DE60214043T2 - Empfangsmedium mit einer mikrofibrillierten oberfläche - Google Patents

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M. Caroline Saint Paul YLITALO
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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Film für graphische Bilddarstellungen sowie ein Verfahren zur Erzeugung eines Bildes. In der vorliegenden Erfindung werden Mikrofasern und/oder Mikroflocken als Rezeptormedium für bedruckbare Substrate verwendet. Das bedruckbare Substrat umfasst einen orientierten Film mit mindestens einer mikrofibrillierten Oberfläche zur Aufnahme der Druckfarbe. Beim Bedrucken eines solchen Rezeptormediums mit Tintenstrahldruckern entstehen Bilder mit feiner Auflösung und guter Flächenfüllung. Diese Art von bedruckbaren Substraten kann mit vielen Typen von Tintenstrahldruckfarben verwendet werden.
  • Graphische Bilddarstellungen sind im modernen Leben allgegenwärtig. Bilder und Daten, die warnen, aufklären, unterhalten, werben usw., werden auf eine Vielzahl von vertikalen und horizontalen Innen- und Außenflächen aufgebracht. Nichteinschränkende Beispiele für graphische Bilddarstellungen reichen von Werbung auf Wänden oder an den Seitenflächen und LKW bis zu Filmplakaten oder aber Warnschildern in der Nähe von Treppenkanten und Ähnlichem.
  • In WO 01/96122 werden tintenstrahlaufnehmende Medien offenbart, die ein Substrat mit Auflösung in mehrere Poren umfassen sowie eine Beschichtung, die mindestens einen Abschnitt des Substrats abdeckt, und eine Beschichtung, welche mehrere organische Partikel umfasst.
  • In US-A-6,110,588 sind hochgradig orientierte schmelzverarbeitete Polymermikrofasern beschrieben, die einen effektiven durchschnittlichen Durchmesser von weniger als 20 μm sowie einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweisen und deren Kantenlängenverhältnis in Queransicht (Breite zu Dicke) zwischen 1,5:1 und 20:1 liegt.
  • Mit der beschleunigten Entwicklung kostengünstiger und effizienter Tintenstrahldrucker, Druckfarbenabgabesysteme und ähnlicher Vorrichtungen hat in den letzten Jahren die Verwendung thermischer und piezoelektrischer Tintenstrahldruckfarben stark zugenommen.
  • Tintenstrahldrucker werden heutzutage im elektronischen Breitformatdruck ganz allgemein viel verwendet, wie etwa für technische Anwendungen oder Bauzeichnungen. Aufgrund des einfachen Betriebs und der Wirtschaftlichkeit von Tintenstrahldruckern hat dieses Bilderzeugungsverfahren in der Druckindustrie ein vielversprechendes Wachstumspotential bei der Herstellung individuell gestalteter, breitformatiger Graphiken in Präsentationsqualität.
  • Daher können die Komponenten von Tintenstrahlsystemen, die zur Erzeugung von Graphiken verwendet werden, in drei Hauptkategorien eingeteilt werden:
    • 1. Computer; Software, Drucker
    • 2. Druckfarbe
    • 3. Rezeptormedium
  • Der Computer sowie die Software und der Drucker steuern die Größe, die Anzahl und den Anwendungsort der Druckfarbentropfen und befördern das Rezeptormedium durch den Drucker. Die Druckfarbe enthält den bilderzeugenden Farbstoff sowie eine Trägersubstanz für den Farbstoff. Das Rezeptormedium stellt Matrix bereit, welche die Druckfarbe aufnimmt und fixiert. Die Qualität des im Tintenstrahlverfahren erzeugten Bildes hängt von Gesamtsystem ab. Den jeweiligen Zusammensetzungen sowie den Wechselwirkungen zwischen der Druckfarbe und dem Rezeptormedium kommen indes in einem Tintenstrahlsystem die größte Bedeutung zu.
  • Der Öffentlichkeit, die das Ergebnis zu sehen bekommt, und dem zahlenden Kunden kommt es dabei auf die Bild qualität an. Der Hersteller der graphischen Bilddarstellung stellt viele weitere Anforderungen hinsichtlich des Schärfegrades an Tintenstrahlmedium/Druckfarbensystem der Druckereiwerkstatt. Weiterhin können Umwelteinflüsse sich in zusätzlichen Anforderungen an das Medium und die Druckfarbe niederschlagen (in Abhängigkeit von der Anwendung der Graphik).
  • Tintenstrahldruckmedien unterliegen darüber hinaus einer beschleunigten Entwicklung. Da die Bilderzeugung mit Tintenstrahltechniken im gewerblichen und privaten Anwendungsbereich sehr große Verbreitung gefunden hat, können beim PC-gesteuerten Drucken von Farbbildern auf Papier oder anderen Rezeptormedien nicht mehr nur Druckfarben auf Farbstoffbasis, sondern auch solche auf Pigmentbasis verwendet werden. Das Medium muss dieser Veränderung angepasst werden. Druckfarben auf Pigmentbasis erzeugen dauerhaftere Bilder, da die farbgebenden Partikel größer als die Farbstoffmoleküle sind, wodurch die Widerstandsfähigkeit gegen das Ausbleichen erhöht und die Wasserfestigkeit verbessert wird.
  • Tintenstrahldrucken wird immer mehr zum digitalen Druckverfahren der Wahl, und zwar aufgrund der guten Auflösung, der Flexibilität, der hohen Geschwindigkeit und der Erschwinglichkeit. Tintenstrahldrucker spritzen nach einem gesteuerten Muster Druckfarbentröpfchen in engen Abstand auf ein aufnehmendes Substrat. Indem das Muster der Druckfarbentröpfchen auf selektive Weise gesteuert wird, kann ein breites Spektrum gedruckter Merkmale erzeugt werden, zu denen Texte, Graphiken, Hologramme und Ähnliches gehören. Bei den Druckfarben, die am häufigsten in kleinen Tintenstrahldruckern, wie etwa solchen, die im Bereich kleiner Büros und in Privathaushalt (SOHO) zum Einsatz kommen, verwendet werden, handelt es sich um Druckfarben auf Wasserbasis. Industriell eingesetzte Modelle breitformatiger Tintenstrahldrucker können mit wasserbasierten Druckfarben betrieben werden, wie etwa die Novajet-Drucker von Encad Inc. (San Diego, CA), oder mit Druckfarben auf Ölbasis wie etwa der Piezoprint 5000 von Raster Graphics Inc. (San Jose, CA), oder mit Druckfarben auf Lösemittelbasis wie etwa die PressVu Drucker von VUTEk, Inc. (Meredith, New Hampshire), oder mit UV-härtbaren Tintenstrahldruckfarben wie etwa die SIAS Drucker der Siasprint-Gruppe (Novara, Italien). Dieses breite Spektrum an Druckfarben macht es typischerweise erforderlich, Spezialsubstrate zu verwenden, wobei jedes spezifische Substrat für eine bestimmte Art von Tintenstrahldruckfarbe optimiert wurde. Zum Beispiel erfordert der Einsatz von Druckfarben auf Wasserbasis die Verwendung poröser Substrate oder solcher Substrate, die mit speziellen hydrophilen Beschichtungen versehen sind, welche die großen Menge an Wasser, die in diesen Druckfarben enthalten sind, aufnehmen. Druckfarben auf Ölbasis sind den Druckfarben auf Wasserbasis dahingehend ähnlich, dass sie entweder die Verwendung poröser Substrate oder solcher Substrate, die mit einer ölaufnehmenden Rezeptorschicht versehen sind, erforderlich machen.
  • Andererseits enthalten Druckfarben auf Lösemittelbasis typischerweise ungefähr 90% organische Lösemittel. Diese Druckfarben sind gut für Substrate geeignet, die sich durch eine hohe Affinität gegenüber den Lösemitteln auszeichnen, sodass die Lösemittel rasch den Polymerfilm durchdringen können, wodurch verhindert wird, dass die aufgebrachte Druckfarbenschicht entlang des Films verläuft. Im Tintenstrahldruck mit Hochgeschwindigkeit ist es erforderlich, große Mengen an Lösemittel zu entfernen, damit das Substrat ausreichend trocken ist, um innerhalb eines relativ kurzen Zeitraums ohne Aufprägeerscheinungen aufgerollt werden zu können. Daher bestehen typische Tintenstrahldruckfarben auf Lösemittelbasis aus aggressiven Lösemitteln wie etwa Cyclohexanon oder Acetaten, die rasch in typische Filme wie etwa solche aus Vinyl eindringen und der gedruckten Graphik bereits innerhalb eines kurzen Zeitraums nach dem Drucken eine "trockene" gefühlte Beschaffenheit verleihen. Folglich neigen die rasch eindringenden Lösemittel dazu, in dem Film (und auch in der Haftklebe-Trägerschicht, wenn eine solche vorhanden ist) zu verbleiben, wodurch die Filmeigenschaften verschlechtert und die Leistung der Haftklebeschicht vermindert wird und ferner eine starke Geruchsentwicklung auftritt, wenn die Graphik entrollt und auf einer flachen Oberfläche angebracht wird.
  • Insbesondere die meisten lösemittelbasierten Piezo-Tintenstrahldruckfarben für Breitformatanwendungen benötigen eine sehr geringe Viskosität zur Erzeugung des Strahls, weshalb das Mengenverhältnis von Lösemittel zu Bindemittel/Pigment sehr groß ist. Große Mengen an Druckfarbe müssen auf das gewünschte Substrat gespritzt werden, um eine Graphik mit annehmbarer Bildintensität zu erzeugen. Um dauerhafte großformatige Graphiken herzustellen, wird typischerweise Polyvinylchhlorid (PVC) verwendet. Der Vinylfilm und die Klebeschichten saugen die Lösemittel, die in den Druckfarben eingesetzt werden, rasch auf, sodass das Pigment und das Bindemittel auf der Oberfläche des Films zurückbleiben und eine annehmbare Bildqualität erzielt wird. Da die Lösemittel der Piezo-Druckfarbe sehr gut mit dem PVC und den Klebeschichten verträglich sind und darüber hinaus relativ hohe Siedepunkte haben, ist es schwierig, das Lösemittel durch Trocknen vollständig aus einem gedruckten Erzeugnis zu entfernen, insbesondere unter den typischen erschwerenden Bedingungen in einer Druckerei. Das Vorhandensein des aufgesaugten Lösemittels kann die Produktleistung in dreierlei Weise negativ beeinflussen: 1) die Lösemittel migrieren durch das PVC und weichen den Klebstoff auf, was sich in einer sehr schlechten Klebeleistung niederschlägt, 2) die Lösemittel werden in der PVC-Filmschicht zurückgehalten, wodurch sich die Filmeigenschaften ver schlechtern und 3) die im Film und im Klebstoff zurückgehaltenen Lösemittel haben einen unangenehmen Geruch, der sich insbesondere bei großformatigen Graphiken bemerkbar macht und bei einer Reihen von Kunden zu Beschwerden führte. Herkömmliche Graphikfilme auf Olefinbasis sind gut für Siebdruck und Flexodruck geeignet, bereiten aber mit Piezo-Druckfarben auf Lösemittelbasis Probleme, da die große Menge an Lösemitteln, die aufgespritzt wird, von dem Film nicht aufgenommen werden kann. Wenn große Mengen an Piezo-Tintenstrahldruckfarben auf herkömmlichen Graphikfilmen auf Olefinbasis zur Anwendung kommen, verlaufen die Druckfarbenpfützen und der Oberfläche des Films sehr leicht, wodurch ein verzerrtes Bild in schlechter Qualität entsteht. Es besteht ein Bedarf für ein Substrat, das Piezo-Tintenstrahldruckfarben auf Lösemittelbasis aufzunehmen vermag, wobei das Verlaufen der Druckfarben verhindert wird, ein gutes Anhaften der Druckfarben nach dem Trocknen sichergestellt wird und das Trocknen so rasch erfolgt, dass das Auftreten unangenehmer Gerüche verhindert wird.
  • Um die Herausforderungen zu vermeiden, die mit den oben beschriebenen Druckfarben verbunden sind, entwickelt sich der Markt in Richtung UV-härtbarer Tintenstrahldruckfarben. Diese Druckfarben sollen sich durch eine "sofortige Trocknung" beim Einwirken von UV-Strahlung auszeichnen. Der Einsatz UV-härtbarer Tintenstrahldruckfarben macht es indes erforderlich, die Druckanlage derart umzubauen, dass Härtestrahler angebracht werden können. Dadurch erhöhen sich die Kosten des Druckers. Hinzu kommt, dass UV-härtbare Tintenstrahldruckfarben mit einem unumgänglichen Problem behaftet sind: um eine feine Zeilenauflösung zu erzielen, sollten die Druckfarben innerhalb eines relativ kurzen Zeitraums nach dem Drucken gehärtet werden, wodurch sich der Farbfluss und das Verfließen und Unebenheiten verschlechtert, was sich negativ auf die Qualität der Flächenfüllung auswirkt. Um eine gute Flächenfüllung zu erzielen, müsste es des Druckfarben ermöglicht werde, vor dem Härten zu auf eine einheitliche Höhe zu verfließen, wodurch wiederum die feine Zeilenauflösung verloren ginge.
  • Daher besteht ein Bedarf für ein universelles Substrat, welches mit sämtlichen Arten von Tintenstrahldruckfarben verwendet werden kann und welches weder eine spezielle Rezeptorbeschichtung noch eine UV-Härtung benötigt.
  • Wir haben entdeckt, dass mikrofibrillierte Filme für verschiedenartige Tintenstrahldruckfarben gute Farbaufnahmeeigenschaften aufweisen.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft die Entdeckung, dass bestimmte Polymerfilme, die keine guten Rezeptoren für Tintenstrahldruckfarben darstellen, zur Erzeugung guter tintenstrahlbedruckter Gegenstände dienen können, wenn sie mikrofibrilliert sind. Filme aus Polypropylen und Polymilchsäure beispielsweise können mittels eines Wasserstrahlverfestigungsverfahrens, das im amerikanischen Patent Nr. 6,110,588 beschrieben ist, mikrofibrilliert werden. In diesem Verfahren wird ein mikrofibrilliertes Substrat mit sehr feinen Mikrofasern oder Mikroflocken erzeugt, das eine sehr große Oberfläche aufweist. Wenn es mit Piezo-Tintenstrahldruckfarben auf Lösemittelbasis oder auf Wasserbasis bedruckt wird, nimmt die große Oberfläche aus Mikrofasern oder Mikroflocken den größten Teil der Druckfarbe auf, wodurch keine Pfützenbildung und kein Verlaufen der Druckfarbe auftreten. Verglichen mit PVC-Filmen bleibt das in der Druckfarbe enthaltene Lösemittel nahe an der Grenzfläche mit der Luft (z.B. bei mikrofibrillierten, orientierten, Polypropylenfilmen), und zwar aufgrund des sehr kleinen Maßstabs der Mikrofasern und Mikroflocken, weshalb die mikrofibrillierten Substrat sich nach dem Drucken trocken anfühlen und keinen nennenswerten Geruch verströmen, was bei PVC-Filmen oft der Fall ist. Die getrockneten Bilder weisen ebenfalls nur einen geringen Lösemittelgeruch auf, da die Lösemittel näher an der Oberfläche der Mikrofasern bleiben, was sich in einem schnelleren Verdampfen der Lösemittel aus dem Rezeptormedium niederschlägt. PVC-Filme, die große Menge an Druckfarbenlösemitteln aufgenommen haben, geben typischerweise noch über längere Zeit Gerüche ab, denn das Verdampfen des Lösemittels aus dem Film geht sehr langsam vonstatten. Nach dem Trocknen binden sich die Druckfarben sehr gut an die mikrofibrillierten Strukturen und sind schwierig abzureiben, sodass ein dauerhaftes Bild entsteht. Dies ist überraschend, denn die Mikrofasern und Mikroflocken bestehen aus Materialien, an welche sich die Druckfarbensysteme nicht so gut binden, wenn sie als unfibrillierter Film vorliegen. Zum Beispiel diffundieren Druckfarbenlösemittel (einschließlich Wasser) nur sehr langsam in Filme aus Polypropylen (PP), Polyester (PET) und Polymilchsäure (PLA), und in den gedruckten Bildern bilden Tintenstrahldruckfarben auf Lösemittelbasis Pfützen und verlaufen sehr stark, während Tintenstrahldruckfarbe auf Wasserbasis abperlen und verlaufen. In getrocknetem Zustand ist die Haftung in den Bereichen, in denen die Druckfarbe sich zum Perlen zusammengezogen hat, bei allen diesen Materialien schlecht, wenn sie in Filmform vorliegen, Wenn diese Filme mikrofibrilliert sind, nehmen die Mikrofasern und Mikroflocken die Druckfarben auf, sodass diese nicht verlaufen oder Pfützen bilden. Nach dem Trocknen zeigt das Bild eine gute Haftung am Substrat und ist äußerst schwierig abzureiben, ohne dabei die Fasern abzureiben. Die getrockneten Bilder weisen darüber hinaus nur einen geringen Lösemittelgeruch auf, da die Lösemittel an der Oberfläche der Mikrofasern festgehalten werden, was sich in einem schnelleren Verdampfen der Lösemittel aus dem Rezeptormedium niederschlägt. PVC-Filme, die große Menge an Druckfarbenlösemitteln aufgenommen haben, geben typischerweise noch über längere Zeit Gerüche ab, denn das Verdampfen des Lösemittels aus dem Film geht sehr langsam vonstatten. Es wird angenommen, dass die ausgezeichnete Haftung der Druckfarben an mikrofibrillierten Substraten darauf zurückzuführen ist, dass die sehr kleinen Mikrofasern mit Druckfarbenbindemittel/Pigment beschichtet werden, wodurch es zu einer physikalischen Verankerung der Druckfarben am Substrat kommt; dieser Mechanismus unterscheidet sich stark von der chemischen Bindung, die auftritt, wenn Druckfarben auf einen relativ glatten Film aufgebracht werden.
  • Dementsprechend zielt die vorliegende Erfindung auf einen Film für graphische Bilddarstellungen ab, welcher ein Rezeptormedium umfasst, das wiederum einen orientierten Film mit mindestens einer mikrofibrillierten Oberfläche umfasst, deren Mikrofibrillationstiefe mehr als 10 μm beträgt, wobei die mikrofibrillierte Oberfläche schmelzverarbeitete polymerische Mikrofasern mit einem durchschnittlichen effektiven Durchmesser von weniger als 20 μm und einem Kantenlängenverhältnis in Queransicht von 1,5:1 bis 20:1 oder aber Mikroflocken umfasst, wobei das Rezeptormedium ein tintenstrahlfähiges Material auf der mikrofibrillierten Oberfläche des Rezeptormediums aufweist.
  • Die vorliegende Erfindung schließt auch ein Verfahren zur Herstellung eines Bildes mit ein, wobei das Verfahren einen Schritt umfasst, bei dem ein spritzbares Druckmaterial durch einen Tintenstrahldruckkopf auf das oben definierte Rezeptormedium aufgebracht wird.
  • In einer Ausführungsform handelt es sich bei dem orientierten Film um einen biaxial orientierten Film, und der Film für graphische Bilddarstellungen umfasst weiterhin eine Klebstoffschicht, die sich auf einer Hauptseite befindet, die der mikrofibrillierten Oberfläche gegenüber liegt; und einen Trennliner, der die Klebstoffschicht schützt.
  • Vorzugsweise enthält das Rezeptormedium einen biaxial orientierten Film mit mindestens einer mikrofibrillierten Oberfläche, wobei die Oberfläche folgendes mit einschließt: (a) Polypropylen; (b) eine hohlraumerzeugende Komponente, die Feststoffteilchen und/oder ein nicht mischbares Polymer umfasst.
  • "Nicht mischbar" bezieht sich auf Polymermischungen mit einer begrenzten wechselseitigen Löslichkeit und einer Grenzflächenspannung ungleich null, d.h. auf eine gleichförmige Mischung, deren freie Mischenergie größer als null ist. ΔGm ≅ ΔHm > 0
  • Weiterhin wird ein Rezeptormedium aus mehreren Komponenten beschrieben, das folgendes enthält:
    • (a) einen biaxial orientierten Film mit mindestens einer mikrofibrillierten Oberfläche, wobei die Oberfläche folgendes umfasst: (i) Polypropylen; und (ii) eine hohlraumerzeugende Komponente, die anorganische Feststoffpartikel, copolymere des Ethylens, welche aus der Gruppe, die aus säure- oder acrylatmodifiziertem Ethylen-Vinylacetat-Harz, Terpolymer aus Ethylen/Vinylacetat/Kohlenmonoxid/Ethylen und Poly(isobutyl)methacrylat besteht, gewählt werden, sowie Kombinationen daraus umfasst;
    • (b) eine Klebstoffschicht, die sich auf einer Hauptseite befindet, welche der mikrofibrillierten Oberfläche gegenüber liegt;
    • (c) einen Trennliner, der die Klebstoffschicht schützt; und
    • (d) eine Tintenstrahldruckfarbe, die auf der mikrofibrillierten Oberfläche aufgebracht wird.
  • Vorteilhafterweise ermöglicht es die vorliegende Erfindung, Tintenstrahldruckfarben auf Lösemittelbasis, auf Wasserbasis, auf Ölbasis oder durch Strahlung härtbare Tintenstrahldruckfarben auf ein Rezeptormedium aufzubringen, welches Mikrofasern und/oder Mikroflocken enthält, Bilder mit feiner Auflösung und guter Flächenfüllung zu erhalten.
  • Diese mikrofibrillierten Materialien setzen sich aus Mikrofasern oder Mikroflocken zusammen, die physikalisch einzigartig hinsichtlich ihrer mikroskopischen Abmessungen sind. Die Mikrofasern sind bandähnlich, im Gegensatz zu herkömmlichen, aus der Schmelze geblasenen Mikrofasern, die im Allgemeinen von zylindrischer Form sind, und bei den Mikroflocken handelt es sich um flockenartige Strukturen, die physikalisch an den Polymerfilm gebunden sind. Die Dicke der Mikroflocken kann zwischen 1 und 20 Mikrometern schwanken, in Abhängigkeit von der Art der Orientierung, vorzugsweise beträgt sie 1 bis 10 Mikrometer und mit höchstem Vorzug 1 bis 5 Mikrometer. Das Kantenlängenverhältnis einer Mikroflocke in Flächenansicht kann zwischen 1:1 und 1:20 betragen, in Abhängigkeit davon wie ausgewogen die Orientierung ist. Wenn die Orientierung unausgewogen ist (die Orientierung in Maschinenrichtung entspricht nicht der Orientierung in Querrichtung), verlängern sich die Abmessungen der Mikroflocken in der vorherrschenden Orientierungsrichtung, und wenn der uniaxiale Orientierungsgrenzwert erreicht ist, werden bei der Mikrofibrillation ausschließlich Mikrofasern erzeugt. Für die Verwendung als mikrofibrillierte Polymere kommt es ebenfalls in Betracht, Materialien zu faserigen Substraten zu verarbeiten, die mit anderen Mitteln nur schwer zu Mikrofasern dieser Größe verarbeitet werden können, z.B. Harze mit hohem Molekulargewicht, nicht verträgliche Mischungen, System mit hohem Füllstoffgehalt und Ähnliches. Aufgrund der Oberflächenstruktur, die Mikrofasern und Mikroflocken umfasst, ermöglichen es die vorliegenden mikrofibrillierten Polymermaterialien, ohne Oberflächenbehandlungen (d.h. aufnahmefähige Druckbeschichtungen, Corona-Entladung usw.) auf Materialien zu drucken, die im Tintenstrahlverfahren wenig aufnahmefähig sind (z.B. Polyolefine mit niedriger Oberflächenenergie), wobei verhindert wird, dass die Druckfarben ausfransen oder abperlen, wie es bei Filmen der Fall ist, die nicht mikrofibrilliert wurden. Zusätzlich dazu trägt diese Oberflächenstruktur, die Tonwertzunahme zu beherrschen. Druckpunkte, die auf die vorliegenden mikrofibrillierten Materialien aufgebracht werden, zeigen eine endliche sofortige Tonwertzunahme, die im weiteren Verlauf sich nicht mehr wesentlich ändert, anders als bei den meisten Aufnahmematerialien für Tintenstrahlanwendungen. Somit verbessert die Mikrofibrillation die Auflösung, indem das Zusammenlaufen von Druckzeilen wirksamer unterbunden wird.
  • Aufgrund des Vorhandenseins von Mikrofasern und Mikroflocken an ihrer Oberfläche weisen die mikrofibrillierten Materialien, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, eine Reihe von vorteilhaften Eigenschaften auf. Zum Beispiel verhindern diese Materialien selbst bei starkem Lösemitteleinsatz, dass die Druckfarben verlaufen, und sie reduzieren darüber hinaus das Ausbluten zwischen unterschiedlichen Farben auf ein Minimum. Die aufgebrachten Tintenstrahldruckfarben fühlen sich so rasch nach dem Drucken trocken an, dass sie unmittelbar nach dem Drucken ohne Verschmieren befördert und dann aufgerollt werden können, ohne Oberflächenabdrücke zu hinterlassen oder das Bild aufzuprägen. Anders als Filme auf PVC-Basis halten sie das Lösemittel nicht über einen langen Zeitraum zurück. Somit neigen sie nicht dazu, einen unerwünschten Lösemittelgeruch zu verströmen, wenn sie entrollt und ausgehängt werden. Mikrofibrillierte Materialien können Druckfarben auf Wasserbasis weiterhin eine mäßige Wasserbeständigkeit verleihen. Die mikrofibril lierten Oberflächen können nach dem Drucken einer Prägebehandlung unterzogen werden, um ihnen andere Eigenschaften zu verleihen, einschließlich optischer Spezialeffekte.
  • Das Ausmaß der Mikrofibrillation der Oberfläche eines orientierten Polymers kann gewählt, gesteuert und als Mittel zur Beeinflussung der Druckqualität verwendet werden. Somit kann ein bedrucktes Blatt auf der Grundlage eines einzelnen Vorläuferfilms herstellt werden (ohne dass eine Laminierung oder Beschichtung oder der Einsatz von Bindemittel erforderlich wäre), wenn nur teilweise Mikrofibrillation zur Anwendung kommt. Das Rezeptormedium weist mikrofaserige oder mit Mikroflocken versehene Fläche auf, die über eine große Oberfläche verfügt, wobei der Film selbst aber nicht durchlässig ist oder für die Lösemittel in der Druckfarbe nur in geringem Maße durchlässig ist. Daher kann das Rezeptormedium, das in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, sowohl eine Rezeptorschicht (die mikrofibrillierte Oberfläche) als auch eine Lösemittelsperrschicht (der nicht mikrofibrillierte Basisfilm) umfassen, wodurch verhindert wird, dass das Lösemittel in den Tintenstrahldruckfarben etwaige Klebstoffe auf der nicht mikrofibrillierten Seite negativ beeinflusst. Dies beseitigt ebenfalls das Problem des Rollens, das auftritt, wenn Beschichtungen aufgrund der Quellung und Entquellung von lösemittelempfindlichen Materialien trocknen. Da bedeutende Mengen der Druckfarbenlösemittel nicht vom Material, das die Mikrofasern oder Mikroflocken umfasst, aufgenommen werden und auch nicht in den Basisfilm eindringen, ist es nicht erforderlich, einen Trägerliner zu verwenden, wie dies beim Bedrucken von dünnen (4 Milli-Inch) Graphikfilmen auf PVC-Basis der Fall ist, da letztere dazu neigen, Lösemittel aufzusaugen und sich aufzurollen.
  • Mittels dieses Verfahrens zur Herstellung mikrofibrillierter Filme ist es möglich, einen oder mehrere Zusatzstoffe, welche die Druckqualität verbessern, direkt in die Schmelze einzuarbeiten, anstatt den/die Zusatzstoff(e) durch Lösemittelbeschichtung auf die Oberfläche aufbringen zu müssen. Dies macht einen zusätzlichen Beschichtungsschritt überflüssig und erspart die Verwendung von Lösemitteln, die umweltschädigend sein können. Die Zusatzstoffe zur Verbesserung der Druckqualität neigen dazu, die Farbdichte der Tintenstrahldruckfarbe sowohl auf dem mikrofibrillierten Material als auch auf dem nicht fibrillierten Material zu verbessern, aber auf dem (nicht fibrillierten) Vorläuferfilm erhöhen sie die Bildauflösung nicht wesentlich, da es bei diesem immer noch zum Ausbluten der Druckfarbe und zur Marmorierung kommt.
  • Wenn mikrofibrillierte Materialien aus Polymeren mit niedriger Oberflächenenergie hergestellt werden (z.B. aus Polyolefinen), ist die Farbdichte tendenziell gering. Diese geringe Farbdichte ist augenscheinlich nicht auf eine mangelnde Druckfarbenaufnahme durch die mikrofibrillierten Materialien zurückzuführen, sondern auf eine unzureichende Ausbreitung auf den Oberflächen des mikrofibrillierten Materials. Um die Farbdichte zu verbessern, können Mischungen aus einem oder mehreren Polymeren mit Zusatzstoffen zur Verbesserung der Druckqualität, die aus der Gruppe, die aus Polymeren, Tensiden und Beizmitteln besteht, gewählt werden, verwendet werden. Diese Polymere und Tenside werden nach ihrer Fähigkeit ausgewählt, die Oberflächenenergie des mikrofibrillierten Materials zu erhöhen oder nach ihrer Affinität zu den Bindemitteln in der Druckfarbe, um das Ausbreiten der Druckfarbe auf der Oberfläche zu fördern. Die Beizmittel werden nach ihrer Fähigkeit ausgewählt, die Trockenzeit zu verkürzen, indem sie mit dem Farbstoff in der Druckfarbe einen Komplex bilden und das im Tintenstrahlverfahren erzeugte Bild beständig gegen Verschmieren und/oder wasserfest machen.
  • In der vorliegenden Erfindung wird ein Rezeptorme dium verwendet, welches einen orientierten Film mit mindestens einer mikrofibrillierten Oberfläche, den Tiefe mehr als 10 μm beträgt, umfasst, wobei die Filme uniaxial orientiert sein können, um eine faserige Oberfläche herzustellen, die Mikrofasern aus Polymer aufweist, deren durchschnittlicher effektiver Durchmesser weniger als 20 μm, im Allgemeinen zwischen 0,01 und 10 μm, beträgt und die im Querschnitt im Wesentlichen rechteckig sind, wobei das Kantenlängenverhältnis in Queransicht (Breite zu Dicke) zwischen 1,5:1 und 20:1 liegt. Solche uniaxial orientierten Mikrofaserfilme sowie Verfahren zu deren Herstellung sind im amerikanischen Patent Nr. 6,110,588 beschrieben. Alternativ dazu können die Filme biaxial orientiert sein, um eine mikrofaserige Oberfläche aus Mikroflocken herzustellen, wobei diese Flocken verglichen mit ihrer Breite und Länge im Querschnitt dünn sind und eine unregelmäßige Form aufweisen. Solche biaxial orientierten Filme mit Mikroflocken sowie Verfahren zu deren Herstellung, einschließlich der Mikrofibrillation, sind in dem amerikanischen Patent Nr. 6,331,434 beschrieben. Bei den Mikroflocken handelt es ich flockige Strukturen, die physikalisch an den Polymerfilm gebunden sind. Die Dicke der Mikroflocken kann zwischen 1 und 20 Mikrometern schwanken, in Abhängigkeit von der Art der Orientierung, vorzugsweise beträgt sie 1 bis 10 Mikrometer und mit höchstem Vorzug 1 bis 5 Mikrometer. Das Kantenlängenverhältnis einer Mikroflocke in Flächenansicht kann zwischen 1:1 und 1:20 betragen, in Abhängigkeit davon, wie ausgewogen die Orientierung ist. Wenn die Orientierung unausgewogen ist (die Orientierung in Maschinenrichtung entspricht nicht der Orientierung in Querrichtung), verlängern sich die Abmessungen der Mikroflocken in der vorherrschenden Orientierungsrichtung, und wenn der uniaxiale Orientierungsgrenzwert erreicht ist, werden bei der Mikrofibrillation ausschließlich Mikrofasern erzeugt. Sowohl die Mikrofasern als auch die Mikroflocken verleihen dem Film eine große Oberfläche, was in Kombination mit einer hohen Dichte an Mikrofasern oder Mikroflocken das Verlaufen oder Ausbluten der Druckfarbe auf ein Minimum reduzieren und so für eine hohe Auflösung der im Tintenstrahlverfahren erzeugten Bilder sorgen kann.
  • Sowohl einzelne Polymere als auch Mischungen können zweckmäßigerweise dem Mikrofibrillationsverfahren unterzogen werden. Eine erste Polymerkomponente oder Einzelpolymerkomponente umfasst ein beliebiges in der Schmelze verarbeitbares kristallines, halbkristallines oder kristallisierbares Polymer oder Copolymer, wozu auch Blockpolymere, Pfropfpolymere und zufällig zusammengesetzte Copolymere gehören. Halbkristallin Polymere bestehen aus einer Mischung von amorphen Bereichen und kristallinen Bereichen. Die kristallinen Bereiche weisen eine höhere Ordnung auf, und die Ketten lagern sich genauer gesagt zu Kristallgittern zusammen. Einige kristalline Bereiche können einen höheren Ordnungsgrad aufweisen als andere. Wenn kristalline Bereiche auf eine Temperatur erwärmt werden, die oberhalb der Schmelztemperatur des Polymers liegt, nimmt die Ordnung ab und die Zufallskomponente nimmt zu. Wenn sie schnell abgekühlt werden, erstarrt dieser weniger geordnete Zustand und es wird ein als amorph bezeichnetes Polymer erhalten. Wenn sie langsam abgekühlt werden, können sich diese Moleküle wieder zu kristallinen Bereichen zusammenlagern und das Polymer wird als halbkristallin bezeichnet. Einige Polymere bleiben amorph und zeigen keinerlei Neigung zum Kristallisieren. Einige Polymere können durch Wärmebehandlungen, Strecken oder Orientieren sowie durch das Einwirken von Lösemitteln in den halbkristallinen Zustand überführt werden, und mit Hilfe dieser Verfahren kann der Grad der echten Kristallinität gesteuert werden.
  • Zu den zweckmäßigerweise in der vorliegenden Erfindung einsetzbaren halbkristallin Polymeren gehören Polyethylen, Polypropylen, Copolymere aus Polypropylen und Polyethylen, Poly(alpha)olefine, Polyoxymethylen, Poly(vinylidinfluorid), Poly(methylpenten), Poly(ethylen-chlortrifluorethylen), Poly(vinylfluorid), Poly(vinylalkohol), Poly(ethylenoxid), Poly(ethylenterephthalat)(PET), Poly(butylen terephthalat)(PBT), Polylactid, Nylon 6, Nylon 66, Nylon 610, Nylon 612, Polybuten, syndiotaktisches Polystyrol sowie thermotrope Flüssigkristall-Polymere, wobei die Auswahl aber nicht auf die genannten Verbindungen beschränkt ist. Zu den Beispielen für geeignete thermotrope Flüssigkristall-Polymere gehören aromatische Polyester, die in der Schmelze Flüssigkristall-Eigenschaften zeigen und die aus aromatischen Diolen, aromatischen Carbonsäuren, Hydroxycarbonsäuren und anderen ähnlichen Monomeren synthetisiert werden können. Zu den typischen Beispielen gehört eine erste Gruppe, die aus Parahydroxybenzoesäure (PHB), Terephthalsäure und Biphenol besteht; eine zweite Gruppe, die aus PHB und 2,6-Hydroxynaphthoesäure besteht; und eine dritte Gruppe, die aus PHB, Terephthalsäure und Ethylenglykol besteht. Bevorzugte Polymere sind Polyolefine wie etwa Polypropylen und Polyethylen und Polyethylen/Polypropylen-Copolymere, welche kostengünstig auf einfache Weise erhältlich sind und den fibrillierten Gegenständen sehr erstrebenswerte Eigenschaften wie etwa einen hohen Modulwert und eine hohe Zugfestigkeit verleihen.
  • Die halbkristalline Polymerkomponente kann darüber hinaus, in Mischung, ein zweites Polymer umfassen, um dem mikrofibrillierten Film, der in der Erfindung verwendet wird, die gewünschten Eigenschaften zu verleihen. Das zweite Polymer solcher Mischungen kann halbkristallin oder amorph sein und macht im Allgemeinen weniger als 40 Gewichtsprozent aus, bezogen auf das Gewicht der halbkristallinen Polymerkomponente. Es können zum Beispiel kleine Mengen an Polyethylen dem Polypropylen zugesetzt werden, wenn dieses als halbkristalline Polymerkomponente verwendet wird, um so die Weichheit und Drapierbarkeit des mikrofibrillierten Films. Andere Polymere können als Zusatzstoffe zur Verbesserung der Druckqualität hinzugefügt werden, um die Druckfarbendichte zu erhöhen. Wiederum andere Polymere können hinzugefügt werden, um die Steifheit des Films, den Risswiderstand, die Reißfestigkeit nach Elmendorf, die Dehnbarkeit, die Zugfestigkeit und die Schlagfestigkeit zu verbessern, wie nach dem Stand der Technik bekannt ist. Zu den Beispielen für insbesondere zweckmäßig verwendbare Polymermischungen gehören Polypropylen mit Poly(ethylenterephthalat) (PET), Poly(butylenterephthalat) (PBT), Polyvinylpyrrolidon und ein ionomeres Copolymer aus Ethylen und (Meth)acrylsäure, Ethylenvinylacetat, Polystyrol/Polyisopren-Copolymere, säuremodifiziertes Ethylenvinylacetat, säure/acrylatmodifiziertes Ethylenvinylacetat, Polyether-ester-Elastomere, Terpolymere aus Ethylen/Vinylacetate/Kohlenmonoxid/Ethylen ohne und mit Poly(isobutylmethacrylat) sowie thermoplastische Polyurethane. Zu den weiteren Zweitpolymeren können zum Beispiel Polycarbonate gehören; Polymethylpenten; Nylonvarianten; Acrylat- und Methacrylathomopolymere und Copolymere; Polystyrole; Vinylchlorid/Vinylacetat-Copolymere; Vinylchlorid/Vinylacetat/Vinylalkohol-Terpolymere; Polyethylenimine; acrylat- und maleinsäureanhydridmodifizierte Ethylen-Vinylacetat-Copolymere; Copolymere aus Ethylen und Methylacrylat; Ethylen/Octen-Copolymere; Mischungen und Polyvinylpyrrolidon mit Polyvinylalkohol: Copolymere oder Terpolymere aus N-vinyl-2-pyrrolidinon mit Acrylsäure, Dimethylaminoethylacrylat, Trimethoxysilylethylmethacrylat und/oder Poly(ethylenoxid)acrylat; Poly(cycloolefine); und Gummistoffe. Wenn ein Zweitpolymer zur Verbesserung der Druckqualität verwendet wird, kann es mit dem mikrofibrillierten Film nicht nur durch Schmelzverarbeitung kombiniert werden, sondern auch indem der mikrofibrillierte Film mit einer Lösung oder Dispersion des Zusatzstoffes beschichtet wird.
  • Die hohlraumerzeugende Komponente wird derart gewählt, dass sie mit der halbkristallinen Polymerkomponente nicht mischbar ist. Es kann sich um eine Komponente aus organischen oder anorganischen Feststoffpartikeln mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von ungefähr 0,1 bis 10,0 μm handeln, wobei die Partikeln eine beliebige Form haben können, einschließlich amorpher und nadelartiger Formen sowie Spindel-, Platten-, Diamanten-, Würfel- und Kugelformen. Zu den anorganischen Feststoffen, die zweckmäßigerweise als hohlraumerzeugende Komponente verwendet werden können, gehören massives oder hohles Glas, Keramik- oder Metallpartikel, Mikrokugeln oder -perlen; Zeolithpartikel; anorganische Verbindungen einschließlich der Metalloxide wie etwa Titandioxid, Aluminiumoxid und Siliziumdioxid; Metall; Alkali- oder Erdalkalicarbonate oder -silikate, Metasilikate, Sulfate; Kaolin, Talk, Ruß und Ähnliches, wobei die Auswahl aber nicht auf die genannten Verbindungen beschränkt ist. Typischerweise werden Calciumcarbonat oder Wollastonit, d.h. Calciummetasilikat verwendet. Die anorganischen hohlraumerzeugenden Komponenten werden so gewählt, dass sie, wenn sie in der halbkristallinen Polymerkomponente dispergiert werden, wenig mit der Oberfläche in Wechselwirkung treten, was entweder auf ihre chemische Beschaffenheit oder auf ihre physikalische Formen zurückzuführen ist. Im Allgemeinen sollte die anorganische hohlraumerzeugende Komponente nicht dazu befähigt sein, mit der halbkristallinen Polymerkomponente chemisch zu reagieren, wobei Lewis-Säure/Base-Wechselwirkungen eingeschlossen sind und auch die van-der-Waals-Wechselwirkungen möglichst gering sein sollten.
  • Bei der hohlraumerzeugenden Komponente kann es sich um ein thermoplastisches Polymer einschließlich halbkristalliner Polymere und amorpher Polymere handeln, die mit der halbkristallinen Polymerkomponente ein nicht mischbares Gemisch bilden. Ein nicht mischbares Gemisch weist mehrere amorphe Phasen auf, wie zum Beispiel anhand des Auftretens mehrerer amorpher Glasübergangstemperaturen nachgewiesen werden kann. Im vorliegenden Schriftstück bezieht sich der Begriff "nicht mischbar" auf Polymermischungen, deren Löslichkeit begrenzt ist und deren Grenzflächenspannung ungleich null ist, d.h. auf ein Gemisch, deren freie Mischenergie größer als null ist: ΔGm ≅ ΔHm > 0
  • Die Mischbarkeit von Polymeren wird unter Berücksichtigung sowohl thermodynamischer als auch kinetischer Aspekte bestimmt. Für unpolare Polymer kann die Mischbarkeit im Allgemeinen entsprechend der Unterschiede bei den Löslichkeitsparametern oder bei den Wechselwirkungsparametern nach Flory-Huggins vorhergesagt werden. Für Polymere mit unspezifischen Wechselwirkungen wie etwa für Polyolefine können die Wechselwirkungsparameter nach Flory-Huggins berechnet werden, indem das Quadrat des Unterschiedes der Löslichkeitsparameter mit dem Faktor (V/RT) multipliziert wird, wobei V das molare Volumen der amorphen Phase der sich wiederholenden Einheit, R die Gaskonstante und T die absolute Temperatur ist. Daraus ergibt sich, dass der Wechselwirkungsparameter nach Flory-Huggins für zwei unpolare Polymere stets eine positive Zahl ist, die angibt, dass die beiden Polymere sich nicht spontan mischen und dass das Gemisch als "nicht mischbar" anzusehen ist.
  • Zu den Polymeren, die zweckmäßigerweise als hohlraumerzeugende Komponenten verwendet werden können, gehören die oben beschriebenen halbkristallinen Polymere ebenso wie amorphe Polymere, die derart ausgewählt werden, dass sie beim Abkühlen der Schmelze getrennte Phasen bilden. Zu den hohlraumerzeugenden Polymeren, die zweckmäßigerweise verwendet werden können, gehören Polyester, Vinylharze, Ethylencopolymere, Polystyrolharze und deren Copolymere, Polycarbonate, Polyisobuty len, Acrylate und Methacrylathomopolymere sowie deren Copolymere, zyklische Polyolefine, maleinsäuremodifizierte Polypropylen-Blockcopolymere, Gummistoffe, sulfoniertes Poly(ethylenterephthalat), Polyvinylpyrrolidon und Vinylpyrrolidoncopolymere, Epoxyverbindungen, thermoplastische Polyurethane und Kombinationen dieser Verbindungen, wobei die Auswahl aber nicht auf die genannten Verbindungen beschränkt ist. Zu den Beispielen für Polystyrolcopolymere gehören Poly(styrol-co-acrylnitril), Poly(styrol-co-maleinsäureanhydrid) und Poly(acrylnitril-Butadien-Styrol). Zu den Beispielen für Acrylate und Methacrylate, die zweckmäßigerweise verwendet werden können, gehören Polymere aus Butylacrylat, Ethylacrylat, Isopropylacrylat, Methylacrylat, 8enzylmethacrylat, Butylmethacrylat, Cyclohexylmethacrylat, Ethylmethacrylat, Hexylmethacrylat, Isobutylmethacrylat, Isobutylmethacrylat, Methylmethacrylat, Phenylmethacrylat und Propylethacrylat. Zu den Beispielen für Methacrylatcopolymere, die zweckmäßigerweise verwendet werden können, gehören Copolymere aus Methylmethacrylat mit Butylmethacrylat, Ethylmethacrylat, Isobutylmethacrylat, Isobornylmethacrylat und Laurylmethacrylat sowie aus Butylmethacrylat mit Isobutylmethacrylat. Zu den Beispielen für zyklische Polyolefine gehören Polynorbornen und Copolymere daraus. Zu den Beispielen für Vinylharze gehören Poly(vinylchlorid), Poly(vinylacetat) und Poly(vinylalkohol). Zu den Beispielen für Ethylencopolymere gehören säuremodifiziertes Ethylen-Vinylacetat, metallionenneutralisierte Copolymere aus Ethylen und Methacryl- oder Acrylsäure, mit Maleinsäureanhydrid gepfropftes Polyethylen, säuremodifizierte Ethylen/Acrylat/Kohlenmonoxid-Terpolymere, Ethylen/n-Butylacrylat/Kohlenmonoxid-Terpolymer, Ethylen/Glycidylmethacrylat/Kohlenmonoxid-Terpolymer, Ethylacrylat-Elastomere, Ethylen/Vinylacetat/Kohlenmonoxid-Terpolymer und Copolymere aus Ethylen und Butyl-, Ethyl- und Methylacrylat. Typischerweise werden Poly(ethylenterephthalat) oder Poly(butylenterephthalat, Copolymere aus Methylmethacrylat mit Butylacrylat, Butylmethacrylat, Isobutylmethacrylat oder Isobornylmethacrylat, Copolymere aus Isobutylmethacrylat und Butylmethacrylat; Butylmethacrylatharze oder Copolymere aus Ethylen wie etwa säure/acrylatmodifiziertes Ethylen-Vinylacetat-Harz, Terpolymer aus Ethylen/Vinylacetat/Kohlenmonoxid/Ethylen sowie Kombinationen dieser Verbindungen verwendet. Zu den bevorzugten hohlraumerzeugenden Komponenten gehört eine Mischung einer anorganisch Feststoffpartikelkomponente und einer Polymerkomponente gemäß der obigen Definition.
  • Wenn ein nicht mischbares Polymergemisch verwendet wird, können die relativen Mengen der halbkristallinen Polymerkomponente und der hohlraumerzeugenden Polymerkomponente so gewählt werden, dass das erste Polymer eine kontinuierliche Phase bildet und das zweite Polymer eine diskontinuierliche Phase bildet, oder dass das zweite Polymer eine kontinuierliche Phase bildet und das erste Polymer eine diskontinuierliche Phase bildet, oder dass jedes Poly für sich eine kontinuierliche Phase bildet; so wie in einem sich gegenseitig durchdringenden Polymernetzwerk. Die relativen Mengen der jeweiligen Polymere können in einem weiten Bereich schwanken, von 99:1 bis 1:99 im Gewichtsverhältnis. Vorzugsweise bildet die halbkristalline Polymerkomponente die kontinuierliche Phase, während die hohlraumerzeugende Komponente eine diskontinuierliche oder getrennte Phase bildet, welche in der kontinuierlichen Phase des ersten Polymers dispergiert ist. In solchen Anordnungen wird die Menge der hohlraumerzeugenden Komponente die Eigenschaften des Filmendproduktes beeinflussen. Im Allgemeinen nimmt die Menge an Hohlräumen im Filmendprodukt zu, wenn die Menge der hohlraumerzeugenden Komponente zunimmt. Daraus ergibt sich, dass diejenigen Eigenschaften, die von der Menge an Hohlräumen im Film beeinflusst werden, wie etwa die mechanischen Eigenschaften, die Dichte, die Lichtdurch lässigkeit usw. von der Menge der zugesetzten hohlraumerzeugenden Komponente abhängen. Wenn es sich bei der hohlraumerzeugenden Komponente um ein Polymer handelt, wird beim Erhöhen des Gemischanteils dieses hohlraumerzeugenden Polymers ein Bereich von Zusammensetzungen erreicht, in welchem das hohlraumerzeugende Polymer nicht mehr eindeutig als die dispergierte oder getrennte Phase erkannt werden kann. Ein weiteres Erhöhen des Gemischanteils des hohlraumerzeugenden Polymers wird zu einer Phasenumkehr führen, wobei das hohlraumerzeugende Polymer zur kontinuierlichen Phase wird.
  • Unabhängig davon, ob die hohlraumerzeugende Komponente organisch, anorganisch oder beides ist, liegt der Mengenanteil der hohlraumerzeugenden Komponente in der Zusammensetzung vorzugsweise zwischen 1 Gewichts% und 65 Gewichts, insbesondere zwischen 20 Gewichts und 50 Gewichts% und mit höchstem Vorzug zwischen 30 Gewichts% und 45 Gewichts. In diesen Bereichen der Zusammensetzung bildet das erste halbkristalline Polymer eine kontinuierliche Phase, während die hohlraumerzeugende Komponente die getrennte, diskontinuierliche Phase bildet.
  • Darüber hinaus muss gewährleistet sein, dass die gewählte hohlraumerzeugende Komponente mit der gewählten halbkristallinen Polymerkomponente nicht mischbar ist. In diesem Zusammenhang ist unter dem Begriff "nicht mischbar" zu verstehen, dass die getrennte Phase sich in der kontinuierlichen Phase nicht in nennenswertem Ausmaße löst, d.h. die getrennte Phase muss eigene, erkennbare Bereiche innerhalb der Matrix der kontinuierlichen Phase bilden.
  • Das Molekulargewicht der jeweiligen Polymere sollte so gewählt werden, dass das Polymer unter den Verfahrensbedingungen schmelzverarbeitet werden kann. Für Polypropylen und Polyethylen, zum Beispiel, kann das Molekulargewicht von ungefähr 5.000 bis 500.000 betragen und liegt vorzugsweise zwischen ungefähr 100.000 und 300.000.
  • Um die besten physikalischen Eigenschaften zu erzielen und um sicherzustellen, dass der Polymerfilm für die Mikrofibrillation geeignet ist, müssen die Polymerketten in einem oder mehreren schritten entlang mindestens einer Hauptachse (uniaxial) orientiert werden, und sie können weiterhin entweder gleichzeitig oder nacheinander entlang zweier Hauptachsen (biaxial) orientiert werden. Das Ausmaß der molekularen Orientierung wird im Allgemeinen über das Zugverhältnis bestimmt, wobei es sich um das Verhältnis der endgültigen Länge oder Breite gegenüber der ursprünglichen Länge bzw. Breite handelt. Diese Orientierung kann mit Hilfe einer Kombination von Techniken in der vorliegenden Erfindung bewirkt werden, einschließlich der Schritte Kalandrieren, Längenorientieren und Spannen in der Breite.
  • Verfahren zur uniaxialen Orientierung eines Films und zur Mikrofibrillation des Films sind im amerikanischen Patent Nr. 6,110,588 beschrieben. Verfahren zur biaxialen Orientierung eines Films und zur Mikrofibrillation des Films zwecks Erzeugung von Mikrofasern und mikrofaserigen Flocken (Mikroflocken) sind im amerikanischen Patent Nr. 6,331,434 beschrieben.
  • Im Allgemeinen verbessert ein erhöhter Gehalt an hohlraumerzeugenden Stoffen die anschließende Mikrofibrillation und führt, im Falle uniaxial orientierter Filme, zu einer höheren Ausbeute an Mikrofasern, sowie, im Falle einer biaxialen Orientierung, zu einer höheren Ausbeute an Mikroflocken. Zur Herstellung eines Gegenstandes mit mindestens einer mikrofibrillierten Oberfläche sollte der Polymerfilm vorzugsweise einen Gehalt an Hohlräumen aufweisen, der über 5%, insbesondere über 10%, und mit höchstem Vorzug über 30 liegt, wobei die Messung über die Dichte erfolgt, d.h. durch Bestimmung des Dichteverhältnisses zwischen dem Film mit Hohlräumen und dem Ausgangsfilm. Das Ausmaß der Hohlstellenbildung oder der Hohlraumgehalt im orientierten Film hängt stark von der Temperatur und dem Ausmaß der Orientierung, das während des Verfahrens erreicht wird, ab. Um höhere Hohlraumgehalte zu erzielen, wird es bevorzugt, die Temperatur gerade ausreichend hoch zu wählen, damit das/die Polymer(e) fließfähig zu bleiben, und den Film so stark zu orientieren wie es möglich ist, ohne dass der Film reißt.
  • In der Praxis können die Filme zuerst einem oder mehreren Verfahrensschritten unterzogen werden, die zum Ziel haben, der halbkristallinen Polymerkomponente das gewünschte Maß an Kristallinität zu verleihen, um dann zur Schaffung von Hohlräumen weiterverarbeitet zu werden, oder die Hohlräume können gleichzeitig während der Verfahrensschritte geschaffen werden, welche die Kristallinität verleihen. Somit können die Kalandrier- oder Dehnschritte, welche die Orientierung des Polymerfilms bewirken und die Kristallinität (und Orientierung) des Polymers verbessern, gleichzeitig auch die Schaffung von Hohlräumen bewirken.
  • Während des Verfahrens kann das Ausmaß der Mikrofibrillation gesteuert werden, um verschiedene Ausmaße an Mikrofibrillation von gering bis hoch bereitstellen zu können, je nachdem, ob es sich um einen uniaxial oder biaxial orientierten Film handelt. In jedwedem Mikrofibrillationsverfahren bleiben die meisten der Mikrofasern oder Mikroflocken mit der Filmbahn verbunden, da sie nur unvollständig von der Polymermatrix abgelöst werden. Vorteilhafterweise kann der mikrofibrillierte Gegenstand, dessen Mikrofasern oder Mikroflocken mit Filmbahn fest verbunden sind, einfach und sicher gehandhabt, gelagert und transportiert werden, ohne dass ungebundene Mikrofasern oder Mikroflocken zu Verunreinigungen führen könnten. Für Druckanwendungen ist es erstrebenswert, dass die Mikrofasern oder Mikroflocken durch eine feste Verbindung auf der Filmbahn zurückgehalten werden.
  • Das Rezeptormedium, welches in der vorliegende Erfindung verwendet wird, kann darüber hinaus eine Klebstoffschicht auf einer Hauptseite des Bogens aufweisen, die der mikrofibrillierten Oberfläche gegenüber liegt, wobei sie wahlweise aber vorzugsweise durch einen Trennliner geschützt wird. Nach der Bilderzeugung kann das Rezeptormedium auf eine horizontale oder vertikal Innen- oder Außenfläche geklebt werden, um zu warnen, zu informieren, zu unterhalten, zu werben usw.
  • Die Auswahl des Klebstoffs und des Trennliners hängt von der beabsichtigten Verwendung der graphischen Bilddarstellung ab.
  • Hinsichtlich der Haftklebstoffe kann es sich um einen beliebigen herkömmlichen Haftklebstoff handeln, der sowohl am Polymerbogen haftet als auch an der Oberfläche des Gegenstandes, an welchem das Tintenstrahl-Rezeptormedium, welches mit einem permanenten, genau bestimmten Bild versehen ist, angebracht werden soll. In allgemeiner Weise sind Haftklebstoffe in Satas, Ed., Handbook of Pressure Sensitive Adhesives, 2nd Ed. (Von Nostrand Reinhold 1989) beschrieben. Haftklebstoffe sind im Handel bei einer Reihe von Bezugsquellen erhältlich. Besonders sind Acrylat-Haftklebstoffe bevorzugt, die bei der Firma Minnesota Mining and Manufacturing Company gewerblich erhältlich sind und im Allgemeinen in den amerikanischen Patentschriften Nr. 5,141,790; 4,605,592; 5,045,386; und 5,229,207; sowie in der EPO Patentanmeldung Nr. EP 0 570 515 B1 (Steelman et al.) beschrieben sind.
  • Trennliner sind ebenfalls wohlbekannt und im Handel bei einer Reihe von Bezugsquellen erhältlich. Zu den nichteinschränkenden Beispielen für Trennliner gehören silikonbeschichtetes Kraftpapier, silikonbeschichtetes Polyethylenbeschichtetes Papier, silikonbeschichtete oder unbeschichtete Polymermaterialien wie etwa Polyethylen oder Polypropylen, ebenso wie die vorstehend erwähnten Ausgangsmaterialien, die mit Polymertrennmitteln wie etwa mit Silikonharnstoff, Urethanen oder langkettigen Alkylacrylaten beschichtet sind, wie sie in den US-Patentschrift Nr. 5,957,724; 4,567,073; 4,313,988; 3,997,702; 4,614,667; 5,202,190; und 5,290,615 definiert sind; sowie diejenigen Liner, die im Handel unter der Marke Polysilk bei Rexam Release in Oakbrook, IL oder aber unter der Marke EXHERE bei P.H. Glatfelter Company in Spring Grove, PA. erhältlich sind.
  • Die Rezeptormedien, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, sind für die Herstellung von graphischen Bilddarstellungen mit Tintenstrahldruckern von Nutzen. Die Rezeptormedien, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, lösen unerwarteterweise allgemein bekannte Probleme der Bildqualität bei Tintenstrahldrucksystemen wie das Ausfransen, die Streifenbildung und das Entstehen netzartiger Risse beim Trocknen (Letzteres tritt bei bindemittelfreien Pigmentdruckfarben auf Wasserbasis auf) und stellen darüber hinaus eine druckfarbenaufsaugenden Oberfläche bereit, welche das Verlaufen verhindert und dazu beiträgt, die Druckfarben an das Substrat zu binden. Aufgrund der großen Oberfläche der mikrofibrillierten Strukturen können die Lösemittel der Druckfarbe rasch verdampfen und werden nicht von der Hauptmasse der Fasern aufgenommen, weshalb bei der Verwendung kein Restgeruch nach zurückgehaltenen Lösemitteln auftritt, wie es gemeinhin bei den üblichen Produkten auf PVC-Basis der Fall ist. Ein weiterer Vorteil der Rezeptormedien, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, besteht darin, dass die mikrofibrillierte Oberfläche mit Druckfarben auf Basis organischer Lösungsmittel, auf Ölbasis, auf Wasserbasis oder mit solchen, die durch Strahlung polymerisierbar sind, zweckmäßig verwendet werden kann. Weiterhin können die Druckfarben, die auf das Rezeptormedium aufgebracht werden, farbgebende Mittel auf Basis von Farbstoffen oder Pigmenten umfassen.
  • Die Tintenstrahl-Rezeptormedien, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, können in einer beliebigen Umgebung zum Einsatz kommen, in welcher ein Bedarf an Tintenstrahlbildern besteht, die präzise, stabil, schnelltrocknend, unmittelbar nach dem Drucken handhabbar und abriebfest sind.
  • Die Tintenstrahl-Rezeptormedien, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, können eine Vielzahl von Tintenstrahldruckfarben-Formulierungen aufnehmen und schnelltrocknende und präzise Tintenstrahlbilder darstellen. Die Oberflächenbeschaffenheit der mikrofibrillierten Oberfläche des Tintenstrahl-Rezeptormediums kann zum Erzielen bester Ergebnisse variiert werden, in Abhängigkeit mehrerer Faktoren wie etwa: des Volumens der Druckfarbentröpfchen; der Zusammensetzung des flüssigen Druckfarbenträgermediums; der Druckfarbenart (Pigment oder Mischung aus Pigmenten und wässrigen oder nicht wässrigen Farbstoffen); der Herstellungstechnik (Maschinengeschwindigkeit, Auflösung, Walzenanordnung); usw.
  • Die Erzeugung präziser Tintenstrahlbilder wird durch eine Vielzahl im Handel erhältlicher Drucker gewährleistet. Zu den nichteinschränkenden Beispielen gehören thermische Tintenstrahldrucker wie etwa solche der Marken DeskJet, PaintJet, Deskwriter, DesignJet sowie weitere Drucker der Firma Hewlett-Packard Corporation in Palo Alto, CA, die im Handel erhältlich sind. Ebenfalls dazu gehören Tintenstrahldrucker des Piezo-Typs, wie etwa solche der Firmen Seiko-Epson, Raster Graphics, VUTEk, Scitex, Idanit, und Xerox sowie Sprühstrahldrucker und kontinuierlich arbeitende Tinten strahldrucker. Sämtliche dieser gewerblich erhältlichen Drucker bringt die Druckfarbe mittels eines Sprühstrahls, der einem bestimmten Bild entspricht, auf das Medium, das in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, auf. Bei Anwendung der vorliegenden Erfindung ist die scheinbare Trockendauer sehr viel kürzer, als wenn die bildgebende Schicht auf ein ähnliches, nicht mikrofibrilliertes Medium aufgebracht würde.
  • Das Medium, das in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, kann mit einer Vielzahl von Tintenstrahldruckfarben, die von einer Vielzahl gewerblicher Quellen bezogen werden können, zum Einsatz kommen. Es versteht es, dass jede dieser Druckfarben eine unterschiedliche Formulierung aufweist, sogar für verschiedene Farben innerhalb der gleichen Druckfarbenproduktreihe. Zu den nichteinschränkenden Bezugsquellen gehören die Firmen Minnesota Mining and Manufacturing Company, Encad Corporation, Hewlett-Packard Corporation, DuPont, Inkware, Prizm, NuKote und Ähnliche. Diese Druckfarben sind vorzugsweise dafür ausgelegt, mit den unmittelbar zuvor sowie weiter oberhalb im Stand der Technik beschriebenen Tintenstrahldruckern verwendet zu werden, wobei die technischen Daten der Drucker und Druckfarben einer Überprüfung bedürfen, um sicherzustellen, dass die Tropfenvolumen und die Auflösung geeignet sind, wodurch der Nutzen der vorliegenden Erfindung weiter gesteigert werden könnte.
  • Die Medien, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, können gemeinsam mit anderen tintenstrahlfähigen Materialien zum Einsatz kommen; darunter sind diejenigen Materialien zu verstehen, die dazu befähigt sind, einen Tintenstrahldruckkopf zu durchlaufen. Zu den nichteinschränkenden Beispielen tintenstrahlfähiger Materialien gehören Klebstoffe, Partikeldispersionen, Wachse, elektrisch, thermisch oder magnetisch modifizierbare Materialien, biologische Flüssigkeiten, chemische Reagenzien und Kombinationen daraus.
  • Die Medien, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, können, wenn dies gewünscht wird, weitere Zusatzstoffe zur Verbesserung der Druckqualität enthalten, einschließlich Beizmittel und Tensid, um den Druckvorgang zu verbessern, oder weitere Zusatzstoffe zum Schutz des Mediums. Diese Stoffe können den oben definierten Polymeren beigemischt und mit diesen verarbeitet werden, um wie oben beschrieben mikrofibrillierte Materialien zu bilden, oder in Lösung oder Dispersion auf die mikrofibrillierten Materialien aufgebracht werden.
  • Somit kann ein Tintenstrahl-Rezeptormedium, das in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, beispielsweise Beizmittel enthalten, die als Trocknungsmittel für farbstoffhaltige Druckfarben wirken, sowie Pigmenthilfsstoffe für pigmenthaltige Druckfarben. Zu den Trocknungsmitteln gehört eine aromatische oder aliphatische Säure mit funktionellen Gruppen des Typs Sulfon, Carboxyl, Phenol oder Hydroxyl oder mit einer Mischung der funktionellen Gruppen. Wenn das Trocknungsmittel mit einem mehrwertigen anorganischen Salz und einem Tensid kombiniert ist, ist es dazu befähigt, das Medium derart zu trocknen, sodass schnell und ohne Verschmieren ein Bild auf und innerhalb des Mediums erhalten wird, wenn dieses Bild gedruckt wird.
  • Typische Salze sind Alkalimetallsalze von aromatischen Säuren wie beispielsweise Sulfosalcylsäure, Disulfosalicylsäure, Sulfophthalsäure, Sulfoisophthalsäure, Sulfoterephthalsäure, Disulfophenyldicarboxylsäure, Sulfophenolsäure, Hydrochinonsulfonsäure, Hydrochinondisulfonsäure, Sulfocarboxyphenolsäure, Hydroxyphthalsäure und Kombinationen dieser Verbindungen.
  • Zu den Pigmenthilfsstoffen können auch mehrwertige Metallsalze gehören, welche Dispersionsmittel destabilisieren, die Pigmentpartikel umgeben, und welche, sobald sie mit dem Dispersionshilfsstoff, der die Pigmentpartikel umgibt, einen Komplex gebildet haben, nicht in Wasser löslich sind und so dafür sorgen, dass das Bild wasserfest ist. Typischerweise werden als mehrwertige Kationen solche der Gruppe IIA des Periodensystems verwendet, und zwar mit Gegenionen wie etwa Sulfat, Nitrat, Hydrogensulfat, Chlorid, aromatischen Carboxylaten oder Sulfocarboxylaten. Besonders zweckmäßig sind Aluminiumsulfat und Aluminiumsulfophthalat.
  • Einen weiteren Zusatzstoff für das Rezeptormedium, das in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, stellt ein organometallisches Salz aus einem mehrwertigen Metallkations und einem organischen Säureanion dar. Das metallische Salz setzt gleichzeitig das mehrwertige Metallkation und das organische Säureanion frei, und sowohl als Pigmenthilfsstoff als auch zur Trocknung der Druckfarbe. Das Metallsalz umfasst ein mehrwertiges Metallderivat einer aromatischen Carbon-, Sulfocarbon- oder Sulfophenolsäure, oder einer Kombination daraus. Bei der aromatischen Gruppe kann es sich um eine einfache aromatische, eine kondensierte aromatische, eine heterozyklische aromatische oder eine Kombination daraus handeln. Das mehrwertige Metallion kann aus den Gruppen IIA bis VIA und aus den Gruppen IB bis VIIIB des Periodensystems abgeleitet sein. Zu den typischen Metallionen gehören Al, Mg, Zn, Fe, Bi, Ga, Sr, Ca, Ti und Zr, wobei die Auswahl aber nicht auf die genannten Metallionen beschränkt ist.
  • Als Zusatzstoffe zur Verbesserung der Druckqualität können ebenfalls Tenside verwendet werden, und zwar einzeln oder in Kombination mit einem oder mehreren Polymeren oder Beizmittelzusätzen. Zum Beispiel können die oben genannten Salze wie oben erwähnt mit einem Tensid kombiniert werden. Tenside können beispielsweise ebenfalls verwendet werden, um die Benetzung des mikrofibrillierten Materials mit der Tintenstrahldruckfarbe zu verbessern, wobei dazu nichtionische, anionische, kationische, zwitterionische oder Kombination daraus gehören können. Bei den nichtionischen Tensiden kann es sich um solche auf Fluorkohlenstoff-, Kohlenwasserstoff- oder Silikonbasis handeln. Bevorzugte Tenside verstärken den hydrophilen Charakter des mikrofibrillierten Materials und sich insbesondere von Nutzen wenn Tintenstrahldruckfarben auf Wasserbasis verwenden werden. Beispiele zweckmäßiger Tenside sind in der US-Patentschrift Nr. 6,773,769 beschrieben.
  • Zusätzlich zu den oben genannten Bestandteilen können die Rezeptormedien, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, auch Radikalfänger, Wärmestabilisatoren, UV-Licht-Stabilisatoren und anorganische Füllstoffe enthalten.
  • Radikalfänger können in einer Menge von ungefähr 0,05 bis 1,0 Gewichtsprozent vorhanden sein, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung des mikrofibrillierten Materials. Typischerweise gehören zu den Radikalfängern gehinderte Amin-Lichtstabilisatoren (HALS), Hydroxylamine, sterisch gehinderte Phenole und ähnliche Verbindungen. HALS-Verbindungen sind gewerblich bei Ciba Specialty Chemicals unter der Handelsbezeichnung "Tinuvin 292" sowie bei Cytec Industries unter der Handelsbezeichnung "Cyasorb® UV3581" erhältlich.
  • Wärmestabilisatoren können eingesetzt werden, um die erhaltene graphische Bilddarstellung vor den Auswirkungen von Wärme zu schützen. Solche Verbindungen sind gewerblich bei Witco Corp., Greenwich, CT unter der Handelsbezeichnung "Mark V 1923" und bei Ferro Corp., Polymer Additives Div., Walton Hills, OH unter den Handelsbezeichnungen "Synpron 1163", "Ferro 1237" und "Ferro 1720" erhältlich.
  • UV-Licht-Stabilisatoren können in kleinen Mengen von ungefähr 0,1 bis 5 Gewichtsprozent vorhanden sein, bezogen auf das gesamte mikrofibrillierte Material.
  • UV-Absorptionsmittel des Typs Benzophenon sind gewerblich bei BASF Corp., Parsippany, NJ unter der Handelsbezeichnung "Uvinol 400"; bei Cytec Industries, West Patterson, NJ unter der Handelsbezeichnung "Cyasorb® UV 1164" sowie bei Ciba Specialty Chemicals, Tarrytown, NY unter den Handelsbezeichnungen "Tinuviri 900", "Tinuvin® 123" und "Tinuvin® 1130" erhältlich.
  • In den mikrofibrillierten Material können als bevorzugte Zusatzstoffe anorganische Füllstoff eingesetzt werden, um diesem eine oder mehrere erstrebenswerte Eigenschaften wie etwa eine verbessern Lösemittelaufnahme, eine verbesserte Tonwertzunahme und Farbdichte sowie eine verbesserte Abriebfestigkeit zu verleihen. Zu den typischen Füllstoffen gehören Silikate, z.B. amorphes Siliziumdioxid, Tonpartikel, Aluminate, z.B. Aluminiumsilikat, Feldspat, Talk, Calciumcarbonat, Titandioxid und Ähnliches. Die Partikelgröße dieser Füllstoffe beträgt vorzugsweise weniger als ein Mikrometez und kann typischerweise zwischen 0,5 und 0,2 μm liegen.
  • Die folgenden Beispiele offenbaren weitere Ausführungsformen der Erfindung.
  • BEISPIELE
  • Druckverfahren
  • Zwei verschiedene Tintenstrahldruckverfahren wurden zur Bewertung des Drucksverhaltens angewendet: Piezoelektrisches Tintenstrahldrucken mit Druckfarben auf Lösemittelbasis und thermisches Tintenstrahldrucken mit Druckfarben auf Wasserbasis.
  • A. Piezoelektrisches Tintenstrahldrucken: Wenn nicht anders angegeben, wurde ein piezoelektrischer Druckkopf des Typs Xaar Jet XJ128-100 (erhältlich bei Xaar Ltd., Cambridge, England), auf einem Translationsgestell mit 317 mal 295 dpi eingesetzt, um Testmuster zu drucken, die sowohl aus gefüllten Quadraten und Kreisen als auch aus Zeilen, die mit Abdeckungsgrad von 100% bis 400 gedruckt wurden, bestanden und dazu dienten, die Bildqualität zu bewerten. Als Druckfarben wurden Druckfarben auf Lösemittelbasis der Reihe "ScotchcalTM 3700" verwendet (erhältlich bei 3M, St. Paul, MN), im Einzelnen handelte es sich um 3791 Magenta, 3792 Gelb, 3795 Schwarz und 3796 Cyan.
  • B. Thermisches Tintenstrahldrucken: Wenn nicht anders angegeben wurde ein Drucker des Typs Deskjet 950C (erhältlich bei der Firma Hewlett-Packard, Palo Alto, CA) mit 300 × 600 dpi eingesetzt, um Testmuster zu drucken, die aus gefüllten Buchstaben verschiedener Größen bestanden, die mit einem Abdeckungsgrad von 100 gedruckt wurden und dazu dienten, die Bildqualität zu bewerten. Es wurden eine c6578a Farbpatrone und eine 51645A-Patrone mit schwarzer Druckfarbe verwendet (beide erhältlich bei der Firma Hewlett-Packard, Palo Alto, CA).
  • Testverfahren
  • Testverfahren 1 – Messungen des Zugverhältnisses
  • 1-A: Uniaxial orientierte Filme: Die Zugverhältnisse von kalandrierten und längenorientierten Filmen wurden berechnet, indem die Rollenausstoßgeschwindigkeit des Kalanders/der Längenorientiervorrichtung durch die Einzuggeschwindigkeit der gegossenen Bahn geteilt wurde.
  • 1-B: Biaxial orientierte Filme: Für biaxial orientierte Filme wurden die Zugverhältnisse in Maschinenrichtung (MD) und in Querrichtung (TD) bestimmt, indem Linien mit gleichem Abstand im rechten Winkel zu den Dehnrichtungen aufgezeichnet wurden und indem das entsprechende Verhältnis zwischen dem Ab stand auf dem Endprodukt und dem ursprünglichen Abstand berechnet wurde.
  • Testverfahren 2 – Dichtemessungen und Bestimmung des Hohlraumgehaltes
  • Die Dichten der gegossenen Filme und der Filme nach dem Kalandrieren und Orientieren wurden bei 23°C in deionisiertem Wasser gemäß der ASTM-Methode D792-86 gemessen. Die jeweiligen Filmprobestücke wurden einer Hochpräzisionswaage des Typs Mettler AG245 (Mettler-Toledo, Inc., Highstown, NJ) gewogen und unter Wasser getaucht. Die Masse des verdrängten Wassers wurde unter Benutzung der Dichtemessvorrichtung bestimmt. Das Volumen des von der Probe verdrängten Wassers wurde somit bestimmt und diente, in Kombination mit dem Probengewicht, der Berechnung der Probendichte. Anschließend wurde der Hohlraumgehalt wie folgt berechnet: Berechneter Hohlraumgehalt = {1-(Dichte des Endproduktes/ursprüngliche Dichte} × 100, wobei die ursprüngliche Dichte der Dichte des gegossenen Films vor der Orientierung entspricht und die Dichte des Endproduktes der Dichte des orientierten Films entspricht.
  • Testverfahren 3: Bewertung der Bildqualität
  • Die Bildqualität wurde bewertet, indem das oben beschriebene Testmuster verwendet wurde, um die Auflösung, das Ausfransen der Druckfarbe, das Ausbluten zwischen verschiedenen Farben, die Gleichförmigkeit der Farben, die Kantenschärfe und das Gesamterscheinungsbild des Testmusters zu begutachten. Die Farbdichte (CD) ausgefüllter Blöcke wurde mittels eines Gretag SPM-55 Densitometers, erhältlich bei Gretag-MacBeth AG, Regensdorf, Schweiz, gemessen, wobei DK, DM, DC und Dy den Farbdichten ausgefüllte Blöcke der Farben Schwarz, Magenta, Cyan und Gelb entsprechen. Es wurde keine Hintergrundsubtraktion verwendet, und die angegebenen Werte entsprechen durch Durchschnitt dreier Messungen. Ein Anstieg der CD korrelierte mit einem Anstieg oder einer Verbesserung der Flächenfüllung der Druckfarbe.
  • BEISPIELE
  • Vergleichsbeispiel C1
  • Dieses Vergleichsbeispiel zeigt das Bedrucken eines uniaxial orientierten Polypropylenfilms im Tintenstrahldruckverfahren auf Lösemittelbasis.
  • Probenvorbereitung:
  • Ein Polypropylenfilm wurde hergestellt, indem ein Polypropylenhomopolymer (Fina 3376X, erhältlich bei Atofina Inc., Houston, TX) in einem Einfachschneckenextruder extrudiert wurde, wobei die Temperatur am Ende des Extruders, im Halsrohr und in der Düse 260°C betrug. Der Extruder verfügte über eine 152 cm breite Einzelschichtdüse mit einem Öffnungsspalt vom Nominalmaß 2,54 mm. Ein 1,78 mm dicker Film wurde unter Verwendung einer Gießanlage mit einem Dreierwalzensatz hergestellt. Im Dreierwalzensatz wurden die chrombeschichteten Edelstahlwalzen auf 88°C eingestellt. Die aus dem Extruder stammende Polymerschmelze belangte zwischen der unteren und der mittleren Walze in den Dreierwalzensatz und nachdem sie zwischen diesen Walzen hindurch befördert wurde, gelangte sie über die mittlere Walze in den Spalt zwischen der mittleren und der oberen Walze. Nach der Beförderung über die obere Walze verließ der entstandene gegossene Film den Dreierwalzensatz und wurde in zwei 61 cm breite Filme aufgespalten. Der gegossene Film wies eine Dichte von 0,9 g/cm3 auf, wobei die Bestimmung gemäß dem Testverfahren 2 erfolgte.
  • Der gegossene Film wurde wie folgt kalandriert und längenorientiert. Über eine Abspulanlage wurde der gegossene Film mit einem Vorschub von 1,22 m/min. zwei 145°C warmen Vorheizwalzen zugeführt, und anschließend in den Press-Spalt eines Kalanders des Typs "S-wrap" (Walzen 1 und 2) zu gelangen. Die Oberflächengeschwindigkeiten der Walzen 1 und 2 betrugen 1,31 m/min. bzw. 8,69 m/min., ihre Temperaturen lagen bei 130°C bzw. 120°C und der Spalt zwischen den Walzen betrug näherungsweise 1 mm. Nach dem Verlassen der Walzen 1 und 2 wurde der Film weiter orientiert, indem er über die beheizte Walze 3 und anschließend über die beheizte Walze 4 in "S"-Anordnung geführt wurde. Walze 3 hatte eine Oberflächengeschwindigkeit von 17,89 m/min und eine Temperatur von 140°C. Walze 4 hatte eine Oberflächengeschwindigkeit von 17,95 m/min und eine Temperatur von 140°C. Der erhaltene Film wurde um einen Abschnitt der Walze 5 geführt, die unbeheizt war und ausschließlich dem Abkühlen des Films diente. Der erhaltene kalandrierte/längenorientierte Film wurde unter Spannung um einen Kern gewickelt. Der Film wurde bis zu einem Zugverhältnis von 14,7:1 orientiert, wobei die Bestimmung gemäß dem Testverfahren 1A erfolgte. Der orientierte Film wies eine Dicke von 165 Mikrometern und eine Breite von 333 mm auf.
  • Gedruckte Bildqualität:
  • Das orientierte Filmprobestück wurde wie oben beschrieben auf einem piezoelektrischen Tintenstrahldrucker des Typs Xaar bedruckt. Aus der Auswertung des Testmusters ergab sich, dass eine Reihe dünner Linien, die bei 100 gedruckt wurden, 0,25 mm breit waren und Abstände von 0,25 mm aufwiesen, beim Bedrucken dieses Films noch aufgelöst werden konnten. Die geringe Affinität der Druckfarbe gegenüber der glatten Polypropylenoberfläche bewirkte indes, dass die Druckfarbe beim Drucken von ausgefüllten Quadraten und Kreisen zusammenlief und verlief, und darüber hinaus kam es in starkem Ausmaß zum Ausbluten zwischen unterschiedlichen Farben, sodass sich eine sehr schlechte Bildqualität ergab. Obgleich der Deckungsgrad der Druckfarben nicht einheitlich war, konnten in bestimmten Bereichen CD-werte gemessen werden: DK = 1.37, DM = 0.94, DC = 0.95 und Dy = 0.95 wurde wie im Testverfahren 3 beschrieben bestimmt. Nachdem Drucken blieb die Oberfläche äußerst feucht, und nachdem die Druckfarbe schließlich getrocknet war, konnte sie ohne Schwierigkeiten von der Oberfläche abgekratzt werden, insbesondere in Bereich, wo die Druckfarbe zusammengelaufen war, um eine dickere Schicht zu bilden.
  • Beispiel 1
  • Dieses Beispiel zeigt das Bedrucken eines vollständig mikrofibrillierten uniaxial orientierten Polypropylensubstrats im Tintenstrahldruckverfahren auf Lösemittelbasis.
  • Probenvorbereitung:
  • Ein Polypropylenfilm wurde hergestellt, indem ein Polypropylenhomopolymer (Fina 3374X, erhältlich bei Atofina Inc., Houston, TX) in einem Einfachschneckenextruder extrudiert wurde, wobei die Temperatur am Ende des Extruders, im Halsrohr und in der Düse 232°C betrug. Der Extruder verfügte über eine 25,4 cm breite Einzelschichtdüse mit einem Öffnungsspalt vom Nominalmaß 1,27 mm. Ein 1,45 mm dicker und 231 mm breiter Film wurde auf eine chrombeschichtete Edelstahlwalze extrudiert, die auf 118°C eingestellt war. Der erhaltene gegossene Film wies eine Dichte von 0,9 g/cm3 auf, wobei die Bestimmung gemäß dem Testverfahren 2 erfolgte.
  • Der gegossene Film wurde wie folgt kalandriert und längenorientiert. von einer Abspulanlage wurde der gegossene Film über eine Reihe von Mitläuferwalzen dem Press-Spalt eines Kalanders (Walzen 1 und 2) zugeführt. Die Walzen 1 und 2 wiesen Temperaturen von 100°C bzw.
  • 140°C auf. Nach dem Verlassen der Walzen 1 und 2 wurde der Film orientiert, indem er über die beheizte Walze 3 und anschließend über die beheizte Walze 4 in "S"-Anordnung geführt wurde. Die Walzen 3 und 4 wiesen beide eine Temperatur von 140°C auf. Der erhaltene Film wurde um einen Abschnitt der Walze 5 geführt, die unbeheizt war und ausschließlich dem Abkühlen des Films diente. Der erhaltene kalandrierte/längenorientierte Film wurde unter Spannung um einen Kern gewickelt. Der Film wurde bis zu einem Zugverhältnis von 17,8:1 orientiert, wobei die Bestimmung gemäß dem Testverfahren 1A erfolgte.
  • Anschließend wurde der orientierte Film auf beiden Hauptflächen mikrofibrilliert, wobei ein Wasserstrahlverfestiger (Hydrolace 350 SystemTM, erhältlich bei CEL International LTD., Coventry, England) zum Einsatz kam, der mit einem Systemwasserdruck von 20 Mpa betrieben wurde und über 7 Wasserstrahlköpfe verfügte. Der erste Strahlkopf wurde mit einer Strahlvorrichtung versehen, die 16,5 Öffnungen/cm aufwies, wobei jede Öffnung 110 μm maß. Die Strahlköpfe zwei bis vier wurden jeweils mit Strahlvorrichtungen versehen, die 11 Öffnungen/cm aufwiesen, wobei jede Öffnung 150 μm maß. Der fünfte Strahlkopf wurde mit einer Strahlvorrichtung versehen, die 16,5 Öffnungen/cm aufwies, wobei jede Öffnung 110 μm maß. Die Strahlköpfe sechs und sieben wurden jeweils mit Strahlvorrichtungen versehen, die 14 Öffnungen/cm aufwiesen, wobei jede Öffnung 130 μm maß. Der orientierte Film wurde im rechten Winkel zu den Strahlköpfen (4 über und 3 unter dem Film) mit einer Geschwindigkeit von 2 m/min. befördert.
  • Bildqualität:
  • Das erhaltene mikrofibrillierte Material wurde wie oben beschrieben auf einem piezoelektrischen Tintenstrahldrucker des Typs Xaar bedruckt. Aus der Auswertung des Testmusters ergab sich, dass eine Reihe dünner Linien, die bei 100% gedruckt wurden, 0,35 mm breit waren und Abstände von 0,35 mm aufwiesen, beim Bedrucken dieses Substrats noch aufgelöst werden konnten. Die mikrofibrillierte Oberfläche sorgte dafür, dass das Ausmaß des Ausfransens und das Ausbluten zwischen unterschiedlichen Farben auf ein Minimum beschränkt blieb; lediglich bei einem Aufbringen der Druckfarbe mit 300 oder mehr zeigte sich ein geringer aber nachweisbarer Ansatz zum Ausfransen der Druckfarbe. Auf der Oberfläche war die Abdeckung mit Druckfarbe recht gleichförmig, ohne Marmorierung oder Zusammenlaufen. Die CD-Werte DK = 0,61, DM = 0.54, DC = 0.48 und Dy = 0.54 wurden wie im Testverfahren 3 beschrieben bestimmt. Es wurde beobachtet, dass die Oberfläche des Substrates sich unmittelbar nach dem Drucken trocken anfühlte, und die Farben hafteten fest an der Oberfläche. Obgleich diese Probe eine etwas geringere Zeilenauflösung and einen geringeren CD-Wert als C1 zeigte, war sie somit in der Gesamtbilddarstellungsqualität weit überlegen, da kein Ausbluten und keine Marmorierung auftrat und da die Druckfarbe rasch und einheitlich trocknete und fest an der Polypropylenoberfläche haftete. Diese Beobachtungen zeigen wie die Mikrofibrillation von orientierten Polypropylenfilmen die Tintenstrahldruckleistung deutlich verbessert.
  • Vergleichsbeispiel C2
  • Dieses Vergleichsbeispiel zeigt das Bedrucken eines uniaxial orientierten Polypropylenfilms im Tintenstrahldruckverfahren auf Wasserbasis.
  • Probenvorbereitung:
  • Ein Polypropylenfilm wurde hergestellt, indem ein Polypropylenhomopolymer (Fina 3374X, erhältlich bei Fina Inc., Dallas, TX) mit einem Zusatz von 0,01% gamma-Chinacridon (Hostaperm® E3B Rotpigment, erhältlich bei Clariant GmbH, Frankfurt, Germany) als beta- Kristallisationkeim in einem Einfachschneckenextruder extrudiert wurde, wobei die Temperatur am Ende des Extruders, im Halsrohr und in der Düse 232°C betrug. Der Extruder verfügte über eine Barriereschnecke mit einem Mischaufsatz sowie über eine 12,7 cm breite Einzelschichtdüse mit einem Öffnungsspalt vom Nominalmaß 1,27 mm. Ein 1,68 mm dicker und 124 mm breiter Film wurde unter Verwendung einer Gießanlage mit einem Dreierwalzensatz hergestellt. In dem Dreierwalzensatz wurde die untere chrombeschichtete Edelstahlwalze auf 99°C eingestellt, die mittlere chrombeschichtete Edelstahlwalze wurde auf 99°C eingestellt und die obere Silikongummiwalze wurde mit 7°C warmen Wasser gekühlt. Die aus dem Extruder stammende Polymerschmelze belangte zwischen der unteren und der mittleren Walze in den Dreierwalzensatz und nachdem sie zwischen diesen Walzen hindurch befördert wurde, gelangte sie über die mittlere Walze in den Spalt zwischen der mittleren und der oberen Walze. Nach der Beförderung über die obere Walze verließ der entstandene gegossene Film den Dreierwalzensatz. Während der Herstellung des Films wurde die Silikongummiwalze beheizt, sodass sie annähernd die Temperatur der mittleren Walze aufwies. Der gegossene Film wies eine Dichte von 0,9 Gramm/cm3 auf, wobei die Bestimmung gemäß dem Testverfahren 2 erfolgte.
  • Der gegossene Film wurde wie folgt kalandriert und längenorientiert. von einer Abspulanlage wurde der gegossene Film dem Press-Spalt eines Kalanders (Walzen 1 und 2) zugeführt. Die Oberflächengeschwindigkeit der beiden Walzen 1 und 2 betrug 1,2 m/min., ihre Temperatur lag bei 149°C und der Spalt zwischen den Walzen betrug näherungsweise 0,15 mm. Nach dem verlassen der Walzen 1 und 2 wurde der Film weiter orientiert, indem er durch Spalt zwischen zwei unbeheizten Walzen (Walzen 3 und 4) geführt wurde. Die Walzen 3 und 4 wiesen beide eine Oberflächengeschwindigkeit von 5,03 m/min. auf. Der erhaltene kalandrierte/längenorientierte Film wurde unter Spannung um einen Kern gewickelt.
  • Der Film wurde bis zu einem Zugverhältnis von 22:1 orientiert, wobei die Bestimmung gemäß dem Testverfahren 1A erfolgte. Der orientierte Film wies eine Dicke von 142 Mikrometern, eine Breite von 81 mm und eine Dichte von 0,73 Gramm/cm3 auf. Mittels des Testverfahrens 2 wurde berechnet, dass der Film 18,5% Hohlräume enthielt.
  • Bildqualität:
  • Der orientierte Film wurde wie oben beschrieben mit einem Tintenstrahldrucker des Typs HP Deskjet 950C bedruckt. Aufgrund der geringen Ausbreitung des Wassers auf der Polypropylenoberfläche neigten die bunten Druckfarben sehr stark zur Marmorierung. Die Ausbreitung schwarzer Druckfarbe war noch schlechter und führte zum Zusammenlaufen unter Bildung kleiner Tröpfchen auf der Polypropylenoberfläche. Zusätzlich dazu trat ein deutliches Ausfransen und Ausbluten zwischen verschiedenen Farben auf. Die Druckfarbe fühlt sich selbst 1 Stunde nach dem Drucken noch feucht an und verschmierte selbst nach dem vollständigen Trocknen noch leicht.
  • Beispiel 2
  • Dieses Beispiel zeigt das Bedrucken der mikrofibrillierten Fläche eines uniaxial orientierten Polypropylenfilms im Tintenstrahldruckverfahren auf Wasserbasis.
  • Probenvorbereitung:
  • Auf die gleiche Weise wie im Vergleichsbeispiel C2 wurde ein Film gegossen und orientiert, wobei er jedoch auf einer Hauptfläche (d.h. nicht vollständig) mikrofibrilliert wurde, und zwar unter Verwendung des Wasserstrahlverfestigers, der in Beispiel 1 beschrieben ist, wobei dessen Wassersystem mit einem Druck von 10 Mpa betrieben wurde und nur 3 der 7 Wasserstrahlköpfe benutzt wurden. Die Strahlköpfe zwei und drei wurden jeweils mit Strahlvorrichtungen versehen, die 20 Öffnungen/cm aufwiesen, wobei jede Öffnung 90 μm maß. Der vierte Strahlkopf wurde mit einer Strahlvorrichtung versehen, die 20 Öffnungen/cm aufwies, wobei jede Öffnung 110 μm maß. Der orientierte Film wurde im rechten Winkel zu den Strahlköpfen (3 über dem Film) mit einer Geschwindigkeit von 1,5 m/min. befördert. Dieser Vorgang wurde 4mal wiederholt.
  • Bildqualität:
  • Das erhaltene mikrofibrillierte Material wurde wie oben beschrieben mit einem Tintenstrahldrucker des Typs HP Deskjet 950C bedruckt. Im Gegensatz zu dem unfibrillierten Film des Vergleichsbeispiels C2 bedeckten sowohl die bunten als auch die schwarze Druckfarbe die Oberfläche in gleichförmiger Weise, wobei nur geringes Ausbluten zwischen verschiedenen Farben auftrat und die Kanten scharf und wenig ausgefranst waren. Darüber hinaus fühlten sich die bunten Druckfarben nach 15 Minuten trocken an, und die schwarze Druckfarbe war innerhalb 1 Stunde nach dem Drucken trocken. Weiterhin verschmierten die Druckfarben nach dem Trocknen nicht. Somit wurde eine Verbesserung der Tintenstrahldruckqualität von orientiertem Polypropylen erzielt, auch wenn nur eine Fläche des Films mikrofibrilliert war.
  • Beispiel 3
  • Dieses Beispiel zeigt das Bedrucken einer mikrofibrillierten Fläche eines uniaxial orientierten Polypropylenfilms im piezoelektrischen Tintenstrahldruckverfahren mit Verwendung UV-härtbarer Druckfarbe.
  • Probenvorbereitung:
  • Auf die gleiche Weise wie im Vergleichsbeispiel C1 wurde ein Film gegossen und orientiert, wobei er jedoch auf einer Hauptfläche mikrofibrilliert wurde, und zwar unter Verwendung des Wasserstrahlverfestigers, der in Beispiel 1 beschrieben ist, wobei dessen Wassersystem mit einem Druck von 20 Mpa betrieben wurde und nur 3 der 7 Wasserstrahlköpfe benutzt wurden. Diese Strahlköpfe wurden jeweils mit einer Strahlvorrichtung versehen, die 20 Öffnungen/cm aufwies, wobei jede Öffnung 60 μm maß. Der orientierte Film wurde im rechten Winkel zu den Strahlköpfen (3 über dem Film) mit einer Geschwindigkeit von 1,5 m/min. befördert. Dieser Vorgang wurde 4mal wiederholt.
  • Bildqualität:
  • Die erhaltene mikrofibrillierte Fläche des Films wurde mit dem oben beschriebenen piezoelektrischen Tintenstrahldruckkopf des Typs Xaar Jet bedruckt, wobei UV-härtbare Druckfarbe verwendet wurde. Die Druckfarbe, welche die in Tabelle 1 aufgelisteten Bestandteile enthielt, wurde gemäß der folgenden allgemeinen Vorgehensweise hergestellt. Zuerst wurde eine Dispersion hergestellt, indem das Dispersionsmittel in den flüssigen Bestandteilen vorgelöst und dann das Pigmentpulver hinzugefügt wurde. Das erste Benetzen des Pigments wurde durch Mischen mit hoher Scherkraft durchgeführt. Als Nächstes wurde die Dispersion einem Hochenergie-Zerkleinerungsvorgang unterzogen, um die Partikelgröße auf weniger als 0,5 μm zu verringern. Die Dispersion sowie sämtliche verbleibenden Bestandteile der Druckfarbenzusammensetzung wurden anschließend zusammen in ein Gefäß gegeben und gründlich gemischt, bis alle löslichen Bestandteile vollständig gelöst waren. Unmittelbar danach wurde die erhaltene Druckfarbe zum Bedrucken der mikrofibrillierten Fläche verwendet, woraufhin die Druckfarbe mittels eines Fusion Systems UV-Geräts (erhältlich bei Fusion Systems Inc., Gaithersburg, MD) gehärtet wurde, und zwar mit einer H-Lampe bei 100% Leistung mit einer Gesamtdosis von 480 mJ/cm2 in zwei Durchgängen. Nach dem Härten wurde festgestellt, dass keinerlei Ausfransen auftrat und dass die Druckfarbe sich in gleichförmiger Weise auf der Polypropylenoberfläche ausbreitete, ohne dass es zu einer Marmorierung oder zum Zusammenlaufen kam. Tabelle 1. UV-härtbare Druckfarbenzusammensetzung
    Figure 00450001
    • 1 Beschreibung der Bestandteile in Tabelle 2.
    • 2 Magentadispersion: 33,3 Gew.% Rotpigment Monastral RT-343-D, 11,55 Gew.% Solsperse 32000, 55,45 Gew.% THFFA.
    Tabelle 2. Beschreibung der Bestandteile in der UV-härtbaren Druckfarbe
    Figure 00450002
    Figure 00460001
    Figure 00470001
    • ✝ Das T-4 Morpholinaddukt wurde wie folgt hergestellt:
  • Ein Teilvakuum (näherungsweise entsprechend 63 cm Wasser) wurde an einen 1-Liter-Kolben angelegt, der über eine Zutropfbürette und einen Rührstab verfügte. Der Kolben wurde auf 37,8°C vorgeheizt. Tetraethylenglykoldiacrylat (256 g) wurde in den Kolben gegeben, wobei mit mäßiger Geschwindigkeit (näherungsweise 70 U/min.) gerührt wurde. Es wurde gewartet, bis die Flüssigkeit sich auf die Temperatur erwärmt hatte. Morpholin (155 g) wurde zusätzlich in den Kolben gegeben, und zwar so langsam, dass die Temperatur 46,1°C nicht überschritt. Das Bad zur Steuerung der Temperatur wurde auf 43,3°C eingestellt und der Inhalt des Kolben 30 Minuten lang durchmischt. Das Vakuum im Kolben wurde aufgehoben und das flüssige Reaktionsprodukt (T-4 Morpholin) wurde durch ein 25-Mikrometer-Filter in einen Behälter dekantiert.
  • Vergleichsbeispiel C3
  • Dieses Beispiel zeigt das Bedrucken eines biaxial orientierten coextrudierten (zweilagigen) Substrats im Tintenstrahldruckverfahren auf Wasserbasis.
  • Probenvorbereitung:
  • Mittels Coextrusion wurde ein zweilagiger Film gegossen und unter Verwendung herkömmlicher Filmorientierungs techniken orientiert. Bei der ersten Lage handelte es sich um eine Mischung aus ungefähr 28 Gewichts an Fina 3230 Polypropylen (Fing Inc., Dallas, TX) mit einem Schmelzflussindex von 1,6 (bestimmt gemäß ASTMD-1238, Bedingung "L") und ungefähr 72 Gewichts an getrocknetem Polyethylenterephthalat (PET, erhältlich bei der Firma 3M, St. Paul, MN) in Extrusionsqualität, welches eine intrinsische Viskosität (I.V.) von ungefähr 0,58 dL/g aufwies. Diese Mischung wurde in die Speisevorrichtung eines 20-cm-Extruders gegeben, wobei es sich um eine Vorrichtung mit Volumenmessung handelte, um die Zugaberate des Polypropylens steuern zu können. Die Gesamtspeiserate für die erste Lage (Mischung) betrug 585 kg/h. Die zweite Lage bestand aus getrocknetem Polyethylenterephthalat in Extrusionsqualität, welches eine intrinsische Viskosität (I.V.) von ungefähr 0,58 dL/g aufwies und in die Speisevorrichtung eines 9-cm-Extruders gegeben wurde. Die Gesamtspeiserate für die zweite Lage (PET) betrug 166 kg/h. Bei beiden Extrudern wurde nach dem Anschnitt des Extruders ein Partikelfilter sowie eine Zahnradpumpe zur Steuerung der Flussrate angebracht. Die erste und die zweite Lage wurden mittels eines 2-Lagen-Zulaufblocks kombiniert, welcher an einer 94 cm breiten Flachfoliendüse mit einem einer Spaltweite von ungefähr 0,14 cm angebracht wurde. Der Bogen, der in der Düse entsteht, wurde auf ein thermostatisiertes Gießrad gegossen, dessen Temperatur ständig ungefähr 16°C betrug. Der Bogen wurde derart gegossen, dass die zweite Lage (PET) dem Gießrad zugewandt war. Der gegossene Bogen wurde durch elekrostatische Anziehungskräfte an Ort und Stelle gehalten.
  • Anschließend wurde ein biaxial orientierter Film hergestellt, indem der erhaltene gegossene Bogen, auf einer herkömmlichen Anlage zur biaxialen Orientierung von Polyester, in der Maschinenrichtung (MD) bei einer Temperatur von ungefähr 83°C ungefähr um das 3,2-fache verstreckt wurde und dann in der Querrichtung (TD) bei einer Temperatur von ungefähr 103°C ungefähr um das 3,7-fache verstreckt wurde. Der verstreckte Film dann bei einer Temperatur von ungefähr 252°C einer Thermofixierung unterzogen, wobei der Film eingespannt war. Die Dicke des erhaltenen fertigen orientierten Films betrug ungefähr 0,13 mm.
  • Eine elektronenmikroskopische Untersuchung der gegossenen Bahn zeigte, dass das Polypropylen in der ersten Lage (Mischung) abgetrennte Bereiche in der kontinuierlichen PET-Matrix in der ersten Lage (Mischung) bildete. Unter den beschriebenen Verarbeitungsbedingungen bildeten sich während der Orientierung des Films Hohlräume an der Grenzfläche zwischen den abgetrennten Polypropylenbereichen und der kontinuierlichen PET-Matrix in der ersten Lage (Mischung). Die Dichte des fertigen Film zeigte das Ausmaß an Hohlstellenbildung in der ersten Lage (Mischung) an. Die Dicke des fertigen (orientierten) Films betrug ungefähr 0,83 g/cm3 gemäß dem Testverfahren 2.
  • Bildqualität:
  • Der orientierte Film wurde wie oben beschrieben mit einem Tintenstrahldrucker des Typs HP Deskjet 950C bedruckt. Aufgrund der geringen Ausbreitung der wasserbasierten Druckfarbe auf der PET/PP-Oberfläche hatten die Farben ein sehr marmoriertes Erscheinungsbild. Hinzu kam, dass es zu einem starken Ausbluten zwischen unterschiedlichen Farben kam und dass die Kanten aufgrund des Ausfransens eine schlechte Auflösung zeigten. Darüber hinaus fühlte sich die Druckfarbe selbst 3 Stunden nach dem Drucken noch feucht an und verschmierte selbst nach dem vollständigen Trocknen noch leicht.
  • Beispiel 4
  • Dieses Beispiel zeigt das Bedrucken einer mikrofibrillierten Fläche eines biaxial orientierten coextrudierten (zweilagigen) Substrats im Tintenstrahldruckverfahren auf Wasserbasis.
  • Probenvorbereitung:
  • Auf die gleiche Weise wie im Vergleichsbeispiel C3 wurde ein Film gegossen und orientiert, wobei er jedoch auf einer Hauptfläche mikrofibrilliert wurde, und zwar unter Verwendung des Wasserstrahlverfestigers, der in Beispiel 1 beschrieben ist, wobei dessen Wassersystem mit einem Druck von 8 Mpa betrieben wurde und nur 1 der 7 Wasserstrahlköpfe benutzt wurde und wobei die Polymergemischseite den Wasserstrahlen zugewandt war. Der Strahlkopf wurde mit einer Strahlvorrichtung versehen, die 20 Öffnungen/cm aufwies, wobei jede Öffnung 110 μm maß. Der orientierte Film wurde im rechten Winkel zu den Strahlköpfen (1 über dem Film) mit einer Geschwindigkeit von 2,5 m/min. befördert.
  • Bildqualität:
  • Die erhaltene mikrofibrillierte Filmfläche wurde wie oben beschrieben mit einem Tintenstrahldrucker des Typs HP Deskjet 950C bedruckt. Im Gegensatz zu dem unfibrillierten Material des Vergleichsbeispiels C3 war das Substrat in gleichförmiger Weise von der Druckfarbe bedeckt, ohne dass eine Marmorierung auftrat, und das Ausbluten zwischen verschiedenen Farben sowie das Ausfransen blieb gering, wobei es mit schwarzer Druckfarbe noch am deutlichsten in Erscheinung trat. Hinzu kam, dass die Oberfläche sich nach 4 Minuten trocken anfühlte und nach dem Trocknen nicht verschmierte. Somit verbesserte die Mikrofibrillation der Oberfläche einer biaxial orientierten Mischung aus PET/Polypropylen die Tintenstrahldruckqualität deutlich.
  • Vergleichsbeispiel 4
  • Dieses Beispiel zeigt das Bedrucken eines biaxial orientierten Films, der aus Polypropylen, einem anorganischen Füllstoff und einem thermoplastischen Styrolelastomer besteht, im Tintenstrahldruckverfahren auf Lösemittelbasis.
  • Probenvorbereitung:
  • Ein 75-g-Charge bestehend aus 40 Gewichts eines Polypropylenhomopolymers (Fina 3376, erhältlich bei Atofina Inc., Houston, TX), 40 Gewichts% Calciummetasilikat (Wollastonit des Typs 520H erhältlich bei Fibertec Inc., Bridgewater, MA) und 20 Gewichts eines Styrol-Blockcopolymers (Vector® 4114 erhältlich bei Dexco Polymers, Plaquemine, LA) wurde in einem chargenweise betriebenen Plasti-Corder Labormixer (Typ DR-2051, Hersteller C. W. Brabender Instruments, Inc., South Hackensack, NJ) bei 200°C compoundiert, bis es zur Schmelze kam (ungefähr drei bis fünf Minuten lang bei 50 bis 100 U/min.) Die erhaltene Mischung wurde anschließend in einer Heißpresse (Modell G30H-1S-LP, Hersteller Wabash MPI, Wabash, IN) unter Verwendung eines 0,091-cm-Abstandshalters bei 200°C zwischen metallenen Aufspannplatten zu einem Bogen gepresst, wobei eine zunächst 3 min. lang eine Last von 454 kg und dann für weitere 30 Sekunden eine Last von 18.160 kg einwirkte und das Produkt schließlich zwischen Kühlklemmen 3 Minuten lang mit laufendem Leitungswasser abgeschreckt wurde. Die Dichte des erhaltenen Pressbogens betrug 1,23 g/cm3, wobei die Bestimmung nach Testverfahren 2 erfolgt.
  • Aus dem Pressbogen wurden quadratische Probestücke von 85 mm × 85 mm herausgeschnitten und in einem Karo IV Laborverstreckgerät (Hersteller Brückner Maschinenbau GmbH, Siegsdorf, Deutschland) bei 150°C biaxial orientiert. Das Verstrecken erfolgte gleichzeitig und gleichförmig mit 3,1 m/min. sowohl in die Maschinenrichtung (MD) als auch in die Querrichtung (TD), wor auf hin mittels des Testverfahrens 1-B im Endprodukt ein biaxiales Zugverhältnis von 3,5 × 3,5 (MD × TD) ermittelt wurde. Der erhaltene orientierte Film wies eine Dicke von näherungsweise 0,20 mm und eine Dichte von 0,30 g/cm3 auf, woraus sich gemäß dem Testverfahren 2 ein Hohlraumgehalt von 75,6% ergab.
  • Bildqualität:
  • Der orientierte Film wurde wie oben beschrieben auf einem piezoelektrischen Tintenstrahldruckkopf des Typs Xaar bedruckt. Die Druckfarbe zeigte auf der Oberfläche eine gleichmäßige Deckwirkung ohne nennenswerte Marmorierung, aber es trat ein gewisses Ausfransen auf, wodurch die Kanten der Quadrate und Kreise an Auflösung verloren und unscharf wirkten. Aus der Auswertung des Testmusters ergab sich, dass eine Reihe dünner Linien, die bei 100% gedruckt wurden, 0,68 mm breit waren und Abstände von 0,68 mm aufwiesen, beim Bedrucken dieses Substrats noch aufgelöst werden konnten. Mittels des Testverfahrens 3 wurde ein DK-Wert von 1,07 gemessen.
  • Beispiel 5
  • Dieses Beispiel zeigt das Bedrucken der mikrofibrillierten Fläche eines biaxial orientierten Films, der aus Polypropylen, einem anorganischen Füllstoff und einem thermoplastischen Elastomer besteht, im Tintenstrahldruckverfahren auf Lösemittelbasis.
  • Probenvorbereitung:
  • Auf die gleiche Weise wie im Vergleichsbeispiel C4 wurde ein Film hergestellt, wobei er jedoch auf einer Hauptfläche mikrofibrilliert wurde, und zwar unter Verwendung des Wasserstrahlverfestigers, der in Beispiel 1 beschrieben ist und von dessen 7 Wasserstrahlköpfe nur einer benutzt wurde. Der Strahlkopf wurde mit einer Strahlvorrichtung versehen, die 20 Öffnungen/cm aufwies, wobei jede Öffnung 60 μm maß. Der orientierte Film wurde im rechten Winkel zu den Strahlköpfen (1 über dem Film) mit einer Geschwindigkeit von 1,5 m/min. befördert. Dieses Verfahren wurde einmal mit einem Systemwasserdruck von 10 Mpa durchgeführt, woraufhin es noch zweimal mit einem Systemwasserdruck von 15 Mpa und zwei weitere Male mit einem Systemwasserdruck von 20 Mpa wiederholt wurde.
  • Bildqualität:
  • Die erhaltene mikrofibrillierte Fläche des Films wurde mit dem oben beschriebenen piezoelektrischen Tintenstrahldruckkopf des Typs Xaar bedruckt. Die Druckfarbe zeigte auf der Oberfläche eine gleichmäßige Deckwirkung ohne nennenswerte Marmorierung, und es trat ein deutlich geringeres Ausfransen als auf dem unfibrillierten Material des Vergleichsbeispiels C4 auf, wodurch die Kanten der Quadrate und Kreise schärfer aussahen. Aus der Auswertung des Testmusters ergab sich, dass eine Reihe dünner Linien, die bei 100 gedruckt wurden, 0,35 mm breit waren und Abstände von 0,35 mm aufwiesen, noch aufgelöst werden konnten, was gegenüber der unfibrillierten Fläche des Vergleichsbeispiels C4 eine deutliche Verbesserung darstellt. Mittels des Testverfahrens 3 wurde indes ein DK-Wert von 0,84 bestimmt, was erheblich niedriger als bei der unfibrillierten Fläche ist.
  • Beispiele 6–12 (Verbesserung der Bildqualität beim Drucken auf Lösemittelbasis)
  • Wie in Beispiel 1 und Vergleichsbeispiel C1, aber auch in Beispiel 5 und Vergleichsbeispiel C4 beschrieben, neigten die CD-Werte der orientiert Materialien auf Polypropylenbasis beim Bedrucken mit Druckfarben auf Lösemittelbasis dazu, niedrig zu sein und nahmen weiter ab, wenn die Materialien mikrofibrilliert wurden. Es wurde entdeckt, dass es möglich ist, die Farbdichte auf der mikrofibrillierten Fläche beim Bedrucken mit Druckfarben auf Lösemittelbasis zu verbessern, indem bestimmte Zusatzstoffe in den gegossenen Film eingemischt oder durch Oberflächenbeschichtung aufgebracht werden.
  • Wenn nicht anders angegeben, wurden die folgenden mikrofibrillierten Filme wie unten beschrieben hergestellt und mit dem oben beschriebenen piezoelektrischen Tintenstrahldruckkopf des Typs Xaar Jet bedruckt. Bei der verwendeten Druckfarbe handelte es sich um eine Mischung aus zwei piezoelektrisch Tintenstrahldruckfarben "ScotchcalTM 3700" auf Lösemittelbasis (erhältlich bei 3M, St. Paul, MN), genauer gesagt um Magenta (ScotchcalTM 3791) und Gelb (ScotchcalTM 3792) im Mischungsverhältnis 1:1, woraus sich ein eine rotgefärbte Druckfarbe ergab. Die Testmuster, die verwendet wurden, um die Farbdichte zu bewerten, bestanden aus flächig gefüllten Achtecken und Buchstaben, die mit 100% gedruckt wurden. Die CD-Werte wurden wie im Testverfahren 3 beschrieben gemessen und sich in Tabelle 3 aufgeführt. Ein Anstieg des CD-Werts korreliert mit einer Verbesserung der Flächenfüllung der Druckfarbe.
  • Probenvorbereitung:
  • Beispiel 6
  • Ein oberflächlich mikrofibrillierter, uniaxial orientierter Polypropylenfilm wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 3 hergestellt.
  • Beispiel 7
  • Ein oberflächlich mikrofibrilliertes, uniaxial orientiertes Substrat, welches auf einer Mischung von Mikrolagen aus Polypropylen und einem maleinsäuremodi fizierten Polypropylen basiert, wurde wie folgt hergestellt.
  • Eine Bahn aus Mikrolagen wurde gegossen, wobei drei im Handel erhältliche Einfachschneckenextruder benutzt zum Einsatz kamen, die mit einem Lagenzulaufblock und Decklagenblock verbunden war. Es wurde keinerlei Zahnradpumpen oder statische Mixer benutzt, und die Schmelze wurde nicht filtriert. Bei dem Lagenzulaufblock handelt es sich um eine Einheit für 61 Lagen. Er verfügt über zwei Versorgungseingänge, die als A und B bezeichnet werden und erzeugt einen 61-lagigen, gleichförmigen Schichtstoff nach dem Muster -A-B-A-B...-B-A. Das heißt, dass alle A-Lagen die gleiche Dicke aufweisen und dass alle B-Lagen die gleiche Dicke aufweisen, ohne dass die A- und B-Lagen notwendigerweise gleich dick sein müssen. Der Decklagenblock teilte der Versorgungszufluss des Deckmaterials in zwei nominal gleiche Stoffströme und brachte eine obere und eine untere Decklage auf den mehrlagigen Schichtstoff auf. Anschließend floss das Verbundmaterial durch einen Düsenadapter, um einen Stoffstrom zu erzeugen, welcher der Düse zugeführt werden konnte, wobei es sich um eine Einzellagen-Düse mit einer Breite von 12 Inch und mit einem Öffnungsspalt vom Nominalmaß 0,050 Inch handelte. Sämtliche Schmelzflussbestandteile wurden auf 244°C erwärmt. Die Düse wurde auf 0,254 cm eingestellt und befand sich direkt oberhalb eines Gießrades, welches auf 24°C gekühlt wurde. Bei den Decklagen handelte sich um ein Polypropylenhomopolymer (Fina 3376 erhältlich bei Atofina Inc., Houston, TX). Bezüglich der abwechselnden A-B-Lagen handelte es sich bei den A-Lagen und das gleiche Polypropylenhomopolymer. Die B-Lagen bestanden aus einer Mischung aus 97 Gewichts Polypropylenhomopolymer (Fina 3376) und 3 Gewichts eines maleinsäuremodifizierten Polypropylens (Epolene® G3003, erhältlich bei Eastman Chemical Company, Kingsport, TN).
  • Der erhaltene gegossene Film wurde wie folgt kalandriert und längenorientiert. von einer Abspulanlage wurde der gegossene Film über eine Reihe von Mitläuferwalzen dem Press-Spalt eines Kalanders (walzen 1 und 2) zugeführt. Die Walzen 1 und 2 wiesen beide eine Temperatur von 100°C auf, und am Kalanderspalt wirkte eine Kraft von 22 kN. Nach dem Verlassen der Walzen 1 und 2 wurde der Film weiter orientiert, indem er über die beheizte Walze 3 und anschließend über die beheizte Walze 4 in "S"-Anordnung geführt wurde, wobei beide bei 130°C gehalten wurden. Der erhaltene Film wurde um einen Abschnitt der Walze 5 geführt, die unbeheizt war und ausschließlich dem Abkühlen des Films diente. Der erhaltene kalandrierte/längenorientierte Film wurde unter Spannung um einen Kern gewickelt. Der Film wurde bis zu einem Zugverhältnis von 12:1 orientiert, wobei die Bestimmung gemäß dem Testverfahren 1A erfolgte.
  • Anschließend wurde der orientierte Film auf beiden Hauptflächen mikrofibrilliert, wobei ein Hydrolace-Wassertstrahlverfestiger zum Einsatz kam, der mit einem Systemwasserdruck von 15 Mpa betrieben wurde und über 7 Wasserstrahlköpfe verfügte. Der erste Strahlkopf wurde mit einer Strahlvorrichtung versehen, die 16,5 Öffnungen/cm aufwies, wobei jede Öffnung 110 μm maß. Die Strahlköpfe zwei bis vier wurden jeweils mit Strahlvorrichtungen versehen, die 11 Öffnungen/cm aufwiesen, wobei jede Öffnung 150 μm maß. Der fünfte Strahlkopf wurde mit einer Strahlvorrichtung versehen, die 16,5 Öffnungen/cm aufwies, wobei jede Öffnung 110 μm maß. Die Strahlköpfe sechs und sieben wurden jeweils mit Strahlvorrichtungen versehen, die 14 Öffnungen/cm aufwiesen, wobei jede Öffnung 130 μm maß. Der orientierte Film wurde im rechten Winkel zu den Strahlköpfe (4 über und 3 unter dem Film) mit einer Geschwindigkeit von 5 m/min. befördert.
  • Beispiel 8
  • sEin oberflächlich mikrofibrilliertes, biaxial orientiertes Substrat, welches aus einer Mischung von Polypropylen mit einem anorganischen Füllstoff und einem säure/acrylatmodifizierten Olefinharz bestand, wurde wie folgt hergestellt.
  • Auf die gleiche Weise wie im Vergleichsbeispiel C4 beschrieben wurde ein Film, der 40 Gewichts eines Polypropylenhomopolymers (Fina 3376, erhältlich bei Atofina Inc., Houston, TX), 40 Gewichts Calciummetasilikat (Wollastonit des Typs 800H erhältlich bei Fibertec Inc., Bridgewater, MA) und 20 Gewichts% eines säure-acrylatmodifizierten Ethylen-Vinylacetat-Copolymers (BynelTM 3101, erhältlich bei DuPont Packaging and Industrial Polymers, Wilmington, DE) enthielt, compoundiert und schmelzgepresst.
  • Der erhaltene Pressbogen wurde, in ähnlicher Weise wie es im Vergleichsbeispiel C4 beschrieben ist, im Karo IV Laborverstreckgerät bei 155°C biaxial orientiert, und zwar mit einem Zugverhältnis von 3,5 × 3,5 (MD × TD).
  • Der erhaltene biaxial orientierte Film wurde einer Reihe von Hochdruckwasserstrahlen ausgesetzt, wobei ein Wasserstrahlverfestiger im Labormaßstab (70 cm breit, S/N 101, Projekt-Nr. 2303: Hersteller Honeycomb Systems Inc., Biddeford, Maine) zum Einsatz kam, der mit einem Wasserdruck von näherungsweise 10 Mpa betrieben wurde. Der Durchmesser der Wasserstrahlöffnungen betrug 110 Mikrometer, mit 15,75 Öffnungen/cm. Der orientierte Film wurde auf einem Bogen aus massivem Kunststoff befestigt, der mittels eines Förderbandes mit 3 M/min. im rechten Winkel unter der Reihe von Wasserstrahlen hindurchtransportiert wurde. Der orientierte Film wurde zweimal unter den Wasserstrahlen hindurchgeführt, wobei nur eine Seite den Wasserstrahlen ausgesetzt wurde.
  • Beispiel 9
  • Ein oberflächlich mikrofibrilliertes, biaxial orientiertes Substrat, welches aus einer Mischung von Polypropylen mit einem anorganischen Füllstoff und einem thermoplastischen Polyesterelastomer bestand, wurde wie folgt hergestellt.
  • Auf die gleiche Weise wie im Vergleichsbeispiel C4 beschrieben wurde ein Film, der 40 Gewichts% eines Polypropylenhomopolymers (Fina 3376, erhältlich bei Atofina Inc., Houston, TX), 40 Gewichts Calciummetasilikat (Wollastonit des Typs 800H erhältlich bei Fibertec Inc., Bridgewater, MA) und 20 Gewichts% eines thermoplastischen Elastomer-Copolyesters mit kristallinem Polybutylenterephthalat als hartem Baustein und weichen Bausteinen aus amorphem Glykol (HytrelTM G3548W, erhältlich bei E. I. DuPont de Nemours & Co., Wilmington, DE) enthielt, compoundiert und schmelzgepresst. Der erhaltene Pressbogen wurde wie im Vergleichsbeispiel C4 biaxial orientiert. Der erhaltene biaxial orientierte Film wurde wie im Beispiel 8 mikrofibrilliert.
  • Beispiel 10
  • Ein oberflächlich mikrofibrilliertes, biaxial orientiertes Substrat, welches aus einer Mischung von Polypropylen mit einem anorganischen Füllstoff und einem Terpolymer aus Ethylen/Vinylacetat/Kohlenmonoxid bestand, wurde wie folgt hergestellt.
  • Auf die gleiche Weise wie im Vergleichsbeispiel C4 beschrieben wurde ein Film, der 40 Gewichts% eines Polypropylenhomopolymers (Fina 3376, erhältlich bei Atofina Inc., Houston, TX), 40 Gewichts Calciummetasilikat (Wollastonit des Typs 800H erhältlich bei Fibertec Inc., Bridgewater, MA) und 20 Gewichts% eines Terpolymers aus Ethylen/Vinylacetat/Kohlenmonoxid (Elvaloy® 741, erhältlich bei DuPont Packaging and Industrial Polymers, Wilmington, DE) enthielt, compoundiert und schmelzgepresst. Der erhaltene Pressbogen wurde wie im Vergleichsbeispiel C4 biaxial orientiert. Der erhaltene biaxial orientierte Film wurde wie im Beispiel 8 mikrofibrilliert. TABELLE 3. Farbdichte ausgefüllter Blöcke für verschieden Proben, die im Tintenstrahlverfahren auf Lösemittelbasis bedruckt wurden
    Figure 00590001
  • Die Ergebnisse in Tabelle 3 zeigen, dass die Zugabe bestimmter Polymere zum Grundmaterial aus Polypropylen (Beispiele 7 bis 10) die Bildqualität bei mikrofibrillierten Substraten deutlich verbessert, insbesondere im Hinblick auf die Farbdichte und im Vergleich mit den Ergebnissen, die beim orientierten mikrofibrillierten Film aus reinem Polypropylen des Beispiels 6 gemessen wurden.
  • Beispiel 11
  • Ein vollständig mikrofibrilliertes uniaxial orientiertes Polypropylenmaterial, das gemeinsam mit einer Trägerschicht aus Polypropylenvliesstoff einer Wasserstrahlverfestigung unterzogen wurde, wurde im Tintenstrahlverfahren auf Lösemittelbasis bedruckt, wobei der hinzugefügte Vliesstoff nicht aus Mikrofaser bestand.
  • Probenvorbereitung:
  • Ein Polypropylenfilm wurde hergestellt, indem ein Polypropylenhomopolymer (Fina 3371, erhältlich bei Atofina Inc., Houston, TX) wie im Vergleichsbeispiel C1 beschrieben extrudiert wurde. Der erhaltene gegossene Film wurde auf ähnliche Weise wie es im Vergleichsbeispiel C1 beschrieben ist bis zu einem Zugverhältnis von näherungsweise 20:1 kalandriert und längenorientiert. Der erhaltene orientierte Film auf ähnliche Weise wie es im Beispiel 1 beschrieben ist mikrofibrilliert, wobei der orientierte Film aber während des Verfahrens auf einen Polypropylen-Spinnvliesstoff (AVGOLTM, 15 g/m2, erhältlich bei Avgol Ltd., Holon, Israel) gelegt wurde und die beiden gemeinsam wasserstrahlverfestigt wurden, woraufhin sie einen einziges Mischvlies bildeten.
  • Bildqualität:
  • Das mikrofibrillierte Mischmaterial wurde wie oben beschrieben mit einem piezoelektrischen Tintenstrahldrucker des Typs Xaar bedruckt. Ähnlich wie in Beispiel 1, ergab sich aus der Auswertung des Testmusters, dass eine Reihe dünner Linien, die bei 100% gedruckt wurden, 0,35 mm breit waren und Abstände von 0,35 mm aufwiesen, noch aufgelöst werden konnten. Gleichermaßen beschränkte sich sie Unschärfe der Kanten auf ein Minimum, und auf der Oberfläche war die Abdeckung mit Druckfarbe recht gleichförmig, ohne Marmorierung oder Zusammenlaufen. Die Messung der Farbdichte der schwarzen Druckfarbe ergab einen Wert von 0,79, wobei die Messung wie im Testverfahren 3 beschrieben durchgeführt wurde.
  • Beispiel 12
  • Ein vollständig mikrofibrilliertes, uniaxial orientiertes Polypropylenmaterial, das gemeinsam mit einem Polypropylenvliesstoff einer Wasserstrahlverfestigung unterzogen wurde und mit einer Acrylgrundierung beschichtet war, wurde im Tintenstrahlverfahren auf Lösemittelbasis bedruckt.
  • Probenvorbereitung:
  • Das gleiche mikrofibrillierte Mischvlies wie in Beispiel 11 wurde hergestellt und mit einer 15-gewichtsprozentigen Lösung eines Acrylharzes, das aus Poly(methylmethacrylat) und Poly(butylmethacrylat) (Paraloid® B-66 erhältlich bei Rohm and Haas, Co., Philadelphia, PA) bestand, in 2-Butoxyethylacetat (ScotchcalTM Thinner CGS50, erhältlich bei 3M, St. Paul, MN) beschichtet, wobei ein Drahtstab des Typs #6 benutzt wurde und die Trocknung in einem Konvektionsofen bei 60°C erfolgte.
  • Bildqualität:
  • Das beschichtete Substrat wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 11 bedruckt. Die Acrylbeschichtung verbesserte die Bildqualität derart, dass sich die Farbdichte von 0,79 auf 1,16 erhöhte. Zusätzlich dazu schien die beschichtete Oberfläche dazu zu führen, dass die Kanten schärfer waren als in Beispiel 11. Darüber hinaus wurde beobachtet, dass die Acrylbeschichtung tendenziell dafür sorgte, dass sich das Material deutlich steifer anfühlte.
  • Vergleichsbeispiele C5 bis C10 und Beispiel 13
  • Das folgende Beispiel sowie die Vergleichsbeispiele ermöglichen es, das lösemittelbasierte piezoelektrische Tintenstrahldrucken auf mikrofibrillierten Substraten und anderen Substraten zu vergleichen.
  • Vergleichsbeispiel C5 (Piezoelektrisches Tintenstrahldrucken auf einem PVC-Film)
  • Ein Vinylfilm (VCC-9929, erhältlich bei der Firma 3M, St. Paul, MN) wurde mit Isopropylalkohol gereinigt, um jegliche Verunreinigungen zu entfernen, und wurde dann wie oben beschrieben mit dem piezoelektrischen Tintenstrahldrucker des Typs Xaar bedruckt. Die Druckfarbe zeigte auf der Oberfläche eine gleichmäßige Deckwirkung ohne nennenswerte Marmorierung, aber es trat ein merkliches Ausfransen und Ausbluten zwischen verschiedenen Farben auf, insbesondere bei einem Aufbringen der Druckfarbe mit mehr 300%, wodurch die Kanten der Quadrate und Kreise einiges an Auflösung verloren und unscharf wirkten. Aus der Auswertung des Testmusters ergab sich, dass eine Reihe dünner Linien, die bei 100 gedruckt wurden, 0,35 mm breit waren und Abstände von 0,35 mm aufwiesen, noch aufgelöst werden konnten. Es wurde beobachtet, dass sie Druckfarbe nach dem Drucken immer noch sehr feucht war.
  • Vergleichsbeispiel C6 (Piezoelektrisches Tintenstrahldrucken auf einem schmelzgeblasenen Polypropylen Vliesstoff)
  • Eine Polypropylenmikrofaser wurde schmelzgeblasen, um eine Vliesstoffbahn mit einem Grundgewicht von 40 g/m2 zu bilden. Der durchschnittliche effektive Faserdurchmesser (EFD) der Fasern der Bahn wurde gemäß dem Verfahren, das in Davies, C. N., "The Separation of Airborne Dust and Particles," Institution of Mechanical Engineers, London, Proceedings 1B, 1952, beschrieben ist, unter Anwendung eines Luftstroms von 32 L/min. bestimmt und betrug 3,9 μm. Der Vliesstoff wurde wie oben beschrieben mit einem piezoelektrischen Tintenstrahldrucker des Typs Xaar bedruckt. Die Druckfarbe zeigte auf der Oberfläche eine gleichmäßige Deckwirkung ohne nennenswerte Marmorierung, aber es trat ein deutlich merkbares Ausfransen und Ausbluten zwischen verschiedenen Farben auf, das auf die Dochtwirkung entlang der Faserstränge zurückzuführen war. Aus der Auswertung des Testmusters ergab sich, dass eine Reihe dünner Linien, die bei 100% gedruckt wurden, 0,50 mm breit waren und Abstände von 0,50 mm aufwiesen, noch aufgelöst werden konnten. Es wurde beobachtet, dass sie Druckfarbe sich nach dem Drucken trocken anfühlte.
  • Test in Vertikallage: Um die Lösemittelaufnahme der Vliesstofffläche zu bewerten, wurde ein Abschnitt der Probe bei 1000%iger Auftragsintensität mit schwarzer ScotchcalTM 3795 Druckfarbe in Form eines 2,54 cm × 2,54 cm großen Quadrats bedruckt und unmittelbar nach dem Drucken in Vertikallage aufgehängt. Es wurde beobachtet, dass die Kanten des Quadrats nach dem Drucken einer erheblichen Dochtwirkung unterlagen, aber nach 30-minütigem Hängen trat kein zusätzliches Ausbluten auf, und das Bild behielt seine ursprüngliche Form.
  • Vergleichsbeispiel C7 (Piezoelektrisches Tintenstrahldrucken auf einem Baumwollwebstoff)
  • Ein im Handel erhältlicher Baumwollwebstoff (TexWipe® TX309, erhältlich bei der Firma Texwipe, Upper Saddle River, NJ) mit einem Grundgewicht von 180 g/m2 wurde wie oben beschrieben mit dem piezoelektrischen Tintenstrahldrucker des Typs Xaar bedruckt. Wie beim Vergleichsbeispiel C6 zeigte die Druckfarbe auf der Oberfläche eine gleichmäßige Deckwirkung ohne nennenswerte Marmorierung, aber es trat ein deutlich merkbares Ausfransen und Ausbluten zwischen verschiedenen Farben auf, das auf das dochtartige Ansaugen der Druckfarbe entlang der Faserstränge zurückzuführen war, insbesondere bei einem Aufbringen der Druckfarbe mit mehr 300%. Aus der Auswertung des Testmusters ergab sich, dass eine Reihe dünner Linien, die bei 100% gedruckt wurden, 0,35 mm breit waren und Abstände von 0,35 mm aufwiesen, noch aufgelöst werden konnten. Es wurde beobachtet, dass sie Druckfarbe sich nach dem Drucken trocken anfühlte.
  • Vergleichsbeispiel C8 (Piezoelektrisches Tintenstrahldrucken auf normalem Papier)
  • Ein im Handel erhältliches Papier (Hammermill® Co pyPlus Standard White, erhältlich bei International Paper, Stamford, CT) mit einem Grundgewicht von 36,3 kg wurde wie oben beschrieben mit dem piezoelektrischen Tintenstrahldrucker des Typs Xaar bedruckt. Die Druckfarbe zeigte auf der Oberfläche eine gleichmäßige Deckwirkung ohne nennenswerte Marmorierung. Wenn die Druckfarbe mit mehr als 300% aufgebracht wurde, kam es zum Ausfransen. Aus der Auswertung des Testmusters ergab sich, dass eine Reihe dünner Linien, die bei 100% gedruckt wurden, 0,35 mm breit waren und Abstände von 0,35 mm aufwiesen, noch aufgelöst werden konnten. Es wurde beobachtet, dass sie Druckfarbe sich nach dem Drucken trocken anfühlte.
  • Vergleichsbeispiel 9 (Piezoelektrisches Tintenstrahldrucken auf PVC-Film)
  • Ein Vinylfilm (C3555, erhältlich bei der Firma 3M, St. Paul, MN) wurde mit Isopropylalkohol gereinigt, um jegliche Verunreinigungen zu entfernen, und wurde dann wie beschrieben mit dem piezoelektrischen Tintenstrahldrucker des Typs Xaar bedruckt.
  • Test in Vertikallage: Um die Lösemittelaufnahme der PVC-Fläche zu bewerten, wurde ein Abschnitt der Probe bei 1000%iger Auftragsintensität mit schwarzer ScotchcalTM 3795 Druckfarbe in Form eines 6,5 cm × 6,5 cm großen Quadrats bedruckt und unmittelbar nach dem Drucken in Vertikallage aufgehängt. Es wurde beobachtet, dass nach 30-minütigem Hängen große Mengen an Druckfarbe den Film herabliefen.
  • Druckfarbentrocknungstest: Um die Trockenzeit der auf lösemittelbasierten Druckfarbe auf dem PVC-Film zu bewerten, wurden Abschnitte der Probe bei 100%iger Auftragsintensität mit schwarzer Druckfarbe in Form eines 2,54 cm × 2,54 cm großen Quadrats bedruckt und in mehreren Zeitintervallen auf Trockenheit getestet, indem ein weißes Stück Papier leicht auf die bedruckte Fläche gedrückt wurde. Es wurde beobachtet, dass 3 Minuten nach dem Drucken eine erhebliche Menge an Druckfarbe auf das Papier übertragen wurde. Die Menge an übertragener Druckfarbe war sogar größer als die Menge, die unmittelbar nach dem Drucken von der mikrofibrillierten Oberfläche des Beispiels 13 (siehe unten) übertragen wurde, woran sich zeigt, dass die PVC-Fläche eine geringere Trocknungsrate aufweist als die mikrofibrillierte Fläche.
  • Vergleichsbeispiel C10
  • In diesem Beispiel wurde ein biaxial orientierter Film, der aus einer Mischung von Polypropylen mit anorganischem Füllstoff, mit einem Terpolymer aus Ethylen/Vinylacetat/Kohlenmonoxid und mit einem thermoplastischen Styrolelastomer bestand, im Tintenstrahlverfahren bedruckt.
  • Probenvorbereitung:
  • Ein Film, der zu 30 Gewichts% aus Polypropylenhomopolymer (Fina 3376, erhältlich bei Atofina Inc., Houston, TX), zu 40 Gewichts% aus Calciummetasilikat (Wollastonit des Typs 800H, erhältlich bei Fibertec Inc., Bridgewater, MA) zu 20 Gewichts aus einem Terpolymers aus Ethylen/Vinylacetat/Kohlenmonoxid (Elvaloy® 741, erhältlich bei DuPont Packaging and Industrial Polymers, Wilmington, DE) und zu 10 Gewichts% aus Polystyrol/Polyisopren (Vector 4114, erhältlich bei Dexco Polymers, Plaquemine, LA) bestand, wurde mittels eines Doppelschneckenextruders gegossen, wobei die Temperatur am Ende des Extruders 175°C, im Halsrohr 185°C und in der Düse 195°C betrug. Der Extruder verfügte über eine 30,5 cm breite Düse mit einem Öffnungsspalt vom Nominalmaß 1 mm. Die aus dem Extruder stammende Polymerschmelze belangte zwischen der unteren und der mittleren Walze in einen Dreierwalzensatz, und nachdem sie zwischen diesen Walzen hindurch befördert wurde, gelangte sie über die mittlere Walze in den Spalt zwischen der mittleren und der oberen Walze. Im Dreierwalzensatz bestanden die untere und die mittlere Walze aus chrombeschichtetem Edelstahl und waren auf 82°C eingestellt. Der erhaltene Film wies eine Dicke von 1 mm sowie eine Dichte von 1,23 g/cm3 auf, wobei die Bestimmung gemäß dem Testverfahren 2 erfolgte.
  • Dieser gegossene Film wurde mittels eines Längenorientierungsgeräts (LO) (erhältlich bei Killian, einer Abteilung von Davis-Standard Corp., Cedar Grove, NJ) und einer Spannvorrichtung (erhältlich bei Bruckner, Frankreich) nacheinander bis zu einem Zugverhältnis von 3,0 in Maschinenrichtung (MD) und 2,0 in Querrichtung (TD) orientiert, wie gemäß dem Testverfahren 1-B bestimmt wurde. Die Temperatur der LO-Rollen betrug 130°C und die Spannbereiche lagen alle bei 163°C. Die Dichte des erhaltenen 318 μm dicken biaxial orientierten Films betrug 0,77 g/cm3, woraus sich gemäß dem Testverfahren 2 ein Hohlraumgehalt von 37,4% ergab.
  • Bildqualität:
  • Der biaxial orientierte Film wurde wie oben beschrieben auf einem piezoelektrischen Tintenstrahldrucker des Typs Xaar bedruckt. Die Druckfarbe zeigte auf den Oberflächen eine gleichmäßige Deckwirkung ohne Marmorierung, aber es trat beim Aufbringen der Druckfarbe mit mehr 300% ein gewisses Ausfransen auf, wodurch die Kanten an Auflösung verloren und unscharf wirkten. Aus der Auswertung des Testmusters ergab sich, dass eine Reihe dünner Linien, die bei 100% gedruckt wurden, 0,35 mm breit waren und Abstände von 0,35 mm aufwiesen, noch aufgelöst werden konnten.
  • Beispiel 13
  • In diesem Beispiel wurde ein oberflächlich mikrofibrilliertes, biaxial orientiertes Substrat, welches aus einer Mischung von PP mit einem anorganischen Füllstoff, einem Terpolymer aus Ethylen/Vinylacetat/Kohlenmonoxid und einem thermoplastischen Styrolelastomer bestand, im Tintenstrahlverfahren bedruckt.
  • Ein Film wurde auf die gleiche Weise wie es im Vergleichsbeispiel C10 beschrieben ist gegossen und orientiert und dann auf einer einzigen Hauptfläche (d.h. nicht durch und durch) mikrofibrilliert, wobei das oben beschriebene Hydrolace-System zum Einsatz kam, welches mit einem Wasserdruck von 15 Mpa betrieben wurde. Die Probe wurde mit 2 m/min. unter dem ersten Strahlkopf hindurchbefördert, dessen Strahlöffnungen bei 7,9 Öffnungen pro cm einen Durchmesser von 60 Mikrometern aufwiesen. Dies wurde dreimal durchgeführt.
  • Das erhaltene mikrofibrillierte Material wurde wie oben beschrieben mit einem piezoelektrischen Tintenstrahldrucker des Typs Xaar bedruckt. Die Druckfarbe zeigte auf der Oberfläche eine gleichmäßige Deckwirkung ohne Marmorierung. Aus der Auswertung des Testmusters ergab sich dass eine Reihe dünner Linien, die bei 100 gedruckt wurden, 0,35 mm breit waren und Abstände von 0,35 mm aufwiesen, noch aufgelöst werden konnten, was gegenüber den hier untersuchten Vergleichsmaterialien ein besseres oder ebenbürtiges Ergebnis darstellt. Darüber hinaus zeigte sich nur beim intensiven Aufbringen der Druckfarbe (400%) ein geringer aber nachweisbarer Ansatz zum Ausfransen der Druckfarbe. Dieser war indes geringer als sämtlichen der Substrate der Vergleichsbeispiele C5 bis C10, was unterstreicht, dass die Mikrofibrillation der orientierten Fläche offenbar das Ausmaß des Ausfransens und des Ausblutens zwischen verschiedenen Farben auf ein Minimum beschränkt. Obgleich die Oberfläche dieses Materials eine faserige Struktur aufwies, begünstigte seine mikroskopische Beschaffenheit weniger die Dochtwirkung als dies bei den Oberflächen der Vergleichsbeispiele C6, C7 und C8 der Fall ist, und es zeigte überraschenderweise eine bessere Leistung als sein unfibrilliertes orientiertes Gegenstück (Vergleichsbeispiel C10) und auch als glatte PVC-Filme (Vergleichsbeispiele C5 und C9). Es wurde weiterhin beobachtet, dass die Oberfläche des Substrats sich unmittelbar nach dem Drucken trocken anfühlte und dass die Druckfarben nach dem Trocknen fest an der Fläche anhafteten.
  • Test in Vertikallage: Um die Lösemittelaufnahme der mikrofibrillierten Fläche zu bewerten, wurde ein Abschnitt der Probe bei 1000%iger Auftragsintensität mit schwarzer ScotchcalTM 3795 Druckfarbe in Form eines 6,5 cm × 6,5 cm großen Quadrats bedruckt und unmittelbar nach dem Drucken in Vertikallage aufgehängt. Es wurde beobachtet, dass die Kanten des Quadrats nach dem Drucken ein geringes Ausmaß an Unschärfe zeigten. Nach 30-minütigem Hängen trat indes keinerlei Ausbluten auf, und das Quadrat behielt seine ursprüngliche Form. Somit zeigte diese Probe bei intensivem Aufbringen der Druckfarbe eine Gesamtleistung, die sowohl der des Vlieses aus dem Vergleichsbeispiel C6 als auch der des PVC-Films aus dem Vergleichsbeispiel C9 überlegen war.
  • Druckfarbentrocknungszeittest: Um die Trockenzeit der auf lösemittelbasierten Druckfarbe zu bewerten, wurde ein Abschnitt der Probe bei 100%iger Auftragsintensität mit schwarzer Druckfarbe in Form eines 6,5 cm × 6,5 cm großen Quadrats bedruckt und in mehreren Zeitintervallen auf Trockenheit getestet, indem ein weißes Stück Papier leicht auf die bedruckte Fläche gedrückt wurde. Es wurde beobachtet, dass unmittelbar nach dem Drucken eine kleine aber nachweisbare Menge an Druckfarbe auf die Oberfläche des Papiers übertragen wurde, was anzeigt, dass die Druckfarbe nicht vollständig trocken war. Nach 3 Minuten indes wurde keine nachweisbare Menge an Druckfarbe mehr auf die Oberfläche des Papiers übertragen, was anzeigt, dass die Druckfarbe zu Handhabungszwecken als trocken anzusehen war. Dies ist eine wesentlich bessere Trocknungsgeschwindigkeit, verglichen mit dem PVC-Film des Vergleichsbeispiels C9.
  • Beispiel 14
  • Dieses Beispiel zeigt das Bedrucken eines oberflächlich mikrofibrillierten, biaxial orientierten Substrats, das aus einer Mischung von Polypropylen mit einem anorganischen Füllstoff, mit einem Terpolymer aus Ethylen/Vinylacetat/Kohlenmonoxid und mit einem Acrylharz besteht und das mit einem Klebstoffliner laminiert ist, im piezoelektrischen Tintenstrahldruckverfahren auf Lösemittelbasis.
  • Probenvorbereitung:
  • Auf die gleiche Weise wie im Vergleichsbeispiel C4 beschrieben wurde ein Film, der 40 Gewichts% eines Polypropylenhomopolymers (Fina 3376, erhältlich bei Atofina Inc., Houston, TX), 40 Gewichts% Calciummetasilikat (Wollastonit des Typs 800H erhältlich bei Fibertec Inc., Bridgewater, MA), 10 Gewichts eines Terpolymers aus Ethylen/Vinylacetat/Kohlenmonoxid (Elvaloy 741, erhältlich bei DuPont Packaging and Industrial Polymers, Wilmington, DE) sowie 10 Gewichts Polyisobutylmethacrylat (Paraloid® B-67, erhältlich bei Rohm and Haas, Co., Philadelphia, PA) enthielt, compoundiert und schmelzgepresst. Auf eine ähnliche Weise wie es im Vergleichsbeispiel C4 beschrieben ist, wurde der erhaltene Film in einem Karo IV Laborverstreckgerät bei 155°C verstreckt, und zwar mit einem Zugverhältnis von 3,5 × 3,5 (MD × TD) bei 4,2 m/min. Der erhaltene biaxial orientierte Film wurde auf einer einzigen Hauptfläche (d.h. nicht durch und durch) mikrofibrilliert, wobei das oben beschriebene Hydrolace-System zum Einsatz kam, welches mit einem Wasserdruck von 15 Mpa betrieben wurde. Die Probe wurde mit 2 m/min. unter dem ersten Strahlkopf hindurchbefördert, dessen Strahlöffnungen bei 7,9 Öffnungen pro cm einen Durch messer von 60 Mikrometern aufwiesen. Dies wurde dreimal durchgeführt. Der erhaltene mikrofibrillierte Film wurde auf seiner unfibrillierten Seite mit einem Klebstoff auf Acrylbasis laminiert, welcher zuvor mit 25 gsm auf einen polyethylenbeschichteten Papierliner aufgebracht worden war, nachdem der Papierliner mit einem Trennsystem aus gehärtetem Silikon behandelt worden war.
  • Druckvorgang:
  • Mit einem Arizona Sign Drucker (Modell SP-62, erhältlich bei Gretag Imaging Inc., Holyoke, MA) wurde eine graphische Bilddarstellung auf die mikrofibrillierte Fläche gedruckt, wobei die oben beschriebenen Druckfarben aus der Reihe ScotchcalTM 3700 sowie zusätzlich helles Magenta (3781) und helles Cyan (3786) verwendet wurden. Es wurde festgestellt, dass die Graphik eine sehr gute Bildqualität einschließlich einer hohen Auflösung und guten Farbdichtewerten aufwies.
  • Beispiele 15 bis 19 (Verbesserung der Bildqualität im Tintenstrahldruckverfahren auf Wasserbasis)
  • Wie bei Druckfarben auf Lösemittelbasis wiesen orientierte Filme auf Polypropylenbasis tendenziell niedrige CD-Werte auf, wenn sie mit Druckfarben auf Wasserbasis bedruckt wurden, wobei diese Werte bei mikrofibrillierten Filmen noch weiter abnahmen. Wie bei Druckfarben auf Lösemittelbasis wurde entdeckt, dass es möglich ist, die Farbdichte auf der mikrofibrillierten Fläche beim Bedrucken mit Druckfarben auf Wasserbasis zu verbessern, indem bestimmte Zusatzstoffe in den gegossenen Film eingemischt oder durch Oberflächenbeschichtung aufgebracht werden, und zwar ohne dass dabei die sehr gute Bildauflösung verloren ginge.
  • Druckvorgang:
  • Die folgenden mikrofibrillierten Filme wurden wie oben beschrieben mit einem Tintenstrahldrucker des Typs HP Deskjet 950C bedruckt. Als Druckfarbe wurde die HP 51645A Schwarzpatrone verwendet, und das Testmuster, welches verwendet wurde, um die Bildqualität zu bewerten, bestand aus Buchstaben verschiedener Größe, die mit 100% Abdeckung gedruckt wurden. Die CD-Werte wurden wie im Testverfahren 3 beschrieben gemessen und sich in Tabelle 4 aufgeführt. Ein Anstieg des CD-Werts korreliert mit einer Verbesserung der Flächenfüllung der Druckfarbe.
  • Beispiel 15
  • Dieses Beispiel zeigt das Bedrucken eines oberflächlich mikrofibrillierten uniaxial orientierten Polypropylensubstrats im Tintenstrahlverfahren auf Wasserbasis.
  • Ein Film wurde auf die gleiche Weise wie es unter C1 beschrieben ist gegossen und orientiert und dann aber auf einer Hauptfläche (d.h. nicht durch und durch) mikrofibrilliert, wobei das oben beschriebene Hydrolace-System zum Einsatz kam, welches mit einem Wasserdruck von 15 Mpa betrieben wurde. Die Probe wurde mit 2 m/min. unter dem ersten Strahlkopf hindurchbefördert, dessen Strahlöffnungen bei 20 Öffnungen pro cm einen Durchmesser von 110 Mikrometern aufwiesen. Die Strahlköpfe zwei, drei und vier wurden jeweils mit Strahlvorrichtungen versehen, die 16,5 Öffnungen/cm aufwiesen, wobei jede Öffnung 120 μm maß. Der orientierte Film wurde im rechten Winkel zu den Strahlköpfen (4 über dem Film) mit einer Geschwindigkeit von 1,5 m/min. befördert.
  • Beispiel 16
  • Dieses Beispiel zeigt das Bedrucken einer oberflächlich mikrofibrillierten, uniaxial orientierten Probe, die aus Polypropylen und einem hydrophilen Polymer bestand, im Tintenstrahlverfahren auf Wasserbasis.
  • Ein Polypropylenfilm wurde hergestellt, indem eine Mischung, die 90 Gewichts eines Polypropylenhomopolymers (Fina 3374X, erhältlich bei Atofina Inc., Houston, TX) und 10 Gewichts% einer extrudierbaren, in Wasser quellfähigen Mischung enthielt, in einem Einfachschneckenextruder extrudiert wurde, wobei das Temperaturprofil vom Speisetrichter bis zum Ende des Extruders 210°C, 226°C, 238°C bzw. 246°C betrug. Das Halsrohr und die Düse wurden bei 246°C gehalten. Der Extruder verfügte über eine Barriereschnecke mit einem Mischaufsatz sowie über eine 12,7 cm breite Einzelschichtdüse mit einem Öffnungsspalt vom Nominalmaß 1,27 mm. Ein 1,36 mm dicker und 127 mm breiter Film wurde unter Verwendung einer Gießanlage mit einem Dreierwalzensatz hergestellt. In dem Dreierwalzensatz wurde die untere chrombeschichtete Edelstahlwalze auf 88°C eingestellt, die mittlere chrombeschichtete Edelstahlwalze wurde auf 99°C eingestellt und die obere Silikongummiwalze wurde mit 38°C warmen Wasser gekühlt. Die aus dem Extruder stammende Polymerschmelze belangte zwischen der unteren und der mittleren Walze in den Dreierwalzensatz und nachdem sie zwischen diesen Walzen hindurch befördert wurde, gelangte sie über die mittlere Walze in den Spalt zwischen der mittleren und der oberen Walze. Nach der Beförderung über die obere Walze verließ der entstandene gegossene Film den Dreierwalzensatz. Die extrudierbare, in Wasser quellfähige Mischung setzte sich aus folgenden Gewichtsprozentanteilen zusammen: 57 Polyvinylpyrrolidon (PVP K90, erhältlich bei International Specialty Products, Wayne, NJ), 24% Ionomer (Ethylen/Acrylsäure-Copolymer, Surlyn® 1705, erhältlich bei Dupont Chemical Co., Wilmington, DE), 14% Polyoxyethylenarylether (Pycal 94, erhältlich bei Uniqema, Wilmington, DE), 3% Glasperlen (MBX-50, erhältlich bei Sekisui Plastics, Tokyo, Japan) und 2% Irganox® 1010 (erhältlich bei Ciba Specialty Chemicals, Tarrytown, NY). Der erhaltene gegossene Film wies eine Dicke von 1,27 mm, eine Breite von 124 mm sowie eine Dichte von 0,91 g/cm3 auf, wobei letztere Bestimmung gemäß dem Testverfahren 2 erfolgte.
  • Von einer Abspulanlage wurde der gegossene Film dem Press-Spalt eines ersten Kalanders (2 walzen) zugeführt, welcher eine Oberflächengeschwindigkeit von 1,22 m/min., eine Temperatur von 154°C und einen Druck von 2,76 Mpa aufwies. Nach dem Verlassen des ersten Kalanders wurde der Film einem zweiten und einem dritten Zugkalandersatz (zwei Walzen in jedem Satz) zugeführt, die mit der größtmöglichen Oberflächengeschwindigkeit, die den Film nicht zum Reißen brachte, betrieben wurden. Der erhaltene orientierte und mit Hohlräumen versehene Film wurde unter Spannung um einen Kern gewickelt. Der Film wurde bis zum einem Zugverhältnis von 14,6:1 orientiert, wobei die Bestimmung gemäß dem Testverfahren 1-A erfolgte, und er wies eine Dicke von 119 Mikrometern, eine Breite von 99 mm sowie einen Hohlraumgehalt von 5,5% auf, wobei letzterer gemäß dem Testverfahren 2 bestimmt wurde. Wie in Beispiel 8 beschrieben, wurde der orientierte Film auf einer Hauptfläche mikrofibrilliert, wobei der Honeycomb Wasserstrahlverfestiger zum Einsatz kam, der mit 10 Mpa und mit einer Bandgeschwindigkeit von 3 m/min betrieben wurde. Die Probe wurde achtmal unter den Wasserstrahlen hindurchbefördert.
  • Beispiel 17
  • Dieses Beispiel zeigt das Bedrucken einer oberflächlich mikrofibrillierten, uniaxial orientierten Probe, die aus Polypropylen, einem anorganisch Füllstoff und einem thermoplastischen Polyurethan bestand, im Tintenstrahlverfahren auf Wasserbasis.
  • Ein Film, der zu 35 Gewichts aus Polypropylenhomopoly mer (Fina 3276, erhältlich bei Atofina Inc., Houston, TX), zu 30 Gewichts aus Calciumcarbonat (HiPflex® 100, erhältlich bei Specialty Minerals, Adams, MA) und zu 35 Gewichts% aus thermoplastischem Polyurethan (Eastane® 58237, erhältlich bei Noveon Inc., Cleveland, OH.) bestand, wurde mittels eines Doppelschneckenextruders gegossen, dessen Temperatur 193°C am Extruderende, 211°C im Halsrohr und 195°C an der Düse betrug. Der Extruder verfügte über eine 30,5 cm breite Düse mit einem Öffnungsspalt vom Nominalmaß 0,76 mm. Die aus dem Extruder stammende Polymerschmelze belangte zwischen der unteren und der mittleren Walze in einen Dreierwalzensatz, und nachdem sie zwischen diesen Walzen hindurch befördert wurde, gelangte sie über die mittlere Walze in den Spalt zwischen der mittleren und der oberen Walze. Im Dreierwalzensatz bestanden die untere und die mittlere Walze aus chrombeschichtetem Edelstahl und waren auf 38°C eingestellt. Der erhaltene gegossene Film wies eine Dicke von 0,7 mm sowie eine Dichte von 1,26 g/cm3 auf, wobei letztere Bestimmung gemäß dem Testverfahren 2 erfolgte.
  • Der gegossene Film wurde wie folgt kalandriert und längenorientiert. Von einer Abspulanlage wurde der gegossene Film über eine Reihe von Mitläuferwalzen dem Press-Spalt eines Kalanders (Walzen 1 und 2) zugeführt. Die walzen 1 und 2 wiesen beide eine Temperatur von 120°C auf. Nach dem Verlassen der Walzen 1 und 2 wurde der Film weiter orientiert, indem er über die beheizten Walze 3 und anschließend über die beheizte Walze 4 in "S"-Anordnung geführt wurde. Weiterhin wiesen die Walzen 3 und 4 Oberflächentemperaturen von 120°C auf, und Walze 4 hatte eine Oberflächengeschwindigkeit von 10,9 m/min. Der erhaltene Film wurde um einen Abschnitt der Walze 5 geführt, die unbeheizt war und ausschließlich dem Abkühlen des Films diente. Der erhaltene kalandrierte/längenorientierte Film wurde unter Spannung um einen Kern gewickelt. Der Film wurde bis zu einem Zugverhältnis von 5:1 orientiert, wobei die Bestimmung gemäß dem Testverfahren 1-A erfolgte.
  • Der erhaltene orientierte Film wurde auf einer Hauptfläche mikrofibrilliert, und zwar unter Verwendung des Wasserstrahlverfestigers, der in Beispiel 1 beschrieben ist, wobei dessen Wassersystem mit einem Druck von 15 Mpa betrieben wurde und nur 1 der 7 wasserstrahlköpfe benutzt wurde. Der Strahlkopf wurde mit einer Strahlvorrichtung versehen, die 20 Öffnungen/cm aufwies, wobei jede Öffnung 110 μm maß. Der orientierte Film wurde im rechten Winkel zu den Strahlköpfen (1 über dem Film) mit einer Geschwindigkeit von 6 m/min. befördert.
  • Beispiel 18
  • Dieses Beispiel zeigt das Bedrucken einer oberflächlich mikrofibrillierten, uniaxial orientierten Probe, die aus Polypropylen und einem Tensid bestand, im Tintenstrahlverfahren auf Wasserbasis.
  • Wie in Beispiel 17 wurde ein Film hergestellt, indem eine Mischung, die 96 Gewichts Polypropylenhomopolymer (Fina 3374X, erhältlich bei Atofina Inc., Houston, TX), 1,2 Gewichts% Sorbitanmonolaurat und 2,8 Gewicht s Glycerinmonolaurat enthielt, in einem Einfachschneckenextruder extrudiert wurde. Das Temperaturprofil des Extruders wurde auf 210°C, 226°C, 238°C bzw. 249°C eingestellt, und das Halsrohr und die Düse wurden bei 249°C gehalten. In dem Dreierwalzensatz wurde die untere Walze auf 100°C eingestellt, die mittlere Walze wurde auf 100°C eingestellt und die obere Silikongummiwalze wurde mit 38°C warmen Wasser gekühlt. Der erhaltene gegossene Film wies eine Dicke von 1,18 mm, eine Breite von 112 mm sowie eine Dichte von 0,91 Gramm/cm3 auf, wobei letztere Bestimmung gemäß dem Testverfahren 2 erfolgte.
  • Von einer Abspulanlage wurde der gegossene Film dem Press-Spalt eines ersten Kalanders (2 Walzen) zugeführt, welcher eine Walzenoberflächengeschwindigkeit von 1,22 m/min., eine Temperatur von 121°C und einen Druck von 3,45 Mpa aufwies. Nach dem Verlassen des ersten Kalanders wurde der Film einem zweiten und einem dritten Zugkalandersatz (zwei Walzen in jedem Satz) zugeführt, die mit der größtmöglichen Oberflächengeschwindigkeit, die den Film nicht zum Reißen brachte, betrieben wurden. Der erhaltene orientierte und mit Hohlräumen versehene Film wurde unter Spannung um einen Kern gewickelt. Der Film wurde bis zum einem Zugverhältnis von 13,5:1 orientiert, wobei die Bestimmung gemäß dem Testverfahren 1-A erfolgte, und er wies eine Dicke von 138 Mikrometern, eine Breite von 140 mm sowie einen Hohlraumgehalt von 10,8% auf, wobei letzterer gemäß dem Testverfahren 2 bestimmt wurde. Wie in Beispiel 8 beschrieben, wurde der orientierte Film auf einer Hauptfläche mikrofibrilliert, wobei der Honeycomb Wasserstrahlverfestiger zum Einsatz kam, der mit 14 Mpa und mit einer Bandgeschwindigkeit von 3 m/min betrieben wurde. Auf einer festen Platte wurde die Probe achtmal unter den Wasserstrahlen hindurchbefördert.
  • Beispiel 19
  • Dieses Beispiel zeigt das Bedrucken eines oberflächlich mikrofibrillierten uniaxial orientierten Polypropylenfilms, der mit einem Tensid beschichtet ist, im Tintenstrahlverfahren auf Wasserbasis.
  • Ein Polypropylenfilm wurde hergestellt, indem ein Polypropylenhomopolymer (Novolen® PP1104K, erhältlich bei BASF Corporation, Mount Olive, NJ) in einem Einfachschneckenextruder extrudiert wurde, welcher über eine 30,5 cm breite Einzelschichtdüse mit einem Öffnungsspalt vom Nominalmaß 2,54 mm verfügte. Ein 1,75 mm dicker und 320 mm breiter Film wurde unter Verwendung einer Gießanlage mit einem Dreierwalzensatz hergestellt. Der erhaltene gegossene Film wies eine Dichte von 0,9 g/cm3 auf, wobei die Bestimmung gemäß dem Testverfahren 2 erfolgte.
  • Der gegossene Film wurde wie folgt kalandriert und längenorientiert. Über eine Abspulanlage wurde der gegossene Film mit einem Vorschub von 0,27 m/min. über eine Reihe von Mitläuferwalzen dem Press-Spalt eines Kalanders (Walzen 1 und 2) zugeführt. Die Oberflächengeschwindigkeiten der Walzen 1 und 2 betrugen 0,29 m/min. bzw. 3,17 m/min., ihre Temperatur lag bei 130°C, und am Kalanderspalt wirkte eine Kraft von 44,5 kN. Nach dem Verlassen der Walzen 1 und 2 wurde der Film weiter orientiert, indem er über die beheizten Walze 3 und anschließend über die beheizte Walze 4 in "S"-Anordnung geführt wurde. Walze 3 hatte eine Oberflächengeschwindigkeit von 4,75 m/min und eine Temperatur von 130°C. Walze 4 hatte eine Oberflächengeschwindigkeit von 10,9 m/min und eine Temperatur von 120°C. Der erhaltene Film wurde um einen Abschnitt der Walze 5 geführt, die unbeheizt war und ausschließlich dem Abkühlen des Films diente. Der erhaltene kalandrierte/längenorientierte Film wurde unter Spannung um einen Kern gewickelt. Der Film wurde bis zu einem Zugverhältnis von 14,9:1 orientiert, wobei die Bestimmung gemäß dem Testverfahren 1-A erfolgte. Der orientierte Film wies eine Dicke von 203 Mikrometern, eine Breite von 203 mm und eine Dichte von 0,82 Gramm/cm3 auf. Mittels des Testverfahrens 2 wurde berechnet, dass der Film 9% Hohlräume enthielt.
  • Der orientierte Film wurde auf einer einzigen Hauptfläche (d.h. nicht durch und durch) mikrofibrilliert, wobei das in Beispiel 1 beschriebene Hydrolace-System zum Einsatz kam, welches mit einem Wasserdruck von 15 Mpa betrieben wurde. Die Probe wurde mit 1,5 m/min. unter den Strahlköpfen eins bis vier hindurchbefördert, deren Strahlöffnungen bei 20 Öffnungen pro cm einen Durchmesser von 120 Mikrometern aufwiesen.
  • Der erhaltene mikrofibrillierte Film wurde 30 Minuten lang in eine Lösung aus Wasser/Isopropylalkohol im Mengenverhältnis 3:1 eingetaucht, welche 5 Gewichts% Dioctylsulfosuccinat-Natriumsalz (DOS) enthielt, woraufhin der Film vor dem Tintenstrahldrucken trocknen gelassen wurde. Tabelle 4 Farbdichte ausgefüllter Blöcke für verschieden Proben, die im Tintenstrahlverfahren auf Lösemittelbasis bedruckt wurden
    Figure 00780001
  • Die Ergebnisse in Tabelle 4 zeigen, dass, im Vergleich mit der alleinigen Verwendung von Polypropylen (Beispiel 15), der Zusatz von hydrophilen Polymeren (Beispiele 16 und 17) oder hydrophilen Tensiden (Beispiel 18) zu den mikrofibrillierten Filmen im Laufe der Schmelzverarbeitung, oder aber das Aufbringen eines hydrophilen Tensids durch Oberflächenbeschichtung der mikrofibrillierten Fläche die Bildqualität des mikrofibrilliertes Films deutlich verbessert, wenn dieser mit Druckfarben auf Wasserbasis bedruckt wird, insbesondere hinsichtlich der Farbdichte.

Claims (13)

  1. Mit Bild versehener Graphikfilm, der ein Rezeptormedium umfasst, das einen orientierten Film mit mindestens einer mikrofibrillierten Oberfläche mit einer Mikrofibrillationstiefe von mehr als 10 μm umfasst, wobei die mikrofibrillierte Oberfläche schmelzverarbeitete polymere Mikrofasern mit einem durchschnittlichen effektiven Durchmesser von weniger als 20 μm und einem Kantenlängenverhältnis in Queransicht von 1,5:1 bis 20:1 oder Mikroflocken umfasst, wobei das Rezeptormedium ein tintenstrahlfähiges Material auf der mikrofibrillierten Oberfläche des Rezeptormediums aufweist.
  2. Film für graphische Bilddarstellungen nach Anspruch 1, wobei die mikrofibrillierte Oberfläche polymere Mikrofasern oder Mikroflocken ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyethylen, Polypropylen, Polyoxymethylen, Polyvinylidenfluorid, Polymethylpenten, Poly(ethylen-chlortrifluorethylen), Polyvinylfluorid, Polyethylenoxid, Polyethylenterephthalat, Polybutylenterephthalat, Nylon 6, Nylon 66, Polybuten, Polylactiden und thermotropen Flüssigkristallpolymeren und Gemischen davon umfasst.
  3. Film für graphische Bilddarstellungen nach Anspruch 1, wobei die mikrofibrillierte Oberfläche ein schmelzverarbeitetes Polymer oder Polymergemisch und eine Hohlrauminitiierungskomponente umfasst, wobei die Hohlrauminitiierungskomponente eine anorganische feste teilchenförmige Komponente, eine Polymerkomponente oder eine Mischung davon ist.
  4. Film für graphische Bilddarstellungen nach Anspruch 3, wobei die anorganische Komponente aus der Gruppe bestehend aus massiven oder hohlen Glas-, Keramik- oder Metallpartikeln, -mikrokugeln oder -perlen, Zeolithpartikeln, Metallpartikeln, Metalloxiden, Alkali- oder Erdalkalimetallcarbonaten oder -sulfaten, Silikaten, Metasilikaten, Aluminaten, Feldspat, Kaolin, Talkum, Titandioxid und Ruß ausgewählt ist.
  5. Film für graphische Bilddarstellungen nach Anspruch 3, wobei die Hohlrauminitiierungspolymerkomponente aus der Gruppe bestehend aus Polypropylen, Polyethylen, Poly(propylen-co-ethylen), Polylactid, Poly(α)olefinen, Polyoxymethylen, Polyvinylidenfluorid, Polymethylpenten, Poly(ethylenchlortrifluorethylen), Polyvinylfluorid, Polyamiden, Polybuten, thermoplastischen Polyurethanen, Polycarbonaten, Polymethylpenten, einem Polyester, Acrylat- und Methacrylathomopolymeren und -copolymeren, cyclischen Polyolefinen, Kautschuken, Copolymeren von Ethylen, Polystyrol, Copolymeren von Polystyrol, Copolymer von Polystyrol und Polyisopren, Polyisobutylen, Epoxiden, Polyvinylpyrrolidon, Vinylpyrrolidinoncopolymeren und Kombinationen davon ausgewählt ist.
  6. Film für graphische Bilddarstellungen nach Anspruch 1, wobei der Film eine oder mehrere Schichten umfasst.
  7. Film für graphische Bilddarstellungen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der orientierte Film ein biaxial orientierter Film ist; und wobei der mit Bild versehene Graphikfilm ferner eine Klebstoffschicht auf einer Hauptoberfläche gegenüber der mikrofibrillierten Oberfläche umfasst, und ein Trennliner die Klebstoffschicht schützt.
  8. Verfahren zur Herstellung eines Bilds, das den Schritt des Druckens eines strahlfähigen Materials durch einen Tintenstrahldruckkopf auf ein Rezeptormedium umfasst, wobei das Rezeptormedium einen orientierten Film mit mindestens einer mikrofibrillierten Oberfläche mit einer Mikrofibrillationstiefe von mehr als 10 μm umfasst, wobei die mikrofibrillierte Oberfläche schmelzverarbeitete polymere Mikrofasern mit einem durchschnittlichen effektiven Durchmesser von weniger als 20 μm und einem Kantenlängenverhältnis in Queransicht von 1,5:1 bis 20:1 oder Mikroflocken umfasst.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die mikrofibrillierte Oberfläche polymere Mikrofasern oder Mikroflocken umfasst, die aus der Gruppe bestehend aus Polyethylen, Polypropylen, Polyoxymethylen, Polyvinylidenfluorid, Polymethylpenten, Poly(ethylen-chlortrifluorethylen), Polyvinylfluorid, Polyethylenoxid, Polyethylenterephthalat, Polybutylenterephthalat, Nylon 6, Nylon 66, Polybuten, Polylactiden und thermotropen Flüssigkristallpolymeren und Gemischen davon ausgewählt sind.
  10. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die mikrofibrillierte Oberfläche ein schmelzverarbeitetes Polymer oder Polymergemisch und eine Hohlrauminitiierungskomponente umfasst, wobei die Hohlrauminitiierungskomponente eine anorganische feste teilchenförmige Komponente, eine Polymerkomponente oder eine Mischung davon ist.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei die anorganische Komponente aus der Gruppe bestehend aus massiven oder hohlen Glas-, Keramik- oder Metallpartikeln, -mikrokugeln oder -perlen, Zeolithpartikeln, Metallpartikeln, Metalloxiden, Alkali- oder Erdalkalimetallcarbonaten oder -sulfaten, Silikaten, Metasilikaten, Aluminaten, Feldspat, Kaolin, Talkum, Titandioxid und Ruß ausgewählt wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Hohlrauminitiierungspolymerkomponente aus der Gruppe bestehend aus Polypropylen, Polyethylen, Poly(propylen-co-ethylen), Polylactid, Poly(α)olefinen, Polyoxymethylen, Polyvinylidenfluorid, Polymethylpenten, Polyethylen-chlortrifluorethylen, Polyvinylfluorid, Polyamiden, Polybuten, thermoplastischen Polyurethanen, Polycarbonaten, Polymethylpenten, einem Polyester, Acrylat- und Methacrylathomopolymeren und -copolymeren, cyclischen Polyolefinen, Kautschuken, Copolymeren von Ethylen, Polystyrol, Copolymeren von Polystyrol, Copolymer von Polystyrol und Polyisopren, Polyisobutylen, Epoxiden, Polyvinylpyrrolidon, Vinylpyrrolidinoncopolymeren und Kombinationen davon ausgewählt ist.
  13. Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Film eine oder mehrere Schichten umfasst.
DE60214043T 2002-01-29 2002-11-27 Empfangsmedium mit einer mikrofibrillierten oberfläche Expired - Lifetime DE60214043T2 (de)

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US59591 2002-01-29
US10/059,591 US6753080B1 (en) 2002-01-29 2002-01-29 Receptor medium having a microfibrillated surface
PCT/US2002/038013 WO2003064166A1 (en) 2002-01-29 2002-11-27 Receptor medium having a microfibrillated surface

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