DE60009318T2

DE60009318T2 - Flächengebilde zur Tintenstrahlaufnahme und Verfahren zur Herstellung und Verwendung des Flächengebildes

Info

Publication number: DE60009318T2
Application number: DE60009318T
Authority: DE
Inventors: K. Susan YARMEY; L. Michael STEINER
Original assignee: Kodak Graphics Holding Inc
Current assignee: Eastman Kodak Co
Priority date: 1999-08-12
Filing date: 2000-01-21
Publication date: 2005-02-24
Anticipated expiration: 2020-01-22
Also published as: EP1214200A1; EP1214200B1; WO2001012446A1; DE60009318D1; JP2003507214A

Description

Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf bildaufnehmende Elemente und Verfahren zur Herstellung und Verwendung derartiger Elemente. Genauer gesagt bezieht sich diese Erfindung auf tintenstrahlaufnehmende Elemente, auch als Flächengebilde zur Tintenstrahlaufnahme bekannt, und Verfahren zur Herstellung und Verwendung derartiger Elemente.
Tintenstrahldrucken ist eine Drucktechnik, bei der Bilder (z. B. Diagramme, Bilder, Symbole, Text, usw.) durch Ausstoßen einheitlich geformter Tintentröpfchen auf die aufnehmende Oberfläche des flächenförmigen Aufnahmematerials erzeugt werden. Diese Drucktechnik findet im Privat- und Heimbüromarkt breite Verwendung. Andere Anwendungen schließen einfaches Proofing und den Markt medizinischer Überweisungen ein.
Maximale Bildauflösung und Durchsatz eines Tintenstrahldruckers werden in erster Linie durch die Größe der ausgestoßenen Tropfen und die Geschwindigkeit des Tropfenausstoßes bestimmt. Mehrere Faktoren schränken Tintenstrahldrucker ein, die vom Drucker maximal erreichbare Bildauflösung zu erzielen. Einer dieser einschränkenden Faktoren ist die Beschaffenheit des flächenförmigen Aufnahmematerials, welches die ausgestoßenen Tropfen aufnimmt.
Forscher haben festgestellt, dass die Bildqualität direkt mit der Geschwindigkeit der Tintenabsorption und der Farbstoffadsorption der aufnehmenden Oberfläche zusammenhängt, wobei die Bildqualität mit einer Zunahme in der Absorptions- und Adsorptionsgeschwindigkeit steigt. Forscher haben ganz allgemein festgestellt, dass, falls Tintentröpfchen nicht schnell genug absorbiert werden, die Tinte zu Ausbreitung und Wechselwirkung mit Nachbartröpfchen der Tinte neigt, was zu derartigen Defekten wie Auslaufen, Zusammenlaufen oder Ausbluten führt. Forscher haben ebenfalls festgestellt, dass, falls die Tinte nicht schnell genug adsorbiert wird, die Tinte dazu neigt, durch das aufnehmende Element zu bluten und geringere Auflösung, geringere Wasserfestigkeit und geringere Schmierbeständigkeit aufzuweisen. Derartige Probleme werden durch das Steigern der Tropfenausstoßgeschwindigkeit zum Zwecke der Durchsatzsteigerung verschlimmert.
Tintenaufnehmende Oberflächen können in zwei grundlegende Arten unterteilt werden: Systeme mit kontinuierlicher Phase und Systeme mit diskontinuierlicher Phase. Systeme mit kontinuierlicher Phase funktionieren im Allgemeinen durch Anschwellen, um auf die aufnehmende Oberfläche aufgebrachtes Wasser oder Tinte zu absorbieren, wobei die Absorptionsgeschwindigkeit durch die chemische Beschaffenheit des im System verwendeten Polymers bestimmt wird. In Systemen mit kontinuierlicher Phase verwendete, typische Polymere schließen Gelatinen, Polyvinylalkohol und Cellulose ein. Beispielhafte Systeme mit kontinuierlicher Phase sind in den US-Patenten Nr. 3,889,270 , 4,503,111 und 5,141,599 erörtert.
Obwohl die meisten polymeren Systeme mit kontinuierlicher Phase allgemein als tintenstrahlaufnehmende Oberfläche wirksam sind, sind sie wasserlöslich, wodurch sich die Wasserfestigkeit des aufnehmenden Elementes verringert. In einigen polymeren Systemen mit kontinuierlicher Phase wurde das Problem der Wasserfestigkeit durch Mischen eines unlöslichen, vernetzten Polymers in das System überwunden (z. B. Erzeugen eines semiinterpenetrierenden Netzwerks, wie in den US-Patenten Nr. 5,342,688 und 5,389,723 beschrieben). Das Einführen eines unlöslichen, vernetzten Polymers in das System verringert jedoch an sich die Absorptionsgeschwindigkeit des Systems.
Systeme mit diskontinuierlicher Phase funktionieren durch das Bereitstellen von Poren innerhalb der aufnehmenden Oberfläche, welche zur Absorption von Tinte durch Kapillarkräfte imstande sind. Systeme mit diskontinuierlicher Phase werden gegenüber Systemen mit kontinuierlicher Phase bevorzugt, da sie Tinte erheblich schneller als Systeme mit kontinuierlicher Phase absorbieren.
Systeme mit diskontinuierlicher Phase werden in zwei grundlegende Arten eingeteilt. In einer ersten Art von Systemen mit diskontinuierlicher Phase, die als "poröse Systeme mit diskontinuierlicher Phase" bekannt sind, werden Mikrometer-große, poröse Pigmentteilchen in der aufnehmenden Schicht verwendet, zum Zwecke der Absorption von auf die Aufnahmeschicht ausgestoßener Tinte in die Teilchen durch eine Vielzahl kleinster, miteinander verbundener Poren in jedem Teilchen. Flächengebilde zur Tintenaufnahme mit einer porösen, aufzeichnenden Schicht aus einem System mit diskontinuierlicher Phase sind in den US-Patenten Nr. 5,165,973 , 5,270,103 , 5,397,619 und 5,478,631 , und in der Internationalen Patentanmeldung WO 97 01448 offenbart.
In einer zweiten, anderen Art von Systemen mit diskontinuierlicher Phase, welche als "nichtporöse Systeme mit diskontinuierlicher Phase" bekannt sind, werden nicht-poröse Pigmentteilchen verwendet, welche durch ein polymeres Bindemittel so zusammengehalten werden, dass in Zwischenräumen gelegene Hohlräume zwischen den Pigmentteilchen geschaffen werden, welche zur Aufnahme von auf die aufnehmende Oberfläche ausgestoßener Tinte imstande sind.
Flächengebilde zur Tintenstrahlaufnahme mit einer aufnehmenden Schicht von der Art des porösen Systems mit einer diskontinuierlichen Phase stellen im Allgemeinen gute Tintenabsorption und hervorragende Tintenkapazität zur Verfügung, als Ausgleich für einen gewissen Verlust in der glänzenden Erscheinung des flächenförmigen Aufnahmematerials. Im anderen Falle stellen Flächengebilde zur Tintenstrahlaufnahme mit einer aufnehmenden Schicht von der Art des nicht-porösen Systems mit einer diskontinuierlichen Phase hervorragende Tintenabsorption und eine glänzende Erscheinung zur Verfügung, als Ausgleich für eingeschränkte Tintenkapazität bedingt durch praktische Beschränkungen in der Beschichtungsdicke.
Aufnehmende Oberflächen mit einem System mit diskontinuierlicher Phase schließen oft eine Beize oder ein Farbstofffixiermittel ein, um die Farbstoffmoleküle, die in den Poren der aufnehmenden Oberfläche adsorbiert sind, zu binden. Eine Reihe verschiedener Arten an Beizen wurde verwendet, einschließlich neutrale Silan-Kupplungsmittel, wie in JP 8164667 (Polyalkylenoxid-Silan), JP 3218887 (Siliciumverbindungen), JP 62178384 (Silan-Kupplungsmittel) und JP 60224580 (Silan-Kupplungsmittel mit Chlor-, Amino-, Aminoethyl- oder Vinylfunktionalität) offenbart sowie Monomere, Oligomere und Polymere primärer, sekundärer und tertiärer Amine und quartärer Ammoniumsalze, wie in US-Patenten Nr. 5,302,437 und 5,750,200 offenbart.
In WO-A-99 06219 ist ein Flächengebilde zur Tintenstrahlaufnahme offenbart, wobei die Oberfläche des Flächengebildes mit einer tintenaufnehmenden Schicht eines wässrigen, ein zweiwertiges Metallsalz, wie Calciumchlorid und Magnesiumchlorid, enthaltenden Leimungsmittels beschichtet ist. Das Leimungsmittel kann andere herkömmliche Zusatzstoffe einschließen, wie Trägermittel, Füllstoffe, optische Aufheller, Entschäumer und Biozide.
In WO-A-95 28285 ist ein Flächengebilde zur Tintenstrahlaufnahme offenbart, wobei die Oberfläche des Flächengebildes mit einer tintenaufnehmenden Schicht beschichtet ist, die ein dreiwertiges Salz oder einen Komplex eines Metalls aus Gruppe IIb, wie Lanthan, enthält. Die Salze können auch in Form ihrer Ca, Mg, Ba, Na, K oder dergleichen enthaltenden Doppelsalze verwendet werden. Die Tintenaufnahmeschicht schließt bevorzugt ein filmbildendes, hydrophiles, polymeres Material ein.
In GB-A-2 147 003 ist ein Flächengebilde zur Tintenstrahlaufnahme offenbart, wobei die Oberfläche des Flächengebildes mit einer tintenaufnehmenden Schicht beschichtet ist, die ein Bindemittel, ein Pigment, ein wasserlösliches Salz mit einer Wertigkeit von 2 bis 4 und ein kationisches, organisches Material enthält.
In EP-A-0 736 392 ist ein Flächengebilde zur Tintenstrahlaufnahme offenbart, wobei die Oberfläche des Flächengebildes mit einer tintenaufnehmenden Schicht beschichtet ist, die ein Aluminiumoxid-Hydrat mit Boehmit-Struktur und ein Bindemittel enthält. Die Tintenaufnahmeschicht kann auch Metalloxide, mehrwertige Metallsalze und kationische, organische Stoffe einschließen. Die trockene Tintenaufnahmeschicht kann mit einem Metallalkoxid oder einem anderen Material, das in der Lage ist, eine Hydroxylgruppe mit der tintenaufnehmenden Schicht zu vernetzen, behandelt werden.
In EP-A-0 199 874 ist ein Flächengebilde zur Tintenstrahlaufnahme offenbart, wobei die Oberfläche des Flächengebildes mit einer tintenaufnehmenden Schicht beschichtet ist, die Polyethylenoxid und einen weißen Füllstoff enthält. Die Tintenaufnahmeschicht enthält bevorzugt auch ein kationisches Harz und/oder ein mehrwertiges Metallsalz. Die Tintenaufnahmeschicht kann auch ein Harz einschließen.
Obwohl neutrale Silan-Kupplungsmittel, kationische monomere, oligomere und polymere Amine und quartäre Ammoniumsalze allgemein für das Bereitstellen einer annehmbaren Adsorptionsgeschwindigkeit von Farbstoff auf einer aufnehmenden Oberfläche wirksam sind, besteht nach wie vor ein beträchtlicher Bedarf an einer tintenaufnehmenden Oberfläche, die in der Lage ist, eine herausragende Farbstoffadsorptionsgeschwindigkeit zur Verfügung zu stellen, und gleichzeitig Tintenadsorptionskapazität, Bindungsstärke des Farbstoffs zur Oberfläche der aufnehmenden Schicht, Tintenabsorptionsgeschwindigkeit und Tintenabsorptionskapazität aufrecht zu erhalten.
Eine erste Ausführungsform dieser Erfindung ist ein Flächengebilde zur Tintenstrahlaufnahme, welches eine hervorragende Adsorptionsgeschwindigkeit für Farbstoff durch die Aufnahmeschicht zur Verfügung stellt, und gleichzeitig Farbstoffadsorptionskapazität, Bindungsstärke des Farbstoffs an die Oberfläche der aufnehmenden Schicht, Tintenabsorptionsgeschwindigkeit und Tintenabsorptionskapazität aufrecht erhält, umfassend eine Aufnahmeschicht aus einem Bindemittel, Pigmentteilchen, einen Elektrolyt und ein kationisches Organosilan-Kupplungsmittel.
Eine zweite Ausführungsform dieser Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Flächengebildes zur Tintenstrahlaufnahme, umfassend (1) Auftragen einer Schicht einer Aufnahmezusammensetzung auf eine Hauptoberfläche des Substrats, wobei die Aufnahmezusammensetzung eine Dispersion ist, die mindestens (i) ein Bindemittel, (ii) Pigmentteilchen, (iii) einen Elektrolyt, und (iv) ein kationischen Organosilan-Kupplungsmittel enthält, und (2) Trocknen der Aufnahmeschicht.
Eine dritte Ausführungsform dieser Erfindung ist ein Verfahren zur Verwendung eines Flächengebildes zur Tintenstrahlaufnahme, umfassend (1) Erlangen eines Substrats mit einer Schicht einer Aufnahmezusammensetzung auf mindestens einer der Hauptoberflächen des Substrats, wobei die Aufnahmezusammensetzung eine Dispersion ist, welche mindestens (i) ein Bindemittel, (ii) Pigmentteilchen, (iii) einen Elektrolyt, und (iv) ein kationisches Organosilan-Kupplungsmittel umfasst, und (2) Aufbringen der Tintenstrahldrucktinte auf die mit der Aufnahmezusammensetzung beschichtete Hauptoberfläche des Substrats, so dass ein Bild auf dem Flächengebilde hergestellt wird.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine vergrößerte Seitenansicht einer Ausführungsform dieser Erfindung.
Nomenklatur

10: Flächengebilde zur Tintenstrahlaufnahme
20: Substrat
30: Substrierschicht
40: Aufnahmeschicht
50: Anti-Curling-Schicht

Definitionen
Wie hierin, einschließlich der Ansprüche, verwendet, bedeutet der Ausdruck "Dicke", falls er im Zusammenhang mit der Aufnahmeschicht verwendet wird, die Dicke der Aufnahmeschicht auf trockener Basis.
Wie hierin, einschließlich der Ansprüche, verwendet, ist "Gew-%" auf den Feststoffgehalt der Zusammensetzung (d. h. auf trockener Basis berechnet) bezogen.
Aufbau
Das diskontinuierliche Flächengebilde zur Tintenstrahlaufnahme 10 schließt eine Beschichtung einer diskontinuierlichen Aufnahmeschicht 40 auf einem geeigneten Substrat 20 ein, wobei die Aufnahmeschicht 40 in der Lage ist, Farbstoff schnell zu adsorbieren, und gleichzeitig Farbstoffadsorptionskapazität, Bindungsstärke des Farbstoffs an die Oberfläche der Aufnahmeschicht, Tintenabsorptionsgeschwindigkeit und Tintenabsorptionskapazität aufrecht zu erhalten.
Substrat
Das Substrat 20 kann jedes typische Material sein, das im Aufbau von Flächengebilden zur Tintenstrahlaufnahme verwendet wird und in der Lage ist, die erforderliche optische Erscheinung und strukturelle Stütze für die Aufnahmeschichten) 40 zur Verfügung zu stellen. Beispiele geeigneter Substrate schließen Papier, Stoff, Polymere, Metalle und Glas ein. Dünne, elastische Flächengebilde werden im Allgemeinen bevorzugt, wobei Papier das Substrat der Wahl ist, falls ein undurchsichtiges Substrat gewünscht wird, und polymere Folien verwendet werden, falls eine durchscheinende oder durchsichtige Erscheinung gewünscht wird. Die Dicke des Substrats 20 liegt bevorzugt im Bereich von etwa 0,05 bis 1,0 mm.
Substrierschicht
Die mit der Aufnahmeschicht 40 zu beschichtende Hauptoberfläche des Substrats 20 kann gegebenenfalls mit einer Substrierschicht 30 behandelt werden, wie eine Grundier- oder Antistatikschicht, bevor die Aufnahmeschicht 40 auf das Substrat 20 aufgebracht wird.
Aufnahmeschicht
Die Aufnahmeschicht 40 umfasst Pigmentteilchen, die mit einem Elektrolyten behandelt sind und von einem Bindemittel zusammen gehalten werden. Die Aufnahmeschicht 40 sollte eine Dicke von mehr als etwa 30 μm aufweisen, um ausreichende Kapazität zur Verfügung zu stellen. Aufnahmeschichten 40, die eine annehmbare Erscheinung aufweisen, können bis zu einer Dicke von etwa 100 μm gebildet werden, wobei eine Dicke von etwa 35 bis 85 μm bevorzugt wird.
Pigmentteilchen
Die Aufnahmeschicht 40 enthält Pigmentteilchen der Art, wie sie üblicherweise in Schichten zur Tintenstrahlaufnahme verwendet werden. Die Pigmentteilchen können porös oder nicht-porös sein. Beispielhafte Pigmentteilchen schließen im Einzelnen, aber nicht ausschließlich, ein: (i) anorganische Pigmente, wie Tonerde, Aluminiumhydroxid, Aluminiumoxid, Aluminiumsilikat, Bariumsulfat, Calciumcarbonat, Calciumsilicat, Calciumsulfat, Kaolin, Magnesiumsilicat, amorphes Siliciumoxid, kolloidales Siliciumoxid, Kieselsäure, Natriumsilicat, Talk, Titandioxid-Pigment, Titandioxid, Zinkcarbonat und Zinkoxid, und (ii) organische Pigmente, wie Styrol- und Acrylkunststoffpigmente, Harnstoffharzpigmente und Melaminharz.
Pigmentteilchen mit einer mittleren Teilchengröße von weniger als etwa 500 nm sind zur Herstellung einer Aufnahmeschicht 40 mit der gewünschten Erscheinung und Leistung geeignet. Pigmentteilchen mit einer mittleren Teilchengröße von etwa 10 bis 500 nm werden im Allgemeinen bevorzugt, wobei Teilchen mit einer mittleren Teilchengröße von etwa 50 bis 300 nm erwünscht und Teilchen mit einer mittleren Teilchengröße von 50 bis 100 nm bevorzugt werden.
Die Pigmentteilchen können im Wesentlichen jede gewünschte Form aufweisen, wobei symmetrische Teilchen, insbesondere kugelförmige Teilchen, im Allgemeinen bevorzugt werden, da sie die Leistungsmerkmale der Aufnahmeschicht 40 verbessern.
Bindemittel
Die Pigmentteilchen werden von einem Bindemittel zusammen gehalten. Das Bindemittel wird in einer Menge bereit gestellt, die ausreicht, um die Pigmentteilchen zusammen zu halten und eine annehmbare Erscheinung zu liefern. Es ist im Allgemeinen erwünscht, die Menge an Bindemittel zu beschränken, so dass Poren (d. h. verbundene, in Zwischenräumen gelegene Hohlräume) innerhalb der Aufnahmeschicht 40 zum Zwecke der Verbesserung der Leistung zur Verfügung gestellt werden. Auf die Aufnahmeschicht 40 ausgestoßene Tinte wird in die und innerhalb der Poren (d. h. der Poren innerhalb der Pigmentteilchen oder der Poren zwischen den Pigmentteilchen) in der Schicht 40 durch Kapillarkräfte absorbiert und gespeichert.
Im Wesentlichen kann jedes herkömmliche Bindemittel verwendet werden, einschließlich im Einzelnen, aber nicht ausschließlich: Stärkederivate, wie oxidierte Stärke, veretherte Stärke und Phosphatstärke; Cellulosederivate, wie Carboxymethylcellulose und Hydroxymethylcellulose; konjugierte Copolymer-Latex vom Dien-Typ, wie Styrol-Butadien und Methylmethacrylat-Butadien-Copolymere; Acrylpolymerharze und -Latex, wie Polymere und Copolymere von Acrylsäure- und Methacrylsäureestern; Polymer-Latex vom Vinyl-Typ, wie Ethylen-Vinylacetat-Copolymer; die vorstehenden Latex modifiziert, so dass sie einen funktionellen Rest, wie eine Carboxylgruppe, einschließen; wässrige Klebstoffe, wie Melamin- und Harnstoffharze; synthetische Harze, wie Polyurethane, ungesättigte Polyester, Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymer, Polyvinylbutyral und Alkydharze; Kasein, Gelatine, Sojaeiweiß, Polyvinylalkohol und Derivate davon, Polyvinylpyrrolidon und Maleinsäureanhydridharze.
Relative Konzentrationen von Pigmentteilchen und Bindemittel
Die Menge an in der Aufnahmeschicht 40 verwendetem Bindemittel im Verhältnis zur Menge an Pigmentteilchen sollte so gewählt werden, dass die konkurrierenden Gesichtspunkte Integrität und Abriebsfestigkeit (verstärkt durch zunehmende Mengen an Bindemittel) mit Tintenabsorptionsgeschwindigkeit und Tintenabsorptionskapazität (verstärkt durch abnehmende Mengen an Bindemittel) ausgeglichen werden. Die sorgfältige Berücksichtigung der Bindemittelkonzentration ist daher wichtig, um eine geeignete Tintenstrahlaufnahmeschicht 40 mit passendem Gleichgewicht in den Leistungsmerkmalen zu erzeugen. Im Allgemeinen liefert ein Gewichtsverhältnis von Pigment zu Bindemittel von etwa 1 : 2 bis 20 : 1, bevorzugt von 2 : 1 bis 10 : 1, ein annehmbares Gleichgewicht der konkurrierenden Leistungsmerkmale.
Elektrolyt
Die Aufnahmeschicht 40 schließt einen Elektrolyten ein. Wie hierin verwendet, bedeutet Elektrolyt einen Stoff, der beim Auflösen in einem passenden Lösemittel als ionischer Leiter wirksam ist. Mit anderen Worten, der Stoff dissoziiert beim Auflösen in Anionen (negativ geladene Teilchen) und Kationen (positiv geladene Teilchen).
Passende Elektrolyten schließen im Einzelnen, aber nicht ausschließlich, ein: Säuren, wie Essig-, Butter-, Chloressig-, Milch- und Weinsäure; anorganische Salze, wie Natriumchlorid, Calciumchlorid, Ammoniumsulfat, Natriumsulfat, Aluminiumchlorid, Calciumsulfat, Eisenchlorid, Kaliumchlorid, Kaliumcarbonat, Lithiumbromid und Zinksulfid.
Die Aufnahmeschicht sollte etwa 0,5 bis 25 Gew.-%, bevorzugt 1 bis 15 Gew.-%, Elektrolyt einschließen. Zu wenig Elektrolyt bewirkt keine bedeutende Steigerung in der Geschwindigkeit der Farbstoffadsorption, wohingegen ein Überschuss an Elektrolyt zu einer Störung der anderen erwünschten Eigenschaften der Aufnahmeschicht führt.
Kationisches Silan-Kupplungsmittel
Die Aufnahmeschicht schließt ein kationisches Organosilan-Kupplungsmittel ein. Passende kationische Organosilan-Kupplungsmittel schließen eine erste Einheit (R'), welche zur Dissoziation in Wasser befähigt ist, um einen positiv geladenen Rest am Organosilan-Kupplungsmittel zu erzeugen, und eine zweite Einheit (R"), welche für die Bindung an die Pigmentteilchen wirksam ist, ein. Die erste Einheit ist, wenn sie dissoziiert vorliegt, für elektrostatische Anziehung und Bilden eines unlöslichen Salzes mit Farbstoffen, welche einen Elektronendonor-Rest (z. B. -SO₃ ) aufweisen, wie er in vielen, für Tintenstrahltinten typischen Azo-, Direkt- und Säurefarbstoffen vorhanden ist, befähigt.
Bevorzugte kationische Silan-Kupplungsmittel haben die grundlegende Struktur: R'L Si R''3 wobei: (i) R' ein quartärer Ammoniumrest ist, (ii) L eine einfache Bindung oder ein divalenter verbindender Rest ist, und (iii) jedes R" unabhängig voneinander ein Alkoxyrest ist.
Ein stärker bevorzugtes kationisches Organosilan-Kupplungsmittel hat die grundlegende Struktur: R'_n Si R''_(4–n) wobei: (i) R' ist -R³ ₃N⁺L-, wobei L eine einfache Bindung oder ein divalenter verbindender Rest ist, und jedes R³ unabhängig voneinander ein Wasserstoffatom, Alkyl, Aryl oder Alkaryl ist, wobei mindestens zwei R³ Alkyl, Aryl oder Alkaryl sind, (ii) jedes R" unabhängig voneinander ein Alkoxyrest ist; und (iii) n 1 oder 2 ist.
Beispielhafte geeignete kationische Organosilan-Kupplungsmittel schließen im Einzelnen, aber nicht ausschließlich, ein: N,N-Didecyl-N-methyl-N-(3-trimethoxysilylpropyl)ammoniumchlorid, Octadecyldimethyl(3-trimethoxysilylpropyl)ammoniumchlorid, N-Trimethoxysilylpropyl-N,N,N-trimethylammoniumchlorid, Tetradecyldimethyl(3-trimethoxysilylpropyl)ammoniumchlorid, N-Trimethoxysilylethylbenzyl-N,N,N-trimethylammoniumchlorid, N-(Trimethoxysilylpropyl)isothiouroniumchlorid, N-Trimethoxysilylpropyl-N,N,N-tri-n-butylammoniumchlorid, N-Trimethoxysilylpropyl-N,N,N-tri-n-butylammoniumbromid, 3-[2-N- Benzylaminoethylaminopropyl]trimethoxysilanhydrochlorid, N-(3-Trimethoxysilylpropyl)-N-methyl-N,N-diallylammoniumchlorid und 3-N-Styrylmethyl-2-aminoethylamino-propyltrimethoxysilanhydrochlorid.
Zusatzstoffe
Andere typische Zusatzstoffe, wie Dispergiermittel, Schmiermittel, oberflächenaktive Mittel, Weichmacher, antistatische Mittel, pH-Regulatoren, Puffer, Beschichtungshilfsmittel, Mattierungsmittel, Teilchen für das Bewerkstelligen der mechanischen Verarbeitung des Flächengebildes zur Tintenstrahlaufnahme, Entschäumer, Schaumunterdrücker, Mittel für Wasserbeständigkeit, Härter, Färbemittel, Viskositätsmodifikatoren, Konservierungsstoffe, UV-Absorber, Antioxidantien, antiseptische Mittel, Schimmelverhüter und dergleichen können gegebenenfalls, je nach Wunsch, in die Tintenstrahlaufnahmeschicht aufgenommen werden.
Anti-Curling-Schicht
Eine Anti-Curling-Schicht 50 kann gegebenenfalls auf die Rückseite des Substrats 20 aufgebracht werden.
Verfahren zur Herstellung
Mischen der Bestandteile
Die Bestandteile der Aufnahmeschicht können im Wesentlichen durch jedes geeignete Verfahren miteinander vermischt werden. Beispielhafte Verfahren schließen ein: (i) aufeinanderfolgendes Beschicken einer ausreichenden Menge Lösungsmittel (bevorzugt Wasser) mit Pigment, Elektrolyt und Bindemittel unter beständigem Rühren, (ii) gleichzeitiges Beschicken eines geeigneten Mischers mit Pigment, Elektrolyt und Bindemittel mit ausreichend Lösungsmittel, und (iii) Dispergieren des Pigments in Wasser, Zugeben des Elektrolyten zu der wässrigen Dispersion des Pigments und anschließendes Zugeben der den Elektrolyten enthaltenden, wässrigen Dispersion des Pigments in eine wässrige Dispersion des Bindemittels.
Beschichten und Trocknen der Aufnahmeschicht
Die Aufnahmeschicht 40 kann durch jedes herkömmliche Verfahren zur Beschichtung derartiger Materialien beschichtet werden, einschließlich im Einzelnen, jedoch nicht ausschließlich, Extrusionsbeschichten, direktes und indirektes Gravurstreichen, Messerstreichen, Mayer-Stabstreichen, Walzenstreichen, etc.
Entsprechend kann die beschichtete Aufnahmeschicht durch jedes herkömmliche Verfahren zum Trocknen derartiger beschichteter Aufnahmeschichten getrocknet werden.
Optionale Bearbeitung

Die Aufnahmeschicht 40 kann kalandert werden, um den Glanz zu verbessern, mit beheizten oder nicht-beheizten Kalanderwalzen und gleich- oder gegenläufiger Rotation bezüglich der Laufrichtung des Flächengebildes zur Tintenstrahlaufnahme 10. Glossar Experimenteller Teil

Airflex^® 500	Ein nicht-ionisches Latex aus Ethylen-Vinylacetat-Copolymer mit
	einem mittleren Teilchendurchmesser von 170 nm und einer T_g
	von 5°C (41 °F), erhältlich von Air Products aus Allentown,
	Pennsylvania.
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Drucker	Torrence, CA.
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Farbtinte	erhältlich von Epson America, Inc. aus Torrence, CA unter der
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Inkjet-Papier	Minnesota.
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Prüfverfahren
Prüfvorschrift für Farbsättigung
Epson Stylus^® Color 800 Tinte wird mit einem Epson Stylus^® Color 800 Drucker auf die Aufnahmeschicht des Probebogens schrittweise in Farbflecken von 0 (keine Farbe) bis 16 (volle Farbsättigung) ausgestoßen. Bedruckte Proben von Mittelton- bis vollfarbigen Farbflecken (d. h. Farbflecken zwischen 6 und 16) wurden für die Prüfung ausgewählt, außer es ist anders vermerkt. Die Farbsättigung wird mit einem Gretag^TM-Spektrophotometer als Log des Verhältnisses der Intensität von aus der Lampe im Spektrophotometer ausgestrahltem, sichtbaren Licht zu der Intensität von durch die bedruckte Probe reflektiertem, sichtbaren Licht gemessen. Die Farbsättigung wird aufgezeichnet.
Prüfvorschrift für Tropfengröße
Epson Stylus^® Color 800 Tinte wird durch einen Epson Stylus^® Color 800 Drucker auf die Aufnahmeschicht eines Imation^TM Photograde Inkjet Probebogens zu einem Mittelton-Farbfleck ausgestoßen. Die Tropfengröße der ausgestoßenen Tinte wird durch ein Mikroskop betrachtet, senkrecht auf die Oberfläche der Aufnahmeschicht gerichtet, wodurch sich eine Aufsicht des in die Schicht absorbierten Tintentropfens ergibt. Das Mikroskop ist an eine Videokamera mit Bildaufnahme angeschlossen, die für Computerauswertung und Speichern des Bildes geeignet sind. Die Computerauswertung des Bildes ergibt die Tropfengröße, wobei als Tropfengröße für die Probe der Mittelwert aus etwa 25 Tropfen angegeben wird.
Standard-Probenaufbau
In ein mit einem Magnetrührer ausgestattetes Bechergefäß wurde entionisiertes Wasser und MP1040^TM in der in Tabelle 1 aufgeführten Menge gegeben, um eine Siliciumoxid-Dispersion zu erzeugen. Die Siliciumoxid-Dispersion wurde 30 min lang gerührt. Ein Silan-Kupplungsmittel von in Tabelle 1 aufgeführter Art und Menge wurde anschließend gegebenenfalls zur Siliciumoxid-Dispersion zugegeben und über Nacht bei etwa 25°C (77°F) gerührt. Zur gerührten Siliciumoxid-Dispersion wurde dann Natriumsulfat in der in Tabelle 1 aufgeführten Menge zugegeben, nach 30 min Rühren wurde anschließend Airflex^® 500 in der in Tabelle 1 angegebenen Menge zugefügt, um eine fertige Dispersion zu bilden. Die fertige Dispersion wurde vor dem Beschichten 1 bis 4 h gerührt.
Die gerührte fertige Dispersion wurde auf ein mit PVDC grundiertes PET-Flächenmaterial unter Verwendung einer Messerstreichmaschine mit einem Spalt von 7 mm aufgetragen. Das beschichtete PET-Flächenmaterial wurde in einem Ofen bei 120°F (48,9°C) 7 min lang getrocknet, um ein Flächenmaterial zur Tintenstrahlaufnahme mit einer Aufnahmeschicht zu bilden.
Beispiele
Vergleichsbeispiel C1
Beispiel 1
(Farbsättigung und Tropfengröße) (Ohne Silan-Kupplungsmittel)
Gemäß dem Verfahren zum Standard-Probenaufbau wurden Flächengebildeproben zur Tintenstrahlaufnahme mit einer Aufnahmeschicht aufgebaut. Die Farbsättigung der Flächengebildeproben zur Aufnahme wurde gemäß der Prüfvorschrift für Farbsättigung geprüft. Die Tropfengröße wurde gemäß der Prüfvorschrift für Tropfengröße geprüft. Die Ergebnisse der Prüfung wurden aufgezeichnet und sind in den Tabellen 2 bzw. 3 wiedergegeben.
Wie in Tabelle 2 gezeigt, verbessern sich die Farbsättigung (Dichte) und die Tropfengröße (Auflösung) im Allgemeinen bei den Elektrolyten Natriumsulfat enthaltenden Flächengebilden zur Aufnahme im Vergleich zu Flächengebilden mit einer Aufnahmeschicht, die keinen Elektrolyten enthält, wobei die größte Verbesserung bei der Durchführung von hoch-sättigendem Tintenstrahldrucken beobachtet wird.
Vergleichsbeispiele C2_gering, C2_mittel, C2_hoch und C3 Beispiele 2A_gering, 2A_mittel, 2A_hoch, 2B_gering, 2B_mittel, 2B_hoch und 3 (Farbsättigung und Tropfengröße)
(Verschiedene Konzentrationen kationischer Silan-Kupplungsmittel)
Gemäß dem Verfahren zum Standard-Probenaufbau wurden Flächengebildeproben zur Tintenstrahlaufnahme mit einer verschiedene Konzentrationen eines Silan-Kupplungsmittels enthaltenden Aufnahmeschicht aufgebaut. Die Farbsättigung der Flächengebildeproben zur Aufnahme wurde gemäß der Prüfvorschrift für Farbsättigung geprüft. Die Tropfengröße wurde ebenfalls gemäß der Prüfvorschrift für Tropfengröße geprüft. Die Ergebnisse der Prüfung wurden aufgezeichnet und sind in den Tabellen 2 bzw. 3 wiedergegeben.
Wie in Tabelle 2 gezeigt, verbessern sich die Farbsättigung (Dichte) und die Tropfengröße (Auflösung) im Allgemeinen bei den Elektrolyten Natriumsulfat enthaltenden Flächengebilden zur Aufnahme im Vergleich zu Flächengebilden mit einer Aufnahmeschicht, die keinen Elektrolyten enthält, wobei die größte Verbesserung bei der Durchführung von hoch-sättigendem Tintenstrahldruck beobachtet wird.
Tabelle 3 (Tropfengröße)

Claims

Flächengebilde zur Tintenstrahlaufnahme, umfassend: (a) ein Substrat mit ersten und zweiten Hauptoberflächen, und (b) eine Aufnahmeschicht auf mindestens einer der Hauptoberflächen des Substrats, mindestens umfassend: (1) ein Bindemittel, (2) ein Pigmentteilchen, (3) einen Elektrolyt, und (4) ein kationisches Organosilan-Kupplungsmittel.
Flächengebilde zur Tintenstrahlaufnahme nach Anspruch 1, wobei das Bindemittel ein Latexbindemittel ist.
Flächengebilde zur Tintenstrahlaufnahme nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei das Pigmentteilchen ein Siliciumoxid-Pigmentteilchen ist.
Flächengebilde zur Tintenstrahlaufnahme nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Elektrolyt eine Säure oder ein anorganisches Salz ist.
Flächengebilde zur Tintenstrahlaufnahme nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das kationische Organosilan-Kupplungsmittel die Struktur: R'LSiR''3 aufweist, wobei: (i) R' ein quartärer Ammoniumrest ist, (ii) L eine einfache Bindung oder ein divalenter verbindender Rest ist, und (iii) jedes R" unabhängig voneinander ein Alkoxyrest ist.
Flächengebilde zur Tintenstrahlaufnahme nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das kationische Organosilan-Kupplungsmittel die Struktur: R'n Si R''(4–n) aufweist, wobei: (i) R'R³ ₃N + L- ist, wobei L eine einfache Bindung oder ein divalenter verbindender Rest ist, und jedes R³ unabhängig voneinander ein Wasserstoffatom, Alkyl, Aryl oder Alkaryl ist, wobei mindestens zwei R³ Alkyl, Aryl oder Alkaryl sind, (ii) jedes R" unabhängig voneinander ein Alkoxyrest ist; und (iii) n 1 oder 2 ist.
Flächengebilde zur Tintenstrahlaufnahme nach einem der Ansprüche 5 oder 6, wobei (i) jedes R" unabhängig voneinander ein Alkoxyrest mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen ist, und (ii) n 1 ist.
Verfahren zum Herstellen eines Flächengebildes zur Tintenstrahlaufnahme, umfassend: (a) Erlangen eines Substrats mit ersten und zweiten Hauptoberflächen, (b) Auftragen einer Schicht einer Aufnahmezusammensetzung auf mindestens eine der Hauptoberflächen des Substrats, wobei die Aufnahmezusammensetzung eine Dispersion mit mindestens (i) einem Bindemittel, (ii) Pigmentteilchen, (iii) einem Elektrolyt, und (iv) einem kationischen Organosilan-Kupplungsmittel ist, und (c) Trocknen der Aufnahmeschicht.
Verfahren zur Verwendung eines Flächengebildes zur Tintenstrahlaufnahme, umfassend: (a) Erlangen eines Substrats mit einer Schicht einer Aufnahmezusammensetzung auf mindestens einer der Hauptoberflächen des Substrats, wobei die Aufnahmezusammensetzung eine Dispersion umfassend mindestens (i) ein Bindemittel, (ii) Pigmentteilchen, (iii) einen Elektrolyt, und (iv) ein kationisches Organosilan-Kupplungsmittel ist, und (b) Aufbringen der Tintenstrahldrucktinte auf die mit der Aufnahmezusammensetzung beschichtete Hauptoberfläche des Substrats, so dass ein Bild auf dem Flächengebilde hergestellt wird.