DE69701239T3

DE69701239T3 - Aufzeichnungsmaterial und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE69701239T3
Application number: DE1997601239
Authority: DE
Inventors: Isamu Kanagawa-ku Takeshita; Takuya Kanagawa-ku Nakao; Nobuyuki Kanagawa-ku Yokota
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Paper Mills Ltd
Priority date: 1996-04-24
Filing date: 1997-04-24
Publication date: 2006-02-02
Anticipated expiration: 2017-04-25
Also published as: EP0803375B1; DE69701239T2; EP0803375B2; US5912071A; DE69701239D1; EP0803375A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Aufzeichnungsmaterial, insbesondere ein Aufzeichnungsmaterial für Tintenstrahldruck.
In den letzten Jahren wurden zur Präsentation bei zahlreichen akademischen Meetings oder Seminaren hauptsächlich Overhead-Projektoren anstelle von herkömmlichen Diaprojektoren verwendet. Auch auf dem Gebiet des Druckens wurden transparente Druckprodukte für verschiedene Veröffentlichungen oder für Verpackungszwecke gefordert. Zum Drucken auf solchen transparenten Folien ist, verglichen mit dem Drucken auf gewöhnlichem Papier, bezüglich der Druckgeschwindigkeit und des Trocknens besondere Vorsicht erforderlich, da die Substratfolien selbst kein Absorptionsvermögen aufweisen.
JP-A-2-276670 und JP-A-4-320877 offenbaren z.B., daß ein Aufzeichnungsblatt mit einer Druckfarben-aufnehmenden Schicht, hergestellt aus Aluminiumhydroxidhydrat, die auf einem Substrat ohne Absorptionsvermögen gebildet wird, als Aufzeichnungsmaterial verwendbar ist. Dieses Aufzeichnungsblatt ist eines mit einer aus porösem Aluminiumhydroxidhydrat hergestellten, auf einem transparenten Substrat, wie einem Polyethylenterephthalatsubstrat, gebildeten Schicht, die hauptsächlich den Farbstoff der Druckfarbe absorbiert und fixiert. Diese poröse Aluminiumhydroxidhydratschicht wird durch Auftragen einer Beschichtungsflüssigkeit, umfassend ein Aluminiumhydroxidsol aus Boehmit-Kristallteilchen und ein Bindemittel vom Polyvinylalkoholtyp, auf das Substrat, gefolgt von Trocknen, gebildet.
Jedoch wirft die ein Aluminiumhydroxidsol und ein Bindemittel vom Polyvinylalkoholtyp umfassende Flüssigkeit eine Schwierigkeit auf, indem sich die Viskosität im Laufe der Zeit in der Regel erhöht, und insbesondere, wenn eine Beschichtungsflüssigkeit mit einer hohen Feststoffanteilkonzentration vorlag, gestaltete sich die Handhabung schlecht und der Beschichtungsvorgang war in der Regel schwierig. Wenn die Beschichtungsflüssigkeit bei einer hohen Temperatur gehalten wurde, um die Erhöhung der Viskosität der Beschichtungsflüssigkeit zu verhindern, sammelten sich aufgrund der Verdampfung an einem Teil des Beschichterkopfes der Beschichtungsmaschine in der Regel ein gelförmiges Produkt und ein agglomeriertes Produkt an und die angesammelten Produkte verursachten somit Mängel im Aussehen des Aufzeichnungsblatts, insbesondere im Fall eines kontinuierlichen Beschichtungsvorgangs.
Eine solche aus Aluminiumhydroxidhydrat hergestellte Druckfarbenaufnehmende Schicht kann auf einem Papiersubstrat gebildet werden. Insbesondere ist es durch Anwenden eines Verfahrens, wie Gießbeschichten oder Kalandrieren, möglich, ein Glanzpapier mit einer glatten Oberfläche und hohem Glanz zu erhalten. Um jedoch das Druckfarbenabsorptionsvermögen oder die Farbreproduzierbarkeit eines solchen Glanzpapiers zu erhöhen, ist eine Dicke der adsorbierenden Schicht von mindestens 20 μm erforderlich und somit keine hinreichende Vermarktung des Glanzpapiers möglich, wenn ein niedriger Preis gefordert ist. Die Druckfarbenübertragungsgeschwindigkeit zwischen der Druckfarben-aufnehmenden Schicht und dem Papiersubstrat ist nämlich so langsam, daß es erforderlich wurde, den größten Teil der Druckfarbe nur durch die Druckfarben-aufnehmende Schicht zu absorbieren.
JP-A-61057380 beschreibt ein Tintenstrahl-Aufzeichnungsmaterial mit darin eingearbeitetem, porösem, anorganischem Pigment, einem kationischen Harz und einer schwer löslichen Magnesiumverbindung.
GB-A-2 085 492 beschreibt ein mineralstoffreiches, feines Compositpapier, das für Offset- und Tiefdruck bei hohen Geschwindigkeiten geeignet ist und 30% bis 70% Füllstoff enthält, das mit einer Hochgeschwindigkeits-Papierherstellungsmaschine aus einer Beschickung, die große Mengen Füllstoff, vorzugsweise ein Gemisch von Ton und Talkum, enthält und eine kationische polymere Retentionshilfe und 3 bis 7% eines ionischen Latex einschließt, hergestellt wird.
Unter diesen Umständen ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Aufzeichnungsmaterial mit einer ausgezeichneten Bildqualität durch Verwenden einer Aluminiumhydroxid-Beschichtungsflüssigkeit, die zeitlich stabil ist und wodurch ein kontinuierlicher Vorgang möglich ist, bereitzustellen.
Es ist weiterhin eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Glanzpapier bereitzustellen, das eine hohe Druckfarben-Übertragungsgeschwindigkeit zwischen der Druckfarben-aufnehmenden Schicht und dem Papiersubstrat aufweist und das ein hohes Druckfarbenabsorptionsvermögen, eine hohe Farbdichte und eine hohe Qualität aufweist, auch wenn die Dicke der Druckfarben-aufnehmenden Schicht nicht mehr als 15 μm, bevorzugter nicht mehr als 10 μm, ist.
Die vorliegende Erfindung stellt ein Aufzeichnungsmaterial bzw. -medium bereit, umfassend ein Substrat und eine poröse Schicht, welche auf der Substratoberfläche gebildet ist, wobei die poröse Schicht Aluminiumoxidhydrat-Teilchen und kationische wasserunlösliche Harzteilchen mit einer mittleren Teilchengröße von 0,005 bis 0,1 μm umfaßt.
Die vorliegende Erfindung wird nun genauer mit Bezug auf die bevorzugten Ausführungsformen beschrieben.
In der vorliegenden Erfindung können die Aluminiumoxidhydrat-Teilchen beliebige Aluminiumoxidhydrat-Teilchen sein, so lange sie in der Lage sind, das Lösungsmittel, usw. in der Druckfarbe wirksam zu absorbieren, nachdem sie unter Bildung einer porösen Schicht auf die Oberfläche des Aufzeichnungsmaterials aufgetragen worden sind. Jedoch ist Boehmit (AlOOH) besonders bevorzugt. Als deren sekundär agglomerierte Teilchengröße ist eine Größe von 100 bis 200 nm im Hinblick auf die Bildung einer transparenten porösen Aluminiumoxidhydratschicht und im Hinblick auf die Gewinnung eines aufgezeichneten Produkts mit einer hohen Farbdichte bevorzugt.
In der vorliegenden Erfindung werden die Aluminiumoxidhydrat-Teilchen in der porösen Schicht vorzugsweise aus einem Aluminiumhydroxidsol gebildet, und es ist besonders bevorzugt, daß die Solteilchen aus Boehmit hergestellt sind. Des weiteren werden die kationischen, wasserunlöslichen Harzteilchen mit einer mittleren Teilchengröße von 0,005 bis 0,1 μm vorzugsweise mit dem vorstehend erwähnten Aluminiumhydroxidsol in Form einer wässerigen Dispersion vermischt. Eine solche vermischte Flüssigkeit weist ein ausgezeichnetes Dispergiervermögen und eine niedrige Viskosität auf. Wenn eine solche vermischte Flüssigkeit auf ein Substrat aufgetragen wird, kann eine stark transparente, poröse Schicht gebildet werden. Hier dienen die Harzteilchen als Bindemittel.
Andererseits kann die vorstehend vermischte Flüssigkeit in Form von agglomerierten Teilchen agglomeriert werden und solche agglomerierten Teilchen können, zusammen mit einem organischen Bindemittel, getrennt von den vorstehend erwähnten Harzteilchen, auf ein Substrat aufgetragen werden. Durch Herstellen der porösen Schicht durch agglomerierte Teilchen kann die Druckfarben-Übertragungsgeschwindigkeit von der porösen Schicht zum Substrat erhöht werden, und wenn Papier als Substrat verwendet wird, kann ein Aufzeichnungsmaterial erhalten werden, das ein gutes Druckfarbenabsorptionsvermögen und eine hohe Farbstoffixierung aufweist, auch wenn die Dicke der aufgetragenen Schicht nicht mehr als 15 μm ist. Des weiteren kann die Dicke der aufgetragenen Schicht nicht mehr als 10 μm sein. Von dem hier als Substrat zu verwendenden Papier wird gefordert, daß es Druckfarbenabsorptionsvermögen aufweist und holzfreies Papier für Druckpapier, Schaumpapier hoher Qualität für Informationspapier, PPC oder ein Papier mit einem Druckfarbenabsorptionsvermögen gleich solchen Papieren kann vorzugsweise angewendet werden.
Wenn agglomerierte Teilchen herzustellen sind, wird die gemischte Flüssigkeit des Aluminiumhydroxidsols und der Dispersion der wasserunlöslichen Harzteilchen vorzugsweise durch Sprühtrocknen schnell getrocknet. Die durch schnelles Trocknen erhaltenen, agglomerierten Teilchen weisen vorzugsweise eine mittlere Teilchengröße von 1 bis 20 μm auf. Wenn die mittlere Teilchengröße weniger als 1 μm ist, wird die Druckfarben-Übertragungsgeschwindigkeit der porösen Schicht zu dem Papiersubstrat in der Regel zu langsam und das Druckfarbenabsorptionsvermögen des Aufzeichnungsmaterials wird in der Regel unzureichend, wenn die Dicke der porösen Schicht zu dünn gestaltet wird. Wenn weiterhin die mittlere Teilchengröße 20 μm übersteigt, werden in der Regel Unregelmäßigkeiten auf der Oberfläche des Aufzeichnungsmaterials gebildet, wobei der Glanz in der Regel abnimmt, was unerwünscht ist. Bevorzugter ist die mittlere Teilchengröße 1 bis 15 μm.
Für das Sprühtrocknen wird ein Sprühtrockner verwendet. Um die Teilchengröße der agglomerierten Teilchen auf den vorstehend erwähnten Bereich zu bringen, ist es bevorzugt, einen Sprühtrockner mit Zwei-Flüssigkeiten-Druckdüsensystem anzuwenden.
Die agglomerierten Teilchen werden dann in Wasser dispergiert. Hier weisen gemäß der vorliegenden Erfindung die agglomerierten Teilchen selbst Wasserbeständigkeit auf und folglich können die agglomerierten Teilchen in Wasser, unter Beibehalten des agglomerierten Zustands, dispergiert werden. Weiterhin wird ein organisches Bindemittel zu dieser wässerigen Dispersion gegeben, um eine Beschichtungsflüssigkeit zu erhalten.
Das vorstehend genannte organische Bindemittel kann ein wasserlösliches Polymer, wie Polyvinylalkohol oder dessen modifiziertes Produkt, Stärke oder deren modifiziertes Produkt, SBR-Latex, NBR-Latex, Carboxycellulose oder Polyvinylpyrrolidon, sein. Das organische Bindemittel wird vorzugsweise in einer Menge von 5 bis 50 Gewichtsprozent der Aluminiumoxidhydrat-Teilchen, die die agglomerierten Teilchen bilden, die in der Beschichtungsflüssigkeit enthalten sind, verwendet. Wenn die Menge des Bindemittels weniger als 5 Gewichtsprozent ist, wird die Bindungsfestigkeit in der Regel unzureichend. Wenn sie andererseits 50 Gewichtsprozent übersteigt, wird das Druckfarbenabsorptionsvermögen oder das Absorptionsvermögen des Farbstoffs in der Regel unzureichend.
Das vorstehend erwähnte Aufzeichnungsmaterial unter Verwendung von Papier als Substrat wird vorzugsweise als Glanzpapier angewendet und der 60°-Spiegelglanz der Oberfläche der porösen Schicht ist vorzugsweise mindestens 30%, wie in JIS Z8741 spezifiziert. Bevorzugter ist der 60°-Spiegelglanz mindestens 40%.
Ein Verfahren zur Gewinnung eines solchen Glanzpapiers umfaßt vorzugsweise Auftragen der vorstehend erwähnten Beschichtungsflüssigkeit auf eine Substratoberfläche, dann Trocknen derselben, bis der Wasseranteil in der aufgetragenen Schicht vorzugsweise 100 bis 450 Gewichtsprozent, bezogen auf den Feststoffgehalt, ist, anschließend unter Druck setzen mit einer Preßform mit glatter Oberfläche, die auf eine Temperatur von 50 bis 150°C auf der Beschichtungsschicht mit einer linearen Belastung von 2 bis 50 kg/cm erhitzt wird, Trocknen der aufgetragenen Schicht und anschließend Entspannen der Preßform.
Das vorstehend erwähnte unter Druck setzen der Preßform auf der aufgetragenen Schicht kann nicht nur durch ein Chargensystem ausgeführt werden, sondern ebenfalls durch ein kontinuierliches System unter Verwendung einer rotierenden Walze als Preßform mit einer glatten Oberfläche, oder Auftragen der Beschichtungsflüssigkeit auf das Substrat und unter Druck setzen der Preßform, können durchgehend als kontinuierlicher Vorgang ausgeführt werden.
Andererseits kann das vorstehende Glanzpapier ebenfalls durch Auftragen der Beschichtungsflüssigkeit auf eine glatte Oberfläche einer Preßform, unter Druck setzen des Substrats gegen die aufgetragenen Schicht, gefolgt von Trocknen, unter Bildung einer Aluminiumoxidhydratschicht und anschließend Entlasten der Preßform zur Übertragung der Aluminiumoxidhydratschicht von der Preßform auf das Substrat erhalten werden.
Als das Material der Preßform können ein Kunststoff, wie Polyethylenterephthalat (nachstehend als PET bezeichnet) oder Polycarbonat oder ein Metall, ohne besondere Begrenzung angewendet werden.
In der vorliegenden Erfindung liegen die kationischen, wasserunlöslichen Harzteilchen mit einer mittleren Teilchengröße von 0,005 bis 0,1 μm vorzugsweise in einer Menge von 2 bis 50 Gewichtsprozent, berechnet als Feststoffanteil, bezogen auf die Aluminiumoxidhydrat-Teilchen, vor. Wenn die Menge 50 Gewichtsprozent übersteigt, kann sich das Druckfarbenabsorptionsvermögen der porösen Schicht verschlechtern, was unerwünscht ist. Wenn sie andererseits weniger als 2 Gewichtsprozent beträgt, wird die mechanische Festigkeit, wenn die Harzteilchen als Bindemittel verwendet werden und wenn agglomerierte Teilchen gebildet werden sollen, in der Regel unzureichend; wenn agglomerierte Teilchen in Wasser dispergiert werden, kann der agglomerierte Zustand der agglomerierten Teilchen kaum beibehalten werden; und wenn die Dicke der porösen Schicht dünn gestaltet wird, wird das Druckfarbenabsorptionsvermögen des Aufzeichnungsmaterials in der Regel unzureichend, was unerwünscht ist. Insbesondere, wenn die Harzteilchen als Bindemittel verwendet werden, liegen sie bevorzugt in einer Menge von 5 bis 50 Gewichtsprozent vor, und wenn agglomerierte Teilchen gebildet werden sollen, liegen sie vorzugsweise in einer Menge von 2 bis 35 Gewichtsprozent vor.
Für die erfindungsgemäßen Harzteilchen ist es erforderlich, daß sie kationische Harzteilchen mit einer positiven Ladung auf ihrer Oberfläche sind. Solche kationischen Harzteilchen bilden unter sauren Bedingungen von höchstens pH 8, vorzugsweise höchstens pH 6, eine stabile wässerige Dispersion. In der vorliegenden Erfindung werden vorzugsweise Teilchen, die aus einem kationischen Acrylpolymer hergestellt sind (in der vorliegenden Erfindung schließt Acrylpolymer ein Methacrylpolymer ein), eingesetzt. Die kationischen Harzteilchen weisen Gruppen, wie Amin- oder quaternäre Ammoniumgruppen, auf, und eine positive elektrische Ladung wird durch elektrolytische Dissoziation solcher Gruppen erhalten. Unter solchen kationischen Acrylpolymeren sind jene mit einem Molekulargewicht von mindestens 10 000 vom Blickpunkt der Wasserbeständigkeit und Wetterbeständigkeit der Aluminiumoxidhydratschicht bevorzugt. Im Fall eines anionischen Acrylpolymers, das beispielsweise aus einem Acrylsäuresalz hergestellt wurde, wird aufgrund elektrostatischer Ursachen in der Regel Ausflockung des Aluminiumoxidhydrats stattfinden, wodurch eine stabile Beschichtungsflüssigkeit in der Regel kaum erhältlich ist. Des weiteren kann im Fall eines aus beispielsweise einem Acrylsäureester, wie Alkylacrylat, hergestellten üblichen, nichtionischen Acrylpolymers die mechanische Festigkeit des Polymers selbst hinreichend sein, jedoch wird die Anhaftung zwischen der Aluminiumoxidhydratschicht und dem Substrat, wie Polyethylenterephthalat, in der Regel schlecht.
Besonders bevorzugt sind vom Blickpunkt der mechanischen Festigkeit der Aluminiumoxidhydratschicht und Haftung an dem Substrat Harzteilchen vom Composittyp mit einer Kern/Schale-Struktur. Der Kernteil besteht vorzugsweise aus einem Polymer mit einem Acrylsäureester, wie einem Alkylacrylat als Polymereinheiten und der Schaleteil wird vorzugsweise aus einem Polymer mit einem kationischen Acrylsäurederivat, wie einem Acrylsäureester oder einem Acrylsäureamid, mit einer tertiären Aminogruppe oder einer quaternären Aminogruppe, wie N,N-Dimethylaminoethylacrylat oder N,N-Dimethylaminopropylacrylamid, als Polymereinheiten hergestellt. Die Harzteilchen werden vorzugsweise in Form einer wässerigen Dispersion von 5 bis 50 Gewichtsprozent verwendet.
In der vorliegenden Erfindung ist die mittlere Teilchengröße der Harzteilchen 0,005 bis 0,1 μm. Wenn die mittlere Teilchengröße den vorstehenden Bereich übersteigt, wird die Aluminiumoxidhydratschicht in der Regel opak, wobei das Aufzeichnungsmaterial nicht transparent sein wird, auch wenn das Substrat transparent ist. Des weiteren wird es auch in dem Fall, wenn das Substrat opak ist, ein Problem geben, indem es nämlich unmöglich ist, ein Bild mit hoher Qualität zu erhalten, ohne die Textur des Substrats zu beeinträchtigen. Wenn andererseits die mittlere Teilchengröße kleiner als der vorstehende Bereich ist, wenn die Harzteilchen als Bindemittel verwendet werden, wird die mechanische Festigkeit in der Regel unzureichend. Die mittlere Teilchengröße der Harzteilchen ist vorzugsweise 0,008 bis 0,05 μm.
In der vorliegenden Erfindung umfaßt die Porenstruktur vorzugsweise Poren mit Radien von 1 bis 20 nm, zur Bildung einer porösen Schicht, die im wesentlichen aus den Aluminiumoxidhydrat-Teilchen und den kationischen, wasserunlöslichen Harzteilchen einer mittleren Teilchengröße von 0,005 bis 0,1 μm besteht. Weiterhin ist das Porenvolumen vorzugsweise 0,3 bis 1,2 ml/g, wodurch ein hinreichendes Absorptionsvermögen erhalten wird und die poröse Schicht transparent wird. Wenn hier das Substrat transparent ist, wird ein transparentes Aufzeichnungsmaterial erhalten. Auch wenn das Substrat opak ist, ist es möglich, ein Bild mit hoher Qualität ohne Beeinträchtigen der Textur des Substrats zu erhalten. Weiterhin wurde die Messung der Porengrößenverteilung in dieser Beschreibung durch ein Stickstoffabsorptions/Desorptionsverfahren ausgeführt.
Zusätzlich zu diesen physikalischen Eigenschaften ist es bevorzugt, daß der mittlere Porenradius der Aluminiumoxidhydratschicht 4,5 bis 9,0 nm ist, und das Volumen der Poren mit Radien innerhalb eines Bereichs des mittleren Porenradius ± 1 nm vorzugsweise mindestens 50% des gesamten Porenvolumens ist, insbesondere im Hinblick darauf, daß man sowohl der Transparenz als auch den fixierenden Eigenschaften eines Farbstoffs genügt.
In der vorliegenden Erfindung wird die die Harzteilchen und die Aluminiumoxidhydrat-Teilchen umfassende Beschichtungsflüssigkeit unter Verwendung der kationischen, wasserunlöslichen Harzteilchen mit einer mittleren Teilchengröße von 0,005 bis 0,1 μm als Bindemittel, nach ihrer Herstellung gewöhnlich bei 5 bis 35°C gehalten. Diese Beschichtungsflüssigkeit ist mit einer geringen Änderung in der Viskosität über die Zeit stabil. Folglich ist ein kontinuierliches Beschichten für einen langen Zeitraum möglich. Weiterhin können zusätzlich zu den vorstehenden Harzteilchen gegebenenfalls ein Bindemittel oder beliebige andere Additivkomponenten in diese Beschichtungsflüssigkeit eingearbeitet werden.
Bezüglich des Beschichtungsverfahrens ist es bevorzugt, die vorstehende Beschichtungsflüssigkeit mit Hilfe von beispielsweise einem Riegelbeschichter, einem Stabbeschichter, einem Rakelbeschichter, einem Kommabeschichter, einem Walzenbeschichter, einem Düsenbeschichter, einem Luftrakelbeschichter oder einem Floatmesserbeschichter auf ein Substrat aufzutragen. Die Dicke der Beschichtung kann geeigneterweise beispielsweise in Abhängigkeit der Bedienung des Druckers oder der Art und Menge der Druckfarbe und des für das Aufzeichnen zu verwendenden Lösungsmittels ausgewählt werden.
In der vorliegenden Erfindung kann die poröse Schicht eine einzige Aluminiumoxidhydratschicht sein. Um jedoch die Kratzfestigkeit der Oberfläche zu verbessern, kann durch Auftragen eines Siliziumdioxidsols auf die Aluminiumoxidhydratschicht eine Siliziumdioxidschicht auf der Aluminiumoxidhydratschicht gebildet werden. Weiterhin kann in dem Fall, wenn die Dicke der porösen Schicht dünn ist, eine aus einem Aluminiumoxidhydrat hergestellte Oberflächenschicht darauf gebildet werden, um die Größe der Punkte, die durch Tintenstrahldrucken gebildet werden, zu optimieren. Hier kann die Oberflächenschicht aus Aluminiumoxidhydrat von der Aluminiumoxidhydratschicht der vorliegenden Erfindung gleich oder verschieden sein. In die Oberflächenschicht aus Siliziumdioxid oder Aluminiumoxidhydrat kann gegebenenfalls eine wasserabweisende oder hydrophile Substanz eingearbeitet werden.
Der Mechanismus in der vorliegenden Erfindung, wodurch die Erhöhung der Viskosität der gemischten Flüssigkeit, umfassend die Aluminiumoxidsol und die wässerige Dispersion der nichtionischen oder kationischen, wasserunlöslichen Harzteilchen, unterdrückt wird und die Flüssigkeit stabil wird, ist nicht verständlich. Es wird jedoch angenommen, daß das wasserunlösliche Harz in dem Teilchenzustand mit dem Aluminiumhydroxidsol in Wechselwirkung tritt, wodurch die Viskosität geeigneterweise eingestellt wird.
Weiterhin ist die Struktur der porösen Aluminiumoxidhydratschicht, die durch Beschichten und Trocknen der Beschichtungsflüssigkeit, die im wesentlichen aus der vorstehend gemischten Flüssigkeit zusammengesetzt ist, erhältlich ist, nicht klar zu verstehen. Es wird jedoch angenommen, daß durch Vermindern der mittleren Teilchengröße der Harzteilchen auf ein geringeres Maß als die sekundär agglomerierte Teilchengröße der Aluminiumoxidhydrat-Teilchen eine geeignete poröse Schicht gebildet werden kann und eine transparente Aluminiumoxidhydratschicht erhalten werden kann.
Des weiteren kann in dem Fall, wenn mit Hilfe einer Beschichtungsflüssigkeit, umfassend agglomerierte Teilchen, die aus der vorstehend erwähnten gemischten Flüssigkeit gebildet wurden, eine dünne poröse Schicht mit einem Druckfarbenabsorptionsvermögen auf einem Papiersubstrat gebildet wird, eine poröse Schicht mit großen Poren erhalten werden, wodurch die Druckfarben-Übertragungsgeschwindigkeit von der porösen Schicht auf das Papiersubstrat erhöht sein wird.
Andererseits sind die agglomerierten Teilchen Teilchen, worin Aluminiumoxidhydrat-Teilchen gleichförmig dispergiert sind. Es wird angenommen, daß dies zu der hohen Fixiereigenschaft für einen Farbstoff und der ausgezeichneten Farbreproduzierbarkeit beiträgt.
Das erfindungsgemäße Aufzeichnungsmaterial ist besonders für einen Tintenstrahldrucker geeignet.
Nun wird die vorliegende Erfindung genauer mit Bezug auf Beispiele und Vergleichsbeispiele beschrieben. Jedoch sollte es selbstverständlich sein, daß die vorliegende Erfindung in keiner Weise auf solche speziellen Beispiele beschränkt ist.
In den nachstehenden Beispielen ist die Feststoffanteilkonzentration des Aluminiumhydroxidsol eine Konzentration, die, bezogen auf den durch Trocknen bei 140°C zu einem Konstantgewicht erhaltenen Feststoff, berechnet wird.
In Beispielen 3 bis 5 und Vergleichsbeispielen 4 und 5 wurde der Glanz bei einem Winkel von 60° mit Hilfe eines Glanzmeters 300A, hergestellt von Nippon Denshoku K.K., gemessen.
Zur Bewertung der Wasserbeständigkeit der getrockneten agglomerierten Teilchen in Beispielen 3 bis 5 und Vergleichsbeispielen 4 und 5 wurden die agglomerierten Teilchen Wasser ausgesetzt, wodurch die Wasserbeständigkeit durch das Verhältnis, bei dem der agglomerierte Zustand der agglomerierten Teilchen beibehalten wurde, bewertet wurde. Insbesondere wurde das wie nachstehend definierte Agglomerationsverhältnis als Standard zur Bewertung verwendet.
In ein 100 cm³-Zentrifugentrennröhrchen wurden 2 g getrocknete, agglomerierte Teilchen gegeben und 50 g Wasser wurden weiterhin zugesetzt, gefolgt von Rühren, um die agglomerierten Teilchen im Wasser zu dispergieren. Diese Dispersion wurde 5 Minuten bei 2 000 U/min Zentrifugaltrennung unterzogen, wonach der Überstand entfernt und der verbleibende Niederschlag getrocknet wurde, woraufhin das Gewichtsverhältnis des getrockneten Niederschlags zu dem Gewicht der anfänglich getrockneten, agglomerierten Teilchen in Gewichtsprozent wiedergegeben wurde, was als das Agglomerationsverhältnis verwendet wurde, nämlich, Agglomerationsverhältnis (%) = (Gewicht des Niederschlags/2) × 100.
BEISPIEL 1
Ein durch Hydrolysieren von Aluminiumisopropoxid erhaltener Niederschlag wurde unter Gewinnung eines Aluminiumhydroxidsols, das 19 Gewichtsprozent Aluminiumoxidhydrat-Teilchen mit einer mittleren sekundären agglomerierten Teilchengröße von 170 nm enthielt, peptisiert. Anschließend wurden zu 500 g dieses Aluminiumhydroxidsols 95 g einer wässerigen Dispersion von kationischen Acrylharzteilchen mit einer Feststoffanteilkonzentration von 30 Gewichtsprozent (Acrit UW-129EX, hergestellt von Taisei Kako K.K., mittlere Teilchengröße: 0,01 μm) zugesetzt und durch Rühren unter Gewinnung einer Beschichtungsflüssigkeit vermischt. Die Viskosität dieser Beschichtungsflüssigkeit war 45 cP bei 20°C und keine Erhöhung der Viskosität wurde nach Halten derselben für 12 Stunden beobachtet. Dann wurde diese Beschichtungsflüssigkeit auf eine transparente Polyethylenterephthalatfolie in einer Dicke von 100 μm mit einem Riegelbeschichter aufgetragen und getrocknet, unter Gewinnung eines transparenten Aufzeichnungsblatts mit einer porösen Aluminiumoxidhydratschicht.
VERGLEICHSBEISPIEL 1
Zu 500 g des gleichen Aluminiumhydroxidsols wie in Beispiel 1 wurden 71,3 g einer wässerigen Dispersion von anionischen Acryl/Urethanharzteilchen mit einer Feststoffanteilkonzentration von 40 Gewichtsprozent (Acrit WEM-141, hergestellt von Taisei Kako K.K., mittlere Teilchengröße: 0,1 μm) gegeben und durch Rühren vermischt. Unmittelbar nach Beendigung der Zugabe gelierten die ausgefallenen Agglomerate, wobei keine stabile Beschichtungsflüssigkeit erhalten wurde.
VERGLEICHSBEISPIEL 2
Zu 500 g des gleichen Aluminiumhydroxidsols wie in Beispiel 1 wurden 72,2 g einer wässerigen Dispersion von kationischen Acrylharzteilchen mit einer Feststoffanteilkonzentration von 39,5 Gewichtsprozent (Boncoat SFC-241, hergestellt von Dainippon Ink Chemical Industry Co., Ltd., mittlere Teilchengröße: 0,2 μm) gegeben und durch Rühren unter Gewinnung einer Beschichtungsflüssigkeit vermischt. Die Viskosität dieser Beschichtungsflüssigkeit war 52,5 cP bei 20°C. Keine wesentliche Erhöhung wurde in der Viskosität nach dem Halten derselben für 8 Stunden beobachtet und die Beschichtungsflüssigkeit war stabil. Dann wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 diese Beschichtungsflüssigkeit auf eine transparente Polyethylenterephthalatfolie in einer Dicke von 100 μm mit einem Riegelbeschichter aufgetragen und getrocknet, unter Gewinnung eines Aufzeichnungsblatts mit einer porösen Aluminiumoxidhydratschicht. Dieses Aufzeichnungsblatt war weiß und war nicht transparent.
BEISPIEL 2
Ein durch Hydrolysieren von Aluminiumisopropoxid erhaltener Niederschlag wurde peptisiert, unter Gewinnung eines Aluminiumhydroxidsols, enthaltend 20 Gewichtsprozent Aluminiumoxidhydrat-Teilchen mit einer mittleren sekundär agglomerierten Teilchengröße von 190 nm. Dann wurden zu 600 g dieses Aluminiumhydroxidsol 120 g der gleichen wässerigen Dispersion von kationischen Acrylharzteilchen, wie in Beispiel 1 verwendet, gegeben und durch Rühren vermischt, unter Gewinnung einer Beschichtungsflüssigkeit. Die Viskosität dieser Beschichtungsflüssigkeit war 43 cP bei 23°C. Dann wurde diese Beschichtungsflüssigkeit auf eine Polyethylenterephthalatfolie in einer Dicke von 100 μm mit einem Riegelbeschichter aufgetragen und getrocknet, unter Gewinnung eines Aufzeichnungsblatts mit einer porösen Aluminiumoxidhydratschicht mit einer Dicke von 30 μm.
Dieses Aufzeichnungsblatt wurde außerhalb angeordnet, um einen Belastungstest durch Sonnenlicht, Wind und Regen auszuführen. Nach Ablauf von 3 Monaten war die poröse Aluminiumoxidhydratschicht von der gleichen Form wie unmittelbar nach dem Trocknen, wodurch keine Verschlechterung des Aufzeichnungsblatts beobachtet wurde.
VERGLEICHSBEISPIEL 3
600 g des gleichen Aluminiumhydroxidsols wie in Beispiel 2 wurden auf 55°C erhitzt und 11 Gewichtsprozent, bezogen auf die Aluminiumoxidhydrat-Teilchen von Polyvinylalkohol (PVA-124, hergestellt von Kuraray Corporation), wurden zugegeben und Wasser wurde weiterhin zugesetzt und durch Rühren vermischt, unter Gewinnung einer Beschichtungsflüssigkeit mit einer Feststoffanteilkonzentration von 16,5 Gewichtsprozent. Die Viskosität dieser Beschichtungsflüssigkeit war 52 cP bei 55°C. Unter Verwendung dieser Beschichtungsflüssigkeit wurde ein Aufzeichnungsblatt mit einer porösen Aluminiumoxidhydratschicht mit einer Dicke von 30 μm in der gleichen Weise wie in Beispiel 2 hergestellt.
Bezüglich dieses Aufzeichnungsblatts wurde der gleiche Belastungstest wie in Beispiel 2 ausgeführt, wobei sich nach Ablauf von 1 Monat Risse über die gesamte Oberfläche der porösen Aluminiumoxidhydratschicht gebildet hatten und nach Ablauf von 3 Monaten war die Aluminiumoxidhydratschicht von der Polyethylenterephthalatfolie abgeschält.
BEISPIEL 3
Zu 100 Gewichtsteilen (Feststoffanteil) des gleichen Aluminiumhydroxidsols wie in Beispiel 2 wurden 5 Gewichtsteile (Feststoffanteil) der gleichen wässerigen Dispersion von kationischen Acrylharzteilchen wie in Beispiel 1 gegeben und Wasser wurde weiterhin zugesetzt, um eine formulierte Flüssigkeit mit einer Feststoffanteilkonzentration von 10 Gewichtsprozent zu erhalten. Diese formulierte Flüssigkeit wurde schnell mit Hilfe eines Sprühtrockners vom Zwei-Flüssigkeiten-Druck-Düsensystem (Papyrus GB22, hergestellt von Yamato Kagaku K.K.) getrocknet, unter Gewinnung von getrockneten agglomerierten Teilchen. Hier war die Teilchengröße der agglomerierten Teilchen 6 μm und das Agglomerationsverhältnis betrug 90%.
Dann wurden 20 Gewichtsteile der agglomerierten Teilchen unter Rühren zu 80 Gewichtsteilen Wasser gegeben und vollständig dispergiert. Anschließend wurde ein Bindemittel, Polyvinylalkohol (MA26GP, hergestellt von Shin-Etsu Chemical Industry Co., Ltd.) in einer Menge von 10 Gewichtsprozent zu den agglomerierten Teilchen gegeben und Wasser wurde weiterhin zugesetzt, um eine Beschichtungsflüssigkeit mit einer Feststoffanteilkonzentration von 16,5 Gewichtsprozent zu erhalten. Die Beschichtungsflüssigkeit wurde mit einem Riegelbeschichter auf ein Substrat, hergestellt aus holzfreiem Papier mit einem Gewicht von 157 g/m², so aufgetragen, daß die trockene beschichtete Menge 8 g/m² sein würde. Der Wasseranteil, unmittelbar nach dem Beschichten, betrug 506 Gewichtsprozent zu dem Feststoffanteil in der aufgetragenen Schicht. Die Beschichtung wurde auf einen Wasseranteil von 300% getrocknet.
Auf dieser aufgetragenen Schicht wurde eine Preßform mit einer Spiegeloberfläche, erhitzt auf 90°C, unter einer linearen Last von 10 bis 20 kg/cm zum Trocknen unter Druck gepreßt und anschließend wurde die Spiegeloberfläche davon abgezogen, unter Gewinnung eines beschichteten Papiers. Die Dicke der Beschichtungsschicht dieses beschichteten Papiers war 10 μm und der 60°-Spiegelglanz betrug 42%.
BEISPIEL 4
Agglomerierte Teilchen mit einer mittleren Teilchengröße von 6 μm und einem Agglomerationsverhältnis von 94% wurden in der gleichen Weise wie in Beispiel 3 erhalten, mit der Ausnahme, daß die Menge der wässerigen Dispersion der kationischen Acrylharzteilchen auf 10 Gewichtsteile (Feststoffanteil) geändert wurde. Unter Verwendung der agglomerierten Teilchen wurde ein beschichtetes Papier mit einer Beschichtungsschichtdicke von 10 μm und einem 60°-Spiegelglanz von 40% in der gleichen Weise wie in Beispiel 3 hergestellt.
BEISPIEL 5
Eine Beschichtungsflüssigkeit mit einer Feststoffanteilkonzentration von 16,5 Gewichtsprozent wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 2 hergestellt, mit Ausnahme, daß der Polyvinylalkohol so zugegeben wurde, daß er 11 Gewichtsprozent zu den agglomerierten Teilchen sein würde. Diese Beschichtungsflüssigkeit wurde auf eine PET-Folie mit einer Dicke von 100 μm mit einem Riegelbeschichter so aufgetragen, daß die getrocknete aufgetragene Menge 8 g/m² sein würde. Der Wasseranteil, unmittelbar nach dem Beschichten, war 506 Gewichtsprozent zu dem Feststoffanteil in der beschichteten Schicht. Die aufgetragene Schicht wurde auf einen Wasseranteil von 370 Gewichtsprozent getrocknet.
Auf diese beschichtete Oberfläche wurde holzfreies Papier mit einem Gewicht von 128 g/m² im nahen Kontakt damit angeordnet, gefolgt von Trocknen, bis der Wassergehalt in der beschichteten Schicht maximal 5 Gewichtsprozent zu dem Feststoffanteil war, und anschließend wurde der PET-Film abgeschält. Die aufgetragene Schicht wurde vollständig auf das Papier übertragen, wodurch ein beschichtetes Papier erhalten wurde. Die Dicke der Beschichtung von diesem beschichteten Papier war 10 μm und der 60°-Spiegelglanz betrug 41 %.
VERGLEICHSBEISPIEL 4
Agglomerierte Teilchen wurden in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, daß nur das Aluminiumhydroxidsol ohne Verwendung des kationischen Acrylharzes angewendet wurde und Wasser wurde zugegeben, so daß die Feststoffanteilkonzentration 10 Gewichtsprozent sein würde. Die mittlere Teilchengröße der agglomerierten Teilchen war 6 μm und das Agglomerationsverhältnis betrug 0%. Unter Verwendung der agglomerierten Teilchen wurde ein beschichtetes Papier mit einer Beschichtungsdicke von 10 μm und einem 60°-Spiegelglanz von 43% in der gleichen Weise wie in Beispiel 3 hergestellt.
VERGLEICHSBEISPIEL 5
Agglomerierte Teilchen wurden in der gleichen Weise wie in Beispiel 4 hergestellt, mit der Ausnahme, daß die gleiche Dispersion wie in Vergleichsbeispiel 2 als wässerige Dispersion der kationischen Acrylharzteilchen verwendet wurde. Die mittlere Teilchengröße der agglomerierten Teilchen war 6 μm und das Agglomerationsverhältnis betrug 54%. Unter Verwendung der agglomerierten Teilchen wurde ein beschichtetes Papier mit einer Beschichtungsdicke von 10 μm und einem 60°-Spiegelglanz von 42% in der gleichen Weise wie in Beispiel 3 hergestellt.
Auf jedem der in Beispielen 3 bis 5 und Vergleichsbeispielen 4 und 5 erhaltenen beschichteten Papiere wurde ein Testmuster mit Hilfe eines Tintenstrahldruckers (MJ500C, hergestellt von Seiko Epson K.K.) gedruckt. Bezüglich jedes Druckblatts wurden das Druckfarbenabsorptionsvermögen und der Grad des Beadings bezüglich der fünf Grade von 1 bis 5 (1: schlechtester, 5: bester) bewertet. Weiterhin wurden bezüglich Cyan und Magenta die Farbdichten mit einem Color Densitometer (SPM1002, hergestellt von GRETAG) gemessen. Die Ergebnisse werden in Tabelle 1 gezeigt.
Tabelle 1
Das erfindungsgemäße Aufzeichnungsmaterial hat ein hohes Druckfarbenabsorptionsvermögen und stellt eine Aufzeichnung mit einer hohen Farbdichte bereit und ist in der Wasserbeständigkeit ausgezeichnet. Weiterhin ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, mit einer Aluminiumhydroxidsolbeschichtungsflüssigkeit, die in der Stabilität im Laufe der Zeit ausgezeichnet ist und deren Viskosität über einen langen Zeitraum stabil ist, wodurch die Handhabungswirksamkeit und der Beschichtungsvorgang, insbesondere der kontinuierliche Beschichtungsvorgang, erleichtert werden können, ein Aufzeichnungsmaterial zu bilden. Weiterhin kann unter Verwendung eines Papiers mit Druckfarbenabsorptionsvermögen wie das Substrat, ein Glanzpapier erzeugt werden, das ein ausgezeichnetes Druckfarbenabsorptionsvermögen und eine ausgezeichnete Anhaftung aufweist, auch wenn die Dicke der Beschichtungsschicht dünn gemacht ist. Folglich ist es möglich, ein kostengünstiges Glanzpapier mit hoher Qualität herzustellen. Weiterhin wird insbesondere, wenn ein kationisches Acrylpolymer als Bindemittelharzteilchen verwendet wird, eine Wirkung zum Unterdrücken von Farbstoff-Blotting in einer Aufzeichnungsdruckfarbe beobachtet.

Claims

Aufzeichnungsmedium, umfassend ein Substrat und eine poröse Schicht, welche auf der Substratoberfläche gebildet ist, wobei die poröse Schicht Aluminiumoxidhydrat-Teilchen und kationische wasserunlösliche Harzteilchen mit einer mittleren Teilchengröße von 0,005 bis 0,1 μm umfaßt.
Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 1, wobei die wasserunlöslichen Harzteilchen in einer Menge von 2 bis 50 Gew.-% der Aluminiumoxidhydrat-Teilchen vorliegen.
Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 1 oder 2, welches einen 60°-Spiegelglanz, wie in JIS Z8741 spezifiziert, von mindestens 30 % aufweist.
Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die poröse Schicht im wesentlichen ausschließlich aus Aluminiumoxidhydrat-Teilchen und kationischen wasserunlöslichen Harzteilchen besteht.
Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 4, wobei die poröse Struktur der porösen Schicht Poren mit Radien von 1 bis 20 nm umfaßt und ein Porenvolumen von 0,3 bis 1,2 ml/g aufweist.
Verfahren zur Herstellung eines Aufzeichnungsmediums, welches das Beschichten eines Beschichtungsfluids, umfassend ein Aluminiumoxid-Sol und eine wäßrige Dispersion von kationischen wasserunlöslichen Harzteilchen mit einer mittleren Teilchengröße von 0,005 bis 0,1 μm, auf ein Substrat umfaßt.
Verfahren zur Herstellung eines Aufzeichnungsmediums nach Anspruch 6, wobei das Substrat Papier ist und das Beschichtungsfluid trocken agglomerierte Teilchen enthält, welche durch schnelles Trocknen eines Gemischs aus dem Aluminiumoxid-Sol und den kationischen wasserunlöslichen Harzteilchen erhalten wurden.
Verfahren zur Herstellung eines Aufzeichnungsmediums nach Anspruch 6 oder 7, wobei das Beschichtungsfluid auf das Substrat beschichtet wird, um eine Überzugsschicht zu bilden, eine Form mit einer glatten Oberfläche zum Trocknen auf die Überzugsschicht gedrückt wird, und die Form nach dem Trocknen getrennt wird, um eine Überzugsschicht auf dem Substrat zu bilden.
Verfahren zur Herstellung eines Aufzeichnungsmediums nach Anspruch 6 oder 7, wobei das Beschichtungsfluid auf eine Form mit einer glatten Oberfläche beschichtet wird, um eine Überzugsschicht auf der glatten Oberfläche zu bilden, die Überzugsschicht in engen Kontakt mit dem Substrat gebracht und getrocknet wird, und dann die Form mit der glatten Oberfläche abgetrennt wird, um die Überzugsschicht auf das Substrat zu übertragen.