DE60103994T2

DE60103994T2 - Bildaufnahmeblatt

Info

Publication number: DE60103994T2
Application number: DE2001603994
Authority: DE
Inventors: Manisha Sarkar; P. James DIZIO; J. David KINNING; W. John VANDERZANDEN
Original assignee: 3M Innovative Properties Co
Current assignee: 3M Innovative Properties Co
Priority date: 2000-04-17
Filing date: 2001-04-17
Publication date: 2005-07-21
Anticipated expiration: 2021-04-18
Also published as: DE60103994D1; WO2001078991A1; EP1274587A1; AU2001253577A1; ATE269790T1; JP2003531030A; US6465081B2; ES2218408T3; EP1274587B1; US20020022118A1

Description

Die Erfindung betrifft Beschichtungen, welche auf Folienmaterialien aufgebracht werden, um Aufnahmeelemente für über Tintenstrahldrucker erzeugte Bilder bereitzustellen. Die Erfindung betrifft genauer Folien mit einer Tintenstrahlbildaufnahmebeschichtung auf einer Seite und einer Druckfarbe abstoßenden Beschichtung auf der anderen, um ohne Verschmieren von Druckfarbentropfen, bevor ein Bild trocknet, einen Kontakt zwischen einer Vielzahl von bebilderten Blättern während des Druckens zu ermöglichen.
Druckverfahren, einschließlich Tintenstrahldrucken und elektrophotographisches Drucken oder Laserdrucken, haben bei häuslicher Verwendung und bei Verwendung im Büro eine weit verbreitete Akzeptanz erreicht, um Text und graphische Bilder auf einer Vielfalt von Aufnahmesubstraten, wie Papier und Folien, zu drucken. Die Folien können als Transparenzfolie für Overhead-Projektoren verwendet werden: Tintenstrahldrucker sind für eine Verwendung von Papiersubstraten, welche die Bild bildenden Druckfarbentropfen schnell absorbieren und sie von der Papieraufnahmeoberfläche weg in die fasrige Masse des Blattes ziehen, gut geeignet. Eine Migration der Druckfarbentropfen in das Papierblatt verhindert eine Erniedrigung der Bildqualität, die auftreten kann, wenn ein noch feuchtes Bild in irgendeiner Weise verschmiert wurde.
Folienmaterialien verschieden von Papier, welche gewöhnlich in Tintenstrahldruckern verwendet werden, weisen keine innewohnende Fähigkeit, Druckfarben zu absorbieren, auf. Das Festhalten der Bild bildenden Druckfarbentropfen auf einer Transparenzfolie stellt eine technische Herausforderung dar, da eine Kunststofffolie im Wesentlichen undurchlässig für Flüssigkeiten ist. Bei einem herkömmlichen Weg der Bildung einer Druckfarbe aufnehmenden Oberfläche spielt ein Beschichten der Oberfläche der Folie mit einer Druckfarbe aufnehmenden Schicht eine Rolle. Typischerweise absorbiert eine hydrophile Beschichtung (die Druckfarbe aufnehmende Schicht) Druckfarbentropfen, wobei ein Verlust an Bildauflösung minimiert wird, der durch Druckfarbenmigration oder Ausbluten über die Folienoberfläche verursacht werden kann.
Es ist bekannt, dass hydrophile Beschichtungen, welche auf Folienmaterialien aufgebracht werden, Aufnahmeschichten für Tintenstrahlbilder bereitstellen. Aufnahmeschichten von diesem Typ können zur Absorption von Druckfarbentropfen über Kapillarwirkung porös sein. Solche Beschichtungen werden zum Beispiel im US Patent Nr. 5,264,275 beschrieben. Ein alternativer Typ an absorbierender Druckfarbe aufnehmender Tintenstrahl-Beschichtung umfasst Polymere, welche während dem Absorbieren der Bild bildenden Druckfarbentropfen quellen. Solche Beschichtungen schließen jene ein, welche in den US Patenten 3,889,270, 4,503,111, 4,564,560, 4,555,437, 4,379,804, 5,134,198 und 5,342,688 beschrieben werden. Hydrophile Druckfarbe aufnehmende Tintenstrahl-Beschichtungen können wie im US Patent Nr. 4,379,804 beschrieben auch mehrschichtige Beschichtungen einschließen.
Zusätzlich zu einer Bild aufnehmenden Tintenstrahl-Beschichtung kann ein Folienblatt eines für Tintenstrahldruck befähigten Mediums eine weitere Behandlung erfordern, um die physikalischen Eigenschaften des Blattes, wie Oberflächenrauheit, Ansammlung statischer Ladung und permanente Faserkräuselung, zu kontrollieren. Rückseitenbeschichtungen gegenüber der Druckfarbe aufnehmenden Beschichtung können Oberflächenrauheit bereitstellen, um die Blattzuführung über die Förderrollen eines Tintenstrahldruckers zu unterstützen. Eine Aufbringung von antistatischen Beschichtungen und verwandte Behandlungen schränken die Ansammlung von statischer Ladung ein, was Zuführungs- und Stapelprobleme zwischen den Blättern verursachen kann. Eine typische Funktion der Rückseitenbeschichtung auf Druckfarbe aufnehmenden Tintenstrahl-Blättern ist die Kontrolle von Faserkräuselung. Unter Bedingungen von niedriger Feuchtigkeit kann die Druckfarbe aufnehmende Beschichtung an die Atmosphäre Wasser verlieren, was zu einer Gesamtschrumpfung der Schicht führt. Dies bringt auf eine Seite eines flexiblen Substrats eine Folgespannung, was bei der Folie die Übernahme einer permanenten Faserkräuselung normalerweise in Richtung der Bild tragenden Oberfläche verursacht. Deshalb ist es allgemeine Praxis geworden, eine hydrophile, feuchtigkeitsabsorbierende Beschichtung auf der Rückseite des flexiblen Substrats zu beschichten, um der Kräuselung auf der Bildseite entgegenzuwirken. Die Rückseitenbeschichtung kann selbst eine Druckfarbe aufnehmende Tintenstrahl-Schicht sein, so dass der Aufbau symmetrisch ohne eine bevorzugte Ausrichtung während des Auftragens eines Tintenstrahlbildes ist.
US Patente, einschließlich 6,022,677, 5,916,673 und 5,723,211, beschreiben Tintenstrahlmedienrückseitenbeschichtungen zur Kontrolle von physikalischen Eigenschaften, wie vorstehend erörtert. Viele dieser Rückseitenbeschichtungsformulierungen wurden für Papier und andere lichtundurchlässige Substrate entwickelt und können für Transparenzfolienanwendungen ungeeignet sein, insbesondere wenn die Beschichtung selbst nicht vollständig transparent ist.
Verbesserungen bei den Bild aufnehmenden Tintenstrahl-Beschichtungen und der Kontrolle von physikalischen Eigenschaften bei Text und graphische Bilder aufzeichnenden Kunststoffblättern ermöglichten einen Anstieg des Blätter-pro-Minute-Ausstoßes von Tintenstrahldruckern. Eine fortdauernde Einschränkung der Druckgeschwindigkeit für relativ undurchlässige Substrate, wie eine Kunststofffolie, ist die Rate von Bild bildender Tropfenabsorption durch die Druckfarbe aufnehmende Schicht. Tintenstrahldrucker stapeln im Allgemeinen die gedruckten ausgestoßenen Kopien in einer Ausstoß-Ablagevorrichtung automatisch. Wenn das Bild auf einem Blatt in Bezug auf Berührung nicht trocken ist, bevor ein folgendes Blatt in die Ausstoß-Ablagevorrichtung abgegeben wird, wird oft Druckfarbe von dem feuchten Bild auf die Rückseite des nächsten darüberliegenden Blattes in dem Stapel übertragen.
Das Problem von Bildübertragung zwischen relativ undurchlässigen Blättern wird ernsthafter, wenn das Blatt eine transparente Folie ist, welche Text und graphische Bilder für eine Präsentation unter Verwendung eines vergrößernden Projektors, wie eines Overhead-Projektors, trägt. Auf eine Transparenzfolie aufgetragene Bilder werden normalerweise kontrastreiche Bilder sein, um die Erscheinung eines verwaschenen projizierten Bildes, welches auf einen Projektionsschirm fokussiert ist, zu vermeiden. Kontrastreiche Bilder können eine höhere Beladung mit Druckfarbe erfordern, um verglichen mit Bildern, welche gegenüber einem weißen Hintergrund, wie Papier, das über reflektiertes Licht betrachtet wird, aufgetragen wurden, eine optimale optische Dichte zu erreichen. Wie erwartet, erfordert die höhere Beladung mit Druckfarbe eine längere Trocknungszeit. Verzögertes Trocknen führt potentiell zu einem wachsenden Umfang an Bildübertragung oder -abfärben zwischen benachbarten Blättern. Aus diesem Grund hielten es die Hersteller von Tintenstrahldruckern im Allgemeinen für notwendig, die Druckgeschwindigkeit zu verlangsamen, wenn Folientransparenzien für Projektion gedruckt wurden.
Im Hinblick auf die vorstehend beschriebenen Mängel, welche mit der Verwendung von bekannten Tintenstrahlbildaufnahmefolien verbunden sind, insbesondere auf das Abfärben des über Druckfarbentropfen gebildeten Bildes, wurde die vorliegende Erfindung entwickelt, um diese Nachteile zu lindern und um eine weitere Verbesserung bereitzustellen. Diese Verbesserungen und Vorteile sind hier nachstehend in Bezug auf mehrere alternative Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung detaillierter beschrieben.
In ihren mehreren offenbarten Ausführungsformen lindert die vorliegende Erfindung die Nachteile, die vorstehend in Bezug auf undurchlässige Folien, welche Beschichtungen enthalten, die Aufnahmeelemente für Tintenstrahlbilder bereitstellen, beschrieben sind. Von besonderem Interesse ist die Verwendung von verschiedenartigen Beschichtungen auf gegenüberliegenden Seiten von Bildaufnahmeblättern. Unterschiede bei diesen Beschichtungen minimieren, wenn nicht verhindern, eine Druckfarbenübertragung, was hier auch als Bildabfärben bezeichnet wird, zwischen benachbarten Oberflächen von Blättern eines Stapels, der sich in einer Ausstoß-Ablagevorrichtung eines Druckers während dem Tintenstrahldrucken ergibt.
Bei einer Mehrzahl von Druck- und Kopierverfahren etabliert die für die Herstellung von Mehrfachdruck verwendete Druckausrüstung eine genaue Position eines Aufnahmeblattes für Bildübertragung bevor das Blatt in eine Ausstoß-Ablagevorrichtung ausgeworfen wird. Die Ausrichtung des ausgeworfenen Blattes platziert normalerweise das vor kurzem aufgebrachte Bildmuster auf der exponierten, nach oben gerichteten Oberfläche des Blattes. Das nächste Blatt, das von der Druckausrüstung ausgeworfen werden soll, kann über die exponierte bebilderte Oberfläche vor dem Absetzen auf dem vorausgehenden Blatt gleiten. Bei kontinuierlicher Arbeit eines Druckers wird sich ein Stapel von Blättern mit nach oben gerichteten, bebilderten Oberflächen in Kontakt mit der nach unten gerichteten Oberfläche oder der Rückseite des nächst höheren Blattes in dem Stapel bilden. Es ist möglich, dass vor dem Kontakt mit der Rückseite des nächsten Blattes in der Druckreihe das nach oben gerichtete Bild nicht vollständig fixiert ist oder nicht in einem dauerhaften Zustand vorliegt.
Dieser Zustand liegt insbesondere bei Tintenstrahlbildern, welche über Bild bildende Tropfen hergestellt werden, vor. Gleitkontakt zwischen den Tintestrahldrucker verlassenden Blättern kann ein Verschmieren von noch feuchten Bildern verursachen. Auch ein Kontakt zu benachbarten Blättern in einer gestapelten Konfiguration kann zu einer Druckfarbenübertragung oder zum Verschmieren auf Grund von Druckfarbenmigration über die Grenzfläche zwischen einer bebilderten Oberfläche und der Rückseite ihres nächsten Nachbars führen. Eine Verwendung von beschichteten Folien gemäß der vorliegenden Erfindung beseitigt im Wesentlichen das Verschmieren von Bildern und die Bildabfärbe-Probleme, welche durch Druckfarbenmigration zwischen Blättern vorkommen. Bei einer Verringerung oder Beseitigung von Druckfarbenmigration spielt ein Aufbringen einer nicht benetzenden oder Druckfarbe abstoßenden Beschichtung auf der Rückseite der Folie eine Rolle. Es wurde entdeckt, dass solche Beschichtungen auch die bei elektrophotographischen Druckern verwendeten Tonerpulver in vorteilhafter Weise aufnehmen. Diese Entdeckung führte zur Entwicklung eines zwei Zwecken dienenden Aufnahmeelements, welches sowohl für eine Verwendung in einem Tintenstrahldrucker als auch in einem elektrophotographischen Drucker geeignet ist.
Die vorliegende Erfindung stellt kurz zusammengefasst ein Bildaufnahmeblatt bereit, welches umfasst (a) ein Substrat mit ersten und zweiten Oberflächen, (b) eine Druckfarbe aufnehmende Beschichtung, welche sich auf der ersten Oberfläche befindet, und (c) eine Druckfarbe abstoßende Schicht, welche sich auf der zweiten Seite befindet, um eine Druckfarbenübertragung von der ersten Seite auf die zweite Seite zu verhindern, wobei die Druckfarbe abstoßende Schicht (i) eine Polymerzusammensetzung mit einer Oberflächenenergie von weniger als etwa 30 mJ/m²; und gegebenenfalls (ii) einen unlöslichen teilchenförmigen Füllstoff als ein Mattierungsmittel umfasst. In einer Ausführungsform ist die Druckfarbe abstoßende Beschichtung auch Tonerpulver aufnehmend, wodurch es ermöglicht wird, dass das Bildaufnahmeblatt in elektrophotographischen Druckern verwendet wird. Jede dieser Komponenten wird nachstehend detailliert erörtert.
Substrate
Die Herstellung des Bildaufnahmeblattes der Erfindung schließt die Auswahl eines Substrats für Beschichtung auf einer Seite mit einer Druckfarbe aufnehmenden, einschichtigen oder mehrschichtigen Beschichtung und auf der anderen Seite mit einer nicht benetzenden, Druckfarbe abstoßenden, einschichtigen oder mehrschichtigen Beschichtung ein. Zur Verwendung mit Projektionsausrüstung als Bildblätter werden das Substrat und die beschichteten Schichten im Wesentlichen transparent sein, was bedeutet, dass es Licht mit einer Wellenlänge von etwa 400 bis 700 nm durchlässt. Die Substrate sind bevorzugt im Wesentlichen undurchlässig für Flüssigkeiten, wie Druckfarben. In dieser Druckschrift soll für den Ausdruck „etwa" eine Modifizierung von numerischen Werten, wie Ausmaßen, Zeit, Temperatur, Prozentanteilen, angenommen werden, ob ausdrücklich angegeben oder nicht.
Geeignete Substrate schließen einen großen Bereich von flexiblen Kunststofffolien ein, einschließlich Celluloseester, wie Cellulosetriacetat oder -diacetat, Polystyrol, Polyamide, Vinylchlorid-Polymere und -Copolymere, Polyolefin- und Polyallomer-Polymere und -Copolymere, Polysulfone, Polycarbonate und Polyester. Die Substrate weisen 50 bis 125 Mikrometer in der Dicke auf. Bevorzugte Foliensubstrate sind Cellulosetriacetat- oder Cellulosediacetat-, Polyester-, insbesondere Polyethylenterephthalat- und Polystyrol-Folien, wobei Polyethylenterephthalat mit einer Dicke von 105 bis 125 Mikrometer am stärksten bevorzugt ist.
Wenn Polyester- oder Polystyrol-Substrate verwendet werden, sind sie bevorzugt biaxial ausgerichtet und können während dem Verschmelzen des Bildes mit dem Träger auch für Formbeständigkeit wärmegehärtet werden. Diese Folien können über jedes herkömmliche Verfahren hergestellt werden, bei welchem die Folie biaxial gereckt wird, um molekulare Ausrichtung zu verleihen, und über Wärmehärten formbeständig gemacht wird.
Um die Adhäsion der Druckfarbe aufnehmenden Schicht zum Substrat zu fördern, kann es wünschenswert sein, die Oberfläche des Substrats mit einem oder mehreren Grundiermittel(n) in einzelnen oder mehrfachen Schichten zu behandeln. Nützliche Grundiermittel schließen jene ein, welche dafür bekannt sind, dass sie eine Quellwirkung auf das Substrat ausüben. Beispiele schließen halogenierte Phenole gelöst in organischen Lösungsmitteln ein. Alternativ kann die Oberfläche des Folienträgers über Behandlung, wie Coronabehandlung oder Plasmabehandlung, modifiziert werden. Die Grundiermittelschicht, wenn verwendet, sollte relativ dünn sein, bevorzugt weniger als etwa 2 Mikrometer, stärker bevorzugt weniger als 1 Mikrometer, und kann über herkömmliche Beschichtungsverfahren beschichtet werden.
Druckfarbe abstoßende Beschichtung
Ein unterscheidendes Merkmal der vorliegenden Erfindung betrifft die Verwendung einer nicht benetzenden Oberflächenbeschichtung, welche im Wesentlichen eine Vielzahl an flüssigen Zusammensetzungen abstößt, wobei deren Übertragung auf die nicht benetzende Oberfläche verhindert wird. Eine Abstoßung eines flüssigen Mediums an einer gegebenen Oberfläche ist von der Oberflächenspannung der Flüssigkeit und der Oberflächenenergie des Materials, mit welchem die Flüssigkeit in Kontakt kommen kann, abhängig. Bei der Migration der Flüssigkeit auf die Oberfläche benetzt die Flüssigkeit zuerst die Oberfläche und zeigt dann eine Neigung über sie breitzulaufen. Eine Breitlaufneigung kann über den Kontaktwinkel der Flüssigkeit mit einer Oberfläche angezeigt werden. Relativ niedrige Kontaktwinkel zeigen Benetzen an, wogegen eine Messung von relativ hohen Kontaktwinkeln mit einem schlechten Oberflächenbenetzen und der möglichen Bildung von Flüssigkeitskügelchen, die eine geringe Affinität zu der Oberfläche aufweisen, auf die sie aufgebracht wurden, zusammenfällt.
Oberflächen, die niedrige Oberflächenenergie unter etwa 30 mJ/m², bevorzugt unter 25 mJ/m², zeigen, neigen dazu sowohl wässrige als auch auf Lösungsmittel basierende Flüssigkeiten abzustoßen. Der Ausdruck „Lösungsmittel" betrifft hier Lösungsmittel, die in Tintenstrahlzusammensetzungen verwendet werden. Beschichtungen werden dann zu diskontinuierlichen Schichten mit wesentlicher Kügelchenbildung von flüssigen Tropfen. Flüssigkeiten, die diesem Weg entsprechen, können in einfacher Weise ohne Zurücklassen eines jedweden Oberflächenrests entfernt werden, da sie eine geringe Affinität zu der Oberfläche aufweisen. Dieser Umstand ist wünschenswert, um die Übertragung von Bild bildenden Tropfen von Tintenstrahldruckfarbe zu verhindern. Wie obenstehend erörtert, ergibt ein Blatt mit einer nach oben gerichteten, bebilderten Oberfläche in Kontakt mit einer Rückseite des nächst höheren Blattes eine Grenzfläche, welche eine Druckfarbe aufnehmende Oberfläche einschließt, getrennt von einer nicht benetzenden Oberfläche, wenn die Rückseite eine Druckfarbe abstoßende Beschichtung umfasst. Bild bildende flüssige Tropfen können die Lücke zwischen den Druckfarbe aufnehmenden und den Druckfarbe abstoßenden Oberflächen überbrücken. Die Druckfarbentropfen können mit beiden Seiten der Grenzfläche in Kontakt stehen. Da die Rückseitenbeschichtung eine ausreichende Abstoßung aufweist, wird während des Kontakts eines noch feuchten Tintenstrahlbildes mit der Rückseite eines benachbarten Nachbarblattes keine Druckfarbenübertragung stattfinden. Eine Zugabe von unlöslichen Teilchen, wie Polymermikrokügelchen, zu den Rückseitenbeschichtungen scheint zudem die Neigung der Übertragung von feuchten Tintenstrahlbildern über die Grenzfläche zwischen benachbarten bebilderten Blättern zu verringern.
Es ist bekannt, dass Tintenstrahldruckfarbenformulierungen Mengen an Lösungsmitteln, ionischen gelösten Stoffen, oberflächenaktiven Mitteln und dergleichen enthalten, um eine Bildauftragung auf einer Vielzahl von Substraten zu erleichtern. Solche Formulierungen können die Herstellung des Bildaufnahmeblattes der Erfindung gemäß der vorliegenden Erfindung komplizieren. Das Bildaufnahmeblatt weist eine Druckfarbe abstoßende Beschichtung auf, welche im Wesentlichen keine Breitlaufneigung zeigt. Das US Patent 5,624,747 offenbart nützliche und geeignete Beschichtungen mit niedriger Oberflächenenergie.
Nicht benetzende, Druckfarbe abstoßende Rückseitenbeschichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung weisen Oberflächenenergien von weniger als etwa 30 mJ/m² auf. Eine Oberflächenenergiemessung kann gemäß einem hier beschriebenen Testverfahren erreicht werden. Bei der Auswahl einer Flüssigkeit abstoßenden Beschichtung wird ihre Oberflächenenergie relativ zur Oberflächenspannung von Tintenstrahldruckfarben in Betracht gezogen. Solche Druckfarben zeigen Oberflächenspannungen im Bereich von 30 bis 50 Dyn pro cm, gewöhnlicher 35 bis 45 Dyn pro cm.
Geeignete Druckfarbe abstoßende Beschichtungen können aus wasserunlöslichen Polymeren hergestellt werden, insbesondere aus Polymeren, welche Kohlenwasserstoffreste, Siliziumatome oder Fluoratome oder Kombinationen davon enthalten. Nützliche Druckfarbe abstoßende Beschichtungen sind Ablösebeschichtungen, die eine niedrige Oberflächenenergie aufweisen und ihre chemische Struktur beibehalten, wenn sie Tintenstrahldruckfarben ausgesetzt sind. Besonders nützliche abstoßende Beschichtungen schließen ein (a) Urethan-Ablösebeschichtung auf Wasserbasis, wie die Klasse von Polymeren, die im US Patent 5,990,238 (DiZio et al.) beschrieben ist, (b) Urethan-Ablösebeschichtung, wie die Klasse von Polymeren, die im US Patent 2,532,011 (Dahlquist) offenbart ist, (c) Silikonpolyharnstoff-Ablösebeschichtung, wie die Klasse von Polymeren, die im US Patent 5,290,615 (Tushaus et al.) beschrieben ist, und (d) Kombinationen davon. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Druckfarbe abstoßende Beschichtung transparent und weist eine Trockenbeschichtungsdicke von weniger als 10 Mikrometer, bevorzugt 2 bis 3 Mikrometer, auf.
US Patent 5,990,238 offenbart eine Ablösebeschichtungszusammensetzung, welche ein Polymer einschließt, das ein Polyethylen-Grundgerüst mit daran angebrachten Substituenten enthält. Bevorzugt schließen die Substituenten eine Urethan verknüpfte, Stickstoff gebundene Kohlenwasserstoff-Seitenkette mit etwa 5 Kohlenstoffatomen oder mehr in der Länge und einer terminalen Methylgruppe; und einen Sauerstoff verknüpften, wasserlöslichmachenden Rest ein. Die Substituenten können ferner einschließen ein Wasserstoffatom; eine Hydroxylgruppe; ein Halogenatom; einen Alkylenrest, einen Alkenylenrest, einen Alkinylenrest, einen Arylenrest oder Gemische davon, mit einer terminalen Hydroxylgruppe;
-O-R⁵; -R⁶; oder Gemischen davon; wobei jeder Rest R⁴, R⁵ und R⁶ unabhängig ausgewählt ist aus einem aliphatischen Rest, einem aromatischen Rest und Gemischen davon.
Ein wasserlöslichmachender Rest ist eine Funktion, welche ionisiert werden kann, oder ist die ionisierte Form davon, welche entweder anionisch oder kationisch sein kann. Zum Beispiel kann der wasserlöslichmachende Rest einen Säurerest einschließen, welcher eine anionische Spezies bilden kann. Wenn der wasserlöslichmachende Rest ein Anion enthält, ist er bevorzugt ausgewählt aus -OSO₂O^–, -SO₂O^–-, -CO₂ ^– , (-O)₂P(O)O^–, -OP(O)(O^–)₂, -P(O)(O^–)₂, -P(O^–)₂ und -PO(O^–)₂. Gleichermaßen bevorzugt ist ein wasserlöslichmachender Rest, welcher ein Kation enthält, ausgewählt aus -NH(R⁸)₂ ⁺ und -N(R⁸)₃ ⁺, wobei R⁸ ausgewählt ist aus einer Phenylgruppe; einem cycloaliphatischen Rest; und einem geradkettigen oder verzweigten aliphatischen Rest mit etwa 1 bis 12 Kohlenstoffatomen.
Die Ablösebeschichtungszusammensetzungen von US Patent 5,990,238 können aus einem organischen Lösungsmittel, Wasser oder Gemischen davon beschichtet werden. Deshalb kann die Ablösebeschichtungszusammensetzung organische Lösungsmittel, bevorzugt ausgewählt aus einem aromatischen Kohlenwasserstoff, einem Ester, einem aliphatischen Kohlenwasserstoff, einem Alkohol, einem Keton und Gemischen davon, enthalten; oder sie kann Wasser enthalten.
US Patent 5,290,615 stellt eine Ablösebeschichtung aus Organosiloxan-Polyharnstoff-Blockcopolymeren, welche segmentierte Copolymere vom (AB)_n-Typ sind, bereit. Sie werden über eine Kondensationspolymerisation eines difunktionellen Organopolysiloxanamins (welches weiche Segmente ergibt), mit geringer Kontamination an monofunktionellen oder nicht funktionellen Siloxanverunreinigungen, mit einem Diisocyanat (welches ein hartes Segment ergibt) erhalten und können ein difunktionelles Kettenverlängerungsmittel, wie ein difunktionelles Amin oder einen difunktionellen Alkohol, oder ein Gemisch davon, einschließen. Für eine spezielle Beschreibung des Blockcopolymers siehe US Patent 5,290,615 in Spalte 1, Zeile 67 bis Spalte 2, Zeile 42. Verfahren zur Herstellung des Blockcopolymers sind auch offenbart.
Druckfarbe aufnehmende Beschichtungen
Tintenstrahldruckfarbe aufnehmende Beschichtungen können eine oder mehrere Schichten) von jedwedem/jedweder geeigneten hydrophilen Polymer oder Mischung von Polymeren umfassen, einschließlich substituierte Polyurethane, Polyvinylalkohol und substituierte Polyvinylalkohole, Polyvinylpyrrolidon und substituierte Polyvinylpyrrolidone, Vinylpyrrolidon/Vinylacetat-Copolymer, Vinylacetat/Acryl-Copolymere, Acrylsäurepolymere und -copolymere, Acrylamidpolymere und -copolymere, Cellulosepolymere und -copolymere, Styrolcopolymere von Allylalkohol, Acrylsäure, Maleinsäure, Estern oder Anhydrid und dergleichen, Alkylenoxidpolymere und -copolymere, Gelatinen und modifizierte Gelatinen und Polysaccharide. Bevorzugte hydrophile Polymere schließen Polyvinylpyrrolidon und substituierte Polyvinylpyrrolidone; Polyvinylalkohol und substituierte Polyvinylalkohole; Vinylpyrrolidon/Vinylacetat-Copolymer; Vinylacetat/Acryl-Copolymer; Polyacrylsäure; Polyacrylamide; Alkylhydroxyalkylcellulose; Carboxyethylcellulose; Gelatine und Polysaccharide ein.
Sekundäre Additive können in der Druckfarbe aufnehmenden Tintenstrahl-Beschichtung eingebracht sein. Veranschaulichende Additive schließen Beizstoffe, wasserunlösliche Teilchen, Weichmacher, Antistatika, Anti-Bleichmittel (für Bildfarbhelligkeit), Füllstoffe, Vernetzungsmittel und Konservierungsmittel ein, sind aber nicht darauf eingeschränkt.
Beizstoffe können zur Kontrolle von Farbstoffdiffusion verwendet werden. Typische Beizstoffe schließen kationische Materialien, wie Amine und substituierte Amine, einschließlich quartäre Ammoniumsalze, ein. US Patent 5,342,688 (Kitchen et al.) offenbart ein nützliches polymeres Beizmittel, welches eine Guanidin-Funktion umfasst, wie in der Patentschrift z. B. von Spalte 3, Zeile 32 bis Spalte 4, Zeile 16 beschrieben wird.
Wasserunlösliche Teilchen sind zur Verwendung als Mattierungsmittel bekannt, um die Reibungscharakteristiken von Bildaufnahmeblättern für eine verlässliche Blattzuführung durch die Druckausrüstung zu kontrollieren. Geeignete teilchenförmige Materialien können sich von organischen Polymeren, wie Polymethylmethacrylat; Polystyrol; Polyharnstoffformaldehyd und Stärkepulvern; und anorganischen Materialien, einschließlich Kieselsäure; Aluminiumoxid und Metallsilikaten, ableiten.
Weichmacher können zur Kontrolle der Neigung der Beschichtung zur Kräuselung bei niedriger Feuchtigkeit verwendet werden. Veranschaulichende Weichmacher schließen Polyethylenglycole, mehrwertige Alkohole, reduzierte Zucker und dergleichen ein, sind aber nicht darauf eingeschränkt.
Antistatika, wie CYASTAT 609 oder CYASTAT SN (erhältlich von American Cyanamid), verhindern eine statische Aufladung der Folie.
Anti-Bleichmittel können zur Stabilisierung der Bildfarbstoffe gegenüber einem Abbau im Laufe der Zeit verwendet werden. Geeignete Anti-Bleichmittel schließen Antioxidationsmittel, wie IRGANOX 1010, erhältlich von Ciba Geigy, ein.
Füllstoffe können zur Modifizierung der mechanischen Eigenschaften der Beschichtung verwendet werden, mit der Maßgabe, dass solche Materialien nicht die Transparenz der Schicht beeinträchtigen. Geeignete Materialien schließen kolloidale Kieselsäure und Aluminiumoxid ein.
Vernetzende Silane, Aziridine und dergleichen können zur Modifizierung der mechanischen Eigenschaften der Beschichtung verwendet werden.
Konservierungsmittel, wie ACTICIDE MV, erhältlich von Actichem Inc., können in die Aufnahmeschicht eingebracht sein.
Test auf Oberflächenenergie
Die Oberflächenenergie (in Einheiten von Millijoule pro Quadratmeter, mJ/m²) wird aus den gemessenen Kontaktwinkeln beim Ausbreiten von Wasser und Methyleniodid und den bekannten Oberflächenspannungen dieser Flüssigkeiten unter Verwendung der geometrischen Mittelwertgleichung berechnet, wie in Souheng Wu, Polymer Interface and Adhesion, Seiten 178 bis 181, 1982, veröffentlicht von Marcel Dekker, Inc., beschrieben.
Kontaktwinkelmessungen wurden unter Verwendung des Verfahrens des ruhenden Tropfens mit einem Ramé Hart Goniometer, ausgestattet mit einer Klimakammer, durchgeführt. Das Wasser und das Methyleniodid, welche für die Kontaktwinkelmessungen verwendet wurden, wurden destilliert. Die Kontaktwinkel beim Ausbreiten wurden über Erhöhen oder Erniedrigen des Tropfenvolumens, bis die Dreiphasengrenze über die Beschichtungsoberfläche wanderte, erhalten. Die Kapillarpipette der Mikrospritze wurde während der Messung in den Tropfen eingetaucht gehalten. Der Kontaktwinkel war der Mittelwert von Messungen, welche an 4 bis 6 verschiedenen Tropfen durchgeführt wurden.
Beispiele
Die folgenden Beispiele veranschaulichen ferner verschiedene spezielle Merkmale, Vorteile und andere Details der Erfindung. Die besonderen Materialien und Mengen, welche in diesen Beispielen aufgeführt sind, sowie andere Bedingungen und Details sollten nicht in einer Weise ausgelegt werden, welche den Bereich dieser Erfindung übermäßig einschränken würde. Gegebene Prozentanteile sind auf das Gewicht bezogen, wenn nicht anderweitig spezifiziert.
Herstellung der Druckfarbe aufnehmenden Beschichtung

In den Beispielen 1 bis 6 wurde die folgende Druckfarbe aufnehmende Beschichtungszusammensetzung auf eine erste Oberfläche einer biaxial ausgerichteten Polyethylenterephthalat (PET)-Folie mit einer Dicke von etwa 120 Mikrometer aufgebracht. Nach dem Beschichten und Trocknen in einem Gebläseofen wurden die beschichteten PET-Folien zu Blättern mit 8,5 × 11 Zoll geschnitten.

Hydroxypropylmethylcellulose	5,6 %
Kolloidales hydratisiertes Aluminiumoxid	3,0 %
Xylitol	1,0 %
P134-C1 (polymerer Beizstoff)	0,3 %
30 μm Polymethylmethacrylat-Mikrokügelchen	0,1 %
Wasser	90,0 %

Vergleichsbeispiel 1
Vergleichsbeispiel 1 war eine Polyethylenterephthalat-Folie, welche die Druckfarbe aufnehmende Beschichtung auf der ersten Oberfläche enthielt, aber keine Druckfarbe abstoßende Beschichtung auf der zweiten Oberfläche der Folie.
Beispiele 2 bis 6
Herstellung von Druckfarbe abstoßenden Beschichtungen
In den Beispielen 2 bis 6 wurden verschiedene Formulierungen von Druckfarbe abstoßenden Beschichtungen auf die 120 Mikrometer (μm) dicke, biaxial ausgerichtete PET-Folie auf der gegenüberliegenden Seite der Druckfarbe aufnehmenden Beschichtung beschichtet. Nach dem Trocknen in einem Heißluftofen betrug die Beschichtungsdicke 0,2 bis 0,3 μm.
Die in diesen Beispielen verwendeten Komponenten sind in Tabelle 1 detailliert aufgeführt. Tabelle 1
Beispiel 2 (Silikonpolyharnstoff LAB)

Silikondiamin (MW 5.000) 2,0 %

JEFFAMINE DU700 (PPO MW 900) 2,5 %

Diaminopentan (1,65 %)/Isophorondiisocyanat (3,85 %) 5,5 %

Isopropylalkohol 87,3 %

n-Butanol 2,7 %

Beispiel 3 (Silikonpolyharnstoff LAB)

Silikondiamin (MW 900) 7,9 %

Tetramethylxyloldiisocyanat 2,1 %

Isopropylalkohol 87,3 %

n-Butanol 2,7 %

Beispiel 4 (Silikonpolyharnstoff LAB)

Silikondiamin (MW 10.000) 9,76 %

Tetramethylxyloldiisocyanat 0,24 %

Isopropylalkohol 87,3 %

n-Butanol 2,7 %

Beispiel 5 (Urethan auf Wasserbasis LAB)

Polyvinyl-N-octadecylcarbamat 9,65 %

Polyvinylalkohol 0,3 %

GEMTEX 680 0,05 %

Wasser 90,0 %

Oberflächenenergie 23 mJ/m²

Beispiel 6 (Silikonpolyharnstoff LAB)

Silikondiamin (MW 900) 7,8 %

Tetramethylxyloldiisocyanat 2,1 %

1,5 μm Polymethylmethacrylat-Mikrokügelchen 0,1 %

Isopropylalkohol 87,3 %

n-Butanol 2,7 %
Bewertung von Bildübertragung (Abfärben)

Die erste Seite der Substrate der Beispiele 1 bis 6 (d. h. die Seite, welche mit der Druckfarbe aufnehmenden Zusammensetzung beschichtet ist) wurde im Transparenzmodus unter Verwendung eines Hewlett Packard (HP) Tintenstrahldruckers, Modell 2000C bebildert, um Blöcke von roten, grünen, blauen und schwarzen Druckfarbentropfen mit maximal verfügbaren Dichten herzustellen. Die bebilderten Blätter wurden sofort gestapelt, mit dem noch feuchten Bild in Kontakt mit der Druckfarbe abstoßenden Rückseitenbeschichtung eines zweiten Blattes von jedem Beispiel. Das Gewicht von zwölf zusätzlichen doppelseitig beschichteten Blättern wurde hinzugefügt und die so erhaltenen Stapel wurden für 24 Stunden bei Raumtemperatur (23°C bis 25°C) belassen, bevor die bebilderte Oberfläche von der Rückseitenbeschichtung getrennt wurde. Der Prozentanteil des schwarz gedruckten Bereichs, der durch Übertragung über die Grenzfläche zwischen der Druckfarbe aufnehmenden Beschichtung und der Druckfarbe abstoßenden Rückseitenbeschichtung abfärbte, wurde visuell abschätzt, wobei die folgenden Ergebnisse erhalten wurden.

Vergleichsbeispiel 1	nahezu vollständige Druckfarbenübertragung (etwa 100 % Übertragung)
Beispiel 2	weniger als die Hälfte Druckfarbenübertragung (etwa 40 % Übertragung)
Beispiel 3	mehr als Dreiviertel Druckfarbenübertragung (etwa 80 % Übertragung)
Beispiel 4	Dreiviertel Druckfarbenübertragung (etwa 75 % Übertragung)
Beispiel 5	im Wesentlichen keine Druckfarbenübertragung (nahezu 0 % Übertragung)
Beispiel 6	minimale Druckfarbenübertragung (weniger als 10 % Übertragung)

Obwohl die Beispiele 2, 3 und 4 eine Druckfarbenübertragung zeigten, zeigten sie weniger Übertragung als Vergleichsbeispiel 1. Es sollte beachtet werden, dass mit dieser besonderen Bewertung beabsichtigt war, mit dem Stapeln, belassen für 24 Stunden, sehr streng zu sein. Es ist wahrscheinlich, dass unter weniger strengen Bedingungen die Beispiele 2, 3 und 4 nur eine geringfügige Druckfarbenübertragung aufweisen würden, wenn überhaupt irgendeine Übertragung.
Bebildern von Tintenstrahldruckfarben- und Tonerpulveraufnehmern
In einer Ausführungsform enthält das Bildaufnahmeblatt der Erfindung eine Druckfarbe abstoßende Beschichtung, welche nicht nur im Wesentlichen eine Druckfarbenübertragung zwischen den gestapelten bebilderten Blättern beseitigt, sondern auch eine Tonerpulver aufnehmende Oberfläche bereitstellt, welche zur Verwendung bei elektrophotographischen Druckern (gewöhnlich als Laserdrucker bezeichnet) geeignet ist. Als ein Aufnehmer für verschiedene Typen von Bild bildenden Materialien, d. h. flüssige Druckfarbe und Tonerpulver, stellen die Aufnahmeblätter der Erfindung günstige, vielseitige, für Bebilderung geeignete Elemente für vielfältige Zwecke bereit, welche sowohl bei Tintenstrahldruckern als auch bei Laserdruckern verwendet werden können.
Die Vielseitigkeit dieser Aufnahmeblätter wurde über Aufzeichnen von Bildern auf einer Vielfalt an Typen von nachstehend angegebenen Druckern und Kopierern gezeigt.
Beispiel 9

Eine 120 μm dicke, biaxial ausgerichtete PET-Folie wurde auf einer Seite mit einer Druckfarbe aufnehmenden Beschichtung (nachstehend detaillierter) mit einer Beschichtungsdicke von etwa 9,0 μm nach dem Trocknen in einem Heißluftofen beschichtet. Eine Druckfarbe abstoßende Tonerpulver aufnehmende Beschichtung wurde auf der gegenüberliegenden Seite der Folie aufgebracht, um eine in ähnlicher Weise getrocknete Beschichtung von etwa 0,3 μm bereitzustellen. Druckfarbe aufnehmende Beschichtungszusammensetzung

Hydroxypropylmethylcellulose	5,6 %
Kolloidales hydratisiertes Aluminiumoxid	3,0 %
Xylitol	1,0 %
P134-Cl (polymeres Beizmittel)	0,3 %
30 μm Polymethylmethacrylat-Mikrokügelchen	0,1 %
Wasser	90,0 %

Druckfarbe abstoßende, Tonerpulver aufnehmende Beschichtungszusammensetzung

Isobornylacrylat/Methylmethacrylat/Ethylacrylat-Latex	4,15 %
N-beta-(Aminoethyl)-gamma-aminopropyltrimethoxysilan	0,02 %
CYASTAT 609 (Antistatikum, erhältlich von American Cyanamid)	0,06 %
4 μm Polystearylmethacrylat-Mikrokügelchen	0,05 %
Wasser	95,71 %

Nach dem Beschichten auf beiden Seiten der PET-Folie, um Bildaufnahmeblätter zu erhalten, wurden sie zu Blättern mit 8,5 × 11 Zoll geschnitten und wie folgt getestet.
Die Seite des Aufnahmeblattes, welche mit der Druckfarbe aufnehmenden Zusammensetzung beschichtet war, wurde mit den folgenden Tintenstrahldruckern mit einer graphischen Testdarstellung bebildert: HP 720C, HP 840C, HP 850C, HP 895C, HP 932C, HP 970C, HP 1220C, HP 2000 und ein HP 25000; Canon BJC 2000, Canon BJC 4302, Canon BJC 6000 und ein Canon BJC 8200; Lexmark PM 100 und Lexmark 5770; Epson Stylus 740, Epson Stylus 870 und Epson Stylus 900. In allen Fällen wurde ein scharfes, farbenreiches Bild auf einem klaren Hintergrund erhalten.
Die Seite des Blattes, welche mit der Tonerpulver aufnehmenden Zusammensetzung beschichtet war, wurde mit den folgenden elektrophotographischen Kopierern und Druckern mit einer graphischen Testdarstellung bebildert: (1) monochrome (Schwarz- & Weiß- Kopierer) – Xerox 5053; Canon 6030; Lanier 6514 und Lanier 7365, (2) monochrome Laserdrucker – HP 2; HP 2P; HP 4; HP 4M Plus; HP 4SI; HP 5 und HP 5SI, (3) Farbkopierer – Xerox 5765; Xerox 5790; Canon 700 und Canon 1000, (4) Farblaserdrucker – HP 8500; HP Color Laserjet 5; HP Color Laserjet 4500, Tektronix 560; Tektronix 750; Tektronix Phaser 740, Tektronix Phaser 780.
In allen Fällen wurden scharfe Bilder gegenüber einem klaren Hintergrund erhalten. Farbige Bilder zeigten eine gute Farbdichte und Einheitlichkeit.
Druckfarbe aufnehmende Beschichtungen und Tonerpulver aufnehmende Beschichtungen zum Aufbringen auf Foliensubstrate wurden hier beschrieben. Diese und andere Variationen, welche für den Fachmann ersichtlich sind, liegen im beabsichtigten Bereich dieser Erfindung, wie nachstehend beansprucht. Wie obenstehend angegeben, sind hier detaillierte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung offenbart; dies sollte jedoch so verstanden werden, dass die offenbarten Ausführungsformen nur exemplarische Beispiele der Erfindung darstellen, welche in verschiedenen Formen ausgeführt werden können.

Claims

Bildaufnahmeblatt, umfassend: (a) ein Foliensubstrat mit einer ersten Seite gegenüber einer zweiten Seite; (b) eine Druckfarbe aufnehmende Beschichtung, welche sich auf der ersten Seite befindet; und (c) eine Druckfarbe abstoßende Schicht, welche sich auf der zweiten Seite befindet, um eine Druckfarbenübertragung von der ersten Seite auf die zweite Seite zu verhindern, wobei die Druckfarbe abstoßende Schicht eine Polymerzusammensetzung mit einer Oberflächenenergie von weniger als etwa 30 mJ/m² umfasst.
Bildaufnahmeblatt nach Anspruch 1, wobei die Druckfarbe abstoßende Schicht ferner einen unlöslichen teilchenförmigen Füllstoff umfasst.
Bildaufnahmeblatt nach Anspruch 1, wobei das Substrat ein transparentes, biaxial ausgerichtetes Polyethylenterephthalat ist.
Bildaufnahmeblatt nach Anspruch 1, wobei die Druckfarbe abstoßende Schicht eine aus einer Urethan-Ablösebeschichtung, einer Ablösebeschichtung aus Polyurethan auf Wasserbasis, einer Silikonpolyharnstoff-Ablösebeschichtung und Kombinationen davon ausgewählte Polymerzusammensetzung ist.
Bildaufnahmeblatt nach Anspruch 2, wobei der unlösliche teilchenförmige Füllstoff aus Polymethylmethacrylat, Polystyrol und Polyharnstoff-Formaldehyd-Mikrokügelchen ausgewählt ist.
Bildaufnahmeblatt nach Anspruch 1, wobei die Druckfarbe aufnehmende Beschichtung aus Polyvinylpyrrolidon und substituierten Polyvinylpyrrolidonen, Polyvinylalkohol und substituierten Polyvinylalkoholen, Vinylpyrrolidon/Vinylacetat-Copolymer, Vinylacetat/Acryl-Copolymer, Polyacrylsäure, Polyacrylamiden, Alkylhydroxyalkylcellulose, Carboxyethylcellulose, Gelatine, Polysacchariden und Kombinationen davon ausgewählt ist.
Bildaufnahmeblatt nach Anspruch 1, wobei die Druckfarbe aufnehmende Beschichtung ferner aus Beizstoffen, Weichmachern, Antistatika, Anti-Bleichmitteln, Füllstoffen, Vernetzungsmitteln und Konservierungsmitteln ausgewählte sekundäre Additive umfasst.
Bildaufnahmeblatt nach Anspruch 1, wobei die Druckfarbe aufnehmende Beschichtung und die Druckfarbe abstoßende Schicht transparent s