DE602004004140T2

DE602004004140T2 - Tintenstrahlaufzeichnungselement

Info

Publication number: DE602004004140T2
Application number: DE602004004140T
Authority: DE
Inventors: Francis Joseph Rochester BRINGLEY; Krishnamohan Santa Clara SHARMA; Norman Gary Penfield BARBER
Original assignee: Eastman Kodak Co
Current assignee: Eastman Kodak Co
Priority date: 2003-07-18
Filing date: 2004-07-14
Publication date: 2007-10-11
Anticipated expiration: 2024-07-15
Also published as: WO2005009743A1; EP1646510B1; EP1646510A1; JP4437136B2; US20050013946A1; US6890610B2; DE602004004140D1; JP2006528096A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Tintestrahlaufzeichnungselement mit Kern-Mantel-Teilchen, welche die Stabilität der auf das Empfangselement aufgetragenen Bilder verbessern.
In einem typischen Tintenstrahlaufzeichnungs- oder Tintenstrahldrucksystem werden Tintentröpfchen aus einer Düse mit hoher Geschwindigkeit auf ein Aufzeichnungselement oder Aufzeichnungsmedium ausgestoßen, 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 Lösungsmittel. Das Lösungsmittel oder die Trägerflüssigkeit besteht typischerweise aus Wasser und 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 Bildempfangsschicht angeordnet ist, und es umfasst Schichten, die zur Aufsichtbetrachtung vorgesehen sind und einen lichtundurchlässigen Träger aufweisen, sowie Schichten, die zur Durchsichtbetrachtung vorgesehen sind und einen durchsichtigen Träger aufweisen.
Eine wichtige Eigenschaft von Tintenstrahlaufzeichnungselementen ist das schnelle Trocknen nach dem Druck. Zu diesem Zweck sind poröse Aufzeichnungselemente entwickelt worden, die nahezu sofort trocknen, sofern sie eine ausreichende Dicke und ein Porenvolumen aufweisen, das die flüssige Tinte wirksam aufnehmen kann. Ein poröses Aufzeichnungselement lässt sich beispielsweise durch Beschichten herstellen, wobei eine partikelhaltige Beschichtung auf einen Träger aufgebracht und getrocknet wird.
Wird ein poröses Aufzeichnungselement mit farbstoffbasierenden Tinten bedruckt, durchdringen die Farbstoffmoleküle die Auftragsschichten. Jedoch tritt bei solchen porösen Aufzeichnungselementen das Problem auf, dass atmosphärische Gase oder andere verunreinigende Gase leicht in das Element eindringen können und die optische Dichte des Druckbildes vermindern, indem sie ein Ausbleichen verursachen.
US-A-6,228,475 B1 von Chu et al. betrifft ein Tintenstrahlaufzeichnungselement, das ein polymeres Bindemittel und kolloidales Siliciumdioxid umfasst, worin das gesamte kolloidale Siliciumdioxid in der genannten Bildaufzeichnungsschicht aus kolloidalem Siliciumdioxid mit einem daran anliegenden Silankupplungsmittel besteht. Der Darstellung zufolge verbessert die Erfindung die Farbdichte und die Farbbeständigkeit (oder das Durchschlagen des Bildes) des Elements, nachdem es in Wasser getaucht wurde. Jedoch tritt das Problem auf, dass die Erfindung nach US-A-6,228,475 keine Tintenstrahlbilder mit einer guten Ausbleichbeständigkeit ermöglicht. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Tintenstrahlaufzeichnungselement bereitzustellen, das beim Bedrucken mit farbstoffbasierenden Tinten eine gute Bildqualität und Farbbeständigkeit sowie eine kurze Trocknungszeit aufweist und über eine ausgezeichnete Beständigkeit gegen atmosphärisch bedingtes Ausbleichen des Bildes verfügt.
Es besteht weiterhin ein Bedarf an Tintenstrahlaufzeichnungselementen, die beim Bedrucken mit farbstoffbasierenden Tinten eine gute Bildqualität und Farbbeständigkeit sowie eine kurze Trocknungszeit aufweisen und über eine ausgezeichnete Beständigkeit gegen atmosphärisch bedingtes Ausbleichen des Bildes verfügen.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, Tintenstrahlaufzeichnungselemente bereitzustellen, die beim Bedrucken mit farbstoffbasierenden Tinten eine gute Bildqualität und Farbbeständigkeit sowie eine kurze Trocknungszeit aufweisen und über eine ausgezeichnete Beständigkeit gegen atmosphärisch bedingtes Ausbleichen des Bildes verfügen.
Diese und andere Aufgaben der Erfindung erfüllt ein Aufzeichnungselement mit einem Träger, auf dem eine Bildempfangsschicht angeordnet ist, wobei das Aufzeichnungselement Kern-Mantel-Teilchen enthält, worin der Kern ein anorganisches oder organisches Teilchen umfasst und der Mantel ein Organosilan oder ein hydrolysiertes Organosilan umfasst, das von einer Verbindung mit folgender Formel abgeleitet ist: Si(OR)_aZ_b worin
R für Wasserstoff oder eine substituierte oder unsubstituierte Alkylgruppe mit 1 bis ca. 20 Kohlenstoffatomen oder eine substituierte oder unsubstituierte Arylgruppe mit ca. 6 bis ca. 20 Kohlenstoffatomen steht;
Z für eine Alkylgruppe mit 1 bis ca. 20 Kohlenstoffatomen oder eine Arylgruppe mit ca. 6 bis ca. 20 Kohlenstoffatomen steht, wobei mindestens ein Z mindestens ein primäres, sekundäres, tertiäres oder quartäres Stickstoffatom enthält;
a für eine ganze Zahl von 1 bis 3 steht; und
b für eine ganze Zahl von 1 bis 3 steht;
unter der Voraussetzung, dass a + b = 4; und
unter der weiteren Voraussetzung, dass die Menge des Organosilanmantelmaterials derart bemessen ist, dass das Verhältnis R, welches das Verhältnis der Menge von Organosilan in μMol im Mantel der Partikel zur Gesamtfläche der Kernpartikel (in m²) bezeichnet, größer als 10 ist.
Die Erfindung stellt Tintenstrahlaufzeichnungselemente bereit, die beim Bedrucken mit farbstoffbasierenden Tinten eine gute Bildqualität und Farbbeständigkeit sowie eine kurze Trocknungszeit aufweisen und über eine ausgezeichnete Beständigkeit gegen atmosphärisch bedingtes Ausbleichen des Bildes verfügen.
Tintenstrahlaufzeichnungsmedien umfassen üblicherweise eine dünne Schicht kleiner Partikel, die mit einem Bindemittel für die Partikel beschichtet und auf einem Papier- oder Kunststoffträger angeordnet ist. Die Beschichtung kann eine oder mehrere Schichten mit unterschiedlichen spezifischen Funktionen, beispielsweise Erhöhung der Tintenabsorptionsrate, Verleihen von Glanz oder Beizen des Farbstoffes, enthalten. Als Partikel für die Herstellung von Tintenstrahlmedien werden typischerweise kolloidale Metalloxide wie Siliciumdioxid und Aluminiumoxid gewählt. Die Größe der kolloidalen Partikel kann je nach Anforderungen des Materials zwischen ca. 20 und ca. 5000 nm liegen. Kleinere Partikel neigen dazu, glänzenden Materialien eine niedrige Tintenabsorptionsrate zu verleihen, während größere Partikel über eine hohe Tintenabsorption, jedoch ein mattes Erscheinungsbild verfügen. Um ein Tintenstrahlaufzeichnungselement herzustellen, werden die kolloidalen Partikel zusammen mit einem polymeren Bindemittel in Wasser oder einem Lösungsmittel dispergiert. Das Bindemittel dient dazu, die Haftung der Partikel auf einem Träger zu ermöglichen. Die Dispersion kann auch andere Stoffe in kleineren Mengen, wie Beizmittel, Tenside oder Beschichtungshilfen, enthalten. Die Dispersion wird daraufhin auf einen Träger aufgetragen und getrocknet. Nach dem Trocknen kann die Beschichtung ein glattes, poröses Netz aus Partikeln mit hoher Porosität und hohem Glanz bilden. Ein Bild kann anschließend auf das Element aufgebracht werden, üblicherweise mithilfe eines Tintenstrahldruckers. Eine hohe Porosität des Aufzeichnungselements wird bevorzugt, so dass die Tintenaufnahme schnell und die Trocknungszeit kurz ist. Hochglanz wird bevorzugt, um ein helles und lebendiges Bild zu erzeugen. Es ist zudem wünschenswert, dass das Bild beständig gegen Durchschlag und Wasserflecken ist und über eine hohe Ausbleichbeständigkeit gegen Umweltgase wie Sauerstoff und Ozon verfügt.
Wird ein poröses Aufzeichnungselement mit farbstoffbasierenden Tinten bedruckt, durchdringen die Farbstoffmoleküle die Auftragsschichten. Das Wasser in der Tinte trocknet und hinterlässt ein getrocknetes Farbstoffbild. Der Farbstoff befindet sich anschließend in unmittelbarer Nähe zu den teilchenförmigen Materialien, die die Bildempfangsschicht umfassen. Chemische Interaktionen zwischen den Partikeloberflächen und dem Farbstoff können die Lebensdauer des Bildes stark beeinflussen, da Sauerstoff und andere oxidierende Gase auf den Partikeloberflächen adsorbiert werden können. Im Allgemeinen wird davon ausgegangen, dass die Oxidation (manchmal „Bleichen" genannt) des Farbstoffes durch Umweltgase der Grund für das Verbleichen eines Bildes ist. Folglich ist es wünschenswert, die chemischen Eigenschaften der Oberflächen der kolloidalen Partikel derart zu manipulieren, dass die Oxidation oder der Bleichprozess verlangsamt oder sogar verhindert wird.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung bestehen die Kern-Mantel-Teilchen aus einem Kernpartikel, das auf seiner Oberfläche eine negative Ladung und darauf einen Mantel aufweist. In der Erfindung verwendbare Kernpartikel umfassen Siliciumdioxid, Zinkoxid, Zirconiumoxid, Titandioxid, Zinnoxid, Bariumsulfat, Aluminiumoxid, wasserhaltiges Aluminiumoxid, Calciumcarbonat, organische Latexe, polymere Partikel und Tonminerale, wie Montmorillonit. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die Kernpartikel negativ geladen. Negativ geladene Partikel werden bevorzugt, da sie eine reaktive Oberfläche bereitstellen, auf der das positiv geladene Mantelmaterial angeordnet werden kann. Fachleute können die für die Erzeugung einer negativen Ladung auf verschiedenen anorganischen oder organischen Partikeln günstigen Bedingungen bestimmen. In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung bestehen die Kernpartikel aus Siliciumdioxid, beispielsweise aus Kieselgel, wasserhaltigem Siliciumdioxid, hochdispersem Siliciumdioxid, kolloidalem Siliciumdioxid usw. Auf Siliciumdioxid basierende Kernpartikel werden bevorzugt, da sie weit verbreitet und zu niedrigen Preisen erhältlich sind.
Der durchschnittliche Durchmesser der Kernpartikel kann zwischen ca. 20 und ca. 5000 nm liegen. Vorzugsweise ist der durchschnittliche Partikeldurchmesser größer als 40 nm, am besten liegt er zwischen 50 und 300 nm. Partikel dieser Größenordnung werden bevorzugt, da sie, auf ein Substrat aufgetragen, Bildempfangsschichten mit hoher Porosität und hohem Glanz erzeugen können. Zudem haben die Kernpartikel vorzugsweise eine spezifische Oberfläche zwischen 10 und 200 m²/g. Spezifische Oberflächen dieser Größenordnung werden bevorzugt, da sie eine geeignete Oberfläche für Oberflächenmodifikationen bieten, um sehr stabile Bilder zu erzeugen.
In der Erfindung verwendbare Mantelmaterialien sind Organosilane oder hydrolysierbare Organosilane mit der allgemeinen Formel: Si(OR)_aZ_b worin
R für Wasserstoff oder eine substituierte oder unsubstituierte Alkylgruppe mit 1 bis ca. 20 Kohlenstoffatomen oder eine substituierte oder unsubstituierte Arylgruppe mit ca. 6 bis ca. 20 Kohlenstoffatomen steht;
Z für eine organische Gruppe mit 1 bis ca. 20 Kohlenstoffatomen oder eine Arylgruppe mit ca. 6 bis ca. 20 Kohlenstoffatomen steht, wobei mindestens ein Z mindestens ein primäres, sekundäres, tertiäres oder quartäres Stickstoffatom enthält;
a für eine ganze Zahl von 1 bis 3 steht; und
b für eine ganze Zahl von 1 bis 3 steht;
unter der Voraussetzung, dass a + b = 4.
Vorzugsweise enthalten die Organosilane mindestens einen hydrolysierbaren Substituenten, beispielsweise eine Methoxy-, Ethoxy-, Propoxy- oder Butoxygruppe. Der hydrolysierbare Substituent kann auch eine anorganische Gruppe wie Cl, Br oder I sein, welche zu einer Verbindung mit vorstehender Formel umgewandelt wird, wenn das Organosilan in Wasser gegeben wird. Der hydrolysierbare Substituent gliedert das Organosilan mittels einer Hydrolysereaktion mit einer Silanolgruppe an der Oberfläche der Partikel an die Kernpartikeloberfläche an. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung enthält das Organosilan mindestens einen nicht hydrolysierbaren Substituenten mit mindestens einem Stickstoffatom. In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das Stickstoffatom ein Atom in einer primären, sekundären oder tertiären Amino-, Amid- oder Ureidogruppe. In der Erfindung verwendbare Organosilane und hydrolysierbare Organosilane umfassen 3-Aminopropyltrimethoxysilan, 3-Aminopropyltriethoxysilan, 3-Aminopropyldimethylmethoxysilan, N-(2-Aminoethyl)-3-Aminopropylmethyldimethoxysilan, 1,4-Bis[3-(Trimethoxysilyl)propyl]ethylendiamin, Bis(2-Hydroxyethyl)-3-Aminopropyltriethoxysilan, 3-Ureidopropyltrimethoxysilan, (N,N-Diethyl-3-Aminopropyl)trimethoxysilan, N-Trimethoxysilylpropyl-N,N,N-Tri-n-Butylammoniumchlorid, Octadecyldimethyl(3-Tri methoxysilylpropyl)ammoniumchlorid, N-Trimethoxysilylpropyl-N,N,N-trimethylammoniumchlorid und N-(Trimethoxysilylethyl)benzyl-N,N,N-trimethylammoniumchlorid. Diese Organosilane werden bevorzugt, da sie beim Auftragen in Bildempfangsschichten, die mit Kern-Mantel-Teilchen hergestellt werden, die derartige Organosilane enthalten, Bilder mit hoher Ausbleichbeständigkeit erzeugen.
In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung übersteigt die Menge des Mantelmaterials aus Organosilan oder hydrolysierbarem Organosilan die für eine wesentliche Modifizierung aller Oberflächen der Kernpartikel erforderliche Menge. Dieses wird bevorzugt, da es die größte Bildstabilität liefert. Die für eine wesentliche Oberflächenmodifizierung aller Kernpartikel notwendige Menge hängt von der Größe und der Oberfläche der Kernpartikel sowie von der Größe und dem Molekulargewicht des Organosilanmantelmaterials ab. Ein Maß für den Grad der Ummantelung der Kernpartikel ist durch das Verhältnis R gegeben, welches das Verhältnis der Menge von Organosilan in μMol im Mantel der Kernpartikel zur Gesamtfläche der Kernpartikel (in m²) bezeichnet. Je höher das Verhältnis R, desto größer ist der Anteil der von dem Mantelmaterial bedeckten Kernpartikeloberflächen. Das Verhältnis R, welches das Verhältnis der Menge von Organosilan in μMol im Mantel der Kernpartikel zur Gesamtfläche der Kernpartikel (in m²) bezeichnet, ist größer als 10, vorzugsweise größer als 25.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weisen die Kern-Mantel-Teilchen eine positive elektrostatische Ladung auf. Dies wird bevorzugt, da die meisten Tintenstrahl-Bebilderungsfarbstoffe negativ geladen sind und deshalb von den Kern-Mantel-Teilchen elektrostatisch angezogen werden. Die Oberflächenladung der Kern-Mantel-Teilchen kann durch den Zusatz von Säuren oder Basen zu den wässrigen Dispersionen, die die Kern-Mantel-Teilchen enthalten, eingestellt werden. Tendenziell senkt der Zusatz von Basen die positive Ladung auf der Oberfläche, während der Zusatz von Säure die Dichte der positiven Ladung auf der Oberfläche erhöht. Deshalb liegt der pH-Wert der wässrigen Dispersionen der Kern-Mantel-Teilchen vorzugsweise unter ca. 8,5, am besten unter ca. 5,0. Für die Einstellung des pH-Wertes der Dispersion sind anorganische oder organische Säuren geeignet, einschließlich Chlorwasserstoffsäure, Salpetersäure, Schwefelsäure, Bromwasserstoffsäure, Essigsäure und anderer üblicher Säuren.
In der praktischen Verwertung der Erfindung werden die Kern-Mantel-Teilchen mit einem polymeren Bindemittel und anderen Stoffen, beispielsweise Beizmitteln, Tensiden usw. vermischt und zur Erzeugung einer Bildempfangsschicht auf einen Träger aufgetragen. Es ist wünschenswert, dass die Bildempfangsschicht porös ist und zudem ein polymeres Bindemittel in so geringer Menge enthält, dass die Porosität der porösen Bildempfangsschicht nicht wesentlich verändert wird. Für die praktische Verwendung der Erfindung geeignete Polymere sind hydrophile Polymere wie Poly(vinylalkohol), Poly(vinylpyrrolidon), Gelatine, Celluloseether, Poly(oxazoline), Poly(vinylacetamide), teilhydrolysierter Poly(vinylacetat/vinylalkohol), Poly(acrylsäure), Poly(acrylamid), Poly(alkylenoxid), sulfonierte oder phosphatierte Polyester und Polystyrole, Casein, Zein, Albumin, Chitin, Chitosan, Dextran, Pectin, Collagenderivate, Collodian, Agar-Agar, Pfeilwurz, Guar, Carrageenan, Tragantgummi, Xanthan, Rhamsan usw. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das hydrophile Polymer Poly(vinylalkohol), Hydroxypropylcellulose, Hydroxypropylmethylcellulose oder ein Poly(alkylenoxid). Diese polymeren Bindemittel werden bevorzugt, da sie problemlos erhältlich und preiswert sind.
Neben der Bildempfangsschicht kann das Aufzeichnungselement zudem eine zwischen dem Träger und der Bildempfangsschicht angeordnete Grundschicht umfassen, deren Funktion darin besteht, das Lösungsmittel aus der Tinte zu absorbieren. Für diese Schicht geeignete Materialien umfassen dispergierte organische und anorganische Mikroteilchen, Polymerbindemittel und/oder Vernetzungsmittel.
Der Träger für das in der Erfindung verwendete Tintenstrahlaufzeichnungselement kann ein beliebiger Träger sein, so wie er üblicherweise für Tintenstrahlempfangselemente Verwendung findet, wie beispielsweise harzbeschichtetes Papier, Papier, Polyester oder mikroporöse Materialien, wie polyethylenpolymerhaltiges Material, das von PPG Industries, Inc., Pittsburgh, Pennsylvania, USA, unter dem Markennamen Teslin^®, Tyvek^® Synthetikpapier (DuPont Corp.) vertrieben wird, oder OPPalyte^® Folien (Mobil Chemical Co.) sowie andere, in US-A-5,244,861 aufgeführte Folien. Lichtundurchlässige Träger sind u.a. Normalpapier, beschichtetes Papier, Synthetikpapier, Fotopapierträger, schmelzextrusionsbeschichtetes Papier und laminiertes Papier, wie biaxial orientierte Trägerlaminate. Biaxial orientierte Trägerlaminate werden in US-A-5,853,965; 5,866,282; 5,874,205; 5,888,643; 5,888,681; 5,888,683 und 5,888,714 beschrieben; die Beschreibungen werden hierin durch Nennung als aufgenommen betrachtet. Diese biaxial orientierten Träger beinhalten einen Papiergrundträger und einen biaxial orientierten Polyolefinbogen, typischerweise aus Polypropylen, der auf eine oder beide Seiten des Papiergrundträgers auflaminiert ist. Transparente Träger sind u.a. Glas, Cellulosederivate, z.B. ein Celluloseester, Cellulosetriacetat, Cellulosediacetat, Celluloseacetatpropionat, Celluloseacetatbutyrat; Polyester, wie Poly(ethylenterephthalat), Poly(ethylennaphthalat), Poly(1,4-cyclohexandimethylenterephthalat), Poly(butylenterephthalat) und Copolymere davon; Polyimide; Polyamide; Polycarbonate; Polystyrol; Polyolefine, wie Polyethylen oder Polypropylen; Polysulfone; Polyacrylate; Polyetherimide und Mischungen daraus. Die zuvor aufgeführten Papiere umfassen einen breiten Bereich an Papieren, von hochwertigen Papieren, wie Fotopapieren, bis zu einfachen Papieren, wie Zeitungspapier. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird polyethylenbeschichtetes Papier verwendet. Polyethylenbeschichtetes Papier wird wegen seiner hohen Glätte und Qualität bevorzugt.
Der in der Erfindung verwendete Träger kann eine Dicke von 50 bis 500 μm, vorzugsweise von 75 bis 300 μm aufweisen. Dieser Dickenbereich wird bevorzugt, da solche Träger über eine gute strukturelle Integrität verfügen und zudem sehr flexibel sind. Antioxidantien, Antistatikmittel, Weichmacher und weitere bekannte Additive können bei Bedarf in den Träger aufgenommen werden.
Um die Haftung der Empfangsschicht auf dem Träger zu verbessern, kann die Oberfläche des Trägers vor Aufbringen der Bildempfangsschicht einer Coronaentladung unterzogen werden.
In der Erfindung verwendete Beschichtungszusammensetzungen können durch eine Vielzahl bekannter Techniken aufgebracht werden, wie Tauchbeschichten, Drahtumspannbeschichten, Schaberlamellenbeschichten, Gravurstreichverfahren und Umkehrwalzenbeschichten, Gleitbeschichten, Perlbeschichten, Extrusionsbeschichten, Vorhangbeschichten usw. Bekannte Beschichtungs- und Trocknungsverfahren werden detaillierter in der Forschungsveröffentlichung „Research Disclosure", Nr. 308119, Dezember 1989, Seite 1007 bis 1008, beschrieben. Gleitbeschichten wird bevorzugt, wobei die Grundschichten und die Schutz schicht gleichzeitig aufgebracht werden können. Gleitbeschichten wird bevorzugt, da mit diesem Verfahren sehr hochwertige Beschichtungen zu niedrigen Kosten hergestellt werden können. Nach dem Beschichten werden die Schichten im Allgemeinen durch einfaches Verdampfen getrocknet, das durch bekannte Techniken, beispielsweise Konvektionserwärmung, beschleunigt werden kann.
Um dem Tintenstrahlaufzeichnungselement eine mechanische Festigkeit zu verleihen, können Vernetzungsmittel in kleinen Mengen zugesetzt werden, die auf das oben beschriebene Bindemittel wirken. Ein derartiges Additiv verbessert die Kohäsionsfestigkeit der Schicht. Vernetzungsmittel, wie 1,4-Dioxan-2,3-diol, Borax, Borsäure, Borsäuresalze, Carbodiimide, polyfunktionale Aziridine, Aldehyde, Isocyanate, Epoxide, polyvalente Metallkationen usw. sind verwendbar.
Um das Ausbleichen der Farbmittel zu reduzieren, können der Bildempfangsschicht auch UV-Absorptionsmittel, Radikalenlöscher oder Antioxidationsmittel zugesetzt werden, wie in der Technik bekannt ist. Weitere Additive umfassen anorganische oder organische Partikel, pH-Modifikatoren, Haftvermittler, Rheologiemodifikatoren, Tenside, Biozide, Schmiermittel, Farbstoffe, optische Aufheller, Mattiermittel, Antistatikmittel usw. Um eine adäquate Beschichtbarkeit zu erzielen, sind in der Technik bekannte Additive verwendbar, wie Tenside, Schaumhemmer, Alkohol usw. Ein gängiges Maß an Beschichtungsmitteln beträgt 0,01 bis 0,30% aktiver Beschichtungshilfen, bezogen auf das Gesamtgewicht der Lösung. Diese Beschichtungshilfen können nichtionisch, anionisch, kationisch oder amphoter sein. Konkrete Elemente werden in MCCUTCHEON's Band 1 beschrieben: Emulsifiers and Detergents (Emulgatoren und Detergenzien), 1995, Ausgabe Nordamerika.
Die erfindungsgemäße Bildempfangsschicht kann einen oder mehrere Beizstoffe oder Polymere enthalten. Das Beizpolymer kann ein lösliches Polymer, ein geladenes Molekül oder ein vernetztes, dispergiertes Mikroteilchen sein. Das Beizmittel kann nichtionisch, kationisch oder anionisch sein.
Die Beschichtungsmasse kann entweder in Wasser oder organischen Lösungsmitteln aufgetragen werden, wobei Wasser bevorzugt wird. Der Gesamtgehalt an Feststoffen sollte so gewählt werden, dass er eine geeignete Beschichtungsdicke auf möglichst wirtschaftliche Weise ermöglicht, wobei für partikelhaltige Beschichtungsformulierungen Feststoffanteile von 10–40% typisch sind.
Die zur Bebilderung der erfindungsgemäßen Aufzeichnungselemente verwendeten Tintenstrahltinten sind in der Technik bekannt. Die im Tintenstrahldrucken verwendeten Tintenzusammensetzungen sind typischerweise flüssige Zusammensetzungen aus einem Lösungsmittel oder einer Trägerflüssigkeit, Farbstoffen oder Pigmenten, Feuchthaltemitteln, organischen Lösungsmitteln, Detergenzien, Verdickern, Konservierungsstoffen usw. Das Lösungsmittel oder die Trägerflüssigkeit kann reines Wasser sein oder Wasser, das mit anderen wassermischbaren Lösungsmitteln, wie mehrwertigen Alkoholen, gemischt ist. Tinten, in denen organische Materialien, wie mehrwertige Alkohole, die vorherrschende Träger- oder Lösungsmittelflüssigkeit sind, sind ebenfalls verwendbar. Insbesondere sind gemischte Lösungsmittel 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, deren Beschreibung durch Nennung als hierin aufgenommen betrachtet wird.
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. Obwohl die Erfindung in erster Linie das Tintenstrahldrucken betrifft, könnte das Aufzeichnungselement auch in anderen Bebilderungstechniken Anwendung finden. Andere Bebilderungstechniken umfassen die thermische Farbstoffübertragung, Farbstoffsublimation und Xerographie.
Die folgenden Beispiele dienen zur Veranschaulichung der Erfindung.
Beispiele
Beispiel 1
Tests zur Bewertung der Farbstoffstabilität
Der bei dem Test verwendete Farbstoff war das Natriumsalz eines magentafarbenen Tintenstrahlfarbstoffes mit der nachfolgend dargestellten Struktur. Um die Farbstoffstabilität auf einem gegebenen Substrat zu prüfen, wurde eine abgemessene Menge Tintenstrahlfarbstoff und Feststoffe oder wässriger kolloidaler Dispersionen der Feststoffe (typischerweise ca. 10–20 Gew.-% Feststoffe) einer bekannten Wassermenge zugegeben, die so bemessen war, dass die Konzentration des Farbstoffes ca. 10^–5 M und die Konzentration der Feststoffe ca. 5% betrug. Die Dispersionen, die diese Farbstoffe enthielten, wurden vorsichtig gerührt und anschließend im Schleuderbeschichtungsverfahren mit einer Drehzahl von 1000–2000 U/min auf ein Glassubstrat aufgetragen. Die so erzeugten Beschichtungen wurden in Umgebungsatmosphäre bei fluoreszierendem Raumlicht (ca. 0,5 kLux), das während des gesamten Tests angeschaltet blieb, belassen. Die Ausbleichzeit wurde geschätzt, indem die Zeit, die für das im Wesentlichen vollständige, mit bloßem Auge wahrnehmbare Verschwinden der Farbe Magenta benötigt wurde, erfasst wurde. Ausgehend von einer anfänglichen optischen Dichte von ca. 1,0 entspricht dies im Allgemeinen der Zeit, in der die optische Dichte auf unter ca. 3% des Anfangswertes sinkt.
Farbstoff Magenta
Messung der Partikelgröße
Die auf das spezifische Gewicht bezogenen mittleren Partikelgrößen in den Siliciumdioxid- und Mantel-Kern-Dispersionen wurden mithilfe der Dynamischen Lichtstreuung unter Verwendung des Ultrafine Particle Analyzer (UPA) MICROTRAC^® Modell 150 der Firma Leeds & Northrop gemessen. Die Analyse liefert Perzentilangaben, die den volumengewichteten Anteil der Partikel, die kleiner als die angegebene Größe sind, angeben. Das 50. Perzentil entspricht dem mittleren Durchmesser, welcher hier als mittlere Partikelgröße bezeichnet wird.
Erfindungsgemäße Beschichtungen und Vergleichsbeschichtungen
Die kolloidalen Dispersionen von Siliciumdioxidpartikeln wurden von der Firma ONDEO Nalco Chemical Company geliefert. NALCO^® 1115 hatte eine mittlere Partikelgröße von 4 nm, einen pH-Wert von 10,5, ein spezifisches Gewicht von 1,10 g/ml, eine Oberfläche von 750 m²/g und einen Feststoffgehalt von 15 Gew.-%. NALCO^® 1140 hatte eine mittlere Partikelgröße von 15 nm, einen pH-Wert von 9,7, ein spezifisches Gewicht von 1,29 g/ml, eine Oberfläche von 200 m²/g und einen Feststoffgehalt von 40 Gew.-%. NALCO^® 1060 hatte eine mittlere Partikelgröße von 60 nm, einen pH-Wert von 8,5, ein spezifisches Gewicht von 1,39 g/ml, eine Oberfläche von 50 m²/g und einen Feststoffgehalt von 50 Gew.-%. NALCO^® 2329 hatte eine mittlere Partikelgröße von 75 nm, einen pH-Wert von ca. 9,5, ein spezifisches Gewicht von 1,29 g/ml, eine Oberfläche von 40 m²/g und einen Feststoffgehalt von 40 Gew.-%. Zwei im Wesentlichen identische Proben von NALCO^® TX11005 wurden verwendet, beide mit einer mittleren Partikelgröße von ca. 110 nm, einem pH-Wert von ca. 9,5 und einer Oberfläche von ca. 26 m²/g. Eine Probe wies einen Feststoffgehalt von 30,6 Gew.-%, die andere von 41 Gew.-% auf.
Die in dieser Arbeit geprüften hydrolysierbaren Organosilane werden durch folgende allgemeine Formel dargestellt:
Folgende, von der Firma Gelest, Inc., bezogene hydrolysierbare Organosilane wurden verwendet:

• Silan-1 (3-Aminopropyltrimethoxysilan): R = Me, X = Y = OMe, Z = CH₂CH₂CH₂NH₂
• Silan-2 (3-Aminopropyltriethoxysilan): R = Me, X = Y = OMe, Z = CH₂CH₂CH₂NH₂
• Silan-3 (3-Ureidopropyltrimethoxysilan; 97 Gew.-%): R = Me, X = Y = OMe, Z = (CH₂)₃NHCONH₂
• Silan-4 (N-(2-Aminoethyl)-3-aminopropylmethyldimethoxysilan; 95 Gew.-%): R = Y = Me, X = OMe, Z = (CH₂)₃NH(CH₂)₂NH₂

C-1. 66,7 g NALCO^® 1115 (15% Feststoffe) wurden 0,83 g (3,7 Mmol) Silan-2 zugegeben; die Mischung wurde kräftig geschüttelt. Anschließend wurden 0,32 ml Eisessig zugegeben und die Mischung erneut kräftig geschüttelt. Die resultierende Dispersion war eine viskose Flüssigkeit, die ein Gewichtsverhältnis von Siliciumdioxid zu Silan-2 von 12,0 aufwies. Die Dispersion wurde dann aufgetragen und wie zuvor beschrieben geprüft; die Ergebnisse sind weiter unten in Tabelle 1 aufgeführt.
C-2. Die Dispersion C-2 wurde wie in C-1 hergestellt, mit dem einzigen Unterschied, dass für die Kern-Mantel-Dispersion 1,65g (7,5 Mmol) Silan-2 und 0,68 ml Eisessig verwendet wurden. Diese Dispersion war eine viskose Flüssigkeit, die ein Gewichtsverhältnis von Siliciumdioxid zu Silan-2 von 6,0 aufwies. Die Dispersion wurde dann aufgetragen und wie zuvor beschrieben geprüft; die Ergebnisse sind weiter unten in Tabelle 1 aufgeführt.
C-3. Die Dispersion C-3 wurde wie in C-1 hergestellt, mit dem einzigen Unterschied, dass für die Kern-Mantel-Dispersion 3,29 g (14,9 Mmol) Silan-2 und 1,29 ml Eisessig verwendet wurden. Diese Dispersion war eine viskose Flüssigkeit, die ein Gewichtsverhältnis von Siliciumdioxid zu Silan-2 von 3,0 aufwies. Die Dispersion wurde dann aufgetragen und wie zuvor beschrieben geprüft; die Ergebnisse sind weiter unten in Tabelle 1 aufgeführt.
C-4. 25,0 g NALCO^® 1140 (40% Feststoffe) wurden 0,83 g (3,7 Mmol) Silan-2 zugegeben; die Mischung wurde kräftig geschüttelt. Anschließend wurden 0,32 ml Eisessig zugegeben und die Mischung erneut kräftig geschüttelt. Die resultierende Dispersion war eine viskose Flüssigkeit, die ein Gewichtsverhältnis von Siliciumdioxid zu Silan-2 von 12,0 aufwies. Die Dispersion wurde dann aufgetragen und wie zuvor beschrieben geprüft; die Ergebnisse sind weiter unten in Tabelle 1 aufgeführt.
C-5. Die Dispersion C-5 wurde wie in C-4 hergestellt, mit dem einzigen Unterschied, dass für die Kern-Mantel-Dispersion 1,65 g (7,5 Mmol) Silan-2 und 0,68 ml Eisessig verwendet wurden. Diese Dispersion war eine viskose Flüssigkeit, die ein Gewichtsverhältnis von Siliciumdioxid zu Silan-2 von 6,0 aufwies. Die Dispersion wurde dann aufgetragen und wie zuvor beschrieben geprüft; die Ergebnisse sind weiter unten in Tabelle 1 aufgeführt.
C-6. Die Dispersion C-6 wurde wie in C-4 hergestellt, mit dem einzigen Unterschied, dass für die Kern-Mantel-Dispersion 3,29 g (14,9 Mmol) Silan-2 und 1,29 ml Eisessig verwendet wurden. Diese Dispersion war eine viskose Flüssigkeit, die ein Gewichtsverhältnis von Siliciumdioxid zu Silan-2 von 3,0 aufwies. Die Dispersion wurde dann aufgetragen und wie zuvor beschrieben geprüft; die Ergebnisse sind weiter unten in Tabelle 1 aufgeführt.
C-7. 20,0 g NALCO^® 1060 (50% Feststoffe) wurden 20,0 g destilliertes Wasser und 0,83 g (3,7 Mmol) Silan-2 zugegeben; die Mischung wurde kräftig geschüttelt. Anschließend wurden 0,32 ml Eisessig zugegeben und die Mischung erneut kräftig geschüttelt. Die resultierende Dispersion war eine nichtviskose kolloidale Dispersion, die ein Gewichtsverhältnis von Siliciumdioxid zu Silan-2 von 12,0 aufwies. Die Dispersion wurde dann aufgetragen und wie zuvor beschrieben geprüft; die Ergebnisse sind weiter unten in Tabelle 1 aufgeführt.
I-1. Die Dispersion I-1 wurde wie in C-7 hergestellt, mit dem einzigen Unterschied, dass 1,65 g (7,5 Mmol) Silan-2 und 0,68 ml Eisessig verwendet wurden, um die negative Oberflächenladung des kolloidalen Siliciumdioxids durch die Bildung von Kern-Mantel-Teilchen in eine positive Ladung umzuwandeln. Diese Dispersion war eine nichtviskose kolloidale Dispersion, die ein Gewichtsverhältnis von Siliciumdioxid zu Silan-2 von 6,0 aufwies. Die Dispersion wurde dann aufgetragen und wie zuvor beschrieben geprüft; die Ergebnisse sind weiter unten in Tabelle 1 aufgeführt.
I-2. Die Dispersion I-2 wurde wie in C-7 hergestellt, mit dem einzigen Unterschied, dass 3,29 g (14,9 Mmol) Silan-2 und 1,29 ml Eisessig verwendet wurden, um die negative Oberflächenladung des kolloidalen Siliciumdioxids durch die Bildung von Kern-Mantel-Teilchen in eine positive Ladung umzuwandeln. Diese Dispersion war eine nichtviskose kolloidale Dispersion, die ein Gewichtsverhältnis von Siliciumdioxid zu Silan-2 von 3,0 aufwies. Die Dispersion wurde dann aufgetragen und wie zuvor beschrieben geprüft; die Ergebnisse sind weiter unten in Tabelle 1 aufgeführt.
I-3. 24,4 g NALCO^® TX11005 (41% Feststoffe) wurden 0,83 g (3,7 Mmol) Silan-2 zugegeben; die Mischung wurde kräftig geschüttelt. Anschließend wurden 0,32 ml Eisessig zugegeben und die Mischung erneut kräftig geschüttelt. Auf diese Weise wurde die negative Oberflächenladung des kolloidalen Siliciumdioxids durch die Bildung von Kern-Mantel-Teilchen in eine positive Ladung umgewandelt. Die resultierende Dispersion war eine nichtviskose kolloidale Dispersion, die ein Gewichtsverhältnis von Siliciumdioxid zu Silan-2 von 12,0 aufwies. Die Dispersion wurde dann aufgetragen und wie zuvor beschrieben geprüft; die Ergebnisse sind weiter unten in Tabelle 1 aufgeführt.
I-4. Die Dispersion I-4 wurde wie in I-3 hergestellt, mit dem einzigen Unterschied, dass 1,65 g (7,5 Mmol) Silan-2 und 0,68 ml Eisessig verwendet wurden, um die negative Oberflächenladung des kolloidalen Siliciumdioxids durch die Bildung von Kern-Mantel-Teilchen in eine positive Ladung umzuwandeln. Die resultierende Dispersion war eine nichtviskose kolloidale Dispersion, die ein Gewichtsverhältnis von Siliciumdioxid zu Silan-2 von 6,0 aufwies. Die Dispersion wurde dann aufgetragen und wie zuvor beschrieben geprüft; die Ergebnisse sind weiter unten in Tabelle 1 aufgeführt.
I-5. Die Dispersion I-5 wurde wie in I-3 hergestellt, mit dem einzigen Unterschied, dass 3,29 g (14,9 Mmol) Silan-2 und 1,29 ml Eisessig verwendet wurden, um die negative Oberflächenladung des kolloidalen Siliciumdioxids durch die Bildung von Kern-Mantel-Teilchen in eine positive Ladung umzuwandeln. Die resultierende Dispersion war eine nichtviskose kolloidale Dispersion, die ein Gewichtsverhältnis von Siliciumdioxid zu Silan-2 von 3,0 aufwies. Die Dispersion wurde dann aufgetragen und wie zuvor beschrieben geprüft; die Ergebnisse sind weiter unten in Tabelle 1 aufgeführt.
I-6. Eine Menge von 0,526 g (2,5 Mmol) Silan-4 wurde durch die Zugabe von 0,291 g Eisessig hydrolysiert. Das hydrolysierte Silan-4 wurde 5,0 g kolloidalen Siliciumdioxids (NALCO^® TX11005; 30,6% Feststoffe) zugegeben, um die negative Oberflächenladung des kolloidalen Siliciumdioxids durch die Bildung von Kern-Mantel-Teilchen in eine positive Ladung umzuwandeln. Die resultierende Dispersion war eine nichtviskose kolloidale Dispersion, die ein Gewichtsverhältnis von Siliciumdioxid zu Silan-4 von 2,9 aufwies. Die Dispersion wurde dann aufgetragen und wie zuvor beschrieben geprüft; die Ergebnisse sind weiter unten in Tabelle 1 aufgeführt.
I-7. Eine Menge von 1,053 g (5,0 Mmol) Silan-4 wurde durch die Zugabe von 0,582 g Eisessig hydrolysiert. Das hydrolysierte Silan-4 wurde 5,0 g kolloidalen Siliciumdioxids (NALCO^® TX11005; 30,6% Feststoffe) zugegeben, um die negative Oberflächenladung des kolloidalen Siliciumdioxids durch die Bildung von Kern-Mantel-Teilchen in eine positive Ladung umzuwandeln. Die resultierende Dispersion war eine nichtviskose kolloidale Dispersion, die ein Gewichtsverhältnis von Siliciumdioxid zu Silan-4 von 1,5 aufwies. Die Dispersion wurde dann aufgetragen und wie zuvor beschrieben geprüft; die Ergebnisse sind weiter unten in Tabelle 1 aufgeführt.
I-8. Eine Menge von 0,515 g (2,2 Mmol) Silan-3 wurde durch die Zugabe von 0,270 g Eisessig hydrolysiert. Das hydrolysierte Silan-3 wurde 5,0 g kolloidalen Siliciumdioxids (NALCO^® TX11005; 30,6% Feststoffe) zugegeben, um die negative Oberflächenladung des kolloidalen Siliciumdioxids durch die Bildung von Kern-Mantel-Teilchen in eine positive Ladung umzuwandeln. Die resultierende Dispersion war eine nichtviskose kolloidale Dispersion, die ein Gewichtsverhältnis von Siliciumdioxid zu Silan-3 von 2,9 aufwies. Die Dispersion wurde dann aufgetragen und wie zuvor beschrieben geprüft; die Ergebnisse sind weiter unten in Tabelle 1 aufgeführt.
I-9. Eine Menge von 1,031 g (4,5 Mmol) Silan-3 wurde durch die Zugabe von 0,540 g Eisessig hydrolysiert. Das hydrolysierte Silan-3 wurde 5,0 g kolloidalen Siliciumdioxids (NALCO^® TX11005; 30,6% Feststoffe) zugegeben, um die negative Oberflächenladung des kolloidalen Siliciumdioxids durch die Bildung von Kern-Mantel-Teilchen in eine positive Ladung umzuwandeln. Die resultierende Dispersion war eine nichtviskose kolloidale Dispersion, die ein Gewichtsverhältnis von Siliciumdioxid zu Silan-3 von 1,5 aufwies. Die Dispersion wurde dann aufgetragen und wie zuvor beschrieben geprüft; die Ergebnisse sind weiter unten in Tabelle 1 aufgeführt.
Für alle erfindungsgemäßen Beschichtungen und Vergleichsbeschichtungen wurde das Verhältnis R verwendet, um die Menge von Organosilan in μMol im Mantel der Kernpartikel zur Gesamtfläche der Kernpartikel in Beziehung zu setzen. Es berechnet sich wie folgt:
R = Organosilan in μMol im Mantel der Kernpartikel/Gesamtfläche der Kernpartikel, wobei Organosilan in μMol im Mantel der Kernpartikel = Gewicht (g) des Organosilans/Molekulargewicht des Organosilans × 10⁶ und wobei Gesamtfläche der Kernpartikel = Gewicht (g) der Kernpartikel × spezifische Oberfläche (m²/g) der Kernpartikel. Die so berechneten Werte für R haben die Einheit μMol/m² und verhalten sich proportional zu dem Grad der Oberflächenabdeckung der Kernpartikel durch das oberflächenmodifizierende Organosilan.
Tabelle 1
Die Angaben in Tabelle 1 zeigen, dass die Wirksamkeit des oberflächenmodifizierenden Organosilans für die Verbesserung der Ausbleichzeit (längere Zeiten bedeuten eine größere Stabilität) von mehreren Faktoren abhängt, u.a. von dem mittleren Durchmesser der Kernpartikel und dem Wert von R. Die Ausbleichzeit verlängert sich um so mehr, je höher der mittlere Durchmesser der Kernpartikel und je geringer die spezifische Gesamtoberfläche der Kernpartikel ist. Die Ausbleichzeit verlängert sich um so mehr, je höher der Wert von R ist; das weist darauf hin, dass eine verbesserte Ausbleichzeit nur zu erreichen ist, wenn ein erheblicher Überschuss des oberflächenmodifizierenden Organosilans verwendet wird, so dass im Wesentlichen die gesamte Oberfläche der Kernpartikel mit diesem oberflächenmodifizierenden Organosilan bedeckt ist. Alle erfindungsgemäßen Beschichtungen enthielten Kern-Mantel-Teilchen mit einem relativ hohen Wert für das Verhältnis R (> 10), während alle Vergleichsbeschichtungen Kern-Mantel-Teilchen mit relativ niedrigen Werten für das Verhältnis R (< 10) enthielten. Die nachstehenden Angaben zeigen, dass die Ausbleichzeit nicht von dem Gewichtsverhältnis von Kern zu Mantel abhängt.
Beispiel 2
Element 1 (Erfindung)
Eine mithilfe von Organosilan modifizierte Kern-Mantel-Dispersion wurde wie folgt hergestellt: 200,0 g NALCO^® 2329 (40% Feststoffe) wurden 40,0 g einer Mischung aus Silan-1 und Eisessig im Molverhältnis von 1:1 sehr langsam zugegeben, wobei die Mischung stark gerührt wurde. Die Kern-Mantel-Teilchen in dieser Dispersion hatten einen Wert R von 52. Eine wässrige Beschichtungsformulierung wurde hergestellt, indem dieser Dispersion deionisierte, alkalisch aufbereitete Gelatine, ein Bis(vinyl)sulfonylmethan-Gelatinehärter und das Tensid Zonyl^® FSN (E.I. du Pont de Nemours and Co.) zugesetzt wurden, um eine Beschichtungslösung zu erzeugen, die 25 Gew.-% Feststoffe und ein Verhältnis von Kern-Mantel-Siliciumdioxid/Gelatine/Gelatinehärter/Tensid von 87,0:10,0:1,4:1,5 aufwies. Ein mit Polyethylen beschichteter Papierträger, der zuvor einer Coronaentladung unterzogen worden war, wurde auf einem auf 40°C erhitzten Beschichtungsblock angeordnet. Eine Schicht der Beschichtungsformulierung wurde mittels einer Beschichtungsrakel mit einem Abstand von 203 μm auf den Träger aufgetragen. Anschließend wurde die Beschichtung auf dem Beschichtungsblock belassen, bis sie trocken war, um ein Aufzeichnungselement zu erzeugen, das eine Tintenstrahlempfangsschicht von ca. 30 μm Dicke und einen Auftrag von ca. 46 g/m² aufwies.
Element 2 (Erfindung)
Element 2 der Erfindung wurde wie Element 1 erzeugt, mit dem einzigen Unterschied, dass die mittels Organosilan modifizierte Kern-Mantel-Dispersion wie folgt hergestellt wurde: 200,0 g NALCO^® TX11005 (30,6% Feststoffe) wurden 36,0 g einer Mischung aus Silan-1 und Eisessig im Molverhältnis von 1:1 sehr langsam zugegeben, wobei die Mischung stark gerührt wurde. Die Kern-Mantel-Teilchen in dieser Dispersion hatten einen Wert R von 94.
Element 3 (Erfindung)
Eine wässrige Beschichtungsformulierung wurde hergestellt, indem die Kern-Mantel-Dispersion (R = 52) aus Element 1, Poly(vinylalkohol) Airvol^® 203 (Air Products) und das Tensid Zonyl^® FSN (E.I. du Pont de Nemours and Co.) kombiniert wurden, um eine Beschichtungslösung mit 24,6 Gew.-% Feststoffen und einem Verhältnis von Kern-Mantel-Siliciumdioxid/Poly(vinylalkohol)/Tensid von 88,3:10,2:1,5 zu bilden. Ein polyethylenbeschichteter Papierträger, der zuvor mit einer Substratschicht aus 720 mg/m² einer Mischung aus Airvol^® 203 Poly(vinylalkohol)/Borax im Verhältnis von 25:75 beschichtet worden war, wurde auf einem auf 40°C erhitzten Beschichtungsblock angeordnet. Eine Schicht der Beschichtungsformulierung wurde mittels einer Beschichtungsrakel mit einem Abstand von 203 μm auf das Trägersubstrat aufgetragen. Anschließend wurde die Beschichtung auf dem Beschichtungsblock belassen, bis sie trocken war, um ein Aufzeichnungselement zu erzeugen, das eine Tintenstrahlempfangsschicht von ca. 30 μm Dicke und einen Auftrag von ca. 31 g/m² aufwies.
Element 4 (Erfindung)
Element 4 der Erfindung wurde wie Element 3 hergestellt, mit dem einzigen Unterschied, dass die mittels Organosilan modifizierte Kern-Mantel-Dispersion (R = 94) von Element 2 anstelle der Kern-Mantel-Siliciumdioxiddispersion von Element 3 verwendet wurde.
Element 5 (Vergleichselement)
Vergleichselement 5 wurde hergestellt wie Element 1, mit dem einzigen Unterschied, dass kolloidales Siliciumdioxid NALCO^® 2329 (40% Feststoffe) anstelle der Kern-Mantel-Dispersion von Element 1 verwendet wurde. Die nicht ummantelten Siliciumdioxidpartikel in dieser Dispersion hatten einen Wert R von 0.
Element 6 (Vergleichselement)
Vergleichselement 6 wurde hergestellt wie Element 2, mit dem einzigen Unterschied, dass kolloidales Siliciumdioxid NALCO^® TX11005 (30,6% Feststoffe) anstelle der Kern-Mantel- Dispersion von Element 2 verwendet wurde. Die nicht ummantelten Siliciumdioxidpartikel in dieser Dispersion hatten einen Wert R von 0.
Element 7 (Vergleichselement)
Vergleichselement 7 wurde hergestellt wie Element 3, mit dem einzigen Unterschied, dass kolloidales Siliciumdioxid NALCO^® 2329 (40% Feststoffe) anstelle der Kern-Mantel-Dispersion von Element 3 verwendet wurde. Die nicht ummantelten Siliciumdioxidpartikel in dieser Dispersion hatten einen Wert R von 0.
Element 8 (Vergleichselement)
Vergleichselement 8 wurde hergestellt wie Element 4, mit dem einzigen Unterschied, dass kolloidales Siliciumdioxid NALCO^® TX11005 (30,6% Feststoffe) anstelle der Kern-Mantel-Dispersion von Element 4 verwendet wurde. Die nicht ummantelten Siliciumdioxidpartikel in dieser Dispersion hatten einen Wert R von 0.
Jedes der Elemente wurde mit einem Tintenstrahldrucker des Typs Epson Stylus^® Photo 870 unter Verwendung von Tinten mit den Katalognummern C13T007201 und C13T008201 bedruckt. Jede Tinte (Cyan, Magenta und Gelb) und ein Skalenschwarz (eine Kombination aus Cyan, Magenta und Gelb) wurden in 6 Schritten mit zunehmender Dichte gedruckt, wobei die optische Dichte eines jeden Schrittes mithilfe eines GretagMacbeth^TM Spectrolino/SpectroScan gelesen wurde. Die Proben wurden anschließend zusammen in einer kontrollierten Atmosphäre mit einer Ozonkonzentration von 5 ppm aufbewahrt und die Dichten für jeden Schritt nach 6 Stunden und danach 5 Tage später erneut gelesen (Gesamtdauer 5,25 Tage). Der prozentuale Dichteverlust bei einer Anfangsdichte von 1,0 wurde für jeden einzelnen Farbstoff und für jeden Skalenschwarzkanal interpoliert. Die Ergebnisse sind nachstehend in den Tabellen 2 und 3 zusammengefasst.
Tabelle 2
Tabelle 3
Aus Tabelle 2 und 3 ist ersichtlich, dass das Ausbleichen der Farben Cyan, Magenta und Gelb sowie der Skalenschwarzkanäle bei allen erfindungsgemäßen Elementen geringer als bei den Vergleichselementen ist. Alle erfindungsgemäßen Elemente enthielten Kern-Mantel-Teilchen mit einem relativ hohen Wert für das Verhältnis R (> 10), während alle Vergleichselemente nicht ummantelte Teilchen mit einem Verhältnis R von 0 enthielten.
Beispiel 3
Element 9 (Erfindung)
Eine mithilfe von Organosilan modifizierte Kern-Mantel-Dispersion wurde wie folgt hergestellt: 400,0 g NALCO^® TX11005 (41% Feststoffe) wurden 60,0 g einer Lösung aus Silan-2 und Eisessig im Molverhältnis von 1:2 sehr langsam zugegeben, wobei die Mischung stark gerührt wurde. Die Kern-Mantel-Teilchen in dieser Dispersion hatten einen Wert R von 42. Eine wässrige Beschichtungsformulierung dieser Dispersion wurde hergestellt, indem deionisierte, alkalisch aufbereitete Gelatine, ein Bis(vinyl)sulfonylmethan-Gelatinehärter und das Tensid Zonyl^® FSN kombiniert wurden, um eine Beschichtungslösung zu erzeugen, die 25 Gew.-% Feststoffe und ein Verhältnis von Kern-Mantel-Siliciumdioxid/Gelatine/Gelatinehärter/Tensid von 87,1:10,0:1,4:1,5 aufwies. Ein mit Polyethylen beschichteter Papierträger, der zuvor einer Coronaentladung unterzogen worden war, wurde auf einem auf 40°C erhitzten Beschichtungsblock angeordnet. Eine Schicht der Beschichtungsformulierung wurde mittels einer Beschichtungsrakel mit einem Abstand von 203 μm auf den Träger aufgetragen. Unmittelbar nachdem die Beschichtungsformulierung aufgetragen worden war, wurde der Beschichtungsblock auf 12°C abgekühlt. Nach 10 Minuten wurde die Beschichtung vom Beschichtungsblock genommen, für einige Stunden in Umgebungstemperatur belassen und schließlich in einem Ofen bei 37°C 30 Minuten lang getrocknet, um ein Aufzeichnungselement zu erzeugen, dessen Tintenstrahlempfangsschicht ca. 28 μm dick war und dessen Auftrag ca. 31 g/m² betrug.
Element 10 (Erfindung)
Element 10 der Erfindung wurde wie Element 9 erzeugt, mit dem einzigen Unterschied, dass die mittels Organosilan modifizierte Kern-Mantel-Dispersion wie folgt hergestellt wurde: 400,0 g NALCO^® TX11005 (41% Feststoffe) wurden 40,0 g einer Mischung aus Silan-2 und Eisessig im Molverhältnis von 1:2 sehr langsam zugegeben, wobei die Mischung stark gerührt wurde. Die Kern-Mantel-Teilchen in dieser Dispersion hatten einen Wert R von 28.
Element 11 (Erfindung)
Eine wässrige Beschichtungsformulierung wurde hergestellt, indem die in Element 9 beschriebene, mittels Organosilan modifizierte Kern-Mantel-Dispersion (R = 42), Poly(vinylalkohol) Airvol^® 203 und das Tensid Zonyl^® FSN kombiniert wurden, um eine Beschichtungslösung mit 24,6 Gew.-% Feststoffen und einem Verhältnis von Kern-Mantel-Siliciumdioxid/Poly(vinylalkohol)/Tensid von 88,3:10,2:1,5 zu bilden. Ein polyethylenbeschichteter Papierträger, der zuvor mit einer Substratschicht aus 720 mg/m² einer Mischung aus Airvol^® 203 Poly(vinylalkohol)/Borax im Verhältnis von 25:75 beschichtet worden war, wurde auf einem auf 40°C erhitzten Beschichtungsblock angeordnet. Eine Schicht der Beschichtungsformulierung wurde mittels einer Beschichtungsrakel mit einem Abstand von 203 μm auf das Trägersubstrat aufgetragen. Anschließend wurde die Beschichtung auf dem Beschichtungsblock belassen, bis sie trocken war, um ein Aufzeichnungselement zu erzeugen, das eine Tintenstrahlempfangsschicht von ca. 27 μm Dicke und einen Auftrag von ca. 43 g/m² aufwies.
Element 12 (Erfindung)
Element 12 der Erfindung wurde wie Element 11 hergestellt, mit dem einzigen Unterschied, dass die in Element 10 beschriebene Kern-Mantel-Dispersion (R = 28) anstelle der Kern-Mantel-Dispersion von Element 11 verwendet wurde.
Element 13 (Vergleichselement)
Vergleichselement 13 wurde hergestellt wie Element 9, mit dem einzigen Unterschied, dass kolloidales Siliciumdioxid NALCO^® TX11005 (41% Feststoffe) anstelle der mittels Organosilan modifizierten Kern-Mantel-Dispersion von Element 9 verwendet wurde. Die nicht ummantelten Teilchen in dieser Dispersion hatten einen Wert R von 0.
Element 14 (Vergleichselement)
Vergleichselement 14 wurde hergestellt wie Element 11, mit dem einzigen Unterschied, dass kolloidales Siliciumdioxid NALCO^® TX11005 (41% Feststoffe) anstelle der mittels Organosilan modifizierten Kern-Mantel-Dispersion von Element 11 verwendet wurde. Die nicht ummantelten Teilchen in dieser Dispersion hatten einen Wert R von 0.
Jedes der Elemente wurde mit einem Tintenstrahldrucker des Typs Epson Stylus^® Photo 870 unter Verwendung von Tinten mit den Katalognummern C13T007201 und C13T008201 bedruckt. Jede Tinte (Cyan, Magenta und Gelb) und ein Skalenschwarz wurden in 6 Schritten mit zunehmender Dichte gedruckt, wobei die optische Dichte eines jeden Schrittes mithilfe eines GretagMacbeth^TM Spectrolino/SpectroScan gelesen wurde. Die Proben wurden anschließend zusammen in einer kontrollierten Atmosphäre mit einer Ozonkonzentration von 5 ppm aufbewahrt und die Dichten für jeden Schritt nach 6 Stunden und danach 3 Tage später erneut gelesen (Gesamtdauer 3,25 Tage). Der prozentuale Dichteverlust bei einer Anfangsdichte von 1,0 wurde für jeden einzelnen Farbstoff und für jeden Skalenschwarzkanal interpoliert. Die Ergebnisse sind nachstehend in den Tabellen 4 und 5 zusammengefasst.
Tabelle 4
Tabelle 5
Aus Tabelle 4 und 5 ist ersichtlich, dass das Ausbleichen der Farben Cyan, Magenta und Gelb sowie der Skalenschwarzkanäle bei den erfindungsgemäßen Elementen 12 geringer als bei den Vergleichselementen ist. Alle erfindungsgemäßen Elemente enthielten Kern-Mantel-Teilchen mit einem relativ hohen Wert für das Verhältnis R (> 10), während alle Vergleichselemente nicht ummantelte Teilchen mit einem Verhältnis R von 0 enthielten.
Obwohl die Erfindung mit besonderem Bezug auf bevorzugte Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie nicht darauf beschränkt, sondern kann innerhalb des Geltungsbereichs Änderungen und Abwandlungen unterzogen werden.

Claims

Aufzeichnungselement mit einem Träger, auf dem eine Bildempfangsschicht angeordnet ist, wobei das Aufzeichnungselement Kern-Mantel-Teilchen enthält, worin der Kern ein anorganisches oder organisches Teilchen umfasst und der Mantel ein Organosilan oder ein hydrolysiertes Organosilan umfasst, das von einer Verbindung mit folgender Formel abgeleitet ist: Si(OR)_aZ_b worin R für Wasserstoff oder eine substituierte oder unsubstituierte Alkylgruppe mit 1 bis ca. 20 Kohlenstoffatomen oder eine substituierte oder unsubstituierte Arylgruppe mit ca. 6 bis ca. 20 Kohlenstoffatomen steht; Z für eine Alkylgruppe mit 1 bis ca. 20 Kohlenstoffatomen oder eine Arylgruppe mit ca. 6 bis ca. 20 Kohlenstoffatomen steht, wobei mindestens ein Z mindestens ein primäres, sekundäres, tertiäres oder quaternäres Stickstoffatom enthält; a für eine ganze Zahl von 1 bis 3 steht; und b für eine ganze Zahl von 1 bis 3 steht; unter der Voraussetzung, dass a + b = 4; und unter der weiteren Voraussetzung, dass die Menge des Organosilanmantelmaterials derart bemessen ist, dass das Verhältnis R, welches die Menge von Organosilan in μMol im Mantel der Kernpartikel zur Gesamtfläche der Kernpartikel (in m²) bezeichnet, größer als 10 ist.
Element nach Anspruch 1, worin die Bildempfangsschicht eine Tintenstrahlempfangsschicht enthält.
Element nach Anspruch 1 oder 2, worin das Verhältnis R, welches die Menge von Organosilan in μMol im Mantel der Kernpartikel zur Gesamtfläche der Kernpartikel (in m²) bezeichnet, größer als 25 ist.
Element nach einem der Ansprüche 1–3, worin der Kern ein anorganisches oder organisches Teilchen mit einem mittleren Teilchendurchmesser zwischen 50 und 300 nm umfasst.
Element nach einem der Ansprüche 1–4, worin der Kern ein anorganisches oder organisches Teilchen mit einer spezifischen Oberfläche zwischen 10 und 200 m²/g umfasst.
Element nach einem der Ansprüche 1–5, worin mindestens ein Substituent des Mantelmaterials eine primäre, sekundäre oder tertiäre Amino- oder Amid- oder Ureidogruppe enthält.
Aufzeichnungselement nach einem der Ansprüche 1–6, worin die Kern-Mantel-Teilchen in der Bildempfangsschicht vorhanden sind.
Aufzeichnungselement nach einem der Ansprüche 1–7, worin die Kern-Mantel-Teilchen in einer Deckschicht vorhanden sind.
Aufzeichnungselement nach einem der Ansprüche 1–8, worin der Kern Siliciumdioxid enthält.
Aufzeichnungselement nach einem der Ansprüche 1–9 mit zudem einem Bindemittel.