DE60218991T2

DE60218991T2 - Tintenstrahlaufzeichnungsmaterial

Info

Publication number: DE60218991T2
Application number: DE2002618991
Authority: DE
Inventors: Stefaan 2640 Lingier; Johan 2640 Loccufier
Original assignee: Agfa Gevaert NV; Agfa Gevaert AG
Current assignee: Agfa Gevaert NV; Agfa Gevaert AG
Priority date: 2002-06-27
Filing date: 2002-06-27
Publication date: 2007-11-29
Anticipated expiration: 2022-06-28
Also published as: EP1375173A1; EP1375173B1; JP2004050831A; DE60218991D1

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Tintenstrahlaufzeichnungsmaterial mit verbesserter Beständigkeit des fertigen Bildes gegen Verfärbung infolge Lichteinwirkung.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Bei der Mehrzahl der Anwendungen erfolgt der Druck durch Druckkontakt einer eingefärbten Druckform mit einem Drucktinte aufnehmenden Material, bei dem es sich in der Regel um Normalpapier handelt. Die meist verwendete mechanische Drucktechnik ist bekannt als lithografischer Druck, der auf selektiver Anziehung von oleophiler Farbe auf einem geeigneten Empfangsmaterial basiert.
In jüngster Zeit aber haben sogenannte anschlagfreie Drucksysteme den herkömmlichen Druckkontaktdruck in gewissem Maße für spezifische Anwendungen verdrängt. Ein Überblick findet sich z.B. im Buch "Principles of Non Impact Printing" von Jerome L. Johnson (1986), Palatino Press, Irvine, CA 92715, USA.
Als anschlagfreie Drucktechnik hat sich Tintenstrahldruck aufgrund der Einfachheit der Konstruktion, der praktischen Bedienung und des preisgünstigen Ankaufs zu einer populären Technik durchgesetzt. Insbesondere bei beschränkten Auflagen einer Drucksache ist Tintenstrahldruck zu einer Vorzugstechnologie geworden. Ein rezenter Überblick über die Fortschritte und Trends in Tintenstrahldrucktechnologie wird von Hue P. Le in „Journal of Imaging Science and Technology", Band 42 (1), Januar/Februar 1998, gegeben.
Beim Tintenstrahldruck werden winzige Tropfen flüssiger Tinte direkt auf eine Drucktinte aufnehmende Oberfläche gespritzt und kommen Druckeinrichtung und Empfangselement nicht physisch miteinander in Kontakt. Die Druckeinrichtung speichert die Druckdaten elektronisch und steuert einen Mechanismus zum bildmäßigen Ausstoßen der Tropfen. Beim Druck bewegt sich der Druckkopf über das Papier oder umgekehrt. Zu frühen Patentschriften über Tintenstrahldrucker zählen US 3 739 393 , US 3 805 273 und US 3 891 121 .
Das Aufspritzen der Tintentröpfchen kann in verschiedenen Weisen erfolgen. Bei einem ersten Typ von Spritzverfahren erfolgt die Erzeugung eines kontinuierlichen Tröpfchenstroms entsprechend einem Druckwellenmuster. Dieses Verfahren ist bekannt als Hochdruckverfahren. In einer ersten Ausführungsform wird der Tröpfchenstrom in Tröpfchen, die elektrostatisch aufgeladen, abgelenkt und wieder gesammelt werden, und in Tröpfchen, die ungeladen bleiben, geradlinig weiter fliegen und das Bild erstellen, aufgelöst. In einer anderen Ausführungsform bildet der aufgeladene abgelenkte Tröpfchenstrom das Bild und wird der nicht aufgeladene, nicht abgelenkte Tröpfchenstrom wieder gesammelt. In dieser Variante von Hochdruck-Tintenstrahlverfahren werden verschiedene Strahlen in unterschiedlichen Winkeln abgelenkt und zeichnen so das Bild auf (mehrfaches Ablenkungssystem).
Nach einem zweiten Verfahren können die Tintentröpfchen "auf Abruf" erzeugt werden ("DOD"-Verfahren oder "Drop on Demand"-Verfahren), wobei die Druckeinrichtung die Tröpfchen nur dann ausstößt, wenn sie zur Bilderzeugung auf einem Drucktinte aufnehmenden Material dienen. Dadurch wird die Komplexität der Aufladung der Tropfen, der Ablenkungshardware und des Wiedersammelns der Tinte vermieden. Bei Tropfen-auf-Abruf kann die Tintentropfenerzeugung durch eine durch eine mechanische Bewegung eines piezoelektrischen Wandlers erzeugte Druckwelle (das sogenannte Piezoverfahren) oder durch diskrete Wärmestöße (das sogenannte "Bubble Jet"-Verfahren oder "Thermal Jet"-Verfahren) erzwungen werden.
Tintenzusammensetzungen für Tintenstrahldruck enthalten in der Regel folgende Ingredienzien: Farbstoffe oder Pigmente, Wasser und/oder organische Lösungsmittel, Anfeuchter wie Glycole, Detergenzien, Verdickungsmittel, polymere Bindemittel, Konservierungsmittel, usw. Man soll sich bewusst sein, dass die optimale Zusammensetzung einer solchen Tinte vom angewandten Tintenstrahldruckverfahren und von der Art des zu bedruckenden Substrats abhängt. Tintenzusammensetzungen können grob in folgende Kategorien aufgeteilt werden

• wässrige Tintenzusammensetzungen: der Trocknungsmechanismus umfasst Absorption, Durchdringung und Verdampfung,
• ölige Tintenzusammensetzungen: der Trocknungsmechanismus umfasst Absorption und Durchdringung,
• Tintenzusammensetzungen auf Lösungsmittelbasis: die Trocknung beruht hauptsächlich auf Verdampfung,
• Heißschmelz- oder Phasenwechseltintenzusammensetzungen: das Bindemittel der Tinte ist flüssig bei Ausstoßtemperatur, aber fest bei Zimmertemperatur, keine Trocknung aber Erstarrung,
• UV-härtbare Tintenzusammensetzungen: keine Trocknung aber Polymerisation.

An die in Tintenstrahlaufzeichnungselementen verwendeten Drucktinte aufnehmenden Schichten werden bekanntlich verschiedene strengste Anforderungen gestellt

• die Drucktinte aufnehmende Schicht soll ein hohes Drucktinte absorbierendes Vermögen aufweisen, so dass die Punkte nicht ausfließen und sich nicht mehr als notwendig ausbreiten werden, um eine hohe optische Dichte zu erhalten,
• die Drucktinte aufnehmende Schicht soll eine hohe Drucktinte absorbierende Geschwindigkeit (kurze Tintentrocknungszeit) aufweisen, so dass die Tintentröpfchen nicht auslaufen werden, wenn sie sofort nach Aufspritzen verschmiert werden,
• die auf die Drucktinte aufnehmende Schicht aufgetragenen Tintenpunkte sollen eine wesentlich runde Form aufweisen und eben am Umfang sein. Der Punktdurchmesser muss konstant und genau gesteuert werden,
• die Drucktinte aufnehmende Schicht muss schnell angefeuchtet werden, um Zusammenlaufen zu vermeiden, d.h. so dass angrenzende Tintenpunkte nicht ineinander fließen können, und ein eher absorbierter Tintentropfen darf durchaus nicht "bluten", d.h. benachbarte oder später angebrachte Punkte überlappen,
• durchsichtige Tintenstrahlaufzeichnungselemente müssen einerseits einen niedrigen Trübungswert und andererseits hervorragende Durchlässigkeitseigenschaften aufweisen,
• das gedruckte Bild muss unter strengen Bedingungen von Temperatur und Feuchtigkeit mit einer guten Wasserbeständigkeit, Lichtbeständigkeit und Dauerhaftigkeit aufwarten,
• sowohl vor als nach dem Drucken darf das Tintenstrahlaufzeichnungselement beim Stapeln weder Kräuseln aufweisen noch klebrig sein,
• das Tintenstrahlaufzeichnungselement muss zügig durch verschiedene Typen von Druckern laufen können.

Oft müssen beim Erzielen all dieser Eigenschaften Kompromisse geschlossen werden. Es ist ja schwierig, gleichzeitig all den obigen Bedingungen gerecht zu werden.
Ein besonderes Problem ist die Beständigkeit der Farbdichten des fertigen Tintenstrahlfarbbildes bei Belichtung über einen längeren Zeitraum ("Lichtbeständigkeit"). Den Fachleuten ist allgemein bekannt, dass dem Verblassen von Farbmitteln bei Einwirkung von Licht vorwiegend eine durch Licht, und insbesondere durch Licht aus dem spektralen UV-Bereich, katalysierte oxidative Zersetzung des Farbmittels zugrunde liegt. Deshalb besteht nach wie vor ein Bedarf an effizienteren Verbindungen, die die Farbmittel des Tintenstrahlbildes gegen Verblassen durch Einwirkung von Licht beständig machen (also kurz gesagt ein Bedarf an besseren „Lichtstabilisatoren" oder besseren „Antioxidantien").
AUFGABEN DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist deshalb das Erzielen einer Verbesserung der Lichtbeständigkeit der Farbmittel des fertigen, nach dem Tintenstrahldruckverfahren erhaltenen Tintenstrahlbildes.
Erzielt wird das oben erwähnte vorteilhafte Kennzeichen durch Bereitstellen eines Tintenstrahlaufzeichnungsmaterials mit einem Träger und einer porösen tintenaufnehmenden Schicht, die ein Bindemittel, ein Pigment und eine Verbindung der folgenden allgemeinen Formel (I) enthält
in der R¹ ein Wasserstoffatom, eine Hydroxylgruppe, eine Oxyradikalgruppe, eine alifatische Gruppe, eine Acylgruppe, eine alifatische Oxygruppe oder eine Acyloxygruppe bedeutet und R² eine alifatische Gruppe mit zumindest 3 Kohlenstoffatomen und zumindest 2 Hydroxylgruppen bedeutet.
Weitere Vorteile und Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden aus der nachstehenden Beschreibung ersichtlich.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
Die verschiedenen Schichten und Inhaltsstoffe des erfindungsgemäßen Tintenaufzeichnungsmediums werden nun im Nachstehenden im Einzelnen erläutert.
– Träger
Als Träger zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung sind aus der fotografischen Technologie allgemein bekannte Papierträger und polymere Träger zu nennen. Geeignete Papiertypen sind u.a. Normalpapier, gussgestrichenes Papier, polyethylenbeschichtetes Papier und polypropylenbeschichtetes Papier. Geeignete polymere Träger sind u.a. Träger aus Celluloseacetatpropionat oder Celluloseacetatbutyrat, Polyestern wie Polyethylenterephthalat und Polyethylennaphthalat, Polyamiden, Polycarbonaten, Polyamiden, Polyolefinen, Poly(vinylacetalen), Polyethern und Polysulfonamiden. Weitere Beispiele für erfindungsgemäß nutzbare hochqualitative polymere Träger sind u.a. lichtundurchlässige Träger aus weißem Polyester und Extrusionsgemischen aus Polyethylenterephthalat und Polypropylen. Aufgrund ihrer hervorragenden Formbeständigkeitseigenschaften werden Polyesterfilmträger und insbesondere Polyethylenterephthalatträger bevorzugt. Bei Verwendung eines solchen Polyesterträgers als Trägermaterial darf eine Haftschicht verwendet werden, um die Haftung der tintenaufnehmenden Schicht am Träger zu verbessern. Für diesen Zweck nutzbare Haftschichten sind allgemein bekannt aus dem fotografischen Bereich. Als Beispiele sind u.a. Polymere aus Vinylidenchlorid wie Terpolymere aus Vinylidenchlorid, Acrylnitril und Acrylsäure oder Terpolymere aus Vinylidenchlorid, Methylacrylat und Itakonsäure zu erwähnen.
Drucktinte aufnehmende Schicht
Das wesentliche Kennzeichen der vorliegenden Erfindung besteht darin, das die poröse Drucktinte aufnehmende Schicht außer einem Bindemittel und einem Pigment einen Lichtstabilisator der oben gezeigten allgemeinen Formel (I) enthält.
Die 4-Acylamin-2,2,6,6-tetramethylpiperazin-Derivate gemäß dieser allgemeinen Formel (I) sind zwar aus US 6 232 469 bekannt, doch ihr besonderer Vorteil beim Einsatz als Lichtstabilisatoren in einem vorgegebenen Typ eines Tintenstrahlaufzeichnungsmaterials wurde in obengenannter Patentbeschreibung nicht erkannt.
Als nutzbare Substanzen sind die in nachstehender Liste aufgelisteten Lichtstabilisatoren (LS-1 bis LS-13) zu nennen, ohne sie jedoch darauf zu beschränken.
Eine bevorzugte zweckmäßige Verbindung ist Lichtstabilisator LS-4.
Die Lichtstabilisatoren werden vorzugsweise in Form einer wässrigen Lösung der Beschichtungslösung der Drucktinte aufnehmenden Schicht zugesetzt. Die Menge Antioxidans in der Schicht (oder in der Beschichtungszusammensetzung) liegt vorzugsweise zwischen 0,5 und 3 g/m².
Als Bindemittel kommen verschiedene, den Fachleuten allgemein bekannte Verbindungen in Frage, u.a. Hydroxyethylcellulose, Hydroxypropylcellulose, Hydroxyethylmethylcellulose, Hydroxypropylmethylcellulose, Hydroxybutylmethylcellulose, Methylcellulose, Natriumcarboxymethylcellulose, Natriumcarboxymethylhydroxyethylcellulose, wasserlösliche Ethylhydroxyethylcellulose, Cellulosesulfat, Polyvinylalkohol, Vinylalkoholcopolymere, Polyvinylacetat, Polyvinylacetal, Polyvinylpyrrolidon, Polyacrylamid, Acrylamid/Acrylsäure-Copolymer, Polystyrol, Styrol-Copolymere, Acrylsäure- oder Methacrylsäure-Polymere, Stryol/Acrylsäure-Copolymere, Ethylen/Vinylacetat-Copolymer, Vinylmethylether/Maleinsäure-Copolymer, Poly-(2-acrylamid-2-methylpropansulfonsäure), Poly(diethylentriamin-co-adipinsäure), Polyvinylpyridin, Polyvinylimidazol, mit Epichlorhydrin modifiziertes Polyethylenimin, ethoxyliertes Polyethylenimin, Polyethylenoxid, Polyurethan, Melaminharze, Gelatine, Carrageen, Dextran, Gummiarabicum, Casein, Pektin, Albumin, Stärke, Kollagen-Derivate, Kollodium und Agar-Agar.
Ein bevorzugtes Bindemittel für die Praxis der vorliegenden Erfindung ist ein Polyvinylalkohol (PVA), ein Vinylalkoholcopolymer oder ein modifizierter Polyvinylalkohol. Ganz besonders bevorzugt ist der Polyvinylalkohol ein kationischer Polyvinylalkohol, wie die kationischen Polyvinylalkoholklassen von Kuraray, wie POVAL C506 und POVAL C118, und von Nippon Goshei.
Es können Gemische aus zwei oder mehr Bindemitteln verwendet werden.
Als Pigment zur Verwendung in der Drucktinte aufnehmenden Schicht wird vorzugsweise ein anorganisches, entweder neutrales, anionisches oder kationisches Pigment verwendet. Zu nutzbaren Pigmenten zählen z.B. Kieselsäure, Talk, Ton, Hydrotalcit, Kaolin, Diatomeenerde, Calciumcarbonat, Magnesiumcarbonat, basisches Magnesiumcarbonat, Aluminiumsilikat, Aluminiumtrihydroxid, Aluminiumoxid (Tonerde), Titanoxid, Zinkoxid, Bariumsulfat, Calciumsulfat, Zinksulfid, Satinweiß, Aluminiumhydroxid, wie Böhmit, Zirconiumoxid oder Mischoxide.
Bevorzugt wird ein kationisches Pigment aus der Gruppe bestehend aus Tonerdehydraten, Aluminiumoxiden, Aluminiumhydroxiden, Aluminiumsilikaten und kationisch modifizierten Kieselsäuren.
Ein bevorzugter Typ von Aluminiumhydroxid ist kristallines Böhmit, ebenfalls γ-A10(OH) genannt. Nutzbare Typen von Böhmit sind u.a., in Pulverform, DISPERAL, DISPERAL HP14 und DISPERAL 40 von Sasol, MARTOXIN VPP2000-2 und GL-3 von Martinswerk GmbH, und Flüssig-Böhmit-Tonerdesysteme, z.B. DISPAL 23N4-20, DISPAL 14N-25 und DISPERAL AL25 von Sasol. Patentschriften über Aluminiumhydroxid sind u.a. EP 500 021 , EP 634 286 , US 5 624 428 , EP 742 108 , US 6 238 047 , EP 622 244 , EP 810 101 usw..
Nutzbare kationische Aluminiumoxid-Typen (Tonerde-Typen) sind u.a. α-Al₂O₃-Typen, wie NORTON E700 von Saint-Gobain Ceramics & Plastics Inc., γ-Al₂O₃-Typen, wie ALUMINUM OXID C von Degussa, andere Aluminiumoxidklassen, wie BAIKALOX CR15 und CR30 von Baikowski Chemie, DURALOX-Klassen und MEDIALOX-Klassen von Baikowski Chemie, BAIKALOX CR80, CR140, CR125 und B105CR von Baikowski Chemie, CAB-O-SPERSE P0003, Warenzeichen von Cabot, CATALOX-Klassen und CATAPAL-Klassen von Sasol, wie PLURALOX HP14/150, kolloidale Al₂O₃-Typen, wie ALUMINASOL 100, ALUMINASOL 200, ALUMINASOL 220, ALUMINASOL 300 und ALUMINASOL 520, Warenzeichen von Nissan Chemical Industries, oder NALCO 8676, Warenzeichen von ONDEO Nalco.
Weitere nutzbare kationische anorganische Pigmente sind u.a. Aluminiumtrihydroxide, wie Bayerit, α-Al(OH)₃, wie das von Sasol vertriebene PLURAL BT, und Gibbsit, γ-Al(OH)₃, wie die von Martinswerk GmbH vertriebenen MARTINAL-Klassen, wie MARTIFIN OL104, MARTIFIN OL107 und MARTIFIN OL111 von Martinswerk GmbH, MICRAL-Klassen, wie MICRAL 1440, MICRAL 1500, MICRAL 632, MICRAL 855, MICRAL 916, MICRAL 932, MICRAL 932CM und MICRAL 9400 von JM Huber Company, und HIGILITE-Klassen, z.B. HIGILITE H42 oder HIGILITE H43M von Showa Denka K.K.
Ein weiterer nutzbarer Typ von kationischem Pigment ist ein Zirconiumoxid, wie NALCO OOSS008, Warenzeichen von ONDEO Nalco, und mit Acetat stabilisiertes ZrO₂ und ZR20/20, ZR50/20, ZR100/20 und ZRYS4, Warenzeichen von Nyacol Nano Technologies.
Nutzbare Mischoxide sind u.a. die SIRAL-Klassen von Sasol und ferner kolloidale Metalloxide von Nalco, wie NALCO 1056, NALCO TX10496 und NALCO TX11678.
Ein weiterer bevorzugter Typ von anorganischem Pigment ist Kieselsäure, die in ihrer anionischen Form oder in kationisch modifizierter Form verwendet werden kann. Kieselsäure als Pigment in Drucktinte aufnehmenden Elementen wird beschrieben in zahlreichen alten und rezenten Patentschriften, z.B. US 4 892 591 , US 4 902 568 , EP 373 573 , EP 423 829 , EP 487 350 , EP 493 100 , EP 514 633 usw.. Es kommen verschiedene Typen von Kieselsäure in Frage, wie kristalline Kieselsäure, amorfe Kieselsäure, Fällungskieselsäure, Gasphasen-Kieselsäure, Kieselgel, sphärische Kieselsäure und nicht-sphärische Kieselsäure. Die Kieselsäure kann geringe Mengen eines Metalloxids aus der Gruppe bestehend aus Al, Zr und Ti enthalten. Nutzbare Typen sind u.a. AEROSIL OX50 (spezifische Oberfläche nach der BET- Methode : 50 + 15 m²/g, mittlere primäre Teilchengröße 40 nm, SiO₂-Gehalt > 99,8%, Al₂O₃-Gehalt < 0,08%), AEROSIL MOX170 (spezifische Oberfläche nach der BET-Methode : 170 g/m², mittlere primäre Teilchengröße 15 nm, SiO₂-Gehalt > 98,3%, Al₂O₃-Gehalt 0,3–1,3%), AEROSIL MOX80 (spezifische Oberfläche nach der BET-Methode 80 + 20 g/m², mittlere primäre Teilchengröße 30 nm, SiO₂-Gehalt > 98,3%, Al₂O₃-Gehalt 0,3–1,3%) oder andere hydrophile AEROSIL-Klassen von Degussa-Hüls AG, mit denen wässrige Dispersionen mit kleiner mittlerer Teilchengröße (< 500 nm) erhalten werden können.
Kationisch modifizierte Kieselsäure kann in nicht-limitativer Weise nach den folgenden Verfahren hergestellt werden

(1) Oberflächenbehandlung von Kieselsäure mit einer anorganischen kationischen Verbindung wie gewissen Metalloxiden und Oxyhydroxiden, z.B. Aluminiumoxiden, und Aluminiumhydroxiden wie Böhmit und Pseudo-Böhmit/eine nutzbare kationische anorganische Verbindung zur Modifizierung von Kieselsäure ist Pseudo-Böhmit. Pseudo-Böhmit wird ebenfalls als Böhmitgel bezeichnet und ist feinteiliges nadelförmiges Aluminiumhydroxid. Die Zusammensetzung von Pseudo-Böhmit entspricht der allgemeinen Formel Al₂O₃·1,5–2H₂O und ist unterschiedlich zur Formel von kristallinem Böhmit,
(2) Oberflächenbehandlung von Kieselsäure mit einer organischen Verbindung, die sowohl eine Aminogruppe oder eine daraus hergestellte quaternäre Ammoniumgruppe oder quaternäre Phosphoniumgruppe als eine funktionelle, gegenüber einer Silanolgruppe auf der Oberfläche der Kieselsäure reaktive Gruppe, wie Aminethoxysilan oder Aminalkylglycidylether oder Isopropanolamin, enthält,
(3) Polymerisation eines kationischen Monomers oder eines Monomers mit einer Aminfunktion in Gegenwart einer Kieselsäure.

In einer alternativen Ausführungsform können als Pigment organische Teilchen wie Polystyrol, Polymethylmethacrylat, Silikone, Melamin-Formaldehyd-Kondensationspolymere, Harnstoff-Formaldehyd-Kondensationspolymere, Polyester und Polyamide verwendet werden. Gemische aus anorganischen und organischen Pigmenten kommen ebenfalls in Frage. Ganz besonders bevorzugt ist das Pigment aber ein anorganisches Pigment.
Das Pigment ist in einem Verhältnis zu verwenden, das hinreicht, um die Drucktinte aufnehmende Schicht genügend porös zu machen.
Zum Erhalten glänzender Drucktinte aufnehmender Schichten soll die Teilchengröße des Pigments vorzugsweise weniger als 500 nm betragen. Zum Erhalten einer porösen glänzenden Schicht, die als Drucktinte aufnehmende Schicht mit schneller Tintenaufnahme dienen kann, soll das Pigment-Bindemittel-Verhältnis zumindest 4 betragen. Nur bei solch hohen Verhältnissen ist das Bindemittel nicht länger in der Lage, alle durch die Pigmente erzeugten Poren und Hohlräume in der Beschichtung aufzufüllen. Damit die Porosität der Beschichtung für eine schnelle Tinteaufnahme hinreicht, soll das Porenvolumen dieser Beschichtungen mit hohem Pigmentgehalt mehr als 0,1 ml pro Gramm aufgetragener Feststoff betragen. Dieses Porenvolumen kann durch Gasadsorption (Stickstoff) oder Quecksilberdiffusion gemessen werden.
Außer den oberbeschriebenen Hauptinhaltsstoffen kann ferner eine als Beizmittel wirkende kationische Substanz in der Drucktinte aufnehmenden Schicht verwendet werden. Solche Substanzen steigern die Fähigkeit der Schicht, den Farbstoff der Tintentropfen zu fixieren und festzuhalten. Eine besonders geeignete Verbindung ist ein Poly(diallyldimethylammoniumchlorid) oder abgekürzt ein Poly(DADMAC). Diese Verbindungen sind durch verschiedene Firmen erhältlich, z.B. Aldrich, Nalco, CIBA, Nitto Boseki Co., Clariant, BASF und EKA Chemicals.
Weitere nutzbare kationische Verbindungen sind u.a. DADMAC-Copolymere wie Copolymere mit Acrylamid, z.B. NALCO 1470, Warenzeichen von ONDEO Nalco, oder PAS-J-81, Warenzeichen von Nitto Boseki Co., Copolymere von DADMAC mit Acrylaten, wie Nalco 8190, Warenzeichen von ONDEO Nalco, Copolymere von DADMAC mit SO₂, wie PAS-A-1 oder PAS-92, Warenzeichen von Nitto Boseki Co., ein Copolymer von DADMAC mit Maleinsäure, z.B. PAS-410, Warenzeichen von Nitto Boseki Co., ein Copolymer von DADMAC mit Diallyl-(3-chlor-2-hydroxypropyl)-aminhydrochlorid, z.B. PAS-880, Warenzeichen von Nitto Boseki Co., Dimethylamin-Epichlorhydrin-Copolymere, z.B. Nalco 7135, Warenzeichen von ONDEO Nalco, oder POLYFIX 700, Warenzeichen von Showa High Polymer Co., andere nutzbare POLYFIX-Klassen wie POLYFIX 601, POLYFIX 301, POLYFIX 301A, POLYFIX 250WS und POLYFIX 3000, NEOFIX E-117, Warenzeichen von Nicca Chemical Co. für ein Polyoxyalkylenpolyamindicyandiamin, REDIFLOC 4150, Warenzeichen von EKA Chemicals für ein Polyamin, mit MADAME (Methacrylatdimethylaminethyl = Dimethylaminethylmethacrylat) oder MADQUAT (Methacryloxyethyltrimethylammoniumchlorid) modifizierte Polymere, z.B. ROHAGIT KL280, ROHAGIT 210, ROHAGIT SL144, PLEX 4739L und PLEX 3073 von Röhm, DIAFLOC KP155 und andere DIAFLOC-Produkte von Diafloc Co., BMB 1305 und andere BMB-Produkte von EKA Chemicals, kationische Epichlorhydrin-Addukte wie POLYCUP 171 und POLYCUP 172, Warenzeichen von Hercules Co., CYPRO-Produkte, z.B. CYPRO 514/515/516 und SUPERFLOC 507/521/567 von Cytec Industries, kationische Acrylpolymere, wie ALCOSTAT 567, Warenzeichen von CIBA, kationische Cellulose-Derivate wie CELQUAT L-200, H-100, SC-240C und SC-230M, Warenzeichen von Starch & Chemical Co., QUATRISOFT LM200, UCARE-Polymere, wie JR125, JR400, LR400, JR30M und LR30M und das UCARE-Polymer LK, PALSET JK-512, PALSET JK512L, PALSET JK-182, PALSET JK-220, WSC-173, WSC-173L, PALSET JK-320, PALSET JK-320L und PALSET JK-350, alle Fixiermittel von Chukyo Europe, Polyethylenimin und Copolymere, z.B. LUPASOL, Warenzeichen von BASF AG, Triethanolamintitanchelat, z.B. TYZOR, Warenzeichen von Du Pont Co., Copolymere von Vinylpyrrolidon wie VIVIPRINT 111, Warenzeichen von ISP, ein Methacrylamidpropyldimethylamin-Copolymer mit Dimethylaminethylmethacrylat wie COPOLYMER 845 und COPOLYMER 937, Warenzeichen von ISP, und mit Vinylimidazol, z.B. LUVIQUAT CARE, LUVITEC 73W, LUVITEC VPI55 K18P, LUVITEC VP155 K72W, LUVIQUAT FC905, LUVIQUAT FC550, LUVIQUAT HM522 und SOKALAN HP56, alle Warenzeichen von BASF AG, Polyamidamine, z.B. RETAMINOL und NADAVIN, Warenzeichen von BAYER AG, Phosphoniumverbindungen, wie die in EP 609 930 beschriebenen, und kationische Polymere, wie NEOFIX RD-5, Warenzeichen von Nicca Chemical Co.
Die Drucktinte aufnehmende Schicht und eine eventuelle Hilfsschicht, wie eine als Rollschutzschicht dienende Rückschicht, können ferner allgemein bekannte herkömmliche Inhaltsstoffe, wie als Gießzusätze dienende Tenside, Härter, Weichmacher, Weißmacher und Mattiermittel, enthalten.
Es können Tenside in den Schichten des erfindungsgemäßen Aufzeichnungselements verwendet werden. Diese Tenside können kationische, anionische, amfotere und nicht-ionische Tenside sein, wie beschrieben in JP 62-280068 (1987). Beispiele für Tenside sind N-Alkylaminosäuresalze, Alkylethercarbonsäuresalze, acylierte Peptide, Alkylsulfonsäuresalze, Alkylbenzolsulfonsäuresalze und Alkylnaphthalinsulfonsäuresalze, Sulfobernsteinsäuresalze, α-Olefinsulfonsäuresalze, N-Acylsulfonsäuresalze, sulfonierte Öle, Alkylsulfonsäuresalze, Alkylethersulfonsäuresalze, Alkylallylethersulfonsäuresalze, Alkylamidsulfonsäuresalze, Alkylphosphorsäuresalze, Alkyletherphosphorsäuresalze, Alkylallyletherphosphorsäuresalze, Alkyl- und Alkylallylpolyoxyethylenether, mit Alkylallylformaldehyd anellierte Säuresalze, Alkylallylethersulfonsäuresalze, Alkylamidsulfonsäuresalze, Alkylphosphorsäuresalze, Alkyletherphosphorsäuresalze, Alkylallyletherphosphorsäuresalze, Alkyl- und Alkylallylpolyoxyethylenether, mit Alkylallylformaldehyd anellierte Polyoxyethylenether, Blockpolymere mit Polyoxypropylen, Polyoxyethylenpolyoxypropylalkylether, Polyoxyethylenether von Glycolestern, Polyoxyethylenether von Sorbitanestern, Polyoxyethylenether von Sorbitestern, alifatische saure Polyethylenglycolester, Glycerinester, Sorbitanester, Propylenglycolester, Zuckerester, Fluor-C₂-C₁₀-alkylcarbonsäuren, Dinatrium-N-perfluoroctansulfonylglutamat, Natrium-3-(fluor-C₆-C₁₁-alkyloxy)-1-C₃-C₄-alkylsulfonate, Natrium-3-(ω-fluor-C₆-C₈-alkanoyl-N-ethylamin)-1-propansulfonate, N-[3-(Perfluoroctansulfonamid)-propyl]-N,N-dimethyl-N-carboxymethylenammoniumbetain, Fluor-C₁₁-C₂₀-alkylcarbonsäuren, Perfluor-C₇-C₁₃-alkylcarbonsäuren, Perfluoroctansulfonsäurediethanolamid, Li-, K- und Na-Perfluor-C₄-C₁₂-alkylsulfonate, N-Propyl-N-(2-hydroxyethyl)perfluoroctansulfonamid, Perfluor-C₆-C₁₀-alkylsulfonamidpropylsulfonylglycinate, Bis-(N-perfluoroctylsulfonyl-N-ethanolaminoethyl)-phosphonat, Monoperfluor-C₆-C₁₆-alkylethylphosphonate und Perfluoralkylbetain.
Zu nutzbaren kationischen Tensiden zählen N-Alkyldimethylammoniumchlorid, Palmityltrimethylammoniumchlorid, Dodecyldimethylamin, Tetradecyldimethylamin, ein ethoxylierter Alkylguanidinaminkomplex, Oleaminhydroxypropylbistrimoniumchlorid, Oleylimidazolin, Stearylimidazolin, Cocaminacetat, Palmitamin, Dihydroxyethylcocamin, Cocotrimoniumchlorid, Alkylpolyglycoletherammoniumsulfat, ethoxyliertes Oleamin, Laurylpyridiniumchlorid, N-Oleyl-1,3-diaminpropan, Stearamidpropyldimethylaminlactat, Kokosfettsäureamid, Oleylhydroxyethylimidazolin, Isostearylethylimidoniumethosulfat, Lauramidpropyl-PEG-dimoniumchloridphosphat, Palmityltrimethylammoniumchlorid und Cetyltrimethylammoniumbromid.
Besonders nutzbare Tenside sind die wie z.B. in US-P 4 781 985 beschriebenen Fluorkohlenstofftenside der Formel F(CF₂)_4-9CH₂CH₂SCH₂CH₂N⁺R₃X^–, in der R ein Wasserstoffatom oder eine Alkylgruppe bedeutet, und die in US-P 5 084 340 beschriebenen Fluorkohlenstofftenside der Formel CF₃(CF₂)_mCH₂CH₂O(CH₂CH₂O)_nR, in der m = 2 bis 10, n = 1 bis 18 und R ein Wasserstoffatom oder eine Alkylgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen bedeutet. Diese Tenside sind erhältlich durch DuPont und 3 M. Das Verhältnis der Tensidkomponente in der Drucktinte aufnehmenden Schicht liegt in der Regel zwischen 0,1 und 2 Gew.-%, vorzugsweise zwischen 0,4 und 1,5 Gew.-% und beträgt ganz besonders bevorzugt 0,75 Gew.-%, bezogen auf das Gesamttrockengewicht der Schicht.
Die Drucktinte aufnehmende Schicht und die eventuelle(n) Hilfsschicht(en) können ebenfalls vernetzt werden, um erwünschte Eigenschaften wie Wasserbeständigkeit und das Vermeiden von Aneinanderhaften zu erhalten. Durch Vernetzung wird die Schicht ferner abriebfest gemacht und davor geschützt, dass während der Handhabung Fingerabdrücke auf dem Element zurückbleiben. Es gibt eine Vielzahl bekannter, ebenfalls als Härter bezeichneter Vernetzungsmittel, die die filmbildenden Bindemittel vernetzen. Härter können einzeln oder kombiniert und in freier oder blockierter Form benutzt werden. Es gibt eine breite Auswahl an erfindungsgemäß nutzbaren Härtern. Dazu zählen Formaldehyd und freie Dialdehyde, wie Succinaldehyd und Glutaraldehyd, blockierte Dialdehyde, aktive Ester, Sulfonatester, aktive Halogenverbindungen, Isocyanat oder blockierte Isocyanate, polyfunktionelle Isocyanate, Melamin-Derivate, s-Triazine und Diazine, Epoxide, aktive Olefine mit zwei oder mehr aktiven Bindungen, Carbodiimide, Zirconiumkomplexe, z.B. BACOTE 20, ZIRMEL 1000 oder Zirconiumacetat, Warenzeichen von MEL Chemicals, Titankomplexe, wie die TYZOR-Klassen von DuPont, in der 3-Stellung substituierte Isoxazoliumsalze, Ester von 2-Alkoxy-N-carboxydihydrochinolin, N-Carbamoylpyridiniumsalze, Härter mit gemischter Funktion, wie halogensubstituierte Aldehydsäuren (z.B. Mucochlor- und Mucobromsäuren), oniumsubstituierte Acroleine und Vinylsulfone und polymere Härter, wie Dialdehydstärken und ein Copolymer aus Acrolein und Methacrylsäure, Polymere mit einer Oxazolinfunktion wie z.B. die EPOCROS WS-500-Serie und die EPOCROS K-1000-Serie, und Maleinsäureanhydrid-Copolymere, z.B. GANTREZ AN119.
In der Praxis der vorliegenden Erfindung wird Borsäure als Vernetzungsmittel bevorzugt.
Die Drucktinte aufnehmende Schicht und die eventuelle(n) Hilfsschicht(en) können ferner einen Weichmacher enthalten, wie Ethylenglycol, Diethylenglycol, Propylenglycol, Polyethylenglycol, Glycerinmonomethylether, Glycerinmonochlorhydrin, Ethylencarbonat, Propylencarbonat, Harnstoffphosphat, Triphenylphosphat, Glycerinmonostearat, Propylenglycolmonostearat, Tetramethylensulfon, n-Methyl-2-pyrrolidon und n-Vinyl-2-pyrrolidon.
Die verschiedenen Schichten können nach einer herkömmlichen Beschichtungstechnik, wie Tauchbeschichtung, Rakelbeschichtung, Extrusionsbeschichtung, Aufschleudern, Kaskadenbeschichtung und Vorhangbeschichtung, auf den Träger angebracht werden.
Die vorliegende Erfindung wird jetzt anhand der folgenden Beispiele veranschaulicht, ohne sie jedoch darauf zu beschränken.
BEISPIELE
Beispiel 1
Herstellung der Beschichtungslösung
Zum Auftrag des Lichtstabilisators auf Tintenstrahldruckmedien wird eine Beschichtungsflüssigkeit hergestellt. Dazu werden 25 Teile Feststoffgewicht einer 10%igen wässrigen Lösung der lichtstabilisierenden Verbindung LS-4 zu 170 Teilen Wasser gegeben.
Beschichtung und Auswertung der beschichteten Muster
Die Beschichtungslösung wird auf mehrere unterschiedliche Druckmedien aufgetragen. Als Schichtträger werden zwei unterschiedliche glänzende poröse Medien (A = Agfajet Universal Instant Dry Photograde Paper Glossy und B = das gleiche Material, jedoch ohne Weißmacher) und zwei unterschiedliche glänzende nicht-poröse Medien (C = Agfa Inkjet Photo Paper 2 in 1 und D = Agfajet Universal Photograde Paper Dye Glossy) verwendet. Das Verhältnis des lichtbeständig machenden Zusatzes wird durch Variieren der Beschichtungsstärke der aufgetragenen Beschichtungslösung variiert. Der Auftrag erfolgt mittels eines Rakels. Die vergleichenden Muster werden durch bloßen Auftrag der wässrigen, kein Stabilisatormittel enthaltenden Lösung auf die Aufzeichnungsmedien erhalten.
Man lässt die Medien 24 h bei Zimmertemperatur trocknen. Mit einem HP970Cxi-Drucker (Warenzeichen von Hewlett-Packard) werden dann Farbfelder mit 50%iger und 100%iger Cyan-, Magenta-, Gelb- und Schwarztinte gedruckt. Anschließend wird die Lichtechtheit durch Messung des relativen optischen Dichteverlusts der bedruckten Muster nach 16stündiger 180 kLux-Belichtung in einem XENOTEST 150-Fade-o-meter (Warenzeichen von Original Hanau) ausgewertet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 aufgelistet.
TABELLE 1 : Vergleich des optischen Dichteverlusts bedruckter, mit Lichtstabilisator behandelter Medien
Aus der Tabelle ergibt sich, dass die mit Stabilisator LS-4 imprägnierten porösen Materialien (A und B) mit einer wesentlichen Verbesserung der Lichtbeständigkeit aufwarten, insbesondere bei der Magentadruckfarbe und Cyandrucktinte.
Beispiel 2
Zwei Tintenstrahlaufzeichnungsmedien (ein erfindungsgemäßes Medium und ein vergleichendes Medium) werden durch Beschichtung eines harzbeschichteten Papiers mit einer Drucktinte aufnehmenden Schicht mit der in Tabelle 2 angegebenen Zusammensetzung hergestellt. Das erfindungsgemäße Muster enthält LS-4, während beim vergleichenden Muster kein LS-4 verwendet wird. Das Auftragsgewicht des anorganischen Pigments beträgt 28,2 g/m². Infolge des hohen Verhältnisses des anorganischen Pigments zum Bindemittel weisen die Drucktinte aufnehmenden Schichten eine Porosität von 0,50 cc/g auf (Messung durch Stickstoffadsorption).
TABELLE 2
Mit einem HP2500-Drucker (Warenzeichen von Hewlett-Packard) werden dann auf beiden Mustern Farbfelder mit 50%iger und 100%iger Cyan-, Magenta-, Gelb- und Schwarztinte gedruckt. Anschließend wird die Lichtechtheit durch Messung des relativen optischen Dichteverlusts der bedruckten Muster nach 16stündiger 180 kLux-Belichtung in einem XENOTEST 150-Fade-o-meter (Warenzeichen von Original Hanau) ausgewertet.
Die infolge Verblassen durch Einwirkung von Licht ausgelösten relativen Verlustwerte (%) der Dichte der vier 50%igen Farbfelder zusammen sind in Tabelle 3 aufgelistet.
TABELLE 3
Aus Tabelle 3 ergibt sich, dass durch Einbettung der Verbindung LS-4 in die poröse Drucktinte aufnehmende Schicht eine wesentliche Verbesserung der Farbechtheit erzielt wird.
Beispiel 3
In diesem Beispiel werden nicht-poröse Medien (d.h. nicht-erfindungsgemäße Medien) mit und ohne Lichtstabilisator in der Drucktinte aufnehmenden Schicht miteinander verglichen.
Zwei Tintenstrahlaufzeichnungsmedien werden durch Beschichtung eines harzbeschichteten Papiers mit einer Drucktinte absorbierenden Schicht mit der in Tabelle 4 angegebenen Zusammensetzung (mit und ohne LS-4) hergestellt. Das Auftragsgewicht des anorganischen Pigments beträgt 20,0 g/m². Infolge des viel niedrigeren Pigment/Bindemittel-Verhältnisses als im vorigen Beispiel weisen diese Drucktinte aufnehmenden Schichten keine messbare Porosität auf.
TABELLE 4
Das Drucken und Auswerten der Muster erfolgt analog der im vorigen Beispiel 2 beschriebenen Verfahrensweise.
Die infolge Verblassen durch Einwirkung von Licht ausgelösten relativen Verlustwerte (%) der Dichte der vier 50%igen Farbfelder zusammen sind in Tabelle 5 aufgelistet.
TABELLE 5
Aus Tabelle 5 ergibt sich, dass durch Einbettung der Verbindung LS-4 in ein völlig nicht-poröses Material keine Verbesserung der gedruckten Farben erzielt wird.
Dieses Beispiel stellt also unter Beweis, dass der vorteilhafte Einfluss auf die Lichtbeständigkeit lediglich bei erfindungsgemäßen porösen pigmentierten Medien und nicht in nicht-porösen Tintenstrahldruckmedien erzielt wird.

Claims

Ein Tintenstrahlaufzeichnungsmaterial mit einem Träger und einer porösen tintenaufnehmenden Schicht, die ein Bindemittel, ein Pigment und eine Verbindung der folgenden allgemeinen Formel (I) enthält:
in der R¹ ein Wasserstoffatom, eine Hydroxylgruppe, eine Oxyradikalgruppe, eine alifatische Gruppe, eine Acylgruppe, eine alifatische Oxygruppe oder eine Acyloxygruppe bedeutet und R² eine alifatische Gruppe mit zumindest 3 Kohlenstoffatomen und zumindest 2 Hydroxylgruppen bedeutet.
Tintenstrahlaufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung der allgemeinen Formel (I) folgender Formel entspricht
Tintenstrahlaufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Pigment ein anorganisches Pigment ist.
Tintenstrahlaufzeichnungselement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das anorganische Pigment Kieselsäure, Tonerde, Aluminiumhydrat, Aluminiumsilikat oder Aluminiumtrihydroxid ist.
Tintenstrahlaufzeichnungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel ein Polyvinylalkohol ist.
Tintenstrahlaufzeichnungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Menge Pigment zur Menge Bindemittel zumindest 4 beträgt.
Tintenstrahlaufzeichnungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das gemäß dem Stickstoffadsorptionsverfahren gemessene Porenvolumen der Drucktinte aufnehmenden Schicht mehr als 0,1 ml/g aufgetragener Feststoff beträgt.