DE60217812T2

DE60217812T2 - Mehrschichtiges Tintenaufzeichnungselement mit porösen organischen Partikeln

Info

Publication number: DE60217812T2
Application number: DE60217812T
Authority: DE
Inventors: C. J. T. Rochester Landry-Coltrain; Jeffrey W. Rochester Leon; Linda M. Rochester Franklin; Xiaoru Rochester Wang
Original assignee: Eastman Kodak Co
Current assignee: Eastman Kodak Co
Priority date: 2001-12-20
Filing date: 2002-12-09
Publication date: 2007-11-08
Anticipated expiration: 2022-12-10
Also published as: EP1321301A2; EP1321301B1; DE60217812D1; EP1321301A3; US20030138608A1; JP2004034689A; CN1426902A

Description

Die Erfindung betrifft ein Tintenaufzeichnungselement und insbesondere ein mehrschichtiges Tintenaufzeichnungselement, das poröse organische Partikel enthält.
In einem typischen Tintenstrahlaufzeichnungs- oder Tintenstrahldrucksystem werden Tintentröpfchen aus einer Düse mit hoher Geschwindigkeit auf ein Aufzeichnungselement oder Aufzeichnungsmedium ausgestoßen, um ein Bild auf dem Medium zu erzeugen. Die Tintentröpfchen oder die Aufzeichnungsflüssigkeit umfassen im Allgemeinen ein Aufzeichnungsmittel, wie einen Farbstoff oder ein Pigment, und eine große Menge an Lösungsmittel. Das Lösungsmittel oder die Trägerflüssigkeit besteht typischerweise aus Wasser, einem organischen Material, wie einem einwertigen Alkohol, einem mehrwertigen Alkohol oder Mischungen daraus.
Ein Tintenstrahlaufzeichnungselement umfasst typischerweise einen Träger, auf dessen mindestens einer Oberfläche mindestens eine Tintenempfangsschicht oder Bilderzeugungsschicht angeordnet ist, und es umfasst derartige Schichten, die zur Aufsichtsbetrachtung vorgesehen sind und einen lichtundurchlässigen Träger aufweisen, sowie derartige Schichten, die zur Durchsichtsbetrachtung vorgesehen sind und einen durchsichtigen Träger aufweisen.
Ein Tintenstrahlaufzeichnungselement, das gleichzeitig eine nahezu sofortige Trocknung und gute Bildqualität bietet, ist wünschenswert. Angesichts der Vielzahl von Tintenzusammensetzungen und Tintenvolumina, die ein Aufzeichnungselement aufnehmen muss, sind diese Anforderungen an Tintenstrahlaufzeichnungsmedien nur schwer zu erfüllen.
Es sind Tintenstrahlaufzeichnungselemente bekannt, die poröse oder nicht poröse, einschichtige oder mehrschichtige Beschichtungen verwenden, die als geeignete Tintenempfangs schichten auf einer oder auf beiden Seiten eines porösen oder nicht porösen Trägers dienen. Aufzeichnungselemente, die nicht poröse Beschichtungen verwenden, haben typischerweise eine gute Bildqualität und Stabilität, weisen jedoch eine schlechte Tintentrocknungszeit auf. Aufzeichnungselemente, die poröse Beschichtungen verwenden, enthalten typischerweise kolloidale Partikeln und haben eine schlechtere Bildstabilität, weisen jedoch bessere Trocknungszeiten auf.
Zwar sind bislang zahlreiche unterschiedliche Arten von porösen Bildaufzeichnungselementen zur Verwendung mit Tintenstrahlvorrichtungen vorgeschlagen worden, aber nach dem Stand der Technik bestehen viele ungelöste Probleme und zahlreiche Nachteile in den bekannten Produkten, die deren kommerzielle Eignung einschränken. Eine große Herausforderung in der Konstruktion einer porösen Bildaufzeichnungsschicht ist die Erzielung rissfreier Beschichtungen in guter Qualität. Tintenstrahldrucke, die durch Drucken auf Tintenstrahlaufzeichnungselemente erzeugt werden, sind einer durch Umgebungseinflüsse bedingten Verschlechterung unterworfen. Sie sind besonders empfindlich gegenüber Ausbleichen durch Licht und Ausbleichen durch gasförmige Verunreinigungen in der Luft, wie Ozon und Distickstoffmonoxid. Stark aufquellbare, hydrophile Schichten benötigen möglicherweise eine unerwünscht lange Zeit, um zu trocknen, was die Druckgeschwindigkeit verlangsamt. Poröse Schichten beschleunigen zwar die Absorption des Tintenträgerstoffs, weisen jedoch oft einen unzureichenden Glanz und ein starkes Ausbleichen der Farbstoffe auf. Poröse Schichten sind zudem schwierig zu beschichten, ohne dass sich Risse bilden.
Im japanischen Kokai 07-137432 wird ein Tintenstrahlpapier beschrieben, das eine Tintenabsorptionsschicht aufweist, die Polyesterharzpartikeln mit Innenporen enthält. Bei diesem Element besteht jedoch das Problem, dass die mittlere Partikelgröße des Polyesterharzes größer als 0,5 μm ist, und dass das Element einen niedrigen Oberflächenglanz aufweisen wird.
US-A-5,360,780 beschreibt eine Bildempfangsschicht für thermisches Transferdrucken, die ein Substrat und eine Bildempfangsschicht umfasst, die auf dem Substrat angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass diese Bildempfangsschicht feine Partikelaggregate aus thermoplastischem Harz enthält, einschließlich Polyesterpartikeln.
EP-A-0933225 beschreibt ein Bildtransfermedium für das Tintenstrahldrucken, das ein Grundmaterial umfasst sowie eine Trennschicht und eine Transferschicht, die beide auf dem Grundmaterial angeordnet sind, worin die Transferschicht feine Partikeln eines thermoplastischen Harzes, eines thermoplastischen Harzbindemittels, anorganischer feiner Partikeln und ein Kupplungsmittel enthält.
EP-A-0825296 beschreibt matt beschichtetes Papier und ein Verfahren zur Herstellung desselben. Das Papier umfasst eine Oberflächenbeschichtung, die auf mindestens einer Seite einer Bahn angeordnet ist, die 3–14 Gew.-% poröse Partikeln eines organischen Pigments enthält, von denen jede ein spezifiziertes Ölabsorptionsvermögen aufweist und 30–97 Gew.-% Calciumcarbonatpartikeln im Verhältnis zur Menge des Pigments, von denen jede einen spezifizierten mittleren Partikeldurchmesser von 1,0 bis 10 μm aufweist.
EP-A-0704315 beschreibt ein Tintenstrahlaufzeichnungsmedium, das die Erzeugung eines hochwertigen Bildes ermöglicht, und insbesondere ein Tintenstrahlaufzeichnungsmedium mit einer Gewebestruktur, das mit porösen Partikeln mit einer Partikelgröße von 0,1 bis 30 μm beschichtet ist, und eine Oberflächenschicht aus Boehmit als Hauptkomponente, die auf dem Substrat ausgebildet ist.
JP(A)2055186 beschreibt ein Aufzeichnungsmaterial zur Verwendung für die Tintenstrahlaufzeichnung, das in der genannten Reihenfolge eine Tintenhalteschicht und eine Tintenpenetrationsschicht umfasst, die vernetztes, lösliches oder hydrophiles Polymer auf einem Substrat enthält. Die Tintenpenetrationsschicht enthält poröse Partikeln, bei denen es sich beispielsweise um Polystrol, Polyester, Polyvinylether, Polyamid, Harnstoffharz, synthetisches Siliciumdioxid, Ton, Talkum oder Calciumcarbonat handelt. Das Aufzeichnungselement verbessert die Aufzeichnungsdichte, die Tintenabsorption und den Bildkontrast.
WO-A-0207984 beschreibt ein Aufzeichnungsmedium für das Tintenstrahldrucken, das für die Betrachtung mit Hintergrundbeleuchtung oder Auflicht verwendbar ist. Das Druckmedium umfasst ein Substrat, eine erste auf dem Substrat aufgetragene Beschichtungsschicht und eine auf dem zweiten Substrat aufgetragene zweite Beschichtungsschicht, wobei das zweite Substrat eine mikroporöse Struktur hat und mindestens ein hydrophobes Polymer und mindestens ein flüssigkeitsabsorbierendes Füllmittel umfasst, das im Wesentlichen in dem gesamten hydrophoben Polymer dispergiert ist.
EP-A-13108025 beschreibt ein Tintenstrahlaufzeichnungselement mit einem Träger, auf dem eine fixierbare, poröse Bildempfangsschicht angeordnet ist, die nicht poröse Polymerpartikeln mit einer Kern-/Mantelstruktur aus einem polymeren, hydrophoben Kern umfasst, der mit einem polymeren, hydrophoben Mantel bedeckt ist, wobei die Glasübergangstemperatur des polymeren, hydrophoben Kerns mindestens 25°C höher als die Glasübergangstemperatur des polymeren, hydrophoben Mantels ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Tintenaufzeichnungselement mit einer schnellen Tintenaufnahmegeschwindigkeit bereitzustellen. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Tintenaufzeichnungselement bereitzustellen, das einen hohen Oberflächenglanz aufweist. Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Tintenaufzeichnungselement mit einer Empfangsschicht bereitzustellen, die bei Bedrucken eine sehr gute Bildqualität und -stabilität aufweist.
Die vorliegende Erfindung umfasst ein Tintenaufzeichnungselement mit einem Träger und mindestens zwei Tintenempfangsschichten, worin mindestens eine der mindestens zwei Tintenempfangsschichten poröse organische Partikeln umfasst und porös ist, worin die porösen organischen Partikeln ungesättigtes Kondensationspolymer enthalten, reagiert mit einem Vinylmonomer, und worin die porösen organischen Partikeln mindestens 80 Gew.-% einer einzelnen Schicht umfassen. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst mindestens eine der mindestens zwei Tintenempfangsschichten poröse Polyesterpartikel.
In einem Ausführungsbeispiel kann mindestens eine der beiden Schichten unter der obersten Schicht porös sein und organische Partikeln enthalten. In einem anderen Ausführungsbeispiel kann die poröse Schicht, die organische Partikeln enthält, die oberste Schicht des Tintenaufzeichnungselements sein, insbesondere poröse Polyesterpartikeln mit einem mittleren Durchmesser von kleiner als 0,5 μm. Ein weiteres Ausführungsbeispiel kann eine poröse obere Schicht umfassen, die organische Partikeln enthält, und mindestens eine untere poröse Schicht, die organische Partikeln enthält. In einem weiteren Ausführungsbeispiel können mehrere organische Partikeln enthaltende poröse Schichten vorhanden sein, die auch anorganische Partikeln enthalten. In dem am meisten bevorzugten Ausführungsbeispiel umfassen die porösen organischen Partikeln poröse Polyesterpartikeln.
Die in der Erfindung vorzugsweise verwendeten porösen organischen Partikeln können in Form poröser Körner, poröser, unregelmäßig geformter Partikeln oder als Aggregate von Emulsionspartikeln vorliegen. Geeignete poröse organische Partikeln, vorzugsweise Polymerpartikeln, die in der Erfindung verwendbar sind, umfassen beispielsweise Acrylharze, Styrolharze oder Cellulosederivate, wie Cellulosacetat, Celluloseacetatbutyrat, Cellulosepropionat, Celluloseacetatpropionat und Ethylcellulose; Polyvinylharze, wie Polyvinylchlorid, Copolymere von Vinylchlorid und Vinylacetat und Polyvinylbutyral, Polyvinylacetal, Ethylen-Vinylacetat-Copolymere, Ethylen-Vinylalkohol-Copolymere und Ethylen-Allylcopolymere, wie Ethylenallylalkohol-Copolymere, Ethylen-Allylaceton-Copolymere, Ethylen-Allylbenzen-Copolymere, Ethylen-Allylether-Copolymere, Ethylen-Acryl-Copolymere und Polyoxy-Methylen; Polykondensationspolymere, wie Polyester oder polyesterhaltige Polymere, einschließlich Polyethylenterephthalat, Polybutylenterephthalat, Polyurethane und Polycarbonate.
Nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung bestehen die porösen organischen Partikeln, vorzugsweise Polymerpartikeln, aus einem Styrol- oder aus einem Acrylmonomer. Jedes geeignete, ethylenisch ungesättigte Monomer oder jede Mischung von Monomeren ist zur Herstellung eines derartigen Styrol- oder Acrylpolymers verwendbar. Verwendbar sind beispielsweise Styrolverbindungen, wie Styrol, Vinyltoluol, p-Chlorstyrol, Vinylbenzylchlorid oder Vinylnaphthalen; oder Acrylverbindungen, wie Methylacrylat, Ethylacrylat, n-Butylacrylat, n-Octylacrylat, 2-Chlorethylacrylat, Phenylacrylat, Methyl-α-Chloracrylat, Methylmethacrylat, Ethylmethacrylat, Butylmethacrylat und Mischungen daraus. In einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel wird Methylmethacrylat verwendet.
Typische Vernetzungsmonomere zur Herstellung der in der Erfindung verwendeten porösen organischen Partikeln, vorzugsweise Polymerpartikeln, sind aromatische Divinylverbindungen, wie Divinylbenzol, Divinylnaphthalen oder Derivate davon; Diethylencarboxylatester und Amide, wie Ethylenglycoldimethacrylat, Diethylenglycoldiacrylat und andere Divinylverbindungen, wie Divinylsulfid oder Divinylsulfonverbindungen. Divinylbenzen und Ethylenglycoldimethacrylat werden besonders bevorzugt. Die porösen Polymerpartikeln haben einen Vernetzungsgrad von 27 Mol% oder mehr, vorzugsweise von 50 Mol% und am besten von 100 Mol%. Das Maß der Vernetzung ist durch den Anteil an multifunktionalem Vernetzungsmonomer in Mol% bestimmt, der in die porösen organischen Partikeln, vorzugsweise Polymerpartikeln, eingebracht wird.
Die in der Erfindung verwendeten porösen organischen Partikeln sind beispielsweise durch Pulverisieren und Klassifizieren poröser organischer Verbindungen herstellbar, durch Emulsions-, Suspensions- und Dispersionspolymerisation von organischen Monomeren, durch Sprühtrocknen einer organische Verbindungen enthaltenden Lösung oder durch eine Polymersuspensionstechnik, die aus dem Lösen eines organischen Materials in einem wasserundurchlässigen Lösungsmittel besteht, Dispergieren dieser Lösung in Form feiner flüssiger Tröpfchen in wässriger Lösung und Entfernen des Lösungsmittels durch Verdampfen oder andere geeignete Techniken. Die Massen-, Emulsions-, Dispersions- und Suspensions-Polymerisationsverfahren sind Fachleuten aus der Polymertechnik bekannt und werden beispielsweise in G. Odian, "Principles of Polymerization" (Grundsätze der Polymerisation), 2. Auflage Wiley (1981), und W.P. Sorenson und T.W. Campbell, "Preparation Method of Polymer Chemistry" (Herstellverfahren in der Polymerchemie), 2. Auflage, Wiley (1968), beschrieben.
Techniken zur Synthetisierung poröser organischer Polymerpartikeln werden beispielsweise in US-A-5,840,293; 5,993,805; 5,403,870 und 5,599,889 und im japanischen Kokai Hei 5[1993]-222108 beschrieben. Beispielsweise kann eine inerte Flüssigkeit oder Porogen mit den Monomeren gemischt werden, die zur Herstellung der porösen Polymerpartikeln dienen. Nach Abschluss der Polymerisation sind die resultierenden polymeren Partikeln zu diesem Zeitpunkt im Wesentlichen porös, weil sich das Polymer um das Porogen gebildet hat, wodurch das Porennetz entstanden ist. Diese Technik wird detaillierter in dem oben genannten US-A-5,840,293 beschrieben.
Ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung der in der vorliegenden Erfindung verwendeten, porösen organischen Polymerpartikeln umfasst das Erzeugen einer Suspension oder Dispersion von ethylenisch ungesättigten Monomertröpfchen, die das Vernetzungsmonomer und ein Porogen in einem wässrigen Medium enthalten, das Polymerisieren des Monomers zur Bildung fester, poröser Polymerpartikeln und wahlweise das Entfernen des Porogens durch Vakuumausdämpfen. Die derart hergestellten Partikeln haben eine Porosität, wie in einer bestimmten Fläche gemessen, von 35 m²/g oder größer, vorzugsweise von 100 m²/g oder größer. Die Fläche wird normalerweise durch BET-Stickstoffanalyse gemessen, wie Fachleuten bekannt ist.
Die porösen organischen Partikel können mit einer Schicht kolloidaler, anorganischer Partikeln beschichtet werden, wie in US-A-5,288,598; 5,378,577; 5,563,226 und 5,750,378 beschrieben. Die porösen Polymerpartikeln können auch mit einer Schicht kolloidaler Polymerlatexpartikeln beschichtet werden, wie in US-A-5,279,934 beschrieben.
Die in der vorliegenden Erfindung verwendbaren porösen Partikeln haben einen mittleren Durchmesser von weniger als 10 μm, vorzugsweise von weniger als 0,5 μm. Der mittlere Durchmesser ist als das statistische Mittel der gemessenen Partikelgrößenverteilung auf Volumenbasis definiert. Weitere Details bezüglich der Messung des mittleren Durchmessers siehe T. Allen „Particle Size Measurement" (Partikelgrößenmessung), 4. Auflage, Chapman und Hall, (1990).
Wie zuvor erwähnt, sind die in der Erfindung verwendeten organischen Partikeln, vorzugsweise Polymerpartikeln, porös. Unter porös ist zu verstehen, dass die Partikeln entweder Hohlräume enthalten oder Flüssigkeiten aufnehmen können. Die Partikeln können entweder eine glatte oder eine raue Oberfläche besitzen.
Die porösen organischen Partikeln umfassen ein ungesättigtes Kondensationspolymer, das mit einem Vinylmonomer reagiert wird. Poröse Kondensationspolymerpartikeln lassen sich durch Vernetzen eines ungesättigten Precursorkondensationspolymers in einer Öl-in-Wasser-Emulsion in Anwesenheit eines nicht wassermischbaren organischen Lösungsmittels herstellen. Die vernetzten, porösen Kondensationspolymerpartikeln sind mithilfe von Verfahren herstellbar, die analog zu den nachstehend für poröse Polyesterpartikeln beschriebenen sind, mit dem Hauptunterschied, dass ein ungesättigtes Precursorkondensationspolymer anstelle eines ungesättigten Precursorpolyesters verwendbar ist. Das Precursorkondensationspolymer kann ein Polymer sein, das eine Hauptkette aus sich wiederholenden organischen Diradikalen enthält, die miteinander durch eine oder mehrere der folgenden Bindungsarten verbunden sind: Amid-, Carbonat-, Urethan-, Ester- oder Harnstoffbindungen. Vorzugsweise enthält das Precursorkondensationspolymer Esterbindungen und einen oder mehrere Nicht-Ester-Bindungsarten. In einem Ausführungsbeispiel umfassen ungesättigte Kondensationspolymere Ester-Co-Urethan, Ester-Co-Harnstoff, Ester-Co-Amid, Ester-Co-Carbonat und am besten Ester-Co-Urethan oder Ester-Co-Carbonat. Das Polymer kann linear oder verzweigt sein.
Das Precursorkondensationspolymer enthält zudem eine chemische Unsättigung, wodurch es innerhalb einer Öl-in-Wasser-Emulsion in Anwesenheit einer nicht wassermischbaren organischen Flüssigkeit vernetzbar ist, um poröse Partikeln zu ermöglichen. Die chemische Unsättigung kann in dem Precursorpolyester entlang der Hauptkette in Form funktionalisierter Endgruppen oder schwebender Gruppen vorhanden sein. Ein Beispiel für den ersten Fall ist ein Polyesterurethan, von dem eine der Estergrundeinheiten ein Maleat- oder Fumaratrest ist. Ein Beispiel für den zweiten Fall ist ein alkoholendständiges Polyurethan, das mit Methacryloylchlorid reagiert worden ist, um Methacrylatesterendgruppen zu ermöglichen. Vorzugsweise ist die chemische Unsättigung als Hauptkettenunsättigung vorhanden.
Die Precursorkondensationspolymere sind mithilfe beliebiger gängiger Techniken synthetisierbar, die einschlägigen Fachleuten aus der Polymersynthese zur Herstellung von Kondensationspolymeren bekannt sind. Im Allgemeinen umfassen die Verfahren die Reaktion von lewissauren und lewisbasischen Monomeren, jedes mit einer Funktionalisierungsnummer von zwei oder mehr unter Lösungs- oder Schmelzzuständen. Spezielle Reaktionskombinationen sind in Tabelle 8 aufgeführt. Es sei darauf hingewiesen, dass multifunktionale Reaktionsmittel mit Funktionalitätsnummer, die ungleich 2 sind (beispielsweise trifunktional, tetrafunktional) auch verwendbar sind. Es sind Bedingungen wählbar, in denen die verschiedenen Arten von Reagenzien in einem einzelnen Reaktionsgefäß reagieren. Alternativ hierzu ist ein mehrstufiger Ansatz verwendbar, in dem in einem nachfolgenden Schritt ein Prepolymer, Makromonomer oder Oligomer mit entsprechenden endständigen Gruppen mit einem oder mehreren zusätzlichen polyfunktionalen Reagenzien zur Reaktion gebracht wird. Beispielsweise ist ein Polyestercarbonat entweder durch Reaktion mit Disäurechlorid, einem Bis-Chlorformiat und einem Diol in demselben Gefäß herstellbar, oder durch Herstellen eines alkoholendständigen Prepolymers mit niedriger Molmasse, das nachfolgend mit einem Bis-Chlorformiat zur Reaktion gebracht wird.
Tabelle 8. Kombination von erforderlichen Reagenzien (difunktionale Fälle) zur Herstellung von Kondensationspolymeren.
Die Vernetzungsreaktion kann eine durch Radikale initiierte Polymerisation eines ethylenisch ungesättigten Monomers sein, das mit den ungesättigten Einheiten in dem Precursorkondensationspolymer ohne weiteres reagiert. Das Precursorkondensationspolymer kann organisch löslich sein, wobei in diesem Fall ein zusätzliches Emulgiermittel notwendig sein kann. In einem anderen Ausführungsbeispiel dieses Verfahrens kann das Precursorkondensationspolymer wasserlöslich, wasserdispergierbar oder amphiphil sein, wobei in diesem Fall das Precursorkondensationspolymer als Emulgierstoff dient und ein zusätzliches Emulgiermittel nur noch wahlweise notwendig ist. Die Verfahren, nach denen die porösen Kondensationspolymerpartikel sowie die anderen in der Herstellung verwendeten Reagenzien (beispielsweise Emulgatoren, Initiatoren, ethylenisch ungesättigte Monomere, wasserunmischbare organische Reagenzien) herstellbar sind, sind die gleichen wie die nachstehend für die porösen Polyesterpartikel beschriebenen. Vorzugsweise enthalten die porösen Kondensationspolymerpartikel ionische Gruppen, wie nachstehend für poröse Polyesterpartikel beschrieben. Vorzugsweise sind diese ionischen Gruppen quartäre Ammoniumreste.
Die porösen Kondensationspolymerkörner können einen mittleren Durchmesser von 0,1 bis 10 μm haben. Vorzugsweise haben sie einen mittleren Durchmesser von 0,1 bis 0,5 μm.
Die für diese Erfindung verwendbaren, am meisten bevorzugten porösen Polyesterpartikeln bestehen aus dem durch freie Radikale initiierten Additionspolymerisations-Reaktionsprodukt eines ungesättigten Precursorpolyesters mit einem oder mehreren Vinylmonomeren, die α, β ethylenische Unsättigung enthalten. Ein Precursorpolyester ist ein Polyester, das ungesättigte Gruppen enthält, die wiederum zur Herstellung poröser Polyesterpartikeln verwendet werden. Der prozentuale Anteil des gesamten Precursorpolyesters, das die Partikeln enthält, kann zwischen 5 und 95 Gew.-% betragen. Vorzugsweise enthalten die Partikeln 20 bis 80 Gew.-% des Precursorpolyesters. Die am meisten bevorzugten Polyesterpartikeln können vernetzt sein und in Wasser oder wassermischbaren Lösungsmitteln dispergierbar sein. Die poröse Struktur kann entweder aus kontinuierlichen oder isolierten Poren bestehen.
Die am meisten bevorzugten porösen erfindungsgemäßen Polyesterpartikeln lassen sich nach einem aus mehreren Verfahren herstellen. Hierzu zählt die allmähliche, elektrolytinduzierte Koaleszenz kleinerer Polyesterpartikeln, das anschließende Aufquellen mit einem Vinylmonomer und die nachfolgende Vernetzung, wie im japanischen Kokai 07/137432 beschrieben. Ein weiteres Herstellungsverfahren umfasst die Polymerisation einer Wasser-in-Öl-in-Wasser-Emulsion, in der die Ölphase aus einer Lösung eines ungesättigten Polyesters und einem oder mehreren Vinylmonomeren besteht, wie in US-A-3,979,342 und 4,089,81 beschrieben.
Ein stärker bevorzugtes Herstellungsverfahren wird von Leon et al. im US-Patent mit der Seriennummer 10/027,701 (Docket 82842), "Method of Preparation of Porous Polyester Particles" (Verfahren zur Herstellung poröser Polyesterpartikeln), beschrieben, worin die vernetzten, bevorzugten, porösen Polyesterpartikeln durch Vernetzen eines ungesättigten Precursorpolyesters in einer Öl-in-Wasser-Emulsion in Anwesenheit eines wasserunmischbaren organischen Lösungsmittels hergestellt werden können. Die Vernetzungsreaktion kann eine durch Radikale initiierte Polymerisation eines ethylenisch ungesättigten Monomers sein, das mit den ungesättigten Einheiten in dem Precursorpolyester ohne weiteres copolymerisiert. Der Precursorpolyester kann organisch löslich sein, wobei in diesem Fall ein zusätzliches Emulgiermittel notwendig sein kann. In einem anderen Ausführungsbeispiel dieses Verfahrens kann der Precursorpolyester wasserlöslich, wasserdispergierbar oder amphiphil sein, wobei in diesem Fall das Precursorpolyester als Emulgierstoff dient und ein zusätzliches Emulgiermittel nur noch wahlweise notwendig ist. Das wasserunmischbare organische Lösungsmittel kann entfernt werden, um eine Dispersion poröser, vernetzter, polyesterhaltiger Partikeln zu erhalten.
Die zur Herstellung der bevorzugten, erfindungsgemäßen, porösen Polyesterpartikeln verwendbaren Precursorpolyester können verzweigt oder unverzweigt sein und chemische Unsättigung enthalten und entweder in wasserunmischbaren organischen Lösungsmitteln oder in Wasser löslich sein. Wahlweise kann der Precursorpolyester in Wasser selbstemulgierend oder amphiphil oder tensidähnlich sein. Die Precursorpolyester können jede Glasübergangstemperatur haben, vorausgesetzt, der Precursorpolyester erfüllt die Löslichkeitsanforderungen. Vorzugsweise beträgt die mittlere Molmasse (Mn) zwischen 1.000 und 30.000 g/Mol.
Wie in der Technik bekannt, sind Polyester Kondensationsprodukte von mehrbasigen Säuren oder von entsprechenden säureäquivalenten Derivaten, wie Estern, Anhydriden oder Säurechloriden und mehrwertigen Alkoholen. Es sei darauf hingewiesen, dass in diesem Dokument „zweibasige Säuren" oder „mehrbasige Säuren" auch die entsprechenden säureäquivalenten Derivate derartiger Ester, Anhydride oder Säurechloride meint. Polymerisierbare Unsättigung ist in das Molekül durch Auswahl einer mehrbasigen Säure oder eines mehrwertigen Alkohols einbringbar, der α,β-ethylenische Unsättigung enthält. In den meisten Fällen ist die Unsättigung in der mehrbasigen Säureeinheit enthalten. Wahlweise können eine oder mehrere in der Technik der Polykondensation übliche zusätzliche mehrbasige Säuren zusätzlich zu der ungesättigten mehrbasigen Säure verwendet werden. Die ethylenisch ungesättigten mehrbasigen Säuren umfassen beispielsweise, aber nicht abschließend, Maleinsäure, Fumarsäure, Itakonsäure, Phenylendiacrylsäure, Citraconsäure und Mesaconsäure. Weitere zusätzliche mehrbasige Säuren, die keine chemische Unsättigung enthalten und in Precursorpolyestern verwendet werden können, werden in WO 01/00703 beschrieben. Diese zweibasigen Säuren sind beispielsweise, aber nicht abschließend, Malonsäure, Bernsteinsäure, Glutarsäure, Adipinsäure, Pimelinsäure, Azelainsäure und Sebazinsäure, Phthalsäure, Isophthalsäure, Terephthalsäure, Tetrachlorphthalsäure, Tetrahydrophthalsäure, Trimellitsäure, Trimesinsäure, Isomere von Naphthalendicarboxylsäure, Chlorendic Acid, Trimellitsäure, Trimelinsäure und Pyromellitinsäure.
Ethylenisch ungesättigte Gruppen können auch durch. synthetische Modifikation in den Precursorpolyester eingebracht werden. Beispielsweise kann ein Polyester mit einer hohen Alkoholzahl mit einem Anhydrid oder Säurechlorid von Acrylsäure oder Methacrylsäure zur Reaktion gebracht werden, um ethylenisch ungesättigte Einheiten einzubringen.
Precursorpolyester, die für die erfindungsgemäßen Partikeln geeignet sein können, können sich zudem aus einem beliebigen mehrwertigen Alkohol aus einer Vielzahl mehrwertiger Alkohole zusammensetzen, die in der Technik der Polykondensation bekannt sind, wobei es sich um aliphatische und alizyklische Alkohole oder um Aralkyl handeln kann. Eine Beschreibung geeigneter mehrwertiger Alkohole ist in WO 01/00703 zu finden. Diese Alkohole umfassen beispielsweise, aber nicht abschließend, Ethylenglycol, 1,3-Propylenglycol, 1,6-Hexandiol, 1,10-Decandiol, 1,4-Cyclohexandimethanol, 1,4-Cyclohexandiol, Hydrochinon-Bis(hydroxyethyl)ether, Diethylenglycol, Neopentylglycol, Bisphenole, wie Bisphenol A, Ethylenoxid- und Propylenoxid-Addukte von Bisphenol A, Pentaerythritol, Trimethylolpropan und Polyesterpolyole, wie solche, die von der Ringöffnungspolymerisation von ε-Caprolacton stammen. Außerdem können Polykondensationsmonomere des Typs A–B, die sowohl Hydroxyl- als auch Säurederivatfunktionen enthalten, als einbasige Säuren und einwertige Alkohole verwendet werden.
In einer Variation dieses Herstellungsverfahrens sind Precursorpolyester verwendbar, die wasserlöslich, tensidähnlich oder selbstemulgierend sein können und zusätzlich chemische Unsättigung enthalten. Wasserlösliche, tensidähnliche oder selbstemulgierende Precursorpolyester sind in der Technik bekannt und enthalten eine oder mehrere Arten hydrophiler chemischer Gruppen oder Funktionalitäten oder Monomer, wie Carboxylat, quartäres Ammonium, Sulfonat, Sulfat, Sulfonium, Phosphonium, Iminosulfonyl oder polymere oder oligomere Oxyethylensegmente. Zur Herstellung der bevorzugten porösen Polyesterpartikeln verwendete und in dieser Erfindung geeignete Precursorpolyester enthalten zusätzlich ein oder mehrere mehrbasige Säuren oder mehrwertige Alkohole als Monomere, die ethylenische Unsättigung enthalten, wie zuvor erwähnt. Die zur Herstellung der in dieser Erfindung verwendbaren, bevorzugten porösen Polyesterpartikeln verwendeten wasserlöslichen, tensidähnlichen oder selbstemulgierenden Precursorpolyester können eine oder mehrere Komponenten in Form zweibasiger Säuren oder zweiwertiger Alkohole enthalten, die hydrophile Eigenschaften oder Wasserlöslichkeit einbringen können. Der für diesen Zweck gängigste hydrophile, zweiwertige Alkohol ist Polyethylenglycol. Außerdem können tertiäre Amineinheiten, die mit zwei oder drei Hydroxyalkylgruppen substituiert sind, in ein Precursorpoly ester eingebracht und durch Quaternisierung mit einem Alkylierungsmittel oder durch Neutralisation mit einer Säure ionisch gemacht werden. Eine gängige Klasse zweibasiger Säurekomponenten, um Precusorpolyestern Hydrophilizität zu verleihen, umfasst Verbindungen, die Sulfonat- oder Sulfonimidsalze enthalten. Einige geeignete sulfonierte zweibasige Säuren werden in US-A-4,973,656 und 5,218,042 beschrieben. Beispiele dieser zweibasigen Säuren sind 5-Natriumsulfoisophthalsäure, 2-Natriumdiosulfobutansäure und di-Me-Natriumiminobis(sulfonyl-m-Benzoat). Eine weitere gängige Strategie zur Hydrophilisierung von Precursorpolyestern ist die Neutralisierung der Säureendgruppen von Polyester mit einer relativ hohen Säurezahl. Vorzugsweise beträgt die Säurezahl mindestens 10. Vorzugsweise ist die Säurezahl größer als 25. Das Neutralisationsmittel kann üblicherweise ein Alkalimetallhydroxid oder ein Amin sein. Precursorpolyester, die ethylenische Unsättigung und neutralisierte Säureendgruppen enthalten, sind in dieser Erfindung ebenfalls verwendbar. In dem bevorzugten Fall enthält der ungesättigte Precursorpolyester eine zur ionischen Gruppe äquivalentes Gewicht von 400 bis 200 g Polymer je Mol der ionischen Einheit.
Die ethylenisch ungesättigten Monomere, die zur Vernetzung der Precursorpolyester in den erfindungsgemäßen Partikeln sind, können in der Technik der Additionspolymerisation gängige Monomere sein. Hierzu zählen beispielsweise, aber nicht abschließend, Methacrylsäureester, wie Methylmethacrylat, Ethylmethacrylat, Isobutylmethacrylat, 2-Ethylhexylmethacrylat, Benzylmethacrylat, Phenoxyethylmethacrylat, Cyclohexylmethacrylat und Glycidylmethacrylat, Acrylatester, wie Methylacrylat, Ethylacrylat, Isobutylacrylat, 2-Ethylhexylacrylat, Benzylmethacrylat, Phenoxyethylacrylat, Cyclohexylacrylat und Glycidylacrylat, Styrene, wie Styrol, α-Methylstyrol, 3- und 4-Chlormethylstyrol, halogensubstituierte Styrole und alkylsubstituierte Styrole, Vinylhalogenide und Vinylidenhalogenide, N-alkylierte Acrylamide und Methacrylamide, Vinylester, wie Vinylacetat und Vinylbenzoat, Vinylether, wie Butylvinylether und Cycloxexandimethanoldivinylether, Allylalkohol und seine Ether und Ester, sowie ungesättigte Ketone und Aldehyde, wie Acrolein- und Methylvinylketon und Acrylnitril.
Darüber hinaus sind kleine Mengen (typischerweise weniger als 10% des Gesamtgewichts der polymerisierbaren Feststoffe) eines oder mehrerer wasserlöslicher, ethylenisch ungesättigter Monomere verwendbar. Diese Monomere sind beispielsweise, aber nicht abschließend, Styrole, Acrylate und Methacrylate, substituiert mit hochpolaren Gruppen, ungesättigten Kohlenstoff- oder Nichtkohlenstoffsäuren, wie Acrylsäure, Methacrylsäure, Fumarsäure, Maleinsäure, Itaconsäure, Vinylsulfonsäure, Vinylphosphonsäure und deren Salze, Vinylcarbazol, Vinylimidazol, Vinylpyrrolidon und Vinylpyridine.
In den erfindungsgemäßen Polyesterpartikeln besonders geeignet sind Monomere, die mehr als eine ethylenisch ungesättigte Einheit enthalten, wie Trimethylolpropantriacrylat, Ethylenglycoldimethacrylat, Isomere von Divinylbenzol, Divinyladipat, Cyclohexandimethanoldivinylether und Ethylenglycoldivinylether.
Ethylenisch ungesättigte Monomere, die für die erfindungsgemäßen Partikeln bevorzugt werden können, sind Styrenics, Vinylether und Methacrylate. Divinylbenzol (m und p Isomere), Styrol, Divinyladipat und Ethylenglycoldimethacrylat werden besonders bevorzugt.
Jeder der in der Technik der Additionspolymerisation bekannten üblichen wasserlöslichen oder organisch löslichen freien Radikalen zur Initialisierung der Polymerisation ist für die erfindungsgemäßen Partikeln verwendbar. Hierzu zählen beispielsweise, aber nicht abschließend, Azoverbindungen, wie 2,2'-Azobis(4-Methoxy-2,4-Dimethylvaleronitril), (1-Pheneylethyl)azodiphenylmethan, 2-2'-Azoisobutyronitril (AIBN), 1,1'-Azobis(1-Cyclohexandicarbonitril), 4,4'-Azobis(4-Cyanpentansäure) und 2,2'-Azobis(2-amidinpropan)dihydrochlorid, organische Peroxide, organische Hydroperoxide, Perester und Persäuren, wie Benzoylperoxid, Laurylperoxid, Caprylperoxid, Acetylperoxid, t-Butylhydroperoxid, t-Butylperbenzoat, Cumylhydroperoxid, Persäure, 2,5-Dimethyl-2,5-Di(peroxybenzoat) und p-Chlorbenzolyperoxid, Persulfatsalze, wie Kalium-, Natrium- und Ammoniumpersulfat, Disulfide, Tetrazene und Redoxinitiatorsysteme, wie H₂O₂/Fe²⁺, Persulfat/Bisulfit, Oxalsäure/Mn³⁺, Thioharnstoff/Fe³⁺ und Benzoylperozid/Dimethylanilin.
Wahlweise kann der organischen Phase eine kleine Menge eines Cotensid-Stabilisators zugefügt werden, der typischerweise 1–10 Gew.-% der organischen Phase umfasst. Diese hydrophoben Verbindungen vermeiden bekanntermaßen die Ostwaldreifung in bestimmten Arten der Emulsions- und Suspensionspolymerisation. Eine sehr gute Erörterung von Cotensiden findet sich in Emulsion Polymerisation and Emulsion Polymers von Peter A. Lovell und Mohammed S. El-Aaser, (John Wiley and Sons: Chichester, 1997, Seite 700–721) und in US-A-5,858,634. Die gängigsten Cotenside sind Hexadecan und Hexadecanol. Andere verwend bare Totenside können auch andere Aufgaben wahrnehmen, beispielsweise als Monomere oder Initiatoren. Ein Beispiel für das Erstere ist Laurylmethacrylat. Ein Beispiel für das Letztere ist Lauroylperoxid.
Wenn ein Precursorpolyester verwendet wird, der in Wasser nicht löslich oder dispergierbar ist, kann zusätzlich ein Emulgator verwendet werden, obwohl ein Emulgator zusammen mit einem wasserlöslichen oder wasserdispergierbaren Precursorpolyester verwendbar ist. Es kann vorteilhaft sein, den Emulgator zuerst in der wässrigen Phase zu lösen. Obwohl in der Technik eine große Zahl von Emulgatoren bekannt ist, fallen die meisten davon in die drei Grundkategorien der Tenside, der kolloidalen anorganischen Verbindungen und der Schutzkolloide. Es gibt eine gewaltige Zahl bekannter Tenside. Gute Fundstellen für Tenside sind das Surfactant Handbook (GPO: Washington, D.C., 1971) und McCutcheon's Emulsifiers and Detergents (Manufacturing Confectioner Publishing Company: Glen Rock, 1992). Es gibt bezüglich der Tenside, die zur Herstellung poröser Polyesterpartikeln verwendbar sind, keine generellen Einschränkungen. Geeignete Tenside können anionisch, kationisch, zwitterionisch, neutral, von niedriger Molmasse, makromolekular, synthetisch oder aus natürlichen Quellen extrahiert oder davon abgeleitet sein. Einige sind beispielsweise, aber nicht abschließend: Natriumdodecylsulfat, Natriumdodecylbenzolsulfonat, Sulfobernsteinsäureester, wie die unter der Marke AEROSOL^® vertriebenen, Fluortenside, wie die unter der Marke ZONYL^® und FLUORAD^® vertriebenen, ethoxylierte Alkylphenole, wie TRITON^® X-100 und TRITON^® X-705, ethoxylierte Alkylphenolsulfate, wie RHODAPEX^® CO-436, Phosphatestertenside, wie GAFAC^® RE-90, Hexadecyltrimethylammoniumbromid, polyoxyethylenierte, langkettige Amine und deren quartäre Derivate, ethoxylierte Silicone, Alkanolaminkondensate, Polyethylenoxid-Co-Polypropylenoxidblock-Copolymere, wie die unter der Marke PLURONIC^® und TECTRONIC^® vertriebenen, N-Alkylbetaine, N-Alkylaminoxide und Fluorkohlenstoff-Poly(ethylenoxid)blocktenside, wie FLUORAD^® FC-430.
In der Herstellung poröser Polyesterpartikel beispielsweise, aber nicht abschließend, verwendbare Schutzkolloide sind: Poly(ethylenoxid), Hydroxyethylcellulose, Poly(vinylalkohol), Poly(vinylpyrrolidon), Polyacrylamide, Polymethacrylamide, sulfonierte Polystyrole, Alginate, Carboxymethylcellulose, Polymere und Copolymere von Dimethylaminethylmethacrylat, wasserlöslichen, komplexen, harzigen Aminkondensationsprodukten von Ethylenoxid, Harnstoff und Formaldehyd, Polyethylenimin, Casein, Gelatine, Albumin, Gluten und Xanthan gummi. Schutzkolloide sind eine Klasse von Emulgatoren, die anstelle von oder zusätzlich zu einem Tensid verwendbar sind. Sie können typischerweise in der wässrigen Phase vor dem Emulgierungsschritt gelöst oder dispergiert werden.
In ähnlicher Weise sind kolloidale anorganische Partikeln als Emulgatoren als Teil eines begrenzten Koaleszenzprozesses verwendbar. Kolloidale anorganische Partikeln sind anstelle von oder zusätzlich zu jeder anderen Art der aufgeführten Emulgatoren verwendbar, beispielsweise als ein Tensid oder Schutzkolloid. Sie können zudem in einer wässrigen Phase dispergiert werden. Begrenzte Koaleszenztechniken wurden bereits in zahlreichen Patenten beschrieben, etwa in US-A-4,833,060 und 4,965,131. Eine kolloidale anorganische Verbindung, die in dieser Erfindung insbesondere verwendbar ist, ist LUDOX^® TM, vertrieben von Du Pont.
Weitere in die bevorzugten, porösen und in dieser Erfindung verwendbaren Polyesterpartikeln einbringbare Additive, sind u.a. Pigmente, Farbstoffe, Biozide, Fungizide, Elektrolyte, Puffer, US-Absorptionsmittel, Antioxidationsmittel und Kettenübertragungsmittel.
Die für diese Erfindung verwendbaren bevorzugten porösen Polyesterpartikeln umfassen poröse Polyesterpartikeln mit einem mittleren Durchmesser von weniger als 0,1 μm bis 10 μm. Wenn sich die porösen Polyesterpartikeln in der obersten Schicht befinden, haben die porösen Polyesterpartikeln vorzugsweise einen mittleren Durchmesser von 0,1 bis kleiner als 0,5 μm und vorzugsweise haben die porösen Polyesterpartikeln einen mittleren Durchmesser von 0,2 bis 0,3 μm. Ein Tintenaufzeichnungselement mit porösen Polyesterpartikeln mit einem mittleren Durchmesser von kleiner als 0,5 μm liefert vorzugsweise einen Oberflächenglanz von größer oder gleich 10 bei einem Messwinkel von 60 Grad. Für eine optimale Tintenabsorptionseigenschaft und Beschichtungsqualität der unteren Schichten) haben die porösen Polyesterpartikel vorzugsweise einen mittleren Durchmesser von größer als 0,5 μm, vorzugsweise von 1 bis 10 μm und am besten von 1 bis 3 μm. Der Durchmesser der Partikeln ist mit beliebigen, in der Technik bekannten Verfahren messbar. Ein derartiges Verfahren kann die Laserlichtstreuung von verdünnten Dispersionen der Partikeln sein, und zwar mithilfe eines kommerziell verfügbaren Instruments, wie dem Horiba LA-920, hergestellt von Horiba LTD. Typischerweise enthält eine Probe bevorzugter Polyesterpartikeln eine Population von Partikeln mit einer Größenverteilung. Dies ist die Partikelgrößenverteilung, die durch einen mittleren Durchmesser, eine Standardabweichung und einen Variationskoeffizienten gekennzeichnet ist. Die diese Begriffe definierenden mathematischen Gleichungen sind in jedem Grundlagentext zur statistischen Analyse zu finden, wie beispielsweise „Principles of Instrumental Analysis, 4. Auflage", von D.A. Skoog und J.J. Leary, Harcourt Brace College Publishers, Orlando, FL, USA, 1971 (Anhang A-6). Der mittlere Durchmesser ist das arithmetische Mittel der Partikelgrößenverteilung. Der Variationskoeffizient einer Verteilung ist das Verhältnis der Standardabweichung der Verteilung zu dem mittleren Durchmesser, gegeben in Prozent. Die für diese Erfindung verwendbaren bevorzugten porösen Polyesterpartikeln können eine relativ große Verteilung von Partikelgrößen innerhalb einer Mode aufweisen. In einem System von Partikeln kann diese Größenverteilung eine einzelne Mode oder Spitze oder mehrere Moden aufweisen, wobei jede Mode durch einen mittleren Durchmesser, eine Standardabweichung und einen Variationskoeffizienten gekennzeichnet ist. Beispielsweise können die porösen Polyesterpartikeln ein System aus Partikeln bilden, die eine Mode mit einem mittleren Durchmesser von kleiner als 0,5 μm aufweisen, und Partikeln mit einer Mode mit einem mittleren Durchmesser von größer als 0,5 μm, vorzugsweise einen mittleren Durchmesser von 1 bis 10 μm und am besten einen mittleren Durchmesser von 1 bis 3 μm. Die relativen Proportionen dieser beiden Modi werden aus den relativen Bereichen unter den Kurven berechnet, die die Modi darstellen und sollte in der Summe 100% betragen.
In dem bevorzugten Fall enthalten die porösen Polyesterpartikeln ein zur ionischen Gruppe äquivalentes Gewicht von 40 bis 2000 g je Mol der ionischen Einheit. In einem Ausführungsbeispiel kann die ionische Gruppe vorzugsweise Sulfonatfunktionalität umfassen. Die Produktpartikeln mit einer exzellenten kolloidalen Stabilität können als wässrige Dispersion oder trockengefroren gelagert werden, um ein festes Pulver aus Trockenpartikeln zu ergeben, das sich in Wasser ohne weiteres redispergieren lässt.
Das in der Erfindung verwendete Tintenempfangselement enthält mindestens zwei einzelne Tintenempfangsschichten. Jede Schicht umfasst eine unterschiedliche Mischung, unterschiedliche Kombination von Partikeln mit unterschiedlicher chemischer Beschaffenheit und unterschiedliche mittlere Durchmesser und Schichtendicken. Für diese mehrschichtigen Strukturen verwendeten Begriffe „oben", „obere" und „über" meinen die Schicht, die zum Träger in Relation zu der relativen Positionierung bezüglich der anderen Schichten weiter entfernt ist. Die Begriffe „unten", „untere" und „unter" meinen die Schicht, die zum Träger in Relation zu der relativen Positionierung bezüglich der anderen Schichten näher entfernt ist. Der Begriff „oberste" meint die Schicht, die zu dem Träger bezüglich aller anderen Schichten am weitesten entfernt ist.
Das erfindungsgemäße Element kann weitere Partikeln, auch nicht poröse Partikeln, enthalten. Die Partikeln können organisch oder anorganisch sein. Die für diese Erfindung verwendbaren organischen Partikeln in einer beliebigen Schicht sind u.a. nicht koaleszierende Latexpartikeln und Kern-/Mantelpartikeln, wie Polyolefine, Polyethylen, Polypropylen, Polystyrol, Poly(styrol-Cobutadien), Polyurethan, Polyester, Poly(acrylat), Poly(methacrylat), Copolymere von n-Butylacrylat und Ethylacrylat, Copolymer von Vinylacetat und n-Butylacrylat, Copolymere von Methylmethacrylat und Natrium 2-Sulfo-1,1-Dimethylethylacrylamid und Copolymere von Ethylacrylat, Vinylidenchlorid und Natrium 2-Sulfo-1,1-Dimethylethylacrylamid oder Mischungen daraus. Diese können intern vernetzt oder unvernetzt sein. Vorzugsweise haben die unvernetzten Latexpartikeln eine Filmbildungstemperatur von über 25°C. Für diese Erfindung verwendbare organische Partikeln können zudem poröse Acryl-, Methacryl- oder Styrolpolymerpartikeln sein.
Konkret beinhalten organische Partikeln, die in der Erfindung verwendbar sind, Polymerpartikeln, wie beispielsweise Partikeln aus Acrylharzen, Styrolharzen oder Cellulosederivaten, wie Cellulosacetat, Celluloseacetatbutyrat, Cellulosepropionat, Celluloseacetatpropionat und Ethylcellulose; Polyvinylharze, wie Polyvinylchlorid, Copolymere von Vinylchlorid und Vinylacetat und Polyvinylbutyral, Polyvinylacetal, Ethylen-Vinylacetat-Copolymere, Ethylen-Vinylalkohol-Copolymere und Ethylen-Allylcopolymere, wie Ethylenallylalkohol-Copolymere, Ethylen-Allylaceton-Copolymere, Ethylen-Allylbenzen-Copolymere, Ethylen-Allylether-Copolymere, Ethylen-Acryl-Copolymere und Polyoxy-Methylen; Polykondensationspolymere, wie Polyester oder polyesterhaltige Polymere, einschließlich Polyethylenterephthalat, Polybutylenterephthalat, Polyurethane und Polycarbonate. Beispiele für in der Erfindung verwendbare organische Partikeln werden beschrieben und beansprucht in den US-Anmeldungen mit den Seriennummern 09/458,401, eingereicht am 10. Dezember 1999; 09/608,969, eingereicht am 30. Juni 2000; 09/607,417, eingereicht am 30. Juni 2000; 09/608,466, eingereicht am 30. Juni 2000; 09/607,419, eingereicht am 30. Juni 2000 und 09/822,731, eingereicht am 30. März 2001.
Die anorganischen Partikeln in beliebigen für diese Erfindung verwendbaren Schichten umfassen anorganisches Oxid, einschließlich Siliciumdioxid, kolloidales Siliciumdioxid, kondensiertes Siliciumdioxid, Aluminiumoxid, kolloidales Aluminiumoxid, kondensiertes Aluminiumoxid, Calciumcarbonat, Kaolin, Talkum, Calciumsulfat, natürlichen oder synthetischen Ton, Bariumsulfat, Titaniumdioxid, Siliciumdioxid, Zinkoxid oder Mischungen daraus. Mischungen organischer und anorganischer Partikeln sind ebenfalls verwendbar.
Die organischen Partikeln und die anorganischen Partikeln können eine beliebige Größe aufweisen, wobei allerdings zu bevorzugen ist, dass deren mittlerer Partikeldurchmesser kleiner als 0,5 μm ist, wenn die diese Partikeln enthaltende Schicht die oberste Schicht ist. Organische und anorganische Partikeln können auch in derselben oder in separaten Schichten vorhanden sein.
Die in einer für diese Erfindung beliebigen partikelfreien Schicht verwendbaren Polymere, einschließlich der obersten Schicht, sind u.a. hydrophile organische Polymere und schwach vernetzte Hydrogele, wie polyvinylpyrrolidonhaltige und vinylpyrrolidonhaltige Copolymere, polyethyloxazolinhaltige und oxazolinhaltige Copolymere, imidazolhaltige Polymere, polyacrylamidhaltige und acrylamidhaltige Copolymere, poly(vinylalkohol)haltige und vinylalkoholhaltige Copolymere, Poly(vinylmethylether), Poly(vinylethylether), Poly(alkylenoxid), Gelatine, Celluloseether, Poly(vinylacetamide), teilhydrolysierter Poly(vinylacetat/-vinylalkohol), Poly(acrylsäure), sulfonierte oder phosphatierte Polyester und Polystyrole, Casein, Albumin, Chitin, Chitosan, Dextran, Pectin, Collagenderivative, Collodian, Agaragar, Pfeilwurz, Guar, Carrageenan, Tragacanth, Xanthan, Rhamsan, Hydroxyethylcellulose, Hydroxypropylcellulose, Hydroxypropylmethylcellulose, Methylcellulose, ein Poly(alkylenoxid) und wasserdispergierbares Polyurethan. Mischungen der genannten hydrophilen Polymere sind verwendbar.
Die Tintenempfangsschichten des Tintenstrahlelements sind herstellbar, indem eine Mischung aus entweder den bevorzugten porösen Polyesterpartikeln oder den organischen Partikeln oder den anorganischen Partikeln und einem Bindemittel in einer zur Veränderung der Porosität der porösen Empfangsschichten auf dem Träger nicht ausreichenden Menge aufgetragen und diese anschließend getrocknet wird, um nahezu alle flüchtigen Komponenten zu entfernen. Das Bindemittel umfasst vorzugsweise ein organisches Bindemittel. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das polymere Bindemittel ein hydrophiles Polymer, wie polyvinylpyrrolidonhaltige und vinylpyrrolidonhaltige Copolymere, polyethyloxazolinhaltige und oxazolinhaltige Copolymere, imidazolhaltige Polymere, polyacrylamidhaltige und acrylamidhaltige Copolymere, poly(vinylalkohol)haltige und vinylalkoholhaltige Copolymere, Poly(vinylmethylether), Poly(vinylethylether), Poly(alkylenoxid), Gelatine, Celluloseether, Poly(vinylacetamide), teilhydrolysierter Poly(vinylacetat/-vinylalkohol), Poly(acrylsäure), sulfonierte oder phosphatierte Polyester und Polystyrole, Casein, Albumin, Chitin, Chitosan, Dextran, Pectin, Collagenderivative, Collodian, Agaragar, Pfeilwurz, Guar, Carrageenan, Tragacanth, Xanthan, Rhamsan. In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das hydrophile Polymer Hydroxyethylcellulose, Hydroxypropylcellulose, Hydroxypropylmethylcellulose, Methylcellulose oder ein Poly(alkylenoxid). In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das polymere Bindemittel ein Latex, wie Poly(styrol-Cobutadien), Polyurethan, Polyester, Poly(acrylat), Poly(methacrylat), ein Copolymer von n-Butylacrylat und Ethylacrylat und ein Copolymer von Vinylacetat und n-Butylacrylat. In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel kann das Bindemittel ein Kondensat von Alkoxysilanen oder anderen Metallsolen, wie Aluminiumoxidsol, Titandioxidsol oder Zirconiumdioxidsol sein. Mischungen der genannten hydrophilen Polymere sind verwendbar. Das Bindemittel sollte so gewählt werden, dass es mit den zuvor genannten Partikeln kompatibel ist.
Die Menge der verwendeten Polymerbindemittel sollte ausreichen, um dem Tintenaufzeichnungselement, etwa einem Tintenstrahlaufzeichnungselement, eine Kohäsionsfestigkeit zu verleihen, aber gleichzeitig so klein wie möglich sein, damit die durch die Aggregate verbundene Porenstruktur nicht von dem Bindemittel gefüllt wird. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das Polymerbindemittel in einer Menge von 5 bis 50 Gew.-% und vorzugsweise in einer Menge von 10 bis 25 Gew.-% jeder Schicht vorhanden. Die porösen Polymerpartikeln umfassen zwischen 50 und 95 Gew.-% einer einzelnen Schicht. Die Partikeln umfassen vorzugsweise zwischen 75 und 90 Gew.-% einer einzelnen Schicht und am besten mindestens 80 Gew.-% einer einzelnen Schicht.
Die Gesamtdicke der kombinierten Tintenempfangsschichten kann zwischen 5 und 100 μm liegen, vorzugsweise zwischen 10 und 50 μm. Jede Schicht kann im Verhältnis zu den übrigen Schichten verschieden dick sein. Allerdings ist die oberste Schicht typischerweise im Verhältnis zu den unteren Schichten dünn. Eine bevorzugte Dicke der obersten Schicht liegt zwischen 1 und 20 μm, vorzugsweise zwischen 1 und 10 μm. Die erforderliche Beschichtungsdicke bestimmt sich durch die Notwendigkeit, dass die Beschichtung als Sumpf zur Absorption von Tintenlösungsmittel dient, und der Notwendigkeit, die Tinte in Nähe der Beschichtungsoberfläche zu halten.
Da das Bildaufzeichnungselement in Kontakt mit anderen Bildaufzeichnungsgegenständen oder den Antriebs- oder Transportmechanismen der Bildaufzeichnungsvorrichtungen kommen kann, können Additive, wie Füllpartikeln, Tenside, Schmiermittel, Vernetzungsmittel, Mattierpartikel, dem Element mengenmäßig so zugesetzt werden, dass sie die Eigenschaften von Interesse nicht beeinträchtigen.
Füllpartikeln sind in der Tintenempfangsschicht verwendbar, die bevorzugte, poröse Polyesterpartikeln enthält, wie Siliciumoxid, kondensiertes Siliciumdioxid, Siliciumoxiddispersionen, wie die von Nissan Chemical Industries und DuPont Corp. erhältlichen, Aluminiumoxid, kondensiertes Aluminiumoxid, Calciumcarbonat, Bariumsulfat, Bariumsulfatmischungen mit Zinksulfid, anorganische Pulver, wie γ-Aluminiumoxid, Chromoxid, Eisenoxid, Zinnoxid, dotiertes Zinnoxid, Alumosilicat, Titandioxid, Siliciumcarbid, Titancarbid und Diamant als feines Pulver, wie in US-A-5,432,050 beschrieben.
Ein Dispergiermittel oder Netzmittel kann zur Unterstützung der Dispersion der Füllpartikeln vorhanden sein. Dies trägt dazu bei, eine Zusammenballung der Partikeln zu minimieren. Verwendbare Dispersionsmittel umfassen beispielsweise, aber nicht abschließend, Fettsäureamine und kommerziell erhältliche Netzmittel, wie Solsperse^® von Zeneca, Inc. (ICI). Bevorzugte Füllpartikeln sind Siliciumoxid, Aluminiumoxid, Calciumcarbonat und Bariumsulfat. Vorzugsweise haben diese Füllpartikel einen Mediandurchmesser von kleiner als 1,0 μm. Die Füllpartikel können in der Menge von 0 bis 80% der gesamten Feststoffe in der trockenen Tintenempfangsschicht vorhanden sein, vorzugsweise in der Menge von 0 bis 40%.
Um eine adäquate Beschichtbarkeit zu erzielen, sind Rheologiemodifikatoren verwendbar, die einschlägigen Fachleuten bekannt sind, beispielsweise sind Verdickungsmittel oder Polymere verwendbar. Hierzu zählen assoziative Verdickungsmittel, wie hydrophob modifizierte Hydroxyethylcellulose, hydrophob modifizierte, alkalisch lösliche oder alkalisch quellbare Emulsionen und hydrophob modifizierte Ethylenoxid-Urethanblockcopolymere, wie die von Rohm & Haas unter der Marke Acusol^® und von Dow Chemical unter der Marke Polyphobe^® vertriebenen, sowie nicht assoziative Verdickungsmittel, wie Hydroxyethylcellulose, Hydroxypropylmethylcellulose, Natriumcarboxymethylcellulose, Xanthangummi, Guargummi und Carrageenan.
Das Tintenstrahlelement kann Schmiermittel enthalten. In den Tintenempfangsschichten oder auf der Seite des Elements, die den Tintenempfangsschichten gegenüberliegt, verwendbare Schmiermittel und Wachse sind beispielsweise, aber nicht abschließend, Polyethylene, Siliconwachse, natürliche Wachse, wie Carnauba, Polytetrafluorethylen, Fluorethylenpropylen, Siliconöle, wie Polydimethylsiloxan, Fluorsilicone, funktionalisierte Silicone, Stearate, Polyvinylstearat, Fettsäuresalze und Perfluorether. Wässrige oder nicht wässrige Dispersionen aus submikroskopisch kleinen Wachspartikeln, wie sie kommerziell beispielsweise, aber nicht abschließend, als Dispersionen von Polyolefinen, Polypropylen, Polyethylen, Polyethylen hoher Dichte, mikrokristallinem Wachs, Paraffin, natürlichen Wachsen, wie Carnaubawachs, und synthetischen Wachsen angeboten werden von derartigen Firmen, wie Chemical Corporation of America (Chemcor), Inc., Michelman Inc., Shamrock Technologies Inc. und Daniel Products Company, können verwendbar sein.
Um eine adäquate Beschichtbarkeit zu erzielen, sind einschlägigen Fachleuten bekannte Additive verwendbar, wie Tenside, Schaumhemmer, Alkohol. Beschichtungshilfen und Tenside sind beispielsweise, aber nicht abschließend, nichtionische, fluorierte Alkylester, wie FC-430^®, FC-431^®, FC-10^®, FC-171^®, vertrieben von Minnesota Mining and Manufacturing Co., Zonyl^® Fluorchemikalien, wie Zonyl-FSN^®, Zonyl-FTS^®, Zonyl-TBS^®, Zonyl-BA^®, vertrieben von DuPont Corp., sonstige Fluorpolymere oder -copolymere, wie Modiper F600^®, vertrieben von NOF Corporation, Polysiloxane, wie Dow Corning DC 1248^®, DC200^®, DC510^®, DC 190^® und BYK 320^®, BYK 322^®, vertrieben von BYK Chemie, und SF 1079^®, SF1023^®, SF 1054^® sowie SF 1080^®, vertrieben von General Electric, und die Silwet^® Polymere, vertrieben von Union Carbide, Polyoxyethylenlaurylethertenside; Sorbitanlaurat, Palmitat und Stearate, wie Span^® Tenside, vertrieben von Aldrich, Poly(oxyethylen-Cooxypropylen)tenside, wie die von BASF vertriebene Pluronic^® Familie, sowie andere polyoxyethylenhaltige Tenside, etwa die Triton X^® Familie, vertrieben von Union Carbide, ionische Tenside, wie die von DuPont Corp. vertriebene Alkanol^® Reihe, und die Dowfax^® Familie, vertrieben von Dow Chemical. Konkrete Beispiele werden in McCutcheon, Band 1, „Emulsifiers and Detergents" (Emulgatoren und Detergenzien), 1995, Ausgabe Nordamerika, beschrieben.
Die Tintenempfangsschichten können Vernetzungsmittel enthalten. Jedes Vernetzungsmittel ist verwendbar, vorausgesetzt, seine Reaktionsfunktionalität hat das entsprechende Reaktionsvermögen mit bestimmten chemischen Einheiten in dem Bindemittel. Einige gängige Vernetzungsmittel, die Bindemittel zu vernetzen vermögen, die reich an Lewis-Base-Funktionalität sind, sind beispielsweise, aber nicht abschließend: Carbodiimide, mehrwertige Metallkationen, organische Isocyanate, wie Tetramethylendiisocyanat, Hexamethylendiisocyanate, Diisocyanatdimethylcyclohexan, Dicyclohexylmethandiisocyanat, Isophorondiisocyanat, Dimethylbenzendiisocyanat, Methylcyclohexylendiisocyanat, Lysindiisocyanat, Toluendiisocyanat, Diphenylmethandiisocyanat; Aziridine, wie in US-A-4,225,665 beschrieben; Ethylenimine, wie Xama-7^®, vertrieben von EIT Industries; geblockte Isocyanate, wie CA BI-12, vertrieben von Cytec Industries; Melamine, wie Methoxymethylmelamin, wie beschrieben in US-A-5,198,499; Alkoxysilankupplungsmittel, einschließlich solcher mit Epoxy-, Amin-, Hydroxyl-, Isocyanat- oder Vinylfunktionalität; Cymel^® Vernetzungsmittel, wie Cymel 300^®, Cymel 303^®, Cymel 1170^®, Cymel 1171^®, vertrieben von Cytec Industries; und Bis-Epoxide, wie die von Shell vertriebene Epon^® Familie. Weitere Vernetzungsmittel enthalten u.a. derartige Verbindungen, wie Aryloylharnstoffe, Aldehyde, Dialdehyde und geblockte Dialdehyde, Chlortriazine, Carbamoylpyridinium, Pyridiniumether, Formamidiniumether, Vinylsulfone, Borsäure, Dihydroxydioxan und polyfunktionale Aziridine, wie CX-100 (hergestellt von Zeneca Resins). Derartige Vernetzungsmittel können Verbindungen oder Polymere mit niedriger Molmasse sein, wie in US-A-4,161,407 und den darin zitierten Fundstellen beschrieben.
Um das Ausbleichen der Farbmittel zu reduzieren, können der Tintenempfangsschicht auch UV-Absorptionsmittel, Radikalenlöscher oder Antioxidationsmittel zugesetzt werden, wie in der Technik bekannt ist. Beispiele hierfür sind u.a. polyalkylenpolyamin-dicyandiamidbasierende Polykondensationsprodukte, wasserlösliche Reduktionsmittel, wie Sulfite, Nitrite, Phosphate, Thiosulfate, Ascorbinsäure oder Salze davon, Hydroxylaminderivate und Glucose, schwefelhaltige Verbindungen, wie Thiocyanate, Thioharnstoff, 2-Mercaptobenzimidazol, 2-Mercaptobenzthiazol, 2-Mercaptobenzoxazol, 5-Mercapto-1-Methyltetrazol, 2,5-Dimercapto- 1,3,4-Triazol, 2,4,6-Trimercaptocyanursäure, Thiosalicylsäure, Thiouracil, 1,2-Bis(2-Hydroxyethylthio)ethan oder hydrophobe antioxidansemulgierte Dispersionen, wie gehinderte phenolbasierende Antioxidanzien, piperidinbasierende Antioxidanzien oder gehinderte Amine. UV-Absorptionsmittel sind u.a. die in den zur Einsicht ausliegenden japanischen Patentveröffentlichungen Nr. 57-74193, 57-87988 und 2-261476 beschriebenen, Antiausbleichmittel, wie die in den zur Einsicht ausliegenden japanischen Patentveröffentlichungen Nr. 57-74192, 57-87989, 60-72785, 61-146591, 1-95091 und 3-13376 beschriebenen.
Die Tintenempfangsschichten können pH-Modifikatoren, Haftvermittler, Rheologiemodifikatoren, Latices, Biozide, Farbstoffe, optische Aufheller, Weißmacher, wie beschrieben in den zur Einsicht ausliegenden japanischen Patentveröffentlichungen Nr. 59-42993, 59-52689, 62-280069, 61-242871 und 4-219266, sowie Antistatikmittel enthalten.
Die in der Erfindung verwendeten Tintenempfangsschichten können eine oder mehrere Beizmittel oder Polymere enthalten. Das Beizpolymer kann ein lösliches Polymer, ein geladenes Molekül oder eine vernetzte, dispergierte Mikropartikel sein. Das Beizmittel kann nichtionisch, kationisch oder anionisch sein. Beispiele eines Beizmittels sind Polymere oder Copolymere, die einen quartären Stickstoffrest enthalten, wie beispielsweise Poly(styrol-Co-1-Vinylimidazol-Co-1-Vinyl-3-Benzylimidazoliumchlorid), Poly(styrol-Co-1-Vinylimidazol-Co-1-Vinyl-3-Hydroxyethylimidazoliumchlorid), Poly(styrol-Co-1-Vinylimidazol-Co-1-Vinyl-3-Benzylimidazoliumchlorid-Co-1-Vinyl-3-Hydroxyethylimidazoliumchlorid), Poly(vinylbenzyltrimethylammoniumchlorid-Co-Divinylbenzen), Poly(ethylacrylat-Co-1-Vinylimidazol-Co-1-Vinyl-3-Benzylimidazoliumchlorid) oder Polystyrol-Co-4-Vinylpyridin-Co-4-Hydroxyethyl-1-Vinylpyridiniumchlorid). In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der in das Polymer eingebrachte quartäre Stickstoffrest ein Salz von Trimethylvinylbenzylammonium, Benzyldimethylvinylbenzylammonium, Dimethyloctadecylvinylbenzylammonium, Glycidyltrimethylammonium, 1-Vinyl-3-Benzylimidazol, 1-Vinyl-3-Hydroxyethylimidazol oder 4-Hydroxyethyl-1-Vinylpyridin. Bevorzugte verwendbare Gegenionen sind u.a. Chloride oder andere Gegenionen, wie in US-A-5,223,338, 5,354,813 und 5,403,955 beschrieben. Weitere für die Erfindung geeignete Beizmittel sind kationisch modifizierte Produkte von Polymeren, wie Poly(vinylalkohol), Gelatine, Chitosan, Polyvinylamin, Polyethylenimin, Polydimethyldiallylammoniumchlorid, Polyalkylenpolyamin-Dicyandiamidammoniumkondensat, Polyvinylpyridiniumhalogenid, Polymere von (Meth)acryloyloxyalkyl-Quartärammoniumsalz, Polymere von (Meth)acrylamidalkyl-Quartärammoniumsalz, ω-Chlor-Poly(oxyethylenpolymethylen-Quartärammoniumalkylat), Methylglycolchitosan, Poly(vinylpyridin), propylenoxidbasierende Triamine der Jeffamine T Serie, hergestellt von Texaco, Inc., quartäre Acrylcopolymerlatices, Phosphoniumverbindungen, Sulfonimide, sulfonierte Polymere und dispergierte Partikeln sowie Aluminiumoxidhydrat. Weitere für die Erfindung geeignete Beizmittel sind Polymere, Copolymere oder Latices, die Carboxylsäure, Sulfonsäure, Sulfonamid, Sulfonimid oder Phosponsäure enthalten, wie carboxylierte und sulfonierte Acrylate oder Methacrylate, carboxylierte Styrolbutadiene, sulfoniertes Nylon, Polyester und Polyurethane sowie deren Salze. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung kann die Beizmitteleinheit chemisch in die chemische Struktur des Polyesterkorns eingebracht sein. Beispielsweise kann ein sulfoniertes Monomer in der Polyesterstruktur als Beizmittel für kationische Farbstoffreste dienen.
Zusätzlich zu den Tintenempfangsschichten kann das Aufzeichnungselement zudem weitere neben dem Träger angeordnete Grundschichten umfassen, deren Funktion darin besteht, das Lösungsmittel aus der Tinte zu absorbieren. Für diese Schicht geeignete Materialien sind anorganische Partikel und polymere Bindemittel oder stark quellbare Polymere, wie Gelatine, sulfonierter Polyester oder Poly(vinylalkohol).
Der Träger für das in der Erfindung verwendete Tintenaufzeichnungselement kann ein beliebiger für Tintenstrahlempfangselemente üblicher Träger sein. Der Träger kann transparent oder lichtundurchlässig (opak) sein. Lichtundurchlässige Träger sind u.a. Normalpapier, beschichtetes Papier, harzbeschichtetes Papier, wie polyolefinbeschichtetes Papier, Synthetikpapier, Fotopapierträger, schmelzextrusionsbeschichtetes Papier und polyolefinlaminiertes Papier, wie etwa biaxial orientierte Trägerlaminate. Biaxial orientierte Trägerlaminate werden in US-A-5,853,965, 5,866,282, 5,874,205, 5,888,643, 5,888,681, 5,888,683 und 5,888,714 beschrieben. Diese biaxial orientierten Träger beinhalten einen Papiergrundträger und einen biaxial orientierten Polyolefinbogen, typischerweise aus Polypropylen, der auf eine oder beide Seiten des Papiergrundträgers auflaminiert ist. Der Träger kann aus mikroporigen Materialien bestehen, beispielsweise aus polyethylenpolymerhaltigem Material, wie das der Marke Teslin^® von PPG Industries, Inc. aus Pittsburgh, Pennsylvania, USA, Synthetikpapier der Marke Tyvek^® von DuPont Corp., imprägniertes Papier, wie Duraform^® und OPPalyte^® Folien von Mobil Chemical Co. sowie andere Verbundfolien, die in US-A-5,244,861 genannt werden.
Transparente Träger sind u.a. Glas, Cellulosederivate, wie beispielsweise ein Celluloseester, Cellulosetriacetat, Cellulosediacetat, Celluloseacetatpropionat, Celluloseacetatbutyrat; Polyester, wie Poly(ethylenterephthalat), Poly(ethylennaphthalat), Poly(-1,4-Cyclohexandimethylenterephthalat), Poly(butylenterephthalat) und Copolymere davon; Polyimide; Polyamide; Polycarbonate; Polystyrol; Polyolefine, wie Polyethylen oder Polypropylen; Polysulfone; Polyacrylate; Polyetherimide und Mischungen daraus. Die zuvor aufgeführten Papiere umfassen einen breiten Bereich an Papieren, von hochwertigen Papieren, wie Fotopapieren, bis zu einfachen Papieren, wie Zeitungspapier. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird Papier der Marke Ektacolor von Eastman Kodak Co. verwendet. Der hier verwendete Begriff „transparent" meint die Eigenschaft, Strahlung ohne deutliche Ablenkung oder Absorption durchzulassen.
Der in der Erfindung verwendete Träger kann eine Dicke von 50 bis 500 μm und vorzugsweise von 75 bis 300 μm aufweisen. Antioxidantien, Aufhellmittel, Antistatikmittel, Weichmacher und weitere bekannte Additive können bei Bedarf in den Träger eingebracht werden.
Um die Haftung der Tintenempfangsschicht auf dem Träger zu verbessern, kann eine Unterschicht oder eine Substratschicht auf die Oberfläche des Trägers aufgetragen werden. Diese Schicht kann eine Haftschicht sein, beispielweise halogenierte Phenole, teilhydrolysiertes Vinylchlorid-Covinylacetatpolymer, Vinylidenchlorid-Methylacrylat-Itakonsäureterpolymer, ein Vinylidenchlorid-Acrylnitril-Acrylsäureterpolymer oder ein Glycidyl(meth)acrylatpolymer oder -copolymer. Weitere chemische Haftmittel, wie Polymere, Copolymere, reaktive Polymere oder Copolymere, die eine gute Bindung zwischen der Tintenempfangsschicht und dem Träger aufweisen, sind ebenfalls verwendbar. Das in der Erfindung verwendete Polymerbindemittel in der Substratschicht ist vorzugweise ein wasserlösliches oder wasserdispergierbares Polymer, wie Poly(vinylalkohol), Poly(vinylpyrrolidon), Gelatine, ein Celluloseether, ein Poly(oxazolin), Poly(vinylacetamid), teilhydrolysiertes Poly(vinylacetat/Vinylalkohol), Poly(acrylsäure), Poly(acrylamid), Poly(alkylenoxid), ein sulfonierter oder phosphatierter Polyester, Polystyrole, Casein, Zein, Albumin, Chitin, Chitosan, Dextran, Pectin, ein Collagenderivat, Collodian, Agar-Agar, Pfeilwurz, Guar, Carrageenan, Tragantgummi, Xanthan, Rhamsan, ein Latex, wie ein Polystyrol-Cobutadien), ein Polyurethanlatex, ein Polyesterlatex oder ein Poly(acrylat), Poly(methacrylat), Poly(acrylamid) oder Copolymere davon.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das polymere Bindemittel in der Substratschicht eine sulfonierte Polyesterdispersion, wie AQ29^® (Eastman Chemical Co.), Gelatine, ein Polyurethan oder Poly(vinylpyrrolidon). Das polymere Bindemittel für die Substratschicht wird vorzugsweise in einer Menge von 1 bis 50 g/m², vorzugsweise von 1 bis 20 g/m² verwendet.
Ein in der Substratschicht des erfindungsgemäßen Tintenstrahlaufzeichnungselements verwendetes Borat oder Boratderivat kann beispielsweise Borax, Natriumtetraborat, Borsäure, Phenylborsäure oder Butylborsäure sein. Wie bereits erwähnt, ist das Borat oder Boratderivat in einer Menge von 3 bis 50 g/m², vorzugsweise von 3 bis 10 g/m² verwendbar. Man geht davon aus, dass das Borat oder Boratderivat beim Beschichten aus der Substratschicht in die Bildempfangsschicht diffundiert, um das vernetzbare Bindemittel in der Bildempfangsschicht zu vernetzen.
Weitere Verfahren zur Verbesserung der Haftung der Schicht auf dem Träger beinhalten die Oberflächenbehandlung des Trägers durch Coronaentladung, die Plasmabehandlung unter verschiedenen Atmosphären, UV-Behandlung, welche vor dem Aufbringen der Schicht auf den Träger durchgeführt wird.
Das in der Erfindung verwendete Aufzeichnungselement kann eine oder mehrere leitende Schichten enthalten, wie beispielsweise eine Antistatikschicht, um unerwünschte statische Entladungen während des Anfertigens und Druckens des Bildes zu vermeiden. Diese können auf eine der beiden Seiten des Elements aufgebracht werden. Hierzu haben sich Antistatikschichten als zufriedenstellend erwiesen, die herkömmlicherweise für Farbfilme Verwendung finden, wie die in US-A-5,147,768 beschriebenen. Bevorzugte Antistatikmittel umfassen Metalloxide, beispielsweise Zinnoxid, antimondotiertes Zinnoxid und Vanadiumpentoxid. Diese Antistatikmittel sind vorzugsweise in einem filmbildenden Bindemittel dispergiert.
Die zuvor beschriebenen Schichten können mit herkömmlichen Beschichtungsmitteln auf ein in der Technik übliches Trägermaterial aufgetragen werden. Die Beschichtungsverfahren umfassen beispielsweise, aber nicht abschließend, Drahtumspinnbeschichten, Rakelbeschichten, Schlitzgießen, Trichterbeschichten, Gravurstreichbeschichten, Schleuderbeschichten, Tauchbeschichten, Luftrakelbeschichten, Mehrschichtgleitbeschichten, Schaberlamellen beschichten, Umkehrwalzenbeschichten, Vorhangbeschichten und Mehrschicht-Vorhangbeschichten. Einige dieser Verfahren ermöglichen das gleichzeitige Beschichten von mehreren Schichten, was aus Sicht einer ökonomischen Fertigung vorteilhaft sein kann, wenn mehr als eine Schicht oder mehr als ein Art von Schicht aufgetragen werden muss. Bekannte Beschichtungs- und Trocknungsverfahren werden detaillierter in der Forschungsveröffentlichung „Research Disclosure", Nr. 308119, Dezember 1989, Seite 1007 bis 1008, beschrieben. Gleitbeschichten wird bevorzugt, wobei mehrere Schichten gleichzeitig aufgebracht werden können. Der Träger kann stationär oder beweglich sein, so dass die beschichtete Schicht unmittelbar in Trocknungskammern gezogen werden kann. Nach dem Beschichten können die Schichten im Allgemeinen durch einfaches Verdampfen getrocknet werden, das durch bekannte Techniken, beispielsweise Konvektionserwärmung, beschleunigt werden kann.
Die Beschichtungsmasse kann auf einer oder beiden Oberflächen des Substrats durch herkömmliche Beschichtungsverfahren mit Vor- oder Nachdosierung aufgetragen werden, wie vorstehend genannt. Die Wahl des Beschichtungsprozesses ergibt sich aus wirtschaftlichen Überlegungen und bestimmt die Formulierung, wie Beschichtungsmassen, Beschichtungsviskosität und Beschichtungsgeschwindigkeit. Nach dem Beschichten kann das Tintenaufzeichnungselement zur Verbesserung der Oberflächenglätte einer Kalandrierung oder Superkalandrierung unterzogen werden. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird das Tintenaufzeichnungselement einer warmen Weichspalt-Kalandrierung bei einer Temperatur von 65°C und einem Druck von 14.000 kg/m bei einer Geschwindigkeit von 0,15 m/s bis 0,3 m/s unterzogen.
Die zur Bebilderung der erfindungsgemäßen Aufzeichnungselemente verwendeten Tintenstrahltinten sind in der Technik bekannt. Die im Tintenstrahldrucken verwendeten Tintenzusammensetzungen sind typischerweise flüssige Zusammensetzungen aus einem Lösungsmittel oder einer Trägerflüssigkeit, Farbstoffen oder Pigmenten, Feuchtmitteln, organischen Lösungsmitteln, Detergenzien, Verdickern und Konservierungsstoffen. Das Lösungsmittel oder die Trägerflüssigkeit kann reines Wasser sein oder Wasser, das mit anderen wassermischbaren Lösungsmitteln, wie mehrwertigen Alkoholen, gemischt ist. Tinten, in denen organische Materialien, wie mehrwertige Alkohole, die vorherrschende Träger- oder Lösungsmittelflüssigkeit sind, sind ebenfalls verwendbar. Insbesondere sind gemischte Lösungsmittel aus Wasser und mehrwertigen Alkoholen geeignet. Die in diesen Zusammensetzungen verwendeten Farbstoffe sind typischerweise wasserlösliche Direktfarbstoffe oder saure Farbstoffe. Derartige flüssige Zusammensetzungen sind in der Technik bereits ausführlich beschrieben worden, beispielsweise in US-A-4,381,946; 4,239,543 und 4,781,758.
Der Begriff „Bebilderungselement" bezeichnet im vorliegenden Zusammenhang einen Bebilderungsträger, wie zuvor beschrieben, zusammen mit einer Bildempfangsschicht oder Bildaufzeichnungsschicht und ist auf mehrere Techniken anwendbar, die die Übertragung eines Bildes auf das Bebilderungselement vorsehen. Derartige Techniken umfassen thermische Farbstoffübertragung mit wärmeempfindlichen Bebilderungsmaterialien, elektrophotografische Drucke oder das Tintenstrahldrucken sowie einen Träger für fotografische Silberhalogenidbilder. Die Benennung „fotografisches Element" bezeichnet im vorliegenden Zusammenhang ein Material, das lichtempfindliches Silberhalogenid zur Erzeugung von Bildern nutzt. Die erfindungsgemäße stabilisierte Partikel kann in einer einzelnen Technik oder in einem Hybridsystem verwendet werden, das mehr als eine Technik miteinander kombiniert. Ein Beispiel eines Hybridsystems kann die Anwendung des Tintenstrahldruckens auf ein fotografisches Element sein.
Die thermische Tinten- oder Farbstoffempfangs- oder Aufzeichnungsschicht der erfindungsgemäßen Empfangs- oder Aufzeichnungselemente kann beispielsweise ein Polycarbonat, ein Polyurethan, ein Polyester, Poly(vinylchlorid), Polystyrol-Co-Acrylnitril), Polycaprolacton oder Mischungen davon enthalten. Die Tinten- oder Farbstoffempfangs- oder Aufzeichnungsschicht kann in jeder geeigneten Menge vorhanden sein, die für den vorgesehenen Zweck wirksam ist. Eine Deckschicht kann über der Tinten- oder Farbstoffempfangs- oder Aufzeichnungsschicht aufgetragen werden, wie in 4,775,657 von Harrison et al. beschrieben.
Tinten- oder Farbstoffgeberelemente, die mit dem erfindungsgemäßen Tinten- oder Farbstoffempfangs- oder Aufzeichnungselement verwendbar sind, beinhalten herkömmlicherweise einen Träger mit einer darauf angeordneten tinten- oder farbstoffhaltigen Schicht. In der Erfindung ist jede Tinte oder jeder Farbstoff in dem Tinten- oder Farbstoffgeberelement verwendbar, vorausgesetzt, er ist mithilfe von Wärme auf die Tinten- oder Farbstoffempfangs- oder Aufzeichnungsschicht übertragbar. Zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung geeignete Tinten- oder Farbstoffgeberelemente werden beispielsweise in US-A-4,916,112, 4,927,803 und 5,023,228 beschrieben. Wie bereits erwähnt, sind Tinten- oder Farbstoffgeberelemente verwendbar, um ein Tinten- oder Farbstoffübertragungsbild anzufertigen. Ein derartiges Verfahren umfasst das bildweise Erwärmen eines Tinten- oder Farbstoffgeberelements und das Übertragen eines Tinten- oder Farbstoffbildes auf ein Tinten- oder Farbstoffempfangs- oder Aufzeichnungselement, wie oben beschrieben, um das Tinten- oder Farbstoffübertragungsbild herzustellen. In dem thermischen Tinten- oder Farbstoffübertragungsdruckverfahren ist ein Tinten- oder Farbstoffgeberelement verwendbar, das einen Poly(ethylenterephthalat)träger umfasst, der mit sich nacheinander wiederholenden Flächen aus Cyan-, Matenta- und Gelb-Tinte oder -Farbstoff beschichtet ist, wobei die zuvor genannten Verfahrensschritte zur Tinten- oder Farbstoffübertragung nacheinander für jede Farbe durchgeführt werden können, um ein dreifarbiges Tinten- oder Farbstoffübertragungsbild zu erhalten. Wenn der Prozess nur für eine einzelne Farbe durchgeführt wird, wird ein monochromes Tinten- oder Farbstoffübertragungsbild erzeugt.
Thermodruckköpfe, die verwendbar sind, um Tinte oder Farbstoff von Tinten- oder Farbstoffgeberelementen auf die erfindungsgemäßen Empfangs- oder Aufzeichnungselemente zu übertragen, sind kommerziell erhältlich. Beispielsweise sind der Fujitsu Thermokopf (FTP-040 MCS001), der TDK Thermokopf F415 HH7-1089 oder der Rohm Thermokopf KE 2008-F3 verwendbar. Alternativ hierzu sind andere bekannte Energiequellen für die thermische Tinten- oder Farbstoffübertragung verwendbar, etwa Laser, wie z.B. in GB 2,083,726 A beschrieben.
Eine Anordnung für die thermische Tinten- oder Farbstoffübertragung kann folgendes umfassen: a) ein Tinten- oder Farbstoffgeberelement und b) ein wie zuvor beschriebenes Tinten- oder Farbstoffempfangs- oder Aufzeichnungselement, wobei das Tinten- oder Farbstoffempfangs- oder Aufzeichnungselement in übergeordneter Beziehung zu dem Tinten- oder Farbstoffgeberelement steht, so dass sich die Tinten- oder Farbstoffschicht des Geberelements in Kontakt mit der Tinten- oder Farbstoffbildempfangs- oder Aufzeichnungsschicht des Empfangs- oder Aufzeichnungselements befindet.
Wenn ein dreifarbiges Bild erzeugt werden soll, kann die zuvor genannte Anordnung drei Mal ausgebildet werden, während Wärme von dem Thermodruckkopf angelegt wird. Nach Übertragen des ersten Farbstoffs können die Elemente voneinander getrennt werden. Ein zweites Farbstoffgeberelement (oder ein anderer Bereich des Geberelements mit einem anderen Farbstoffbereich) kann dann in Registrierung mit dem Farbstoffempfangs- oder Aufzeichnungsele ment gebracht werden, und der Prozess wird wiederholt. Die dritte Farbe kann auf gleiche Weise erzeugt werden.
Die elektrografischen und elektrofotografischen Prozesse und deren einzelne Schritte sind in der Technik ausführlich beschrieben worden. Die Verfahren beinhalten die grundlegenden Schritte zur Erzeugung eines elektrostatischen Bildes, der Entwicklung des Bildes mit geladenen, gefärbten Partikeln (Toner), das wahlweise Übertragen des resultierenden entwickelten Bildes auf ein zweites Substrat und das Fixieren des Bildes auf dem Substrat. Es gibt zahlreiche Abwandlungen in diesen Verfahren und Grundschritten, und die Verwendung von flüssigen Tonern anstelle von trockenen Tonern stellt lediglich eine dieser Abwandlungen dar.
Der erste Grundschritt, nämlich die Erstellung eines elektrostatischen Bildes, lässt sich durch verschiedene Verfahren erreichen. In einer Form verwendet das elektrofotografische Verfahren von Kopierern die bildweise Fotoentladung durch analoge oder digitale Belichtung eines gleichmäßig geladenen Fotoleiters. Der Fotoleiter kann ein Einmalsystem sein oder er kann wiederholt geladen und bebildert werden, wie diejenigen, die auf Selen oder organischen Fotorezeptoren beruhen.
In einem alternativen elektrografischen Verfahren können elektrostatische Bilder ionografisch erzeugt werden. Das Latentbild kann auf einem dielektrischen (ladungserhaltenden) Medium erzeugt werden, entweder auf Papier oder Film. Spannung kann an ausgewählte Metallstifte oder Schreibspitzen aus einer Anordnung von Stiften angelegt werden, die über die Breite des Mediums beabstandet sind, was zu einem dielektrischen Zusammenbruch der Luft zwischen den gewählten Stiften und dem Medium führt. Es können Ionen erzeugt werden, die das Latentbild auf dem Medium bilden.
Elektrostatische Bilder können unabhängig von der Form der Erzeugung mit gegenteilig geladenen Tonerpartikeln entwickelt werden. Zur Entwicklung mit flüssigen Tonern kann der Flüssigentwickler in direkten Kontakt mit dem elektrostatischen Bild gebracht werden. Normalerweise wird eine strömende Flüssigkeit verwendet, um zu gewährleisten, dass ausreichend viele Tonerpartikeln für die Entwicklung verfügbar sind. Das von dem elektrostatischen Bild erzeugte Feld bewirkt, dass sich die geladenen und in einer nicht leitenden Flüssigkeit suspendierten Partikeln durch Elektrophorese bewegen. Die Ladung des elektrostatischen Latentbildes kann durch entgegengesetzt geladene Partikeln neutralisiert werden. Die theoretischen und physikalischen Grundlagen der elektrophoretischen Entwicklung mit Flüssigtonern ist in zahlreichen Büchern und Publikationen ausführlich beschrieben.
Wenn ein wieder bebilderbarer Fotorezeptor oder ein elektrografischer Master verwendet wird, kann das getonte Bild auf Papier (oder auf ein anderes Substrat) übertragen werden. Das Papier kann dann elektrostatisch geladen werden, wobei die Polarität so gewählt ist, dass die Tonerpartikeln auf das Papier übertragen werden. Abschließend kann das getonte Bild auf dem Papier fixiert werden. Für selbstfixierende Toner kann die Restfeuchtigkeit aus dem Papier durch Lufttrocknung oder Erwärmung entfernt werden. Bei Verflüchtigung des Lösemittels bilden diese Toner einen auf dem Papier haftenden Film. Für wärmefixierbare Toner können thermoplastische Polymere als Teil der Partikeln verwendet werden. Durch Erwärmen wird die Restfeuchtigkeit entfernt und der Toner auf dem Papier fixiert.
Bei Verwendung als Tintenstrahlbebilderungsmedium umfassen die Aufzeichnungselemente typischerweise ein Substrat oder ein Trägermaterial, auf dessen mindestens einer Oberfläche sich eine tintenaufnehmende oder aufzeichnende oder bilderzeugende Schicht befindet. Zur Verbesserung der Haftung der Tintenstrahlempfangs- oder Aufzeichnungsschicht auf dem Träger kann die Oberfläche des Trägers vor dem Aufbringen der lösungsmittelabsorbierenden Schicht coronaentladen werden, oder alternativ hierzu kann eine Unterschicht, beispielsweise eine aus einem halogenierten Phenol erzeugte oder eine teilhydrolysierte Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymerschicht, auf die Oberfläche des Trägers aufgetragen werden. Die Tintenstrahlempfangs- oder Aufzeichnungsschicht kann vorzugsweise auf die Trägerschicht aus Wasser- oder Wasser-Alkohollösungen in einem Trockendickenbereich zwischen 3 und 75 μm aufgetragen werden, vorzugsweise zwischen 8 und 50 μm.
Jede in der Technik bekannte Tintenstrahlempfangsschicht ist in Verbindung mit weiteren Partikelmaterialien verwendbar. Beispielsweise kann die Tintenempfangs- oder Aufzeichnungsschicht primär aus anorganischen Oxidpartikeln, wie Siliciumdioxid, modifiziertem Siliciumdioxid, Tonen, Aluminiumoxid, schmelzbaren Körnern, wie beispielsweise Körner aus thermoplastischen oder duroplastischen Polymeren, nicht schmelzbaren organischen Körnern oder hydrophilen Polymeren, wie die natürlich vorkommenden hydrophilen Kolloide und Gumen, wie Gelatine, Albumin, Guar, Xantham, arabisches Gummi, Chitosan, Stärken und deren Derivate usw., Derivaten von natürlichen Polymeren, wie funktionalisierten Proteinen, funktionalisierten Harzen und Stärken sowie Celluloseether und deren Derivaten und synthetischen Polymere, wie Polyvinyloxazolin, Polyvinylmethyloxazolin, Polyoxiden, Polyether, Poly(ethylenimin), Poly(acrylsäure), Poly(methacrylsäure), n-Vinylamiden, einschließlich Polyacrylamid und Polyvinylpyrrolidon sowie Poly(vinylalkohol), dessen Derivaten und Copolymeren sowie Kombinationen dieser Materialien bestehen. Hydrophile Polymere, anorganische Oxidpartikel und organische Körner können in einer oder mehreren Schichten auf dem Substrat und in verschiedenen Kombinationen in der Schicht vorhanden sein.
In die aus hydrophilen Polymeren bestehenden Tintenempfangs- oder Aufzeichnungsschichten kann eine poröse Struktur durch Zusatz keramischer oder harter polymerer Partikeln eingebracht werden, und zwar während des Beschichtungsvorgangs durch Schaum oder Treibmittel oder durch Phasentrennung in der Schicht durch Einbringen eines nicht löslichen Mittels. Im Allgemeinen wird eine hydrophile aber nicht poröse Grundschicht bevorzugt. Dies gilt insbesondere für Prints in fotografischer Qualität, in denen die Porosität einen Glanzverlust bewirken kann. Die Tintenempfangs- oder Aufzeichnungsschicht kann insbesondere aus einem hydrophilen Polymer oder einer Kombination von Polymeren mit oder ohne Zusatz von Additiven bestehen, wie in der Technik bekannt ist.
Falls gewünscht, kann die Tintenempfangs- oder Aufzeichnungsschicht mit einer tintendurchlässigen, schützenden Antihaftschicht bedeckt werden, beispielsweise einer Schicht, die ein Cellulosederivat oder ein kationisch modifiziertes Cellulosederivat oder Mischungen daraus enthält. Eine besonders bevorzugte Deckschicht ist Poly-β-1,4-Anhydroglucose-g-Oxyethylen-g-(2'-Hydroxypropyl)-N,N-Dimethyl-N-Dodecylammoniumchlorid. Die Deckschicht ist nicht porös, aber tintendurchlässig und dient zur Verbesserung der optischen Dichte der auf das Element mit wasserbasierenden Tinten gedruckten Bilder. Die Deckschicht kann auch die Tintenempfangs- oder Aufzeichnungsschicht vor Abrieb, Verschmieren und Beschädigung durch Wasser schützen. Im Allgemeinen kann diese Deckschicht in einer Trockendicke von 0,1 bis 5 μm vorhanden sein, vorzugsweise von 0,25 bis 3 μm.
In der Praxis sind verschiedene Additive in der Tintenempfangs- oder Aufzeichnungsschicht und in der Deckschicht verwendbar. Diese Additive umfassen grenzflächenaktive Mittel, wie Tenside) zur Verbesserung der Beschichtbarkeit und zur Einstellung der Oberflächen spannung der trockenen Beschichtung, Säuren oder Basen zur Kontrolle des pH-Werts, Antistatikmittel, Suspensionsmittel, Antioxidationsmittel, Härtungsmittel zur Vernetzung der Beschichtung, Antioxidationsmittel, UV-Stabilisatoren, Lichtstabilisatoren. Zudem kann ein Beizmittel in kleinen Mengen (2–10 Gew.-% bezogen auf die Grundschicht) zugesetzt werden, um die Wasserfestigkeit weiter zu verbessern. Geeignete Beizmittel werden in US-A-5,474,843 beschrieben.
Die zuvor beschriebenen Schichten, einschließlich der Tintenempfangs- oder Aufzeichnungsschicht und der Deckschicht, können mit herkömmlichen Mitteln auf einem transparenten oder lichtdichten (opaken) Trägermaterial aufgetragen werden, wie es in der Technik gängig ist. Die Beschichtungsverfahren umfassen beispielsweise, aber nicht abschließend, Rakelbeschichtung, Spiralschaberbeschichtung, Schlitzgießen, Trichterbeschichtung, Gravurstreichbeschichtung und Vorhangbeschichtung. Einige dieser Verfahren ermöglichen das gleichzeitige Auftragen beider Schichten, was aus Perspektive einer wirtschaftlichen Herstellung zu bevorzugen ist.
Die Tinten- oder Farbstoffempfangsschicht (IRL/Ink or Dye Receiving Layer) kann über einer Haftvermittlerschicht (TL/Tie Layer) aufgebracht werden. Es gibt viele bekannte Formulierungen, die als Tintenempfangs- oder Aufzeichnungsschichten verwendbar sind. Die primäre Anforderung besteht darin, dass die Tinten- oder Farbstoffempfangsschicht mit den Tinten kompatibel ist, mit denen sie bebildert wird, so dass der gewünschte Farbfächer und die gewünschte Dichte erzeugt werden. Wenn die Tintentropfen durch die Tinten- oder Farbstoffempfangsschicht treten, werden die Tinte oder die Farbstoffe in der Tinten- oder Farbstoffempfangsschicht zurückgehalten oder gebeizt, während die Tintenlösungsmittel frei durch die Tinten- oder Farbstoffempfangsschicht treten und von der Haftvermittlerschicht schnell absorbiert werden. Außerdem ist zu bevorzugen, dass die Formulierung der Tinten- oder Farbstoffempfangsschicht mit Wasser aufgetragen wird, eine gute Haftung auf der Haftvermittlerschicht aufweist und eine einfache Steuerung des Oberflächenglanzes ermöglicht.
Beispielsweise beschreiben Misuda et al in US-A-4,879,166, 5,264,275, 5,104,730, 4,879,166, und in den japanischen Patenten 1,095,091, 2,276,671, 2,276,670, 4,267,180, 5,024,335 und- 5,016,517 wasserbasierende Formulierungen für die Tinten- oder Farbstoffempfangsschicht, die Mischungen aus Pseudobohemit und bestimmten wasserlöslichen Harzen enthalten. Light beschreibt in US-A-4,903,040, 4,930,041, 5,084,338, 5,126,194, 5,126,195 und 5,147,717 wasserbasierende Formulierungen für die Tinten- oder Farbstoffempfangsschicht, die Mischungen aus Vinylpyrrolidonpolymeren und bestimmten wasserdispergierbaren und/oder wasserlöslichen Polyestern umfassen, zusammen mit anderen Polymeren und Zusätzen. Butters et al beschreiben in US-A-4,857,386 und 5,102,717 tintenabsorbierende Harzschichten, die Mischungen aus Vinylpyrrolidonpolymeren und Acryl- oder Methacrylpolymeren umfassen. Sato et al beschreiben in US-A-5,194,317 und Higuma et al beschreiben in US-A-5,059,983 wasserbeschichtbare Formulierungen für Tinten- oder Farbstoffempfangsschichten, die auf Poly(vinylalkohol) basieren. Iqbal beschreibt in US-A-5,208,092 wasserbasierende Formulierungen für Tinten- oder Farbstoffempfangsschichten, die Vinylcopolymere enthalten, die anschließend vernetzt werden können. Zusätzlich zu diesen Beispielen kann es andere bekannte oder vorgesehene Formulierungen für Tinten- oder Farbstoffempfangsschichten geben, die die zuvor genannten primären und sekundären Anforderungen an die Tinten- oder Farbstoffempfangsschicht erfüllen und die alle in den Geltungs- und Schutzbereich der vorliegenden Erfindung fallen.
Die Tinten- oder Farbstoffempfangsschicht kann verschiedene Mengen und Größen von Mattiermitteln zur Steuerung von Glanz, Reibung und/oder Unempfindlichkeit gegenüber Fingerabdrücken enthalten, Tenside zur Verbesserung der Einheitlichkeit der Oberfläche und zur Einstellung der Oberflächenspannung der getrockneten Beschichtung, Beizmittel, Antioxidationsmittel, UV-Absorptionsmittel sowie Lichtstabilisatoren.
Es kann zudem wünschenswert sein, die Tinten- oder Farbstoffempfangsschicht zur Verbesserung der Haltbarkeit des bebilderten Elements zu beschichten. Derartige Deckschichten können auf die Tinten- oder Farbstoffempfangsschicht entweder vor oder nach Bebilderung des Elements aufgetragen werden. Beispielsweise kann die Tinten- oder Farbstoffempfangsschicht mit einer tintendurchlässigen Schicht beschichtet werden, durch die die Tinten ungehindert treten können. Derartige Schichten werden in US-A-4,686,118, 5,027,131 und 5,102,717 beschrieben. Alternativ hierzu kann eine Deckschicht nach Bebilderung des Elements aufgetragen werden. Zu diesem Zweck sind beliebige bekannte Laminatfolien und Laminiergeräte verwendbar. Die in dem zuvor genannten Bebilderungsverfahren verwendeten Tinten sind bekannt, wobei die Tintenformulierungen häufig eng mit dem jeweiligen Prozess verbunden sind, d.h. kontinuierlich, piezoelektrisch oder thermisch. Je nach Tintenverfahren können die Tinten daher sehr unterschiedliche Mengen und Kombinationen von Lösungsmitteln, Färbemitteln, Konservierungsmitteln, Tensiden und Feuchtmitteln enthalten. Die zur Verwendung in Verbindung mit den erfindungsgemäßen Bildaufzeichnungselementen bevorzugten Tinten können wasserbasierend sein. Es kann jedoch vorgesehen sein, dass alternative Ausführungsbeispiele der Bildaufzeichnungselemente, wie zuvor beschrieben, die zur Verwendung mit Tinten für einen gegebenen Tintenaufzeichnungsprozess oder einen gegebenen kommerziellen Anbieter formuliert sein können, in den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung fallen.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die Verbundträgerfolie mit einem oder mehreren fotografischen Elementen beschichtet werden, um fotografische Elemente herzustellen. Die fotografischen Elemente können einfarbige Elemente oder mehrfarbige Elemente sein. Mehrfarbige Elemente enthalten Bildtinten- oder Bildfarbstoff bildende Einheiten, die auf jeden der drei Primärbereiche des Spektrums ansprechen. Jede Einheit kann eine einzelne Emulsionsschicht oder eine Vielzahl von Emulsionsschichten umfassen, die auf einen gegebenen Bereich des Spektrums ansprechen. Die Schichten des Elements, einschließlich der Schichten der Bilderzeugungseinheiten, können in verschiedener Reihenfolge angeordnet sein, wie in der Technik bekannt ist. In einem alternativen Format können die gegenüber jedem der drei Primärbereiche des Spektrums empfindlichen Emulsionen als eine einzelne, segmentierte Schicht angeordnet sein.
Die für die vorliegende Erfindung geeigneten fotografischen Emulsionen können im Allgemeinen durch Ausfällen von Silberhalogenidkristallen in einer kolloidalen Matrix anhand in der Technik bekannter Verfahren hergestellt werden. Das Kolloid kann typischerweise ein hydrophiles filmbildendes Mittel sein, wie Gelatine, Alginsäure oder Derivate davon.
Die in dem Ausfällungsschritt gebildeten Kristalle können zunächst gewaschen und dann chemisch und spektral durch Zugabe spektral sensibilisierender Farbstoffe und chemischer Sensibilisierer sensibilisiert werden, während dessen die Emulsionstemperatur für eine gewisse Zeitdauer angehoben wird, und zwar typischerweise von 40°C auf 70°C. Zur Ausfällung und spektralen und chemischen Sensibilisierung der erfindungsgemäß hergestellten Emulsion können die in der Technik bekannten Verfahren herangezogen werden.
Für die chemische Sensibilisierung der Emulsion kommen normalerweise schwefelhaltige Verbindungen als Sensibilisierer zur Anwendung, wie Allylisothiocyanat, Natriumthiosulfat und Allylthioharnstoff, Reduktionsmittel, wie z.B. Polyamine und Zinn(II)-Salze, Edelmetallverbindungen, wie z.B. Gold, Platin, sowie Polymermittel, wie z.B. Polyalkylenoxide. Wie bereits beschrieben, kann die chemische Sensibilisierung durch Wärmebehandlung abgeschlossen werden. Die spektrale Sensibilisierung kann mit einer Kombination von Farbstoffen erfolgen, die für den Wellenlängenbereich von Interesse innerhalb des sichtbaren oder infraroten Spektrums ausgelegt sind. Derartige Farbstoffe werden nach dem Stand der Technik sowohl vor als auch nach der Wärmebehandlung zugegeben.
Nach der spektralen Sensibilisierung kann die Emulsion auf einen Träger aufgebracht werden. Die verschiedenen Beschichtungstechniken umfassen u.a. Tauchverfahren, Luftrakelverfahren, Vorhangsbeschichtung und Extrusionsbeschichtung.
Die in der vorliegenden Erfindung verwendeten Silberhalogenidemulsionen können jede Halogenidverteilung aufweisen. Sie können also aus Silberchlorid-, Silberbromid-, Silberbromchlorid-, Silberchlorbromid-, Silberiodchlorid-, Silberiodbromid-, Silberbromiodchlorid-, Silberchloriodbromid-, Silberiodbromchlorid- und Silberiodchlorbromidemulsionen bestehen. Darunter ist zu verstehen, dass die Emulsionskörner mehr als 50 Mol% Silberchlorid enthalten. Vorzugsweise enthalten sie mehr als 90 Mol.% Silberchlorid und am besten mehr als 95 Mol.% Silberchlorid.
Die Silberhalogenidemulsionen können Körner beliebiger Größe und Morphologie enthalten. Die Körner können auch die Form von Würfeln, Oktaedern, Würfeloktaedern oder andere natürlich vorkommende Morphologien von Silberhalogenidkörnern mit kubischen Gittern aufweisen. Zudem können die Körner unregelmäßig sein, beispielsweise kugelförmige oder tafelförmige oder Kern-/Mantelkörner. Körner mit tafelförmiger oder kubischer Morphologie werden bevorzugt.
Erfindungsgemäße fotografische Elemente, die fotografische Materialien enthalten können, sind mit derartigen Emulsionen verwendbar, wie in The Theory of the Photographic Process, 4. Auflage, T.H. James, Macmillan Publishing Company, Inc., USA, 1977, Seite 151–152, beschrieben. Durch die Reduktionssensibilisierung wird die fotografische Empfindlichkeit der Silberhalogenidemulsionen verbessert. Reduktionssensibilisierte Silberhalogenidemulsionen weisen zwar im Allgemeinen eine gute fotografische Empfindlichkeit auf, unterliegen aber oft einer unerwünschten Schleierbildung und einer schlechten Lagerungsstabilität.
Die Reduktionssensibilisierung lässt sich oft durch Zusatz von Reduktionssensibilisierern herbeiführen, also von Chemikalien, die die Silberionen zu metallischen Silberatomen reduzieren, oder in einer Reduktionsumgebung aus hohem pH-Wert (Hydroxidionenüberschuss) und/oder niedrigem pAg-Wert (Silberionenüberschuss). Während der Ausfällung einer Silberhalogenidemulsion kann eine unbeabsichtigte Reduktionssensibilisierung erfolgen, wenn beispielsweise Silbernitrat oder alkalische Lösungen schnell zugegeben oder zur Erzeugung von Emulsionskörnern schlecht gemischt werden. Auch die Ausfällung von Silberhalogenidemulsionen in Anwesenheit von Reifungsmitteln (Kornwachstumsmodifikatoren), wie Thioethern, Selenethern, Thioharnsäuren oder Ammoniak führt tendenziell zu einer Reduktionssensibilisierung.
Beispiele für Reduktionssensibilisierer und Umgebungen, die während der Ausfällung oder der spektralen/chemischen Sensibilisierung zur Reduktionssensibilisierung einer Emulsion verwendbar sind, Ascorbinsäurederivate, Zinnverbindungen, Polyaminverbindungen und dioxidbasierende Thioharnstoffverbindungen, wie in US-A-2,487,850; 2,512,925 und im britischen Patent 789,823 beschrieben. Konkrete Beispiele für Reduktionssensibilisierer oder Bedingungen, wie Dimethylaminboran, Zinnchlorid, Hydrazin, sowie Reifung unter hohen pH-Werten (pH 8–11) und niedrigen pAg-Werten (pAg 1–7) werden von S. Collier in Photographic Science and Engineering, 23, 113 (1979), erörtert. Beispiele für Prozesse zur Herstellung absichtlich reduktionssensibilisierter Silberhalogenidemulsionen werden in EP 0 348 934 A1 (Yamashita), EP 0 369 491 (Yamashita), EP 0 371 388 (Ohashi), EP 0 396 424 A1 (Takada), EP 0 404 142 A1 (Yamada) und EP 0 435 355 A1 (Makino) beschrieben.
Die erfindungsgemäßen fotografischen Elemente können Emulsionen verwenden, die mit Metallen der Gruppe VII dotiert sind, wie Iridium, Rhodium, Osmium und Eisen, wie in der Forschungsveröffentlichung „Research Disclosure", September 1994, Artikel 36544, Abschnitt I, veröffentlicht von Kenneth Mason Publications, Ltd., Dudley Annex, 12a North Street, Emsworth, Hampshire, PO10 7DQ, England, beschrieben. Eine allgemeine Zusammenfassung über die Verwendung von Iridium in der Sensibilisierung von Silberhalogenid emulsionen ist in Carroll, „Iridium Sensitization: A Literature Review", Photographic Science and Engineering, Band 24, Nr. 6, 1980, enthalten. Ein Verfahren zur Herstellung einer Silberhalogenidemulsion durch chemisches Sensibilisieren der Emulsion in Anwesenheit eines Iridiumsalzes und eines fotografischen, spektral sensibilisierenden Farbstoffs wird in US-A-4,693,965 beschrieben. In einigen Fällen und wenn derartige Dotierungen eingebracht werden können, weisen die Emulsionen eine erhöhte Schleierbildung und eine flachere Schwärzungskurve bei Verarbeitung im E-6 Farbumkehrprozess auf, wie im The British Journal of Photography Annual, 1982, Seite 201–203, beschrieben.
Ein typisches mehrfarbiges, fotografisches Element umfasst den erfindungsgemäß laminierten Träger mit einer Blaugrüntinten oder Blaugrünfarbstoff bildenden Einheit, die mindestens eine rotempfindliche Silberhalogenid-Emulsionsschicht beinhaltet, der mindestens ein Blaugrünfarbstoff bildender Kuppler zugeordnet ist, eine Purpurrotfarbstoff bildende Einheit, die mindestens eine grünempfindliche Silberhalogenidschicht beinhaltet, der mindestens ein Purpurrotfarbstoff bildender Kuppler zugeordnet ist, und eine Gelbfarbstoff bildende Einheit, die mindestens eine blauempfindliche Silberhalogenid-Emulsionsschicht beinhaltet, der mindestens ein Gelbfarbstoff bildender Kuppler zugeordnet ist. Das Element kann zusätzliche Schichten enthalten, wie Filterschichten, Zwischenschichten, Überschichten und Substratschichten. Der Träger kann auch für fotografische Schwarzweißelemente verwendbar sein.
Die fotografischen Elemente können zudem eine transparente magnetische Aufzeichnungsschicht enthalten, beispielsweise eine Schicht aus Magnetpartikeln auf der Unterseite eines transparenten Trägers, wie in US-A-4,279,945 und 4,302,523 beschrieben. Die Erfindung ist mit den in der Forschungsveröffentlichung "Research Disclosure", September 1997, Artikel 40145, beschriebenen Materialien verwendbar. Die Erfindung kann besonders gut zur Verwendung mit den Farbpapiermaterialbeispielen aus Abschnitt XVI und XVII verwendbar sein. Die Kuppler aus Abschnitt II sind ebenfalls besonders geeignet. Die Magenta-I-Kuppler aus Abschnitt II, insbesondere M-7, M-10, M-18 und M-18, wie nachstehend aufgeführt, sind besonders wünschenswert. Die folgende Tabelle nimmt Bezug auf (1) Forschungsveröffentlichung „Research Disclosure", Dezember 1978, Artikel 17643, (2) Forschungsveröffentlichung „Research Disclosure", Dezember 1989, Artikel 308119, (3) Forschungsveröffentlichung „Research Disclosure", September 1994, Artikel 36544, alle erschienen bei Kenneth Mason Publications, Ltd., Dudley Annex, 12a North Street, Emsworth, Hampshire PO10 7DQ, England. Die Tabelle und die in der Tabelle genannten Bezüge beschreiben bestimmte Komponenten, die zur Verwendung in den erfindungsgemäßen Elementen geeignet sind. Die Tabelle und die genannten Bezüge beschreiben Möglichkeiten zur Herstellung, Belichtung, Verarbeitung und Manipulation der Elemente und der darin enthaltenen Bilder.
Die fotothermografischen Elemente können mittels verschiedener Energieformen belichtet werden, die u.a. die ultravioletten, sichtbaren und infraroten Bereiche des elektromagnetischen Spektrums umfassen sowie Elektronenstrahlen und Betastrahlen, Gammastrahlen, Röntgenstrahlen, Alphapartikeln, Neutronenstrahlen und andere Formen teilchen- und wellenähnlicher Strahlungsenergie, entweder in nicht kohärenter (phasenbeliebiger) oder kohärenter (phasengleicher) Form, wie sie von Lasern erzeugt werden. Wenn die fotografischen Elemente für die Belichtung mit Röntgenstrahlen vorgesehen sind, können diese Merkmale enthalten, die auch in herkömmlichen radiografischen Elementen vorhanden sind.
Um ein Latentbild zu erzeugen, können die fotografischen Elemente auch aktinischer Strahlung ausgesetzt werden, typischerweise im sichtbaren Bereich des Spektrums, um dann zur Erzeugung eines sichtbaren Bildes weiter verarbeitet zu werden, vorzugsweise durch Wärmebehandlung. Die Verarbeitung kann vorzugsweise in dem bekannten RA-4^TM Prozess (Eastman Kodak Company) oder anderen Verarbeitungssystemen, die zur Entwicklung stark chloridhaltiger Emulsionen geeignet sind, erfolgen. Die vorliegende Erfindung betrifft zudem ein fotografisches Aufzeichnungselement, das einen Träger und mindestens eine lichtempfindliche Silberhalogenidemulsionsschicht umfasst, die Silberkörner enthält, wie zuvor beschrieben.
Obwohl die hier beschriebenen Aufzeichnungselemente hauptsächlich zur Verwendung mit Tintenstrahldruckern beschrieben werden, sind sie auch als Aufzeichnungsmedien für Stiftplottergeräte verwendbar. Stiftplotter werden so betrieben, dass sie direkt auf die Oberfläche eines Aufzeichnungsmediums mit einem Stift schreiben, der aus einem Bündel von Kapillarröhrchen besteht, die in Kontakt mit einem Tintenbehälter stehen.
Die folgenden Beispiele dienen zur weiteren Darstellung, sind jedoch nicht einschränkend zu verstehen.
Beispiele
Herstellung poröser Polyesterpartikeln PE-1 bis PE-4
Die Precursorpolyester PP-1 bis PP-3 wurden alle in einem zweistufigen Schmelz-Polykondensationsprozess synthetisiert. Die chemischen Zusammensetzungen sind in Tabelle 1 aufgeführt, die Reaktionszeiten und die endgültigen Molmassen in Tabelle 2. SIP, CHDM, Dibutylzinnsäure, Zinkacetat und Natriumacetat wurden in einem 500-ml-Dreihalskoben zusammengeführt, der mit Edelstahlrührstab, Stickstoffeinlass und einem Ansatzrohr ausgestattet war, das zu einem Trockeneis-/Acetonkühler führte, der seinerseits an ein System mit kontrolliertem Unterdruck verbunden war. Ein Messzylinder wurde unterhalb des Kühlers über eine Schliffverbindung angeschlossen, um Destillat zu sammeln und zu messen. Die Reaktion wurde in einem thermostatierten Bad erwärmt, das eine Metallheizlegierung enthielt. Ein stetiger Stickstofffluss wurde 10 Minuten über die Reaktionsmischung geführt und dann auf einen leichten Überdruck reduziert. Die Temperatur wurde unter Rühren bei ca. 100 U/min für 100 bis 250 Minuten bei 210 bis 230°C gehalten, bis ein klares Prepolymer entstand, und die berechnete Menge an Methanoldestillat wurde in einem Messzylinder gesammelt. Die Reaktionsmischung wurde aus dem Bad entfernt, und konnte abkühlen. FA und IPA wurden dann zugegeben, und der Kühler wurde mit Eis gefüllt. Die Reaktion wurde bei 220°C erneut in Gang gesetzt, worauf sich innerhalb von 20 Minuten Wasserkondensat zu sammeln begann. Die Reaktion wurde bei 220°C für 130 bis 460 Minuten gehalten, bis sich die Viskosität der Schmelze auf den Punkt erhöht hatte, an dem der Polyester nicht mehr wirksam gerührt werden konnte und die Reaktion endete. Tabelle 1

FA ist Fumarsäure
SIP ist Dimethyl 5-Sulfoisophthalat, Natriumsalz
IPA ist Isophthalsäure
CHDM ist 1,4-Cyclohexandimethanol, Mischung aus cis- und trans-Isomeren.

Tabelle 2
Der Precursorpolyester PP-4 wurde mithilfe desselben Geräts wie zuvor für PP-1 bis PP-3 und in einem ähnlichen Zweistufenverfahren synthetisiert. In der ersten Stufe wurden SIP (82,41 g, 0,28 Mol), Hydrochinon-bis-Hydroxyethylether (HQBHE) (110,29 g, 0,56 Mol), Natriumacetat (2,28 g) und Titanisopropoxid (4 Tropfen) in einem 500-ml-Dreihalsrundkolben zusammengeführt und 70 Minuten auf 220–240°C erwärmt, bis sich ein klares, leicht orangefarbenes Prepolymer gebildet hatte und die kalkulierte Menge an Methanolkondensat gesammelt worden war. Die Reaktion wurde dann gekühlt, und Diethylfumarat (47,90 g, 0,28 Mol) wurden zugegeben. Die Reaktion wurde erneut gestartet und 100 Minuten auf 200°C erwärmt, gefolgt von 120 Minuten bei 220°C. Anschließend wurde ein Vakuum aufgebaut, das über den Zeitraum von 2 Minuten von Umgebungsdruck auf 26,66 mbar (20 Torr) anstieg. Die Viskosität der Schmelze nahm schnell zu, und die Reaktion endete. (Mn = 2940, Mw = 5440).
Die Polyesterpartikeln PE-1 bis PE-4 wurden alle nach folgendem Verfahren synthetisiert. Eine wässrige Phase wurde durch Dispergieren des entsprechenden Precursorpolyesters in der in Tabelle 3 genannten Wassermenge hergestellt. Das Wasser musste im Allgemeinen auf 40 bis 60°C erwärmt werden, und es dauerte 20 Minuten bis 16 Stunden, um den Precursorpolyester vollständig zu dispergieren, je nach Menge des SIP-Monomers in dem Precursorpolyester. Die wässrige Phase wurde durch Gaze gefiltert und in einem Becherglas mit einer organischen Phase zusammengeführt, die aus Toluol, DVB Hexadecan und AIBN bestand. Die beiden Phasen wurde nach einem der in Tabelle 3 aufgeführten Verfahren emulgiert und in einen geeignet großen 1-Liter-Dreihalsrundkolben gegeben, der mit einem mechanischen Rührwert und einem Rückflusskühler mit Stickstoffeinlass ausgestattet war. Die lichtdichten, weißen Mikrosuspensionen wurden für 10 Minuten mit Stickstoff entgast und dann über Nacht 16 Stunden auf 70°C erwärmt. Die resultierenden Partikeldispersionen wurden auf Raumtemperatur gekühlt, und das Toluol wurde als ein Wasserazeotrop über Rotationsverdampfung entfernt. Die Dispersionen wurden mit 4–6 Volumenanteilen Wasser gewaschen und mit einem Millipore/Amicon Ultrafiltrationssystem mit einer Spiraldialysepatrone mit einer Ausschlussgrenze von 100K auf 9 bis 25% Feststoffe konzentriert. Die genauen Konzentrationen jeder PE-Dispersion sind in Tabelle 4 aufgeführt. Tabelle 3

¹ DVB ist Divinylbenzol (80 Gew.-%, Rest Ethylstyrol, einer Mischung aus m und p Isomeren.)
2 Die Reaktionsmischung wurde zweimal durch einen M-110T Microfluidizer (von Microfluidics) geleitet.
³ Die Reaktionsmischung wurde 10 Minuten mit einem Silverson L4 Mischer in der höchsten Einstellung homogenisiert.
⁴ AIBN ist 2,2'-Azobis(isobutyronitril)

Bestimmung der Partikelgröße und der Partikelgrößenverteilung
Die Partikelgröße und die Partikelgrößenverteilung jeder Partikel wurde mit einem auf der Basis der Laserlichtstreuung arbeitenden Horiba LA-920 Partikelgrößenverteilungs-Analysator von Horiba LTD gemessen. Die Ergebnisse für PE-1 bis PE-4 sind in Tabelle 4 aufgeführt.
Tabelle 4
Beispiel 1
Herstellung des Kontrollelements C-1 (eine Schicht aus größeren Partikeln)
Aus 53,92 Gew.-% einer Dispersion aus PE-3, 2,18 Gew.-% Poly(vinylalkohol), PVA, (Gohsenol^® GH-17 von Nippon Gohsei Co., Ltd.) und 43,90 Gew.-% Wasser wurde eine Beschichtungszusammensetzung hergestellt. [Die relativen Verhältnisse von porösen Polyesterpartikeln zu PVA betrugen daher 85/15, bezogen auf das Gewicht.] Die Beschichtungszusammensetzung wurde in eine Schlitzbeschichtungsvorrichtung gegeben und auf einem Grundträger aufgetragen, der aus einem polyethylenharzbeschichteten fotografischen Papier bestand, das zuvor einer Coronaentladung unterzogen worden war, und das sich mit einer Geschwindigkeit von ca. 2,4 m/min bewegte. Der beschichtete Träger trat unmittelbar in die Trocknungssektion der Beschichtungsmaschine ein, um im Wesentlichen alle Lösungsmittelkomponenten zu entfernen und eine Tintenempfangsschicht zu erzeugen. Die Dicke der trockenen Tintenempfangsschicht maß ca. 15 ± 2 μm. Der gemessene Oberflächenglanz, die Druckdichte des blaugrünen Feldes bei Dmax und die Tintentrocknungszeit sind in Tabelle 5 aufgeführt.
Herstellung von Element 1
Es wurde eine Beschichtungszusammensetzung (Lösung S-3) in gleicher Weise wie für Kontrollelement C-1 hergestellt. Aus 62,78 Gew.-% einer Dispersion aus PE-1, 1,5 Gew.-% Poly(vinylalkohol), PVA, (Gohsenol^® GH-17 von Nippon Gohsei Co., Ltd.) und 35,72 Gew.-% Wasser wurde eine zweite Beschichtungszusammensetzung (Lösung S-1) hergestellt. [Die relativen Verhältnisse von porösen Polyesterpartikeln zu PVA betrugen daher 85/15, bezogen auf das Gewicht.] Beide Beschichtungszusammensetzungen wurden in eine Mehrschlitz-Beschichtungsvorrichtung gegeben und gleichzeitig, wobei Lösung S-3 unterhalb (näher am Träger) der Lösung S-1 angeordnet war, auf einem Grundträger aufgetragen, der aus einem polyethylenharzbeschichteten fotografischen Papier bestand, das zuvor einer Coronaentladung unterzogen worden war, und das sich mit einer Geschwindigkeit von ca.
2,4 m/min bewegte. Der beschichtete Träger trat unmittelbar in die Trocknungssektion der Beschichtungsmaschine ein, um im Wesentlichen alle Lösungsmittelkomponenten zu entfernen und ein zweischichtiges Tintenempfangselement zu erzeugen. Die kombinierte Dicke der trockenen Tintenempfangsschichten maß ca. 19 ± 2 μm. Der gemessene Oberflächenglanz, die Druckdichte des blaugrünen Feldes bei Dmax und die Tintentrocknungszeit sind in Tabelle 5 aufgeführt.
Herstellung von Element 2
Die Beschichtungszusammensetzungen S-3 und S-1 wurden ebenso wie Element 1 hergestellt, mit dem Unterschied, dass die Lösung S-1 aus 59,08 Gew.-% einer Dispersion aus PE-1, 2,0 Gew.-% Poly(vinylalkohol), PVA, (Gohsenol^® GH-17 von Nippon Gohsei Co., Ltd.) und 38,92 Gew.-% Wasser bestand. [Die relativen Verhältnisse von porösen Polyesterpartikeln zu PVA betrugen daher 80/20, bezogen auf das Gewicht.] Die Beschichtungszusammensetzung wurde ebenso wie Element 1 aufgetragen und getrocknet, wobei sich Lösung S-3 unterhalb (näher am Träger) von Lösung S-1 befand. Die kombinierte Dicke der trockenen Tintenempfangsschichten maß ca. 20 ± 2 μm. Der gemessene Oberflächenglanz, die Druckdichte des blaugrünen Feldes bei Dmax und die Tintentrocknungszeit sind in Tabelle 5 aufgeführt.
Herstellung von Element 3
Es wurde eine Beschichtungszusammensetzung (Lösung S-3) in gleicher Weise wie für Kontrollelement C-1 hergestellt. Aus 65,54 Gew.-% einer Dispersion aus PE-2, 1,5 Gew.-% Poly(vinylalkohol), PVA, (Gohsenol^® GH-17 von Nippon Gohsei Co., Ltd.) und 32,96 Gew.-% Wasser wurde eine zweite Beschichtungszusammensetzung (Lösung S-2) hergestellt. [Die relativen Verhältnisse von porösen Polyesterpartikeln zu PVA betrugen daher 85/15, bezogen auf das Gewicht.] Die Beschichtungszusammensetzungen wurden ebenso wie Element 1 aufgetragen und getrocknet, wobei sich Lösung S-3 unterhalb (näher am Träger) von Lösung S-2 befand. Die Dicke der trockenen unteren Schicht maß ca. 12 ± 2 μm, die Dicke der oberen trockenen Schicht maß ca. 9 ± 2 μm. Der gemessene Oberflächenglanz, die Druckdichte des blaugrünen Feldes bei Dmax und die Tintentrocknungszeit sind in Tabelle 5 aufgeführt.
Herstellung von Element 4
Die Beschichtungszusammensetzungen S-3 und S-2 wurden ebenso wie Element 3 hergestellt, aufgetragen und getrocknet, mit dem Unterschied, dass die Dicke der Schichten verschieden war. Die kombinierte Dicke der trockenen Tintenempfangsschichten maß ca. 12 ± 2 μm. Der gemessene Oberflächenglanz, die Druckdichte des blaugrünen Feldes bei Dmax und die Tintentrocknungszeit sind in Tabelle 5 aufgeführt.
Herstellung von Element 5
Es wurde eine Beschichtungszusammensetzung (Lösung S-3) in gleicher Weise wie für Kontrollelement C-1 hergestellt. Aus 48,30 Gew.-% einer Dispersion aus PE-4, 1,5 Gew.-% Poly(vinylalkohol), PYA, (Gohsenol^® GH-17 von Nippon Gohsei Co., Ltd.) und 50,20 Gew.-% Wasser wurde eine zweite Beschichtungszusammensetzung S-4 hergestellt. [Die relativen Verhältnisse von porösen Polyesterpartikeln zu PVA betrugen daher 85/15, bezogen auf das Gewicht.] Die Beschichtungszusammensetzung wurde ebenso wie Element 1 aufgetragen und getrocknet, wobei sich Lösung S-3 unterhalb (näher am Träger) von Lösung S-4 befand. Die Dicke der trockenen unteren Schicht maß ca. 20 ± 2 μm, die Dicke der oberen trockenen Schicht maß ca. 5 ± 2 μm. Der gemessene Oberflächenglanz, die Druckdichte des blaugrünen Feldes bei Dmax und die Tintentrocknungszeit sind in Tabelle 5 aufgeführt.
Drucken
Die vorgenannten Elemente und Kontrollelemente aus Beispiel 1 wurden mit einem Lexmark Z51 Tintenstrahldrucker und einer blaugrünen Tintenstrahltinte gedruckt, die aus einer Standardrezeptur mit Kupferphthalocyaninfarbstoff zubereitet wurde (Clariant Direct Turquoise Blue FRL-SF). Die Rotkanaldichtefelder (blaugrün) bei Maximaldichte (der höchsten Dichteeinstellung) wurden mit einem Densitometer des Typs X-Rite^® 820 gemessen. Die Blaugründichte ist in Tabelle 5 aufgeführt.
Oberflächenglanzmessung
Der Glanz der Oberfläche der unbedruckten Tintenempfangsschicht wurde mit einem Glanzmessgerät des Typs BYK Gardner bei einem Beleuchtungs-/Reflexionswinkel von 60° gemes sen. Die Ergebnisse beziehen sich auf ein hochglanzpoliertes schwarzes Glas mit einem Brechungsindex von 1,567, das einen Wert von 100 für die gerichtete Reflexion aufweist. Die Ergebnisse sind in Tabelle 5 zusammengefasst.
Messung der Tintentrocknungszeit
Ein Tropfen (aus einem 10 Mikroliter-Kapillarröhrchen) einer purpurrotfarbenen Tintenstrahltinte, hergestellt nach der Standardrezeptur mit Farbstoff 6 aus US-A-6,001,161, wurde auf jedes unbedruckte Element aufgetragen, und die Zeit, die dieser Punkt benötigte, um berührungstrocken zu werden, wurde als „Tintentrocknungszeit" gemessen, wie in Tabelle 5 gezeigt.
Tabelle 5
Die vorgenannten Ergebnisse zeigen, dass der höhere Oberflächenglanz und die verbesserte Druckdichte für das Element mit einer mehrschichtigen Tintenempfangsschichtenstruktur erzielbar sind, wenn die obere Schicht poröse Polyesterpartikeln enthält, die einen mittleren Durchmesser von kleiner als 0,5 μm aufweisen.
Beispiel 2
Synthese der Kern-Mantel-Latexdispersion D-1
Das in dieser Erfindung verwendete Kern-Mantel-Latex wurde mit einer sequenziellen Emulsionspolymerisationstechnik hergestellt, bei der das Kern-Polymer-Latex zunächst polymerisiert wurde, gefolgt von der sequenziellen Zuführung einer zweiten Monomersuspension. Folgende Reagenzien wurden in dieser Synthese verwendet.

A: Entsalztes Wasser (50 g) Triton 770^® (30% aktiv) (0,4 g)
B: Kaliumpersulfat (0,12 g)
C: Methylmethacrylat (17,1 g) Natrium 2-Sulfo-1,1-Dimethylethylacrylamid (0,9 g) Kaliumpersulfat (0,1 g) Triton 770^® (30% aktiv) (0,9 g) Entsalztes Wasser (35 g)
D: Ethylacrylat (3,6 g) Vinylidenchlorid (31,0 g) Natrium 2-Sulfo-1,1-Dimethylethylacrylamid (1,44 g) Kaliumpersulfat (0,21 g) Natriumbisulfat (0,42 g) Triton 770^® (30% aktiv) (5,80 g) Entsalztes Wasser (160 g)

Die Reagenskombination A wurde in einen 1-Liter-Dreihalsrundkolben gefüllt, der mit einem Stickstoffeinlass, einem mechanischen Rührer und einem Kühler ausgestattet war. Der Kolben wurde in einem Bad von konstanter Temperatur auf 80°C erwärmt und für 20 Minuten mit Stickstoff gespült. Das Reagens B wurde zugegeben, gefolgt von der Zugabe der Reagensmischung C über die Dauer von 2 Stunden. Die Mischung (C) wurde kontinuierlich gerührt, um die Mischung in Form einer Suspension zu halten. Die Polymerisation wurde 30 Minuten fortgesetzt, und der Latex konnte auf 40°C abkühlen. Die zweite Monomersuspension (D) wurde in gleicher Weise hergestellt und zugegeben. Die gesamte Zugabezeit betrug zwei Stunden. Der Latex wurde für eine weitere Stunde auf 40°C erwärmt, und 4 ml 10 Gew.-% t-Butylhydroperoxid sowie 10 Gew.-% Formaldehydsulfit wurden zugegeben, um das restliche Monomer zu entfernen. Die Reaktion wurde für 30 Minuten gehalten, dann auf Raumtemperatur gekühlt und gefiltert, woraus Dispersion D-1 entstand.
Die Latexdispersion hatte einen pH-Wert von 2,0 und wurde durch Zugabe einiger Tropfen einer Verdünnungslösung aus Natriumhydroxid auf pH = 6,0 eingestellt. Die Konzentration der wässrigen Dispersion betrug 16,74 Gew.-% Feststoffe. Der mittlere Durchmesser der Partikeln wurde mit 117 Nanometer gemessen.
Herstellung von Element 6
Es wurde eine Beschichtungszusammensetzung (Lösung S-3) in gleicher Weise wie für Kontrollelement C-1 hergestellt. Aus 50,8 Gew.-% einer Dispersion aus D-1, 1,5 Gew.-% Poly(vinylalkohol), PVA, (Gohsenol^® GH-17 von Nippon Gohsei Co., Ltd.) und 47,7 Gew.-% Wasser wurde eine zweite Beschichtungszusammensetzung (Lösung S-5) hergestellt. [Die relativen Verhältnisse von organischen Polymerpartikeln zu PVA betrugen daher 85/15, bezogen auf das Gewicht.] Beide Beschichtungszusammensetzungen wurden in eine Mehrschlitz-Beschichtungsvorrichtung gegeben und gleichzeitig, wobei Lösung S-3 unterhalb (näher am Träger) der Lösung S-5 angeordnet war, auf einem Grundträger aufgetragen, der aus einem polyethylenharzbeschichteten fotografischen Papier bestand, das zuvor einer Coronaentladung unterzogen worden war, und das sich mit einer Geschwindigkeit von ca. 2,4 m/min bewegte. Der beschichtete Träger trat unmittelbar in die Trocknungssektion der Beschichtungsmaschine ein, um im Wesentlichen alle Lösungsmittelkomponenten zu entfernen und ein zweischichtiges Tintenempfangselement zu erzeugen. Die kombinierte Dicke der trockenen Tintenempfangsschichten maß ca. 26 ± 2 μm. Das Element wurde wie in Beispiel 1 bedruckt. Der Oberflächenglanz und die Druckdichte des blaugrünen Feldes bei Dmax wurden ebenso wie in Beispiel 1 gemessen; die Ergebnisse sind in Tabelle 6 aufgeführt.
Synthese nicht poröser Polyesterpartikeln
Die nicht poröse Polyesterpartikel PE-5 wurde nach demselben Verfahren synthetisiert, das für PE-1 bis PE-4 verwendet wurde, mit dem Unterschied, dass die Toluolkomponente nicht hinzugefügt wurde, weshalb der Schritt zur Entfernung des Azeotrops nicht erforderlich war. Die Konzentration der wässrigen Dispersion betrug 12,78 Gew.-% Feststoffe. Der mittlere Durchmesser der Partikeln wurde mit 307 Nanometer gemessen.
Herstellung von Element 7
Es wurde eine Beschichtungszusammensetzung (Lösung S-3) in gleicher Weise wie für Kontrollelement C-1 hergestellt. Aus 66,5 Gew.-% Polyesterpartikel PE-5, 1,5 Gew.-% Poly(vinylalkohol), PVA, (Gohsenol^® GH-17 von Nippon Gohsei Co., Ltd.) und 32,0 Gew.-% Wasser wurde eine zweite Beschichtungszusammensetzung (Lösung S-6) hergestellt. [Die relativen Verhältnisse von Polyesterpartikeln zu PVA betrugen daher 85/15, bezogen auf das Gewicht.] Beide Beschichtungszusammensetzungen wurden in eine Mehrschlitz-Beschichtungsvorrichtung gegeben und gleichzeitig, wobei Lösung S-3 unterhalb (näher am Träger) der Lösung S-6 angeordnet war, auf einem Grundträger aufgetragen, der aus einem polyethylenharzbeschichteten fotografischen Papier bestand, das zuvor einer Coronaentladung unterzogen worden war, und das sich mit einer Geschwindigkeit von ca. 2,4 m/min bewegte. Der beschichtete Träger trat unmittelbar in die Trocknungssektion der Beschichtungsmaschine ein, um im Wesentlichen alle Lösungsmittelkomponenten zu entfernen und ein zweischichtiges Tintenempfangselement zu erzeugen. Die kombinierte Dicke der trockenen Tintenempfangsschichten maß ca. 28 ± 2 μm. Das Element wurde wie in Beispiel 1 bedruckt. Der Oberflächenglanz und die Druckdichte des blaugrünen Feldes bei Dmax wurden ebenso wie in Beispiel 1 gemessen; die Ergebnisse sind in Tabelle 6 aufgeführt.
Herstellung von Element 8
Es wurde eine Beschichtungszusammensetzung (Lösung S-3) in gleicher Weise wie für Kontrollelement C-1 hergestellt, beschichtet und getrocknet, um Schicht L-1 zu bilden. Aus 55,2 Gew.-% einer kolloidalen Siliciumdioxidlösung TX-11005 (30,8 Gew.-% Siliciumdioxid in Wasser, aufgeführte Partikelgröße 118 nm, bezogen von Nalco Chemical Company), 3,0 Gew.-% Poly(vinylalkohol), PVA, (Gohsenol^® GH-17 von Nippon Gohsei Co., Ltd.) und 41,8 Gew.-% Wasser wurde eine zweite Beschichtungszusammensetzung (Lösung S-7) hergestellt. [Die relativen Verhältnisse von Siliciumdioxidpartikeln zu PVA betrugen daher 85/15, bezogen auf das Gewicht.] Lösung S-7 wurde auf der Schicht L-1 mithilfe einer kalibrierten Beschichtungsrakel aufgetragen und getrocknet, um im Wesentlichen alle Lösungsmittelkomponenten zu entfernen und Schicht L-2 zu bilden. Die Dicke der Schicht L-1 maß ca. 15 ± 2 μm, die Dicke der Schicht L-2 maß ca. 3 ± 2 μm. Das Element wurde wie in Beispiel 1 bedruckt. Der Oberflächenglanz und die Druckdichte des blaugrünen Feldes bei Dmax wurden ebenso wie in Beispiel 1 gemessen; die Ergebnisse sind in Tabelle 6 aufgeführt.
Herstellung von Element 9
Es wurde eine Beschichtungszusammensetzung (Lösung S-3) in gleicher Weise wie für Kontrollelement C-1 hergestellt, beschichtet und getrocknet, um Schicht L-1 zu bilden. Aus 42,5 Gew.-% einer hochdispersen Aluminiumoxidlösung (40 Gew.-% Aluminiumoxid in Wasser, Cab-O-Sperse^® PG003 von Cabot Corporation), 1,8 Gew.-% Poly(vinylalkohol), PVA, (Gohsenol^® GH-17 von Nippon Gohsei Co., Ltd.), 0,8 Gew.-% 2,3-Dihydroxy-1,4-Dioxan (Clariant Corp.) und 54,9 Gew.-% Wasser wurde eine zweite Beschichtungszusammensetzung (Lösung S-8) hergestellt. Lösung S-8 wurde auf der Schicht L-1 mithilfe einer kalibrierten Beschichtungsrakel aufgetragen und getrocknet, um im Wesentlichen alle Lösungsmittelkomponenten zu entfernen und Schicht L-3 zu bilden. Die Dicke der Schicht L-1 maß ca. 15 ± 2 μm, die Dicke der Schicht L-3 maß ca. 3 ± 2 μm. Das Element wurde wie in Beispiel 1 bedruckt. Der Oberflächenglanz und die Druckdichte des blaugrünen Feldes bei Dmax wurden ebenso wie in Beispiel 1 gemessen; die Ergebnisse sind in Tabelle 6 aufgeführt.
Herstellung von Element 10
Es wurde eine Beschichtungszusammensetzung (Lösung S-3) in gleicher Weise wie für Kontrollelement C-1 hergestellt, beschichtet und getrocknet, um Schicht L-1 zu bilden. Aus 100 Gew.-% Viviprint 540 (10 Gew.-% Polyvinylpyrrolidonhydrogel in Wasser von International Specialty Products) wurde eine zweite Beschichtungszusammensetzung (Lösung S-9) hergestellt. Lösung S-9 wurde auf der Schicht L-1 mithilfe einer kalibrierten Beschichtungsrakel aufgetragen und getrocknet, um im Wesentlichen alle Lösungsmittelkomponenten zu entfernen und Schicht L-4 zu bilden. Die Dicke der Schicht L-1 maß ca. 15 ± 2 μm, die Dicke der Schicht L-4 maß ca. 4 ± 2 μm. Das Element wurde wie in Beispiel 1 bedruckt. Der Oberflächenglanz und die Druckdichte des blaugrünen Feldes bei Dmax wurden ebenso wie in Beispiel 1 gemessen; die Ergebnisse sind in Tabelle 6 aufgeführt.
Herstellung von Element 11
Es wurde eine Beschichtungszusammensetzung (Lösung S-3) in gleicher Weise wie für Kontrollelement C-1 hergestellt, beschichtet und getrocknet, um Schicht L-1 zu bilden. Aus 10 Gew.-% Poly(vinylalkohol), PVA, (Airvol 2035 von Air Products and Chemicals, Inc.) und 90 Gew.-% Wasser wurde eine zweite Beschichtungszusammensetzung (Lösung S-10) hergestellt. Lösung S-10 wurde auf der Schicht L-1 mithilfe einer kalibrierten Beschichtungsrakel aufgetragen und getrocknet, um im Wesentlichen alle Lösungsmittelkomponenten zu entfernen und Schicht L-5 zu bilden. Die Dicke der Schicht L-1 maß ca. 15 ± 2 μm, die Dicke der Schicht L-5 maß ca. 1 ± 0,5 μm. Das Element wurde wie in Beispiel 1 bedruckt. Der Oberflächenglanz und die Druckdichte des blaugrünen Feldes bei Dmax wurden ebenso wie in Beispiel 1 gemessen; die Ergebnisse sind in Tabelle 6 aufgeführt.
Tabelle 6
Die vorgenannten Ergebnisse zeigen, dass der höhere Oberflächenglanz und die verbesserte Druckdichte für das Element im Vergleich mit den für das Kontrollelement C-1 erzielten Werten mit einer mehrschichtigen Tintenempfangsschichtenstruktur erzielbar sind, wenn die obere Schicht organische oder anorganische Partikeln enthält, die einen mittleren Durchmesser von kleiner als 0,5 μm oder eine im Wesentlichen partikelfreie Oberflächenschicht aufweisen.
Beispiel 3
Herstellung des Kontrollelements C-2
Kontrollelement C-2 war ein kommerziell unter der Bezeichnung „Kodak Inkjet Photo Paper", Katalognummer 1181197, von Eastman Kodak Co. erhältliches, nicht poröses Tintenstrahlempfangspapier, das eine Tintenempfangsschicht enthielt, die einen hohen Gelatineanteil aufwies. Das Element wurde wie in Beispiel 1 bedruckt. Der Oberflächenglanz und die Tintentrocknungszeit wurden wie in Beispiel 1 gemessen. Der gemessene Oberflächenglanz bei 60° betrug 84, die Tintentrocknungszeit betrug 150 Sekunden.
Herstellung von Element 12
Es wurde eine Beschichtungszusammensetzung (Lösung S-2) in gleicher Weise wie für Element 3 hergestellt. Lösung S-2 wurde auf das Kontrollelement C-2 mithilfe einer kalibrierten Beschichtungsrakel aufgetragen und getrocknet, um im Wesentlichen alle Lösungsmittelkomponenten zu entfernen. Die Dicke dieser Schicht maß ca. 3 ± 1 μm. Das Element wurde wie in Beispiel 1 bedruckt. Der Oberflächenglanz und die Tintentrocknungszeit wurden wie in Beispiel 1 gemessen. Der gemessene Oberflächenglanz bei 60° betrug 57, die Tintentrocknungszeit betrug 20 Sekunden und war somit viel kürzer als die für das Kontrollelement C-2 gemessene.
Beispiel 4
Herstellung des Kontrollelements C-3
Kontrollelement C-3 war ein kommerziell unter der Bezeichnung „Epson Premium Glossy Photo Paper", Katalognummer 5041286, von Epson erhältliches, poröses Tintenstrahlempfangspapier, das eine Tintenempfangsschicht enthielt, die einen hohen Anteil an feinen Siliciumdioxidpartikeln aufwies.
Herstellung von Element 13
Eine Beschichtungszusammensetzung (Lösung S-2) wurde wie für Element 3 hergestellt und auf das Kontrollelement C-3 mithilfe einer kalibrierten Beschichtungsrakel aufgetragen und getrocknet, um im Wesentlichen alle Lösungsmittelkomponenten zu entfernen. Die Dicke dieser Schicht maß ca. 4 ± 2 μm.
Herstellung des Kontrollelements C-4
Eine Beschichtungszusammensetzung (Lösung S-11) wurde durch Kombination von hochdispersem Aluminiumoxid Cab-O-Sperse^® PG003 (Cabot Corp.), Poly(vinylalkohol) (Gohsenol^® GH-23A Nippon Gohsei Co., Ltd.) und 2,3-Dihydroxy-1,4-Dioxan (Clariant Corp.) in einem Gewichtsverhältnis von 88:10:2 hergestellt, um eine wässrige Beschichtungsformulierung von 30 Gew.-% an Feststoffen zu erhalten.
Eine Beschichtungslösung (Lösung S-12) wurde durch Kombination von hochdispersem Aluminiumoxid (Cab-O-Sperse^® PG003, Cabot Corp.), Poly(vinylalkohol) (Gohsenol^® GH-23A, Nippon Gohsei Co.) und einem Copolymer aus (Vinylbenzyl)trimethylammoniumchlorid und Divinylbenzol (Molverhältnis 87:13) in einem Gewichtsverhältnis von 85:3:12 hergestellt, um eine wässrige Beschichtungsformulierung von 10 Gew.-% an Feststoffen zu erhalten. Die kondensierten Aluminiumoxidpartikeln haben eine primäre Partikelgröße von ca. 7 bis ca. 40 nm im Durchmesser und bilden Aggregate von ca. 150 nm. Die Tenside Zonyl^® FSN (E.I. du Pont de Nemours and Co.) und Olin^® 10G (Dixie Chemical Co.) wurden in kleinen Mengen als Beschichtungshilfen zugesetzt.
Beide Beschichtungszusammensetzungen wurden in eine Mehrschlitz-Beschichtungsvorrichtung gegeben und gleichzeitig bei 40°C, wobei Lösung 6–11 unterhalb (näher am Träger) der Lösung S-12 angeordnet war, auf einem Grundträger aufgetragen, der aus einem polyethylenbeschichteten Papierträger bestand, der zuvor einer Coronaentladung unterzogen worden war. Der beschichtete Träger trat unmittelbar in die Trocknungssektion der Beschichtungsmaschine ein, um im Wesentlichen alle Lösungsmittelkomponenten zu entfernen und ein zweischichtiges Tintenempfangselement zu erzeugen. Die Dicke der unteren und oberen Schichten betrug 40 μm bzw. 2 μm.
Herstellung von Element 14
Eine Beschichtungszusammensetzung (Lösung S-2) wurde wie für Element 3 hergestellt und auf das Kontrollelement C-4 mithilfe einer kalibrierten Beschichtungsrakel aufgetragen und getrocknet, um im Wesentlichen alle Lösungsmittelkomponenten zu entfernen. Die Dicke dieser Schicht maß ca. 4 ± 2 μm.
Herstellung des Kontrollelements C-5
Eine Beschichtungszusammensetzung für eine Grundschicht wurde hergestellt durch Mischen von 254 g ausgefälltem Calciumcarbonat Albagloss-s^® (Specialty Minerals Inc.) als 70%ige Lösung, 22 g Kieselgel Gasil^® 23F (Crosfield Ltd.), 2,6 g Poly(vinylalkohol) Airvol^® 125 (Air Products) als 10%ige Lösung, 21 g Styrolbutadienlatex CP692NA^® (Dow Chemicals) als 50%ige Lösung. Die Gewichtsprozent Feststoffe der Beschichtungszusammensetzung wurden durch Zugabe von Wasser auf 35 Gew.-% eingestellt. Die Grundschichtzusammensetzung wurde bei 25°C auf einen Papierträger mit einem Grundgewicht von 185 g/m² (Eastman Kodak Co.) aufgetragen und mit Zwangsluft bei 45°C getrocknet. Die Dicke der Grundschicht betrug 25 μm.
Herstellung von Element 15
Eine Beschichtungszusammensetzung (Lösung S-2) wurde wie für Element 3 hergestellt und auf das Kontrollelement C-5 mithilfe einer kalibrierten Beschichtungsrakel aufgetragen und getrocknet, um im Wesentlichen alle Lösungsmittelkomponenten zu entfernen. Die Dicke dieser Schicht maß ca. 2 ± 0,5 μm.
Messung der Tintentrocknunszeit
Ein Tropfen (aus einem 5 Mikroliter-Kapillarröhrchen) einer purpurrotfarbenen Tintenstrahltinte, hergestellt nach der Standardrezeptur mit Farbstoff 6 aus US-A-6,001,161, wurde auf jedes unbedruckte Element aufgetragen, und die Zeit, die dieser Punkt benötigte, um berührungstrocken zu werden, wurde als „Tintentrocknungszeit" gemessen.
Drucken und Testen der Farbstoffstabilität
Die vorgenannten Elemente und Kontrollelemente aus Beispiel 4 wurden mit einem Lexmark Z51 Tintenstrahldrucker und einer blaugrünen Tintenstrahltinte gedruckt, die aus einer Standardrezeptur mit Kupferphthalocyaninfarbstoff zubereitet wurde (Clariant Direct Turquoise Blue FRL-SF). Die Rotkanaldichtefelder (blaugrün ) bei Maximaldichte (der höchsten Dichteeinstellung) wurden mit einem Densitometer des Typs X-Rite^® 820 gemessen. Die Blaugründichte ist in Tabelle 5 aufgeführt. Die gedruckten Elemente wurden dann 4 Tage lang einem Stickstoffstrom mit 5 ppm Ozon ausgesetzt. Die Dichte jedes Feldes wurde nach dem Expositionstest mithilfe eines Densitometers des Typs X-Rite^® 820 gemessen. Die prozentuale Farbstoffretention wurde als das Verhältnis der Dichte nach dem Expositionstest zur Dichte vor dem Expositionstest berechnet. Die Ergebnisse für die Maximaldichte von blaugrün sind in Tabelle 7 aufgeführt Tabelle 7
Die vorgenannten Ergebnisse zeigen, dass eine bessere Farbstabilität für das Element mit einer mehrschichtigen Tintenempfangsschichtenstruktur erzielbar ist, während der Oberflächenglanz und die Tintentrocknungszeit gewahrt bleiben, insbesondere, wenn die obere Schicht poröse Polyesterpartikeln enthält, die einen mittleren Durchmesser von kleiner als 0,5 μm aufweisen.
Beispiel 5
2-stufige Herstellung von Körnern aus Polyesterurethan (PEU-1).
Polyesterdiol-Prepolymer: Diese Reaktion wurde eingerichtet und in identischer Weise durchgeführt wie in Schritt 1 der Herstellung von PEC-1 nachfolgend beschrieben, und zwar unter Verwendung von Maleinanhydrid (107,61 g, 1,10 Mol), Neopentylglycol (137,15 g, 1,32 Mol) und Fascat 4100 (ca. 5 mg, katalytisch). Die Alkoholendgruppen wurden durch direkte Quantifizierung mittels 1H NMR mit einem internen Standard bestimmt. Der ermittelte Wert von 2,0 meq ROH/g Polymer entspricht einer zahlenmittleren Molmasse von 1036,3 g/Mol.
Partikel aus Polyesterurethan: Eine organische Phase wurde hergestellt, bestehend aus dem Polyester-Diol-Oligomer aus dem vorherigen Schritt (10,00 g) Toluol (55,20 g), Desmodur N3300^® Triisocyanatharz (3,80 g), Zinn(II)-Octanoat (0,05 g), Dibutyltindilaurat (0,05 g), 80% Divinylbenzol (41,40 g, Mischung aus m und p Isomeren, Rest Ethylstyrol), Hexadecan (2,21 g) und AIBN-Initiator (1,03 g). Die Komponenten wurden gerührt, bis eine klare, heterogene Lösung entstand. Eine wässrige Phase wurde hergestellt, die aus Natriumdodecylsulfat (4,40 g), gelöst in entsalztem Wasser (120,00) bestand. Die beiden Phasen wurden kombiniert und mit einem Silverson L4R Mischer in der höchsten Geschwindigkeit für 10 Minuten emulgiert und anschließend zweimal durch einen M-110T Microfluidizer^® (vertrieben von Microfluidics) geführt. Die resultierende Emulsion wurde in einen 2-Liter-Dreihalsrundkolben gefüllt, der mit einem mechanischen Rührwert, einem Kühler und einem Stickstoffeinlass ausgestattet war, und für 10 Minuten mit Stickstoff entgast. Die Emulsion wurde 16 Stunden unter starkem Rühren in einem thermostatierten Wasserbad bei 70°C erwärmt, und das Toluol wurde über Rotationsverdampfung entfernt. Die resultierende Partikeldispersion hatte einen Anteil von 10,23% Feststoffen. Die Analyse der Produktdispersion mit einem Horiba^® LA-920 Partikelgrößenanalysator zeigte einer einzelnen Mode mit einem mittleren Partikeldurchmesser von 0,153 μm.
Herstellung von Element 16
Aus 48,7 Gew.-% einer wässrigen Dispersion aus PEU-1 (10,23 Gew.-% Feststoffe in Wasser), 5,0 Gew.-% Poly(vinylalkohol), PVA (Gohsenol^® GH-17 von Nippon Gohsei Co.) und 46,3 Gew.-% Wasser wurde eine Beschichtungszusammensetzung hergestellt. [Die relativen Verhältnisse von porösen organischen Partikeln zu PVA betrugen daher 50/50, bezogen auf das Gewicht.] Die Beschichtungszusammensetzung wurde auf das Kontrollelement C-5 mithilfe einer kalibrierten Beschichtungsrakel aufgetragen und getrocknet, um im Wesentlichen alle Lösungsmittelkomponenten zu entfernen.
Beispiel 6
3-stufige Herstellung von porösen Körnern aus Polyestercarbonat (PEC-1).
Polyesterdiol-Prepolymer: Fumarsäure (100,00 g, 6,61 × 10^-1 Mol), Cyclohexandimethanol (174,04 g, 1,20 Mol) und Fascat 4100 (ca. 10 mg, katalytisch) wurden in einen 500-ml-Einhalsrundkolben gegeben, der mit einem mechanischen Rührwerk und einem Ansatzrohr ausgestattet war, das zu einer Kühlgruppe mit einem Messzylinder führte, um das Volumen des Kondensats zu messen. Die Reaktion wurde in ein Bad gesetzt, das mit einer Legierung gefüllt war, die einen niedrigen Schmelzpunkt aufwies, und die Temperatur wurde innerhalb von 50 Minuten von 150°C auf 220°C erhöht und dann für 200 Minuten bei 220°C gehalten, wobei zu diesem Zeitpunkt ca. 32 ml Kondensat gesammelt worden waren. Das geschmolzene Polyester wurde auf Raumtemperatur gekühlt, in flüssigem Stickstoff gefroren, mit einem Hammer aufgebrochen und in einem Vakuumofen über Nacht bei 60°C getrocknet. Die Alkoholendgruppen wurden bestimmt, indem der Polyester in Deuterochloroform gelöst, der Polyester mit Trifluoracetylimidazol endcapped, die ¹⁹F NMR Endgruppenspitzen integriert und auf einen internen Standard normalisiert wurden. Der ermittelte Wert von 2,28 meq ROH/g Polymer entspricht einer zahlenmittleren Molmasse von 877,19 g/Mol.
Ungesättiges Polyestercarbonat: Das ungesättigte Polyester-Diol-Oligomer aus dem vorherigen Schritt (43,85 g, 0,05 Mol) und Trimethylamin (22,26 g, 0,22 Mol) wurden in Dichlormethan (150 g) gelöst. Unter Rühren bei Raumtemperatur wurde langsam eine Lösung aus Bisphenol A Bis(chlorformat) (47,66 g, 0,05 g) in Dichlormethan (50 ml) über ca. 20 Minuten zugegeben. Die Reaktion wurde bei Raumtemperatur für zwei Stunden fortgesetzt, wonach sie spürbar viskos geworden war, und wonach sie mit 100 g Dichlormethan weiter verdünnt wurde. Die resultierende Lösung wurde dann einmal mit 250 ml 2% Chlorwasserstoffsäure und zweimal mit Wasser extrahiert. Die resultierende Lösung wurde in Methanol ausgefällt und über Nacht in einem Vakuumofen bei 60°C getrocknet. Die Anaylse mittels Differential[scanning]-Kalorimetrie (DSC) ergab eine Glasübergangstemperatur (Tg) von 89,4°C. Die Größenausschluss-Chromatografie in Hexafluorisopropanol ergab einen Wert Mn = 1.390 und einen Wert Mw = 80.700. Die breite Kurve weist darauf hin, dass das Polymer stark verzweigt sein kann.
Partikel aus Polyester-Co-Carbonat: Eine organische Phase wurde hergestellt, bestehend aus ungesättigtem Polyester-Co-Carbonat aus dem vorherigen Schritt (10,00 g) Toluol (20,00 g), Chlormethylstyrol (5,00 g), 80% Divinylbenzol (5,00 g, Mischung aus m und p Isomeren, Rest Ethylstyrol), Hexadecan (0,80 g) und Vazo 52^® Initiator (0,20 g). Die Komponenten wurden gerührt, bis eine klare, heterogene Lösung entstand. Eine wässrige Phase wurde hergestellt, die aus mit Dodecanthiol endcapped Polyacrylamiddecamer-Tensid bestand (1,60 g, hergestellt, wie in US-A-6,127,453 Spalte 9, Zeilen 40–55 beschrieben), gelöst in entsalztem Wasser (120,00). Die beiden Phasen wurden kombiniert und mit einem Vibra Cell^® Sonden-Ultraschallgerät (Sonics & Materials Inc.) in der höchsten Leistungsstufe für 10 Minuten mit Ultraschall bestrahlt, dann in einen 500-ml-Dreihalsrundkolben gegeben, der mit einem Kühler, einem Stickstoffeinlass und einem mechanischen Rührwerk ausgestattet war. Die Reaktionsmischung wurde mit Stickstoff für 10 Minuten entgast und für 16 Stunden unter starkem Rühren bei 60°C in einem thermostatierten Wasserbad erwärmt. Das Toluol wurde dann über Rotationsverdampfung entfernt und Dimethylethanolamin (1,17 g) wurde zugegeben. Die Quaternisierungsreaktion wurde für 16 Stunden bei 60°C fortgesetzt, das überschüssige Amin und Tensid wurde mittels Dialyse mit einem Cellulose-Dialyserohr und einer Ausschlussgrenze von 12–14K für 16 Stunden entfernt, um eine Produktdispersion aus 13,3% Feststoffen zu erhalten. Die Analyse der Produktdispersion mit einem Horiba^® LA-920 Partikelgrößenanalysator zeigte eine bimodale Verteilung mit einem mittleren Partikeldurchmesser von 1,462 μm, einer Hauptmode bei 0,36 μm und einer kleineren Mode, vermutlich aufgrund der sekundären Aggregation, bei ca. 6 μm.
Herstellung von Element 17
Aus 38,0 Gew.-% einer wässrigen Dispersion aus PEC-1 (13,33 Gew.-% Feststoffe in Wasser), 5,0 Gew.-% Poly(vinylalkohol), PVA (Gohsenol^® GH-17 von Nippon Gohsei Co.) und 57,0 Gew.-% Wasser wurde eine Beschichtungszusammensetzung hergestellt. [Die relativen Verhältnisse von porösen Polyesterpartikeln zu PVA betrugen daher 50/50, bezogen auf das Gewicht.] Die Beschichtungszusammensetzung wurde auf das Kontrollelement C-5 mithilfe einer kalibrierten Beschichtungsrakel aufgetragen und getrocknet, um im Wesentlichen alle Lösungsmittelkomponenten zu entfernen. Die Dicke der trockenen Tintenempfangsschicht maß ca. 9 ± 2 μm.
Die vorgenannten Elemente aus Beispiel 5 wurden mit einem Lexmark Z51 Tintenstrahldrucker und einer blaugrünen Tintenstrahltinte gedruckt, die aus einer Standardrezeptur mit Kupferphthalocyaninfarbstoff zubereitet wurde (Clariant Direct Turquoise Blue FRL-SF). Die Rotkanaldichte (blaugrüne Felder) bei D-max (der höchsten Dichteeinstellung) wurden mit 1,4 für Element 16 und mit 1,3 für Element 17 gemessen, womit die Werte viel höher lagen als für das Kontrollelement C-5.

Claims

Tintenstrahlaufzeichnungselement mit einem Träger und mindestens zwei Tintenempfangsschichten, worin mindestens eine der mindestens zwei Tintenempfangsschichten poröse organische Partikel umfasst und porös ist, worin die porösen organischen Partikel ungesättigtes Kondensationspolymer enthalten, reagiert mit einem Vinylmonomer, und worin die porösen organischen Partikel mindestens 80 Gew.-% einer einzelnen Schicht umfassen.
Tintenstrahlaufzeichnungselement nach Anspruch 1, worin die porösen organischen Partikel mindestens eine Schicht unterhalb der obersten Schicht des Tintenstrahlaufzeichnungselements umfassen, worin die mindestens eine Schicht, die die porösen organischen Partikel unterhalb der obersten Schicht des Tintenstrahlaufzeichnungselements enthält, porös ist.
Tintenstrahlaufzeichnungselement nach Anspruch 1, worin die porösen organischen Partikel die oberste Schicht des Tintenstrahlaufzeichnungselements umfassen, und worin die oberste Schicht des Tintenstrahlaufzeichnungselements, welche organische Partikel enthält, porös ist.
Tintenstrahlaufzeichnungselement nach Anspruch 3 mit mindestens einer Schicht unterhalb der obersten Schicht des Tintenstrahlaufzeichnungselements, worin die mindestens eine Schicht unterhalb der obersten Schicht anorganische Partikel umfasst, worin die mindestens eine Schicht unterhalb der obersten Schicht frei von den organischen Partikeln ist, und worin die mindestens eine Schicht unterhalb der obersten Schicht des Tintenstrahlaufzeichnungselements porös ist.
Tintenstrahlaufzeichnungselement nach Anspruch 1, worin das ungesättigte Kondensationspolymer ionische Gruppen mit quaternären Ammoniumresten enthält.
Tintenstrahlaufzeichnungselement nach Anspruch 1–5, worin die porösen organischen Partikel poröse Polyesterpartikel enthalten.
Tintenstrahlaufzeichnungselement nach Anspruch 6, worin die porösen Polyesterpartikel Partikel mit einem mittleren Durchmesser von kleiner als 0,5 μm enthalten.
Tintenstrahlaufzeichnungselement nach Anspruch 2, worin die porösen organischen Partikel poröse Polyesterpartikel enthalten, worin die porösen Polyesterpartikel auch in der obersten Schicht des Tintenstrahlaufzeichnungselements vorhanden sind und worin die porösen Polyesterpartikel in der mindestens einen Schicht unterhalb der obersten Schicht Partikel mit einer Größe von größer als 0,5 μm enthalten.
Tintenstrahlaufzeichnungselement nach Anspruch 6, worin die porösen Polyesterpartikel Vorläuferpolyester umfassen mit mindestens einem Mitglied der Gruppe, die aus Malein-, Fumar-, Itakon-, Phenylendiacryl-, Citracon- und Mesaconsäure besteht.