DE60100580T2

DE60100580T2 - Tintenstrahlaufzeichnungselement mit porösen Partikeln.

Info

Publication number: DE60100580T2
Application number: DE60100580T
Authority: DE
Inventors: Richard J. Rochester Kapusniak; Jeanne E. Rochester Kaeding; Dennis E. Rochester Smith; Gregory E. Rochester Missell
Original assignee: Eastman Kodak Co
Current assignee: Eastman Kodak Co
Priority date: 2000-06-30
Filing date: 2001-06-18
Publication date: 2004-07-01
Anticipated expiration: 2021-06-19
Also published as: JP2002052821A; US6726991B2; DE60100580D1; EP1167056A1; EP1167056B1; US20030044612A1; US6475602B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Tintenstrahlaufzeichnungselement. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Tintenstrahlaufzeichnungselement, das poröse Polymerpartikel enthält.
In einem typischen Tintenstrahlaufzeichnungs- oder Tintenstrahldrucksystem werden Tintentröpfchen aus einer Düse mit hoher Geschwindigkeit auf ein Aufzeichnungselement oder Aufzeichnungsmedium ausgeworfen, um ein Bild auf dem Medium zu erzeugen. Die Tintentröpfchen oder die Aufzeichnungsflüssigkeit umfassen im Allgemeinen ein Aufzeichnungsmittel, wie einen Farbstoff oder ein Pigment, und eine große Menge an Lösemittel. Das Lösemittel oder die Trägerflüssigkeit besteht typischerweise aus Wasser, einem organischen Material, wie einem einwertigen Alkohol, einem mehrwertigen Alkohol oder Mischungen daraus.
Ein Tintenstrahlaufzeichnungselement umfasst typischerweise einen Träger, auf dessen mindestens einer Oberfläche eine Tintenempfangsschicht oder Bilderzeugungsschicht angeordnet ist, und es umfasst derartige Schichten, die zur Aufsichtsbetrachtung vorgesehen sind und einen lichtundurchlässigen Träger aufweisen, sowie derartige Schichten, die zur Durchsichtsbetrachtung vorgesehen sind und einen durchsichtigen Träger aufweisen.
Zwar sind bislang zahlreiche unterschiedliche Arten von Bildaufzeichnungselementen zur Verwendung mit Tintenstrahlvorrichtungen vorgeschlagen worden, aber nach dem Stand der Technik bestehen viele ungelöste Probleme und zahlreiche Nachteile in den bekannten Produkten, die deren kommerzielle Eignung einschränken.
Es ist bekannt, dass zur Erzeugung und Beibehaltung von Bildern in fotografischer Qualität auf einem derartigen Bildaufzeichnungselement ein Tintenstrahl-Aufzeichnungselement folgende Eigenschaften aufweisen muss:

– Es muss sich problemlos benetzen lassen, damit kein Puddeln auftritt, d.h. damit es zu keinem Zusammenwachsen benachbarter Tintentröpfchen kommt, was zu einer ungleichmäßigen Dichte führt.
– Kein Auslaufen des Bildes.
– Absorption hoher Konzentrationen von Tinte und schnelles Trocknen, um zu verhindern, dass Elemente zusammenkleben, wenn sie zu mehreren Drucken oder mit anderen Oberflächen gestapelt werden.
– Keine Diskontinuitäten oder Defekte aufgrund von Interaktionen zwischen dem Träger und/oder der oder den Schichten, wie Reißen, Abstoßspuren, Kammlinien usw.
– Kein Zusammenballen nicht absorbierter Farbstoffe an der freien Oberfläche, was eine Kristallisation der Farbstoffe bewirkt, so dass die bebilderten Flächen ausblühen oder brünieren.
– Optimierte Bildfestigkeit zur Vermeidung von Auslaufen bei Kontakt mit Wasser oder Einwirkung von Tageslicht, Kunstlicht oder Fluoreszenzlicht.

Ein Tintenstrahlaufzeichnungselement, das gleichzeitig eine nahezu sofortige Trocknung und gute Bildqualität bietet, ist wünschenswert. Angesichts der Vielzahl von Tintenzusammensetzungen und Tintenvolumina, die ein Aufzeichnungselement aufnehmen muss, sind diese Anforderungen an Tintenstrahlaufzeichnungsmedien nur schwer zu erfüllen.
Es sind Tintenstrahlaufzeichnungselemente bekannt, die poröse oder nicht poröse, einschichtige oder mehrschichtige Beschichtungen verwenden, die als geeignete Bildempfangsschichten auf einer oder auf beiden Seiten eines porösen oder nicht porösen Trägers dienen. Aufzeichnungselemente, die nicht poröse Beschichtungen verwenden, haben typischerweise eine gute Bildqualität, weisen jedoch eine schlechte Tintentrocknungszeit auf. Aufzeichnungselemente, die poröse Beschich tungen verwenden, weisen überlegene Trocknungszeiten auf, haben jedoch typischenrweise eine schlechtere Bildqualität und sind rissempfindlicher.
US-A-5,027,131 und 5,194,317 betreffen ein Tintenstrahlaufzeichnungsmedium, das Polymerpartikel in einer Tintenaufzeichnungsschicht enthält. Es werden jedoch keine porösen Partikel erwähnt.
Das japanische Kokai Hei 7[1995]-172037 betrifft einen Tintenstrahlaufzeichnungsbogen, der poröse Harzpartikel in einer Tintenaufzeichnungsschicht enthält. Die verwendeten bevorzugten mehrschichtigen Emulsionspartikel werden in der japanischen Kokai Hei 5[1993]-222108 beschrieben, nach der das Vernetzungspolymer in den porösen Partikeln einen Anteil von weniger als 8% haben sollte. Poröse Partikel, in denen der Anteil des Vernetzungspolymers weniger als 8% beträgt, weisen jedoch das Problem auf, dass ein Tintenstrahlaufzeichnungsbogen, der diese Partikel enthält, schlechtere Trocknungszeiten besitzt, wie nachfolgend gezeigt wird.
Das japanische Kokai Hei 2[1990]-127447 betrifft transparente Kunststoffbögen, die transparente, poröse Perlen von 4–90 μm Durchmesser enthalten. Ein Tintenstrahlaufzeichnungsbogen, der diese Partikel enthält, besitzt jedoch nur einen geringen Glanz, wie nachfolgend gezeigt wird.
Das japanische Kokai Hei 2[1990]-55185 betrifft ein Aufzeichnungsmaterial, das ein lichtdurchlässiges Substrat enthält, auf dem sich eine Tintentransportschicht mit porösen Partikeln von 1–30 μm befindet. Bei Beschichtung auf einem lichtundurchlässigen Träger weisen diese Partikel jedoch einen geringen Glanz auf, wie nachfolgend beschrieben wird.
US-A-5 989 701 und JP-A-07 137433 betrifft ein Tintenstrahlaufzeichnungsmaterial, das organische Partikel enthält. Diese Partikel haben jedoch einen mittleren Durchmesser von größer als 1 μm, der außerhalb des in der betreffenden Erfindung genannten Bereichs liegt. Die genannten Schriften beschreiben zudem nicht konkret das Maß der Vernetzung für die Polymerpartikel.
W0-A-99 41086 betrifft ein Tintenstrahlaufzeichnungselement, das fein verteilte, im Wesentlichen wasserunlösliche Füllpartikel enthält. Es gibt jedoch keinen Bezug darauf, dass diese Partikel porös sind. Die genannte Schrift beschreibt zudem nicht konkret das Maß der Vernetzung für die Polymerpartikel.
EP-A-0 802 245 betrifft eine Beschichtungszusammensetzung, die kationische, feine Partikel eines vernetzten Harzes umfasst. Die genannte Schrift beschreibt ebenfalls nicht konkret das Maß der Vernetzung für die Polymerpartikel.
EP-A-0 875 393 betrifft einen Bogen für die Tintenstrahlaufzeichnung. Diese Partikel sind allerdings Polysaccharidpartikel, die sich von denen der vorliegenden Erfindung unterscheiden, die aus einem Styrol- oder Acrylmonomer bestehen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Tintenstrahlaufzeichnungselement bereitzustellen, das eine kurze Trocknungszeit aufweist. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Tintenstrahlaufzeichnungselement bereitzustellen, das einen hohen Glanz aufweist.
Diese und andere Aufgaben werden erfindungsgemäß durch ein Tintenstrahl-Aufzeichnungselement gelöst, das einen lichtundurchlässigen Träger umfasst, auf dem eine Bildempfangsschicht angeordnet ist, die poröse Polymerpartikel in einem polymeren Bindemittel umfasst, wobei die porösen Polymerpartikel einen mittleren Durchmesser von kleiner als 1 μm aufweisen und einen Vernetzungsgrad von 27 Mol% oder mehr, und wobei die porösen Polymerpartikel aus einem Styrol- oder Acrylmonomer herstellbar sind.
Unter Verwendung der Erfindung ist ein Tintenstrahlaufzeichnungselement herstellbar, das eine bessere Trocknungszeit und einen höheren Glanz aufweist als Elemente nach dem Stand der Technik, und gleichzeitig eine gute Bildqualität bietet.
Wie zuvor erwähnt, ist der in dem erfindungsgemäßen Tintenstrahlaufzeichnungselement verwendete Träger lichtundurchlässig. Beispielsweise sind Normalpapiere, harzbeschichtete Papiere, Metallfolien, verschiedene porige oder gefüllte, lichtun durchlässige Kunststoffe verwendbar, wie u.a. ein Polyersterharz, beispielsweise Poly(ethylenterephthalat), Poly(ethylennaphthalat) und Poly(esterdiacetat). Der in der vorliegenden Erfindung verwendete Träger kann eine Dicke von 12 bis 500 μm und vorzugsweise von 75 bis 300 μm aufweisen.
Die in der vorliegenden Erfindung verwendeten porösen Polymerpartikel haben die Form poröser Perlen, poröser, unregelmäßig geformter Partikel oder sind Aggregatszustände von Emulsionspartikeln.
In der Erfindung verwendete, geeignete poröse Polymerpartikel umfassen beispielsweise Acrylharze, Styrolharze oder Cellulosederivate, wie Cellulosacetat, Celluloseacetatbutyrat, Cellulosepropionat, Celluloseacetatpropionat und Ethylcellulose; Polyvinylharze, wie Polyvinylchlorid, Copolymere von Vinylchlorid und Vinylacetat und Polyvinylbutyral, Polyvinylacetal, Ethylen-Vinylacetat-Copolymere, Ethylen-Vinylalkohol-Copolymere und Ethylen-Allylcopolymere, wie Ethylenallylalkohol-Copolymere, Ethylen-Allylaceton-Copolymere, Ethylen-Allylbenzen-Copolymere, Ethylen-Allylether-Copolymere, Ethylen-Acryl-Copolymere und Polyoxy-Methylen; Polykondensationspolymere, wie Polyester, einschließlich Polyethylenterephthalat, Polybutylenterephthalat, Polyurethane und Polycarbonate.
Nach einem Aspekt der Erfindung bestehen die porösen Polymerpartikel aus einem Styrol- oder einem Acrylmonomer. Jedes geeignete, ethylenisch ungesättigte Monomer oder jede Mischung von Monomeren ist zur Herstellung eines derartigen Styrol- oder Acrylpolymers verwendbar. Verwendbar sind beispielsweise Styrolverbindungen, wie Styrol, Vinyltoluol, p-Chlorstyrol, Vinylbenzylchlorid oder Vinylnaphthalen; oder Acrylverbindungen, wie Methylacrylat, Ethylacrylat, n-Butylacrylat, n-Octylacrylat, 2-Chlorethylacrylat, Phenylacrylat, Methyl-α-Chloracrylat, Methylmethacrylat, Ethylmethacrylat, Butylmethacrylat und Mischungen daraus. In einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel wird Methylmethacrylat verwendet.
Typische Vernetzungsmonomere zur Herstellung der in der Erfindung verwendeten porösen Polymerpartikel sind aromatische Divinylverbindungen, wie Divinylbenzol, Divinylnaphthalen oder Derivate davon; Diethylencarboxylatester und Amide, wie Ethylenglycoldimethacrylat, Diethylenglycoldiacrylat und andere Divinylverbindungen, wie Divinylsulfid oder Divinylsulfonverbindungen. Divinylbenzol und Ethylenglycoldimethacrylat werden besonders bevorzugt. Die porösen Polymerpartikel haben einen Vernetzungsgrad von 27 Mol% oder mehr, vorzugsweise von 50 Mol% und am besten von 100 Mol%. Das Maß der Vernetzung bestimmt sich durch den Anteil an multifunktionalem Vernetzungsmonomer in Mol%, der in die porösen Polymerpartikel eingebracht wird.
Die in der Endung verwendeten porösen Polymerpartikel sind beispielsweise durch Pulverisieren und Klassifizieren poröser organischer Verbindungen herstellbar, durch Emulsions-, Suspensions- und Dispersionspolymerisation von organischen Monomeren, durch Sprühtrocknen einer organische Verbindungen enthaltenden Lösung oder durch eine Polymersuspensionstechnik, die aus dem Lösen eines organischen Materials in einem wasserundurchlässigen Lösemittel besteht, Dispergieren dieser Lösung in Form feiner flüssiger Tröpfchen in wässriger Lösung und Entfernen des Lösemittels durch Verdampfen oder andere geeignete Techniken. Die Massen-, Emulsions-, Dispersions- und Suspensions-Polymerisationsverfahren sind Fachleuten aus der Polymertechnik bekannt und werden beispielsweise in G. Odian, "Principles of Polymerization", 2. Auflage Wiley (1981), und W.P. Sorenson und T.W. Campbell, "Preparation Method of Polymer Chemistry", 2. Auflage, Wiley (1968), beschrieben.
Techniken zur Synthetisierung poröser Polymerpartikel werden beispielsweise in US-A-5,840,293; 5,993,805; 5,403,870 und 5,599,889 und im japanischen Kokai Hei 5[1993]-222108 beschrieben. Beispielsweise kann eine inerte Flüssigkeit oder Porogen mit den Monomeren gemischt werden, die zur Herstellung der porösen Polymerpartikel dienen. Nach Abschluss der Polymerisation sind die resultierenden polymeren Partikel zu diesem Zeitpunkt im Wesentlichen porös, weil sich das Polymer um das Porogen gebildet hat, wodurch das Porennetz entstanden ist. Diese Technik wird detaillierter in dem oben genannten US-A-5,840,293 beschrieben.
Ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung der in der vorliegenden Erfindung verwendeten, porösen Polymerpartikel umfasst das Erzeugen einer Suspension oder Dispersion von ethylenisch ungesättigten Monomertröpfchen, die das Vernetzungsmonomer und ein Porogen in einem wässrigen Medium enthalten, das Polymerisieren des Monomers zur Bildung fester, poröser Polymerpartikel und das wahlweise Entfernen des Porogens durch Vakuumausdämpfen. Die derart hergestellten Partikel haben eine Porosität, wie durch einen spezifischen Oberflächenbereich gemessen, von 35 m²/g oder größer, vorzugsweise von 100 m²/g. Der Oberflächenbereich wird normalerweise durch BET-Stickstoffanalyse gemessen, wie Fachleuten bekannt ist.
Die porösen Polymerpartikel können mit einer Schicht kolloidaler, anorganischer Partikel beschichtet werden, wie in US-A-5,288,598; 5,378,577; 5,563,226 und 5,750,378 beschrieben. Die porösen Polymerpartikel können auch mit einer Schicht kolloidaler Polymerlatexpartikel beschichtet werden, wie in US-A-5,279,934 beschrieben.
Die in der vorliegenden Erfindung verwendbaren porösen Polymerpartikel haben einen mittleren Durchmesser von weniger als 1 μm, vorzugsweise von weniger als 0,6 μm. Der mittlere Durchmesser ist als das statistische Mittel der gemessenen Partikelgrößenverteilung auf Volumenbasis definiert. Weitere Details bezüglich der Messung des mittleren Durchmessers siehe T. Allen "Particle Size Measurement", 4. Auflage, Chapman und Hall, (1990).
Wie zuvor erwähnt, sind die in der Erfindung verwendeten Polymerpartikel porös. Unter porös ist zu verstehen, dass die Partikel entweder Hohlräume enthalten oder Flüssigkeiten aufnehmen können. Die Partikel können entweder eine glatte oder eine raue Oberfläche besitzen.
Die in der Erfindung verwendeten polymeren Bindemittel können Poly(vinylalkohol), Gelatine, Celluloseether, Polyvinylpyrrolidon, Poly(ethylenoxid) usw. umfassen. Die Bildempfangsschicht kann zudem Additive enthalten, beispielsweise pH-Modifikatoren, wie Salpetersäure, Vernetzungsmittel, Fließmodifikatoren, Tenside, UV-Absoptionsmittel, Biozide, Schmiermittel, wasserdispergierbare Latices, Beizmittel, Farbstoffe, optische Aufheller usw.
Die Bildempfangsschicht kann auf einer oder beiden Oberflächen des Substrats durch konventionelle vorbemessene oder nachbemessene Beschichtungsverfahren aufgetragen werden, wie Rakel-, Luftrakel-, Stangen- oder Walzenbeschichtung, Schlitzdüsenbeschichtung, Vorhangsbeschichtung usw. Die Wahl des Beschichtungsprozesses ergibt sich aus wirtschaftlichen Überlegungen und bestimmt die Formulierung, wie Beschichtungsstoffe, Beschichtungsviskosität und Beschichtungsgeschwindigkeit.
Die Dicke der Bildempfangsschicht kann zwischen 5 und 100 μm betragen, vorzugsweise 10 bis 50 μm. Die erforderliche Beschichtungsdicke bestimmt sich durch die Frage, in wie weit die Beschichtung Tintenlösemittel aufnehmen muss.
Die zur Bebilderung der erfindungsgemäßen Aufzeichnungselemente verwendeten Tintenstrahltinten sind in der Technik bekannt. Die im Tintenstrahldrucken verwendeten Tintenzusammensetzungen sind typischerweise flüssige Zusammensetzungen aus einem Lösemittel oder einer Trägerflüssigkeit, Farbstoffen oder Pigmenten, Feuchthaltemitteln, organischen Lösemitteln, Detergenzien, Verdickern, Konservierungsstoffen usw. Das Lösemittel oder die Trägerflüssigkeit können reines Wasser sein oder Wasser, das mit anderen wassermischbaren Lösemitteln gemischt ist, wie mehrwertigen Alkoholen. Tinten, in denen organische Materialien, wie mehrwertige Alkohole, die vorherrschende Träger- oder Lösemittelflüssigkeit sind, sind ebenfalls verwendbar. Insbesondere sind gemischte Lösemittel aus Wasser und mehrwertigen Alkoholen geeignet. Die in diesen Zusammensetzungen verwendeten Farbstoffe sind typischerweise wasserlösliche Direktfarbstoffe oder saure Farbstoffe. Derartige flüssige Zusammensetzungen sind in der Technik bereits ausführlich beschrieben worden, beispielsweise in US-A-4,381,946; 4,239,543 und 4,781,758.
Obwohl die hier beschriebenen Aufzeichnungselemente hauptsächlich zur Verwendung mit Tintenstrahldruckern beschrieben werden, sind sie auch als Aufzeichnungsmedien für Stiftplotter verwendbar. Stiftplotter werden so betrieben, dass sie direkt auf die Oberfläche eines Aufzeichnungsmediums mit einem Stift schreiben, der aus einem Bündel von Kapillarröhrchen besteht, die in Kontakt mit einem Tintenbehälter stehen.
Die folgenden Beispiele dienen zur weiteren Veranschaulichung der Erfindung.
Beispiel 1 – Trockentinte
Zubereitung – C1 Synthese von Kontrollpolymerpartikeln mit 35 Gew.-% (21 Mol%) Vernetzung
Einem Becherglas wurden folgende Inhaltsstoffe zugegeben: 195 g Methylmethacrylat und 105 g Ethylenglycol-Dimethacrylat als Monomermischung, 92 g Toluol als Porogen, 8 g Hexadecan, 10,8 g Dioctylester von Natriumsulfo-Bernsteinsäure (Aerosol OT-100^®) und 5,6 g 2,2'-Azobis(2,4-Dimethylvaleronitril), Vazo 52^® (DuPont Corp.). Diese Zusatzstoffe wurde gerührt, bis sämtliche feste Stoffe gelöst waren.
Dieser Lösung wurden 1200 g destilliertes Wasser zugegeben. Die Mischung wurde dann mit einem Propellerrührer für 5 Minuten gerührt, um eine Rohemulsion zu erzeugen. Die Rohemulsion wurde zweimal durch eine Gaulin^® Kolloidmühle gegeben, die auf 3600 s^–1, 0,25 mm Spaltgröße und 3,8 kg/Minute eingestellt war. Die resultierende Monomertröpfchendispersion wurde in einen Dreihalsrundkolben mit 2 Liter Fassungsvermögen gegeben. Der Kolben wurde in ein Bad mit konstanter Temperatur von 50°C gesetzt, und die Dispersion wurde mit 140 s^–1 unter positivem Stickstoffdruck für 16 Stunden gerührt, um die Monomertröpfchen zu porösen Polymerpartikeln zu polymerisieren.
Das Produkt wurde zur Entfernung von Koagulat durch ein grobes Filter gegeben. Als nächstes wurden Toluol und etwas Wasser unter Vakuum bei 70°C ausdestilliert, um 32,5% Feststoffe zu erhalten. Die porösen Polymerpartikel wurden mit einem Partikelgrößenanalysator des Typs Horiba LA-920^® gemessen, wobei ein mittlerer Durchmesser von 0,6 μm ermittelt wurde. Ein trockener Teil der Dispersion, mittels BET-Multipoint-Verfahren unter Verwendung eines Analysators des Typs NOVA 1000^® der Quantachrome Corp. analysiert, wies eine spezifische Oberfläche von 29,36 m²/g auf.
Zubereitung – C2 Synthese von Kontrollpolymerpartikeln mit 40 Gew.-% (25 Mol%) Vernetzung
Diese Zubereitung wurde wie Kontrollzubereitung C1 angesetzt, mit dem Unterschied, dass die Monomermischung aus 180 g Methylmethacrylat und 120 g Ethylenglycoldimethacrylat bestand. Die resultierenden porösen Polymerpartikel betrugen 0,6 μm im mittleren Durchmesser und hatten eine spezifische Oberfläche von 30,74 m2/g.
Zubereitung C3 – Synthese von Kontrollpolymerpartikeln nach Beispiel 1 im japanischen Kokai Hei 7T19951-172037
Teil A
Einem Dreihalsrundkolben von fünf Liter Fassungsvermögen, der mit einem Kondensator und einem Teflon^® Balkenrührer ausgerüstet war, wurden 2500 g destilliertes Wasser zugegeben. Das Wasser wurde mit Stickstoff gespült, auf 80°C erwärmt, worauf 1,5 g Kaliumpersulfat in Wasser gelöst wurden. Der Rest der Reaktion erfolgte unter positivem Stickstoffdruck. Dann wurde eine Mischung von 7 g destilliertem Wasser, 0,2 g Natriumdodecylsulfat, 16 g Styrol, 0,3 g Methacrylsäure und 0,2 g Divinylbenzen (DVB-NP^®, Dow Chemical Corp.) über die Dauer von einer Minute dem Kolben von fünf Liter Fassungsvermögen zugegeben. Der Kobeninhalt wurde für eine Stunde bei 80°C gerührt. Eine Mischung von 40 g Wasser, 0,3 g Natriumdodecylsulfat, 55 g Methylmethacrylat, 5 g Butylmethacrylat und 40 g Methacrylsäure wurden dem Kolben über eine Stunde zugegeben. Die Inhalte des Kolbens wurde gerührt und für eine weitere Stunde erwärmt. Dann wurden dem Kolben 3 g Ammoniumpersulfat, gelöst in 30 g Wasser, zugegeben. Anschließend wurde dem Kolben eine Mischung von 240 g Wasser, 1,2 g Natriumdodecylsulfat, 468 g Methylmethacrylat, 120 g Butylmethacrylat und 12 g Methacrylsäure über eine Stunde zugegeben. Der Kolbeninhalt wurde erwärmt und für zwei Stunden bei 80°C umgerührt, dann auf Raumtemperatur abgekühlt und durch ein grobes Filter gefiltert.
Teil B
Einem Dreihalsrundkolben von 3 Liter Fassungsvermögen, der mit einem Kondensator, einem Teflon^® Balkenrührer und positiver Druckbeaufschlagung mit Stickstoff ausgestattet war, wurden 490 g des resultierenden Latex aus Teil A und 780 g destilliertes Wasser zugegeben. Der Kolbeninhalt wurde mit Stickstoff gespült, und 8,5 g konzentriertes Ammoniumhydroxid (28% in Wasser) wurden dem Kolben zugegeben. Der Kolbeninhalt wurde dann auf 85°C erwärmt und bei 85°C für 0,5 Stunden gerührt. Eine Mischung von 120 g Wasser, 0,6 g Natriumdodecylsulfat, 297 g Styrol und 3 g Acrylnitril wurden über 1,5 Stunden zugesetzt. Der Kolbeninhalt wurde für zwei Stunden bei 85°C gerührt, dann auf Raumtemperatur abgekühlt und durch ein grobes Filter gefiltert. Die Dispersion enthielt 22,7 Gew.-% Feststoffe. Der mittlere Durchmesser der resultierenden porösen Polymerpartikel betrug 0,3 μm bei einer spezifischen Oberfläche von 30,49 m²/g.
Zubereitung 1 – Synthese von porösen Polymerpartikeln mit 45 Gew.-% (29 Mol%) Vernetzung (erfindungsgemäß)
Diese Zubereitung wurde wie Kontrollzubereitung C1 angesetzt, mit dem Unterschied, dass die Monomermischung aus 165 g Methylmethacrylat und 135 g Ethylenglycoldimethacrylat bestand. Der mittlere Durchmesser der resultierenden porösen Polymerpartikel betrug 0,6 um bei einer spezifischen Oberfläche von 37,2 m²/g.
Zubereitung 2 – Synthese von porösen Polymerpartikeln mit 50 Gew.-% (34 Mol%) Vernetzung (erfindungsgemäß)
Diese Zubereitung wurde wie Kontrollzubereitung C1 angesetzt, mit dem Unterschied, dass die Monomermischung aus 150 g Methylmethacrylat und 150 g Ethylenglycoldimethacrylat bestand. Der mittlere Durchmesser der resultierenden porösen Polymerpartikel betrug 0,6 μm bei einer spezifischen Oberfläche von 43,63 m²/g.
Zubereitung 3 – Synthese von porösen Polymerpartikeln mit 55 Gew.-% (38 Mol%) Vernetzung (erfindungsgemäß)
Diese Zubereitung wurde wie Kontrollzubereitung C1 angesetzt, mit dem Unterschied, dass die Monomermischung aus 135 g Methylmethacrylat und 165 g Ethylenglycoldimethacrylat bestand. Der mittlere Durchmesser der resultierenden porösen Polymerpartikel betrug 0,6 μm bei einer spezifischen Oberfläche von 57,21 m²/g.
Zubereitung 4 – Synthese von porösen Polymerpartikeln mit 60 Gew.-% (43 Mol%) Vernetzung (erfindungsgemäß)
Diese Zubereitung wurde wie Kontrollzubereitung C1 angesetzt, mit dem Unterschied, dass die Monomermischung aus 120 g Methylmethacrylat und 180 g Ethylenglycoldimethacrylat bestand. Der mittlere Durchmesser der resultierenden porösen Polymerpartikel betrug 0,6 μm bei einer spezifischen Oberfläche von 68,71 m²/g.
Zubereitung 5 – Synthese von porösen Polymerpartikeln mit 70 Gew.-% (54 Mol%) Vernetzung (erfindungsgemäß)
Diese Zubereitung wurde wie Kontrollzubereitung C1 angesetzt, mit dem Unterschied, dass die Monomermischung aus 90 g Methylmethacrylat und 210 g Ethylenglycoldimethacrylat bestand. Der mittlere Durchmesser der resultierenden porösen Polymerpartikel betrug 0,6 μm bei einer spezifischen Oberfläche von 95,76 m²/g.
Zubereitung 6 – Synthese von porösen Polymerpartikeln mit 100 Gew.-% (100 Mol%) Vernetzung (erfindungsgemäß)
Diese Zubereitung wurde wie Kontrollzubereitung C1 angesetzt, mit dem Unterschied, dass die Monomermischung aus 300 g Ethylenglycoldimethacrylat bestand. Der mittlere Durchmesser der resultierenden porösen Polymerpartikel betrug 0,6 μm bei einer spezifischen Oberfläche von 200,9 m²/g.
Beschichtung der Elemente
Kontrollelement C-1
Es wurde eine Beschichtungslösung hergestellt, indem die porösen Kontrollpolymerpartikel von Zusammensetzung C1 mit einem Bindemittel aus Poly(vinylalkohol) unter Verwendung von Gohsenol GH 23^® (Gohsen Nippon, Japan) gemischt wurden. Die resultierende Beschichtungslösung enthielt 15% Feststoffe und 85% Wasser, wobei die Feststoffe zu 85% poröse Polymerpartikel und zu 15% Poly(vinylalkohol) waren. Die Lösung wurde bei 40°C für ca. 30 Minuten vor dem Beschichten gerührt.
Anschließend wurde die Lösung auf coronaentladenem, polyethylenbeschichteten Fotopapier unter Verwendung einer Drahtumspinnbeschichtungsvorrichtung bei einem Nassauftrag von 120 μm aufgetragen und für 30 Minuten bei 60°C in einem Ofen getrocknet. Das Element wurde auf eine Trockendicke von 18 μm beschichtet.
Kontrollelement C-2 und C-3
Diese Elemente wurden wie Kontrollelement C-1 zubereitet, mit dem Unterschied, dass die Beschichtungslösungen unter Verwendung von Zubereitung C2 bzw. C3 hergestellt wurden.
Elemente 1–6 (erfindungsgemäß)
Diese Elemente wurden wie Kontrollelement C-1 zubereitet, mit dem Unterschied, dass die Beschichtungslösungen unter Verwendung von Zubereitung 1 bis 6 hergestellt wurden.
Bewertung der Trocknungszeit
Jede der zuvor genannten Beschichtungen wurde auf einem Tintenstrahldrucker des Typs Epson 870^® bebildert. Das Testtarget war ein 23 cm langer Streifen jeder Farbe (blaugrün, purpurrot, gelb, schwarz, rot, grün, blau). Die Druckzeit für dieses Target betrug 3 Minuten. Sofort nach dem Drucken wurde das Bild mit Bankpostpapier abgedeckt und anschließend mit einer 7 kg schweren Walze abgewalzt. Dann wurde das Bankpostpapier abgezogen.
Die Offsetdichte jeder Farbe wurde 7,6 unterhalb des letzten gedruckten Teils gemessen, was ca. einer Minute nach dem Druckvorgang entspricht, und zwar mit einem Aufsichtsdensitometer des Typs X-Rite^® mit Status-A-Filtern. Dann wurde das Mittel aller Farben berechnet. Eine mittlere Offsetdichte von weniger als 0,7 ist akzeptabel, was einer akzeptablen Trocknungszeit entspricht. Es wurden folgende Ergebnisse erzielt: Tabelle 1
Die vorausgehenden Ergebnisse zeigen, dass die Kontrollelemente eine inakzeptable Offsetdichte aufweisen, während die erfindungsgemäßen Elemente 1–6 alle eine akzeptable Offsetdichte aufweisen.
Beispiel 2 – Glanz
Zubereitung C4 – Synthese von porösen Polymerpartikeln mit 50 Gew.-% (34 Mol%) Vernetzung und einem mittleren Durchmesser von 1,6 μm
Diese Zubereitung wurde wie Zubereitung 2 hergestellt, mit dem Unterschied, dass 0,82 g Dioctylester von Natriumbernsteinsäure (Aerosol OT-100^®) verwendet wurde, und dass die Rohemulsion einmal durch eine Kolloidmühle des Typs Gaulin^® gegeben wurde, die auf 3200 s^–1 und eine Spaltbreite von 0,18 mm sowie einen Durchsatz von 5,7 kg/min eingestellt war. Die resultierenden porösen Polymerpartikel hatten einen mittleren Durchmesser von 1,6 μm.
Zubereitung 7 – Synthese von porösen Polymerpartikeln mit 50 Gew.-% (34 Mol%)
Vernetzung und einem mittleren Durchmesser von 0,8 um (erfindungsgemäß) Diese Zubereitung wurde wie Zubereitung 2 hergestellt, mit dem Unterschied, dass die Rohemulsion einmal durch eine Kolloidmühle des Typs Gaulin^® gegeben wurde, die auf 3600 s^–1 und eine Spaltbreite von 0,25 mm sowie einen Durchsatz von 3,8 kg/min eingestellt war. Die resultierenden porösen Polymerpartikel hatten einen mittleren Durchmesser von 0,8 μm.
Zubereitung 8 – Synthese von porösen Polymerpartikeln mit 50 Gew.-% (34 Mol%) Vernetzung und einem mittleren Durchmesser von 0,16 μm (erfindungsgemäß)
Diese Zubereitung wurde wie Zubereitung 2 hergestellt, mit dem Unterschied, dass die Rohemulsion nicht durch eine Gaulin^® Kolloidmühle, sondern einmal durch einen Homogenisator gegeben wurde, der auf 420 kg/cm² eingestellt war. Die resultierenden porösen Polymerpartikel hatten einen mittleren Durchmesser von 0,16 μm.
Kontrollelement C-4
Dieses Element wurde wie Kontrollelement C-1 hergestellt, mit dem Unterschied, dass die Beschichtungslösung mithilfe von Zubereitung C4 hergestellt wurde.
Elemente 7–8 (erfindungsgemäß)
Diese Elemente wurden wie Kontrollelement C-1 zubereitet, mit dem Unterschied, dass die Beschichtungslösungen unter Verwendung der Zubereitungen 7 bzw. 8 hergestellt wurden.
Glanzbewertung
Jede der vorausgehenden Beschichtungen sowie Element 2 aus Beispiel 1 wurde mit einer Glanzmesseinrichtung des Typs Gardner^® bei einem Einstellwinkel von 60 Grad gemessen. Glanzergebnisse von größer als 15 sind akzeptabel. Es wurden folgende Ergebnisse erzielt: Tabelle 2
Die vorausgehenden Ergebnisse zeigen, dass Kontrollelement C-4 einen inakzeptablen Glanz aufwies, während die erfindungsgemäßen Elemente 2, 7 und 8 mit porösen Polymerpartikeln eines mittleren Durchmessers von kleiner als 1 μm einen akzeptablen Glanz aufwiesen.

Claims

Tintenstrahl-Aufzeichnungselement mit einem lichtundurchlässigen Träger, auf dem eine Bildempfangsschicht angeordnet ist, die poröse Polymerpartikel in einem polymeren Bindemittel umfasst, wobei die porösen Polymerpartikel einen mittleren Durchmesser von kleiner als 1 μm aufweisen und einen Vernetzungsgrad von 27 Mol% oder mehr, und wobei die porösen Polymerpartikel aus einem Styrol- oder Acrylmonomer herstellbar sind.
Tintenstrahl-Aufzeichnungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Acrylmonomer Methylmethacrylat oder Ethylenglycoldimethacrylat umfasst.
Tintenstrahl-Aufzeichnungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die porösen Polymerpartikel einen Vernetzungsgrad von mindestens 50 Mol% oder mehr aufweisen.
Tintenstrahl-Aufzeichnungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die porösen Polymerpartikel einen Vernetzungsgrad von 100 Mol% aufweisen.
Tintenstrahl-Aufzeichnungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die porösen Polymerpartikel einen mittleren Durchmesser von kleiner als 1,0 μm aufweisen
Tintenstrahl-Aufzeichnungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das polymere Bindemittel einen Poly(vinylalkohol), eine Gelatine, einen Celluloseether, Poly(vinylpyrrolidon) oder Poly(ethylenoxid) umfasst.
Tintenstrahl-Aufzeichnungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der lichtundurchlässige Träger aus Papier oder aus einem porenhaltigen Kunststoffmaterial besteht.
Tintenstrahl-Aufzeichnungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Porosität der porösen Polymerpartikel durch Mischen eines Porogens mit den Monomeren entsteht, die zur Herstellung der Polymerpartikel dienen, durch Dispergieren der resultierenden Mischung in Wasser und durch Polymerisation der Monomere zur Ausbildung der porösen Polymerpartikel.
Tintenstrahl-Aufzeichnungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die porösen Polymerpartikel eine Oberfläche von 35 m²/g oder mehr aufweisen.