicke von 124 µm direkt auf die Unter lage und Lösung 3 mit einer Naßschichtdicke von 30 µm darüber ge gossen wird.
Probe 3: Die Lösungen 5, 1b und 3 werden so auf die Unterlage aufgetragen, daß Lösung 5 mit einer Naßschichtdicke von 20 µm direkt auf die Unterlage und Lösungen 1a und 3 mit einer Naßschichtdicke von 124 bzw. 30 µm darüber gegossen werden.
Probe 4: Die Lösungen 5, 1b und 4 werden so auf die Unterlage aufgetragen, daß Lösung 5 mit einer Naßschichtdicke von 20 µm direkt auf die Unterlage und Lösungen 1a und 4 mit einer Naßschichtdicke von 124 bzw. 30 µm darüber gegossen werden.
Probe 5: Die Lösungen 1b, 1c und 1d werden so auf die Unterlage aufgetragen, daß Lösung 1b mit einer Naßschichtdicke von 41 µm direkt auf die Unterlage und Lösungen 1c und 1d mit einer Naßschichtdicke von jeweils 41 µm darüber gegossen werden.
Probe 6: Die Lösungen 1a, 1b, 1c und 1d werden so auf die Unterlage aufge tragen, daß Lösung 1a mit einer Naßschichtdicke von 50 µm direkt auf die Unterlage und Lösungen 1b, 1c und 1d mit einer Naßschichtdicke von 40, 25 bzw. 10 µm darüber gegossen werden.
Probe 7: Die Lösungen 1a, 1b, 1c und 1d und 3 werden so auf die Unterlage aufgetragen, daß Lösung 1a mit einer Naßschichtdicke von 50 µm direkt auf die Unterlage und Lösungen 1b, 1c, 1d und 3 mit einer Naß schichtdicke von 40, 25, 10 bzw. 30 µm darüber gegossen werden.
Probe 8: Die Lösungen 1a, 1b, 1c, 1d, 2 und 3 werden so auf die Unterlage auf getragen, daß Lösung 1a mit einer Naßschichtdicke von 50 µm direkt auf die Unterlage und Lösungen 1b, 1c, 1d, 2 und 3 mit einer Naß schichtdicke von 40, 25, 10, 20 bzw. 20 µm darüber gegossen werden.
Probe 9: Die Lösungen 5, 1b, 1c, 1d und 3 werden so auf die Unterlage aufge tragen, daß Lösung 5 mit einer Naßschichtdicke von 20 µm direkt auf die Unterlage und Lösungen 1b, 1c, 1d und 3 mit einer Naßschicht dicke von 40, 25, 10 bzw. 30 µm darüber gegossen werden.
Probe 10: Die Lösungen 5, 1b, 1c, 1d und 4 werden so auf die Unterlage aufge tragen, daß Lösung 5 mit einer Naßschichtdicke von 20 µm direkt auf die Unterlage und Lösungen 1b, 1c, 1d und 4 mit einer Naßschicht dicke von 40, 25, 10 bzw. 30 µm darüber gegossen werden.
Probe 11: Wie Probe 6, aber es wird zusätzlich auf der Rückseite der Unterlage die Lösung 7 mit einer Naßschichtdicke von 125 µm gegossen.
Probe 12: Wie Probe 9, aber es werden zusätzlich auf der Rückseite der Unterla ge die Lösungen 5, 1b, 1c, 1d und 3 derart aufgetragen, daß Lösung 5 mit einer Naßschichtdicke von 20 µm direkt auf die Unterlage und Lösungen 1b, 1c, 1d und 3 mit einer Naßschichtdicke von 40, 25, 10 bzw. 30 µm darüber gegossen werden.
Probe 13: Wie Probe 6, aber es wird unter Zusatz von 120 mg/m² Härtungsmittel H-1 gehärtet.
Probe 14: Wie Probe 9, aber es wird unter Zusatz von 150 mg/m² Härtungsmittel H-1 gehärtet.
Probe 15: Wie Probe 10, aber es wird unter Zusatz von 150 mg/m² Härtungsmit tel H-1 gehärtet.
Probe 16: Wie Probe 12, aber es werden Vorder- und Rückseitenbeschichtung unter Zusatz von jeweils 150 mg/m² Härtungsmittel H-1 gehärtet.

Die Proben 1 bis 4 sind Vergleichsproben, die Proben 5 bis 16 erfindungsgemäße Proben.

In den folgenden Versuchen wird ein HP 870 CXi-Drucker mit handelsüblichen Tinten als Testgerät eingesetzt. Die schwarze Tinte enthält Pigmente.

Versuch A

Die getrockneten Proben werden mit einem HP 870 CXi-Drucker mit Farbfeldern in den Farben blaugrün, purpur, gelb, schwarz, rot, grün und blau bedruckt. Der Aus druck wird mit Hilfe einer Gummiwalze auf ein Blatt weißes Kopierpapier (80 g/m²) abgedrückt. Es wird die Zeit bestimmt, nach der kein Farbübertrag mehr meßbar ist. Außerdem wird visuell der Glanzeindruck bestimmt und benotet (Note 1: hoch glänzend; Note 6: sehr matt).

Die Trocknungszeit wird bei den erfindungsgemäßen Proben gegenüber den Ver gleichsproben etwas, der Glanz deutlich verbessert.

Versuch B

Die Proben werden mit den drei Grundfarben blaugrün, purpur und gelb bedruckt und anschließend mit einer 100 klux-Xenon-Lampe, deren Spektrum dem natürlichen Tageslicht ähnelt, mit einer Dosis von 20.10⁶ lux.h bestrahlt. Gemessen wird der Dichterückgang in Prozent.

Der bevorzugte Einsatz eines Bildstabilisators bei den Proben 8, 10 und 15 bewirkt einen wesentlich besseren Schutz der Farbstoffe gegen Licht.

Versuch C

Die unbedruckten Proben werden 0,5 Minuten in 20 bzw. 70°C warmes destilliertes Wasser eingetaucht. Nach dem Trocknen wird die Beschichtung visuell untersucht.

Die bevorzugte Härtung ermöglicht die Herstellung wasserfester Schichten ohne Einbußen bei Trocknungszeit und Glanz.

Versuch D

Die Empfindlichkeit des Materials wird durch Abreiben von gedruckten Farbfeldern mit einem Finger eingeschätzt. Angegeben ist die Trocknungszeit, nach der kein Verwischen mehr eintritt.

Der bevorzugte Einsatz von Abstandshaltern in der obersten Schicht der Proben 7 bis 10, 14 und 15 verbessert die Abriebfestigkeit der Farbstoffe deutlich.

Versuch E

Die Minimaldichte gelb wird als Maß für den "Weißeindruck" des Materials durch Densitometermessung bestimmt.

Der bevorzugte Einsatz von Weißtönern führt zu einer deutlichen Verbesserung der Bildweißer in den Proben 9, 10 und 14.

Versuch F

Die unbedruckten Proben werden 2 Tage bei 23°C und 50% r.F. gelagert; dann wird die Krümmung bestimmt, indem ein DIN A4-Blatt mit der Unterseite auf eine ebene Fläche gelegt wird und die Höhe der Ecken über der Fläche gemessen wird.

Die bevorzugte Beschichtung der Rückseite mit einer Bindemittelschicht (Proben 11, 12, 15 und 16) führt zu einer erheblichen Verringerung der Krümmung.

In den Beispielen verwendete Verbindungen:

Claims

1. Inkjet-Aufzeichnungsmaterial, das einen Träger, wenigstens eine auf den Träger aufgetragene Bindemittel-Schicht und ein Mittel enthält, das Inkjet- Farbstoffe diffusions- und wischfest bindet, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel einen Konzentrationsgradienten derart aufweist, daß die Konzentration umso geringer ist, je weiter das Mittel vom Träger entfernt ist.

2. Inkjet-Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Konzentrationsgradient stufenlos ist.

3. Inkjekt-Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Konzentrationsgradient stufenförmig ist.

4. Inkjekt-Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Konzentrationsgradient wenigstens zwei Stufen besitzt.

5. Inkjekt-Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Konzentrationsgradient wenigstens 3 Stufen besitzt.

6. Inkjekt-Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß für jede Stufe wenigstens eine Schicht gegossen wird.

7. Inkjet-Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aufgetragenen Schichten ein Bindemittel enthalten.

8. Inkjet-Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die am weitesten vom Träger entfernte Schicht Abstandshalter enthält.

9. Inkjet-Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel Gelatine ist.

10. Inkjet-Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger ein auf beiden Seiten mit einem Polyolefin oder einem Polyester laminiertes Papier ist.

11. Inkjet-Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel, das Inkjet-Farbstoffe diffusions- und wischfest bindet, eine kationische Beize ist.

12. Inkjet-Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel, das Inkjet-Farbstoffe diffusions- und wischfest bindet, in einer Menge von 0,2 bis 25 Gew.-%, bezogen auf das Bindemittel, eingesetzt wird.

13. Inkjet-Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel, das Inkjet-Farbstoffe diffusions- und wischfest bindet, ein Copoly merisat ist, das durch Copolymerisation eines Monomeren mit quartärem Stickstoffatom und mindestens 45 Gew.-% Vinylpyrrolidon erhalten wird.