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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen ein Aufzeichnungsmedium,
insbesondere ein Tintenstrahlaufzeichnungsmedium mit fotografischer
Qualität
mit einer guten Bilddruckqualität,
insbesondere einer guten Lichtechtheit, sowie Verfahren zur Herstellung
und Verwendung solcher Medien.
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Hintergrund der Erfindung
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In
einem typischen Tintenstrahlaufzeichnungs- oder Drucksystem werden
Tintentröpfchen
aus einer Düse
mit hoher Geschwindigkeit auf ein Aufzeichnungselement oder -medium
ausgestoßen,
um ein Bild auf dem Medium herzustellen. Die Tintentröpfchen oder
die Aufzeichnungsflüssigkeit
enthalten im Allgemeinen ein Aufzeichnungsmittel wie einen Farbstoff
und eine relativ große
Menge an Lösungsmittel,
um das Verstopfen der Düse
zu verhindern. Das Lösungsmittel
oder die Trägerflüssigkeit
basiert typischer Weise auf Wasser und umfasst zusätzlich organisches
Material wie monohydrische Alkohole und Ähnliche. Ein mit Flüssigkeitströpfchen aufgezeichnetes
Bild erfordert einen Aufnehmer, auf dem die Aufzeichnungsflüssigkeit
schnell ohne Verlaufen oder Ausbreiten trocknet. Die hochqualitative
Reproduktion von Bildern unter Verwendung von Tintenstrahldrucktechniken
erfordert Rezeptorsubstrate, insbesondere Blätter aus Papier oder undurchsichtigem oder
durchsichtigem Film, die leicht Tintentröpfchen absorbieren, während sie
die Tröpfchendiffusion
oder -wanderung verhindern. Die gute Absorption von Tinte verbessert
die Bildtrocknung, während
sie die Farbstoffwanderung minimiert, wodurch eine gute Schärfe des
aufgezeichneten Bildes erhalten wird.
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U.S. A 2002/142141 offenbart
eine bildaufnehmende Schicht, die wenigstens ein wasserlösliches
Polymer wie Polyvinylalkohol enthält, die anschwillt, wenn Tintenstrahltinte
an die bildaufnehmende Schicht bindet. Es wird gesagt, dass eine
verbes serte Leistungsfähigkeit
in Bezug auf die Haltbarkeit, Abnutzungsbeständigkeit und Bildwiedergabetreue
erhalten wird.
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DE A 223 48 23 und
U.S. A 4 379 804 offenbaren
Verfahren, bei denen Gelatine in tintenaufnehmenden Schichten von
tintenstrahlaufnehmenden Blättern
verwendet werden. Aus diesen Dokumenten wird klar, dass Gelatine
eine vorteilhafte Funktion für
die Absorption von Tintenlösungsmitteln
hat. Von der Gelatine wird gesagt, dass sie die Schmierbeständigkeit
verbessert, die Definitionsqualität verbessert, einen hohen Glanz, schnelle
wasserabsorbierende Eigenschaften, eine leicht zu erreichende hohe
Wasserbeständigkeit
und gute Farbstoffverblassungsbeständigkeit ergibt.
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EP A 0 742 109 beschreibt
die Verwendung einer Kombination aus anionischen und kationischen
fluorhaltigen oberflächenaktiven
Mitteln in einer gelatinehaltigen tintenaufnehmenden Schicht zur
Verbesserung der Punktreproduktion und der Bildqualität einschließlich des
Glanzes insbesondere für
Anwendungen grafischer Kunst.
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EP A 1 080 936 beschreibt
die Verwendung eines nicht-ionischen oberflächenaktiven Mittels, das in der
Schicht einer tintenaufnehmenden Mehrfachschicht am weitesten vom
Träger
entfernt eine niedrigere Oberflächenspannung
ergibt, und eines zweiten nichtionischen oberflächenaktiven Mittels, das eine
höhere Oberflächenspannung
in der Schicht näher
an dem Trägermaterial
ergibt. Es werden verbesserter Glanz und Abfärbungseigenschaften beansprucht.
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Eine
weitere wichtige Eigenschaft von Tintenstrahlmedien ist, dass sie
eine gute Lichtechtheit zur Verfügung
stellen sollten, d. h. die gedruckten Bilder sollten über längere Zeiträume nicht
verblassen.
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Um
die Lichtechtheit von Tintenstrahlmedien zu verbessern, wurden im
Stand der Technik verschiedene Ansätze vorgeschlagen. Zum Beispiel
schlägt
die
JP A 4 201 594 vor,
hyperfeines Pulver aus Übergangsmetalloxiden
in die tintenaufnehmende Schicht aufzunehmen, und die
GB A 2 147 003 schlägt vor,
Metallsalze mit kationischen polymeren Substanzen zu kombinieren,
um die Lichtechtheit der hergestellten Bilder zu verbessern. Zudem
beschreiben die
JP
A 2002/220 559 und die
EP A 0 869 010 ein spezielles Copolymer, das in
einer oder mehreren der Schichten von Tintenstrahlmedien eingebracht
werden soll, um die Lichtechtheit zu verbessern.
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Obwohl
eine Verbesserung durch die beschriebenen Verfahren erreicht werden
kann, bleibt ein Bedarf an einem Tintenstrahlmaterial mit guter
Lichtechtheit. Zur gleichen Zeit sollte dieses Tintenstrahlmaterial
eine gute Bilddruckqualität,
gute Trocknungseigenschaften, verbesserte Kräuselbeständigkeit und Sprödigkeit
bei gleichzeitig gutem Verhalten beim Abfärben, bei der Fleckenbildung
und dem mattem Erscheinungsbild bei hochdichten Teilen zur Verfügung stellen
und sollte auch zu geringen Kosten verfügbar sein. Die vorliegende Erfindung
ist auf das Erfüllen
dieses Bedarfs gerichtet.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Aufzeichnungsmedium
mit guten Gesamteigenschaften zur Verfügung zu stellen, wobei das
Aufzeichnungsmedium insbesondere geeignet ist, Bilder von fotografischer
Qualität
herzustellen, und das Medium eine verbesserte Lichtechtheit aufweist.
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Zur
gleichen Zeit ist es wünschenswert,
dass die Medien der vorliegenden Erfindung andere vorteilhafte Eigenschaften
in Bezug auf die Sprödigkeit
bei niedrigen Feuchtigkeiten, das Kräuselverhalten, das Fleckenverhalten,
das matte Erscheinungsbild bei hohen Dichten und die Entfärbungseigenschaften
beibehalten.
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Es
wurde herausgefunden, dass diese Aufgaben durch die Bereitstellung
eines Aufzeichnungsmediums gelöst
werden können,
bei dem wenigstens zwei unterschiedliche auf Gelatine basierende
Schichten aufgetragen werden, wobei die verwendeten Gelatinen unterschiedliche
Werte für
deren isoelektrischen Punkt (IEP) aufweisen. Es wurde herausgefunden,
dass solch ein auf Gelatine basierendes Medium, das einen Gradienten
in dem IEP in der Richtung senkrecht zu der Oberfläche des
Substrats hat, die oben genannten Probleme löst.
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Detaillierte Beschreibung
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Die
Erfindung ist auf ein Aufzeichnungsmedium gerichtet, das einen Träger und
an dem Träger
haftend eine tintenaufnehmende Schicht umfasst, wobei die tintenaufnehmende
eine mehrlagige Schicht ist, die wenigstens eine Oberschicht und
wenigstens eine Unterschicht enthält, wobei die Unterschicht
zwischen dem Träger
und der Oberschicht positioniert ist, wobei die Unterschicht und
die Oberschicht jeweils eine Gelatine und/oder eine modifizierte
Gelatine umfassen, wobei der Unterschied zwischen dem IEP der Gelatine
oder der modifizierten Gelatine in der Oberschicht und dem IEP-Wert
der Gelatine oder der modifizierten Gelatine in wenigstens einer
der Unterschichten wenigstens 1 beträgt.
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Der
IEP ist eine gut bekannte Eigenschaft von Gelatinen oder modifizierten
Gelatinen und kann als der pH-Wert definiert werden, bei dem sich
die Ladung der Verbindung von positiv zu negativ ändert (bei
sich erhöhenden
pH-Werten). Der IEP kann unter Verwendung bekannter Techniken ausgewertet
werden, wie solchen, die in PAGI (fotografische Gelatineindustrien
von Japan), Verfahren, 9. Ausgabe 2002, S. 16/17 beschrieben werden.
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Sowohl
die Oberschicht wie auch die Unterschicht dieser Erfindung können eine
mehrlagige Schicht aus Unterschichten sein. Die Gesamtzahl der Unterschichten
ist nicht sonderlich beschränkt
und hängt
größtenteils
von der verfügbaren
Technik zum Auftragen der Schichten und den erforderlichen tintenaufnehmenden Eigenschaften
der tintenaufnehmenden Schicht ab. Die Gesamtzahl der Unterschichten
kann 2 bis 25, mehr bevorzugt 3 bis 17 betragen.
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Die
vorliegenden Erfinder haben herausgefunden, dass die Bereitstellung
eines Tintenstrahlmediums mit einem Gradienten in dem IEP für die Gelatine
(oder modifizierte Gelatine), die in den Schichten des Mediums vorhanden
ist, unerwartete verbesserte Ergebnisse in Bezug auf die Lichtechtheit
des Mediums ergibt. Die Lichtechtheit ist die Farbstoffstabilität während des
Bestrahlens oder der Lagerung unter Lichtbedingungen. Um dieses
Verhalten auszuwerten, wird eine Probe für 144 Stunden mit einem Xenonlicht
(85.000 lx) in einem Atlas Wether-O-Meter C I 35A, das von Atlas
(Illionois, U.S.A.) hergestellt wird, bestrahlt. Die Bilddichte der
Farbe auf dem gedruckten Bereich wird vor und nach dem Bestrahlen
mit Xenonlicht gemessen und wird durch ein Reflektionsdensitometer
(X-Rite 310TR) gemessen und als der verbleibende Prozentanteil des Farbstoffs
ausgewertet. Ohne dass man an eine Theorie gebunden sein möchte, wird
angenommen, dass die gemäß der vorliegenden
Erfindung erhaltenen Verbesserungen durch die Tatsache bedingt sein
könnten,
dass der pH-Wert der Tinte üblicherweise
niedriger als 7 ist (außer
für Magentatinte,
die üblicherweise
einen pH-Wert zwischen 7 und 8 hat). Das Aufzeichnungsmedium der
Erfindung enthält
wenigstens eine Gelatineschicht mit einem hohen IEP, zwischen 6
und 11, unter der Überschicht,
die eine Gelatine mit einem IEP zwischen 4 und 6 enthält. Bei
einem Gesamt-pH-Wert der tintenaufnehmenden Schicht zwischen 4 und
11 kann die Schicht, die die Gelatine mit dem hohen IEP enthält, als
eine Beize wirken und so den Farbstoff fixieren. Da sich der IEP
der Oberschicht unterscheidet und vorzugsweise derart ist, dass
er bei Kontakt mit der Tinte negativ geladen bleibt, wird die Tinte
die Oberschicht ohne jegliche Probleme durchlaufen. Dementsprechend wird
die Tinte, sobald sie die Oberschicht passiert hat, in der Unterschicht
eingefangen und diffundiert nicht von der Unterschicht in andere
Schichten, was in einer besseren Farbdichte und verbesserter Lichtechtheit
resultiert. Vorzugsweise ist der Unterschied zwischen der Schicht
mit hohem IEP und der Schicht(en) mit niedrigem IEP wenigstens 2.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
ist der IEP der Gelatine in der Unterschicht 6 bis 11. Die (modifizierte)
Gelatine für
die Unterschicht kann aus verschiedenen Arten von säurebehandelter
Gelatine, insbesondere aus Schweine-, Kuh-, Haut/Knochen-Gelatine, ausgewählt werden.
Die Gelatine mit hohem IEP kann auch durch chemische Modifikationen
erhalten werden.
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Gemäß einer
anderen Ausführungsform
ist die tintenaufnehmende Schicht so konstruiert, dass ein Gradient
in dem IEP erhalten wird. In all diesen Ausführungsformen ist die tintenaufnehmende
Schicht eine mehrlagige Schicht, die wenigstens eine Oberschicht
enthält,
die eine Gelatine mit einem IEP von vorzugsweise 4 bis 6 enthält, sowie
eine Unterschicht, wobei der Unterschicht eine mehrlagige Shicht
ist, bei der in einer Ausführungsform
der IEP der Schicht am nächsten
zu der Oberschicht höher
als der IEP der Schicht am nächsten
zum Substrat ist, wobei der IEP höher oder vergleichbar zu dem
IEP der Oberschicht ist, während
in einer anderen Ausführungsform
der IEP der Unterschicht am nächsten
zu der Oberschicht höher
als der IEP der Oberschicht aber niedriger als der IEP der Schicht
am nächsten
zu dem Substrat ist.
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Vorzugsweise
liegt der IEP in der Oberschicht in dem Medium der vorliegenden
Erfindung bei 4 bis 6. Die (modifizierte) Gelatine für die Oberschicht
wird vorzugsweise aus Gelatineverbindungen ausgewählt, bei denen
wenigstens ein Teil der NH
2-Gruppen chemisch
modifiziert ist. Es können
eine Reihe von modifizierten Gelatinen in der Oberschicht verwendet
werden. Gute Ergebnisse (d. h. insbesondere guter Glanz) werden
erhalten, wenn wenigstens 30 % der NH
2-Gruppen
der Gelatine durch eine Kondensationsreaktion mit einer Verbindung
mit wenigstens einer Carbonsäuregruppe
modifiziert werden, wie es u. a. in der
DE A 197 21 238 beschrieben
wird. Die Verbindung mit wenigstens einer Carbonsäuregruppe
kann eine andere funktionelle Gruppe aufweisen wie eine zweite Carbonsäuregruppe
und einen langen aliphatischen Schwanz, der im Prinzip nicht modifiziert
ist. Langer Schwanz in diesem Kontext bedeutet wenigstens 5 bis
zu 25 Kohlenstoffatomen. Diese aliphatische Kette kann auch modifiziert
werden, um die Eigenschaften wie Wasserlöslichkeit und Tintenaufnahmefähigkeit
anzupassen. Bevorzugte modifizierte Gelatinen enthalten eine Alkylgruppe
(mehr bevorzugt eine C
5-C
25-Alkylgruppe),
eine Fettsäuregruppe
(mehr bevorzugt eine C
5-C
25-Fettsäuregruppe)
oder beides. Sogar noch mehr bevorzugt enthalten die Gelatinen eine
C
7-C
18-Alkylgruppe,
eine C
7-C
15-Fettsäuregruppe
oder beides. Besonders bevorzugte Gelatinen dieses Typs sind mit
succinsäuremodifizierte
Gelatinen, bei denen der Succinsäurerest
eine aliphatische Kette mit wenigstens 5 bis 25 Kohlenstoffatomen
enthält,
wobei auch die Kette in einem bestimmten Ausmaß modifiziert werden kann,
um die wasserlöslichen
Eigenschaften oder tintenaufnehmenden Eigenschaften anzupassen.
Am meisten bevorzugt ist die Verwendung von mit Dodecenylsuccinsäure modifizierter
Gelatine, bei der wenigstens 30 % der NH
2-Gruppen
der Gelatine mit der Dodecenylsuccinsäure modifiziert wurden.
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Ein
anderes Verfahren zur Gewinnung modifizierter Gelatine wird in der
EP A 0 576 911 beschrieben, worin
die Gelatine aus Gelatine mit seitenständigen Amingruppen und seitenständigen Carbonsäuregruppen gebildet
wird, worin wenigstens eine Aminogruppe der Gelatine modifiziert
ist, um ein Amid der Formel -NHCOR zu bilden. Das Verfahren involviert
typischer Weise die Reaktion einer Amingruppe mit einem aktivierten Carboxyl,
d. h. einem Reaktionsprodukt aus einem Carboxylaktivierungsmittel
und einer Carbonsäure,
d. h. RCOOH, worin R substituiertes oder nicht-substituiertes Alkyl
mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, substituiertes oder nicht-substituiertes
Aryl mit 6 bis 14 Kohlenstoffatomen oder substituiertes oder nicht-substituiertes
Arylalkyl mit 7 bis 20 Kohlenstoffatomen darstellt.
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Andere
geeignete Verfahren werden von V.N. Izmailova et al. (Colloid Journal,
Bd. 64, Nr. 5, 2992, S. 640-642) und von O. Toledano et al. (Journal
of Colloid and Interface Science 200, S. 235-240) beschrieben, worin
hydrophobe Gruppen an Gelatinemoleküle durch die Umsetzung von
Gelatine mit jeweils dem N-Hydroxysuccinimidester von Caprylsäure und
dem N-Hydroxysuccinimidester von verschiedenen Fettsäuren (C4-C16) gebunden werden.
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Andere
modifizierte Gelatinen, die gute Ergebnisse ergeben, sind Gelatinen,
die modifiziert wurden, um quaternäre Ammoniumgruppen aufzuweisen.
Ein Beispiel solch einer Gelatine ist „Croquat®"-Gelatine, die von
Croda Colloids Ltd. hergestellt wird. Eine noch andere modifizierte
Gelatine, die in der üblichen
Gelatinetechnologie bekannt ist, wie eine phthalatmodifizierte Gelatine
und eine acetylmodifizierte Gelatinen ist auch zur Verwendung in
dieser Erfindung geeignet.
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Die
modifizierte Gelatine kann allein oder in Kombination mit einem
anderen wasserlöslichen
Polymer verwendet werden. Beispiele von diesen. Polymeren umfassen:
vollständig
hydrolysierten oder teilweise hydrolysierten Polyvinylalkohol, Hydroxyethylcellulose,
Methylcellulose, Hydroxypropylcellulose, Polyvinylpyrolidon, jede
Gelatine, egal ob kalkverarbeitet oder säureverarbeitet, die aus tierischem
Kollagen hergestellt wird, vorzugsweise Gelatine, die aus Schweinehaut,
Kuhhaut, Schweineknochen oder Kuhknochen hergestellt wird, Polyethylenoxid,
Polyacrylamid und Ähnliche.
Die modifizierte Gelatine wird auf die Oberschicht vorzugsweise in
einer Menge im Bereich von 0,3 bis 5,0 g/m2 und
am meisten bevorzugt von 0,5 bis 3 g/m2 aufgetragen.
Eine geeignete Menge des wasserlöslichen
Polymers in der Mischung variiert zwischen 0 und 75 Gew.-% der Menge
der modifizierten Gelatine. In dem Fall, dass die Menge des wasserlöslichen
Polymers höher
als 75 Gew-% ist, können
die Vorteile der modifizierten Gelatine weniger deutlich werden.
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Eine
weitere Verbesserung der oben genannten Eigenschaften kann durch
das Einbringen eines Fluortensids in die Oberschicht in einer Menge
zwischen 2,5 mg/m2 und 250 mg/m2 erreicht
werden. Es wurde herausgefunden, dass diese Art von Tensiden unter
anderem den Glanz und die Fleckenbildung verbessert. Die Fleckenbildung
ist als das Phänomen
definiert, dass große
Tintentropfen auf dem gedruckten Bild sichtbar werden. Der Mechanismus
der „Fleckenbildung" ist noch nicht klar.
Eine Hypothese ist, dass verschiedene kleine Tintentröpfchen sich
miteinander auf der Oberfläche
des Tintenstrahlmedium verbinden und große Tintentröpfchen bilden.
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Der
Begriff „Fluortensid", wie er hierin verwendet
wird, bezieht sich auf Tenside (d. h. Moleküle mit einem hydrophilen und
einem hydrophoben Teil), die Fluorkohlenstoff oder eine Kombination
aus Fluorkohlenstoff und Kohlenwasserstoff als dem hydrophoben Teil
enthalten. Geeignete Fluortenside können anionisch, nicht-ionisch
oder kationisch sein. Beispiele von geeigneten Fluortensiden sind:
Fluor-C2-C20-alkylcarbonsäuren und
Salze davon, Dinatrium-N-perfluoroctansulfonylglutamat, Natrium-3-(fluor-C6-C11-alkyloxy)-1-C3-C4-alkylsulfonate, Natrium-3-(omega-fluor-C8-C8-alkanoyl-N-ethylamino)-1-propansulfonate,
N-[3-(Perfluoroctansulfonamid)-propyl]-N,N-dimethyl-N-carboxymethylenammoniumbetain,
Perfluoralkycarbonsäuren
(z. B. C7-C13-Alkylcarbonsäuren) und
Salze davon, Perfluoroctansulfonsäurediethanolamid, Li-, K- und
Na-perfluor-C4-C12-Alkylsulfonate,
Li-, K- und Na-N-perfluor-C4-C13-alkansulfonyl-N-alkylglycin,
Fluortenside, die kommerziell unter dem Namen Zonyl® verfügbar sind
(von E.I. Du Pont hergestellt), die die chemische Struktur RfCH2CH2SCH2CH2CO2Li
oder RfCH2CH2O(CH2CH2O)xH haben, worin Rf =
F(CF2CF2)3-8 und x = 0 bis 25, N-Propyl-N-(2-hydroxyethyl)perfluoroctansulfonamid,
2-Sulfo-1,4-bis(fluoralkyl)butandioat, 1,4-Bis(fluoralkyl)-2-[2-N,N,N-trialkylammonium)alkylamino)butandioat,
Perfluor-C6-C10-alkylsulfonamidpropylsulfonylglycinate,
Bis(N-perfluoroctylsulfonyl-N-ethanolaminoethyl)phosphonat, Monoperfluor-C6-C16-alkylethylphosphonate
und Perfluoralkylbetain.
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Auch
nützlich
sind die Fluorkohlenstofftenside, die z. B. in der
U.S. A 4 781 985 und in der
U.S. A 5 084 340 beschrieben
werden. Vorzugsweise wird das Fluortensid ausgewählt aus Li-, K- und Na-N-perfluor-C
4-C
13-alkansulfonyl-N-alkylglycin,
2-Sulfo-1,4-bis(fluoralkyl)butandioat,
1,4-Bis(fluoralkyl)-2-[2-N,N,N-trialkylammonium)alkylamino]butandioat,
mit Perfluoralkyl substituierten Carbonsäuren, die kommerziell unter dem
Namen Lodyne
® verfügbar sind
(hergestellt von der Ciba Specialty Chemicals Corp.) und Fluortensiden, die
kommerziell unter dem Namen Zonyl
® verfügbar sind
(hergestellt von E.I. Du Pont), die die chemische Struktur R
fCH
2CH
2SCH
2CH
2CO
2Li
oder R
fCH
2CH
2O(CH
2CH
2O)
xH aufweisen, worin R
f =
F(CF
2CF
2)
3-8 und x = 0 bis 25 ist.
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Neben
der modifizierten Gelatine oder der Mischung aus modifizierter Gelatine/wasserlöslichem
Polymer und dem Fluortensid kann es wünschenswert sein, in die Oberschicht
ein Antiblockiermittel hinzuzugeben, um die Bildübertragung zu verhindern, wenn
mehrere gedruckte Tintenstrahlmedien aufeinander gestapelt werden.
Sehr geeignete Antiblockiermittel (auch als Mattierungsmittel bekannt)
haben eine Teilchengröße von 1
bis 20 μm,
vorzugsweise zwischen 2 und 10 μm.
Die Menge des Mattierungsmittels liegt bei 0,01 bis 1 g/m
2, vorzugsweise 0,02 bis 0,5 g/m
2.
Das Mattierungsmittel kann als Teilchen aus anorganischen oder organischen Materialien
definiert werden, die in der Lage sind, in einem hydrophilen organischen
Kolloid dispergiert zu werden. Die anorganischen Mattierungsmittel
umfassen Oxide wie Siliciumoxid, Titanoxid, Magnesiumoxid und Aluminiumoxid,
Alkalierdmetallsalze wie Bariumsulfat, Calciumcarbonat und Magnesiumsulfat
und Glasteilchen. Neben diesen Substanzen kann man anorganische
Mattierungsmittel auswählen,
die in dem
westdeutschen Patent
Nr. 2,529,321 , den
britischen
Patenten Nr. 760,775 und
1,260,772 ,
den
U.S. Patenten Nr. 1,201,905 ,
2,192,241 ,
3,053,662 ,
3,062,649 ,
3,257,296 ,
3,322,555 ,
3,353,958 ,
3,370,951 ,
3,411,907 ,
3,437,484 ,
3,523,022 ,
3,615,554 ,
3,635,714 ,
3,769,020 ,
4,021,245 und
4,029,504 offenbart werden. Die organischen
Mattierungsmittel umfassen Stärke,
Celluloseester wie Celluloseacetatpropionat, Celluloseether wie Ethylcellulose
und synthetische Harze. Die synthetischen Harze sind wasserunlösliche oder
kaum lösliche
Polymere, die ein Polymer aus Alkyl(meth)acrylat, ein Alkoxyalkyl(meth)acrylat,
ein Glycidyl(meth)acrylat, ein (Meth)acrylamid, einen Vinylester
wie Vinylacetat, Acrylnitril, ein Olefin wie Ethylen oder Styrol
und ein Copolymer aus den oben beschriebenen Monomeren mit anderen
Monomeren wie Acrylsäure,
Methacrylsäure,
alpha-, betaungesättigte
Dicarbonsäure,
Hydroxyalkyl(meth)acrylat, Sulfoalkyl(meth)acrylat und Styrolsulfonsäure umfassen.
Zudem können
ein Benzoguanamin-Formaldehyd-Harz, ein Epoxyharz, Nylon, Polycarbonate,
Phenolharze, Polyvinylcarbazol oder Polyvinylidenchlorid verwendet
werden. Neben den oben Genannten werden organische Mattierungsmittel
verwendet, die in dem
britischen
Patent Nr. 1,055,713 , den
U.S.
Patenten Nr. 1,939,213 ,
2,221,873 ,
2,268,662 ,
2,322,037 ,
2,376,005 ,
2,391,181 ,
2,701,245 ,
2,992,101 ,
3,079,257 ,
3,262,782 ,
3,443,946 ,
3,516,832 ,
3,539,344,554 ,
3,591,379 ,
3,754,924 und
3,767,448 und den
japanisches Patenten O.P.I. mit den Veröffentlichungs-Nr.
49-106821/1974 und
57-14835/1982 offenbart
werden. Diese Mattierungsmittel können allein oder in Kombination
verwendet werden.
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Die
Oberschicht kann optional Verdickungsmittel, Biozide, Vernetzungsmittel
und weitere verschiedene konventionelle Additive wie Farbmittel,
gefärbte
Pigmente, Pigmentdispersionsmittel, Gussformgleitmittel, Permeationsmittel,
Fixiermittel für
Tintenfarbstoffe, UV-Absorptionsmittel, Antioxidanzien, lichtstabilisierende Mittel,
Dispersionsmittel, Entschäumungsmittel,
Niveliermittel, die Fließfähigkeit
verbessernde Mittel, antiseptische Mittel, Aufheller, viskositätsstabilisierende
und/oder verstärkende
Mittel, pH-anpassende
Mittel, Antischimmelmittel, Antipilzmittel, Mittel zur Vermittlung
von Feuchtigkeitsbeständigkeit,
Mittel zur Verbesserung der Steifigkeit von nassem Papier, Mittel
zur Vergrößerung der
Steifigkeit von trockenem Papier und antistatische Mittel umfassen.
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Die
oben genannten verschiedenen Additive können üblicherweise in einem Bereich
von 0 bis 10 Gew.-% bezogen auf den Feststoffgehalt der tintenaufnehmenden
Schichtzusammensetzung hinzu gegeben werden. In einer anderen Ausführungsform
dieser Erfindung werden die vorteilhaften Wirkungen der modifizierten
Gelatine und des Fluortensids durch das Auftragen dieser Verbindungen
in einer getrennten Oberschichtbeschichtung erreicht, was bedeutet,
dass auch die Oberschicht eine mehrlagige Schicht ist. In diesem Fall
ist es bevorzugt, dass das Fluortensid in einer Beschichtungslage
am weitesten weg von dem Substrat vorliegt und die modifizierte
Gelatine unter dieser Beschichtung aufgetragen wird.
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Auch
die Unterschicht kann eine mehrlagige Schicht aus Unterschichten
sein.
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Wenn
die Unterschicht eine mehrlagige Schicht ist, dann wird die Schicht
am nächsten
zur Oberschicht vorzugsweise einen Gelatine mit einem hohen IEP
und einem hydrophilen Polymer und optional Additiven zur Anpassung
der physikalischen Eigenschaften enthalten. Diese quellbare Unterschicht
bestimmt hauptsächlich
die physikalischen Eigenschaften wie Wasseraufnahme, Trocknungsgeschwindigkeit,
Sprödigkeit
und Kräuselverhalten.
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Es
wurde herausgefunden, dass in dem Fall, dass die Unterschicht eine
mehrlagige Schicht ist, es vorteilhaft ist, unterschiedliche Konzentrationen
von Gelatine und wasserlöslichem
Polymer in die Unterschichten der Unterschicht aufzutragen. Eine
niedrigere Konzentration an Gelatine und wasserlöslichem Polymer in der Unterschicht
am nächsten
zu dem Träger
ermöglicht
eine niedrige Viskosität
der Mischung, was die Beschichtbarkeit verbessert und höhere Beschichtungsgeschwindigkeiten
ermöglicht.
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In
einer speziellen Ausführungsform
wird eine haftunterstützende
Schicht zwischen dem Träger
und der Unterschicht aufgetragen, um die Haftung der beschichteten
Schichten an den Träger
zu verbessern. Diese haftunterstützende
Schicht kann in einem getrennten Schritt oder gleichzeitig mit den
aufnehmenden Schichten beschichtet werden.
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Es
gibt eine Reihe von Gelatinen, sowohl nicht-modifizierte wie auch
modifizierte Gelatinen, die in der Unterschicht verwendet werden
können.
Beispiele von nicht-modifizierten
Gelatinen sind alkalibehandelte Gelatine (Rinderknochen- oder -hautgelatine),
säurebehandelte
Gelatine (Schweinehaut-, Rinder-/Schweineknochengelatine) oder hydrolysierte
Gelatine. Beispiele von modifizierten Gelatinen sind acetylierte
Gelatine, phthalisierte Gelatine, mit quaternärem Ammonium modifizierte Gelatine,
etc. Diese Gelatinen können
einzeln oder in Kombination zur Bildung der Unterschicht verwendet
werden.
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Wasserlösliche Polymere,
die geeignet sind, mit der (modifizierten) Gelatine gemischt zu
werden, umfassen auf Polyvinylalkohol (PVA) basierende Polymere
wie vollständig
hydrolysierten oder teilweise hydrolysierten Polyvinylalkohol (PVA),
carboxylierten Polyvinylalkohol, Copolymere und Terpolymere von
PVA mit anderen Polymeren, wasserlösliche Cellulosederivate wie
Hydroxyethylcellulose, Methylcellulose, Hydroxypropylcellulose,
Carboxymethylcellulose, Casein, Gum arabicum, Polyacrylsäure und
dessen Copolymere oder Terpolymere, Polymethylacrylsäure und
dessen Polymere oder Terpolymere und jegliche anderen Polymere, die
Monomere von Carbonsäuren
enthalten, wie Acrylsäure,
Methacrylsäure,
Maleinsäure
und Crotonsäure, Polyvinylpyrrolidon
(PVP), Polyethylenoxid, Polyacrylamind, 2-Pyrrolidon und dessen
Derivate wie N-(2-Hydroxyethyl)-2-pyrrolidon und N-Cyclohexyl-2-pyrrolidon,
Harnstoff und dessen Derivate wie Imidazolidinylharnstoff, Diazolidinylharnstoff,
2-Hydroxyethylethylenharnstoff und Ethylenharnstoff.
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Die
meisten der wasserlöslichen
Polymere haben eine sehr beschränkte
Kompatibilität
mit Gelatine. Diese Polymere umfassen vollständig hydrolysierten oder teilweise hydrolysierten
Polyvinylalkohol, Hydroxyethylcellulose, Methylcellulose, Hydroxypropylcellulose,
Polyethylenoxid, Polyacrylamid und Ähnliche. Wenn eine Lösung aus
Gelatine in Wasser mit einer Lösung
von einem der oben beschriebenen Polymere in Wasser gemischt wird,
kommt es zu einer Mikro- oder Makrophasentrennung in der Lösung, die
in der getrockneten Beschichtung weiter andauert. Die getrocknete
Beschichtung zeigt eine starke Trübung, geringe Durchsichtigkeit
und niedrigen Glanz. Durch den Auftrag der Oberschicht der Erfindung
auf solch eine Unterschicht, wird sie das Erscheinungsbild wesentlich
verbessern. Es ist jedoch besser, die erfindungsgemäße Oberschicht
auf einer Unterschicht zu verwenden, bei der es keine Phasentrennung
zwischen der Gelatine und dem wasserlöslichen Polymer gibt. Das System
einer Mischung aus Gelatine und einem wasserlöslichen Polymer wird beispielhaft
sehr gut mit einer Mischung aus Gelatine/PEO dargestellt. Eine homogene
Mischung aus Gelatine und PEO, d. h. eine Mischung, bei der es zu
keiner Phasentrennung kommt, kann durch die Anpassung des pH-Wertes
der Mischung erhalten werden. Jedoch gibt es keine eindeutige Regel
zur Bestimmung des pH-Wertes, bei dem es zu keiner Phasentrennung
kommt. Der beste Weg ist es, dem praktischen Ansatz durch die Herstellung
der erforderlichen Mischung aus Gelatine und wasserlöslichem
Polymer in Wasser und der Zugabe von Alkali oder Säure bis
eine homogene Lösung
erhalten wird zu folgen. Der geeignete pH-Bereich hängt hauptsächlich von
dem verwendeten Gelatinetyp und der Art des wasserlöslichen
Polymers ab. Es wurde herausgefunden, dass (modifizierte) säurebehandelte
Gelatinen, die einen isoelektrischen Punkt (IEP) zwischen 6,0 und
11 haben, eine homogene Lösung
mit PEO bei einem pH-Wert unter 5 ergeben. Bei einem pH-Wert zwischen
5 und 10 bleibt die Mischung trüb,
was zeigt, dass die Mischung nicht homogen ist. Bei einem pH-Wert
von mehr als 11 kann eine homogene Lösung erhalten werden. Für eine kalkbehandelte
Gelatine, die einen IEP-Wert zwischen 4 und 6,0 hat, kann eine homogene
Mischung zwischen Gelatine und PEO in einem breiteren pH-Bereich erhalten
werden, d. h. bei einem pH-Wert von weniger als 4,5 oder einem pH-Wert von mehr als
6,0.
-
Zusätzlich zu
der oben erwähnten
pH-Anpassung haben wir nun herausgefunden, dass es nicht nur wichtig
ist, eine homogene Lösung
zu haben, sondern dass es auch vorteilhaft ist, ein Molekulargewicht
von PEO von wenigstens 100.000 zu haben. Ein niedrigeres MW könnte auch
befriedigende Resultate ergeben, aber im Allgemeinen verbessern
sich die meisten der wichtigen Eigenschaften wie Kräuselbildung, Trocknungsgeschwindigkeit
und Sprödigkeit
bei der Verwendung eines PEOs mit hohem MW. Zusätzlich hierzu schien es vorteilhaft
zu sein, eine Unterschicht zu verwenden, die verschiedene Schichten
enthält,
bei der die verschiedenen Schichten ein unterschiedliches Gelatine/PEO-Verhältnis haben.
Wir haben herausgefunden, dass ein niedriges Gelatine/PEO-Verhältnis in
der Schicht benachbart zu der Oberschicht und ein höheres Gelatine/PEO-Verhältnis in
den Schichten näher
an dem Träger
eine vorteilhafte Wirkung auf die Eigenschaften wie Abfärben und
Fleckenbildung haben. Genauer gesagt variieren die Gelatine/PEO-Verhältnisse (Gew./Gew.)
in der Schicht am nächsten
zu der Oberschicht vorzugsweise zwischen 1/1 bis 8/1 und die Gelatine/PEO-Verhältnisse
(Gew./Gew.) in den Schichten am nächsten zu dem Träger sollten
zwischen 1/1 und 12/1 unter der Bedingung variieren, dass das Gelatine/PEO-Verhältnis der
Schicht benachbart zu der Oberschicht immer niedriger als das Verhältnis der
anderen Gelatine/PEO-Schichten ist. Wenn mehr Gelatine-PEO-Schichten
in der Unterschicht verwendet werden, ist es zudem vorteilhaft,
einen Gradienten für
das Gelatine/PEO-Verhältnis
zu verwenden, was bedeutet, dass das Gelatine/PEO-Verhältnis am
niedrigsten in der Schicht benachbart zu der Oberschicht ist und
dass das Verhältnis
am höchsten
für die
Schicht am nächsten
zu dem Substrat ist.
-
Die
homogene Gelatine-PEO-Lösung
der Unterschicht, die auf das Substrat aufgetragen wird, hat eine Gelatinekonzentration
zwischen 5 und 20 Gew.-%.
-
Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf Ausführungsformen unter Verwendung
von PEO beschränkt, da
Mischungen aus Gelatine mit anderen wasserlöslichen Polymeren mit einer
beschränkten
Kompatibilität
zueinander vergleichbare Ergebnisse erzielen können. Es wurde von den vorliegenden
Erfindern herausgefunden, dass man das PEO durch andere wasserlösliche Polymere
ersetzen kann, die oben erwähnt
werden, wie PVP oder PVA oder einer Mischung zwischen zwei oder
mehreren wasserlöslichen
Polymeren wie PEO und PVP. Das Verhältnis zwischen der Gelatine
und dem wasserlöslichen
Polymer(en) liegt vorzugsweise in den gleichen Bereichen wie sie
oben für
das Gelatine-PEO-System beschrieben werden.
-
Gute
Ergebnisse werden mit auf PVA basierenden Polymeren erhalten. Im
Allgemeinen kann eine große
Vielzahl von auf PVA basierenden Polymeren verwendet werden, aber
die bevorzugen auf PVA basierenden Polymere sind solche, die modifiziert
wurden, um eine gute Mischbarkeit mit wässrigen Gelatinelösungen zu
ergeben. Diese Modifikationen sind der Gestalt, dass in das auf
PVA basierende Polymer Gerüstgruppen eingeführt werden,
die eine Wasserstoffbindungsstelle, eine ionische Bindungsstelle,
Carbonsäuregruppen, Sulfonylgruppen,
Amidgruppen und Ähnliche
zur Verfügung
stellen, wodurch ein modifiziertes auf PVA basierendes Polymer bereit
gestellt wird. Ein modifiziertes auf PVA basierendes Polymer, das
sehr gute Resultate ergibt, ist ein Poly(vinylalkohol)-co-poly(n-vinylformamid)-Copolymer
(PVA-NVF). Sehr geeignete PVA-NVF-Copolymere zur Verwendung in der
vorliegenden Erfindung sind die Copolymere, die der
WO A 03/054 029 beschrieben
werden, die die folgende allgemeine Formel I aufweisen:
worin
n
zwischen 0 und ungefähr
20 Molprozent ist;
m zwischen ungefähr 50 und ungefähr 97 Molprozent
ist;
x zwischen 0 und ungefähr
20 Molprozent ist;
y zwischen 0 und ungefähr 20 Molprozent ist;
z
zwischen 0 und ungefähr
2 Molprozent ist, und
x + y zwischen ungefähr 3 und ungefähr 20 Molprozent
ist;
R
1 und R
3 unabhängig voneinander
gleich H, 3-Propionsäure
oder ein C
1-C
6-Alkylester
derselben oder 2-Methyl-3-propionsäure oder ein C
1-C
6-Alkylester derselben sind; und R
2 und R
4 unabhängig voneinander
gleich H oder C
1-C
6-Alkyl
sind.
-
Das
wasserlösliche
Polymer wird vorzugsweise auf die Unterschicht in einer Menge im
Bereich von 0,5 bis 15 g/m2, mehr bevorzugt
1,0 bis 8,0 g/m2 aufgetragen.
-
Die
homogene wässrige
Lösung
der Unterschicht kann zusätzlich
die folgenden Inhaltsstoffe enthalten, um die Eigenschaften der
tintenaufnehmenden Schicht in Bezug auf die Tintenaufnahmefähigkeit
und -festigkeit zu verbessern.
- – Einen
oder mehrere Weichmacher wie Ethylenglycol, Diethylenglycol, Propylenglycol,
Polyethylenglycol, Glycerinmonomethylether, Glycerinmonochlorhydrin,
Ethylencarbonat, Propylencarbonat, Tetrachlorphthalsäureanhydrid,
Tetrabromphthalsäureanhydrid,
Harnstoffphosphat, Triphenylphosphat, Glycerinmonostearat, Propylenglycolmonostearat,
Tetramethylensulfon, N-Methyl-2-pyrrolidon, N-Vinyl-2-pyrrolidon
und Polymergerüste
mit niedrigem Tg-Wert wie Polyethylacrylat, Polymethylacrylat und Ähnliche.
- – Einen
oder mehrere Füllstoffe;
es können
sowohl organische wie auch anorganische Teilchen als Füllstoffe
verwendet werden. Nützliche
Beispiele von Füllstoffen
werden durch Siliciumdioxid (kolloidales Siliciumdioxid), Aluminiumoxid
oder Aluminiumhydrat (Aluminazol, kolloidales Aluminiumoxid, ein
Kationenaluminiumoxid oder dessen Hydrat oder Pseudoboehmit), ein
oberflächenverarbeitetes
kolloidales Kationensiliciumdioxid, Aluminiumsilicat, Magnesiumsilicat,
Magnesiumcarbonat, Titandioxid, Zinkoxid, Calciumcarbonat, Kaolin,
Talk, Ton, Zinkcarbonat, Satinweiß, Kieselgur, synthetisches
amorphes Siliciumdioxid, Aluminiumhydroxid, Lithopon, Zeolith, Magnesiumhydroxid
und synthetischen Glimmer dargestellt. Nützliche Beispiele von organischen
Füllstoffen
werden beispielhaft durch Polystyrol, Polymethacrylat, Polymethylmethacrylat,
Elastomere, Ethylen-Vinylacetat-Copolymere, Polyester, Polyestercopolymere,
Polyacrylate, Polyvinylether, Polyamide, Polyolefine, Polysilicone,
Guanaminharze, Tetrafluorethylen, elastomeres Styrol-Butadien-Gummi
(SBG), Harnstoffharze, Harnstoff-Formalin-Harze
dargestellt. Solche organischen und anorganischen Füllstoffe
können
allein oder in Kombination verwendet werden.
-
Eine
oder mehrere Beizen. Beizen können
in die tintenaufnehmende Schicht der vorliegenden Erfindung aufgenommen
werden. Solche Beizen werden durch kationische Verbindungen, Monomere
oder Polymere, dargestellt, die in der Lage sind, mit den Farbstoffen,
die in den Tintenzusammensetzungen verwendet werden, zu komplexieren.
Nützliche
Beispiele von solchen Beizen umfassen quaternäre Ammoniumblockcopolymere.
Andere geeignete Beizen umfassen Diaminoalkane, quaternäre Ammoniumsalze
und quaternäre Acrylcopolymer-Latexarten.
Andere geeignete Beizen sind Fluorverbindungen wie Tetraammoniumfluoridhydrat,
22,2-Trifluorethylaminhydrochlorid, 1-(Alpha,alpha,alpha-trifluor-m-tolyl)piperazinhydrochlorid, 4-Brom-alpha ,alpha,alpha-trifluor-o-toluidinhydrochlorid,
Difluorphenylhydrazinhydrochlorid, 4-Fluorbenzylaminhydrochlorid,
4-Fluor-alpha,alpha-dimethylphenethylaminhydrochlorid, 2-Fluorethylaminhydrochlorid, 2-Fluor-1-methylpyridiniumtoluolsulfonat,
4-Fluorphenethylaminhydrochiorid, Fluorphenylhydrazinhydrochlorid,
1-(2-Fluorphenyl)piperazinmonohydrochlorid, 1-Fluor-pyridiniumtrifluormethansulfonat.
- – Einen
oder mehrere konventionelle Hilfsstoffe wie:
• Pigmente:
weiße
Pigmente wie Titanoxid, Zinkoxid, Talk, Calciumcarbonat und Ähnliche;
blaue Pigmente oder Farbstoffe wie Kobaltblau, Ultramarin- oder
Phthalocyaninblau; Magentapigmente oder Farbstoffe wie Kobaltviolett,
Fastviolett oder Manganviolett;
• Biozide;
• pH-steuernde
Mittel;
• Konservierungsmittel;
• viskositätsmodifizierende
Mittel;
• Dispersionsmittel;
• UV-absorbierende
Mittel;
• Aufheller;
• Antioxidanzien;
• Lichtstabilisierungsmittel;
• antistatische
Mittel; und/oder
• anionische,
kationische, nicht-ionische und/oder amphotere Tenside, die typischer
Weise in Mengen im Bereich von 0,1 bis 1000 mg/m2,
vorzugsweise 0,5 bis 100 mg/m2, verwendet
werden.
-
Diese
Additive können
aus bekannten Verbindungen und Materialien gemäß den zu lösenden Aufgaben gewählt werden.
-
Die
oben erwähnten
Additive (Weichmacher, Füllstoffe/Pigmente,
Beizen, konventionellen Additive) können in einem Bereich von 0
bis 30 Gew.-% bezogen auf den Feststoffgehalt der wasserlöslichen
Polymere und/oder der Gelatine in der Unterschicht hinzu gegeben
werden.
-
Die
Teilchengrößen der
nicht-wasserlöslichen
teilchenförmigen
Additive sollten nicht zu groß sein,
da ansonsten ein negativer Einfluss auf die resultierende Oberfläche erhalten wird.
Die verwendete Teilchengröße sollte
daher vorzugsweise weniger als 10 μm, mehr bevorzugt 7 μm oder weniger
sein. Die Teilchengröße ist für Handhabungswecke
vorzugsweise über
0,1 μm,
mehr bevorzugt ungefähr
1 μm oder
mehr.
-
Die
Gelatine wird vorzugsweise in einer Gesamtmenge von 1 bis 30 g/m2 und mehr bevorzugt von 2 bis 20 g/m2 verwendet. Die Menge des verwendeten hydrophilen
Polymers, das in einer bestimmten Formulierung verwendet wird, kann
leicht aus der gezeigten Menge der Gelatine berechnet werden und
liegt typischer Weise in dem Bereich von 100 mg/m2 bis
30 mg/m2 und mehr bevorzugt zwischen 200
mg/m2 und 20 mg/m2. Wenn
das tintenstrahlaufnehmende Blatt durch die Beschichtung einer Mehrzahl
von Schichten hergestellt wird, dann enthält jede Schicht eine Menge
an Gelatine im Bereich von 0,5 bis 10 g/m2.
-
Falls
es gewünscht
wird, kann die Gelatine in den bildaufzeichnenden Elementen der
vorliegenden Erfindung vernetzt werden, um der Schicht eine mechanische
Festigkeit zu vermitteln. Dies kann durch jedes Vernetzungsmittel,
das auf dem Gebiet bekannt ist, getan werden.
-
Für Gelatine
gibt es eine große
Anzahl von bekannten Vernetzungsmitteln, die auch als Härtungsmittel bekannt
sind. Beispiele der Härter
umfassen Aldehydverbindungen wie Formaldehyd und Glutaraldehyd,
Ketonverbindungen wie Diacetyl und Chlorpentandion, Bis(2-chlorethylharnstoff),
2-Hydroxy-4,6-dichlor-1,3,5-triazin, reaktives Halogen enthaltende
Verbindungen, die in der
U.S.
A 3 288 775 offenbart werden, Carbamoylpyridiniumverbindungen,
bei denen der Pyridinring ein Sulphat- oder eine Alkylsulphatgruppe
trägt,
die in der
U.S. A 4
063 952 und der
U.S.
A 5 529 892 offenbart werden, Divinylsulfone und Ähnliche.
Diese Härter
können allein
oder in Kombination verwendet werden. Die Menge des verwendeten
Härters
liegt vorzugsweise im Bereich von 0,1 bis 10 g und mehr bevorzugt
von 0,1 bis 7 g bezogen auf 100 g der Gelatine, die in der tintenaufnehmenden
Schicht enthalten ist. Für
PVA ist es z. B. bevorzugt, ein Vernetzungsmittel zu wählen, das
aus Borax, Glyoxal, Dicarbonsäuren
und Ähnlichen
ausgewählt
ist.
-
Das
Verfahren zur Herstellung eines Tintenstrahlaufzeichnumgsmediums
umfasst die Schritte der Herstellung einer oder mehrerer homogener
wässriger
Mischungen für
eine oder mehrere Unterschicht(en), wobei wenigstens eine Mischung
einer Gelatine oder eine modifizierte Gelatine enthält, und
die Herstellung wenigstens einer wässrigen Mischung für die Oberschicht,
die wenigstens eine (modifizierte) Gelatine mit einem IEP enthält, die
sich um wenigstens eine Einheit von dem IEP der Gelatine in (einer
der) Unterschichten unterscheidet. Die resultierenden Formulierungen
für die
Oberschicht(en) und die Unterschicht oder Unterschichten können nacheinander
oder gleichzeitig auf einen Träger
durch jedes auf dem Gebiet bekannte Verfahren aufgetragen werden.
Die Beschichtungsverfahren sind z. B. eine Vorhangbeschichtung,
eine Extrusionsbeschichtung, eine Luftmesserbeschichtung, eine Gleitbeschichtung,
ein Rollbeschichtungsverfahren, eine Umkehrrollenbeschichtung, ein
Tauchbeschichtungsverfahren und eine Stabbeschichtung.
-
Der
in dieser Erfindung verwendete Träger kann geeigneter Weise aus
einem Papier, einem fotografischen Basispapier, einem Papier, das
auf beiden Seiten mit einer Polymerschicht beschichtet ist, einem
pigmentierten beschichteten Papier, einem synthetischen Papier oder
einem Plastikfilm, bei denen die Ober- und Unterbeschichtungen ausgewogen
sind, um das Kräuselverhalten
zu minimieren, ausgewählt
werden. Die Beschichtung der Rückseite
umfasst Gelatine oder ein wasserlösliches Polymer in einer Menge
im Bereich von vorzugsweise 1 bis 20 g/m2,
mehr bevorzugt 4 bis 15 g/m2. Die optimale
Menge der Beschichtung der Rückseite
hängt von
der Art der Gelatine, der Art des wasserlöslichen Polymers und von der
Zusammensetzung der Schichten an der tintenaufnehmenden Seite des
Mediums ab und wird experimentell bestimmt. Das bevorzugte Polymer
für die
rückseitige
Beschichtung ist Gelatine.
-
Eine
wichtige Eigenschaft des Tintenstrahlaufzeichnungsmediums ist der
Glanz. Es wurde herausgefunden, dass der Glanz des Mediums durch
die Auswahl der geeigneten Oberflächenrauheit des verwendeten Trägers verbessert
werden kann. Es wurde herausgefunden, dass durch die Bereitstellung
eines Trägers
mit einer Oberflächenrauheit,
die durch den Wert Ra gekennzeichnet ist, der weniger als 1,0 μm ist, vorzugsweise weniger
0,8 μm ist,
ein sehr glänzendes
Medium erhalten werden kann. Ein niedriger Ra-Wert zeigt eine glatte Oberfläche an.
Der Ra-Wert wird gemäß DIN 4776
gemessen; Softwarepaket Version 1.62 mit den folgenden Einstellungen:
(1)
Punktdichte 500 P/mm (2) Fläche
5,6 × 4,0
mm2 (3) Ausschlusswellenlänge 0,8
mm (4) Geschwindigkeit 0,5 mm/s, unter Verwendung von UBM-Zubehör.
-
Das
als der Träger
der vorliegenden Erfindung zu verwendende Basispapier wird aus Materialien
ausgewählt,
die üblicherweise
für hochqualitatives
Druckpapier verwendet werden. Im Allgemeinen basiert es auf natürlichem
Holzfaserstoff und, falls das gewünscht wird, kann ein Füllstoff
wie Talk, Calciumcarbonat, TIO2, BaSO4 und Ähnliches
hinzu gegeben werden. Im Allgemeinen enthält das Papier auch innere Leimmittel
wie Alkylketendimer, höhere
Fettsäuren,
Paraffinwachs, Alkenylsuccinsäure,
Epichlorhydrinfettsäureamid
und Ähnliches.
Zusätzlich
kann das Papier nass und trocken verstärkende Mittel wie ein Polyamin,
ein Polyamid, Polyacrylamid, Polydichlorhydrin oder Stärke und Ähnliches
enthalten. Weitere Additive in dem Papier können Fixiermittel wie Aluminiumsulfat,
Stärke,
kationische Polymere und Ähnliches
sein. Der Ra-Wert für
ein Basispapier mit normaler Qualität liegt gut oberhalb von 1,0 μm, üblicherweise
oberhalb von 1,3 μm.
Um ein Basispapier mit einem Ra-Wert unter 1,0 μm zu erhalten, kann solch ein
Basispapier mit normaler Qualität
mit einem Pigment beschichtet werden. Es kann jedes Pigment verwendet
werden. Beispiele von Pigmenten sind Calciumcarbonat, TiO2, BaSO4, Ton wie
Kaolin, Styrol-Acrylsäure-Copolymer, Mg-Al-silicat
und Ähnliches
oder Kombinationen derselben. Die Menge liegt zwischen 0,5 und 35,0
g/m2, mehr bevorzugt zwischen 0,5 und 20,0 g/m2. Diese pigmentierte Beschichtung kann als
eine Pigmentschlämmung
in Wasser zusammen mit geeigneten Bindemitteln wie Styrol-Butadien-Latex,
Methylmethacrylat-Butadien-Latex, Polyvinylalkohol, modifizierter Stärke, Polyacrylatlatex
oder Kombinationen derselben durch jede Technik, die auf dem Gebiet
bekannt ist, wie Tauchbeschichten, Rollbeschichten, Messerbeschichten
oder Stabbeschichten aufgetragen werden. Das pigmentbeschichtete
Basispapier kann optional kalanderbehandelt werden. Die Oberflächenrauheit
kann durch die Art des verwendeten Pigments und durch eine Kombination
von Pigment und Kalanderbehandlung beeinflusst werden. Das pigmentbeschichtete
Basispapiersubstrat hat vorzugsweise eine Oberflächenrauheit zwischen 0,4 und
0,8 μm.
Wenn die Oberflächenrauheit
weiter durch Superkalandrieren auf Werte unter 0,4 μm verringert
wird, dann werden die Dicke- und die Steifigkeitswerte im Allgemeinen
unter einen akzeptablen Grad gelangen.
-
Die
tintenaufnehmende mehrlagige Schicht der vorliegenden Erfindung
kann direkt auf das pigmentbeschichtete Basispapier aufgetragen
werden. In einer anderen Ausführungsform
wird ein pigmentbeschichtetes Basispapier mit einer pigmentierten
Oberseite und einer Rückseite
auf beiden Seiten mit einem Polymerharz durch Hochtemperatur-Coextrusion
hergestellt, was ein laminiertes pigmentbeschichtetes Basispapier
ergibt. Typische Temperaturen für
diese (Co-)Extrusion sind oberhalb von 280°C aber unterhalb von 350°C. Die bevorzugten
verwendeten Polymere sind Polyolefine, insbesondere Polyethylen.
In einer bevorzugten Ausführungsform
enthält
das Polymerharz der Oberseite Verbindungen wie deckendes Weißpigment,
z. B. TiO2 (Anatase oder Rutil), ZnO oder
ZnS, Farbstoffe, gefärbte
Pigmente, einschließlich
blaufärbende
Mittel, wie z. B. Ultramarin- oder Kobaltblau, haftungsunterstützende Mittel,
optische Aufheller, Antioxidanzien und Ähnliches zur Verbesserung der
Weißfärbung des
laminierten pigmentbeschichteten Basispapiers. Durch die Verwendung von
anderen als Weißpigmenten
können
eine Reihe von Farben für
das laminierte pigmentbeschichtete Basispapier erhalten werden.
Das Gesamtgewicht des laminierten pigmentbeschichteten Basispapiers
liegt vorzugsweise zwischen 80 und 350 g/m2.
Das laminierte pigmentbeschichteten Basispapier zeigt eine sehr
gute Glätte,
die nach dem Auftragen der tintenaufnehmenden Schicht der vorliegenden
Erfindung in einem Aufzeichnungsmedium mit exzellentem Glanz resultiert.
-
Beispiele
des Materials des Plastikfilms sind Polyolefine wie Polyethylen
und Polypropylen, Vinylcopolymere wie Polyvinylacetat, Polyvinylchlorid
und Polystyrol, Polyamid wie 6,6-Nylon und 6-Nylon, Polyester wie Polyethylenterephthalat,
Polyethylen-2 und 6-Naphthalat
und Polycarbonat sowie Celluloseacetate wie Cellulosetriacetat und
Cellulosediacetat. Der Träger
kann einer Koronabehandlung ausgesetzt werden, um die Haftung zwischen
dem Träger
und der tintenaufnehmenden Schicht zu verbessern. Es können auch
andere Techniken wie die Plasmabehandlung verwendet werden, um die
Haftung zu verbessern.
-
Die
quellbare tintenaufnehmende Schicht hat eine Trockendicke von 1
bis 50 μm,
vorzugsweise 5 bis 25 und mehr bevorzugt zwischen 8 und 20 μm. Wenn die
Dicke der tintenaufnehmenden Schicht geringer als 1 μm ist, dann
wird eine ausreichende Absorption des Lösungsmittels nicht erreicht
werden. Wenn auf der anderen Seite die Dicke der tintenaufnehmenden
Schicht 50 μm überschreitet,
dann wird keine Erhöhung
der Absorptionsfähigkeit
von Lösungsmittel
erhalten.
-
Das
Aufzeichnungsmedium dieser Erfindung kann in jeder Druckanwendung
verwendet werden, bei der eine fotografische Druckqualität erforderlich
ist. Obwohl die Erfindung hierin unter besonderer Bezugnahme auf
Tintenstrahldrucken beschrieben wird, wird der Fachmann erkennen,
dass die hochqualitativen Aufzeichnungsmedien der vorliegenden Erfindung
nicht auf Tintenstrahlaufzeichnungsmedien (d. h. Medien, die zum
Druck unter Verwendung von Tintenstrahldruckern geeignet sind) beschränkt sind,
sondern dass es innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung
liegt, Aufzeichnungsmedien zur Verfügung zu stellen, die zur Herstellung
hochqualitativer Bilder durch Verwendung auch anderer Techniken
wie Giclée-Druck,
Farbkopieren, Siebdruck, Gravurdruck, Farbstoffsublimation, Flexographie
und Ähnlichem
geeignet sind.
-
Die
Medien der vorliegenden Erfindung können eine exzellente Lichtechtheit,
d. h. Farbstoffstabilität, während des
Bestrahlens oder der Lagerung in der Gegenwart von (Umgebungs-)Licht
haben. Die Lichtechtheit kann unter Verwendung bekannter Techniken
quantifiziert werden, z. B. durch die Verwendung einer Atlas Wether-O-Meter
Vorrichtung C I 35A, die von Atlas (Illinois, U.S.A.) hergestellt
wird, und das Bestrahlen des Bildes über 144 Stunden unter Verwendung
einer Xenonlampe bei 85.000 lx.
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Die
Bilddichte der Farbe auf dem gedruckten Bereich kann vor und nach
dem Bestrahlen mit Xenonlicht, z. B. durch ein Reflektionsdensitometer
(X-Rite 310TR), gemessen werden. Sie kann als bleibender Farbstoffprozentanteil
ausgedrückt
werden. Die Medien der vorliegenden Erfindung können einen bleibenden Farbstoffprozentanteil
(gemessen unter Verwendung einer Wether-O-Meter Vorrichtung C I
35A und des X-Rite 310 TR unter den oben dargestellten Bedingungen)
von so hoch wie 80 % oder mehr aufweisen.
-
Zudem
können
die Medien der vorliegenden Erfindung ein exzellentes Verfärbungsverhalten
aufweisen, wobei die Verfärbung
der Medien bei der Lagerung unter typischen Lagerungsbedingungen
minimal ist. Die Verfärbung
(d. h. die „Vergilbung" der weißen Teile
der Medien der vorliegenden Erfindung durch Altem) kann unter Verwendung
eines Protokolls untersucht werden, bei dem L-, a*-, b*-Werte durch
ein Spektro photometer gemessen werden (z. B. ein MINOLTA CM-1000R).
Die Medien der vorliegenden Erfindung können einen ΔE-Wert (der Unterschied in Weißheit ausgedrückt als
b*-Werte, die auf einem Spektrofotometer vor und nach dem Altem
gemessen werden) nach zwei Wochen Lagerung bei 50°C und 40
% relativer Feuchte von weniger als 5, vorzugsweise 2 oder weniger
haben.
-
Die
vorliegende Erfindung wird im Detail durch die folgenden nicht beschränkenden
Beispiele dargestellt werden. Es sei denn, dies wird anderweitig
gesagt, basieren alle Verhältnisse
auf Gewichtsangaben.
-
Beispiele
-
A. Herstellung einer Lösung A für die Oberschicht der tintenaufnehmenden
Schicht
-
Eine
Lösung,
die 50 Gewichtsanteile Gelita® Imagel MA (eine mit Dodecenylsuccinsäure modifizierte säurebehandelte
Gelatine von der Stoess GmbH, Deutschland, mit einem IEP von 5,4
(Modifizierungsgrad 40 %)), einen Gewichtsanteil oberflächenaktives
Mittel Zonyl® FSN
(ein nicht-ionisches oberflächenaktives
Mittel vom Fluorkohlenstofftyp) und 949 Gewichtsanteile Wasser enthält, wurde
bei 40°C
hergestellt. Der pH-Wert der Lösung
wurde durch die Zugabe von NaOH auf 8,5 angepasst.
-
B. Herstellung der Gelatinelösung B der
tintenaufnehmenden Schicht mit einem IEP von 9
-
Eine
Lösung,
die 50 Gewichtsanteile säurebehandelte
Schweinehautgelatine von Stoess GmbH, Deutschland, mit einem IEP
von 9 und 950 Gewichtsanteile Wasser enthält, wurde bei 40°C hergestellt.
Der pH-Wert der Lösung
wurde durch die Zugabe von NaOH auf 8,5 angepasst.
-
C. Herstellung der Gelatinelösung C mit
einem IEP von 7
-
Eine
Lösung,
die 50 Gewichtsanteile säurebehandelte
Knochengelatine von PB Gelatins mit einem IEP von 7 und 950 Gewichtsanteile
Wasser enthält,
wurde bei 40°C
hergestellt. Der pH-Wert der Lösung
wurde durch die Zugabe von NaOH auf 8,5 angepasst.
-
D. Herstellung der Lösung D aus Gelatine und hydrophilem
Polymer mit einem IEP von 50
-
Eine
20 Gew.-%ige Lösung
einer Kalkknochengelatine mit einem IEP von 5,0 wurde bei pH-Wert
9 hergestellt. Eine wässrige
Lösung
aus 10 Gew.-% Polyethylenoxid (PEO) mit einem Molekulargewicht von
ungefähr
100.000 (von Sigma Aldrich Chemicals, Niederlande) wurde auch bei
pH 9 hergestellt. Eine homogene Mischung, d. h. keine Phasentrennung,
aus Gelatine und PEO mit einem Gewichtsverhältnis von 6 : 1 wurde durch
die Zugabe von 143 Gewichtsanteilen der PEO-Lösung und 429 Gewichtsanteilen
Wasser in 428 Gewichtsanteile der Gelatinelösung bei einer Temperatur von
40°C hergestellt.
Diese Mischung wurde vorsichtig für ungefähr 30 Minuten gerührt.
-
E. Herstellung der Lösung E aus Gelatine und hydrophilem
Polymer mit einem IEP von 5,0
-
Die
Polymerlösung
E wurde in der gleichen Weise wie die Polymerlösung D hergestellt. Eine Mischung aus
Gelatine und Polyvinylpyrrolidon (PVP) wurde in dem Gewichtsverhältnis von
6 : 1 hergestellt, wobei das PVP ein Molekulargewicht von ungefähr 30.000
Dalton (ICN Biochemicals) aufweist.
-
F. Beschichtung der tintenaufnehmenden
Schichten
-
Proben
wurden gemäß den in
Tabelle 1 gezeigten Formulierungen beschichtet. Die in Tabelle 1
gezeigten Schichten wurden in eine Maschine zur Beschichtung von
Objektträgern
eingeführt,
die üblicherweise in
der Fotografieindustrie bekannt ist, und auf ein Papier mit fotografischer
Qualität
mit Polyethylen auf beiden Seiten laminiert beschichtet. Der Fluss
der Unter- und Oberschichten wurde derart angepasst, dass nach dem Trocknen
ein Gesamtfeststoffgehalt der Unterschicht(en) (= Gelatine + anderes
wasserlösliches
Polymer) zwischen 8 und 25 g/m2 und ein
Gesamtfeststoffgehalt der Oberschicht zwischen 0,5 und 5,0 g/m2 erhalten wurde. Nach der Beschichtung wurde
das beschichtete Material bei einer Temperatur von ca. 12°C gekühlt, um
die Gelatine zu setzen, und dann mit trockener Luft bei einer Maximaltemperatur
von 40°C
getrocknet.
-
G. Schematische Zeichnung und Definition
der Schichtstruktur:
-
Die
tintenaufnehmende Schicht besteht aus wenigstens drei Unterschichten
und einer Oberschicht, wie es in dem Schema unten gezeigt wird.
Oberschicht |
Unterschicht
3 |
Unterschicht
2 |
Unterschicht
1 |
Laminiertes
Substrat |
Beispiele
| Erfindungsgemäße Beispiele | Vergleichsbeispiele |
#1 | #2 | #3 | #4 | #5 | #6 | #7 |
Oberschicht | A | A | A | A | A | A | A |
Unterschicht
3 | B | B | C | C | D | E | D |
Unterschicht
2 | C | C | D | C | D | E | E |
Unterschicht
1 | D | E | E | D | D | E | E |
-
H. Auswertung des Druckbildes auf den
Medien
-
Die
mit der oben erwähnten
Formulierung und dem Beschichtungsverfahren hergestellten Tintenstrahlmedien
wurden mit einem Standardbild bedruckt, das schwarze, cyanfarbene,
magentafarbene und gelbe Balken enthält. Das Bild enthielt auch
zwei Bilder; einschließlich
ein Portraitbild und ein Zusammensetzungsbild. Das Bild wurde bei
Raumbedingungen (23°C
und 48 % relative Feuchte (RF)) gedruckt und die bedruckten Materialien
wurden in diesem Zustand für
wenigstens 1 Stunde zur Trocknung gelagert.
-
Ein
HP-Deskjet® 995c
wurde verwendet, um die Bilder unter Verwendung der folgenden Einstellungen zu
drucken:
- • Druckqualität: bestens
- • Gewählter Papiertyp:
HP Premium plus Fotopapier, glänzend
- • Die
anderen Parameter waren entsprechend den Herstellereinstellungen.
-
Die
Qualität
der gedruckten Bilder wurde zusätzlich
durch die sichtende Analyse des Fleckenbildungsverhaltens, des Glanzes
von insbesondere dem schwarzen Bereich, der Trockenheit insbesondere
des schwarzen Bereiches und des Abfärbungsverhaltens nach einem
gewissen Zeitraum analysiert.
-
I. Definitionen der Bildauswertung
-
1. Lichtechtheit
-
Die
Lichtechtheit ist die Farbstoffstabilität während des Bestrahlens oder
der Lagerung unter Lichtbedingungen. Um dieses Verhalten auszuwerten,
wurde eine Probe 144 Stunden unter Verwendung eines Xenonlichts
(85.000 lx) in einer Atlas Wether-O-Meter Vorrichtung C I 35A (hergestellt
von Atlas (Illinos, U.S.A.)) bestrahlt. Die Bilddichte der Farbe
auf der gedruckten Fläche
wird vor und nach dem Bestrahlen mit der Xenonlampe gemessen und
wurde durch ein Reflektionsdensitometer (X-Rite 310TR) gemessen
und als der bleibende Farbstoffprozentanteil ausgewertet. Die folgende
Klassifizierung wurde definiert:
- O: 80 % oder mehr bleibender
Prozentanteil
- Δ: 80-60
% Restdichte
- X: weniger als 60 % Restdichte
-
2. Fleckenbildungsverhalten
-
Wie
es hierin oben dargestellt wird, ist die Fleckenbildung als das
Phänomen
definiert, dass große
Tintentropfen auf dem gedruckten Bild sichtbar werden. Es wurde
die folgende Klassifizierung definiert:
- O: es wird keine
Fleckenbildung beobachtet
- Δ: einige
kleine Flecken, die nicht sehr sichtbar sind, und/oder Fleckenbildung,
die durch die Auswahl einer anderen Druckereinstellung gelöst werden
kann.
- X: eindeutig sichtbar
-
3. Glanz nach dem Drucken
-
Der
Glanz des Bildes direkt nach dem Drucken und nach zwei Tagen wurde
durch das Beobachten der Reflektion von Licht auf dem hochdichten
Bereich des Drucks (z. B. schwarze Farbe) analysiert. Je mehr Reflektion
beobachtet wurde, desto glänzender
ist das gedruckte Bild. Es wurde die folgende Klassifizierung zur Beurteilung
des Glanzes definiert:
- O: Nach 2 Tagen immer noch ohne Mängel glänzend
- Δ: Glanz
nach dem Drucken, aber nach 2 Tagen werden einige „matte" Flecken beobachtet.
- X: Erscheinen von matten Flecken nach dem Drucken oder jeder
Menge „matte" Flecken nach 2 Tagen.
J. Ergebnisse | Erfindungsgemäße Beispiele | Vergleichsbeispiele |
| #1 | #2 | #3 | #4 | #5 | #6 | #7 |
Lichtechtheit | O | O | O | O | Δ | Δ | Δ |
Fleckenbildung | O | O | O | O | O | O | O |
Glanz | O | O | O | O | O | O | O |
-
Mit
einem Unterschied des IEP von 2 oder mehr zwischen der Oberschicht
und (einer) den Unterschichten wird eine sehr gute Lichtechtheit
erhalten. Obwohl in den Beispielen 5-7 die Unterschicht einen von der
Oberschicht (IEP = 5,4) verschiedenen IEP (d. h. 5,0) aufweist,
ist der Unterschied recht klein, was in eindeutig weniger Wirkung
auf die Lichtechtheit resultiert. Der Unterschied des IEP ist größer als
1, vorzugsweise größer als
2.