DE60005027T2

DE60005027T2 - Verbessertes Tintenstrahl-Aufzeichnungsmaterial

Info

Publication number: DE60005027T2
Application number: DE60005027T
Authority: DE
Inventors: Dirk Quintens; Horst Friedel
Original assignee: Agfa Gevaert NV
Current assignee: Agfa Gevaert NV
Priority date: 2000-11-30
Filing date: 2000-11-30
Publication date: 2004-07-08
Anticipated expiration: 2020-12-01
Also published as: JP2002274025A; DE60005027D1; EP1211086B1; EP1211086A1; US20020150736A1

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein verbessertes Aufzeichnungsmaterial für Tintenstrahldruck.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Bei der Mehrzahl der Anwendungen erfolgt der Druck durch Druckkontakt einer eingefärbten Druckform mit einem Drucktinte aufnehmenden Material, bei dem es sich in der Regel um Papier handelt. Die meist verwendete mechanische Drucktechnik ist bekannt als lithografischer Druck, der auf selektiver Anziehung von oleophiler Farbe auf einem geeigneten Empfangsmaterial basiert.
In jüngster Zeit haben sogenannte anschlagfreie Drucksysteme den herkömmlichen Druckkontaktdruck in gewissem Maße für spezifische Anwendungen verdrängt. Ein Überblick findet sich z.B. im Buch "Principles of Non Impact Printing" von Jerome L. Johnson (1986), Palatino Press, Irvine, CA 92715, USA.
Als anschlagfreie Drucktechnik hat sich Tintenstrahldruck aufgrund der Einfachheit der Konstruktion, der praktischen Bedienung und des preisgünstigen Ankaufs zu einer populären Technik durchgesetzt. Insbesondere bei beschränkten Auflagen einer Drucksache ist Tintenstrahldruck zu einer Vorzugstechnologie geworden. Ein rezenter Überblick über die Fortschritte und Trends in Tintenstrahldrucktechnologie wird von Hue P. Le in "Journal of Imaging Science and Technology", Band 42 (1), Januar/Februar 1998, gegeben.
Beim Tintenstrahldruck werden winzige Tropfen flüssiger Tinte direkt auf eine Drucktinte aufnehmende Oberfläche gespritzt und kommen Druckeinrichtung und Empfangselement nicht physisch miteinander in Kontakt. Die Druckeinrichtung speichert die Druckdaten elektronisch und steuert einen Mechanismus zum bildmäßigen Ausstoßen der Tropfen. Beim Druck bewegt sich der Druckkopf über das Papier oder umgekehrt. Zu frühen Patentschriften über Tintenstrahldrucker zählen US 3 739 393 , US 3 805 273 und US 3 891 121 .
Das Aufspritzen der Tintentröpfchen kann in verschiedenen Weisen erfolgen. Bei einem ersten Typ von Spritzverfahren erfolgt die Erzeugung eines kontinuierlichen Tröpfchenstroms entsprechend einem Druckwellenmuster. Dieses Verfahren ist bekannt als Hochdruckverfahren. In einer ersten Ausführungsform wird der Tröpfchenstrom in Tröpfchen, die elektrostatisch aufgeladen, abgelenkt und wieder gesammelt werden, und in Tröpfchen, die ungeladen bleiben, geradlinig weiter fliegen und das Bild erstellen, aufgelöst. In einer anderen Ausführungsform bildet der aufgeladene abgelenkte Tröpfchenstrom das Bild und wird der nicht aufgeladene, nicht abgelenkte Tröpfchenstrom wieder gesammelt. In dieser Variante von Hochdrucktintenstrahlverfahren werden verschiedene Strahlen in unterschiedlichen Winkeln abgelenkt und zeichnen so das Bild auf (mehrfaches Ablenkungssystem).
Nach einem zweiten Verfahren können die Tintentröpfchen "auf Abruf" erzeugt werden" ("DOD"-Verfahren oder "Drop on Demand"-Verfahren), wobei die Druckeinrichtung die Tröpfchen nur dann ausstößt, wenn sie zur Bilderzeugung auf einem Drucktinte aufnehmenden Material dienen. Dadurch wird die Komplexität der Aufladung der Tropfen, der Ablenkungshardware und des Wiedersammelns der Tinte vermieden. Bei Tropfen-auf-Abruf kann die Tintentropfenerzeugung durch eine durch eine mechanische Bewegung eines piezoelektrischen Wandlers erzeugte Druckwelle (das sogenannte Piezoverfahren) oder durch diskrete Wärmestöße (das sogenannte "Bubble Jet"-Verfahren oder "Thermal Jet"-Verfahren) erzwungen werden.
Tintenzusammensetzungen für Tintenstrahldruck enthalten in der Regel folgende Ingredienzien : Farbstoffe oder Pigmente, Wasser und/-oder organische Lösungsmittel, Anfeuchter wie Glycole, Detergenzien, Verdickungsmittel, polymere Bindemittel, Konservierungsmittel, usw. Es soll bemerkt werden, daß die optimale Zusammensetzung einer solchen Tinte vom angewandten Tintenstrahldruckverfahren und von. der Art des zu bedruckenden Substrats abhängt. Tintenzusammensetzungen können grob in folgende Kategorien aufgeteilt werden

– wäßrige Tintenzusammensetzungen : der Trocknungsmechanismus umfaßt Absorption, Durchdringung und Verdampfung,
– ölige Tintenzusammensetzungen : der Trocknungsmechanismus umfaßt Absorption und Durchdringung,
– Tintenzusammensetzungen auf Lösungsmittelbasis : die Trocknung beruht hauptsächlich auf Verdampfung,
– Heißschmelz- oder Phasenwechseltintenzusammensetzungen : das Bindemittel der Tinte ist flüssig bei Ausstoßtemperatur, aber fest bei Zimmertemperatur, keine Trocknung aber Erstarrung,
– UV-härtbare Tintenzusammensetzungen : keine Trocknung aber Polymerisation.

An die in Tintenstrahl-Aufzeichnungselementen verwendeten Drucktinte aufnehmenden Schichten werden bekanntlich verschiedene strengste Anforderungen gestellt

– die Drucktinte aufnehmende Schicht soll ein hohes Drucktinte absorbierendes Vermögen aufweisen, so daß die Punkte nicht ausfließen und sich nicht mehr als notwendig ausbreiten werden, um eine hohe optische Dichte zu erhalten,
– die Drucktinte aufnehmende Schicht soll eine hohe Drucktinte absorbierende Geschwindigkeit (kurze Tintentrocknungszeit) aufweisen, so daß die Tintentröpfchen nicht auslaufen werden, wenn sie sofort nach Aufspritzen verschmiert werden,
– die auf die Drucktinte aufnehmende Schicht aufgetragenen Tintenpunkte sollen eine wesentlich runde Form aufweisen und eben am Umfang sein. Der Punktdurchmesser muß konstant und genau gesteuert werden,
– die Drucktinte aufnehmende Schicht muß schnell angefeuchtet werden, um "Puddeln" zu vermeiden, d.h. so daß angrenzende Tintenpunkte nicht ineinander fließen können, und ein eher absorbierter Tintentropfen darf durchaus nicht "bluten", d.h. benachbarte oder später angebrachte Punkte überlappen,
– durchsichtige Tintenstrahl-Aufzeichnungselemente müssen einerseits einen niedrigen Trübungswert und andererseits hervorragende Durchlässigkeitseigenschaften aufweisen,
– das gedruckte Bild muß unter strengen Bedingungen von Temperatur und Feuchtigkeit mit einer guten Wasserbeständigkeit, Lichtbeständigkeit und Dauerhaftigkeit aufwarten,
– das Tintenstrahl-Aufzeichnungselement darf sowohl vor als nach dem Drucken kein Kräuseln aufweisen und nicht klebrig sein,
– das Tintenstrahl-Aufzeichnungselement muß zügig durch verschiedene Typen von Druckern laufen können.

Oft müssen beim Erzielen all dieser Eigenschaften Kompromisse geschlossen werden. Es ist ja schwierig, gleichzeitig a11 den obigen Bedingungen gerecht zu werden.
Die Anwesenheit von absorptionsfähigen Pigmenten wie Kieselsäure, Kaolin, Talk, Aluminiumoxid, Böhmit usw. in der Drucktinte aufnehmenden Schicht bewirkt bekanntlich eine Verbesserung des Absorptionsvermögens, der erzielbaren Farbdichte und der Trocknungszeit. Diese Wirkung ist in vielen Patentanmeldungen für viele verschiedene Systeme auf Bindemittelbasis beschrieben. In US-P 3 357 846 werden Pigmente wie Kaolin, Talk, Baryt und TiO₂ in Stärke und PVA beschrieben. In US-P 3 889 270 wird die Verwendung von Kieselsäure in Gelatine, PVA und Cellulose beschrieben. Pigmente und Teilchen sind ebenfalls in Patentanmeldungen wie u.a. in DE 2 925 769 , GB 2 050 866, US-P 4 474 850, US-P 4 547 405, US-P 4 578 285, WO 88 06532, US-P 4 849 286, EP 339 604 , EP 400 681 , EP 407 881 , EP 411 638 und US-P 5 045 864 (nicht vollständige Liste) beschrieben worden.
Diese teilchenförmigen Stoffe werden in verschiedenen Typen von Bindemitteln, von denen die üblichsten Typen Gelatine, Polyvinylalkohol und Polyvinylpyrrolidon sind, und in verschiedenen Typen von Cellulose-Derivaten dispergiert. Diese herkömmlichen Bindemittel sind in zahlreichen Patentschriften erwähnt worden.
Des weiteren kann die Wasserbeständigkeit der aufgetragenen Drucktinte aufnehmenden Schicht bekanntlich durch verschiedene Typen von filmbildenden Polymeren, die eine Steigerung der Haftung der Drucktinte aufnehmenden Schicht am Träger bewirken, verbessert werden.
Die Wasserbeständigkeit des gedruckten Endbildes kann bekanntlich ebenfalls durch Einbettung von beizenden Polymeren mit kationischen quaternären Gruppen wie Ammonium-, Sulfonium- und Phosphoniumgruppen verbessert werden. Die Interaktion zwischen diesen Polymeren und der Mehrzahl der typischen Tinten für Tintenstrahldrucker resultiert in einer besseren Verankerung des Farbstoffes im Bindemittel. Typische Beispiele für solche Beschreibungen sind US-P 4 371 582, US-P 4 575 465, US-P 4 649 064, GB 2 210 071 und EP 423 829 .
Zum Erhalten eines ausreichenden Tintenabsorptionsvermögens ist es nützlich, ziemlich hohe Mengen eines Pigments, z.B. eines anorganischen Pigments wie Kieselsäure, in die Drucktinte aufnehmende Schicht einzuarbeiten. Verhältnisse von mehr als 60%, wobei es sich um einen Feststoffgewichtsprozentsatz handelt, sind hoch erwünscht. Nachteil von pigmentierten Schichten mit solch hohem Füllfaktor ist aber die Haarrißbildung nach der Beschichtung und Trocknung. Eine solche gerissene Schicht wirkt optisch sehr störend, insbesondere nach Bedrucken des Mediums durch Tintenstrahldruck. Deswegen gibt es einen starken Bedarf an einer Lösung für dieses Problem der Haarrißbildung.
AUFGABEN DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines Tintenstrahl-Aufzeichnungsmaterials mit verbesserter Beständigkeit gegen Haarrißbildung bereitzustellen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines Tintenstrahl-Aufzeichnungsmaterials mit hohem Tintenabsorptionsvermögen bereitzustellen.
KURZE DARSTELLUNG DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
Gelöst werden die obenerwähnten Aufgaben durch ein Verfahren zur Herstellung eines Tintenstrahl-Aufzeichnungselements, das auf einem Träger einen Schichtverband enthält, der der Reihe nach (a) eine Schicht mit einem Pigment in einem Feststoffgewichtsverhältnis zwischen 60 Gew.-% und 98 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtfeststoffgewicht der Schicht, und (b) eine Schicht mit einem wasserlöslichen Polymer enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichten (a) und (b) gleichzeitig naß auf naß aufgetragen werden.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
Das wesentliche Kennzeichen der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß die pigmenthaltige Schicht mit einer ein wasserlösliches Polymer enthaltenden Deckschicht (b) beschichtet sein muß und beide Schichten gleichzeitig naß auf naß aufgetragen werden müssen. Ohne Auftrag einer Deckschicht (b) oder bei Verwendung einer Deckschicht mit einem wasserunlöslichen Polymer, z.B. in dispergierter Form oder in Form eines Latex, läßt sich das Problem der Haarrißbildung nicht bewältigen.
Typische wasserlösliche Polymere zur Verwendung in Deckschicht (b) sind u.a. Hydroxyethylcellulose, Hydroxypropylcellulose, Hydroxyethylmethylcellulose, Hydroxypropylmethylcellulose, Hydroxybutylmethylcellulose, Methylcellulose, Natriumcarboxymethylcellulose, Natriumcarboxymethylhydroxyethylcellulose, wasserlösliche Ethylhydroxyethylcellulose, Cellulosesulfat, Polyvinylalkohol, Vinylalkoholcopolymere, Polyvinylacetal, Polyvinylpyrrolidon, Acrylamid/Acrylsäure-Copolymer, Stryol/Acrylsäure-Copolymer, Vinylmethylether/Maleinsäure-Copolymer, Poly-(2-acrylamid-2-methylpropansulfonsäure), Poly(diethylentriamin-co-adipinsäure), Polyvinylpyridin, Polyvinylimidazol, quaterniertes Polyimidazolin, modifiziertes Polyethyleniminepichlorhydrin, ethoxyliertes Polyethylenimin, Poly(N,N-dimethyl-3,5-dimethylenpiperidiniumchlorid), Polyethylenoxid, Polyurethan, Melaminharze, Gelatine, Carrageen, Dextran, Gummiarabicum, Casein, Pektin, Albumin, Stärke, Kollagen-Derivate, Kollodium und Agar-Agar.
Besonders bevorzugte wasserlösliche Polymere zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung sind kationische Polymere, ganz besonders bevorzugt stickstoffhaltige kationische Polymere. Eine besonders geeignete Verbindung ist ein Poly(diallyldimethylammoniumchlorid) oder abgekürzt ein Poly(dadmac). Diese Verbindungen sind durch verschiedene Firmen erhältlich, z.B. Aldrich, Calgon, Clariant, BASF, EKA Chemicals und Nippon Goshei. Ein bevorzugter Typ ist GOHSEFIMER K210, Warenzeichen von Nippon Goshei Co.
Weitere nutzbare kationische Verbindungen sind u.a. Dadmac-Copolymere wie Copolymere mit Acrylamid, Dimethylaminepichlorhydrin-Copolymere, z.B. POLYFIX 700, Warenzeichen von Showa High Polymer Co., andere nutzbare Polyfix-Klassen wie POLYFIX 601, POLYFIX 301, POLYFIX 301A, POLYFIX 250WS und POLYFIX 3000, NEOFIX E-117, Warenzeichen von Nicca Chemical Co. für ein Polyoxyalkylenpolyamindicyandiamin, REDIFLOC 4150, Warenzeichen von EKA Chemicals für ein Polyamin, mit MADAME (Methacrylatdimethylaminethyl = Dimethylaminethylmethacrylat) oder MADQUAT (Methacryloxyethyltrimethylammoniumchlorid) modifizierte Polymere, z.B. ROHAGIT KL280, ROHAGIT 210, ROHAGIT SL144, PLEX 4739L und PLEX 3073 von Röhm, DIAFLOC KP155 und andere DIAFLOC-Produkte von Diafloc Co., BMB 1305 und andere BMB-Produkte von EKA Chemicals, kationische Epichlorhydrin-Addukte wie POLYCUP 171 und POLYCUP 172, Warenzeichen von Hercules Co., CYPRO-Produkte, z.B. CYPRO 514/515/516 und SUPERFLOC 507/521/567 von Cytec Industries, kationische Cellulose-Derivate wie CELQUAT L-200, H-100, SC-240C, SC-230M, Warenzeichen von Starch & Chemical Co., und QUATRISOFT LM200, die UCARE-Polymere JR125, JR400, LR400, JR30M und LR30M und das UCARE-Polymer LK, PALSET JK-512, PALSET JK512L, PALSET JK-182, PALSET JK-220, WSC-173, WSC-173L, PALSET JK-320, PALSET JK-320L und PALSET JK-350, alle Fixiermittel von Chukyo Europe, Polyethylenimin und Copolymere, z.B. LUPASOL, Warenzeichen von BASF AG, Triethanolamintitanchelat, z.B. TYZOR, Warenzeichen von Du Pont Co., Copolymere von Vinylpyrrolidon wie VIVIPRINT 111, Warenzeichen von ISP, ein Methacrylamidpropyldimethylamin-Copolymer mit Dimethylaminethylmethacrylat wie COPOLYMER 845 und COPOLYMER 937, Warenzeichen von ISP, mit Vinylimidazol, z.B. LWIQUAT CARE, LWITEC 73W, LUVITEC VPI55 K18P, LUVITEC VP155 K72W, LUVIQUAT FC905, LWIQUAT FC550, LUVIQUAT HM522 und SOKALAN HP56, alle Warenzeichen von BASF AG, Polyamidamine, z.B. RETAMINOL und NADAVIN, Warenzeichen von Bayer AG, und Phosphoniumverbindungen wie die in EP 609 930 beschriebenen. Zu weiteren kationischen Verbindungen zählen Gelatine, wenn der pH der Schicht unter dem isoelektrischen Punkt der Gelatine liegt, kationisches Aluminiumoxid, Böhmit und Poly(aluminiumhydroxychlorid) wie SYLOJET A200, Warenzeichen von Grace Co. Als weitere kationische Polymere sind Polyvinylamine, z.B. PVAM-0595B von Esprit Co., kationische modifizierte Acrylharze, z.B. ACRIT RKW319SX, Warenzeichen von Tasei Chemical Industries, und RD134 von Goo Chemical zu nennen.
Die Deckschicht (b) ist eine ziemlich dünne Schicht im Vergleich zur pigmenthaltigen Schicht (a). Die Naßschichtstärke der Deckschicht liegt vorzugsweise zwischen 1 μm und 60 μm, ganz besonders bevorzugt zwischen 10 und 40 μm.
Die erfindungsgemäße pigmenthaltige Schicht (a) enthält ein Pigment in einem ziemlich hohen Feststoffgewichtsverhältnis zwischen 60 und 98 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtfeststoffgewicht der Schicht. Als Pigment kann ein organisches Material wie Polystyrol, Polymethylmethacrylat, Silikone, Harnstoff-Formaldehyd-Kondensationspolymere, Polyester und Polyamide verwendet werden. Bevorzugt aber wird ein anorganisches poröses Pigment wie Kieselsäure, Talk, Tonerde, Kaolin, Diatomeenerde, Calciumcarbonat, Magnesiumcarbonat, Aluminiumhydroxid, Aluminiumoxid, Titanoxid, Zinkoxid, Bariumsulfat, Calciumsulfat, Zinksulfid, Satinweiß, Böhmit und Pseudo-Böhmit.
Bevorzugt wird ein Pigment des Kieselsäure-Typs, besonders bevorzugt eine amorfe Kieselsäure mit einer mittleren Teilchengröße zwischen 1 μm und 15 μm, besonders bevorzugt zwischen 2 und 10 μm. Die Verwendung von nicht-kolloidalen Kieselsäure-Typen in Empfangsmaterialzusammensetzungen für Tintenstrahldruck ist seit langer Zeit bekannt, wie z.B. aus alten Verweisungen wie JP-A 55-051583, JP-A 56-000157, US-P 4 474 850 und DE 3 410 828 . Auch feinere Kieselsäure-Typen oder kolloidale Kieselsäure kommen in Frage.
Die Schüttschicht (a) kann als Bindemittel ein wasserlösliches Polymer aus der gleichen Liste wie oben für die Deckschicht (b) enthalten. Daneben kann die Schüttschicht (a) wasserunlösliche Polymere in Form von Dispersionen oder in Form von Latices enthalten. Zu typischen (wasserlöslichen und wasserunlöslichen) Polymeren gehören konjugierte Dienpolymere wie Styrol-Butadien-Copolymere und Methylmethacrylat-Butadien-Copolymere, Acrylpolymere, zum Beispiel Homopolymere und Copolymere von Acrylsäureestern und Methacrylsäureestern, Vinylpolymere, z.B. Butadien-Acrylnitril-Copolymere, und Polyurethan- oder Urethan-Acryl-Hybride, Vinylesterpolymere, zum Beispiel Polyvinylacetat, Ethylen-Vinylacetat-Copolymere, Vinylacetat-Acrylat-Copolymere, Vinylacetat-Maleat-Copolymere und Modifikationsreaktionsprodukte der obenerwähnten Polymere und Copolymere, die zum Beispiel mit einer Carboxylgruppe und/oder kationischen Gruppen modifiziert sind, wasserlösliche oder wasserdispergierbare Harze, zum Beispiel Melamin-Formaldehydharze und Harnstoff-Formaldehydharze, wasserunlösliche Klebeharze, zum Beispiel Maleinsäureanhydrid-Copolymerharze, Polyacrylamidharze, Polymethylmethacrylatharze, Polyurethanharze, ungesättigte Polyesterharze, Polyvinylbutyralharze und Alkydharze.
Bevorzugt als Polymer wird ein Latex. Ganz besonders bevorzugte Latices sind Copoly(styrolbutadien)-Latices, (Co)polyvinylester-Latices und (Co)polyacrylat-Latices. Als weitere nutzbare Latices sind wäßrige alifatische Urethandispersionen, Vinylacetat und Copolymere wie Copoly(vinylacetatbutylmaleat), Copoly(vinylacetatacrylat), Copoly(vinylacetatethylen) und Vinylacetatvinylidenchlorid und Copoly(acrylnitrilbutadien) zu nennen. Auch Copolyesterlatices, z.B. sulfonierte Copolyesterlatices, kommen in Frage.
Die pigmenthaltige Schicht ist vorzugsweise viel dicker als die Deckschicht. Die Naßschichtstärke dieser Schicht liegt vorzugsweise zwischen 20 μm und 200 μm, ganz besonders bevorzugt zwischen 40 und 100 μm.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die statische Oberflächenspannung von Schicht (b) niedriger als die von Schicht (a).
Je nach den Oberflächeneigenschaften des Substrats kann zwischen den Träger und die Drucktinte aufnehmende Schicht eine zusätzliche Haftschicht eingefügt werden (untenliegende Schicht). Der Auftrag dieser Schicht erfolgt aus einem wäßrigen Medium, das ein beliebiges der zahlreichen bekannten Klebepolymere enthält. Zu bevorzugten Klebepolymeren zählen ein Acrylatlatex wie Ethylacrylathydroxyethylmethacrylat, Poly(vinylacetat), Poly(ethylenvinylacetat), Polyvinylester, Copolyester und Polyurethane.
Die Schichten (a) und (b) und die eventuelle untenliegende Schicht können fernerhin allgemein bekannte herkömmliche Ingredienzien wie Tenside, die als Gießzusätze dienen, Härter, Weichmacher, Weißmacher und Mattiermittel enthalten.
Beispiele für Tenside sind N-Alkylaminosäuresalze, Alkylethercarbonsäuresalze, acylierte Peptide, Alkylsulfonsäuresalze, Alkylbenzol- und Alkylnaphthalinsulfonsäuresalze, Sulfobernsteinsäuresalze, α-Olefinsulfonsäuresalze, N-Acylsulfonsäuresalze, sulfonierte Öle, Alkylsulfonsäuresalze, Alkylethersulfonsäuresalze, Alkylallylethersulfonsäuresalze, Alkylamidsulfonsäuresalze, Alkylphosphor säuresalze, Alkyletherphosphorsäuresalze, Alkylallyletherphosphorsäuresalze, Alkyl- und Alkylallylpolyoxyethylenether, mit Alkyl-allylformaldehyd anellierte Säuresalze, Alkylallylethersulfonsäuresalze, Alkylamidsulfonsäuresalze, Alkylphosphorsäuresalze, Alkyletherphosphorsäuresalze, Alkylallyletherphosphorsäuresalze, Alkyl- und Alkylallylpolyoxyethylenether, mit Alkylallylformaldehyd anellierte Polyoxyethylenether, Blockpolymere mit Polyoxypropylen, Polyoxyethylenpolyoxypropylalkylether, Polyoxyethylenether von Glycolestern, Polyoxyethylenether von Sorbitanestern, Polyoxyethylenether von Sorbitestern, alifatische saure Polyethylenglycolester, Glycerinester, Sorbitanester, Propylenglycolester, Zuckerester, Fluor-C₂-C₁₀-alkylcarbonsäuren, Dinatrium-N-perfluoroctansulfonylglutamat, Natrium-3-(fluor-C₆-C₁₁-alkyloxy)-1-C₃-C₄-alkylsulfonate, Natrium-3-(ω-fluor-C₆-C₈-alkanoyl-N-ethylamin)-1-propansulfonate, N-(3-(Perfluoroctansulfonamid)-propyl]-N,N-dimethyl-N-carboxymethylenammoniumbetain, Fluor-C₁₁-C₂₀-alkylcarbonsäuren, Perfluor-C₇-C₁₃-alkylcarbonsäuren, Perfluoroctansulfonsäure-Diethanolamid, Li-, K- und Na-Perfluor-C₄-C₁₂-alkylsulfonate, N-Propyl-N-(2-hydroxyethyl)-perfluoroctansulfonamid, Perfluor-C₆-C₁₀-alkylsulfonamidpropylsulfonylglycinate, Bis-(N-perfluoroctylsulfonyl-N-ethanolaminoethyl)-phosphonat, Monoperfluor-C₆-C₁₆-alkylethylphosphonate und Perfluoralkylbetain.
Zu nutzbaren kationischen Tensiden zählen N-Alkyldimethylammoniumchlorid, Palmityltrimethylammoniumchlorid, Dodecyldimethylamin, Tetradecyldimethylamin, ein ethoxylierter Alkylguanidinaminkomplex, Oleaminhydroxypropylbistrimoniumchlorid, Oleylimidazolin, Stearylimidazolin, Cocaminacetat, Palmitamin, Dihydroxyethylcocamin, Cocotrimoniumchlorid, Alkylpolyglycoletherammoniumsulfat, ethoxyliertes Oleamin, Laurylpyridiniumchlorid, N-Oleyl-1,3-diaminpropan, Stearamidpropyldimethylaminlactat, Kokosfettsäureamid, Oleylhydroxyethylimidazolin, Isostearylethylimidoniumethosulfat, Lauramidpropyl-PEG-dimoniumchloridphosphat, Palmityltrimethylammoniumchlorid und Cetyltrimethylammoniumbromid.
Besonders nutzbar ist das wie z.B. in US-P 4 781 985 beschriebene Fluorkohlenstoff-Tensid der Formel F(CF₂)_4-9CH₂CH₂SCH₂CH₂N⁺R₃X^–, in der R ein Wasserstoffatom oder eine Alkylgruppe bedeutet, und das in US-P 5 084 340 beschriebene Fluorkohlenstoff-Tensid der Formel CF₃(CF₂)_mCH₂CH₂O(CH₂CH₂O)_nR, in der m = 2 bis 10, n = 1 bis 18 und R ein Wasserstoffatom oder eine Alkylgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen bedeutet. Diese Tenside sind erhältlich durch DuPont und 3M. Das Verhältnis der Tensidkomponente in der Drucktinte aufnehmenden Schicht liegt in der Regel zwischen 0,1 und 2 Gew.-%, vorzugsweise zwischen 0,4 und 1,5 Gew.-% und beträgt ganz besonders bevorzugt 0,75 Gew.-%, bezogen auf das Gesamttrockengewicht der Schicht.
Die Schichten des erfindungsgemäß verwendeten Tintenstrahl-Aufzeichnungsmaterials können vernetzt werden, um erwünschte Eigenschaften wie Wasserbeständigkeit und das Vermeiden von Aneinanderhaften zu erhalten. Durch Vernetzung wird die Schicht weiterhin abriebfest gemacht und davor geschützt, daß während der Handhabung Fingerabdrücke auf dem Element zurückbleiben. Es gibt eine Vielzahl bekannter, ebenfalls als Härter bezeichneter Vernetzungsmittel, die die filmbildenden Materialien vernetzen.
Härter können einzeln oder kombiniert und in freier oder blockierter Form benutzt werden. Es gibt eine breite Auswahl an erfindungsgemäß nutzbaren Härtern. Dazu zählen Formaldehyd und freie Dialdehyde wie Succinaldehyd und Glutaraldehyd, blockierte Dialdehyde, aktive Ester, Sulfonatester, aktive Halogenverbindungen, s-Triazine und Diazine, Epoxide, aktive Olefine mit zwei oder mehr aktiven Bindungen, Carbodiimide, in der 3-Stellung substituierte: Isoxazoliumsalze, Ester von 2-Alkoxy-N-carboxydihydrochinolin, N-Carbamoylpyridiniumsalze, Härter mit gemischter Funktion wie halogensubstituierte Aldehydsäuren (z.B. Mucochlor- und Mucobromsäuren), oniumsubstituierte Acroleine und Vinylsulfone und polymere Härter wie Dialdehydstärken und ein Copolymer aus Acrolein und Methacrylsäure und Polymere mit einer Oxazolinfunktion wie z.B. die EPOCROS WS-500-Serie und die EPOCROS K-1000-Serie.
Ist das Element vorgesehen für Betrachtung in der Aufsicht, so darf die Drucktinte aufnehmende Schicht einen Weißmacher enthalten. Als Weißmacher wird TiO₂ (Rutil oder Anatas) bevorzugt.
Die Schichten können ebenfalls einen Weichmacher wie Ethylenglycol, Diethylenglycol, Propylenglycol, Polyethylenglycol, Glycerinmonomethylether, Glycerinmonochlorhydrin, Ethylencarbonat, Propylencarbonat, Tetrachlorphthalsäureanhydrid, Tetrabromphthalsäureanhydrid, Harnstoffphosphat, Triphenylphosphat, Glycerinmonostearat, Propylenglycolmonostearat, Tetramethylensulfon, N-Methyl-2-pyrrolidon und N-Vinyl-2-pyrrolidon enthalten.
Ein wesentliches Kennzeichen der vorliegenden Erfindung ist der gleichzeitige Naß-auf-Naß-Auftrag der Schichten (a) und (b). Wird Schicht (b) aber nach Auftrag und Trocknung von Schicht (a) aufgetragen, so bleibt das Problem der Haarrißbildung erhalten. Vorzugsweise wird eine aus der Herstellung von fotografischen Materialien allgemein bekannte Beschichtungstechnik wie Kaskaden-beschichtung, Vorhangbeschichtung und Extrusionsbeschichtung angewandt.
Als erfindungsgemäßer Träger kann ein aus der fotografischen Technologie allgemein bekannter Papierträger oder polymerer Träger verwendet werden. Als Papierträger sind Normalpapier, gußgestrichenes Papier, polyethylenbeschichtetes Papier und polypropylenbeschichtetes Papier zu nennen. Zu polymeren Trägern zählen Celluloseacetatpropionat oder Celluloseacetatbutyrat, Polyester wie Polyethylenterephthalat (PET) und Polyethylennaphthalat, Polyamide, Polycarbonate, Polyimide, Polyolefine, Poly(vinylacetale), Polyether und Polysulfonamide. Weitere Beispiele für erfindungsgemäß nutzbare hochqualitative polymere Träger sind lichtundurchlässige weiße Polyester und Extrusionsmischungen aus Polyethylenterephthalat und Polypropylen. Polyesterfilmträger und insbesondere Polyethylenterephthalatträger werden aufgrund ihrer hervorragenden Formbeständigkeitseigenschaften bevorzugt.
Noch weitere nutzbare Träger sind naßfestes Papier, PVC, PVC mit einer selbstklebenden Rückseite, das Polyethylenpapier TYVEK, Warenzeichen von Du Pont Co., das poröse Polyethylenpapier TESLIN, Warenzeichen von International Paper CO., Kanevas, Polypropylen und Polycarbonat. Die letztgenannten Träger sind insbesondere bei Tintenstrahl-Aufzeichnungselementen für Außenaufnahmen nutzbar.
Die vorliegende Erfindung wird jetzt anhand der folgenden Beispiele veranschaulicht, ohne sie jedoch darauf zu beschränken.
BEISPIELE
Herstellung einer Gießzusammensetzung für Schicht (a)
Es wird 1 Liter einer Dispersion mit 220 g einer handelsüblichen Kieselsäure (mit einer mittleren Teilchengröße von 6,5 μm), 330 g eines Polyvinylalkohol-Typs (POVAL R3109, Warenzeichen von Kuraray Co.) und 50 g CATFLOC T2 (eine 40%ige wäßrige Lösung von Poly(diallyldimethylammoniumchlorid), Warenzeichen von Calgon Co., hergestellt. Das Gemisch wird mit einem Rotor-Stator-Schnellmischer gerührt. Zu 843 ml dieser Dispersion werden 110 ml AIRFLEX EP1, Warenzeichen von Airflex Co. für eine 50%ige Ethylenvinylacetatemulsion, gegeben, wonach das Gemisch gerührt und mit entmineralisiertem Wasser auf 1 l verdünnt wird. Die statische Oberflächenspannung beträgt etwa 43 mN/m.
Herstellung der Gießzusammensetzungen für Schicht (b)
Das kationische Tensid Cetyltrimethylammoniumbromid (Merck: Co.) und eine Menge eines wasserlöslichen Polymers (siehe nachstehende Tabelle 1) werden zu entmineralisiertem Wasser gegeben, wonach das Gemisch auf 1 l verdünnt wird.
TABELLE 1
Beschichtung der Muster der Tintenstrahl-Aufzeichnungselemente
Vergleichendes Beispiel 1
Zur Gießzusammensetzung für Schicht (a) wird eine geringe Menge des kationischen Tensids Cetyltrimethylammoniumbromid (Merck Co.) gegeben, wonach die Zusammensetzung durch Kaskadenbeschichtung in einer Naßschichtstärke von 111 μm auf einen Polyesterträger vergossen wird. Die Beschichtung wird bei etwa 60°C getrocknet. Es wird keine zweite Schicht aufgetragen.
Optisch ist eine große Menge Haarrisse erkennbar. Nach Tintenstrahldruck mit einem HP720C sind noch immer Haarrisse sichtbar.
Vergleichendes Beispiel 2
Schicht (a) wird wie oben beschrieben aufgetragen. In einer zweiten gesonderten Kaskadenbeschichtung wird eine Catfloc T2 enthaltende Schicht (b)1 (siehe Tabelle 1) in einer Naßschichtstärke von 15 μm aufgetragen.
Das Problem der Haarrißbildung wird nicht durch den gesonderten Auftrag von Schicht (b)1 bewältigt. Die Haarrisse beeinträchtigen noch immer das Aussehen des unbedruckten und bedruckten Musters.
Erfindungsgemäße Beispiele
Die Zusammensetzung für Schicht (a) und die Zusammensetzung für Schicht (b)1 werden gleichzeitig naß auf naß durch Kaskadenbeschichtung in einer Naßschichtstärke von 111 μm bzw. 15 μm aufgetragen.
Optisch sind keine Haarrisse erkennbar. Sogar bei 20facher Vergrößerung sind keine Haarrisse erkennbar. Auch das gedruckte Bild weist keine Haarrißbildung auf.
Die Beschichtung wird mit den anderen Zusammensetzungen für Schicht (b) (siehe Tabelle 1) wiederholt. Es wird eine qualitative Auswertung der Haarrißbildung gemäß einer Skala von 1 bis 4 vorgenommen:
4 = sehr starke Haarrißbildung
3 = weniger Haarrißbildung
2 = geringe Haarrißbildung
1 = keine Haarrißbildung
Die Ergebnisse der qualitativen Auswertung sind in Tabelle 2 aufgelistet.
TABELLE 2
Aus Tabelle 2 ist ersichtlich, daß die Auswertung der Haarrißbildung im Durchschnitt weitaus besser ist bei den erfindungsgemäßen Ausführungsformen, in denen die Schichten (a) und (b) gleichzeitig naß auf naß aufgetragen werden. Die besten Ergebnisse werden mit den Zusammensetzungen für (b)1, (b)2 und (b)5 erhalten.

Claims

Ein Verfahren zur Herstellung eines Tintenstrahl-Aufzeichnungselements, das auf einem Träger einen Schichtverband enthält, der der Reihe nach (a) eine Schicht mit einem Pigment in einem Feststoffgewichtsverhältnis zwischen 60 Gew.-% und 98 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtfeststoffgewicht der Schicht, und (b) eine Schicht mit einem wasserlöslichen Polymer enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichten (a) und (b) gleichzeitig daß auf naß aufgetragen werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Pigment ein anorganisches Pigment ist.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das anorganische Pigment Kieselsäure ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymer ein kationisches Polymer ist.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das kationische Polymer ein stickstoffhaltiges kationisches Polymer ist.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das kationische stickstoffhaltige Polymer Poly(diallyldimethylammoniumchlorid) ist.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das kationische stickstoffhaltige Polymer ein Copolymer aus Vinylalkohol, Vinylacetat und Diallyldimethylammoniumchlorid ist.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das kationische stickstoffhaltige Polymer ein Cellulose-2-Hydroxyethylether-Polymer mit N,N-Dimethyl-N-2-propenyl-2-propen-1-ammoniumchlorid ist.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das kationische stickstoffhaltige Polymer ein Polyamin ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die statische Oberflächenspannung der Schicht (b) niedriger ist als die statische Oberflächenspannung von Schicht (a) .
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichten (a) und (b) gleichzeitig naß auf naß durch die Kaskadenbeschichtungstechnik aufgetragen werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichten (a) und (b) gleichzeitig naß auf naß durch die Vorhangbeschichtungstechnik aufgetragen werden.