HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Tintenstrahl-
Aufzeichnungsfolie, die ein gutes Tintenfixierungsverhalten
zeigt, wobei ein Verlaufen der Tintenpunkte insbesondere bei
hoher Feuchtigkeit verhindert wird und ferner ein Verblassen
oder eine Farbänderung der aufgezeichneten Bilder, die im
Laufe der Zeit eintreten können, verhindert wird.
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Durch Tintenstrahltechnik werden Bilder oder Buchstaben
aufgezeichnet, indem gemäß verschiedenen Prinzipien
ausgestoßene Tintentröpfchen auf einem Aufzeichnungsblatt,
wie Papier, abgeschieden werden. Die Tintenstrahlaufzeichnung
ist insofern vorteilhaft, als sie eine
Hochgeschwindigkeitsaufzeichnung ermöglicht, wenig Lärm
hervorruft, leicht für Mehrfarben-Aufzeichnungen eingesetzt
werden kann, hinsichtlich der Art der Muster oder Bilder
keine Beschränkungen kennt und keine Verarbeitung für
Entwicklung und Fixieren erforderlich macht. Daher hat sich
die Tintenstrahlaufzeichnung rasch auf verschiedenen Gebieten
durchgesetzt, z.B. für Vorrichtungen zum Aufzeichnen
verschiedener Bilder, einschließlich Kanji-Schriftzeichen
(chinesische Schriftzeichen) und Farbbilder. Ferner sind die
durch das Mehrfarben-Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren
erzeugten Bilder in keiner Weise Bildern unterlegen, die mit
einer Mehrfarben-Druckpresse oder durch Farbphotographie
erhalten worden sind. Daneben erstreckt sich die Verwendung
der Tintenstrahlaufzeichnung auf das Gebiet der Herstellung
von Vollfarbenbildern, wo keine große Kopienanzahl
erforderlich ist, da die Kosten pro Kopie günstiger als bei
Anwendung photographischer Verfahren sind.
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Was die Aufzeichnungsblätter für die Tintenstrahlaufzeichnung
betrifft, wurden Anstrengungen im Hinblick auf die Drucker-
Hardware oder Tintenzusammensetzungen unternommen, um
holzfreie Papiere oder beschichtete Papiere, die für übliche
Druck- oder Schreibvorgänge verwendet werden, einzusetzen.
Jedoch sind zunehmend Verbesserungen der Aufzeichnungsblätter
erforderlich, um Schritt zu halten mit der Entwicklung der
Drucker-Hardware, beispielsweise in bezug auf ständig
steigende Geschwindigkeiten, Entwicklung von noch feiner
definierten Vollfarbenbildern und auch Schritt zu halten mit
der Ausdehnung der Anwendungsgebiete. Dies bedeutet, daß ein
Bedarf an Aufzeichnungsblättern besteht, die eine beständig
hohe Reproduzierbarkeit der Abbildungen gewährleisten. Um die
Erfordernisse in bezug auf eine hohe Bilddichte der
gedruckten Punkte, sowie in bezug auf brillante und
ansprechende Farbtoneigenschaften zu erfüllen, muß die
aufgebrachte Tinte rasch fixieren und darf nicht
durchschlagen oder verlaufen, selbst wenn unterschiedliche
Farbtinten übereinander aufgebracht werden. Außerdem soll die
Tinte sich rasch verfestigen, die Punkte sollen nicht mehr
als notwendig verlaufen und der Umfang der Punkte soll scharf
und markant sein.
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Bisher wurden einige Vorschläge gemacht, um diese
Anforderungen zu erfüllen. Beispielsweise wurde versucht, die
Tintenabsorptionseigenschaft durch Bereitstellung einer
Tintenempfangsschicht, die vorwiegend aus Siliziumdioxid-
Pigment besteht, zu verbessern, wobei diese als absorbierende
Schicht auf der Oberfläche eines Trägers dient (JP-A-52-9074
und JP-A-58-72495). Um die Tintenabsorptionseigenschaft
dieser Tintenempfangsschicht zu verbessern und um eine hohe
Bilddichte der gedruckten Punkte unter Zurückdrängung eines
Verlaufens zu erreichen, schlagen JP-A-55-51583 und JP-A-56-
157 den Zusatz von nicht-kolbidalen Siliziumdioxid-Pulvern
zu der Tintenempfangsschicht vor. Ein weiterer Versuch
beschäftigt sich mit dem Farbstoffverteilungszustand in der
Tintenempfangsschicht als ein Faktor, der die
Färbeeigenschaften und die Schärfe beeinflußt. Gemäß diesem
Versuch wird die Verwendung eines speziellen
farbstoffabsorbierenden Mittels vorgeschlagen, das die
Farbstoffkomponente in der Tinte adsorbiert (JP-A-55-144172).
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Die vorstehenden Vorschläge sind insofern erfolgreich, als
sie ein Verlaufen zurückdrängen und die Erzeugung von Bildern
mit hervorragender Schärfe und Farbqualität ermöglichen,
wobei dies aber nur unter relativ günstigen
Umgebungsbedingungen möglich ist. Diese erfolgreichen
Wirkungen lassen sich kaum durchgehend aufrechterhalten, wenn
sich die Aufzeichnungs- und Lagerungsumgebung verändert.
Insbesondere wenn eine Aufzeichnung unter stark feuchten
Bedingungen durchgeführt oder das Druckerzeugnis unter
solchen Bedingungen gelagert wird, kommt es dazu, daß die
Tinte, die üblicherweise auf wäßriger Basis ist und sich
verfestigt hat, durch Absorption von Feuchtigkeit flüssig
wird und verläuft. Eine weitere Schwierigkeit besteht darin,
daß sich das farbgebende Mittel im zeitlichen Verlauf
verändert, wodurch eine Verfärbung des aufgezeichneten Bildes
erfolgt. Das vorerwähnte Verlaufen von Tinte führt zu einer
Vergrößerung der Tüpfeldurchmesser unter Beeinträchtigung
ihrer Schärfe, ihrer Farbqualität und der
Bildreproduzierbarkeit. Ferner führt eine Verfärbung des
aufgezeichneten Bildes nicht nur zu einer Beeinträchtigung
der Farbqualität, sondern bringt auch die Schwierigkeit mit
sich, daß Bilder von höchst unterschiedlicher Farbe
entstehen.
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Bei Auftreten dieser Schwierigkeiten wird der Wert eines
Tintenstrahl-Aufzeichnungsblattes beeinträchtigt. Folgende
Maßnahmen kommen zur Vermeidung dieser Schwierigkeiten in
Frage. Zur Erzielung eines scharfen Bildes ist es bevorzugt,
daß das horizontale Verlaufen eines Tintentüpfels eingedämmt
wird. Zur Aufrechterhaltung der Farbqualität der Bilder ist
es bevorzugt, daß das farbgebende Mittel der Tinte auf der
Oberfläche des Aufzeichnungsblattes verbleibt. Somit ist es
ideal, daß nur der Tintenträger in das Innere des
Aufzeichnungsblattes wandert und das farbgebende Mittel an
dessen Oberfläche verbleibt. Um andererseits eine im Laufe
der Zeit eintretende Verfärbung zu vermeiden, soll das
farbgebende Mittel vorzugsweise mit dem Träger in eine solche
Tiefe, gesehen von der Oberfläche des Aufzeichnungsblattes
aus, eindringen, daß es gegen äußere Faktoren, wie Licht oder
Ozongas, geschützt ist. Somit stehen die Eindämmung des
Verlaufens der Tüpfel und die Verhinderung einer
Beeinträchtigung der Farbqualität im Konflikt zueinander, so
daß es schwierig ist, die beiden Probleme gleichzeitig zu
lösen.
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Mit der in neuerer Zeit erfolgten weiten Verbreitung von
Titenstrahldruckern kam es auch zu einer erheblichen
Diversifikation der Umgebungsbedingungen, unter denen der
Druckvorgang durch Tintenstrahlaufzeichnung durchgeführt
wird. Es besteht daher ein Bedürfnis, daß die
Bildreproduzierbarkeit durch die Umgebungsbedingungen nicht
beeinträchtigt wird. Ferner wird auf dem Gebiet der
Vollfarben-Hard-Copies, auf dem das
Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren in zunehmendem Maße
eingesetzt wird, immer mehr nach der Lagerstabilität gefragt.
Somit besteht ein Bedürfnis nach Aufzeichnungsblättern, die
diese Anforderungen erfüllen.
ZUSAMMENFASSENDE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Tintenstrahl-
Aufzeichnungsblatt bereitzustellen, das ein günstiges
Tintenfixierungsverhalten aufweist, wobei ein Verlaufen von
Tintentüpfeln, insbesondere unter starker Feuchtigkeit,
verhindert wird und ferner ein Bleichen oder eine
Farbänderung der aufgezeichneten Bilder, die im Laufe der
Zeit auftreten können, ebenso gehemmt werden.
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Als Ergebnis umfangreicher, von den Erfindern durchgeführter
Untersuchungen über Tintenstrahl-Aufzeichnungsblätter wurde
festgestellt, daß sich das Fixierungsverhalten verbessern
läßt, ein Verlaufen von Tintentüpfeln auch unter stark
feuchter Umgebung verhindert werden kann und ferner eine
Beeinträchtigung der Farbqualität unter Kontrolle gehalten
werden kann, indem man auf dem Aufzeichnungsblatt eine
Tintenempfangsschicht bereitstellt, die aus einer
Beschichtungsmasse mit einem Gehalt an einem speziellen
Mittel gebildet ist.
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Somit wird erfindungsgemäß ein Tintenstrahl-
Aufzeichnungsblatt bereitgestellt, das einen Träger und
mindestens eine auf eine Seite des Trägers schichtförmig
aufgebrachte Tintenempfangsschicht aufweist und dadurch
gekennzeichnet ist, daß die Tintenempfangsschicht eine
Überzugsmasse mit einem Gehalt an einem quaternären Salz
eines Dimethylamin. Epichlorhydrin-Addukts der folgenden
Formel (1) enthält:
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worin n eine ganze Zahl ist, die den Polymerisationsgrad
angibt und im Bereich von 2 bis 2000 liegt.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Beim erfindungsgemäß verwendeten quaternären Salz des
Dimethylamin Epichlorhydrin-Addukts handelt es sich um ein
quaternäres Ammoniumsalz mit kationischer Beschaffenheit. Der
Polymerisationsgrad n und die Menge des quaternären Salzes
stehen in enger Beziehung zur Viskosität der Überzugsmasse
der Tintenempfangsschicht und können wahlweise im Hinblick
auf eine Viskosität festgelegt werden, die die
Produktionsstufen, z.B. die Herstellung der Überzugsmasse und
das Aufbringen dieser Masse in bezug auf die Einstellbarkeit
des Beschichtungsgewichts, nicht beeinträchtigt. Jedoch
beträgt der Polymerisationsgrad n vorzugsweise 2000 oder
weniger im Hinblick auf die Handhabung. Die Menge dieses
Produkts wird so eingestellt, daß der PD-Wert, der gemäß der
folgenden Gleichung definiert ist, im Bereich von 0,2 bis 40
meq/m² und vorzugsweise von 0,7 bis 20 meq/m² liegt,
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PD = ED × WD,
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worin die einzelnen Symbole folgende Bedeutungen haben:
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ED: [meq/g] - kationische Ladungsmenge, wiedergegeben durch
die kolloidale Titrationsmenge des
kationischen quaternären Salzes;
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WD [g/m²]: Menge des quaternären Salzes WD [g/m²] in der
Tintenempfangs schicht; und
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PD: [meq/m²] : kationische Ladungsmenge, wiedergegeben durch
die kolloidale Titrationsmenge pro
Flächeneinheit des Aufzeichnungsblattes.
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Die Größe von PD variiert je nach den für den beabsichtigten
Zweck erforderlichen Konzentrationen. Liegt sie unter 0,2
meq/m², so ist es schwierig, das Tintenfixierungsverhalten zu
gewährleisten. Ferner wird es dann schwierig, die
Beeinträchtigung der Farbqualität zu verhindern. Wenn dieser
Wert 40 meq/m² übersteigt, so ergibt sich eine niedere
Tintenabsorptionsgeschwindigkeit, d.h. die Geschwindigkeit
des Tintenträgers zur Durchdringung der
Tintenempfangsschicht, so daß die Tinte dazu neigt, sich auf
der Oberfläche der Tintenempfangsschicht unter Herbeiführung
einer Vergrößerung des Tüpfeldurchmessers zu verteilen, was
die Schärfe des gedruckten Bildes vermindert. Ferner muß zur
Erzielung eines bestimmten Grads an Tintenfixierungsverhalten
die Menge des quaternären Salzes unter Verringerung des
Polymerisationsgrads n erhöht werden. Der Polymerisationsgrad
n des quaternären Salzes liegt vorzugsweise im Bereich von
300 bis 2000.
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Die Beschichtungsmasse für die Tintenempfangsschicht kann
zusätzlich (Meth)acrylamid-Diallylamin-Copolymeres enthalten,
bei dem es sich um ein kationisches sekundäres Amin handelt,
und das in starkem Maße die Beeinträchtigung der Farbqualität
hemmt. Die Verwendung des Copolymeren trägt auch zur
Erzielung des Tintenfixierungsverhaltens unter normalen
Umgebungsbedingungen bei, jedoch nicht unter einer Umgebung
von starker Feuchtigkeit, so daß das Ziel der vorliegenden
Erfindung durch die Zugabe des Copolymeren allein nicht
erreicht werden kann. Bei gemeinsamer Verwendung mit dem
vorerwähnten quaternären Salz des
Dimethylamin Epichlorhydrin-Addukts lassen sich die beiden
günstigen Wirkungen ohne Ausfälle erreichen.
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Erfindungsgemäß kann das vorerwähnte quaternäre Salz des
Dimethylamin Epichlorhydrin-Addukts allein verwendet werden;
um jedoch in ausreichender Weise die jeweiligen Vorteile des
quaternären Salzes und des Copolymeren zu erzielen, ist es
bevorzugt, beide Bestandteile in kombinierter Form
einzusetzen. Die Menge des Copolymeren in der
Tintenempfangsschicht liegt vorzugsweise im Bereich von 1/4
bis 2/1, angegeben als Gewichtsverhältnis zum quaternären
Salz. Die Gesamtmenge davon wird vorzugsweise so eingestellt,
daß sich eine kolloidale Titrationsmenge P [meq/m²], die
gemäß der folgenden Formel berechnet wird, im Bereich von 0,2
bis 40 meq/m² und vorzugsweise von 0,7 bis 20 meq/m² ergibt.
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P = ED × Wd + EA × WA
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worin die einzelnen Symbole folgende Bedeutung haben:
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ED und EA: Kolloidale Titrationsmenge [meq/g] des Kations
des quaternären Salzes bzw. des Copolymeren;
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WD und WA: Beschichtungsgewicht (g/m²) des quaternären
Salzes bzw. des Copolymeren.
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Zu den erfindungsgemäß verwendeten Trägern gehören
Basispapiere, die hergestellt worden sind, indem man einen
Holzstoff, z.B. einen chemischen Holzstoff, wie LBKP oder
NBKP, einen mechanischen Holzstoff, wie GP, PGW, RMP, TMP,
CTMP, CMP oder CGP, oder Recycling-Fasern, wie DIP und
bekanntes Pigment als Hauptkomponenten mit mindestens einem
Additiv, wie Bindemittel, Schlichtemittel, Fixiermittel,
Retentionshilfsmittel, Kationisierungsmittel und
Verstärkungsmittel, vermischt und aus dem erhaltenen Gemisch
mit einer Papiermaschine, wie einer Foudrinier-Maschine,
Zylindermaschine und Doppeldrahtmaschine, Papier herstellt.
Zu den Trägern gehören ferner beliebige Blattaufbauten, wie
Papiere, auf die unter Verwendung einer Leimpresse Stärke,
Polyvinylalkohol oder dgl. als Verankerungsschicht
aufgebracht ist, oder beschichtete Papiere, die mit einer
Pigmentschicht versehen sind, wie Kunstdruckpapier,
Gußstreichpapiere oder dgl. Ferner kann es sich bei den
Trägern um solche mit einer Polyolefinharzschicht,
synthetische Harzfilme, wie Polyethylen, Propylen, Polyester,
Nylon, Rayon und Polyurethan sowie Gemische davon, oder um
solche aus synthetischen Fasern aus derartigen Harzen
handeln. Zur Verbesserung der glatten
Oberflächenbeschaffenheit können diese Träger vor dem
Aufbringen der Tintenempfangsschicht durch einen
Maschinenkalander, TG-Kalander, Weichkalander und dgl.
verarbeitet werden.
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Die Tintenempfangsschicht ist vorwiegend zusammengesetzt aus
einem Pigment und einem Bindemittel, dem das quaternäre Salz
des Dimethylamin Epichlorhydrin-Addukts als wesentliche
Komponente zugesetzt ist. Erfindungsgemäße Ausführungsformen
umfassen ein Papier mit einer Tintenempfangsschicht, in der
das quaternäre Salz des Dimethylamin Epichlorhydrin-Addukts
enthalten ist. Eine spezielle Ausführungsform der Erfindung
ist auf Papiere mit einer rückwärtigen Überzugsschicht auf
der der Tintenempfangsschicht gegenüberliegenden Seite
abgestellt.
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Das Basispapier, die Tintenempfangsschicht und die
rückwärtige Überzugsschicht gemäß der vorliegenden Erfindung
können eine oder mehrere Arten von bekannten weißen Pigmenten
enthalten. Beispiele für das weiße Pigment sind anorganische
weiße Pigmente, wie gefälltes Calciumcarbonat, gemahlenes
Calciumcarbonat, Kaolin, Talkum, Calciumsulfat, Bariumsulfat,
Titandioxid, Zinkoxid, Zinksulfid, Zinkcarbonat, Satinweiß,
Aluminiumsilikat, Diatomeenerde, Calciumsilikat,
Magnesiumsilikat, synthetisches amorphes Siliziumdioxid,
kolbidales Siliziumdioxid, kolbidales Aluminiumoxid,
Pseudoboehmit, Aluminiumhydroxid, Aluminiumoxid, Lithopon,
Zeolith, hydrolysiertes Halbysit, Magnesiumcarbonat und
Magnesiumhydroxid, sowie organische Pigmente, wie Styrol,
Kunststoffpigmente, Acryl-Kunststoffpigmente, Polyethylen,
Mikrokapseln, Harnstoffharze und Melaminharze.
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Zu Bindemitteln in der Tintenempfangsschicht und der
rückwärtigen Überzugsschicht gehören Polyvinylalkohol,
Vinylacetat, oxidierte Stärke, veretherte Stärke,
Cellulosederivate, wie Carboxymethylcellulose und
Carboxyethylcellulose, Casein, Gelatine, Sojaprotein,
silylmodifizierter Polyvinylalkohol, konjugierte Dien-
Copolymer-Latices, wie Maleinsäureanhydridharze, Styrol-
Butadien-Copolymere und Methylmethacrylat-Butadien-
Copolymere, Acryl-Polymer-Latices, wie Polymere oder
Copolymere von Acrylestern und Methacrylestern, und Polymere
oder Copolymere von Acrylsäure und Methacrylsäure, Vinyl-
Polymer-Latices, wie Ethylen-Vinylacetat-Copolymere, mit
funktionellen Gruppen modifizierte Polymer-Latices, die durch
Modifizieren der vorerwähnten verschiedenen Polymeren mit
Monomeren mit einem Gehalt an einer funktionellen Gruppe,
z.B. einer Carboxylgruppe, erhalten worden sind, wäßrige
Klebstoffe, wie hitzehärtende synthetische Harze, wie
Melaminharze und Harnstoffharze&sub1; synthetische Harzklebstoffe,
wie Polymethylmethacrylat, Polyurethanharze, ungesättigte
Polyesterharze, Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymere,
Polyvinylbutyral und Alkydharze. Diese können allein oder in
Kombination aus zwei oder mehr dieser Bestandteile eingesetzt
werden.
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In einer speziellen Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung, in der eine oder mehrere Arten der vorerwähnten
Pigmente als Hauptbestandteil verwendet werden, wird die
Verwendung eines porösen anorganischen Pigments bevorzugt.
Beispiele für derartige poröse anorganische Pigmente sind
poröses, synthetisches amorphes Siliciumdioxid, poröses
Magnesiumcarbonat und poröses Aluminiumoxid, wobei poröses
synthetisches amorphes Siliciumdioxid mit einem großen
Porenvolumen besonders bevorzugt wird.
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Die Gesamtmenge der Bindemittel kann wahlweise je nach den
Eigenschaften des gewünschten Tintenstrahl-
Aufzeichnungsblattes eingestellt werden, liegt aber im
allgemeinen bei 5 bis 60 Gew.-%, bezogen auf 100 Gew.-% des
Pigments.
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Die Zusammensetzung der Tintenempfangsschicht kann ferner
wahlweise als weitere Additive Pigmentdispergiermittel,
Verdickungsmittel, Fluiditätsverbesserer,
Entschäumungsmittel, Schauminhibitoren, Trennmittel,
Schaummittel, Eindringhilfsmittel, Farbstoffe, Farbpigmente,
fluoreszierende Aufheller, UV-Absorber, Antioxidantien,
Konservierungsmittel, Schlammbeseitigungsmittel, wasserfest
ausrüstende Mittel, Naßfestigkeitsmittel und
Trockenfestigkeitsmittel enthalten.
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Die Beschichtungsmasse für die rückwartige Überzugsschicht
kann als weitere Additive Pigmente, Dispergiermittel,
Verdickungsmittel, Fluiditätsverbesserer,
Entschäumungsmittel, Schauminhibitoren, Trennmittel,
Schäumungsmittel, Eindringhilfsmittel, Farbstoffe,
Farbpigmente, fluoreszierende Aufheller, UV-Absorber,
Antioxidantien, Konservierungsmittel,
Schlammbeseitigungsmittel, wasserfest ausrüstende Mittel,
Naßfestigkeitsmittel und Trockenfestigkeitsmittel enthalten.
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Zum Aufbringen der Tintenempfangsschicht und der rückwärtigen
Überzugsschicht durch Beschichten oder Imprägnieren kann man
sich verschiedener, aus dem Stand der Technik bekannter
Aufbringvorrichtungen bedienen, wie Rakelbeschichter,
Walzenbeschichter, Luftmesserbeschichter, Stabbeschichter,
Stab-Klingen-Beschichter, Vorhangbeschichter,
Kurzstiftbeschichter ("short dowel coater") und Leimpressen,
die jeweils in die Maschine integriert sind oder nicht. Nach
Beendigung des Beschichtungs- oder Imprägniervorgangs wird
die Schicht getrocknet und kann ferner unter Verwendung von
Kalandern, wie Maschinenkalandern, TG-Kalandern,
Superkalandern und Weichkalandern, einer endgültigen
Oberflächenbehandlung unterzogen werden.
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Bei der erfindungsgemäß verwendeten Tinte handelt es sich um
eine Aufzeichnungslösung mit einem Gehalt an farbgebendem
Mittel, Lösungsmittel und weiteren Additiven. Zu den
farbgebenden Mitteln gehören wasserlösliche Farbstoffe, wie
Direktfarbstoffe, Säurefarbstoffe, basische Farbstoffe,
Reaktivfarbstoffe und Nahrungsmittelfarbstoffe. Zu den
Lösungsmitteln für die wäßrige Tinte gehören Wasser und
verschiedene wasserlösliche, organische Lösungsmittel, wie
Alkohole mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, wie Methylalkohol,
Ethylalkohol, n-Propylalkohol, Isopropylalkohol, n-
Butylalkohol, sec.-Butylalkohol, tert.-Butylakohol und
Isobutylalkohol; Amide, wie Dimethylformamid und
Dimethylacetamid; Ketone oder Ketonalkohole, wie Aceton und
Diacetonalkohol; Ether, wie Tetrahydrofuran und Dioxan,
Polyalkylenglykole, wie Polyethylenglykol und
Polypropylenglykol; Alkylenglykole mit 2 bis 6
Alkylengruppen, wie Ethylenglykol, Propylenglykol,
Butylenglykol, Triethylenglykol, 1,2,6-Hexantriol,
Thiodiglykol, Hexylenglykol und Diethylenglykol; sowie
niedere Alkylether von mehrwertigen Alkoholen, wie Glycerin,
Ethylenglykolmethylether, Diethylenglykolmethyl- (oder
ethyl) -ether und Triethylenglykolmonomethylether. Unter
diesen zahlreichen wasserlöslichen organischen Lösungsmitteln
sind mehrwertige Alkohole, wie Diethylenglykol, und niedere
Alkylether von mehrwertigen Alkoholen, wie
Triethylenglykolmonomethylether und
Triethylenglykolmonoethylether, bevorzugt. Als weitere
Additive lassen sich beispielsweise pH-Regulatoren,
chelatbildende Mittel, Konservierungsmittel,
Viskositätsmodifikatoren, Tenside, Netzmittel und
korrosionsverhindernde Mittel erwähnen.
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Das erfindungsgemäße Tintenstrahl-Aufzeichnungsblatt kann
nicht nur als Tintenstrahl-Aufzeichnungsblatt sondern auch
als ein beliebiges Auf zeichnungsblatt verwendet werden, auf
das eine flüssige Tinte oder eine Tinte, die zum Zeitpunkt
der Aufzeichnung flüssig ist, für den Aufzeichnungsvorgang
aufgebracht wird. Zu derartigen Aufzeichnungsblättern, die
für andere Zwecke als für übliche Tintenstrahl-
Aufzeichnungssysteme verwendet werden, gehören
Bildempfangsblätter für Wärmeübertragungs-
Aufzeichnungssysteme, bei denen ein Tintenblatt mit einem
Gehalt an einem dünnen Träger, wie einem Harzfilm, einem
hochdichten Papier oder einem synthetischen Papier, das mit
einer unter wärmeeinwirkung schmelzbaren Tinte, die
überwiegend aus einer unter Warmeeinwirkung schmelzbaren
Substanz und einem Farbstoff oder Pigment besteht, von der
Rückseite her erwärmt wird, um die Tinte zu schmelzen und die
geschmolzene Tinte zu übertragen; ein Blatt für eine
spezielle Tintenstrahlaufzeichnung, bei der man sich einer
erwärmten und geschmolzenen Tinte oder einer oleophilen
Tintenlösung, in der ein öllöslicher Farbstoff in einem
organischen Bestandteil gelöst ist, bedient; und ein
Tintenempfangsblatt, auf das Bilder von einem
lichtempfindlichen und druckempfindlichen Donorblatt, das mit
Mikrokapseln mit einem Gehalt an einem photopolymerisierbaren
Monomeren und einem farblosen oder gefärbten Farbstoff oder
Pigment beschichtet ist, übertragen werden.
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Diesen Aufzeichnungssystemen ist gemeinsam, daß sich die
Tinte zum Zeitpunkt des Aufzeichnungsvorgangs in einem
flüssigen Zustand befindet. Die flüssige Tinte durchdringt in
vertikaler und horizontaler Richtung die
Tintenempfangsschicht und diffundiert darin, bis sie ihre
Fluidität verliert und fixiert wird. Ein
Tintenabsorptionsvermögen des Aufzeichnungsblattes ist in
Übereinstimmung mit dem jeweiligen Aufzeichnungssystem
erforderlich, so daß das erfindungsgemäße Tintenstrahl-
Aufzeichnungsblatt in erfolgreicher Weise für diese
Aufzeichnungssysteme verwendet werden kann.
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Ferner kann das erfindungsgemäße Tintenstrahl-
Aufzeichnungsblatt als Aufzeichnungsblatt für
elektrophotographische Aufzeichnungssysteme verwendet werden,
die in Kopiergeräten, Druckern und dgl., bei denen ein Toner
unter Erwärmen fixiert wird, weit verbreitet sind.
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Das Verlaufen des Tintentüpfels ist eine Erscheinung, bei der
die Tinte in horizontaler Richtung auf der Oberfläche des
Aufzeichnungsblattes diffundiert. Um das Verlaufen des
Tüpfels zu verhindern, muß seine Diffusion in der Z-Richtung
unterstützt werden. Die Bereitstellung einer
Tintenempfangsschicht mit einer großen Oberfläche unterstützt
eine derartige Diffusion in der Z-Richtung, wodurch das
Verlaufen des Tintentüpfels gehemmt werden kann. Andererseits
dringt das farbgebende Mittel der Tinte ebenfalls ein oder
sinkt tief in das Aufzeichnungsblatt ein, was zu einer
Verringerung der Bilddichte führt, wodurch die Farbqualität
beeinträchtigt wird. Da das im Tintenträger gelöste
farbgebende Mittel anionisch ist, trägt die Verwendung eines
Mittels mit einer kationischen Gruppe in der
Tintenempfangsschicht zur Fixierung des farbgebenden Mittels
auf der Oberfläche zur Verbesserung der Bilddichte bei,
blockiert aber die Diffusion der Tinte entlang der Z-Richtung
unter Förderung des Verlaufens des Tintentüpfels.
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Während das Verlaufen des Tintentüpfels und die Bilddichte
miteinander in Konflikt stehende Eigenschaften sind, ist
unter der Bilddichte mit Sicherheit die Reflexion von
sichtbarem Licht zu verstehen, wobei die Reflexion nicht nur
an der Oberfläche der Tintenempfangsschicht, sondern auch in
einem Abstand im Innern der Oberfläche stattfindet. Dies läßt
darauf schließen, daß das farbgebende Mittel der Tinte die
Oberflächenschicht durchdringen und sich im Innern in einem
Abstand von der Oberfläche befinden kann, ohne die Bilddichte
zu beeinflussen. Somit lassen sich die im Konflikt zueinander
stehenden Eigenschaften verbessern, wenn die
Tintenempfangsschicht eine Passage der Tinte an der
Oberfläche erlaubt, das farbgebende Mittel der Tinte aber
innerhalb der Schicht festhält.
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Es kommen zwei Optionen in Frage, um die miteinander in
Konflikt stehenden Eigenschaften weiter zu entwickeln. Eine
Möglichkeit besteht darin, die Oberfläche der
Tintenempfangsschicht zu erhöhen, während die andere
Möglichkeit in der Verwendung einer Verbindung mit einer
kationischen Gruppe in der Schicht besteht. Im Hinblick auf
eine Hemmung des Verlaufens der Tinte unter stark feuchten
Umgebungsbedingungen, was eine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung darstellt, wird die letztgenannte Möglichkeit
bevorzugt. Die Wirkung der erstgenannten Möglichkeit besteht
in einer physikalischen Absorption, während bei der
letztgenannten Möglichkeit eine elektrophile oder chemische
Bindung stattfindet, so daß ein Verlaufen des farbgebenden
Mittels durch Feuchtigkeitseinwirkung viel weniger
wahrscheinlich ist.
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Die letztgenannte Möglichkeit begünstigt auch eine Hemmung
des Abbaus der Farbqualität im Laufe der Zeit, was eine
weitere Aufgabe der Erfindung darstellt. Es wird angenommen,
daß eine Farbänderung oder ein Verblassen auf eine
Veränderung der spektralen Absorptionswellenlänge eines im
farbgebenden Mittel enthaltenen Chromophors oder Auxochroms,
die durch einen bestimmten Umgebungseinfluß hervorgerufen
werden, zurückzuführen ist. Das in der erfindungsgemäßen
Tintenempfangsschicht enthaltene quaternäre Salz des
Dimethylamin Epichlorhydrin-Addukts blockiert in wirksamer
Weise diese Veränderung. Obgleich die Theorie dieses
Blockierungsmechanismus noch nicht geklärt ist, wird
angenommen, daß das Absorptionsspektrum des Chromophors oder
Auxochroms durch Bindung des quaternären Salzes an das
farbgebende Mittel stabilisiert wird oder das quaternäre Salz
eine Filmbildungsfähigkeit besitzt und der erhaltene Film das
farbgebende Mittel bedeckt und es gegen den äußeren Einfluß
durch Licht oder Ozongas schützt. Ferner kann die Hemmung der
Farbbeeinträchtigung zusätzlich gewährleistet werden, indem
man ein (Meth)acrylamid-Diallylamin-Copolymeres in
Kombination mit dem quaternären Salz verwendet.
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Die folgenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der
Erfindung und sollen in keiner Weise den Schutzumfang der
Erfindung beschränken. Sämtliche Teil- und Prozentangaben
beziehen sich auf das Gewicht, sofern nichts anderes
angegeben ist.
Beispiel 1
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Ein Papierausgangsmaterial wurde hergestellt, das 25 Teile
Pigmente mit einem Gehalt an gefälltem
Calciumcarbonat/gemahlenem Calciumcarbonat/Talkum (30/35/35),
0,10 Teile eines handelsüblichen Alkylketendimeren, 0,03
Teile eines handelsüblichen kationischen (Meth)acrylamids,
0,8 Teile einer handelsüblichen kationisierten Stärke und 0,4
Teile Aluminiumsulfat, bezogen auf 100 Gew.-Teile eines
Faserbeschickungspapierstoffs mit einem Gehalt an 80 Teilen
LBKP (Mahlgrad 400 ml CSF) und 20 Teile NBKP (Mahlgrad 450 ml
CSF), enthielt. Unter Verwendung des auf diese Weise
hergestellten Papierausgangsmaterials wurde eine als Träger
dienende Papierbahn mit einem Flächengewicht von 90 g/m² mit
einer Fourdrinier-Maschine hergestellt.
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Eine Tintenempfangsschicht wurde auf der Oberfläche des auf
diese Weise erhaltenen Trägers ausgebildet. Eine
Beschichtungsmasse für die Tintenempfangsschicht wurde unter
Verwendung von 100 Teilen eines synthetischen amorphen
Siliziumdioxids (FINESIL X37B, Produkt der Firma Tokuyama
Soda Co., Ltd.), 50 Teilen Polyvinylalkohol (PVA 117, Produkt
der Firma Kuraray Co., Ltd.) und 10 Teilen eines kationischen
Fixiermittels (ACCURAC 41, Produkt der Firma Mitsui Cyanamid
Co., Ltd.; durchschnittlicher Polymerisationsgrad n = 363),
dessen kationische Ladung als kolloidale Titrationsmenge 6,9
meq/g betrug, hergestellt. Die Feststoffkonzentration der
Beschichtungsmasse wurde auf 13 % eingestellt. Die erhaltene
Beschichtungsmasse für die Tintenempfangsschicht wurde
schichtförmig in einer Beschichtungsmenge von 6 g/m² auf die
Oberfläche des vorstehend erhaltenen Trägers mit einem
Luftmesserbeschichter aufgebracht und getrocknet. Die
erhaltene Bahn wurde sodann kalandriert. Man erhielt das
erfindungsgemäße Tintenstrahl-Aufzeichnungsblatt von Beispiel
1.
Beispiel 2
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Ein Träger wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1
hergestellt. Eine Beschichtungsmasse für die
Tintenempfangsschicht wurde auf die gleiche Weise wie in
Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, daß das kationische
Fixiermittel in einer Menge von 20 Teilen verwendet wurde.
Die erhaltene Beschichtungsmasse wurde unter den gleichen
Bedingungen wie in Beispiel 1 auf den Träger schichtförmig
aufgebracht, getrocknet und der Kalandrierung unterworfen.
Man erhielt das Tintenstrahl-Aufzeichnungsblatt von Beispiel
2.
Beispiel 3
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Ein Träger wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1
hergestellt. Eine Beschichtungsmasse für die
Tintenempfangsschicht wurde auf die gleiche Weise wie in
Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, daß das kationische
Fixiermittel in einer Menge von 50 Teilen verwendet wurde.
Die erhaltene Beschichtungsmasse wurde unter den gleichen
Bedingungen wie in Beispiel 1 auf den Träger schichtförmig
aufgebracht, getrocknet und der Kalandrierung unterworfen.
Man erhielt das Tintenstrahl-Aufzeichnungsblatt von Beispiel
3.
Beispiel 4
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Ein Träger wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1
hergestellt. Eine Beschichtungsmasse für die
Tintenempfangsschicht wurde auf die gleiche Weise wie in
Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, daß das kationische
Fixiermittel in einer Menge von 20 Teilen verwendet wurde und
zusätzlich 20 Teile eines (Meth)acrylamid-Diallylamin-
Copolymeren mit einer kolbidalen Titrationsmenge des Kations
von 3,7 meq/g zusätzlich verwendet wurde. Die erhaltene
Beschichtungsmasse wurde unter den gleichen Bedingungen wie
in Beispiel 1 auf den Träger schichtförmig aufgebracht,
getrocknet und der Kalandrierung unterworfen. Man erhielt das
Tintenstrahl-Aufzeichnungsblatt von Beispiel 4.
Vergleichsbeispiel 1
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Ein Träger wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1
hergestellt. Eine Beschichtungsmasse für die
Tintenempfangsschicht wurde auf die gleiche Weise wie in
Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, daß das kationische
Fixiermittel nicht verwendet wurde. Die erhaltene
Beschichtungsmasse wurde unter den gleichen Bedingungen wie
in Beispiel 1 auf den Träger schichtförmig aufgebracht,
getrocknet und der Kalandrierung unterworfen. Man erhielt das
Tintenstrahlaufzeichnungsblatt von Vergleichsbeispiel 1.
Vergleichsbeispiel 2
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Ein Träger wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1
hergestellt. Eine Beschichtungsmasse für die
Tintenempfangsschicht wurde auf die gleiche Weise wie in
Vergleichsbeispiel 1 hergestellt. Die erhaltene
Beschichtungsmasse wurde unter den gleichen Bedingungen wie
in Beispiel 1 schichtförmig auf den Träger aufgebracht,
getrocknet und der Kalandrierung unterworfen, mit der
Ausnahme, daß die Beschichtungsmenge 10 g/m² betrug. Man
erhielt das Tintenstrahl-Aufzeichnungsblatt von
Vergleichsbeispiel 2.
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Die Bewertung der in den Beispielen 1 bis 4 und den
Vergleichsbeispielen 1 und 2 erhaltenen Tintenstrahl-
Aufzeichnungsblätter wurde durch Messen der Tüpfelverlaufrate
und der Farbabbaurate des Bilds gemäß folgenden Methoden
durchgeführt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 aufgeführt.
Die Tüpfelverlaufrate zeigt das Verlaufen des Tüpfels unter
stark feuchten Bedingungen. Je größer der Wert ist, desto
stärker wird die Rate durch Feuchtigkeit beeinflußt, was zu
einer beeinträchtigten Schärfe und Farbqualität des Bildes
führt. Die Farbabbaurate des Bildes zeigt den Grad der
Farbveränderung des Bildes vom Zustand unmittelbar nach der
Aufzeichnung bis zum Ablauf einer bestimmten Zeitspanne. Je
größer der Wert ist, desto stärker ist der Farbabbau des
Bildes.
Tüpfelverlaufrate
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Man läßt die Probe 24 Stunden in einer Atmosphäre von 20ºC
und 65 % relativer Feuchtigkeit zur Konditionierung stehen.
Anschließend werden Tintentüpfel mit einem Titenstrahldrucker
(IO-720, Produkt der Firma Sharp Corporation) unter
Verwendung einer schwarzen Tinte aufgedruckt. Der Durchmesser
des Tüpfels in Kreisform, der durch die folgende Formel
definiert ist, wird durch einen Bildanalysator gemessen.
Anschließend läßt man die Druckprobe 24 Stunden in feuchter
Atmosphäre von 40ºC und 90 % relativer Feuchtigkeit stehen
und berechnet erneut auf die vorstehend beschriebene Weise
den Durchmesser des kreisförmigen Tüpfels. Das Verhältnis
D&sub2;/D&sub1; des Durchmessers (D&sub1; und D&sub2;) des kreisförmigen Tüpfels
vor und nach Einwirkung der genannten feuchten Atmosphäre
wird als Tüpfelverlaufrate definiert.
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Di = {(4/π) × A}1/2
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In der vorstehenden Formel bedeutet Di den Durchmesser des
kreisförmigen Tüpfels. D1 (i=1) ist ein Durchmesser des
kreisförmigen Tüpfels der Probe vor der Einwirkung der
feuchten Atmosphäre. D2 (i=2) ist der Durchmesser des
kreisförmigen Tüpfels der Probe nach Einwirkung der genannten
Atmosphäre.
Farbabbau
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Ein ausgefülltes Muster wurde auf die Aufzeichnungsblattprobe
mit einem Tintenstrahldrucker (IO-720, Produkt der Firma
Sharp Corporation) unter Verwendung einer schwarzen Tinte
aufgedruckt und in einem Xenon-Fadeometer 20 Stunden dem
Licht einer Xenonlampe ausgesetzt. Die Farbdifferenz der
Probe vor und nach der Belichtung wird gemessen. Die
Farbdifferenz läßt sich gemäß der folgenden Formel auf der
Grundlage der Ergebnisse der Messung der Farbe der Probe vor
und nach der Belichtung gemäß dem kolorimetrischen L*a*b*-
System (CIE 1976) definieren. Je größer der Farbdifferenzwert
ist, desto intensiver ist der Farbaubbau. Die Messung wird
mit dem Farbdifferenzmeßgerät CR100 der Firma Minolta Camera
Co., Ltd. unter Verwendung von Licht C als
Standardlichtquelle durchgeführt. Liegt die Farbdifferenz
unter 1,0, so läßt sich die Farbdifferenz kaum visuell
feststellen.
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ΔE = {(ΔL*)2 + (Δa*)2 + (Δb*)2}1/2
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In der vorstehenden Formel bedeutet AE die Farbdifferenz und
ΔL* und Δa* und Δb* bedeuten die Differenzen L*, a* bzw. b*
vor und nach der Belichtung.
Tabelle 1
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RH = relative Feuchtigkeit
Vergleichsbeispiel 3 und Beispiele 5 bis 9
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Träger wurden auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 unter
Verwendung einer Fourdrinier-Papiermaschine hergestellt.
Anschließend wurden die Träger durch Imprägnieren mit den
nachstehenden Leimpressen-Beschichtungsmassen mit einer
direkt mit der Maschine gekoppelten Leimpresse in einer
Beschichtungsmenge von 4 g/m², angegeben in
Trockenbestandteilen, beschichtet, sodann getrocknet und
kalandriert. Man erhielt die Tintenstrahl-
Aufzeichnungsblätter von Vergleichsbeispiel 3 und der
Beispiele 5 bis 9.
Leimpressen-Beschichtungsmasse
Vergleichsbeispiel 3
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Stärkelösung mit einer Feststoffkonzentration von 6 %.
Beispiel 5
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Eine Mischlösung aus 50 Teilen einer Stärkelösung mit einer
Feststoffkonzentration von 6 % und 50 Teilen einer Lösung
(Feststoffkonzentration 6 %) eines kationischen Fixiermittels
(entsprechend der Formel (1), wobei der Polymerisationsgrad n
= 2 bis 3) mit einer kolbidalen Titrationsmenge des Kations
von 6,9 meq/g.
Beispiel 6
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Die gleiche Mischlösung wie in Beispiel 5, mit der Ausnahme,
daß das kationische Fixiermittel einen durchschnittlichen
Polymerisationsgrad n = 25 aufwies.
Beispiel 7
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Gleiche Mischlösung wie in Beispiel 5, mit der Ausnahme, daß
das kationische Fixiermittel einen durchschnittlichen
Polymerisationsgrad n = 360 aufwies.
Beispiel 8
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Gleiche Mischlösung wie in Beispiel 5, mit der Ausnahme, daß
das kationische Fixiermittel einen durchschnittlichen
Polymerisationsgrad n = 545 aufwies.
Beispiel 9
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Gleiche Mischlösung wie in Beispiel 5, mit der Ausnahme, daß
das kationische Fixiermittel einen durchschnittlichen
Polymerisationsgrad n = 1820 aufwies.
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Die Bewertung der Tintenstrahl-Aufzeichnungsblätter von
Vergleichsbeispiel 3 und der Beispiele 5 bis 9 wurde durch
Messen der Tüpfelvergrößerungsrate durchgeführt. Die
Ergebnisse sind in Tabelle 2 aufgeführt.
Tabelle 2
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Wie aus den Tabellen 1 und 2 ersichtlich ist, wurde das
Verlaufen von Tintentüpfeln, die durch Feuchtigkeit unter
stark feuchten Bedingungen hervorgerufen wurde, durch die
Tintenempfangsschicht mit dem quaternären Salz des
Dimethylamin Epichlorhydrin-Addukts gemäß der vorliegenden
Erfindung gehemmt. Ferner ist ersichtlich, daß der Farbabbau
des Bildes in Beispiel 4 zusätzlich gehemmt wurde, wenn
außerdem (Meth)Acrylamid-Diallylamin-Copolymeres verwendet
wurde. Ferner ist ersichtlich, daß sich ein beträchtliches
Verlaufen der Tüpfel und ein ebenfalls erheblicher Farbabbau
des Bildes in den Aufzeichnungsblättern der
Vergleichsbeispiele 1 und 2, die nicht das quaternäre Salz
des Dimethylamin. Epichlorhydrin-Addukts enthielten, ergaben.
In Vergleichsbeispiel 2, wo die Beschichtungsmenge der
Tintenempfangsschicht erhöht war, war die Hemmung des
Verlaufens der Tintentüpfel und der Farbabbau des Bildes
merklich, jedoch war der Hemmgrad geringer als in den
Beispielen 1 bis 4. Außerdem zeigen das Vergleichsbeispiel 3
und die Beispiele 5 bis 9, daß die Verlaufrate unter stark
feuchten Bedingungen in den Tintenstrahl-
Aufzeichnungsblättern mit einem Gehalt an dem
erfindungsgemäßen quaternären Salz des Dimethylamin-
Epichlorhydrin-Addukts äußerst gering war.
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Aus den vorstehenden Erläuterungen ist ersichtlich, daß man
erfindungsgemäß Tintenstrahl-Aufzeichnungsblätter erhält, bei
denen ein günstiges Tintenfixierungsverhalten gewährleistet
ist, und bei denen das Verlaufen der Tintentüpfel unter stark
feuchten Bedingungen und der Farbabbau des Bildes im Laufe
der Zeit gehemmt sind.