DE69532312T2 - Tintenstrahlaufzeichnungsmaterial mit erweiterter Verwendungsmöglichkeit - Google Patents

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Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Diese Erfindung betrifft ein Tintenstrahlaufzeichnungsmaterial mit zwei Beschichtungslagen auf einem Basissubstrat. Die Oberflächenlage des Materials umfaßt in erster Linie anorganische Partikelsubstanzen, und die untere Lage des Materials umfaßt in erster Linie polymere Materialien. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein Tintenstrahlaufzeichnungsmaterial, das im gesamten Bereich von Umgebungsbedingungen gute Eigenschaften aufweist.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • In letzter Zeit ist die Technologie des Tintenstrahldruckens für die Präsentation, Graphik, technische Zeichnungen und Heimbüroanwendungen eingesetzt worden. Die Leistungsanforderungen für Tintenstrahl-Aufzeichnungsmaterialien, die für diese Anwendungen eingesetzt werden, sind relativ hoch. Die Materialien müssen für schnelle Trocknung, gut Farbtreue, hohe Bildauflösung und Archivierbarkeit sorgen. Außerdem müssen die Materialien bei verschiedenen Umgebungsbedingungen einsatzfähig sein, und sie müssen zu akzeptablen Kosten hergestellt werden können.
  • In diesem Bereich sind viele kommerzielle Produkte und Ausführungsvorschläge verfügbar. In diesen Ausführungsformen sind sowohl anorganische Materialien als auch organische Polymere eingesetzt worden. Zum Beispiel werden in US-A-5 264 275, 5 275 867, 5 104 730, 4 879 166 und 4 780 356 Ausführungsformen vorgeschlagen, bei denen poröse Partikel verwendet werden wie etwa Pseudoboehmit, und US-A 4 503 111, 3 889 270, 4 592 951, 5 102 717, 3 870 549, 4 578 285 und 5 101 218 schlagen Ausführungsformen vor, in denen organische Polymere verwendet werden wie etwa Poly(vinylpyrrolidon), Poly(alkyl-Vinyläther-Maleinsäure), eine Gemisch aus Gelatine und Stärke, ein wasserunlösliches Polymer, das ein kathionisches Harz enthält, Poly(ethylenoxyd) und quervernetzter Poly(venylalkohol). Obgleich einige diese Ausführungsformen gewisse Eigenschaften verbessern, erfüllt keine von ihnen alle funktionellen Leistungsanforderungen an ein kommerzielles Tintenstrahlaufzeichnungsmaterial. Noch wichtiger ist, daß keine dieser Ausführungsformen in einem umfassenden Bereich von Umgebungsbedingungen von niedrigen bis zu hohen relativen Feuchten (RH) zufriedenstellend arbeitet. Zum Beispiel verursachen bisher bekannte Materialien, in denen anorganische Partikelsubstanzen verwendet werden, bei hoher Feuchte ein Verlaufen der Tinte und schlechte Handhabungseigenschaften, und bisher bekannte Materialien, bei denen organsiche Polymere verwendet werden, konnten nicht zuverlässig eine gute Bildauflösung erreichen und ergaben bei geringer Feuchte eine niedrige optische Dichte. US-A-5 264 275 beschreibt ein Verbundmaterial, das sowohl Lagen aus anorganischen Partikelsubstanzen als auch organische Polymerlagen enthält. Bei diesem Aufbau werden jedoch drei Beschichtungslage auf einer Oberfläche eines Basissubstrats verwendet, wobei das so beschaffene Produkt zwei verschiedene Lagen aus anorgansichen Partikelsubstanzen enthält.
  • KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Wir haben kürzlich ein Tintenstrahlaufzeichnungsmaterial entwickelt, das hinsichtlich Qualität, Funktionalität und Kosten optimale Eigenschaften aufweist. Das Material gemäß der vorliegenden Erfindung erfordert nicht die Anwesenheit von drei Beschichtungslage auf einer Oberfläche eines Basissubstrats. Statt dessen brauchen die Materialien nach der vorliegenden Erfindung nur eine Oberflächenschicht aus anorganischen Partikelsubstanzen und eine polymere untere Schicht auf einer gegebenen Oberfläche eines Basissubstrats aufzuweisen. Die Oberflächenschicht enthält wenigstens 80 Gew.-% auf der Grundlage des Gesamtgewichts der Feststoffe in der Oberflächenschicht an anorganischen Partikelsubstanzen mit einer mittleren Partikelgröße von weniger als 0,5 μm sowie ein oder mehrere polymere Bindemittel, und die untere Schicht enthält 60 bis 100 gew.-% Polymermaterialien, wobei die Polymermaterialien Poly(vinylpyrrolidon), und ein Copolymer aus Methylmethacrylat und Hydroxyethymethacrylat enthalten. In diesem Zusammenhang sorgen die anorganischen Partikelsubstanzen in der Oberflächenschicht für eine gute Bildauflösung und eine hohe optische Dichte, während die Polymermaterialien in der unteren Schicht ein Reservoir für einen Tintenpigmentträger schaffen. Die untere Schicht sorgt auch für eine farbstoffixierende Funktion, wenn auch farbstoffixierende Materialien wie etwa polymere quaternäre Ammoniumsalze darin enthalten sind.
  • Die von der vorliegenden Erfindung umfaßten Tintenstrahlaufzeichnungsmaterialien sind Vollbereichs-Tintenstrahlaufzeichnungsmaterialien, die eine gute Leistung innerhalb eines weiten Bereichs von Feuchtigkeiten aufweisen. Zum Beispiel sind sie sowohl bei einer niedrigen Feuchte (etwa 20% RH) als auch bei einer hohen Feuchte (etwa 80% RH) gut einsetzbar sowie auch bei Feuchten zwischen diesen Werten.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • In der vorliegenden Erfindung kann das Basissubstrat ein transparenter Kunststoff, ein transluzenter Kunststoff oder ein Papier sein. Geeignete Polymermaterialien für die Verwendung als Basissubstrat Polyester, Celluloseester, Polystyrol, Polypropylen, Polyvinylacetat, Polycarbonat und dergleichen. Ein Polyethylenterephthalat-Polyesterfilm ist ein besonders bevorzugtes Basissubstrat. Weiterhin sind tonbeschichtete Papiere als Basissubstrate aus Papier besonders bevorzugt, obgleich nahezu jedes Papier als Basissubstrat verwendet werden kann.
  • Die Dicke der Basissubstrate ist nicht besonders beschränkt, sollte jedoch allgemein im Bereich von etwa 0,05 bis etwa 0,254 mm (etwa 2 bis etwa 10 mill) liegen, vorzugsweise zwischen etwa 0,076 bis etwa 0,127 mm (etwa 3,0 bis etwa 5,0 mill). Das Basissubstrat kann vorbehandelt sein, um die Haftung der unteren Polymerbeschichtung darauf zu verbessern.
  • Die Oberflächenlage des Materials enthält bei der vorliegenden Erfindung in erster Linie ein oder mehrere anorganisch Partikelsubstanzen mit einer mittleren Partikelgröße kleiner als 0.5 mm und in einer gesamten Menge von wenigstens 80 Gew.-% auf der Grundlage des Gesamtgewichts der Feststoffe in der Oberflächenlage.
  • Die Oberflächenlage des erfindungsgemäßen Materials kann auch einen gewissen Prozentsatz an ein oder mehreren polymeren Materialien als einen polymeren Binder enthalten, falls dies erwünscht ist. In einem solchen Fall sollte das Gewichtsverhältnis zwischen den anorganischen Partikelsubstanzen und dem polymeren Bindemittel größer oder gleich etwa 3 : 1 und vorzugsweise größer oder gleich etwa 4 : 1 ein.
  • Typische Beispiele für anorgansiche Partikelsubstanzen, die in der Oberflächenschicht des Tintenstrahlaufzeichnungsmaterials nach der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, umfassen Silika, Tonerde, Titanoxyd, Tonerdehydrat, Pseudobeohmit, Zinkoxyd, Zinnoxyd und Silika-Magnesia-Bentonit, Hektorit, Gemische daraus und dergleichen.
  • Typische Beispiele für polymere Bindemittel, die in der Oberflächenschicht der Tintenstrahlaufzeichnungsmaterialien nach der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, sind hydrophile polymere Materialien wie etwa Poly(vinylalkohol), Poly(vinylpyrrolidon), Gelatine, Poly(venylacetat), Poly(acyklische Säuren), Poly(ethylenoxyd), Zelluloseäther, Hydroxypropylcyclodextrin, Poly(2-Ethyl-2-Oxazolin), Proteine, wasserlösliche Gummi, Poly(acrylamid), Alginate, Gemische hieraus und dergleichen. Als polymere Bindemittel können auch Copolymere mit hydrophilen Komponenten verwendet werden, falls dies erwünscht ist.
  • Die untere Lage des Tintenstrahlaufzeichnungsmaterials nach der vorliegenden Erfindung enthält in erster Linie polymere Materialien in einer Gesamtmenge von etwa 40 bis 100 Gew.-%, vorzugsweise von etwa 70 bis etwa 100 Gew.-% auf der Grundlage des Gesamtgewichts an Feststoffen in der unteren Lage. Die Polymermaterialien gemäß der Erfindung umfassen Poly(venylpyrrolidon) und ein Copolimer als Methylmethacrylat und Hydroxymethymethacrylat.
  • Um Archivierbarkeit zu erreichen, kann in der unteren Lage der Tintenstrahlaufzeichnungsmaterialien nach der vorliegenden Erfindung auch eine polymeres quaternäres Ammoniumsalz verwendet werden, falls dies erwünscht ist. Die in der unteren Lage verwendeten polymeren quaternären Ammoniumsalze sollte vorzugsweise: (1) ein hohes Modekulargewicht haben und bevorzugt ein mittleres Molekulargewicht von mehr als 10.000 haben, (2) in ausgewählten organischen Lösungsmittelsystemen löslich sein (z. B. in Methyl-Ethylketon, Toluol, Isoprohylalkohol, Gemische hieraus und dergleichen) und (3) mit den polymeren Materialien in der unteren Lage kompartibel sein. Beispiele für die polymeren quaternären Ammoniumsalze umfassen diejenigen, die in US-A 5 206 071 beschrieben sind.
  • Das Dickenverhältnis der Oberflächenschicht zur unteren Schicht hat einen Einfluß auf die Leistungsfähigkeit des Materials. So liegt bei den erfindungsgemäßen Tintenstrahlaufzeichnungsmaterialien das Dickenverhältnis der Oberflächenschicht zur unteren Schicht vorzugsweise im Bereich von etwa 10 : 1 bis 1 : 10. Die Gesamtdicke der Beschichtungen (d. h. der Oberflächenschicht und der unteren Schicht) liegt vorzugsweise und üblicherweise im Bereich von etwa 2 μm bis etwa 40 μm, bevorzugt von etwa 4 μm bis etwa 30 μm. In der Praxis können in den Beschichtungslagen (d. h. der Oberflächenschicht und der unteren Schicht) verschieden Additive eingesetzt werden. Diese Additive können oberfkächenaktive Mittel, die das Benetzungs- und Ausbreitungsverhalten der Beschichtungslösungen steuern, antistatische Mittel, Suspensionsmittel, Partikel, die die Reibung oder die Oberflächenkontaktbereiche steuern, und saure Komponenten enthalten, um neben anderen Eigenschaften des beschichteten Produkts den p-H-Wert der Beschichtungen zu steuern. Es können auch andere Addive verwendet werden, falls dies erwünscht ist. Eine Oberfläche des Basissubstrats, die nicht entweder die untere Lage oder die Oberflächenbeschichtungslage trägt, kann ein Hinterlegungsmaterial tragen, um die elektrostatische Aufladung zu vermindern und die Reibung von Bogen zu Bogen und das Anhaften zu steuern, falls dies erwünscht ist. Das Hinterlegungsmaterial kann entweder eine polymere Beschichtung, ein Polymerfilm oder ein Papier sein. Zum Auftragen einer geeigneten Beschichtungszusammensetzung für die untere Lage und die Oberflächenlage auf das Basissubstrat der Materialien nach der vorliegenden Erfindung kann ein Beschichtungsverfahren aus einer Vielzahl von Beschichtungsverfahren eingesetzt werden. Zum Beispiel können Walzbeschichtung, Drahtstalbeschichtung, Tauchbeschichtung, Extrusionsbeschichtung. Lufmesser-Beschichtung, Vorhangbeschichtung, Gleitbeschichtung, Klingenbeschichtung. Rakelbeschichtung oder Siebdruck beschichtet werden, und diese Verfahren sind im Stand der Technik bekannt.
  • Beispiel 1
  • Eine Beschichtungszusammensetzung wurde gemäß folgender Formulierung zubereitet: Oberflächenlage:
    DISPAL® 18N4-20(20 Gew.-%) 80.0 Teile
    AIRVOL® 840 (10 Gew.-%) 20,0 Teile
    Untere Lage:
    PVP-K90 9,7 Teile
    Acryl-Copolymer (40 Gew.-%) 10,7 Teile
    Quaternäres Polymer (35 Gew.-%) 9,8 Teile
    Partikel 0,4 Teile
    DOWANOL® PM 15,0 Teile
    MEK 53,0 Teile
  • Die Beschichtung für die untere Lage wurde mit einem Nr. 42 Meyerstab auf einen Polyesterfilm (ICI Films) aufgetragen. Nach dem Trocknen wurde die untere Lage etwa 2 Minuten lang bei 120°C getrocknet, die Beschichtung für die Oberflächenlage wurde mit einem Nr. 60 Meyerstab aufgetragen, bei etwa 120°C für etwa 2 Minuten.
  • Beispiel II
  • Eine Beschichtungszusammensetzung wurde gemäß der folgenden Formulierung zubereitet: Oberflächenlage:
    DISPAL® 18N4-20 (20 Gew.-%) 67,0 Teile
    AIRVOL® 603 (10 Gew.-%)x 33,0 Teile
    Untere Lage:
    PVP-K90 12,0 Teile
    Acryl-Copolymer (40 Gew.-%) 7,6 Teile
    Partikel 0,3 Teile
    Zitronensäure 0,2 Teile
    DOWANOL® PM 19,0 Teile
    MEK 49,7 Teile
    Methanol 10,0 Teile
  • 1. Poly(vinylalkolhol), Air Products and Chemicals, Inc.
  • Die Beschichtung für die untere Lage wurde mit einem Nr. 48 Meyerstab auf einen Polyesterfilm (ICI Films) aufgetragen. Nach dem Trocknen wurde die untere Lage etwa 2 Minuten lang bei 120°C getrocknet, die Beschichtung für die Oberflächenlage wurde mit einem Nr. 26 Meyerstab aufgetragen, bei etwa 120°C für etwa 2 Minuten.
  • Beispiel III
  • Eine Beschichtungszusammensetzung wurde gemäß der folgenden Formulierung zubereitet: Oberflächenlage:
    NALCO® 2327 (40 Gew.-%) 13,1 Teile
    Hydroxyethylzellulose 0,4 Teile
    Methylzellulose 0,3 Teile
    Wasser 68,3 Teile
    Ammoniak 0,2 Teile
    untere Lage:
    PVP-K90 12,0 Teile
    Acryl-Copolymer (40 Gew.-%) 7,6 Teile
    Partikel 0,3 Teile
    Zitronensäure 0,2 Teile
    DOWANOL® PM 19,0 Teile
    MEK 4 9,7 Teile
    Methanol 10,0 Teile
  • Die Beschichtung für die untere Lage wurde mit einem Nr. 48 Meyerstab auf einen Polyesterfilm (ICI Films) aufgetragen. Nach dem Trocknen der unteren Lage bei etwa 120°C für etwa 2 Minuten wurde die Beschichtung für die Oberflächenlage mit einem Nr. 16 Meyerstab aufgetragen, bei etwa 120°C für etwa 2 Minuten.
  • Vergleichsbeispiel I
  • Der kommerzielle Tintenstrahlempfangsbogen (CANON CT 101, CTR) mit anorganischen Partikelsubstanzen als Bildempfangsschicht.
  • Vergleichsbeispiel II
  • Der kommerzielle Tintenstrahlempfangsbogen (HEWLETT PACKARD LX, Lot nr. 851432)) mit organischen Polymeren als Bildempfangsschicht.
  • Vergleichstest
  • Das Tintenstrahlaufzeichnungsmaterial nach der vorliegenden Erfindung (wie exemplifiziert durch das Material nach den obigen Beispielen I–III) und das Tintenstrahlaufzeichnungsmaterial nach den Vergleichsbeispielen I–II wurde den folgenden Vergleichstests unterzogen.
  • Tintenverlaufstest
  • Proben der Beispiele I–III und des Vergleichsbeispiels I wurden auf einem Hewlett Packard DESKJET® Drucker 12000 bei 23°C/50% RH bedruckt. Die bedruckten Proben werden in einer thermostatisch geregelten Umgebungskammer bei 30°C/80% RH 72 Stunden lang gelagert. Der Tintenverlauf wurde dann mit einem ACU-RITE Mikroskop (Automation Components, Inc.) gemessen. Die Messergebnisse sind unten in Tabelle I angegeben. Allgemein gibt ein niedrigerer Wert in diesen Tests ein besseres Resultat an, da übermäßiger Tintenverlauf die Bildauflösung beeinträchtigen und zu einem unbrauchbaren Produkt führen kann.
  • Test der optischen Dichte
  • Proben nach Beispielen I–III und Vergleichsbeispiel II wurden auf einem Hewlett Packard DESKJET® Drucker 1200°C bei 23°C/50% RH bedruckt. Die bedruckten Proben wurden dann in einer thermostatisch geregelten Umgebungskammer bei 15°C/20% RH 24 Stunden lang gelagert. Die optische Dichte wurde mit einem MACBETH® TD 904 (Macbeth Process Measurements) gemessen. Die Messergebnisse sind unten in Tabelle I angegeben. Allgemein gibt bei diesem Test ein höhere optische Dichte ein besseres Resultat an, da eine niedrige optische Dichte zu geringer Farbtreue in einem bedruckten Tintenstrahlaufzeichnungmaterial führen kann.
  • Tabelle I Ergebnisse der Vergleichstests
    Figure 00090001
  • Figure 00100001
  • Die in Tabelle I angegebenen Resultate zeigen, daß die Vollbereichs-Tintenstrahlaufzeichnungsmaterialien nach der vorliegenden Erfindung bei niedriger Feuchte eine höhere optische Dichte als ein Medium auf der Basis organischer Polymere (d. h. Vergleichsbeispiel II) aufweisen und bei hoher Feuchte einen geringeren Tintenverlauf als das Medium auf der Basis anorgansicher Partikelsubstanzen (d. h. Vergleichsbeispiel I) aufweisen.
  • Spezieller zeigen die Vergleichstests in Bezug auf das getestete Medium nach Vergleichsbeispiel I, daß bei diesem Produkt ein hoher Wert des Tintenverlaufs auftrat und infolgedessen seine Bildauflösung beeinträcht war und das Produkt unbrauchbar war. Ähnlich zeigen die Vergleichstests, daß das bedruckte Tintenstrahlaufzeichnungsmaterial nach Vergleichsbeispiel II eine geringe optische Dichte und damit eine geringe Farbtreue besaß. Die Vergleichstests zeigen weiterhin, daß solche unerwünschten Eigenschaften wie starker Tintenverlauf und niedrige optische Dichte bei den erfindungsgemäßen Tintenstrahlaufzeichnungsmaterialien nicht auftreten.

Claims (8)

  1. Transparentes Vollbereichs-Tintenstrahlaufzeichnungnungsmaterial mit: (a) einem Basissubstrat mit einer ersten und zweiten Oberfläche; (b) einer unteren Schicht auf der ersten Oberfläche des Basissubstrats, welche untere Schicht 60 bis 100 Gew.-% Polymermaterialien enthält, auf der Grundlage des Gesamtgewichts an Feststoffen in der unteren Lage und (c) einer Oberflächenschicht auf der Oberfläche der unteren Schicht, die wenigstens 80 Gew.-% anorganische Partikelsubstanzen enthält, auf der Grundlage des Gesamtgewichts an Feststoffen in der Oberflächenschicht, wobei die untere Schicht Poly(vinylpyrrolidon) und ein Copolymer aus Methylmethacrylat und Hydroxyethylmethacrylat enthält und die Oberflächenschicht anorganische Partikelsubstanzen mit einer mittleren Partikelgröße von weniger als 0,5 μm und außerdem ein oder mehrere polymere Bindemittel enthält.
  2. Transparentes Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewichtsverhältnis der anorgansichen Partikelsubstanzen zu den polymeren Bindemitteln größer oder gleich 4 : 1 ist.
  3. Transparentes Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die anorganischen Partikelsubstanzen in der Oberflächenschicht ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Silika, Tonerde, Tonerdehydrat und Pseudoboehmit.
  4. Transparentes Aufzeichnungsmaterial nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Schicht weiterhin ein polymeres quaternäre Ammoniumsalz enthält.
  5. Transparentes Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Lage weiterhin ein polymeres quaternäres Ammoniumsalz enthält, das ein mittleres Molekulargewicht von mehr als 10.000 hat, in einem organischen Lösungsmittel löslich ist und mit den Polymermaterialien in der unteren Schicht kompartibel ist.
  6. Transparentes Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dickenverhältnis der Oberflächenschicht zur unteren Schicht im Bereich von 10 : 1 bis 1 : 10 liegt.
  7. Transparentes Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Basissubstrat ein transparenter Kunststoff ist.
  8. Transparentes Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Basissubstrat ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus einem Polyesterfilm, einem Zelluloseesterfilm, einem Polystyrolfilm, einem Polypropylenfilm, einem Polyvinylacetatfilm und einem Polykarbonatfilm.
DE69532312T 1994-08-08 1995-06-19 Tintenstrahlaufzeichnungsmaterial mit erweiterter Verwendungsmöglichkeit Expired - Fee Related DE69532312T2 (de)

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