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Diese
Erfindung betrifft ein mikroporöses
Tintenstrahlaufnahmemedium, das ausgezeichnete Bilder mit darauf
abgeschiedenen pigmentierten Tinten liefert.
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Tintenstrahlbilddarstellungstechniken
sind in Anwendungen für
den Handel und für
Kunden ziemlich populär
geworden. Die Möglichkeit,
einen Personal-Computer
und Tischdrucker zum Drucken eines Farbbildes auf Papier oder anderen
Aufnahmemedien zu drucken, hat sich von Tinten auf Farbstoffbasis
zu Tinten auf Pigmentbasis erweitert. Letztere liefern brillante
Farben und dauerhaftere Bilder, da Pigmentpartikel in einer Dispersion
enthalten sind, bevor sie unter Verwendung eines Tintenstrahldruckkopfs,
wie jenem, der im Handel von der Hewlett Packard Corporation oder
der LexMark Corporation erhältlich
ist, in Tintenstrahldruckern abgegeben werden, die im Handel von
der Hewlett Packard Corporation, Encad Inc., Mimaki Corporation und
anderen erhältlich
sind.
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Tintenstrahldrucker
werden allgemein für
den breitformatigen elektronischen Druck für Anwendungen wie technische
und architektonische Zeichnungen verwendet. Wegen des einfachen
Betriebs, der Wirtschaftlichkeit von Tintenstrahldruckern und der
Verbesserung in der Tintentechnologie hat der Tintenstrahlbilddarstellungsprozess
ein hohes zu erwartendes Entwicklungspotenzial für die Druckindustrie in der
Herstellung von breitformatigen, dauerhaften Grafiken mit Bild auf
Abruf in Präsentationsqualität.
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Die
Komponenten eines Tintenstrahlsystems, die zur Herstellung von Grafiken
verwendet werden, können
in drei Hauptkategorien unterteilt werden.
- 1.
Computer, Software, Drucker
- 2. Tinte
- 3. Aufnahmeblatt
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Der
Computer, die Software und der Drucker regulieren die Größe, Anzahl
und Anordnung der Tintentröpfchen
und transportieren den Aufnahmefilm. Die Tinte enthält das Färbemittel
oder die Pigmente, die das Bild bilden, und der Aufnahmefilm stellt
das Medium bereit, das die Tinte annimmt und hält. Die Qualität des Tintenstrahlbildes
ist eine Funktion des Gesamtsystems. Die Zusammensetzung und Wechselwirkung
zwischen der Tinte und dem Aufnahmefilm sind in einem Tintenstrahlsystem
am wichtigsten.
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Die
Bildqualität
ist, was die Betrachter und zahlenden Kunden wünschen und sehen wollen. Viele
andere Ansprüche
werden auch von der Druckerei an das Tintenstrahlmedium/Tintensystem
gestellt, wie rasche Trocknung, Unempfindlichkeit gegenüber Feuchtigkeit,
Wasserechtheit und die Handhabung insgesamt. Ebenso kann die Umweltbelastung
zusätzliche
Anforderungen an die Medien und die Tinte stellen (abhängig von
der Anwendung der Grafik).
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Ein
poröser
Film ist eine natürliche
Wahl zur Verwendung als Tintenstrahlaufnahmemedium, da die Kapillarwirkung
des porösen
Films die Tinte viel rascher in die Poren saugen kann, als der Absorptionsmechanismus
von filmbildenden, wasserlöslichen
Beschichtungen. Wenn jedoch in der Vergangenheit eine poröse Beschichtung
oder ein Film verwendet wurde, um die gewünschte rasche Trocknung zu
erreichen, hat die optische Dichte stark gelitten, da das Färbemittel
zu tief in das poröse
Netzwerk eindringt. Diese Art von Problem wird durch Drucker verstärkt, die
hohe Tintenvolumen pro Tropfen abgeben, da eine zusätzliche
Filmdicke erforderlich sein könnte,
um die gesamte Tinte zu halten. Wenn die Porengröße und das Porenvolumen der Membran
geöffnet
wird, so dass die Pigmente eindringen können, können die Pigmente in der Membran übereinandergeschichtet
werden. Das heißt,
dass Schwarz, Cyan, Magenta und Gelb vorwiegend in verschiedenen Tiefen
zu finden sind, abhängig
von der Reihenfolge des Auftrags. Ferner kann eine seitliche Diffusion
der Tinte auch ein Problem sein, das in porösen Membranen auftritt, die
als Aufnahmemedien verwendet werden. Somit wird ein Teil der ersten
aufgetragenen Farbe(n) durch den anschließenden Auftrag einer anderen
pigmentierten Tinte optisch in dem Bild eingefangen. Wenn pigmentierte
Tinten auf einen porösen
Film gestrahlt werden, der eine zu geringe Porengröße hat,
werden Farbpigmente auf der Oberseite der Membran filtriert, wodurch eine
hohe Bilddichte erhalten wird, aber die Pigmente werden leicht verschmiert
und haben den Effekt, dass sie niemals trocknen. Ebenso kann sich überschüssige Flüssigkeit
von der Tinte sammeln und auf das Bild laufen, bevor der Wasser/Glykolträger abgesaugt
wird.
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Die
chemische Formulierung der pigmentierten Tintenstrahltinte hat aufgrund
der erforderlichen anhaltenden Dispersion der Pigmentpartikel in
den Rest der Tinte eine beachtliche Komplexität.
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Als
typisches Konsumentenmedium zur Aufnahme von Tintenstrahltinten
auf Farbstoffbasis dienen Papier oder speziell beschichtete Papiere.
Bei zuviel Tintenstrahltinte jedoch in einer bestimmten Fläche des Papiers
ist die Übersättigung
des Papiers mit der wässerigen
Tinte erkennbar, in der der Farbstoff gelöst wurde.
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Als
Tintenstrahltinten eine stärkere
kommerzielle Orientierung erfahren haben und Tinten auf Pigmentbasis
in den Vordergrund getreten sind, wurden verschiedene Medien in
dem Bemühen
untersucht, das Fluidmanagement in der Tinte zu steuern. Ein Versuch
vereint eine hygroskopische Schicht für das Fluidmanagement mit einer
darauf befindlichen hydrophilen Schicht, auf der die Tinte abgeschieden
werden kann. Pigmentpartikel bleiben bei der hydrophilen Schicht,
während
Fluida durch die hygroskopische Schicht für eine rasche Trocknung gehen.
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Ein
Tintenstrahlaufnahmemedium, das absorptive Polymere und Polymerpartikel
gemeinsam mit einem Bindemittel enthält, ist in US Patent Nr. 5,084,340
offenbart.
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US
Patent Nr. 4,781,985 offenbart einen Tintenstrahltransparenzfilm,
der eine im Wesentlichen transparente Trägerschicht umfasst, auf der
sich eine klare, absorptive Beschichtung befindet.
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US
Patent Nr. 5,102,731 erwähnt
die Verwendung eines nicht porösen
Substrates und einer darauf gebildeten Beschichtungsschicht, die
ein Carboxylgruppen enthaltendes, ionomeres, hydrophiles Urethanharz und
organische und/oder anorganische Feinpartikel umfasst.
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US
Patent Nr. 4,954,395 offenbart ein Aufzeichnungsmedium, das eine
poröse
tintentransportierende Schicht und eine nicht poröse, tintenhaltende
Schicht umfasst.
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Das
Deutsche Patent Nr. 30 24 205 verwendet eine Pigment/Bindemittel-Mischung
auf dem tintenaufnehmenden Papier. Der Zweck des Pigments ist die
Erhöhung
der Weiße
und Porosität.
Eine hohe Pigmentlast verleiht dem Film hohe Porosität. Dadurch
wird das Papier schmierbeständig,
was aber eine negative Auswirkung auf die optische Dichte hat, da
die Farbstoffe in der Tinte in das Innere des Materials gezogen
werden.
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Das
Japanische Patent JP 61-041585 offenbart ein Verfahren zur Herstellung
von Druckmaterial unter Verwendung eines PVA/PVP-Verhältnisses.
Der Nachteil sind die unzureichenden Wasserechtheits- und Nassabriebeigenschaften.
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Das
Japanische Patent JP61-261089 offenbart ein transparentes Material
mit kationischem leitendem Harz zusätzlich zu einer Mischung aus
PVA/PVP. Das Material ist wasserecht und schmierbeständig, aber
die Nassabriebeigenschaften sind schlecht.
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US
Patent Nr. 5,569,529 offenbart eine Beschichtung mit PVP/PVA mit
wasserlöslichen
Verbindungen, die Aldehydgruppen enthalten. Zugesetzt wurden auch
quaternäre
Ammoniumverbindungen, wie Polydiallyldimethylammoniumchlorid. Zusätzlich wurde
die Rückseite
des Papiers mit hydrophilen kolloidalen Bindemitteln, wie Stärke, PVA
oder oxidierter Kartoffelstärke,
beschichtet. Beim Eintauchen in Wasser geht etwas von der Farbdichte
verloren, aber nach dem anfänglichen
Verlust besteht in einem schwachen Abriebtest eine Beständigkeit
gegenüber
einem weiteren Farbverlust.
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Die
Europäische
Patentanmeldung
EP
0 716 931 A1 offenbart ein System, das einen Farbstoff
verwendet, der zu einer abgestimmten Bindung mit einem Metallion
in zwei oder mehr Positionen imstande ist. Auch hier werden Binderharze
mit anorganischen Pigmenten in dem Papier oder Film verwendet. Das
Metallion wurde bevorzugt vor der Bilddarstellung aufgebracht, und
zur Vollendung der Reaktion ist eine zusätzliche Erwärmung notwendig. Für dieses
System wurde keine Wasserechtheit beansprucht, der Schwerpunkt ist
die langfristige Lagerung ohne Verblassen durch Wärme oder
Licht.
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US
Patent Nr. 4,419,388 offenbart ein Wasserdichtmachungssystem, wo
nach der Bilddarstellung eine Verbindung aufgesprüht wird,
die ein monovalentes Metallatom oder eine Ammoniumgruppe mit einem
trivalenten Metallatom enthält.
Ein Beispiel für
diese beanspruchten Verbindungen ist Kal(SO4)2·12H2O. Anspruch 8 offenbart, dass Aluminiumsulfat
auf das Papier vor der Bilddarstellung aufgebracht werden kann, die
monovalente Komponente aber dann in der Tinte sein muss.
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US
Patent Nr. 5,537,137 offenbart ein System zum Erreichen einer Wasserechtheit
durch Härten
mit Wärme
oder UV-Licht. Im gesamten Patent enthalten Beispiele für die Beschichtungen
Ca++ von CaCl2. Dies wurde zugegeben, um
reaktive Spezies für
die Säuregruppen
auf dem dispergierten Polymer zu erhalten. Die Beschichtung bleibt
bis zur UV- oder Wärmehärtung nach
der Bilddarstellung wasserlöslich.
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US
Patent Nr. 4,649,064 verwendet mehrwertige Metallsalze in einer
Gelatinebeschichtung zur Vernetzung von Tinten, die Polyesteramid
enthalten, mit funktionalen Sulfonatgruppen. Die Tintenaufnahmeschicht
ist mit Bis(vinylsulfonylmethyl)ether vernetzt. Eine sorgfältige Wahl
von Materialien ist erforderlich, da die Metallsalze die Gelatinebeschichtung
vernetzen können,
bevor die Tinte aufgebracht wird.
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US
Patent Nr. 4,732,786 verwendet auch ein unlöslich gemachtes, hydrophiles
Polymer (Gelatine) mit polyvalenten Kationen von metallischen Salzen
und beansprucht Vorteile mit ihren Methoden, da sie die Beschichtung
mit einem niedrigen Pigment/Bindemittel-Verhältnis
herstellen können.
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US
Patent Nr. 5,429,860 offenbart ein Tinten/Rezeptorsystem, das mehrwertige
Kationen enthalten kann. Dieses System wird nach der Bilddarstellung
UV-aktiviert, um die Materialien zu vernetzen.
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Somit
verwenden die gegenwärtigen
Spezialtintenstrahlmedien trägerabsorptive
Komponenten und manchmal wahlweise Zusatzstoffe, um die Tinten an
die Medien zu binden. Infolgedessen sind die gegenwärtigen Medien
an sich feuchtigkeitsempfindlich und können bei der Handhabung fragil
sein und mit dem Finger verschmiert werden. Ferner bestehen die
trägerabsorptiven
Komponenten für
gewöhnlich
aus wasserlöslichen (oder
quellenden) Polymeren, die zu langsameren Druckgeschwindigkeiten
und Trocknungszeiten führen.
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WO
95/28285 offenbart ein Aufzeichnungsblatt für den Tintenstrahldruck, das
eine Trägerschicht
und eine oder mehrere bestimmte Schichten umfasst, die für wässerige
Tinten aufnahmefähig
sind, die auf die Trägerschicht
aufgetragen sind.
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US
Patent Nr. 5,084,340 beschreibt spezifische transparente Bildaufzeichnungselemente,
die tintenaufnahmefähige
Schichten enthalten, die durch den Auftrag von flüssigen Tintenpunkten
bebildert werden können.
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US
Patent Nr. 4,954,395 offenbart ein spezifisches Aufzeichnungsmedium,
das eine tintentransportierende Schicht und eine tintenhaltende
Schicht umfasst.
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Abgabesysteme
für pigmentierte
Tinte haben sich auch mit Pigmentmanagementsystemen beschäftigt, wobei
die Verbleibstelle der Pigmentpartikel so gemanagt wird, dass die
bestmögliche
Bildgrafik bereitgestellt wird. Zum Beispiel offenbart die PCT Veröffentlichung
EO96/08377 ein Pigmentmanagementsystem, in dem eine geeignete Trägerschicht
(die in einer Auflistung eine mikroporöse Schicht enthält) ein
zweischichtiges Fluidmanagementsystem hat: eine schützende Penetrationsschicht
und eine Rezeptorschicht, wobei beide Schichten Füllpartikel
enthalten, um zwei verschiedene Arten von Erhebungen auf der obersten
schützenden
Penetrationsschicht bereitzustellen. Elektronenmikrographien in
dieser Anmeldung zeigen, wie die Pigmentpartikel der Tinte auf glatte
Erhebungen treffen, die für
eine geeignete Topographie für
ein "Einnisten" des Pigmentpartikels
sorgen, sowie auf raue Erhebungen, die die Medienhandhabung und
dergleichen unterstützen.
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Es
wurden andere Tintenrezeptoren offenbart, einschließlich US
Patent Nr. 5,342,688 (Kitchin); 5,389,723 und 4,935,307 (beide an
Iqbal et al.); 5,208,092 (Iqbal); 5,302,437 (Idei et al.); US Patent
Nr. 5,206,071 (Atherton et al.) und die Europäische Patentanmeldung 0 484
016 Al.
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Während jedes
der Fluidmanagementsysteme und jedes der Pigmentmanagementsysteme
der obengenannten früheren
Bemühungen
für die
beabsichtigten Verwendungszwecke geeignet ist, erkennt keine dieser
früheren
Offenbarungen die Notwendigkeit an einem Tintenstrahlrezeptor, der
sowohl ein Pigmentmanagementsystem zum Flocken oder Agglomerieren
eintretender Tinte, wie auch ein Fluidmanagementsystem zur effizienten
Abgeben mit den Trägerfluida
in einem porösen
Substrat aufweist.
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Es
besteht ein Bedarf an einer neuen Technologie, die die Verwendung
von porösen
Membranen ermöglicht,
die qualitativ hochwertige Bilderdarstellungsgrafiken mit rascher
Trocknung ohne wasserlösliche/quellbare
Polymere oder zusätzlich
Verarbeitung, oder die zuvor besprochenen Nachteile des gegenwärtigen porösen Films
erreichen. Ein weiterer Bedarf in der Technik ist die Möglichkeit,
ein mikroporöses
Medium auf der Basis der verwendeten Tinte und der Druckerkonfigurationen
abzustimmen.
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Ferner
sind keine zwei Tinten exakt gleich in ihrer Formulierung und es
hat sich kein klarer Druckerkonfigurationsstandard etabliert. Diese
Variabilität
auf dem Markt erfordert die Anpassung im verbleibenden Element des
Tintenstrahldrucksystems, das unter der Kontrolle des Benutzers
steht, dem verwendeten Aufnahmemedium.
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Warner
et al., wie oben angeführt,
offenbaren zwar die Verwendung eines mikroporösen Mediums als Trägerschicht,
aber Warner et al. stellen ihr Fluidmanagementsystem unter Verwendung
von zwei Beschichtungsschichten bereit. In der Technik wird ein
mikroporöser
Rezeptor verlangt, der keine Beschichtungsschichten auf einer Hauptoberfläche des
Rezeptors erfordert, aber dennoch sowohl ein Pigment- als auch ein Fluidmanagementsystem
bereitstellt.
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Ein
Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein poröses Tintenstrahlaufnahmemedium
wie in Anspruch 1 definiert, umfassend: ein poröses Substrat mit einem Fluidmanagementsystem,
umfassend einen grenzflächenaktiven
Stoff, und mit einem Pigmentmanagementsystem in Kontakt mit Oberflächen von
Poren des Substrats, wobei das Pigmentmanagementsystem umfasst:
- (i) funktionalisierte Partikel in den Poren
des porösen
Substrats, die chemisch mit den Pigmentpartikeln durch Wechselwirkung
mit Dispergiermitteln, welche die Pigmentpartikel umgeben, Wechselwirken;
oder
- (ii) eine mehrwertige Metallsalzbeschichtung entlang Oberflächen der
Poren des porösen
Substrats, die chemisch mit den Pigmentpartikeln durch Wechselwirkung
mit Dispergiermitteln, welche die Pigmentpartikel umgeben, wechselwirkt.
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Die
vorliegende Erfindung stellt des Weiteren ein Verfahren zur Herstellung
eines porösen
Tintenstrahlaufnahmemediums der vorliegenden Erfindung bereit, umfassend:
- (a) Herstellen eines Pigmentmanagementsystems;
- (b) Einsaugen des Pigmentmanagementsystems in die Poren eines
porösen
Substrats; und
- (c) Einsaugen eines Fluidmanagementsystems in die Poren des
porösen
Substrats, wobei das Fluidmanagementsystem einen grenzflächenaktiven
Stoff umfasst.
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Die
vorliegende Erfindung stellt auch ein Verfahren zur Verwendung eines
porösen
Tintenstrahlaufnahmemediums bereit, umfassend die folgenden Schritte:
- (a) Anordnen eines porösen Tintenstrahlaufnahmemediums
der vorliegenden Erfindung in einem Tintenstrahldrucker; und
- (b) Drucken eines Bildes auf dem Medium unter Verwendung von
Tintenstrahltinte, die Pigmentpartikel umfasst,
wobei Pigmentpartikel
unter Verwendung des Pigmentmanagementsystems agglomeriert werden
und Fluid durch Poren des porösen
Substrats unter Verwendung des Fluidmanagementsystems geleitet wird.
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Ebenso
beschrieben ist ein Tintenstrahlrezeptor wie in Anspruch 1 definiert,
umfassend eine mikroporöse
Membran, die mit einem anorganischen mehrwertigen Metallsalz imprägniert ist,
gemeinsam mit einem grenzflächenaktiven
Stoff oder einer Kombination von grenzflächenaktiven Stoffen, die für die verwendete
Tinte und Membran ausgewählt
sind.
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Ebenso
beschrieben ist ein Tintenstrahlrezeptor wie in Anspruch 1 definiert,
umfassend eine mikroporöse
Membran, die mit einem mikroporösen
fluorinierten Siliciumoxidagglomerat imprägniert ist, gemeinsam mit einem
Bindemittel und einem grenzflächenaktiven
Stoff oder einer Kombination von grenzflächenaktiven Stoffen für die verwendete
Tinte und Membran.
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Ebenso
beschrieben ist ein Tintenstrahlrezeptor wie in Anspruch 1 definiert,
umfassend eine mikroporöse
Membran, die mit einem mikroporösen
fluorinierten Siliciumoxidagglomerat imprägniert ist, gemeinsam mit einem
Bindemittel und einem grenzflächenaktiven
Stoff oder einer Kombination von grenzflächenaktiven Stoffen, wobei
die grenzflächenaktiven
Stoffe ausgewählt
sind aus der Gruppe bestehend aus anionischen grenzflächenaktiven
Stoffen auf Kohlenwasserstoffbasis, nichtionischen grenzflächenaktiven
Stoffen auf Siliziumbasis oder nichtionischen grenzflächenaktiven
Stoffen auf Fluorkohlenstoffbasis, oder einer Kombination davon.
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Die
neuartigen Rezeptoren, wenn sie in einem Tintenstrahldrucker bebildert
werden, stellen Bilder mit sehr hoher Dichte und sehr hoher Qualität bereit,
die nicht klebrig sind und sofort für eine Berührung trocken sind.
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Ebenso
beschrieben ist eine Imprägnierung
für einen
porösen
Medien/Tintensatz wie in Anspruch 1 definiert, der eine Hochgeschwindigkeitsproduktion
von Grafikbildern hoher Qualität
für gegenwärtige und
zukünftige
Tintenstrahltechnologien ermöglicht.
Das angesaugte poröse
Substrat bietet eine verbesserte Dauerhaftigkeit, Wasserechtheit,
Schmierbeständigkeit,
effektive rasche Trocknungszeiten und langfristige Dauerhaftigkeit
durch Verwendung eines porösen
Films ohne absorptive polymere Bindemittel, oder einen zusätzlichen
Prozess, wie UV-Bestrahlung oder Erwärmung. Daher stellt die Erfindung
einen Medien/Tintensatz bereit, umfassend: eine mikroporöse Membran,
in die ein Oberflächenmodifikationsmittel
wie in Anspruch 1 definiert imprägniert
ist, enthaltend einen oder mehrere benetzende grenzflächenaktive
Stoffe und ein oder mehrere wasserlösliche, mehrwertige Metallsalze,
und eine Tinte, die Pigmentfärbemittel
enthält.
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Der
Tintenfarbstoff ist eine Pigmentdispersion mit einem Dispergiermittel,
das an das Pigment bindet, das die Pigmente bei Kontakt mit der
Mediumkomponente destabilisiert, flockt, agglomeriert oder koaguliert.
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Das
Abscheiden jeder der Farben an oder unmittelbar unter der Oberfläche der
Membran ermöglicht dem
Trägerfluid,
in die Membran gesaugt zu werden, wo das Fluidmanagementsystem übernehmen
kann, während
ein geschützter
Ort für
die Pigmente bereitgestellt wird, der von dem Färbemittelmanagementsystem gemanagt
wird.
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Für die aufnehmenden
Medien ist auch eine Thermally Induced Phase Separated (T.I.P.S)
mikroporöse
Membran bevorzugt, die in US Patent Nr. 4,539,256 (Shipman) offenbart
ist und von 3M erhältlich
ist. Zur Optimierung können
die Porengröße und das
Porenvolumen des porösen
Films auf das Modell oder den Typ des Tintenstrahldruckers eingestellt
werden, um das Tintenvolumen, das von dem Drucker abgegeben wird, korrekt
zu halten, wodurch die höchstmögliche Bildqualität garantiert
wird. Die Beschichtung auf dem bevorzugten Medien/Tintensatz hat
besondere Nützlichkeit
in den anspruchsvollen Tintenstrahldruckanwendungen, die im kommerziellen
Druck vorgefunden werden.
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Ein
Merkmal der vorliegenden Erfindung ist die Möglichkeit, die Eigenschaften
von Rezeptoren der vorliegenden Erfindung "feinabzustimmen", um den Variablen der Tintenstrahltintenabgabe
gerecht zu werden, einschließlich,
ohne Einschränkung;
Tropfenvolumen, Mediumporosität
und Tintenaufnahmekapazität
des Mediums.
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Ein
weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung ist, dass sie die Verwendung
einer komplexen Porosität
in einem porösen
Material ermöglicht,
die sowohl einen gewundenen Pfad für das Fluidmanagement als auch
einen gewundenen Pfad bereitstellt, der das Pigment anfänglich und
kontinuierlich während
der Tintenabgabe einfängt.
Zahlreiche gegenwärtig
verfügbare,
kommerzielle, mikroporöse
Medien, die gewundene Pfade haben, werden nützlich, wenn sie gemäß den Verfahren der
vorliegenden Erfindung komplettiert werden, was eine Haupteinschränkung der
Lehren von US Patent Nr. 5,374,475 (Walchli et al.) ist.
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Ein
weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung ist die Möglichkeit,
die vorliegende Erfindung für
einen raschen Druck von brillanten, pigmentierten Tintenstrahltinten
zu verwenden, die auch rasch trocknen.
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Ein
weiteres Merkmal ist das Erreichen vieler Ziele des Tintenstrahldrucks:
ist konkurrenzfähig
hinsichtlich der Kosten; funktioniert mit pigmentierten Tinten;
hat hohe Auflösung;
hat hohe Farbdichte; hat eine breite Farbpalette; ist wasserecht;
ist schmierbeständig;
verwendet die Kapillarwirkung der porösen Membran für eine rasche
Fluidabsorption (effektive rasche Trocknung); zeigt keine Bänder und
kein Zusammenlaufen; zeigt keine Fingerabdrücke bei der Handhabung vor
oder nach dem Druck; ist ein helleres Weiß, das im Laufe der Zeit nicht
vergilbt; ist während
Temperatur- und Feuchtigkeitsschwankungen stabil; ist im Freien
sehr dauerhaft mit oder ohne Überlaminat;
hat eine lange Haltbarkeit, und ist bei Verwendung von Gegenlicht
besser.
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Ein
Vorteil der vorliegenden Erfindung ist die leichte Herstellung von
mikroporösen
Rezeptoren ohne Oberflächenbeschichtung.
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Ein
weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass die Bilder
ausgezeichnet aussehen, wenn sie mit Reflexions- oder Gegenlicht
betrachtet werden, ohne Wärmekollaps
des porösen
Substrats, wie dies gemäß US Patent
Nr. 5,374,475 (Walchli et al.) notwendig ist.
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Ein
weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist das sehr rasche
Trocknen des Systems aus imprägniertem
Salz oder mikroporösem
Siliciumoxid/grenzflächenaktivem Stoff
während
der Beschichtung. Der Prozess trägt
dazu bei, wesentlichen Energiemengen zu sparen.
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Wahlweise
Zusatzstoffe, wie Stabilisatoren, Ultraviolettlichtabsorptionsmittel,
Antioxidantien, Schimmelhemmstoffe, Farbbeizen, Bindemittel oder
Polymere, können
in die Rezeptoren der vorliegenden Erfindung eingearbeitet werden,
solange sie das Pigment- oder Fluidmanagementsystem nicht beeinträchtigen.
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Wahlweise
zusätzliche
Schichten können
auf einer Hauptoberfläche
liegen, die zur Bilddarstellung bestimmt ist, wie Überlaminate
und klare Beschichtungen, die die Bildgrafik schützen. Als Alternative können wahlweise
zusätzliche
Schichten auf einer Hauptoberfläche
liegen, die der bebilderten Oberfläche gegenüberliegt, wie stärkere Schichten
zur Laminatkonstruktion oder Klebeschichten zum Ankleben der Bildgrafik
an eine Montagefläche,
entweder permanent oder temporär.
Eine Trennschicht kann zum Schutz der Klebeschicht während der
Bilddarstellung und Lagerung verwendet werden.
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Andere
Merkmale und Vorteile werden bei der Besprechung der Ausführungsformen
der Erfindung offensichtlich.
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Mikroporöse Substrate
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Poröse Substrate,
die in der vorliegenden Erfindung nützlich sind, umfassen symmetrische
Membrane, asymmetrische Membrane und poröse Filme, die auch als "skinned" Membrane bekannt
sind. Symmetrische Membrane haben eine Porosität an gegenüberliegenden Hauptoberflächen von
etwa derselben Porengröße. Asymmetrische
Membrane haben eine Porosität
an gegenüberliegenden
Hauptoberflächen
mit ungleicher Porengröße. Eine "skinned" Membran hat eine
beachtliche Porosität
an einer Hauptoberfläche,
aber im Wesentlichen keine Porosität an den gegenüberliegenden
Hauptoberflächen.
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Nichteinschränkende Beispiele
für im
Handel erhältliche
mikroporöse
Membranen umfassen: Nylon- und Polysulfonmembrane von Gelman Sciences,
Ann Arbor Michigan; Polyolefinmembrane von Amoco Corp., Chicago
Ill., und Polyolefin-, Nylon- oder Ethylenvinylalkoholmembrane von
3M.
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Eine
geeignete mikroporöse
Membran zum Drucken auf einem Drucker mit 100 bis 140 Picoliter
pro Tropfengröße für jede Farbe
und 762 × 762
Tropfen pro cm (300 × 300
Tropfen pro Inch) hat eine Dicke oder Stärke von 75 μm bis 200 μm und vorzugsweise von 100 μm bis 175 μm. Es ist
eine Tatsache beim Tintenstrahldruck, dass nicht weniger als vier
Pigmenttropfen, die jede der vier Druckfarben darstellen, auf einem
einzigen Punkt des Tintenstrahlaufnahmemediums landen, um eine der
unzähligen
Farben zu bilden, die im Tintenstrahldruck verfügbar sind.
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Die
mikroporöse
Membran kann einen Porositätswert
haben, der durch Messen der Rohdichte der Membran in g/cm3 aus der volumenbezogenen Dichtemessung,
die nach ASTM-D-792-66 bestimmt wird, und durch Einsetzen des Wertes
in die folgende Formel berechnet wird: 100 × [1 – gemessene
Dichte/Polymerdichte] = Porosität,
der von 20 bis 95 und vorzugsweise von 30 bis 50 reicht.
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Als
Alternative kann die Membran ein Porenvolumen haben, das von 80
bis 100 des vorausgesehenen Tintenvolumens reicht, das von einem
bestimmten Tintenstrahldrucker abgegeben wird.
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Der
Bubble-Point (Blasenpunkt) ist eine Messung der größten effektiven
Porengröße in einer
symmetrischen Membran, die eine durchgehende Porosität hat, gemessen
nach ASTM F-316, und kann von 0,20 μm bis 2,0 μm reichen und vorzugsweise von
0,40 μm
bis 0,80 μm.
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Die
Oberflächenenergie
des porösen
Substrats vor der Behandlung mit dem Pigment- und Fluidmanagementsystem
kann von 0,0002 bis 0,0007 N/cm (20 bis 70 Dyne/cm) reichen, wie
in der dritten Ausgabe des POLYMER HANDBOOK von J. Brandrup und
E.H. Immergut (1989) definiert ist.
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Mikroporöse Membrane
können
von unbegrenzter Länge
sein, abhängig
von der Größe der Rolle,
die leicht gehandhabt werden kann. Für gewöhnlich können kommerzielle Mengen der
mikroporösen
Membran zum Beschicken eines kommerziellen Druckers eine Rolle mit
einer Länge
von mehr als 10 Meter, und vorzugsweise mehr als 20 Meter sein.
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Da
Tintenstrahlmedium bei breitformatigen Tintenstrahldruckern nützlicher
werden, wird die Breite der mikroporösen Membran vom Standpunkt
der Bilddarstellungsproduktivität
und bequemen Grafikmontage wichtig. Die Membran kann eine Breite
im Bereich von 0,25 Meter bis 2 Meter haben, und vorzugsweise eine Breite
im Bereich von 0,60 Meter bis 1,2 Meter.
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Eine
besonders bevorzugte mikroporöse
Membran für
die vorliegende Erfindung, wenn mit einem Drucker mit 140 Picoliter/Tropfen × 4 Farben × 762 × 762 Tropfen
pro cm (140 Picoliter/Tropfen × 4
Farben × 300 × 300 Tropfen
pro Inch) gedruckt wird, ist eine Polypropylenmembran, die unter
Verwendung der thermisch induzierten Phasentrennungstechnik nach
den Offenbarungen von US Patent Nr. 4,539,256 (Shipman et al.), 4,726,989
(Mrozinski) und insbesondere 5,120,594 (Mrozinski) hergestellt wird.
Diese Membran hat die folgenden Eigenschaften:
| Bubble-Point | 0,65 μm |
| Gurley
50 cm3 | 20s |
| Porosität Pore | 45% |
| Oberflächenbenetzungsenergie
(vor der Behandlung) | 0,0003
N/cm2 (30 Dyne/cm2) |
| Dicke | 0,178
mm (7 mil) |
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Fluidmanagementsystem
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Die
Porosität,
Gurley-Luftstrombeständigkeit,
das Porenvolumen, die Oberflächenenergie
und die Dicke der mikroporösen
Membran können
so gewählt
werden, dass ein geeignetes Fluidmanagementsystem für die Bildgrafik
bereitgestellt wird. Abhängig
von der pigmentierten Tinte, die für die Bilddarstellung gewählt wird, kann
daher die Art von Tinte die Art der porösen Oberfläche bestimmen, die am besten
geeignet ist, um Fluid aus der abgeschiedenen Bildgrafik in das
Porenvolumen der Membran zu saugen. Manchmal benötigen die chemischen und physikalischen
Eigenschaften der porösen
Oberfläche
Unterstützung
von hydrophilen Polymeren, um das Management der Tintenfluida zu
unterstützen.
In dem Fluidmanagementsystem sind grenzflächenaktive Stoffe vorhanden.
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Daher
kann eine Reihe von grenzflächenaktiven
Stoffen oder Polymeren gewählt
werden, um besonders geeignete Oberflächen für die besonderen Fluidkomponenten
der pigmentierten Tintenstrahltinten bereitzustellen. Grenzflächenaktive
Stoffe können
kationisch, anionisch, nichtionisch oder zwitterionisch sein. Von jeder
Art von grenzflächenaktivem
Stoff stehen dem Fachmann allgemein zahlreiche zur Verfügung. Daher kann
jeder grenzflächenaktive
Stoff oder jede Kombination von grenzflächenaktiven Stoffen oder Polymer(en), die
das Substrat hydrophil macht, verwendet werden.
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Diese
grenzflächenaktiven
Stoffe werden in die porösen
Oberflächen
der Membran eingesaugt. In den entwickelten Beschichtungssystemen
wurden verschiedene Arten von grenzflächenaktiven Stoffen verwendet. Diese
können,
ohne aber darauf beschränkt
zu sein, fluorchemisch, mit Silizium- und Kohlenwasserstoffbasis sein,
wobei die grenzflächenaktiven
Stoffe anionisch oder nichtionisch sein können. Ferner können die
nichtionischen grenzflächenaktiven
Stoffe entweder als solche oder in Kombination mit einem anderen
anionischen grenzflächenaktiven
Stoff in einem organischen Lösemittel
oder in einer Mischung aus Wasser und organischem Lösemittel
verwendet werden, wobei die organischen Lösemittel aus der Gruppe aus
Alkohol, Amid, Keton und dergleichen gewählt werden.
-
Es
können
verschiedene Arten von nichtionischen grenzflächenaktiven Stoffen verwendet
werden, einschließlich,
ohne aber darauf beschränkt
zu sein: Zonyl® Fluorkohlenwasserstoffe
von DuPont (z.B. Zonyl® FSO); FC-170 oder 171
grenzflächenaktive
Stoffe von 3M; (Pluronic®) Blockcopolymere aus
Ethylen und Propylenoxid an einer Ethylenglykolbasis von BASF; (Tween®)
Polyoxyethylensorbitanfettsäureester
von ICI; (Triton® X Serie) Octylphenoxypolyethoxyethanol
von Rohm und Haas; (Surfynol®) Tetramethyldecindiol
von Air Products and Chemicals, Inc.; und Silwet® L-7614
und L7607 grenzflächenaktive
Siliziumstoffe von Union Carbide und dergleichen mehr, die dem Fachmann
bekannt sind.
-
Es
können
auch verschiedene Arten von anionischen grenzflächenaktiven Stoffen auf Kohlenwasserstoffbasis
verwendet werden, einschließlich,
ohne aber darauf beschränkt
zu sein: (Aerosol OT) grenzflächenaktive
Stoffe von American Cyanamid, wie Dioctylsulfosuccinat-Na-Salz oder Dialkylsulfosuccinat-Na-Salz.
-
Es
können
auch verschiedene Arten von kationischen grenzflächenaktiven Stoffen verwendet
werden, einschließlich,
ohne aber darauf beschränkt
zu sein: Benzalkoniumchlorid, ein typisches quaternäres Ammoniumsalz.
-
Pigmentmanagementsystem
-
Das
mikroporöse
Material hat ein Pigmentmanagementsystem, wie oben definiert, das
auf der Zugabe von Materialien in das Porenvolumen des porösen Substrats
beruht.
-
Für das Pigmentmanagementsystem
sind zwei Ausführungsformen
beschrieben: Siliciumoxidagglomerate und mehrwertige Metallsalze.
Es gibt für
beide bestimmte Nutzen und einige Unterscheidungen, die vom Fachmann
zum Vorteil genutzt werden können.
-
Beide
Ausführungsformen
sorgen für
ein rasch trockenes Bild mit hoher Farbdichte und hoher Auflösung, das
schmierbeständig
ist (wenn die Siliciumoxidagglomerate unter der freiliegenden Oberfläche des
Aufnahmemediums liegen).
-
Die
Ausführungsform
mit Siliciumoxidagglomerat funktioniert sowohl mit Tinten auf Farbstoffbasis
wie auch mit Tinten auf Pigmentbasis, während die Ausführungsform
mit Metallsalz mit Tinten auf Pigmentbasis besser funktioniert.
-
Das
Siliciumoxidagglomerat ist in Wasser nicht löslich, weder zur Herstellung
von Sauglösungen
noch nach der Bilddarstellung. Das Metallsalz ist in Wasser löslich, sowohl
zur Herstellung von Lösungen
als auch während
der Bilddarstellung, nicht aber nach der Komplexbildung mit der
Dispergierhilfe, die die Pigmentpartikel in der Tinte umgibt.
-
Das
Siliciumoxidagglomerat besteht aus Partikeln, die im Inneren des
porösen
Aufnahmemediums eingeschlossen sind, während das Metallsalz aus Beschichtungen
auf den Innenflächen
des porösen
Aufnahmemediums besteht.
-
Es
wird angenommen, dass das Siliciumoxidagglomerat als chemische Falle,
ein funktionalisiertes Siliciumoxid, für Tinte dient, die durch die
inneren Poren geht, wobei es mit den Dispergiermitteln wechselwirkt, die
Pigmentpartikeln umgeben, wobei der Farbstoff bei dem Agglomerat
verbleibt, wodurch ein chemisches Mittel zum Pigmentmanagement bereitgestellt
wird, das auf Partikeln in den Poren basiert. Es wird angenommen,
dass das Metallsalz als Reagens dient, um Dispergiermittel, die
die Pigmentpartikel in der Tinte umgeben, rasch zu destabilisieren,
wodurch die Pigmentpartikel koagulieren oder flocken, während der
Rest des Tintenfluids sich weiter durch die Poren und entlang den
Oberflächen
des Aufnahmemediums bewegt. Die mehrwertigen Salze stellen daher
ein chemisches Mittel für
das Pigmentmanagementsystem entlang den Oberflächen der Poren bereit.
-
Ersteres
erfordert das Eindringen in das poröse Aufnahmemedium, um die physische
Entfernung von dem Medium zu minimieren. Letzteres beschichtet Oberflächen des
Aufnahmemediums und widersteht einer physischen Entfernung, sobald
es trocken ist.
-
Eine
Möglichkeit,
verschiedene Pigmentmanagementsysteme zu klassifizieren, ist das
Einbringen der geplanten Tinte in eine Lösung eines Pigmentmanagementsystems.
Eine nicht partikelförmige
Chemikalie, die sich wie beim Pigmentmanagement verhält, flockt
und trennt die Pigmentpartikel von der Tinte, so dass sich die Versuchsflüssigkeit
rasch in zwei Schichten trennt, während eine teilchenförmige Chemikalie
in einem Pigmentmanagement die Versuchsflüssigkeit nicht in zwei Schichten
trennt.
-
Obwohl
in der Folge zwei Ausführungsformen
ausführlich
beschrieben sind, kann ein Fachmann auch andere Zusammensetzungen
verwenden, um entweder ein primär
physikalisches oder primär
chemisches Mittel für
das Pigmentmanagement bereitzustellen, ohne vom Umfang der vorliegenden
Erfindung Abstand zu nehmen.
-
Siliciumoxidagglomerate
-
Eine
Ausführungsform
des Pigmentmanagementsystems, das in der vorliegenden Erfindung
verwendet wird, beruht auf fluorinierten Siliciumoxidagglomeraten,
die zumindest einen wesentlichen Teil des Porenvolumens des mikroporösen Materials
füllen.
Die Siliciumoxidagglomerate sind hydrophob und mit Pigmentpartikel
sympathetisch, die in einer pigmentierten Tinte dispergiert sind.
-
Die
Herstellung von fluorinierten Siliciumoxidpartikeln kann durch die
folgende Gleichung dargestellt werden.
-
-
Die
Größe der Siliciumoxidpartikel
kann von 0,1 bis 50 μm
und vorzugsweise von 1 bis 10 μm
reichen.
-
Die
Menge an Siliciumoxidpartikel kann von 2 bis 20 Gewichtsprozent
und vorzugsweise von 3 bis 10 Gewichtsprozent reichen.
-
Das
Imprägnieren
der Siliciumoxidpartikel in das Porenvolumen der mikroporösen Membran
erfordert, dass die Partikel nicht zu groß sind, und funktioniert wie
zuvor besprochen.
-
Ein
Vorteil der zuvor besprochenen funktionalisierten Siliciumoxidpartikel
ist ihre Mikroporosität,
die zur physikalischen Wechselwirkung der Pigmentpartikel in Tinte
beitragen kann, die sich durch die Poren des Substrats bewegt. Ein
wichtigerer Vorteil besteht in ihren funktionalisierten Oberflächen zur
Wechselwirkung mit Dispergiermitteln, die mit diesen Pigmentpartikeln
verbunden sind.
-
Mehrwertige
Metallsalze
-
Eine
zweite Ausführungsform
des Pigmentmanagementsystems beruht auf einem oder mehreren anorganischen
mehrwertigen Metallsalzen, um die Aufnahme von Pigmentpartikeln
auf den porösen
Oberflächen des
Rezeptors zu steuern.
-
Nicht
einschränkende
Beispiele für
anorganische mehrwertige Metallsalze, die in der vorliegenden Erfindung
nützlich
sind, umfassen die Metallkationen der Gruppe II und darüber im Periodensystem,
wie Ca, Mg, Ti, Zr, Fe, Cu, Zn, Ta, Al, Ga, Sn, mit Gegenionen,
wie Sulfat, Nitrat, Acetat, Propionat und dergleichen.
-
Andere
Beispiele für
mehrwertige Metallsalze sind von den Bedingungen der Löslichkeitsregel
abhängig
und funktionieren innerhalb dieser, welche das Auflösen von
Salzen in Wasser betreffen (General Chemistry Principles and Structure,
5. Auflage, S. 132). Diese Regeln haben eine Hierarchie, was bedeutet,
dass, wenn ein Konflikt mit einer Regel besteht, die vorangehende
Regel Vorrang erhält.
Zum Beispiel besagt Regel 8, dass alle Carbonate (CO3 2–)
in Wasser unlöslich
sind. Die Ausnahmen für
diese Regel zeigen sich, wenn den Regeln 1 und 2 gefolgt wird, die
besagen, dass alle Salze der Alkalimetalle und alle Salze des Ammonium- (NH4+) Ions löslich sind. Die Anwendung dieser
Regeln bedeutet, dass das Ammonium- und die Alkalimetallsalze Tinte
bei Kontakt nicht flocken, wenn sie in die poröse Membran eingesaugt wird.
Daher sind die Salze, die durch das Carbonation gebildet werden,
nicht so nützlich
wie andere Gegenionen. Als weiteres Beispiel flockt das Salz NaCl
die Tinte nicht, da es nur das +1 Cation (Natrium) enthält, das
zur Gruppe 1A des Periodensystems gehört. Das Salz CaCl2 flockt
die Tinte, da das +2 (Kalzium) zur Gruppe IIA gehört.
-
Spezifische
Beispiele bevorzugter Salze enthalten Aluminiumsulfat, Aluminiumnitrat,
Galliumnitrat, Eisensulfat, Chromsulfat, Kalziumpropionat, Zinksulfat,
Zinkacetat, Zinkchlorid, Kalziumchlorid, Kalziumbromid, Magnesiumsulfat,
Magnesiumchlorid und Kombinationen davon. Diese Verbindungen sind
im Handel erhältlich und
können
in hydratisierter Form verwendet werden. Von den verschiedenen möglichen
Salzen ist gegenwärtig
Aluminiumsulfat bevorzugt.
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Die
Menge an Salzen, die in der Beschichtungslösung zum Einsaugen in das poröse Substrat
der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, kann von 0,5 Gewichtsprozent
bis 50,0 Gewichtsprozent reichen und vorzugsweise von 1,0 Gewichtsprozent
bis 10,0 Gewichtsprozent.
-
Wahlweise
Zusatzstoffe
-
Stabilisatoren
-
Wahlweise
können
Wärme-
oder Ultraviolettlichtstabilisatoren in den Rezeptoren der vorliegenden
Erfindung verwendet werden. Zu nicht einschränkenden Beispielen für solche
Zusatzstoffe zählen
Tinuvin® 123 oder
622LD von Ciba-Geigy oder Chimassorb® 944
(behinderte Aminlichtstabilisatoren), und Uvinul® 3008
von BASF. Solche Stabilisatoren können in einer Beschichtungslösung, die
in die Membran imprägniert
wird, im Bereich von 0,20 Gewichtsprozent bis 20,0 Gewichtsprozent
vorhanden sein. Vorzugsweise ist der Stabilisator in einer Menge
von 1,0 bis 10,0 Gewichtsprozent vorhanden.
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Absorptionsmittel
-
Wahlweise
können
Ultraviolettlichtabsorptionsmittel in den Rezeptoren der vorliegenden
Erfindung verwendet werden. Zu nicht einschränkenden Beispielen für solche
Absorptionsmittel zählen
Tinuvin® II
30 oder 326 von Ciba-Geigy, Uvinul® 40501
1 von BASF und Sanduvor® VSU oder 3035 von Sandoz
Chemical Corp.. Solche Absorptionsmittel können in der Beschichtungslösung vorhanden
sein und können
von 0,20 Gewichtsprozent bis 20,0 Gewichtsprozent reichen. Vorzugsweise
ist. das Absorptionsmittel in einer Menge von 1,0 bis 10,0 Gewichtsprozent
voraanden.
-
Antioxidantien
-
Wahlweise
können
Antioxidantien in den Rezeptoren der vorliegenden Erfindung verwendet
werden. Zu nicht einschränkenden
Beispielen für
solche Antioxidantien zählen
Irganox® 1010
oder 1076 von Ciba-Geigy, Uvinul® 2003
AD von BASF, und Uniroyal Chemicals. Solche Antioxidantien können in
der Beschichtungslösung
vorhanden sein und können
von 0,20 Gewichtsprozent bis 20,0 Gewichtsprozent reichen. Vorzugsweise
ist das Antioxidans in einer Menge von 0,40 bis 10,0 Gewichtsprozent
vorhanden.
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Wahlweise zusätzliche
Schichten
-
Während ein
Rezeptor der vorliegenden Erfindung zwei gegenüberliegende Hauptoberflächen hat
und für
die Tintenstrahlaufnahme an beiden Oberflächen verwendet werden kann,
kann mit größerer Wahrscheinlichkeit,
aber wahlweise, eine der Hauptoberflächen dem Zweck gewidmet sein,
die fertige Bildgrafik an eine tragende Fläche, wie eine Wand, einen Boden
oder eine Decke eines Gebäudes,
eine Seitenwand eines Lastwagens, eine Plakatwand oder an eine andere
Stelle zu kleben, wo eine Bildgrafik ausgezeichneter Qualität zur Bildung,
Unterhaltung oder Information ausgestellt werden kann.
-
Die
Minnesota Mining and Manufacturing Company (3M) bietet eine Vielzahl
von Bildgrafik-Aufnahmemedien und hat eine Reihe von druckempfindlichen
Klebstoffformulierungen entwickelt, die auf der Hauptoberfläche verwendet
werden können,
die der Oberfläche
gegenüberliegt,
die zur Bilddarstellung bestimmt ist. Unter diesen Klebstoffen sind
jene, die in US Patent Nr. 5,141,790 (Calhoun et al.); 5,229,207
(Paquette et al.); 5,296,277 (Wilson et al.); 5,362,516 (Wilson
et al.), in der EP Patentschrift
EP 0 570 515 B1 , (Steelman et al.) und in
den PCT Veröffentlichungen
WO 97/31076 und WO 97/31077 offenbart sind.
-
Jede
dieser Klebeflächen
sollte durch eine Trenn- oder Lagerungsschicht geschützt sein,
wie jene, die im Handel von Rexam Release, Oakbrook, Illinois, USA,
erhältlich
sind.
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Als
Alternative zu Klebstoffen können
mechanische Befestigungsmittel verwendet werden, wenn sie in einer
bekannten Weise auf diese gegenüberliegende
Hauptoberfläche
des Rezeptors der vorliegenden Erfindung laminiert werden. Nicht
einschränkende
Beispiele für
mechanische Befestigungsmittel umfassen Haken und Ösen, VelcroTM, ScotchmateTM und
Dual LockTM Befestigungssysteme.
-
Während die
bebilderte Hauptoberfläche
vor der Bilddarstellung nicht bedeckt ist, kann die Erfindung nach
der Bilddarstellung aus einer wahlweisen Schicht Nutzen ziehen,
die auf diese bebilderte Hauptoberfläche aufgetragen wird, um das
Bild auf dem Rezeptor zu schützen
und dessen Bildqualität
zu verbessern. Nicht einschränkende
Beispiele für
wahlweise Schichten sind Überlaminate
und klare Schutzbeschichtungen, die im Handel von der Minnesota
Mining and Manufacturing Company (3M) von deren Chommercial Graphics
Division erhältlich
sind, und jene, die in US Patent Nr. 5,681,660 (Bull et al.) offenbart
sind. Andere Produkte, die dem Fachmann bekannt sind, können ebenso
verwendet werden.
-
Die
Erfindung wird in ihrer bevorzugten Form hergestellt, indem zunächst das
mikroporöse
Substrat unter Verwendung der TIPS-Techniken hergestellt wird, die
entweder in dem Shipman et al. oder im Mrozinski Patent, wie zuvor
erwähnt,
offenbart sind, wonach eine Imprägnierung
der grenzflächenaktive
Stoffe und des Pigmentmanagementsystems mit mehrwertigen Metallsalzen
oder Siliciumoxidagglomeraten oder anderen folgt. Nach der Herstellung
des Rezeptors kann dieser unter Verwendung herkömmlicher Thermotintenstrahl-Bilddarstellungstechniken
bebildert werden, die bei im Handel erhältlichen Druckern angewandt
werden.
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Wahlweise
Schritte nach der Bilddarstellung beinhalten ein Verschmelzen der
bebilderten Medien nach den Lehren von US Patent Nr. 5,443,727 (Gagnon)
oder eine Auffüllung
des verbleibenden Porenvolumens mit einem Material mit einem Brechindex,
der ähnlich
dem Brechindex des bebilderten Rezeptors der vorliegenden Erfindung
ist. Nicht einschränkende
Beispiele für
derartige Auffüllmaterialien
umfassen Wachse, Glykole, Öle,
Alkyde, Urethane, Acryle und dergleichen. Vorzugsweise können diese
Auffüllmaterialen
unter Verwendung von Techniken, die dem Fachmann bekannt sind, wegen
einer höheren
strukturellen Integrität vernetzt
werden.
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Imprägnieren
des Salzes oder Siliciumoxids kann auf eine der folgenden Weisen
erfolgen:
Siliciumoxidagglomerate können durch Reagieren eines
kolloidalen Siliciumoxidsols (durchschnittliche Partikelgröße ~ 4 nm)
in einem Dreihalskolben, der mit einem Rückflusskondensator und einem
mechanischen Rührer
ausgestattet ist, mit Isopropylamin oder Chinuclidin unter Rühren bei
Raumtemperatur, gefolgt durch tropfenweise Zugabe von verdünnter Fluorwasserstoffsäure zu der
Mischung unter Rühren
bei Raumtemperatur hergestellt werden. Nach Zugabe der gesamten
Säure kann
das System bis zum heftigen Wasserrückfluss bei mäßigem mechanischen
Rühren über mehr
als einen Tag erwärmt
werden. Nach diesem Zeitraum wird eine trübe kolloidale Dispersion erhalten,
die mit grenzflächenaktiven
Stoffen und einem Bindemittel kombiniert werden kann. Die Imprägnierung
der Dispersion in das poröse
Substrat kann durch herkömmliche
Beschichtungstechniken erfolgen, wie ein schlitzbeschicktes Messer,
Rotogravurvorrichtungen, Breitfärbevorgänge, Eintauchen,
Sprühen
usw..
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Für die Metallsalz-Ausführungsform
werden das Salz/der oder die grenzflächenaktiven Stoffe in einer Mischung
aus deionisiertem Wasser und einem Alkohol gelöst oder gemischt. Das Imprägnieren
oder Einsaugen der Lösung
erfolgt mit herkömmlichen
Beschichtungsgeräten,
wie einem schlitzbeschicktem Messer, Rotogravurvorrichtungen, Breitfärbevorgänge, Eintauchen,
Sprühen
usw.. Es ist bevorzugt, dass die Beschichtungszusammensetzung die
Poren des Substrats füllt,
ohne wesentliche Mengen an der Oberfläche zu hinterlassen. Überschüssige Mengen
von Beschichtungen mit hohem Feststoffanteil könnten die Poren verstopfen, wenn
das Wasser/der Alkohol verdampft, was wiederum zu einem Verschmieren
und langsamen Trocknungszeiten während
des Tintenstrahldrucks führt.
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Es
können
wahlweise Zusatzstoffe vor, während
oder nach der Imprägnierung
des Pigmentmanagementsystems zugegeben werden.
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Vor
oder nach der Herstellung des Hauptrezeptors können wahlweise Klebstoff- oder
mechanische Befestigungsmittellaminate unter Verwendung von kommerziell
annehmbaren Beschichtungs- oder Extrusionstechniken zugefügt werden.
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Tinten
-
Die
Druckindustrie hat bisher Tinten auf Farbstoffbasis verwendet, obwohl
Tinten auf Pigmentbasis immer mehr in den Vordergrund treten. Die
Verwendung von Pigmentfärbemitteln
ist gegenüber
Farbstofffärbemitteln
wegen der Dauerhaftigkeit und Ultraviolettlichtstabilität bei Anwendungen
im Freien bevorzugt.
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Ferner
betrifft ein Verweis auf Tinten in Zusammenhang mit dieser Erfindung
Tinten auf Wasserbasis, nicht Tinten auf Lösemittelbasis. Tinten auf Wasserbasis
sind gegenwärtig
in der Druckindustrie aus Umweltschutz- und Gesundheitsgründen, neben
anderen Gründen,
bevorzugt.
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Die
Minnesota Mining and Manufacturing Company (3M) erzeugt eine Reihe
von ausgezeichneten pigmentierten Tintenstrahltinten für Thermotintenstrahldrucker.
Zu diesen Produkten zählen
die pigmentierten Tintenstrahltinten der Serie 8551, 8552, 8553
und 8554. Die Verwendung von vier Hauptfarben: Cyan, Magenta, Gelb
und Schwarz, ermöglicht
die Bildung von nicht weniger als 256 Farben oder mehr in dem digitalen
Bild. Ferner werden pigmentierte Tintenstrahltinten und Komponenten
für diese
auch von anderen erzeugt, einschließlich Hewlett Packard, DuPont
und einer Reihe von anderen Firmen, die auf vielen Handelsmessen
zu finden sind, die der Bilddarstellungs- und Signage-Industrie gewidmet
sind.
-
Bildgrafiken
-
Der
Rezeptor der vorliegenden Erfindung ist ein hoch fluides absorptives
Tintenstrahlmedium. Der poröse
Rezeptor ist wegen seiner eigenen Lichtstreuungsfähigkeit
trüb. Bei
Verwendung einer klaren Unterlagsträgerschicht kann der Rezeptor
sowohl für
Reflexions- als auch Gegenlichtanwendungen eingesetzt werden.
-
Wenn
das Rezeptormaterial dieser Erfindung in Encad Novajet® Breitformatdruckern
mit hohem Tropfenvolumen bebildert wird, werden Bilder mit ausgezeichneter
Qualität
mit hoher Farbdichte erhalten, die sofort für eine Berührung oder jeden anderen Trockentest
trocken sind. Kurz gesagt, ohne sich aber auf eine bestimmte Theorie
festlegen zu wollen, das Vorhandensein des Salzes, das in die Poren
imprägniert
ist, sorgt für ein
sofortiges Einfangen der Pigmentpartikel unmittelbar unterhalb der
Oberfläche
des porösen
Rezeptors, und steuert die Tiefe, in die sich die Pigmentpartikel
bewegen, indem diese aus ihrer Suspension/Dispersion in der Tinte
destabilisiert, geflockt, agglomeriert oder koaguliert werden.
-
Weitere
Ausführungsformen
und ihre unerwarteten Vorteile gegenüber dem Stand der Technik sind
in den folgenden Beispielen beschrieben.
-
Beispiele
-
Falls
nicht anders angegeben, verwenden alle Beispiele einen mikroporösen Öl-in-Polypropylen-Film, der
nach den Lehren von US Patent Nr. 5,120,594 hergestellt wird, mit
den folgenden Poreneigenschaften: 175 μm dick; Porengröße von 0,65 μm; Gurley-Luftstrombeständigkeit
von 20 Sekunden für
einen Durchgang von 50 cm3 durch 2,54 cm
2;
und 40 bis 42% Porosität.
Der poröse
Film wurde an einem 125 μm
dicken Kaschierpapier unter Verwendung von 3M Klebstoff befestigt,
der in der EP Patenschrift
EP
0 570 515 B1 (Steelman et al.) offenbart ist (mit 50 Teilen
eines wässerigen,
druckempfindlichen Klebstoffs und 43,5 Teilen von Klebstoffmikrokügelchen),
so dass er reibungslos durch einen Encad Nova Jet
® III
Drucker laufen konnte, der mit 140 Picoliter/Tropfen HP 51626 Patronen
bestückt
war, die mit 3M pigmentierten Tinten befällt waren.
-
Die
ersten vier Beispiele, welche die Aufnahmemedien der Erfindung beschreiben,
wurden mit einer UV- und wärmestabilisierenden
Beschichtungslösung
imprägniert,
bevor die Pigment/Fluidmanagementlösung aufgebracht wurde. Beide
Lösungen
wurden auf den porösen
Film flutbeschichtet und mit einer #4 Meyer-Rakel verstrichen. Der
Film wurde bei Umgebungsbedingungen getrocknet. Die Stabilisierungslösung könnte auch
nach dem Rezeptorauftrag aufgebracht werden. UV-
und Wärmestabilisatorzusammensetzung:
| Tinuvin®-1
13 0 | 2% |
| Tinuvin®-123 | 3,5% |
| Igranox®-1010 | 0,4% |
| Aceton | 1% |
| Ethanol | 93,1% |
-
Beispiel 1
-
Dieses
Beispiel zeigt eine Rezeptorzusammensetzung, die aus einem einzigen
mehrwertigen Metallsalz und einer Mischung aus einem nichtionischen
fluorchemischen und einem anionischen grenzflächenaktiven Stoff auf Kohlenwasserstoffbasis
besteht, die mit einer Meyer-Rakel
#4 auf den porösen Öl-in-PP-Film
flutbeschichtet wurde. Der Film wurde in Luft bei Umgebungsbedingungen
getrocknet. Nach dem Druck war der Rezeptor für die Berührung trocken und hatte eine
ausgezeichnete Bildqualität.
Farbdichtemessungen sind in Tabelle 1 angeführt. Die Messungen wurden mit
einem Gretag-SPM-50 Kalorimeter im Rückstrahlungsmodus mit folgenden
Einstellungen vorgenommen:
| Beleuchtung | D65 |
| Beobachtungswinkel | 20 |
| Dichtestandard | DIN |
| Weißbasis | Abs |
| Filter | keines |
Rezeptorzusammensetzung
I:
| Aluminiumsulfat | 5,0
Gew.% |
| Zonyl®-FSO
(fluorchemischer grenzflächenaktiver Stoff,
DuPont) | 1,0
Gew.% |
| Dioctylsulfosuccinat-Na-Salz
(grenzflächenaktiver Stoff
aus Kohlenwasserstoff, Cyanamid) | 1,0
Gew.% |
| Isoproylalkohol | 15
Gew.% |
| Ethylalkohol | 10
Gew.% |
| Deionisiertes
Wasser | 68
Gew.% |
-
Beispiel 2
-
Dieses
Beispiel zeigt eine Zusammensetzung, die aus einem einzigen mehrwertigen
Metallsalz und einer Mischung aus einem nichtionischen fluorchemischen
und einem anionischen grenzflächenaktiven
Stoff auf Kohlenwasserstoffbasis besteht, die mit einer Meyer-Rakel #4 auf den
porösen Öl-in-PP-Film
flutbeschichtet wurde. Der Film wurde in Luft bei Umgebungsbedingungen
getrocknet. Nach dem Druck war der Rezeptor für die Berührung trocken und hatte eine
ausgezeichnete Bildqualität.
Farbdichtewerte sind in Tabelle 1 angeführt. Zusammensetzung
II:
| Aluminiumsulfat | 5,0
Gew.% |
| FC-170C
(fluorchemischer grenzflächenaktiver Stoff,3M) | 1,0
Gew.% |
| Dioctylsulfosuccinat-Na-Salz | 1,0
Gew.% |
| Isoproylalkohol | 15
Gew.% |
| Ethylalkohol | 10
Gew.% |
| Deionisiertes
Wasser | 68
Gew.% |
-
Beispiel 3
-
Dieses
Beispiel zeigt eine Zusammensetzung, die aus einem einzigen mehrwertigen
Metallsalz und einer Mischung aus einem nichtionischen grenzflächenaktiven
Stoff auf Siliciumbasis, z.B. Silwet
® L-7687
Verbindung, und einem anionischen grenzflächenaktiven Stoff auf Kohlenwasserstoffbasis
besteht, die mit einer Meyer-Rakel #4 auf den porösen Öl-in-PP-Film
flutbeschichtet wurde. Der Film wurde in Luft bei Umgebungsbedingungen
getrocknet. Nach dem Druck war der Rezeptor für die Berührung trocken und hatte eine
ausgezeichnete Bildqualität.
Farbdichtewerte sind in Tabelle 1 angeführt. Zusammensetzung
III:
| Aluminiumsulfat | 5,0
Gew.% |
| Silwet® L-7607
(grenzflächenaktiver
Stoff aus Silicium, Union Carbide) | 1,0
Gew.% |
| Dioctylsulfosuccinat-Na-Salz
(grenzflächenaktiver Stoff
aus Kohlenwasserstoff, Cyanamid) | 1,0
Gew.% |
| Isoproylalkohol | 15
Gew.% |
| Ethylalkohol | 10
Gew.% |
| Deionisiertes
Wasser | 68
Gew.% |
-
Beispiel 4
-
Dieses
Beispiel zeigt eine Zusammensetzung, die aus einer Mischung aus
binären
Metallsalzen und fluorchemischen und auf Kohlenwasserstoff basierenden
grenzflächenaktiven
Stoffen besteht, die mit einer Meyer-Rakel #4 auf den porösen Öl-in-PP-Film
flutbeschichtet wurde. Der Film wurde in Luft bei Umgebungsbedingungen
getrocknet. Nach dem Druck war der Rezeptor für die Berührung trocken und hatte eine
ausgezeichnete Bildqualität.
Farbdichtemessungen sind in Tabelle 1 angeführt. Zusammensetzung
IV:
| Kaliumaluminiumsulfat | 1,66
Gew.% |
| Ammoniumaluminiumsulfat | 1,67
Gew.% |
| Eisenaluminiumsulfat | 1,67
Gew.% |
| Zonyl® FSO
(fluorchemischer grenzflächenaktiver Stoff | 1,0
Gew.% |
| Dioctylsulfosuccinat
(grenzflächenaktiver
Stoff aus Kohlenwasserstoff, Cyanamid) | 1,0
Gew.% |
| Isopropylalkohol | 25
Gew.% |
| Deionisiertes
Wasser | 68
Gew.% |
Tabelle
1 FARBDICHTEMESSUNGEN
-
Beispiel 5
-
Dieses
Beispiel zeigt eine Rezeptorzusammensetzung, die aus einem einzigen
mehrwertigen Metallsalz und einer Mischung aus einem nichtionischen
grenzflächenaktiven
Stoff aus Kohlenwasserstoff und einem anionischen grenzflächenaktiven
Stoff aus Kohlenwasser besteht, die mit einer Meyer-Rakel #4 auf
den porösen Öl-in-PP-Film
flutbeschichtet wurde. Der Film wurde in Luft bei Umgebungsbedingungen
getrocknet. Nach dem Druck war der Rezeptor für die Berührung trocken und hatte eine
ausgezeichnete Bildqualität. Zusammensetzung
V:
| Dioctylsulfosuccinat-Na-Salz | 2,0
Gew.% |
| Pluronic® 25R4 | 2,0
Gew.% |
| Aluminiumsulfat | 7,5
Gew.% |
| Ethylalkohol | 25
Gew.% |
| Deionisiertes
Wasser | 63,5
Gew.% |
-
Vergleichsbeispiel
A
-
Dies
ist ein Beispiel einer Beschichtungslösung, die kein mehrwertiges
Metallsalz enthält,
nur einen anionischen grenzflächenaktiven
Stoff aus Kohlenwasserstoff. Die Lösungszusammensetzung war 7
Gewichtsprozent Dioctylsulfosuccinat-Na-Salz, 46,5 Gewichtsprozent
Wasser und 46,5 Gewichtsprozent Ethanol. Sie wurde mit einer Meyer-Rakel
#4 auf den Öl-in-porösem Film
flutbeschichtet und in Luft bei Umgebungsbedingungen getrocknet.
Nach dem Druck war der Rezeptor für die Berührung trocken, aber alle gemessenen, reflektierten
optischen Dichten waren schlecht.
-
Der
rote Farbbalken besteht aus einer Mischung aus 100 Ablage von Magenta
und 100 Ablage von Gelb in dieser Reihenfolge. Bei Betrachtung der
einzelnen Farben in Vergleichsbeispiel A hatte die 100 Ablage von
Magenta eine reflektierte optische Dichtemessung von 0,86 und die
100 Ablage von Gelb hatte eine optische Dichte von 0,92. Die optische
Dichte der Magentakomponente in der roten Farbe fällt jedoch
auf 0,59, während
die optische Dichte der gelben Komponente leicht ansteigt. Das Magentafärbemittel
liegt in dem Film unterhalb des gelben Färbemittels und ist visuell
eingefangen. Der dadurch erhaltene visuelle Effekt ist eine ausgewaschene
gelb-orange Farbe, die rot sein sollte.
-
Vergleichen
wir diese Ergebnisse mit Beispiel 5. Unter Verwendung dieser Erfindung
sind alle gemessenen optischen Dichten der Farben größer, da
die Pigmente näher
beieinander und an der Oberfläche
des Films sind. Ein anderes messbares Ergebnis ist, dass die Magentakomponente
in Rot leicht zunimmt, während die
gelbe Komponente leicht abnimmt. Dies resultiert daraus, dass sich
Pigmente besser in den porösen
Film gemischt haben, so dass der zuvor beobachtete Farbeinschluss
minimiert oder eliminiert wird. Der poröse Film, die in dieser Erfindung
für die
Tintenstrahlbilddarstellung verwendet wird, führt zu echteren Farben mit höheren optischen
Dichten, bei gleichzeitigem Erreichen einer sofortigen Trocknungszeit.
-
In
der vorliegenden Erfindung wird das Tintenträgerfluid sofort in den Film
gesaugt, so dass die Oberfläche
nicht klebrig wird. Dadurch kann der Film unmittelbar nach dem Druck
zum Laminieren, Stapeln oder Aufrollen aufgenommen werden. Die reale
Trocknungszeit ist, wenn alle flüchtigen
Komponenten in der Tinte aus der Membran verdampft sind. Dies kann
bis zu einer halben Stunde oder mehr dauern, abhängig von Temperatur und Feuchtigkeit.
-
Beispiel 6
-
Dieses
Beispiel beschreibt einen kontinuierlichen Beschichtungsprozess
für die
Pigment/Fluidmanagementlösungszusammensetung,
die auf eine 200 Meter lange Rolle aus einem porösen Öl-in-PP-Film aufgetragen wurde, der auf ein
Kaschierpapier unter Verwendung eines Klebstoffs von 3M laminiert
wurde, der in der EP Patentschrift
EP 0 570 515 B1 (Steelman et al.) offenbart
ist, wie zuvor beschrieben. Eine Zusammensetzung ähnlich Beispiel
3 wurde verwendet, mit der Ausnahme, dass das Aluminiumsulfat 4,63
Gewichtsprozent ausmacht, das Dioctylsulfosuccinat-Na-Salz 7,0 Gewichtsprozent
und das Wasser 62,37 Gewichtsprozent. Die Lösung wurde mit einer Schraubenradpumpe
einem Schlitzmesser mit einer Rate zugeführt, bei der die Lösung den
porösen.
Film flutbeschichtete, aber nicht übermäßig. Die beschichtete Bahn
wurde in einen Umluftofen bei 4,6 Meter/min geleitet, der bei 100°C gehalten
wurde, und auf einen Kern gewickelt. Das Rezeptormaterial wurde
auf einem Encad Nova Jet
® III mit 3M pigmentierter
Tinte, Encad "GO"
® pigmentierter
Tinte und pigmentierter Tinte von Graphic Utilities bebildert, wobei
sich zeigte, dass alle Bilder, unabhängig von der beim Druck verwendeten
Tinte, sofort beim Auslaufen aus dem Drucker für die Berührung trocken, wasserecht,
schmier- und verschmierbeständig
waren und eine ausgezeichnete reflektive Bildqualität hatten,
mit und ohne Überlaminat.
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Beispiel 7
-
Dieses
Beispiel zeigt eine Rezeptorzusammensetzung, die aus einem mehrwertigen
Metallsalz und einer Mischung aus zwei nichtionischen grenzflächenaktiven
Stoffen und einem anionischen grenzflächenaktiven Stoff bestand,
die auf den Öl-in-PP-Film
flutbeschichtet und mit einer #4 Meyer-Rakel verstrichen wurde. Der
Film wurde in Luft bei Umgebungsbedingungen getrocknet. Unmittelbar
nach dem Druck war das Bild für die
Berührung
trocken, die Farben verschmierten beim Reiben nicht, und die Bildqualität war ausgezeichnet, da
das dispergierte Pigment in der Tinte rasch agglomeriert und unter
der Oberfläche
eingefangen wurde, wenn es in den porösen Film eindrang. Zusammensetzung
VII:
| Aluminiumsulfat | 6,0
Gew.% |
| Surfynol® 104 | 2,0
Gew.% |
| Silwet® L-7607 | 1,0
Gew.% |
| Dioctylsulfosuccinat-Na-Salz | 7,0
Gew.% |
| Ethylalkohol | 25
Gew.% |
| Deionisiertes
Wasser | 59,0
Gew.% |
-
Vergleichsbeispiel
B
-
Es
wurde dieselbe Lösung
wie in Beispiel 7 hergestellt, mit der Ausnahme, dass kein Metallsalz
zugegeben wurde. Die Lösung
wurde auf den Öl-in-PP-Film
flutbeschichtet und mit einer #4 Meyer-Rakel verstrichen und getrocknet.
Nach dem Druck war das Bild für
die Berührung
trocken, aber die Farbdichten waren stumpf und diffus, da das dispergierte
Pigment in der Tinte nicht rasch destabilisiert und agglomeriert
wurde.
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Beispiel 8
-
Eine
im Handel erhältliche
hydrophile Nylonmembran von Gelman Sciences, Ann Arbor, MI, mit
der Bezeichnung Nyloflo®, 0,2 μm, wurde mit einer 5,25 Gewichtsprozent
Aluminiumsulfatlösung
in Wasser flutbeschichtet, mit einer #4 Meyer-Rakel verstrichen
und bei Umgebungsbedingungen getrocknet. Während des Drucks trocknete
das Bild sofort und die Farbdichten waren hoch.
-
Vergleichsbeispiel
C
-
Es
wurde dieselbe Nylonmembran wie in Beispiel 8 ohne Metallsalzbeschichtung
bebildert. Das Bild trocknete während
des Drucks sofort, aber die Farben waren stumpf und diffus, da das
dispergierte Pigment in der Tinte nicht destabilisiert und agglomeriert
wurde.
-
Beispiel 9
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Eine
im Handel erhältliche
hydrophile 0,45 μm
Polysulfonmembran von Gelman Sciences wurde mit einer Lösung aus
5,25 Gewichtsprozent Aluminiumsulfat, 9,0 Gewichtsprozent Dioctylnatriumsulfosuccinat, 25,0
Gewichtsprozent Ethanol, 60,75 Gewichtsprozent deionisiertem Wasser
beschichtet, mit einer #4 Meyer-Rakel
verstrichen und bei Umgebungsbedingungen getrocknet. Während des
Drucks trocknete das Bild sofort und die Farbdichten waren hoch.
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Vergleichsbeispiel
D
-
Es
wurde dieselbe Membran wie in Beispiel 9 mit einer 6,0 Gewichtsprozent
Lösung
aus Dioctylnatriumsulfosuccinatlösung
ohne Metallsalz flutbeschichtet, mit einer #4 Meyer-Rakel verstrichen
und bei Umgebungsbedingungen getrocknet und bebildert. Das Bild
trocknete während
des Drucks sofort, aber die Farben waren stumpf und diffus.
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Beispiel 10
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Eine
im Handel erhältliche,
0,5 μm,
hydrophile, Ethylenvinylalkohol-Copolymer- (EVAL-) Mmbran von 3M
wurde mit 5,25 Gewichtsprozent Aluminiumsulfat in Wasser flutbeschichtet,
mit einer #4 Meyer-Rakel verstrichen und bei Umgebungsbedingungen
getrocknet. Während
des Drucks trocknete das Bild sofort und die Farbdichten waren hoch.
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Vergleichsbeispiel
E
-
Es
wurde dieselbe Membran wie in Beispiel 10 ohne Metallsalzbeschichtung
für den
Tintenstrahldruck verwendet. Die bebilderte Fläche trocknete sofort, aber
die Farben waren stumpf und diffus, da das dispergierte Pigment
in der Tinte sich durch die Membran bewegte und nicht destabilisiert
und agglomeriert wurde.
-
Vergleichsbeispiel
F
-
Dieses
Beispiel zeigt eine Rezeptorbeschichtung, die aus dem Pigmentmanagementsystem
besteht: 5,25 Gewichtsprozent Aluminiumsulfat; 30 Gewichtsprozent
Ethanol, und 64,75 Gewichtsprozent deionisiertes Wasser, aufgetragen
auf den porösen
hydrophoben Öl-in-PP-Film. Es wurde
kein Fluidmanagementsystem verwendet, um die Tintenstrahltintenträgerfluida
aufzusaugen. Die Lösung
wurde flutbeschichtet, mit einer #4 Meyer-Rakel verstrichen und
bei Umgebungsbedingungen getrocknet. Während und nach dem Druck trocknete
das Bild sehr langsam, war verzerrt, und hatte eine unannehmbare
Qualität,
da sich die pigmentierten Tinten auf der Oberfläche der Membran ansammelten,
nicht eingesaugt wurden und auch zusammenliefen.
-
Beispiel 11:
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Dieses
Beispiel beschreibt ein Herstellungsverfahren des funktionalisierten
Siliciumoxids, eines SiO2-i-pr-NH2-HF-Systems:
Zu
100 g (15% Feststoff, 15 g, 0,245 Mol) eines kolloidalen Siliciumoxidsols
(Nalco® 2326, durchschnittliche Partikelgröße – 4 nm)
in einem Dreihalskolben, der mit einem Rückflusskondensator und einem
mechanischen Rührer
ausgestattet war, wurden 45 g (0,75 Mol) Isopropylamin unter Rühren bei
Raumtemperatur zugegeben. Der Mischung wurden tropfenweise bei Raumtemperatur
nach Verdünnung
mit 100 g deionisiertem Wasser 30 g (50% in Wasser, 15 g, 0,75 Mol)
Fluorwasserstoffsäure
unter Rühren
zugegeben. Das System war etwas exotherm und während der Säurezugabe wurden 50 g deionisiertes
Wasser unter Rühren
zugegeben, um das gebildete Gel zu dispergieren. Nach Zugabe der
gesamten Säure
wurde das System auf einen heftigen Wasserrückfluss unter mechanischem
Rühren
bei etwa 150 bis 200 U/min erwärmt.
Nach 3 bis 4 Tagen wurde ein weißes kolloidales System erhalten.
-
Das
Material in Kombination mit einem Bindecopolymer aus N-Vinylpyrrolidon
und Dimethylaminoethylmethacrylat (Copolymer-958 von ISP) wurde
auf eine Polyvinylchlorid- (PVC-) Basis aufgetragen und bei 100°C 4 min getrocknet.
Die trockene Beschichtung wurde einer SEM-Analyse unterzogen, die
eine hoch mikroporöse
Oberfläche
zeigt. Das kolloidale Material in sehr verdünnter Suspension wurde einer
TEM-Analyse unterzogen, die eine agglomerierte Morphologie zeigt.
Die Röntgenpulverbeugung
zeigt, dass das Material eine mikrokristalline Morphologie hat.
Die BET-spezifische Oberflächenmessung
zeigt, dass die Probe eine spezifische Oberfläche ("specific surface area" – SSA) von etwa 210 bis 250
m2/g mit einem Porenvolumen von 0,12 cm3 und einem Porendurchmesser von 11 bis 14
mm (110 bis 140 A) hat. Die Oberfläche zeigt eine Absorptionsrate
von Tinte (Wasser) im Bereich von 25 bis 50 ml/m2/sec.
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Beispiel 12
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Dieses
Beispiel beschreibt eine andere Herstellungsmethode des funktionalisierten Siliciumoxids.
Zu 40 g (15% Feststoff, 6 g, 0,10 Mol) eines kolloidalen Siliciumoxidsols
(Nalco® 2326,
durchschnittliche Partikelgröße ~ 4 nm)
in einem Dreihalskolben, der mit einem Rückflusskondensator und einem
mechanischen Rührer ausgestattet
war, wurden 10 g (0,08 Mol) Chinuclidin unter Rühren bei Raumtemperatur zugegeben.
Der Mischung wurden tropfenweise bei Raumtemperatur nach Verdünnung mit
110 g deionisiertem Wasser 8 g (50% in Wasser, 4 g, 0,20 Mol) Fluorwasserstoffsäure unter
Rühren
zugegeben. Nach Zugabe der gesamten Säure wurde das System auf einen
heftigen Wasserrückfluss
unter mechanischem Rühren
bei etwa 100 bis 200 U/min über
18 h erwärmt.
Nach diesem Zeitraum wurde eine trübe, kolloidale Dispersion erhalten.
-
Beispiel 13
-
Dieses
Beispiel zeigt die funktionalisierte Siliciumoxid-Beschichtungszusammensetzung,
die auf das mikroporöse Öl-in-PP
unter Verwendung einer Meyer-Rakel #4 flutbeschichtet wurde, und
der Film wurde in Luft oder durch kurzes Erwärmen mit einer Heizpistole
getrocknet. Die Zusammensetzung wurde auch unter Verwendung eines
Maschinenauftrags, wie in Beispiel 6 beschrieben, aufgetragen. Zusammensetzung
13:
| Fluoriniertes
mikroporöses
Siliciumoxid | 2-3% |
| Bindepolymer
(Copolymer-958) | 0,7% – 0,5 |
| Dioctylsulfosuccinat-Na-Salz,
DOS (Cyanamid) | 1,5 – 2,0% |
| Isopropylalkohol | 80 – 85% |
| DI-Wasser | 10 –12% |
-
Beispiel 14
-
Dieses
Beispiel zeigt eine andere Beschichtungszusammensetzung, die auf
das mikroporöse Öl-in-PP aufgetragen
wurde. Die Zusammensetzung wurde auf das mikroporöse Öl-in-PP
unter Verwendung einer Meyer-Rakel #4 flutbeschichtet und der Film
wurde in Luft oder wahlweise durch kurzes Erwärmen mit einer Heizpistole
getrocknet. Der trockene Film wurde in verschiedenen breitformatigen
kommerziellen Druckern bebildert. Zusammensetzung
14a:
| Fluoriniertes
mikroporöses
Siliciumoxid | 2-3% |
| Bindepolymer
(Copolymer-958) | 0,5 – 0,7% |
| Fluorchemischer
grenzflächenaktiver
Stoff (Zonyl®-FSO,
DuPont) | 0,5 – 1,0% |
| Dioctylsulfosuccinat-Na-Salz,
Dos (Cyanamid) | 0,5 – 1,0 |
| Isopropylalkohol | 30 – 40% |
| DI-Wasser | 50 – 55% |
-
Zusammensetzungen 14 (b)
und (c):
-
Diese
Zusammensetzungen sind dieselben wie Zusammensetzung 14 (a), mit
der Ausnahme, dass für
14 (b) der fluorchemische grenzflächenaktive Stoff FC-170C und
für 14
(c) der grenzflächenaktive
Stoff auf Siliciumbasis, Silwet® L-7607,
verwendet wurde.
-
Beispiel 15:
-
Dieses
Beispiel zeigt eine andere Beschichtungszusammensetzung, die auf
das mikroporöse Öl-in-PP aufgetragen
wurde. Die Zusammensetzung wurde auf das Öl-in-PP unter Verwendung einer
Meyer-Rakel #4 flutbeschichtet und der Film wurde in Luft oder wahlweise
durch kurzes Erwärmen
mit einer Heizpistole getrocknet. Der trockene Film wurde in verschiedenen
breitformatigen kommerziellen Druckern bebildert. Zusammensetzung
15:
| Fluoriniertes
mikroporöses
Siliciumoxid | 2-3% |
| Bindepolymer
(Copolymer-958) | 0,5
- 0,7% |
| Fluorchemischer
grenzflächenaktiver
Stoff (Zonyl®-FSO,
DuPont) | 0,5
- 1,0% |
| Isopropylalkohol | 30 – 40% |
| DI-Wasser | 50 – 55% |
-
Beispiel 16:
-
- (a) Diese Beispiel zeigt die Bilddichte auf
dem entwickelten Rezeptor, der mit der Zusammensetzung (13) (Beispiel
13) aus verschiedenen Farben beschichtet war und in einem Encad
Novajet® III
breitformatigen Drucker bebildert wurde, wobei das fertige Bild
laminiert und unlaminiert war. Tabelle
2 FARBDICHTEMESSUNGEN
- (b) Dieses Beispiel zeigt die Bilddichte auf dem entwickelten
Rezeptor, der mit der Zusammensetzung 14(a) (Beispiel 14) aus verschiedenen
Farben beschichtet war und in einem Encad Novajet® III
breitformatigen Drucker bebildert wurde, wobei das fertige Bild
laminiert und unlaminiert war. Tabelle
3 FARBDICHTEMESSUNGEN
- (c) Diese Beispiele zeigen die Bilddichten auf den entwickelten
Rezeptoren, die mit den Zusammensetzungen 14 (b) und 14 (c) (Beispiel
14) aus verschiedenen Farben beschichtet waren und in einem Encad
Novajet® III
breitformatigen Drucker bebildert wurden, wobei das fertige Bild
laminiert und unlaminiert war. Tabelle
4 FARBDICHTEMESSUNGEN
- (d) Dieses Beispiel zeigt die Bilddichte auf dem entwickelten
Rezeptor, der mit der Zusammensetzung 15 (Beispiel 15) aus verschiedenen
Farben beschichtet war und in einem Encad Novajet® III
breitformatigen Drucker bebildert wurde, wobei das fertige Bild
laminiert und unlaminiert war. Tabelle
5 FARBDICHTEMESSUNGEN
-
Beispiel 17
-
Dieses
Beispiel zeigt einen Vergleich der Bilddichten in Beispiel 16(a)
mit jenen in den Rezeptoren, die durch Ersetzen des mikroporösen Siliciumoxids
durch im Handel verfügbare
erhalten wurden.
-
Tabelle
6 FARBDICHTEMESSUNGEN
-
-
Beispiel 18
-
Dieses
Beispiel zeigt die Zusammensetzungen, die aus dem fluoriniertem
Siliciumoxid von Beispiel 11 bestehen, die für eine einschichtige Beschichtung
auf verschiedene Substrate entwickelt wurden, z.B. Polyvinylchlorid,
Polyester, Polyester mit Mikroporen, Papier, Polycarbonat usw..
Die Zusammensetzungen wurden auf verschiedene Substrate unter Verwendung
einer Rakel bei verschiedenen Nassprozent an Feststoffen, für gewöhnlich 18
bis 22%, aufgetragen. Die beschichteten Filme wurden 3 bis 4 min
in einem Umluftofen getrocknet, der bei 105°C betrieben wurde. (a)
Zusammensetzung 18 (a)
| Fluoriniertes
mikroporöses
Siliciumoxid | 60% |
| Copolymer-958 | 39% |
| Fluorchemischer
grenzflächenaktiver
Stoff | 0,5 – 1,0% |
(b)
Zusammensetzung 18 (b):
| Fluoriniertes
mikroporöses
Siliciumoxid | 58% |
| Copolymer-958 | 38% |
| Snowtex® | 3% |
| Fluorchemischer
grenzflächenaktiver
Stoff | 0,5 – 1,0% |
-
Beispiel 19:
-
Dieses
Beispiel zeigt die Bilddichte des mit den Zusammensetzungen 18(a)
und 18 (b) beschichteten PVC in dem breitformatigen Encad Novajet® Tintenstrahldrucker,
der mit Tinten sowohl auf Farbstoff- als auch Pigmentbasis betrieben
wurde.
-
Tabelle
7 FARBDICHTEMESSUNGEN
-
Die
Erfindung ist nicht auf die obenstehenden Ausführungsformen beschränkt. Wie
im letzten Beispiel erkennbar ist, ist es möglich, das Siliciumagglomerat-Pigmentmanagementsystem
erfolgreich in Bezug auf Tinten auf Farbstoffbasis zu verwenden,
unter Berücksichtigung,
dass solche Tinten weiterhin einen Platz in bestimmten Märkten haben,
selbst nachdem bevorzugte Tinten auf Pigmentbasis in der Bildgrafikindustrie
den Vorrang erhalten haben. Andere Fachleute werden andere mögliche Kombinationen
von Pigmentmanagementsystemen und Fluidmanagementsystemen erkennen,
die für
eine Reihe von Tinten und Medien möglich sind, sobald sie im Umfang
der vorliegenden Erfindung liegen. Die Ansprüche folgen.
