DE69609721T2

DE69609721T2 - Zusammensetzung für ein bahnenmaterial für die tintenstrahlaufzeichnung

Info

Publication number: DE69609721T2
Application number: DE69609721T
Authority: DE
Inventors: Omar Farooq; Mohammed Iqbal; J. Paff; W. Tweeten; J. Williams
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1995-10-26
Filing date: 1996-09-12
Publication date: 2000-12-14
Anticipated expiration: 2016-09-13
Also published as: EP0857114B1; CN1083347C; CN1200083A; US5688603A; WO1997015456A1; EP0857114A1; AU6975896A; CA2234232A1; ES2149495T3; JP2000501035A; DE69609721D1; KR19990067084A

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine unvernetzte Zusammensetzung, die zur Verwendung als ein Tintenstrahlaufzeichnungsmedium geeignet ist, und ein polymeres Aufzeichnungsbahnenmaterial, auf das solche Zusammensetzungen aufgetragen und anschließend vernetzt sind, wodurch ein solches Bahnenmaterial zum Abbilden in einem Tintenstrahldrucker geeignet ist.

Beschreibung des Fachgebietes

Abbildungsgeräte, wie Tintenstrahldrucker und Stiftplotter sind etablierte Verfahren zum Drucken verschiedener Informationen, einschließlich Aufklebern und Mehrfarbgraphiken. Die Präsentation solcher Informationen hat einen Bedarf an farbaufnahmefähigen bebildbaren Empfängern, insbesondere transparenten Empfängern, die als Deckschichten in technischen Zeichnungen und als transparente Folien für die Overhead-Projektion verwendet werden, geschaffen. Das Abbilden, entweder mit dem Tintenstrahldrucker oder dem Stiftplotter, bedingt das Ablagern von Druckfarbe auf der Oberfläche dieser transparenten Empfänger. Diese Abbildungsgeräte verwenden üblicherweise Druckfarben, die für längere Zeiträume der Luft ausgesetzt bleiben können, ohne vollständig zu trocknen. Da es erwünscht ist, daß die Oberfläche dieser Empfänger auch nach Aufnahme signifikanter Mengen an Flüssigkeit nach dem Abbilden schnell trocken und nichtklebend ist beim Berühren, ist es erwünscht, daß transparente Materialien zum Abbilden in der Lage sind, signifikante Mengen an Flüssigkeit aufzunehmen und trotzdem ein gewisses Maß an Haltbarkeit und Transparenz zu behalten.
Die Erzeugung eines Bildes durch einen Tintenstrahldrucker führt dazu, daß große Mengen an Lösungsmittel, im allgemeinen Gemische aus Glycolen und Wasser, in den bebildeten Bereichen verbleiben. Die Diffusion dieses Lösungsmittels in unbebildete Bereiche kann zum "Bluten" des Bildes führen, wenn der Farbstoff mit dem Lösungsmittel mitgeführt wird.
US-Patent Nr. 5,141,797 offenbart opake Bahnenmaterialien für die Tintenstrahlaufzeichnung, die ein wasserlösliches polymeres Bindemittel, einen Titanchelat-Vernetzer und einen anorganischen Füllstoff mit einem hohen Aufnahmevermögen, z. B. Siliciumdioxid, umfassen. Dieser Füllstoff ist in einem Verhältnis zum polymeren Bindemittel von 2 : 1 bis 7 : 1 anwesend. Papiersubstrate sind bevorzugt. Es werden nur einschichtige Beschichtungen offenbart.
Mit den in US-Patent Nr. 5,134,198 offenbarten flüssigkeitsabsorbierenden Materialien wird ein Verfahren zum Verbessern der Trocknung und Verringern der Trocknungszeit offenbart. Diese Materialien umfassen vernetzte polymere Zusammensetzungen, die kontinuierliche Matrices für flüssigkeitsabsorbierende halbinterpenetrierende Polymernetzwerke bilden können. Diese Netzwerke sind Gemische aus Polymeren, wobei mindestens eine der polymeren Komponenten nach dem Mischen vernetzt wird, wodurch ein kontinuierliches Netzwerk durch das ganze Volumen des Materials gebildet wird, durch welches die unvernetzten polymeren Komponenten so verschlungen werden, daß eine makroskopisch homogene Zusammensetzung hergestellt wird. Solche Zusammensetzungen sind zur Herstellung haltbarer, farbabsorbierender, transparenter graphischer Materialien, die nicht die Nachteile der vorstehend aufgeführten Materialien aufweisen, geeignet.
WO 8806532 offenbart eine transparente Aufzeichnungsfolie und ein wäßriges Herstellungsverfahren. Die transparente Folie wird mit einem Hydroxyethylcellulosepolymer oder einem Gemisch von Polymeren beschichtet. Die Beschichtungslösung kann auch ein grenzflächenaktives Mittel enthalten, um die Egalisierung und die Haftung auf der Oberfläche zu fördern, und Aluminiumoxidhydrat, um der Oberfläche eine Bleistiftrauheit zu verleihen.
US-Patent Nr. 5,277,965 offenbart ein Aufzeichnungsmedium, das eine Grundfolie mit einer farbaufnehmenden Schicht auf einer Oberfläche und einer wärmeabsorbierenden Schicht auf der anderen und eine auf die Oberfläche der wärmeabsorbierenden Schicht aufgetragene Antikräuselschicht umfaßt. Die Materialien, die für die farbaufnahmefähige Schicht geeignet sind, können hydrophile Materialien einschließen, wie Zweistoffgemische aus Polyethylenoxid mit einem der folgenden: Hydroxypropylmethylcellulose (Methocel), Hydroxyethylcellulose; wasserlösliche Ethylhydroxyethylcellulose, Hydroxybutylmethylcellulose, Hydroxypropylcellulose, Methylcellulose, Hydroxyethylmethylcellulose; Vinyl methylether/Maleinsäure-Copolymere, Acrylamid/Acrylsäure-Copolymere; Salze der Carboxymethylhydroxyethylcellulose; Celluloseacetat, Celluloseacetathydrogenphthalat, Hydroxypropylmethylcellulosephthalat; Cellulosesulfat; PVA; PVP; Vinylalkohol/Vinylacetat- Copolymer usw.
US-Patent Nr. 5,068,140 offenbart eine transparente Folie, bestehend aus einem Trägersubstrat und einer Antikräuselbeschichtung oder -beschichtungen darunter. In einer speziellen Ausführungsform umfaßt die transparente Folie eine Antikräuselbeschichtung, die zwei Schichten umfaßt. Die farbaufnehmende Schicht umfaßt in einer Ausführung Gemische von Polyethylenoxid, Gemische von Polyethylenoxid mit Cellulose, wie Natriumcarboxymethylcellulose, Hydroxymethylcellulose, und eine Komponente, ausgewählt aus (1) Vinylmethylether/Maleinsäure-Copolymer; (2) Hydroxypropylcellulose; (3) Acrylamid/Acrylsäure-Copolymer; (4) Natriumcarboxymethylhydroxyethylcellulose; (5) Hydroxyethylcellulose; (6) wasserlöslicher Ethylhydroxyethylcellulose; (7) Cellulosesulfat; (8) Polyvinylalkohol; (9) Polyvinylpyrrolidon; (10) Poly(acrylamido-2-methylpropansulfonsäure); (11) Poly(diethylentriamin-co-adipinsäure); (12) Polyimidazolin, quaternisiert; (13) Poly(N,N-methyl-3-S-dimethylenpiperidiniumchlorid); (14) Poly(ethylenimin)epichlorhydrin, modifiziert; (15) Polyethylenimin, ethoxyliert; Gemischen von Poly(cc-methylstyrol) mit einer Komponente, die eine chlorierte Verbindung aufweist.
US-Patent Nr. 4,554,181 offenbart ein Aufzeichnungsbahnenmaterial zum Tintenstrahldrucken mit einer auf ein Substrat aufgetragenen einzelnen Schicht. Die Beschichtung, welche sich auf Papier- oder Foliensubstraten befinden kann, enthält zwei Hauptkomponenten; ein Beizmittel und ein wasserlösliches Salz eines mehrwertigen Metalls. Das Beizmittel ist ein kationisches Polymermaterial, das so gestaltet ist, daß es mit einem an einem Farbstoffmolekül vorhandenen Säurerest reagiert. Das wasserlösliche Salz des mehrwertigen Metalls kann von einer breiten Auswahl an Metallen abstammen, und zwar denen der Gruppe II, der Gruppe III und den Übergangsmetallen des Periodensystems der Elemente. Speziell erwähnte Salze schließen Calciumformiat, Aluminiumchlorhydrat und bestimmte Zirconiumsalze ein. Ein zweischichtiges System wird nicht offenbart.
US-Patent Nr. 4.141,797 offenbart Tintenstrahlpapiere mit vernetzten Bindemitteln und opake Schichten. Die Opakheit wird erzielt, indem ein Papierzellstoff verwendet wird und indem ein anorganischer Füllstoff in die aufgetragene Schicht enthalten ist. Es wird auch ein Titanchelat-Vernetzer offenbart. Eigens erwähnt wird Tyzor® TE. Drei andere Patente, d. h. die US-Patente Nr. 4,609,479, 3,682,688 und 4,690,479, offenbaren die generische Verwendung von Titanverbindungen als Vernetzer. Bindemittelpolymere, einschließlich Gelatinematerialien, werden offenbart, wie auch die Verwendung eines Beizmittels.
US-Patent Nr. 4,781,985 offenbart einen Folienträger mit einer Beschichtung darauf, wobei die Beschichtung eine von zwei möglichen allgemeinen Strukturen von ionischen grenzflächenaktiven Mitteln vom Fluorkohlenstofftyp enthält. Eine dieser zwei allgemeinen Strukturen ist durch eine quartäre Ammoniumverbindung mit einer Seitenkette, die eine Sulfidbindung enthält, gekennzeichnet; die andere allgemeine Struktur enthält das Element Phosphor. Es wird offenbart, daß andere fluorchemische grenzflächenaktive Mittel die Vorteile dieser zwei Strukturen nicht bereitstellen. Es werden keine Zweischicht-Beschichtungssysteme offenbart.
US-Patent Nr. 5,429,860 offenbart eine Druckfarbe/Medien-Kombination mit der Absicht, eine ausgezeichnete Endkopie zu erzielen, indem eine der Folie angepaßte Druckfarbe und umgekehrt entwickelt wird. Zum Ausführen eines Fixierungschrittes, nachdem die Farbe mit dem Medium in Kontakt gebracht wurde, wird eine externe Energiequelle verwendet. Wenigstens ein Salz eines mehrwertigen Metalls Tyzor® 131, sowie generisch organische Titanate werden offenbart.
Die US-Patente Nr. 5,045,864 und 5,084,340 offenbaren einschichtige Bildaufzeichnungselemente, die eine farbaufnahmefähige Schicht umfassen, die 50-80% eines speziellen teilchenförmigen Polyestermaterials, d. h. Poly(cyclohexylendimethylen-co-oxydiethylenisophthalat-co-Natriumsulfobenzoldicarboxylate), 15-50% Vinylpyrrolidon und geringe Mengen eines kurzkettigen Alkylenoxid-Homopolymers oder -Copolymers, ein fluorchemisches grenzflächenaktives Mittel und inerte Teilchen, enthält.
Die Erfinder haben jetzt gefunden, daß eine Tintenstrahlfolie, umfassend eine einzige Schicht oder eine dicke absorptionsfähige Unterschicht und eine optisch klare, dünne Oberschicht, die bestimmte nichtionische grenzflächenaktive Mittel und ein Metallchelat enthält, hochdichte Bilder bereitstellt, welche klebfrei und haltbar sind und bei welchen im wesentlichen kein Farbauslauf auftritt.

Zusammenfassung der Erfindung

Die Erfindung stellt eine Zusammensetzung bereit, die zur Verwendung auf einem Bahnenmaterial für die Tintenstrahlaufzeichnung geeignet ist, ein Bahnenmaterial für die Tintenstrahlaufzeichnung, das auf mindestens einer Hauptoberfläche mit der Zusammen setzung beschichtet ist, und ein Bahnenmaterial für die Tintenstrahlaufzeichnung mit einer Zweischicht-Beschichtungsstruktur.
Unvernetzte Zusammensetzungen der Erfindung umfassen
a) mindestens ein nichtionisches grenzflächenaktives Mittel vom Fluorkohlenstofftyp, ausgewählt aus linearen perfluorierten polyethoxylierten Alkoholen, fluorierten Alkylpolyoxyethylenalkoholen und fluorierten Alkylalkoxylaten,
b) mindestens ein Metallchelat, ausgewählt aus Titanatalkanolaminen, Titanatacetonaten, Aluminiumalkanolaminen und Zirconiumalkanolaminen und
c) mindestens ein Cellulosepolymer, ausgewählt aus Hydroxycellulosepolymeren und Polymeren substituierter Hydroxycellulose,
wobei eine solche Zusammensetzung vernetzbar ist, wenn sie Temperaturen von mindestens 90ºC ausgesetzt wird.
Bahnenmaterialien für die Tintenstrahlaufzeichnung der Erfindung umfassen ein Substrat mit zwei Hauptoberflächen, wobei auf mindestens eine Hauptoberfläche eine Zusammensetzung, umfassend ein nichtionisches grenzflächenaktives Mittel vom Fluorkohlenstofftyp, ausgewählt aus linearen perfluorierten polyethoxylierten Alkoholen, fluorierten Alkylpolyoxyethylenalkoholen und fluorierten Alkylalkoxylaten, mindestens ein Metallchelat, ausgewählt aus Titanatalkanolaminen, Titanatacetonaten, Aluminiumalkanolaminen und Zirconiumalkanolaminen und mindestens ein Cellulosepolymer, ausgewählt aus Hydroxycellulosepolymeren und Polymeren substituierter Hydroxycellulose, aufgetragen ist, wobei die Zusammensetzung auf dem Substrat vernetzt wurde.
Bevorzugte Bahnenmaterialien für die Tintenstrahlaufzeichnung der Erfindung umfassen ein Bahnenmaterial für die Tintenstrahlaufzeichnung, umfassend eine bebildbare Zweischicht-Beschichtung, umfassend:
a) eine dicke absorptionsfähige Unterschicht, umfassend mindestens eine vernetzbare polymere Komponente und
b) eine optisch klare, dünne Oberschicht, umfassend die vorstehende Zusammensetzung, wobei die Oberschicht durch Anwendung von Wärme auf dem Substrat vernetzt wurde.
Bevorzugte Zweischicht-Beschichtungen umfassen
a) eine dicke absorptionsfähige Unterschicht, umfassend
i) mindestens eine vernetzbare polymere Komponente;
ii) mindestens eine flüssigkeitsabsorbierende Komponente, umfassend ein wasserabsorbierendes Polymer und
iii) 0 bis 5% eines Vernetzers
b) eine optisch klare, dünne Oberschicht, umfassend
i) 0,05% bis 6% mindestens eines der vorstehend erwähnten nichtionischen grenzflächenaktiven Mittel vom Fluorkohlenstofftyp,
ii) 14% bis 94% eines Hydroxycellulosepolymers oder Polymers substituierter Hydroxycellulose,
iii) 5% bis 80% eines vorstehend erwähnten Metallchelats.
Die folgenden Begriffe haben, hier verwendet, diese Bedeutungen:
1. Der Begriff "halbinterpenetrierendes Netzwerk" bedeutet eine Verschlingung eines homovernetzten Polymers mit einem linearen unvernetzten Polymer.
2. Der Begriff "SIPN" bezeichnet ein halbinterpenetrierendes Netzwerk.
3. Der Begriff "Beizmittel" bezeichnet eine Verbindung, welche, wenn sie in einer Zusammensetzung vorhanden ist, mit einem Farbstoff wechselwirkt, wodurch die Diffusion durch die Zusammensetzung verhindert wird.
4. Der Begriff "vernetzbar" bedeutet, fähig sein zur Ausbildung kovalenter oder starker Ionenbindungen mit sich selbst oder mit einem zu diesem Zweck zugegebenen gesonderten Mittel.
5. Der Begriff "hydrophil" wird zur Beschreibung eines Materials verwendet, das allgemeinen aufnahmefähig für Wasser ist, entweder im dem Sinne, daß seine Oberfläche durch Wasser benetzbar ist oder in dem Sinne, daß das Volumen des Materials in der Lage ist, signifikante Wassermengen zu absorbieren. Materialien, die eine Oberflächenbenetzbarkeit durch Wasser zeigen, haben hydrophile Oberflächen. Monomereinheiten werden als hydrophile Einheiten bezeichnet, wenn sie ein Wasseraufnahmevermögen von mindestens einem Mol Wasser pro Mol Monomereinheit aufweisen.
6. Der Begriff "hydrophob" bezeichnet Materialien, deren Oberflächen nicht ohne weiteres durch Wasser benetzbar sind. Monomereinheiten werden als hydrophob bezeichnet, wenn sie, polymerisiert mit sich selbst, wasserunlösliche Polymere bilden, die nur geringe Mengen Wasser absorbieren können.
7. Der Begriff "Chelat" bezeichnet eine Koordinationsverbindung, bei welcher ein Zentralmetallion durch koordinative Bindungen an zwei oder mehrere Nichtmetalligan den gebunden ist, welche heterocyclische Ringe bilden, wobei das Metallion ein Teil jedes Ringes ist.
8. Der Begriff "grenzflächenaktives Mittel" bezeichnet eine Verbindung, die die Oberflächenspannung verringert, wodurch die Oberflächenbenetzung erhöht wird.
9. Der Begriff "optisch klar" bedeutet, daß der Großteil des hindurchtretenden Lichtes nicht gestreut wird.
Alle Teile, Prozentsätze und Verhältnisse sind hier, wenn nicht ausdrücklich anders dargelegt, auf das Gewicht bezogen.

Ausführliche Beschreibung der Erfindung

Zusammensetzungen der Erfindung sind zum Auftragen auf Bahnenmaterialien für die Tintenstrahlaufzeichnung geeignet. Solche Zusammensetzungen sind unter Anwendung von Wärme vernetzbar und umfassen mindestens ein Metallchelat, ausgewählt aus Titanatalkanolaminen, Titanatacetonaten, Aluminiumalkanolaminen und Zirconiumalkanolaminen, mindestens ein nichtionisches grenzflächenaktives Mittel vom Fluorkohlenstofftyp, ausgewählt aus linearen perfluorierten polyethoxylierten Alkoholen, fluorierten Alkylpolyoxyethylenalkoholen und fluorierten Alkylalkoxylaten, und mindestens ein Cellulosepolymer, ausgewählt aus Hydroxycellulosepolymeren und Polymeren substituierter Hydroxycellulose, wobei eine solche Zusammensetzung vernetzbar ist, wenn sie Temperaturen von mindestens 90ºC ausgesetzt wird.
Die vorstehenden Metallchelate unterliegen typischerweise nicht der unmittelbaren Hydrolyse, wenn sie mit vernetzbaren Materialien gemischt werden, sondern bleiben nicht- reaktionsfähig, solange sie nicht durch Erhöhung der Temperatur, wodurch die Struktur des Chelats aufzubrechen beginnt, aktiviert werden. Die genaue Temperatur, die erforderlich ist, hängt von der Aktivität der anderen Bestandteile, mit denen das Chelat gemischt ist, und den funktionellen Gruppen an dem Metallchelat ab.
Bevorzugt sind Aluminium- und Titanat-enthaltende Chelate, wobei Titanattriethanolaminchelate stark bevorzugt sind.
Es wird angenommen, daß die Metallchelate nicht der Solvolyse unterliegen, wenn sie mit den anderen Bestandteilen vereinigt werden, sondern vielmehr zu vernetzen beginnen, wenn sie beim Trocknen der Folie erwärmt werden. Die Chelate werden komplexiert, wobei die Chelate Titanatmetallionen bereitstellen, die dann mit einem Hydroxycellulosematerial einen Komplex bilden und in das entsprechende Metalloxid oder -hydroxid in der Cellulosematrix überführt werden. Die Metallionen reagieren dann weiter mit dem Alkanolamin, welches die Titanatalkanolaminchelate in Hydroxylatform regeneriert. Das Solvolyseprofil ist nachstehend dargestellt.
Im Handel erhältliche Chelate schließen Titanattriethanolaminchelate, erhältlich als Tyzor® TE, und Titanatacetylacetonatchelat, Tyzor® GBA, erhältlich von E. I. DuPont de Nemours (DuPont), ein.
Geeignete nichtionische grenzflächenaktive Mittel vom Fluorkohlenstofftyp sind solche mit mindestens einem schwach hydrophilen Teil und einem hydrophoben Teil. Geeignete grenzflächenaktive Mittel schließen lineare perfluorierte polyethoxylierte Alkohole, fluorierte Alkylpolyoxyethylenalkohole und fluorierte Alkylalkoxylate ein.
Bevorzugte nichtionische grenzflächenaktive Mittel vom Fluorkohlenstofftyp sind solche mit einem stark hydrophilen Ende und einem stark hydrophoben Ende. Das hydrophobe Ende erlaubt das wirksame Austreten an der Oberfläche der aufgetragenen Schicht und das hydrophile Ende stellt auf der Oberfläche eine Einheit mit hoher Oberflächenenergie bereit, welche mit Druckfarben auf Wasserbasis wechselwirkt, wodurch gleichmäßige Bilder erhalten werden. Bevorzugte grenzflächenaktive Mittel sind fluorierte polyethoxylierte Alkohole.
Im Handel erhältliche nichtionische grenzflächenaktive Mittel schließen fluorchemische grenzflächenaktive Mittel ein, wie die perfluorierten polyethoxylierten Alkohole, erhältlich als Zonyl FSO®, Zonyl FSN® und die 100%ig reinen Versionen davon, Zonyl FSO-100®, das die folgende Struktur aufweist:
RfCH&sub2;CH&sub2;(CH&sub2;CH&sub2;O)&sub1;&submin;&sub1;&sub8;OH
Rf=F(CF&sub2;CF&sub2;)&sub2;&submin;&sub1;&sub0;
und Zonyl FSN-100®, von DuPont; und die fluorierten Alkylpolyoxyethylenalkohole, erhältlich als Fluorad® FC-170C, das die folgende Struktur aufweist:
und Fluorad® 171C, erhältlich von der Minnesota Mining and Manufacturing Company (3M), welches wie folgt wiedergegeben werden kann:
Obgleich die bevorzugte Menge mit dem im einzelnen verwendeten nichtionischen grenzflächenaktiven Mittel vom Fluorkohlenstofftyp variieren wird, umfassen die Zusammensetzungen der Erfindung typischerweise bis zu 10%, bevorzugt 0,05% bis 6% des grenzflächenaktiven Mittels. Wird ein grenzflächenaktives Mittel vom Fluorkohlenstofftyp verwendet, das einen polyethoxylierten Alkohol umfaßt, umfaßt die Zusammensetzung bevorzugt 0,5% bis 3% des grenzflächenaktiven Mittels.
Bahnenmaterialien für die Tintenstrahlaufzeichnung der Erfindung umfassen ein Substrat mit einer darauf aufgetragenen einzelnen Schicht, welche die wesentlichen Bestandteile der Zusammensetzungen der Erfindung umfaßt. Die Einschicht-Zusammensetzungen der Erfindung müssen mindestens ein Metallchelat, ausgewählt aus Titanatalkanolaminen, Titanatacetonaten, Aluminiumalkanolaminen und Zirconiumalkanolaminen, mindestens ein nichtionisches grenzflächenaktives Mittel vom Fluorkohlenstofftyp, ausgewählt aus linearen perfluorierten polyethoxylierten Alkoholen, fluorierten Alkylpolyoxyethylenalkoholen und fluorierten Alkylalkoxylaten, und mindestens ein Cellulosepolymer, ausgewählt aus Hydroxycellulosepolymeren und Polymeren substituierter Hydroxycellulose, umfassen.
Die Zusammensetzung ist vor dem Auftragen auf das Bahnenmaterial nicht vernetzt, sondern wird in Form der vorstehend beschriebenen unvernetzten Zusammensetzung aufgetragen und wird nach dem Auftragen durch Anwendung von Wärme vernetzt. Dies erfolgt typischerweise in einem Trockenofen. Ohne sich auf eine Theorie festlegen zu wollen, wird angenommen, daß das nichtionische grenzflächenaktive Mittel vom Fluortyp nach dem Auftragen an der Oberfläche austritt. Eine gewisse Alterung des Aufzeichnungsbahnenmaterials ist deshalb bevorzugt. Dadurch werden sowohl verbesserte optische Dichte- Eigenschaften bereitgestellt, als auch wird dem hydrophilen Teil des grenzflächenaktiven Mittels erlaubt, die beim Tintenstrahlabbilden verwendeten großen Farbtropfen durch die Schicht zu befördern, wo sie absorbiert werden können. Würde die Zusammensetzung vor dem Auftragen vernetzt werden, wäre das grenzflächenaktive Mittel in dem vernetzten Netzwerk eingeschlossen, was eine viel höhere Konzentration erfordern würde, damit etwas an der Oberfläche vorhanden wäre.
Bevorzugte einschichtige Bahnenmaterialien für die Tintenstrahlaufzeichnung der Erfindung umfassen 0,05% bis 6% des vorstehend erwähnten nichtionischen grenzflächenaktiven Mittels vom Fluorkohlenstofftyp, 5% bis 80% des vorstehend erwähnten Metallchelats und mindestens ein Cellulosepolymer, ausgewählt aus Hydroxycellulosepolymeren und Polymeren substituierter Hydroxycellulose, wie Hydroxyethylcellulose, Hydroxypropylmethylcellulose und dergleichen.
Eine solche Einschicht-Beschichtung kann auch zusätzliche Hilfsstoffe, wie Beizmittel, polymere Mikrokügelchen, Antikräuselmittel, wie Polyethylenglycole, und dergleichen enthalten.
Bevorzugte Bahnenmaterialien für die Tintenstrahlaufzeichnung der Erfindung umfassen ein Zweischicht-Beschichtungssystem, das eine optisch klare Oberschicht und eine farbabsorbierende Unterschicht beinhaltet.
Die Oberschicht ist eine optisch klare, dünne Schicht, die mindestens ein nichtionisches grenzflächenaktives Mittel vom Fluorkohlenstofftyp, ein Metallchelat und mindestens ein Hydroxycellulosepolymer oder Polymer substituierter Hydroxycellulose, wie vorstehend beschrieben, umfaßt.
Oberschichten der Erfindung umfassen 5% bis 80% des Metallchelats, bevorzugt 5% bis 35%.
Die Oberschicht umfaßt auch mindestens 14% bis 94% eines Hydroxycellulosepolymers. Geeignete Hydroxycellulosematerialien schließen Hydroxymethylcellulose, Hydroxypropylcellulose, Hydroxyethylcellulose und dergleichen ein. Solche Materialien sind im Handel erhältlich, z. B. als Methocel®-Serie, bezeichnet mit A, E, F, J, K, und dergleichen, z. B. Methocel® F-50, von der Dow Chemical Company.
Zum Zwecke der Verbesserung der Handhabung und der Flexibilität kann die Oberschicht auch Teilchen enthalten, wie polymere Mikrokügelchen oder Kügelchen, welche hohl oder kompakt sein können. Bevorzugte teilchenförmige Materialien werden aus polymeren Materialien, wie Polymethylmethacrylat, Poly(stearylmethacrylat)hexandioldiacrylat-Copolymeren, Polytetrafluorethylen oder Polyethylen; Stärke und Siliciumdioxid, hergestellt. Polymethylmethacrylatkügelchen sind am stärksten bevorzugt. Die Teilchenmengen sind begrenzt durch die Forderung, daß die Endbeschichtung mit einem Trübungsgrad von höchstens 15%, gemessen gemäß ASTM D 1003-61 (wiederbestätigt 1979) transparent ist. Der bevorzugte mittlere Teilchendurchmesser für das teilchenförmige Material beträgt 5 bis 40 um, wobei mindestens 25% der Teilchen einen Durchmesser von 15 um oder mehr aufweisen. Am stärksten bevorzugt weisen mindestens etwa 50% des teilchenförmigen Materials einen Durchmesser von 20 bis 40 um auf.
Die absorptionsfähige Unterschicht umfaßt ein polymeres farbaufnahmefähiges Material. Obgleich mindestens eines der in dem polymeren farbaufnahmefähigen Material anwesenden Polymere bevorzugt vernetzbar ist, braucht das System nicht vernetzt sein, um die verbesserte Langlebigkeit und das verringerte Bluten zu zeigen. Solche vernetzten Systeme sind vorteilhaft für die Trockenzeit, wie in US-Patent Nr. 5,134,198 (Iqbal) offenbart.
Die Unterschicht umfaßt bevorzugt ein Polymergemisch, das mindestens ein wasserabsorbierendes, hydrophiles polymeres Material und mindestens ein hydrophobes polymeres Material, das säurefunktionelle Gruppen enthält, umfaßt. Das Aufnahmevermögen verschiedener Monomereinheiten ist z. B. in D. W. Van Krevelin, unter Mitarbeit von P. J. Hoftyzer, " Properties of Polymers: Correlations with Chemical Structure", Elsevier Publishing Company (Amsterdam, London, New York, 1972), S. 294-296) angegeben. Im Handel erhältliche Polymere schließen "Copolymer 958", ein Poly(vinylpyrrolidon/dimethylaminoethylmethacrylat), erhältlich von der GAF Corporation, und dergleichen ein.
Das wasserabsorbierende, hydrophile polymere Material umfaßt Homopolymere oder Copolymere von Monomereinheiten, die aus Vinyllactamen, Alkyl-tert-aminoalkylacrylaten oder -methacrylaten, Alkyl-quart-aminoalkylacrylaten oder -methacrylaten, 2-Vinylpyridin und 4-Vinylpyridin ausgewählt sind. Die Polymerisation dieser Monomere kann durch radikalische Verfahren durchgeführt werden, wobei die Bedingungen, wie Zeit, Temperatur, Verhältnis der Monomereinheiten und dergleichen, so eingestellt sind, daß die gewünschten Eigenschaften des Endpolymers erhalten werden.
Hydrophobe polymere Materialien sind bevorzugt von Kombinationen aus Acryl- oder anderen hydrophoben ethylenisch ungesättigten Monomereinheiten, copolymerisiert mit Monomereinheiten mit Säurefunktionalität, abgeleitet. Die hydrophoben Monomereinheiten können wasserunlösliche Polymere bilden, wenn sie allein polymerisiert werden, und enthalten keine Alkylgruppen in der Seitenkette mit mehr als 10 Kohlenstoffatomen. Sie können auch mit mindestens einer Spezies von säurefunktionellen Monomereinheiten copolymerisiert werden.
Bevorzugte hydrophobe Monomereinheiten werden bevorzugt aus bestimmten Acrylaten und Methacrylaten, z. B. Methylmethacrylat, Ethylmethacrylat, Acrylnitril, Styrol oder α-Methylstyrol und Vinylacetat ausgewählt. Bevorzugte säurefunktionelle Einheiten zur Polymerisation mit den hydrophoben Monomereinheiten sind Acrylsäure und Methacrylsäure in Mengen von 2% bis 20%.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Unterschicht-Beschichtung ein halbinterpenetrierendes Netzwerk (SIPN). Das SIPN der vorliegenden Erfindung umfaßt vernetzbare Polymere, die entweder von hydrophober oder hydrophiler Natur sind und die aus der Copolymerisation von Acryl- oder anderen hydrophoben oder hydrophilen ethylenisch ungesättigten Monomereinheiten mit Monomeren mit Säuregruppen oder, wenn schon Estergruppen in Seitenketten in diesen Acryl- oder ethylenisch ungesättigten Monomereinheiten vorhanden sind, aus der Hydrolyse abgeleitet werden können. Das SIPN für diese farbaufnahmefähige Beschichtung wäre aus Polymergemischen, umfassend mindestens ein vernetzbares Polyethylen-Acrylsäure-Copolymer, mindestens ein hydrophiles flüssigkeitsabsorbierendes Polymer und gegebenenfalls einen Vernetzer, herzustellen. Die SIPN sind kontinuierliche Netzwerke, wobei das vernetzte Polymer eine kontinuierliche Matrix bildet, wie in den US-Patenten Nr. 5,389,723, 5,241,006, 5,376,727 offenbart.
Bevorzugt zur Herstellung von Unterschicht-Schichten der vorliegenden Erfindung zu verwendende SIPN umfassen 25 bis 99% vernetzbares Polymer, bevorzugt 30 bis 60%. Die flüssigkeitsabsorbierende Komponente kann 1 bis 75%, bevorzugt 40 bis 70% der gesamten SIPN umfassen.
Der Vernetzer wird bevorzugt aus mehrfunktionellen Aziridinen, die mindestens zwei Vernetzungsstellen pro Molekül aufweisen, wie Trimethylolpropan-tris(β-(N-aziridinyl)propionat), Pentaerythrit - tris(β-(N-aziridinyl)propionat), Trimethylolpropan-tris(β-(N-methylaziridinyl)propionat)
usw. ausgewählt. Der Vernetzer umfaßt, wenn verwendet, 0,5 bis 6,0%, bevorzugt 1,0 bis 4,5%.
Die Unterschicht kann zur Verringerung des Farbausbleichens und -ausblutens auch ein Beizmittel umfassen. Das Beizmittel umfaßt, wenn vorhanden, bevorzugt 1 Gewichtsteil bis 20 Gewichtsteile der Feststoffe, stärker bevorzugt 3 Gewichtsteile bis 10 Gewichtsteile. Geeignete Beizmittel schließen polymere Beizmittel mit mindestens einer Guanidin- Funktionalität ein.
Die Unterschichtformulierung kann durch Auflösen der Komponenten in einem gebräuchlichen Lösungsmittel hergestellt werden. Bekannte Verfahren zum Auswählen eines gebräuchlichen Lösungsmittels machen von den Hansen-Parametern Gebrauch, wie in US- Patent Nr. 4,935,307 beschrieben ist.
Die zwei Schichten können durch ein beliebiges herkömmliches Beschichtungsverfahren auf ein Foliensubstrat aufgetragen werden, z. B. Ablagern aus einer Lösung oder Dispersion der Harze in einem Lösungsmittel oder einem wäßrigen Medium oder einem Gemisch davon durch Verfahren, wie Meyerstabbeschichtung, Rakelstreichen, Umkehrwalzenbeschichtung, Gravurstreichverfahren und dergleichen. Die Grundschicht wird bevorzugt zu einer Dicke von 0,5 um bis 10 um aufgetragen und die Deckschicht weist bevorzugt eine Dicke von 0,5 um bis 10 um auf.
Die Schichten können durch herkömmliche Trocknungsverfahren getrocknet werden, z. B. durch Erwärmen in einem Heißluftofen bei einer Temperatur, die für das speziell gewählte Foliensubstrat angemessen ist. Die Trocknungstemperatur muß jedoch mindestens etwa 90ºC, bevorzugt mindestens etwa 120ºC, betragen, um das Metallchelat zu vernetzen und das kolloidale Gel mit dem Hydroxycellulosepolymer zu erzeugen.
Um die Verarbeitung zu verbessern, können in eine oder beide Schichten auch zusätzliche Additive eingearbeitet werden, einschließlich Verdickungsmittel, wie Xanthanlösung, Katalysatoren, Haftverstärker, Glycole, Antischaummittel, Antistatikmaterialien und dergleichen. Additive, wie das Beizmittel, können ebenso in der Deckschicht statt in der Grundschicht oder in beiden Schichten vorhanden sein. Ein Additiv, welches in der Unterschicht vorhanden sein kann, um die Kräuselung zu regulieren, ist eine weichmachende Verbindung. Geeignete Verbindungen schließen z. B. niedermolekulare Polyethylenglycole, Polypropylenglycole oder Polyether; z. B. PEG 600, Pycal® 94 und Carbowax® 600 ein.
Foliensubstrate können aus einem beliebigen Polymer hergestellt werden, welches in der Lage ist, eine selbsttragende Folie zu bilden, z. B. Folien aus Celluloseestern, wie Cellulosetriacetat oder -diacetat, Polystyrol, Polyamiden, Vinylchloridpolymeren oder -copolymeren, Polyolefin- und Polyallomerpolymeren und -copolymeren, Polysulfonen, Polycarbonaten und Polyestern. Geeignete Polyesterfolien können aus Polyestern hergestellt werden, die durch Kondensieren einer oder mehrerer Dicarbonsäuren oder deren Niederalkyldiestern, in welchen der Alkylrest bis zu 6 Kohlenstoffatome enthält, z. B. Terephthalsäure, Isophthalsäure, Phthalsäure, 2,5-, 2,6- und 2,7-Naphthalendicarbonsäure, Succinsäure, Sebacinsäure, Adipinsäure, Azelainsäure, mit einem oder mehreren Glycolen, wie Ethylenglycol, 1,3-Propandiol, 1,4-Butandiol und dergleichen, erhalten werden.
Bevorzugte Foliensubstrate sind Cellulosetriacetat- oder Cellulosediacetat-, Polyester-, insbesondere Polyethylenterephthalat-, und Polystyrolfolien. Polyethylenterephthalat ist am stärksten bevorzugt. Es ist bevorzugt, daß Foliensubstrate eine Dicke im Bereich von 50 um bis 125 um aufweisen. Foliensubstrate mit einer Dicke von weniger als 50 um sind bei Verwendung herkömmlicher Verfahren für graphische Materialien schwer zu handhaben. Foliensubstrate mit Dicken über 125 um sind sehr steif und bereiten bei bestimmten im Handel erhältlichen Tintenstrahldruckern und Stiftplottern Schwierigkeiten in der Zuführung.
Substrate können in Abhängigkeit von der beabsichtigten Verwendung, z. B. Transmissionsprojektion, Reflexionsprojektionen oder Einzelkopien für Prospekte und dergleichen, opak, transparent oder transluzent sein. Ist ein opakes Substrat gewünscht, kann das Substrat eine Folie sein, wie sie vorstehend beschrieben ist, mit pigmentierten Füllstoffen, oder es kann eine mit Mikrohohlräumen versehene Oberfläche, wie eine Papier- oder Stoffoberfläche, sein.
Werden Polyester- oder Polystyrolfoliensubstrate verwendet, sind sie bevorzugt biaxial orientiert und können für die Formbeständigkeit während des Verbindens des Bildes mit dem Träger auch wärmegehärtet sein. Diese Folien können durch ein beliebiges herkömmliches Verfahren hergestellt werden, bei dem die Folie biaxial gereckt wird, um eine Molekülorientierung zu erreichen und durch Wärmehärtung formbeständig gemacht wird.
Um die Haftung der Unterschicht auf dem Foliensubstrat zu verstärken, kann es erwünscht sein, die Oberfläche des Foliensubstrates mit einem oder mehreren Primern zu behandeln, in einer einzelnen oder mehreren Schichten. Geeignete Primer schließen solche ein, die bekanntermaßen eine Quellwirkung auf das Foliensubstratpolymer haben. Beispiele schließen halogenierte Phenole, die in organischen Lösungsmitteln gelöst sind, ein. In einer anderen Ausführungsform kann die Oberfläche des Foliensubstrates durch eine Behandlung, wie Corona-Behandlung oder Plasma-Behandlung, modifiziert werden.
Die Primerschicht sollte, wenn verwendet, relativ dünn sein, bevorzugt weniger als 2 um, am stärksten bevorzugt weniger als 1 um dick, und kann durch herkömmliche Beschichtungsverfahren aufgetragen werden.
Transparente Folien der Erfindung sind besonders nützlich in der Herstellung von Bildfolien zum Betrachten im Transmissionsmodus, z. B. in Verbindung mit einem Overhead-Projektor.
Die folgenden Beispiele dienen Veranschaulichungszwecken und beschränken den Schutzumfang der Erfindung, der durch die Patentansprüche definiert ist, nicht.

Meßverfahren

Bilddichte

Die transmissive Bilddichte wird gemessen, indem die gewünschte Farbe abgebildet wird und unter Verwendung eines Macbeth® TD 903-Densitometers mit den Gold- und Status A-Filtern vermessen wird. Die Schwarzbilddichte wird bestimmt, indem die Dichte eines einfarbig schwarz gefüllten Rechtecksbildes gemessen wird.

Trockenzeit

Die Umgebungsbedingungen für diese Prüfung sind 70ºC und 50% relative Luftfeuchtigkeit (RH). Das Druckmuster besteht aus einfarbig gefüllten Säulen aneinandergrenzender Farben. Die Säulen sind 0,64 cm bis 1,27 cm breit und 15-23 cm lang. Nachdem Drucken wird das Material auf eine ebene Oberfläche gelegt und dann mit Dokumentenpapier in Kontakt gebracht. Dann wird eine 6,3 cm breite 2 kg-Gummiwalze zweimal über das Papier gerollt. Das Papier wird dann entfernt und die Trockenzeit DT unter Verwendung folgender Formel berechnet:
DT = TD + (LT/LP)TP
wobei TD die Zeitspanne zwischen dem Ende des Druckens und dem Inkontaktbringen des Bildes mit dem Dokumentenpapier ist; LT die Länge des auf Papier übertragenen Bildes ist; LP die Länge der gedruckten Säulen ist; und TP die Druckzeit ist.

Oberflächenenergie

Die Werte für die Oberflächenenergie werden unter Verwendung eines Wilhelmy- Meßgerätes, Modell DCA-322 geprüft. Die Prüfung erfolgt bei Umgebungstemperatur und das Meßgerät wird mit einer Geschwindigkeit von 136 um/60 s (min) über eine Stecke von 20 mm betrieben.
Die Proben werden hergestellt, indem zwei Stücke beschichteter Folie zugeschnitten werden, auf die Rückseite eines Stückes Klebstoff aufgebracht wird, und zwar unter Verwendung eines Scotch® Permanent Adhesive Glue Stick, und die Stücke mit Fingerdruck einige Minuten Rückseite an Rückseite zusammengeklebt werden, wobei darauf geachtet wird, daß der beschichtete Bereich nicht berührt wird. Die Proben werden vor den Messungen über Nacht trocknen gelassen. Die Messungen werden zur Sicherheit unter Verwendung dreier Flüssigkeiten durchgeführt, wobei eine polare Flüssigkeit (HPLC-reines Wasser) mit einer Oberflächenenergie von 72,8 dyn/cm und eine unpolare Flüssigkeit, Hexadekan (Reinheit 99+%, von Aldrich Chemical) mit einer Oberflächenenergie von 48,3 dyn/cm benötigt werden; Ethylenglycol (99,8% von Aldrich Chemical) wurde als dritte Flüssigkeit verwendet.
Die Probe wird auf eine Platte gelegt und mit der Flüssigkeit in Kontakt gebracht. Es wird die aus der Oberflächenspannung resultierende Mehrkraft gemessen. Identische Proben werden mit jeder der Flüssigkeiten in Kontakt gebracht und es wird die Oberflächenenergie der Probe berechnet.

Beispiele

Beispiel 1 und Vergleichsbeispiele C2 und C3

Eine einzelne Schicht mit nachstehender Unterschichtzusammensetzung wurde auf ein geprimtes Polyestersubstrat aufgetragen und danach 120 s (2 min) bei 100ºC getrocknet. Dann wurde die nachstehend beschriebene Oberschicht, die das nichtionische grenzflächenaktive Mittel und das Metallchelat enthielt, zu einer Naßdicke von 75 um auf die Unterschicht aufgetragen und 60 s (1 min) bei 100ºC getrocknet. Dies war Beispiel 1.
Eine zweite Probe der Unterschichtzusammensetzung wurde aufgetragen und dann 120 s (2 min) bei 100ºC getrocknet. Dieses einschichtige Bahnenmaterial für die Aufzeichnung war Vergleichsbeispiel C2.
Zum Schluß wurde ein dritte Probe der Unterschichtzusammensetzung zu einer Naßdicke von 75 um mit einer Oberschicht, die ein Metallchelat der Erfindung, d. h. Triethanolamintitanatchelat, aber kein nichtionisches grenzflächenaktives Mittel enthielt, überzogen und dann 60 s (1 min) bei 120ºC in einem Ofen getrocknet. Dies war Vergleichsbeispiel C2.
Die Tintenstrahlblätter wurden dann auf einem Epson Color Stylus® Drucker bebildet; bei zwei Prüfungen wies Beispiel C2 eine Schwarzdichte von nur 0,65 auf, wies Beispiel C3 eine Schwarzdichte zwischen 0,80 und 0,84 auf, wies Beispiel 1 eine Schwarzdichte zwischen 0,90 und 0,94 auf.
Es ist ersichtlich, daß die Schwarzdichte des Zweischicht-Beschichtungssystems mit Metallchelat (aber ohne nichtionisches grenzflächenaktives Mittel) gegenüber der Einschicht-Beschichtung, welche weder das Metallchelat noch das nichtionische grenzflächenaktive Mittel enthielt, verbessert war, die Zweischicht-Beschichtung von Beispiel 1, die sowohl das nichtionische grenzflächenaktive Mittel als auch das Metallionenchelat enthielt, jedoch eine Schwarzdichte aufwies, die gegenüber beiden Vergleichsbeispielen stark verbessert war.
Das nachstehend offenbarte Beizmittel weist folgende Struktur auf:
in der n eine ganze Zahl von mindestens 2 bedeutet.

Beispiele 3-9

Diese Beispiele zeigen die Änderung der Schwarzdichte in der Folie von Beispiel 1 mit Veränderung der Mengen des fluorhaltigen grenzflächenaktiven Mittels Zonyl® FSO. Die Folien wurden in einem Epson Color Stylus® Drucker bebildet und die Dichten wurden unter Umgebungsbedingungen mit einem Densitometer gemessen.

Beispiel 10

Die Unterschicht wurde, wie in Beispiel C2 beschrieben, aufgetragen und auf die Unterschicht wurde eine Oberschicht, die ein Metallchelat der Erfindung, d. h. ein Aluminiumtriethanolaminchelat, und ein nichtionisches grenzflächenaktives Mittel enthielt, zu einer Naßdicke von 75 um aufgetragen und bei 120ºC 60 s (1 min) getrocknet.

Beispiele 11-15

Diese Beispiele zeigen, wie sich die Schwarzdichte in der Folie mit der Zusammensetzung von Beispiel 10 mit den Mengen des fluorhaltigen grenzflächenaktiven Mittels Zonyl® FSO ändert.

Beispiele 16-19

Diese Beispiele haben die gleiche Zusammensetzung wie Beispiel 10, außer daß das Zonyl® FSO durch das fluorhaltige grenzflächenaktive Mittel FC 170C von 3M ersetzt wurde. Die folgende Tabelle zeigt die Änderung der Schwarzdichte, wenn die Menge des fluorhaltigen grenzflächenaktiven Mittels variiert wird.

Beispiele C20 und C21

Diese Beispiele zeigen den Einfluß verschiedener fluorhaltiger grenzflächenaktiver Mittel, verwendet zu 1%. Dies ist ein zweischichtiges System, wobei die Unterschicht genau die gleiche ist, wie in Beispiel C2, außer daß als grenzflächenaktive Mittel Zonyl® FSA und Zonyl® FSJ verwendet wurden. Beides sind anionische grenzflächenaktive Mittel, erhältlich von DuPont. Beispiel 4, bei dem ein nichtionisches grenzflächenaktives Mittel zu 1% verwendet wird, wird als Vergleichsbeispiel bereitgestellt. Wie aus den Daten ersichtlich ist, werden bei Verwendung der anionischen fluorhaltigen grenzflächenaktiven Mittel, im Vergleich zur Verwendung der nichtionischen grenzflächenaktiven Mittel, keine hohen Schwarzdichtewerte erhalten.

Beispiele 23-28

Diese Beispiele zeigen an der Zusammensetzung von Beispiel 10 den Einfluß verschiedener fluorhaltiger grenzflächenaktiver Mittel mit unterschiedlichem hydrophoben Rest auf die Schwarzdichte.
Es ist ersichtlich, daß die anionischen grenzflächenaktiven Mittel keine erhöhte Schwarzdichte bereitstellten. Zonyl® TM, ein Fluorkohlenstoffmethacrylatmonomer mit der Struktur
ist jedoch ein nichtionisches grenzflächenaktives Mittel; Bahnenmaterialien für die Tintenstrahlaufzeichnung mit dieser Zusammensetzung in der Beschichtung stellten aber keine erhöhten Schwarzdichtewerte bereit. Es wird angenommen, daß das grenzflächenaktive Mittel nicht genug Hydrophilität enthält, um die Farbe schnell in die Beschichtung zu ziehen und die Dichte zu erhöhen.

Beispiele 29-31

Diese Beispiele veranschaulichen den Einfluß verschiedener fluorhaltiger grenzflächenaktiver Mittel, welche unterschiedliche hydrophile Teile enthalten, auf die Schwarzdichte der Folie von Beispiel 1. Diese Fluorad® grenzflächenaktiven Mittel, erhältlich von 3M, sind nichtionisch mit dem gleichen Fluorkohlenstoffschwanz, aber unterschiedlichen hydrophilen Einheiten.
Fluorad® FC-430, das die folgende Struktur aufweist,
stellt keine Dichteerhöhung bereit. Dies ist ein sehr großes Molekül, bei dem im Verhältnis zu dem großen Polymer sehr wenig Fluorkohlenstoff vorhanden ist. Es wird angenommen, daß dieses nichtionische grenzflächenaktive Mittel nicht hydrophob genug ist, um an der Oberfläche der Oberschicht auszutreten und daß dieses Austreten ferner durch die Größe des Polymers behindert wird.

Beispiel 38 und Vergleichsbeispiele C39-C45

Die Unterschicht in jedem der folgenden Beispiele wurde maschinell auf 100 um Polyvinylidenchlorid (PVDC)-geprimtes Polyethylenterephthalat aufgetragen, wodurch ein Trockengewicht der Beschichtung von 9,7 g/m² erhalten wurde. Die Beschichtung umfaßt 29,6% Polyvinylalkohol, erhältlich als Airvol® 523 von Air Products, 5,2% eines Polyvinylalkohols mit einer anderen Hydrolysezahl, erhältlich als Gohsenol® KP06 von Nippon Synthetic Chemical, 52,2% eines Copolymers Poly(vinylpyrrolidon/dimethylaminoethyl methacrylat), erhältlich als "Copolymer 958" von GAF und 10% Polyethylenglycol, erhältlich als Carbowax® 600 von Union Carbide.
Die Oberschicht für jedes Beispiel enthielt 10% Tyzor® TE, ein Triethanolamintitanatchelat und 10% Polymethylmethacrylat-Kügelchen, sowie die in der folgenden Tabelle beschriebenen variierenden Bestandteile zu vollen 100%. Jedes dieser Beispiele wurde durch Rakelstreichen 75 um dick oben auf die Unterschicht aufgetragen und bei etwa 95ºC 120 s (2 min) getrocknet. Dies ergab ein Trockenbeschichtungsgewicht von 0,08-0,10 g/m².
Die Folien wurden dann beurteilt, indem auf einem Epson Color Stylus® Drucker unter Verwendung des Foliendruckmodus' ein einfarbiges schwarz gefülltes Rechteck abgebildet wurde. Dann wurde die optische Dichte jedes Bildes gemessen.
Wie aus den Daten ersichtlich ist, stellt der Fluorkohlenstoff von Beispiel 38, das einzige nichtionische grenzflächenaktive Mittel vom Fluorkohlenstofftyp, eine ausgezeichnet optische Dichte bereit und die in den Vergleichsbeispielen C39-C45 verwendeten anionischen grenzflächenaktiven Mittel nicht.
Auch für Beispiel 38 und die Vergleichsbeispiele C39-C45 wurden Messungen mit dem Wilhelmy-Meßgerät durchgeführt. Wie die folgende Tabelle zeigt, weist das nichtionische grenzflächenaktive Mittel vom Fluorkohlenstofftyp die höchste Oberflächenenergie auf, wobei die zwei anionischen grenzflächenaktiven Mittel bei allen drei unterschiedlichen Konzentrationen viel geringere Oberflächenenergien aufweisen.

Beispiel 46

Ein Bahnenmaterial für die Tintenstrahlaufzeichnung wurde wie folgt hergestellt. Das bereitgestellte Substrat war ein 100 um weißer mit Mikrohohlräumen versehener Polyester mit einer Opakheit von 90%. Darauf wurde ein zweischichtiges Tintenstrahlbeschichtungssystem aufgetragen. Die Unterschicht enthielt 29,6% des Polyvinylalkohols, Airvol® 523, 5,2% des Polyvinylalkohols Gohsenol® KPO6, 52,2% des PVP/DMAEMA-Copolymers "Copolymer 958" und 10% des Polyethylenglycols Carbowax® 600 und 3% eines Beizmittels mit der vorstehend in Beispiel 1 offenbarten Struktur. Diese Schicht wurde maschinell aufgetragen, wodurch ein Trockenbeschichtungsgewicht von etwa 9,7 g/m² erhalten wurde. Die Deckschicht enthielt 77% Methocel® F50, 10% Tyzor® TE, 10% PMMA- Kügelchen und 3% Zonyl® FSO. Diese Schicht wurde maschinell aufgetragen, wodurch ein Trockenbeschichtungsgewicht von 0,81 g/m² erhalten wurde. Das Bahnenmaterial für die Tintenstrahlaufzeichnung wurde bei 121ºC 60 s (1 min) getrocknet.
Wurde auf dem Epson Stylus® Drucker unter Verwendung der Medieneinstellung für spezialbeschichtetes Papier und der Mikroweave-Druckoption abgebildet, waren die Bilder sowohl bei einer Auflösung von 360 dpi als auch 720 dpi von ausgezeichneter Qualität.

Beispiel 47

Ein Bahnenmaterial für die Tintenstrahlaufzeichnung wurde wie folgt hergestellt. Das bereitgestellte Substrat war PVDC-geprimte Polyesterfolie. Darauf wurde ein Zweischicht- Beschichtungssystem aufgetragen. Die Unterschicht enthielt 34% PVA-Gemisch, 52% Copolymer 958 und 7,8% Carbowax® 600, 1,4% Methocel® F50 und 3,8% Beizmittel P134 mit der in Beispiel 1 offenbarten Struktur. Diese Schicht wurde maschinell aufgetragen, wodurch ein Trockenbeschichtungsgewicht von etwa 9,7 g/m² erhalten wurde. Die Oberschicht wurde zu einer Naßdicke von 50 um aufgetragen und enthielt 41% Hydroxypropylmethylcellulose (Methocel® F50), 39% Acetylacetonat (Tyzor® GBA), 7,2% Polyethylenglycol (Carbowax® 8000), 10% Polymethylmethacrylat (PMMA)-Kügelchen und 3% Zonyl® FSO: Das Bahnenmaterial für die Tintenstrahlaufzeichnung wurde bei 121ºC 60 s (1 min) getrocknet.
Beim Abbilden auf dem Epson Stylus® Drucker betrug die Dichte 0,92.

Beispiel 48

Die Unterschicht wurde, wie in Beispiel C2 beschrieben, aufgetragen und eine Oberschicht, die 34% Zirconiumtriethanolaminchelat, 65% Hydroxypropylmethylcellulose und 1% Zonyl® FSO enthielt, wurde zu einer Naßdicke von 75 um auf die Unterschicht aufgetragen und bei 120ºC 60 s (1 min) getrocknet. Die Schwarzdichte betrug zwischen 0,91 und 0,93.

Claims

1. Unvernetzte Zusammensetzung, geeignet zur Verwendung als Tintenstrahlaufzeichnungsmedium, umfassend:

a) mindestens ein nichtionisches grenzflächenaktives Mittel vom Fluorkohlenstofftyp, ausgewählt aus linearen perfluorierten polyethoxylierten Alkoholen, fluorierten Alkylpolyoxyethylenalkoholen und fluorierten Alkylalkoxylaten,

b) mindestens ein Metallchelat, ausgewählt aus Titanatalkanolaminen, Titanatacetonaten, Aluminiumalkanolaminen und Zirkoniumalkanolaminen und

c) mindestens ein Cellulosepolymer, ausgewählt aus Hydroxycellulosepolymeren und Polymeren substituierter Hydroxycellulose,

wobei eine solche Zusammensetzung vernetzbar ist, wenn sie Temperaturen von mindestens 90ºC ausgesetzt wird.

2. Zusammensetzung gemäß Anspruch 1, wobei die Hydroxycellulose aus Hydroxypropylmethylcellulose und Hydroxypropylethylcellulose ausgewählt ist.

3. Bahnenmaterial für die Tintenstrahlaufzeichnung, umfassend ein transparentes Substrat mit zwei Hauptoberflächen, wobei auf mindestens eine Hauptoberfläche eine Zusammensetzung gemäß Anspruch 1 oder 2 aufgetragen ist, wobei die Zusammensetzung durch Anwendung von Wärme auf dem Substrat vernetzt wurde.

4. Bahnenmaterial für die Tintenstrahlaufzeichnung, umfassend ein bebildbares Zweischicht-Beschichtungssystem, umfassend:

a) eine dicke absorptionsfähige Unterschicht, umfassend mindestens eine vernetzbare polymere Komponente und

b) eine optisch klare, dünne Oberschicht, umfassend eine Zusammensetzung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Oberschicht durch Anwendung von Wärme auf dem Substrat vernetzt wurde.

5. Bahnenmaterial für die Tintenstrahlaufzeichnung gemäß Anspruch 4, wobei die dicke absorptionsfähige Unterschicht umfaßt:

a) mindestens eine vernetzbare polymere Komponente;

b) mindestens eine flüssigkeitsabsorbierende Komponente, umfassend ein wasserabsorbierendes Polymer und

c) 0 bis 5% eines Vernetzers.

6. Bahnenmaterial für die Tintenstrahlaufzeichnung gemäß Anspruch 5, wobei die flüssigkeitsabsorbierende Komponente ein Polymer, ausgewählt aus Polyvinylalkohol, Copolymeren von Vinylalkohol und Vinylacetat, Polyvinylformal, Polyvinylbutyral, Gelatine, Carboxymethylcellulose, Hydroxyethylcellulose, Hydroxypropylcellulose, Hydroxyethylstärke, Polyethyloxazolin, Polyethylenoxid, Polyethylenglycol und Polypropylenoxid, umfaßt.

7. Bahnenmaterial für die Tintenstrahlaufzeichnung gemäß Anspruch 6, wobei die polymere flüssigkeitsabsorbierende Komponente Polyvinylpyrrolidon umfaßt.

8. Bahnenmaterial für die Tintenstrahlaufzeichnung gemäß Anspruch 5, wobei der Vernetzer ein mehrfunktionelles Aziridin, ausgewählt aus Tris(β-(N-aziridinyl)propionat); Pentaerythritol-tris-(β-(N-aziridinyl)propionat) und Trimethylolpropan-tris-(β-(N-methylaziridinyl)propionat), ist.

9. Bahnenmaterial für die Tintenstrahlaufzeichnung gemäß einem der Ansprüche 3-5, wobei das Substrat transparent ist.

10. Bahnenmaterial für die Tintenstrahlaufzeichnung gemäß einem der Ansprüche 3-5, wobei das Substrat opak ist.