DE4135388A1 - Aufzeichnungsmaterial fuer das ink jet-verfahren - Google Patents

Aufzeichnungsmaterial fuer das ink jet-verfahren

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Description

Die Erfindung betrifft ein Aufzeichnungsmaterial für das ink jet-Verfahren sowie eine Beschichtungsmasse zur Herstellung einer Tintenaufnahmeschicht für das ink jet-Verfahren.
Bei ink jet-Verfahren werden Tröpfchen einer Aufzeichnungs­ flüssigkeit (Tinte) nach verschiedenen Techniken auf das Auf­ zeichnungsmaterial aufgebracht.
Es gibt z. B. ein Verfahren (Hertz-Verfahren), welches durch eine digitale elektronische Steuerung feiner Tintentröpfchen, die aus speziellen Düsen ausgepreßt werden, das Drucken von Bildern mit sehr hoher Auflösung direkt aus elektronischen Daten erlaubt.
Mit zunehmender Verbesserung der Funktionsweise von ink jet- Druckern werden an die Aufzeichnungsmaterialien immer höhere Anforderungen gestellt. Das mittels ink jet-Verfahren herge­ stellte Bild soll verfügen über
  • - hohe Auflösung,
  • - hohe Farbdichte,
  • - genügend Farbabstufungen,
  • - gute Wischfestigkeit.
Um dies zu erreichen, müssen folgende Grundbedingungen er­ füllt werden:
  • - das Aufzeichnungsmaterial muß die Tinte möglichst schnell absorbieren,
  • - die aufgespritzten Tintentröpfchen müssen in möglichst exakter Weise (kreisförmig) und genau begrenzt ausein­ anderlaufen,
  • - die Tintendiffusion in dem Aufzeichnungsmaterial darf nicht zu hoch sein, damit der Durchmesser der Tinten­ punkte nicht mehr als unbedingt erforderlich vergrö­ ßert wird,
  • - das Aufzeichnungsmaterial muß eine glänzende Oberflä­ che aufweisen, um eine hohe visuelle Reflexionsdichte und eine große Brillanz der Farben zu erzielen.
Hierbei handelt es sich zum Teil um sich widersprechende Forderungen, z. B. bedeutet die zu schnelle Einstellung der Wischfestigkeit, daß ein Tintentropfen nicht oder nur wenig auseinanderläuft und dadurch die Klarheit des entstandenen Bildes benachteiligt wird.
Ausgehend von den an das Aufzeichnungsmaterial gestellten Forderungen werden trotzdem Wege gesucht, die zu einem Bild mit möglichst hoher Farbdichte bei möglichst hoher Wischfe­ stigkeit führen.
Ein Aufzeichnungsmaterial für den mehrfarbigen ink jet-Druck besteht in der Regel aus einem Träger und einer darauf ange­ ordneten Tintenaufnahmeschicht.
Als Träger kann eine Kunststoffolie (Polyesterharz, Diacetat­ harz) oder Papier u. ä. verwendet werden.
Die Tintenaufnahmeschichten bestehen grundsätzlich aus einer Pigment/Bindemittel-Mischung. Die Pigmente dienen, neben der Erhöhung des Weißgrades des Materials, zur Retention der Farbstoffe aus der Aufzeichnungsflüssigkeit an der Oberfläche des Blattes. Eine hohe Pigmentkonzentration führt zu großer Porosität der Schicht (DE-PS 30 24 205). Dadurch wird zwar eine gute Wischfestigkeit erreicht, gleichzeitig aber werden auch Pigmente aus der Tinte in das Innere des Aufzeichnungs­ materials hereingezogen, was die Farbdichte des Bildes ver­ schlechtert.
Es ist bekannt, für ein ink jet-Aufzeichnungsmaterial ein mit Gelatineüberzug versehenes Papier zu verwenden (DE-PS 22 34 823). Durch diese Beschichtung soll die Wischfestigkeit ver­ bessert und das Auflösungsvermögen erhöht werden. Nachteilig an diesem Aufzeichnungsmaterial ist vor allem, daß die aufge­ spritzten Bildzeichen nicht in der gewünschten kurzen Zeit, sondern erst nach mehr als 10 sek. ausreichend wischfest sind. Nachteilig ist ferner, daß die Tintentröpfchen nicht ausreichend und schnell genug auseinanderlaufen.
In der DE-OS 30 16 766 wird ein Aufzeichnungsmaterial bean­ sprucht, welches durch Aufbringen eines Überzuges aus einem wasserlöslichen Polymer auf einen Papierträger, der durch eine Innenleimung eine definierte Wasserabsorptionsfähigkeit aufweist, eine hohe Dichte und Auflösung des gedruckten Bil­ des gewährleisten soll.
Nachteilig an diesem Aufzeichnungsmaterial ist der Umstand, daß das Material zur Erzielung der angestrebten Farbdichte nach Aufbringen der Tintenaufnahmeschicht zusätzlich in einem gesonderten Arbeitsgang geglättet werden muß, z. B. durch An­ wendung eines Glanz- oder Superkalanders.
In der japanischen Schrift JP 58-193 185 werden auf einen Träger zwei Schichten aufgetragen. Die obere aus Polyvinylal­ kohol bestehende Schicht soll für eine schnelle Tintenabsorp­ tion sorgen. Die untere eine synthetische Kieselsäure enthal­ tende Schicht soll eine hohe Farbdichte gewährleisten. Nach­ teilig ist daran, daß zur Herstellung dieses Aufzeichnungsma­ terials mehrere Arbeitsgänge erforderlich sind, nämlich das gesonderte Auftragen zweier Schichten und das Glätten mit Hilfe eines Kalanders.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Aufzeichnungs­ material für das ink jet-Verfahren vorzuschlagen, welches die oben erwähnten Nachteile nicht aufweist und sich insbesondere durch eine hohe Farbdichte und ein hohes Auflösevermögen bei gleichzeitig schnell erreichbarer Wischfestigkeit der Tinten­ tröpfchen auszeichnet.
Aufgabe der Erfindung ist es ebenfalls, eine Beschichtungs­ masse zur Herstellung einer Tintenaufnahmeschicht für ein ink jet-Aufzeichnungsmaterial bereitzustellen, die die Herstel­ lung eines Aufzeichnungsmaterials ohne die oben erwähnten Nachteile ermöglicht.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß auf ein polyolefinbe­ schichtetes Basispapier eine Tintenaufnahmeschicht aufgetra­ gen wird, die ein hydrophiles Bindemittel und ein oxidiertes Polyethylen enthält, wobei das oxidierte Polyethylen in der für die Tintenaufnahmeschicht verwendeten wäßrigen Beschich­ tungsmasse als ein kationaktiv emulgiertes oxidiertes Polye­ thylen vorliegt.
Bei dem hydrophilen Bindemittel handelt es sich in einer be­ vorzugten Form der Erfindung um ein proteinhaltiges Bindemit­ tel, insbesondere Gelatine.
Das in der Tintenaufnahmeschicht enthaltene oxidierte Polyethylen liegt in der hierfür verwendeten Beschichtungs­ masse in einer kationaktiv emulgierten Form vor. Vorzugsweise ist das oxidierte Polyethylen mit Verbindungen aus der Gruppe der Fettamine, Fettaminacetate, der quartären Ammoniumverbin­ dungen u. ä. kationaktiv emulgiert. Insbesondere ist das oxi­ dierte Polyethylen ein mit Stearylfettaminacetat kationaktiv emulgiertes oxidiertes Polyethylen.
Die Menge des kationaktiv emulgierten oxidierten Polyethylens in der wäßrigen Beschichtungsmasse beträgt zwischen 0,1 und 5 Gew.-%, insbesondere zwischen 1 und 4 Gew.-%.
Die Menge des Bindemittels in der Tintenaufnahmeschicht be­ trägt wenigstens 50 Gew.-%, vorzugsweise 70 bis 99 Gew.-%, bezogen auf die trockene Schicht.
Die Tintenaufnahmeschicht kann zusätzlich Weißpigmente, Farb­ stoffe, Härtungsmittel, Dispergierhilfsmittel, Netzmittel u. ä. Hilfsstoffe enthalten.
Die Auftragsmenge der Tintenaufnahmeschicht beträgt 0,5 bis 10 g/m2, vorzugsweise 2 bis 7 g/m2. Die Beschichtungsmasse für die Tintenaufnahmeschicht kann mit allen gebräuchlichen Auftrags- und Dosierverfahren auf den Träger aufgetragen wer­ den, wie z. B. Walzenauftrag-, Gravur- oder Nipp-Verfahren so­ wie Luftbürsten- oder Rollrakeldosierung.
Die Beschichtungsmasse wurde folgendermaßen hergestellt (Men­ gen wie in Beispiel 1 und 2):
Eine wäßrige Gelatinelösung mit einem Gelatinegehalt von 20 Gew.-% wurde unter Rühren in auf 45°C erwärmtes Wasser zu­ gegeben. Danach wurde unter Rühren eine kationaktiv stabili­ sierte 32%ige wäßrige Emulsion eines oxidierten Polyethylens zugegeben. Die Mischung wurde mittels Natronlauge auf einen pH-Wert = 8,5 eingestellt.
Die Zugabe weiterer Komponenten erfolgte in der in Beispiel 1 und 2 angegebenen Reihenfolge, wobei zwischen den einzelnen Zugaben eine Rührzeit von ca. 3 bis 5 Minuten eingehalten werden soll. Nach Zugabe der letzten Komponente wurde die Mi­ schung noch 30 Minuten bei 45°C weitergerührt und an­ schließend verarbeitet.
Das zur Beschichtung des Basispapiers verwendete Polyolefin ist vorzugsweise Polyethylen niedriger Dichte (LDPE) und/oder Polyethylen hoher Dichte (HDPE). Aber auch andere Polyole­ fine, wie z. B. LLDPE oder Polypropylen können verwendet wer­ den. Die Auftragsmenge der Polyolefinbeschichtung, die zusätzlich Pigmente und andere Zusätze enthalten kann, be­ trägt wenigstens 5 g/m2.
Es war überraschend, daß eine Kombination des hydrophilen Bindemittels mit einem oxidierten Polyethylen, welches in der wäßrigen Beschichtungsmasse in Form einer kationaktiv einge­ stellten Emulsion vorlag, eine so ausgezeichnete Druckbild­ qualität lieferte. Es war überraschend, weil das hydrophile Bindemittel allein oder in Kombination mit einem oxidierten Polyethylen, dessen Emulsion nicht kationaktiv stabilisiert war, keine entsprechend guten Ergebnisse lieferte.
Der Glanz des erfindungsgemäßen Aufzeichnungsmaterials erfor­ dert keine zusätzlichen Nachbehandlungen, z. B. mittels eines Glanzkalanders.
Überraschenderweise wird die sehr gute Farbdichte auch ohne Pigmentierung der Tintenaufnahmeschicht erreicht.
Darüber hinaus ist auch eine gute Wasserfestigkeit und Ab­ riebfestigkeit der Druckbilder gegeben.
Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung näher erläutern.
Beispiel 1
Die Vorderseite eines nachfolgend beschriebenen polyethylenbeschichteten Basispapiers. (Die Rückseite des Basispapiers mit einem Flächengewicht von 175 g/m² wurde mit klarem Polyethylen in einer Auftragsmenge von 15 g/m² beschickt.) wurde mit den folgenden Beschichtungsmassen beschichtet (Tab. 1):
Sonstige Versuchsbedingungen:
- Maschinengeschwindigkeit:
100 m/min
- Trocknungstemperatur: 100°C
- Trocknungszeit: 1-2 Minuten
Die Vorderseite wurde mit pigmentiertem Polyethylengemisch
(37% LDPE mit d=0,934 g/cm³, MFI=3,0;
43% HDPE mit d=0,959 g/cm³, MFI=8,0;
20% TiO₂-Masterbatch mit 50 Gew.-%, MFI 15)
in einer Auftragsmenge von 12 g/m² beschichtet.
Die Vorderseite wies folgende colorimetrische Werte auf:
L=98,0, a=-0,2, b=+1,6.
Das erhaltene Aufzeichnungsmaterial wurde in einem "continuous ink jet printing"-Verfahren bedruckt und an­ schließend analysiert. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 zu­ sammengestellt.
Beispiel 2
Die Vorderseite eines polyethylenbeschichteten Basispapiers gemäß Beispiel 1 wurde mit den folgenden Beschichtungsmassen beschichtet:
Die sonstigen Versuchsbedingungen waren wie im Beispiel 1.
Die Prüfergebnisse sind in Tabelle 1 zusammengestellt.
Vergleichsbeispiele
V1. Für die Beschichtungsmasse wurde als Bindemittel Gela­ tine allein verwendet. Auf den Zusatz von kationaktiv stabi­ lisiertem oxidiertem Polyethylen wurde verzichtet.
Die sonstigen Versuchsbedingungen waren wie im Beispiel 1.
V2. Für die Beschichtungsmasse wurde neben Gelatine ein nicht ionogen stabilisiertes oxidiertes Polyethylen verwen­ det.
Die sonstigen Versuchsbedingungen waren wie im Beispiel 1.
Die Tintenaufnahmeschichten gemäß V1 und V2 wurden aus wäßri­ gem Milieu in folgender Zusammensetzung aufgetragen:
Das gemäß den Vergleichsbeispielen erhaltene Aufzeichnungsma­ terial wurde in einem kontinuierlichen ink jet-Verfahren be­ druckt und anschließend analysiert. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 zusammengestellt.
Prüfung des gemäß Beispiel 1-2 und Vergleichsbeispiel V1-V2 hergestellten Aufzeichnungsmaterials
Das Aufzeichnungsmaterial wurde mit Hilfe eines nach dem Hertz-Tintenstrahldruck-Prinzip arbeitenden Excelerator 4/1120-Tintenstrahldruckers der Fa. Stork X-cel unter Verwen­ dung der von der Fa. Stork entwickelten Tinten bedruckt. Bei den erhaltenen Druckbildern wurden Farbdensität, Abrieb­ festigkeit, Wasserfestigkeit und Glanz untersucht.
Die Densitätsmessungen erfolgten vor und nach einer 24-h-Be­ lichtung der Bilder mittels Xenon-Lampe. Das hierzu verwendete Gerät war ein Original Reflexion Densitometer 505-45. Die Messungen erfolgten in den Farbabstufungen F1-F6 für die Farben Cyan, Magenta, Gelb und Schwarz, wobei in den Tabellen die Werte für F1 und F6 angegeben sind.
Die Wischfestigkeit wurde nach dem Grad des sog. "Wegschlagens" der Druckfarbe von der Oberfläche des Materials beurteilt. Der Test wurde für alle vier Grundfarben einzeln durchgeführt. Die Bezeichnung "+" bedeutet, daß alle Farben gleichermaßen sofort von der Blattoberfläche "wegschlagen", d. h. in das Schichtinnere penetrieren. Die Bezeichnung "o" bedeutet, daß 3 Grundfarben sofort von der Blattoberfläche in das Schichtinnere penetrieren und die vierte Grundfarbe erst nach Ablauf von einigen Sekunden. Mit "-" wurde eine schlechte Wischfestigkeit des Materials bezeichnet, d. h. es wird keines oder nur schwaches Penetrieren fast aller Farben beobachtet.
Für den Wasserfestigkeits- und Abriebfestigkeitstest wurde das Aufzeichnungsmaterialmuster in Wasser erhitzt und in Ab­ ständen von 5°C mit dem Finger gerieben. Die Temperatur, bei der der weiße Untergrund des Aufzeichnungsmaterials durch­ scheint, wurde als Maß der Wasserfestigkeit und Abriebfestig­ keit genommen.
Der Glanz des Aufzeichnungsmaterials wurde mit einem Dreiwin­ kel-Glanzmeßgerät nach Dr. Lange bei einem Meßwinkel von 60°C gemessen.
Die in den Tabellen 1 und 2 zusammengestellten Ergebnisse zeigen, daß mit dem erfindungsgemäßen Aufzeichnungsmaterial Druckbilder mit hohen Werten der Farbdensität bei gleichzei­ tig schnell erreichbarer Wischfestigkeit erzielt werden. Aber auch hinsichtlich der Wasser- und Abriebfestigkeit und des Glanzes weisen die auf erfindungsgemäß erzeugtem Aufzeich­ nungsmaterial gedruckten Bilder bessere Werte als das Ver­ gleichsmaterial auf.
Tabelle 1
Eigenschaften des bedruckten und gemäß Beispiel 1 und 2 hergestellten Aufzeichnungsmaterials
Tabelle 2
Eigenschaften des bedruckten und gemäß Vergleichsbeispiel 1-2 hergestellten Aufzeichnungsmaterials

Claims (20)

1. Aufzeichnungsmaterial für das ink jet-Verfahren, bestehend aus einem Träger und einer darauf angeordneten ein Bindemittel enthaltenden Tintenaufnahmeschicht, dadurch gekennzeichnet, daß die auf dem Träger angeordnete Tintenaufnahmeschicht ein hydrophiles Bindemittel und ein oxydiertes Polyethylen enthält, wobei das oxidierte Polyethylen in der für die Tinten­ aufnahmeschicht verwendeten wäßrigen Beschichtungsmasse als ein kationaktiv emulgiertes oxidiertes Polyethylen vorliegt.
2. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger ein polyolefinbeschichtetes Basispapier oder eine Kunststoffolie ist.
3. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das hydrophile Bindemittel ein proteinhaltiges Bindemittel ist.
4. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das hydrophile Bindemittel Gelatine ist.
5. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das oxidierte Polyethylen ein mit Verbindungen aus der Gruppe der Fettamine, Fettaminacetate, der quartären Ammoniumverbindungen u. ä. kationaktiv emulgiertes oxidiertes Polyethylen ist.
6. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das oxidierte Polyethylen ein mit Stearylfettaminacetat kationaktiv emulgiertes oxidiertes Poly­ ethylen ist.
7. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Menge des kationaktiv emulgierten oxi­ dierten Polyethylens in der für die Tintenaufnahmeschicht verwendeten Beschichtungsmasse zwischen 0,1 bis 5 Gew.-% be­ trägt.
8. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Menge des Bindemittels in der Tinten­ aufnahmeschicht wenigstens 50 Gew.-% beträgt.
9. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Tintenaufnahmeschicht zusätzlich Pigmente, Farbstoffe, Härtungsmittel, Dispergierhilfsmittel, Netzmittel u. ä. Hilfsstoffe enthält.
10. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1 bis 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Träger ein polyethylenbeschichtetes Ba­ sispapier ist.
11. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1 bis 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Auftragsmenge der Polyolefinbeschichtung auf dem Basispapier wenigstens 5 g/m2, vorzugsweise 10 bis 35 g/m2 beträgt.
12. Beschichtungsmasse zur Herstellung einer Tintenaufnah­ meschicht für das ink jet-Verfahren, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein hydrophiles Bindemittel und ein kationaktiv emulgiertes oxidiertes Polyethylen enthält.
13. Beschichtungsmasse nach Anspruch 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das oxidierte Polyethylen ein mit Verbindungen aus der Gruppe der Fettamine, Fettaminacetate, der quartären Ammoniumverbindungen u. ä. kationaktiv emulgiertes oxydiertes Polyethylen ist.
14. Beschichtungsmasse nach Anspruch 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das oxidierte Polyethylen ein mit Stearylfettaminacetat kationaktiv emulgiertes oxidiertes Po­ lyethylen ist.
15. Beschichtungsmasse nach Anspruch 12 bis 14, dadurch kennzeichnet, daß die Menge des kationaktiv emulgierten oxi­ dierten Polyethylens in der Beschichtungsmasse 0,1 bis 5 Gew.-% beträgt.
16. Beschichtungsmasse nach Anspruch 12 bis 15, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das hydrophile Bindemittel ein proteinhaltiges Bindemittel ist, insbesondere Gelatine.
17. Beschichtungsmasse nach Anspruch 12 bis 16, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Menge des Bindemittels in der Beschich­ tungsmasse wenigstens 30 Gew.-% beträgt.
18. Beschichtungsmasse nach Anspruch 12 bis 17, dadurch ge­ kennzeichnet, daß sie zusätzlich Pigmente, Farbstoffe, Här­ tungsmittel, Dispergierhilfsmittel, Netzmittel u. ä. Hilfsstoffe enthält.
19. Beschichtungsmasse nach Anspruch 12 bis 18, dadurch ge­ kennzeichnet, daß sie auf ein polyolefinbeschichtetes Basis­ papier, insbesondere polyethylenbeschichtetes Basispapier aufgetragen ist.
20. Beschichtungsmasse nach Anspruch 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß sie auf eine Kunststoffolie aufgetragen ist.
DE4135388A 1991-10-26 1991-10-26 Aufzeichnungsmaterial fuer das ink jet-verfahren Withdrawn DE4135388A1 (de)

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