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Diese Erfindung betrifft Verfahren
und Formulierungen, die die Eigenschaften von wässrigen Tinten verbessern,
die Pigmente als Färbemittel
verwenden und die sich für
Tintenstrahl-Druckanwendungen eignen. Ganz speziell betrifft diese
Erfindung die Einführung
von Härtungsmitteln
in Tintenempfangsschichten (engt.: IRL's), das Bedrucken der obigen Empfänger mit
pigmentierten Tinten und daraufhin die Behandlung des gedruckten
Bildes mit einer Lösung,
die auch Härtungsmittel
enthält.
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Die Formulierungen und Verfahren,
die bei der Tintenstrahl-Bildaufzeichnung angewandt werden, beruhen
auf dem Aufbringen von flüssigen
Tintentröpfchen
nach der Pixel-um-Pixel-Methode auf ein Tinten-Empfangselement.
Es gibt zahlreiche Programme, die dazu verwendet werden können, um
die Abscheidung von Tintentröpfchen
auf dem Bild-Aufzeichnungselement zu steuern, um das gewünschte Bild
zu erhalten. Im Falle eines Verfahrens, bekannt als kontinuierliches
Tintenstrahl-Verfahren,
wird ein kontinuierlicher Strom von Tröpfchen aufgeladen und in bildweiser
Form auf die Oberfläche
eines Bild-Aufzeichnungselementes gerichtet, während Tröpfchen, die nicht der Bildaufzeichnung
dienen, aufgefangen und in den Tintensumpf zurückgeführt werden. In einem anderen
Verfahren, bekannt als Drop-on-Demand-Tintenstrahlverfahren
werden einzelne Tintentröpfchen
je nach Bedarf auf das Bild-Aufzeichnungselement unter Erzeugung
des gewünschten Bildes
projiziert. Zu gemeinsamen Methoden der Steuerung der Projektion
von Tintentröpfchen
beim Drop-on-Demand-Druck gehört
die Verwendung von piezoelektrischen Wandlern und die thermische
Bläschenformation.
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Die Tinten, die in den verschiedenen
Tintenstrahl-Druckern verwendet werden, lassen sich klassifizieren
als solche auf Farbstoffbasis oder Pigmentbasis. Ein Farbstoff ist
ein Färbemittel,
das durch das Trägermedium
molekular dispergiert oder solvatisiert wird. Das Trägermedium
kann bei Raumtemperatur eine Flüssigkeit
oder ein fester Stoff sein. Ein üblicherweise
verwendetes Trägermedium
ist Wasser oder eine Mischung aus Wasser und organischen Lösungsmitteln.
Jedes einzelne Farbstoffmolekül
wird durch Moleküle
des Trägermediums
umgeben. Im Falle von Tinten auf Farbstoffbasis sind unter dem Mikroskop
keine Teilchen erkennbar. Obgleich es auf dem Gebiet der Tintenstrahl-Tinten
auf Farbstoffbasis in jüngerer
Zeit viele Fortschritte gegeben hat, leiden derartige Tinten dennoch
unter Nachteilen, wie geringen optischen Dichten auf einfachem Papier
und unter einer schlechten Lichtechtheit. Wird Wasser als Trägermedium
verwendet, so leiden derartige Tinten ferner unter einer geringen
Wassertestigkeit.
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Aufgrund dieser Beschränkungen
haben Tinten auf Pigmentbasis an Popularität gewonnen. Im Falle von Tinten
auf Pigmentbasis liegt das Färbemittel
in Form von diskreten Partikeln vor. Diese Pigmentpartikel werden
normalerweise mit Zusätzen
behandelt, die als Dispergiermittel oder Stabilisatoren bekannt
sind, die dazu dienen, die Pigmentpartikel vor einer Agglomeration
und/oder einem Absitzen zu schützen.
Tinten auf Pigmentbasis leiden unter einem anderen Satz von Nachteilen
als Tinten auf Farbstoffbasis. Ein Nachteil betrifft die Beobachtung,
dass Tinten auf Pigmentbasis in unterschiedlicher Weise mit speziell
beschichteten Papieren und Filmen reagieren, wie den transparenten
Filmen, die für
die Overhead-Projektion verwendet werden und den glänzenden
Papieren und opaken weißen
Filmen, die für
hochqualitative graphische Produkte und Bildgestaltungen verwendet
werden. Insbesondere wurde festgestellt, dass Tinten auf Pigmentbasis
Bildbereiche erzeugen, die sich vollständig auf der Oberfläche der
beschichteten Papiere und Filme befinden. Dieses führt zu Bildern,
die schlechte Trocken- und Nass-Adhäsionseigenschaften haben, was
zu Bildern führt,
die leicht verschmiert werden.
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Die gemeinschaftlich erworbene US-A-5
853 470, angemeldet am 28. April 1997 mit dem Titel "Pigmented Ink Jet
Inks Containing Aldehydes" von
Martin u. A. und die US-A-5 031 022, angemeldet am 28. April 1997
mit dem Titel " Pigmented
Ink Jet Inks Containing Olefins" von
Martin u. A. offenbaren Tintenstrahl-Tintenformulierungen, die Verbindungen
enthalten mit funktionellen Aldehydgruppen, blockierten Aldehydgruppen
und aktiven olefinischen Gruppen. Diese Literaturstellen lehren
jedoch weder die Verwendung einer Lösung getrennt und gesondert
von der Tinte noch die Behandlung des Tinten-Empfängers zur
Verbesserung der Wasserfestigkeit des Bildes.
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Die vorliegende Erfindung offenbart,
dass eine verbesserte Wasserfestigkeit und eine verbesserte Nass-Adhäsion beobachtet
werden, wenn mit Gelatine und/oder einem quervernetzbaren Polymer
beschichtete Papiere und Filme, die ein oder mehrere Härtungsmittel
enthalten, mit einer pigmentierten Tintenstrahl-Tinte bedruckt werden
und wenn das gedruckte Bild mit einer Lösung behandelt wird, die ein
oder mehrere Härtungsmittel
enthält.
Härtungsmittel
sind dabei definiert als beliebige Additive, die eine chemische
Quervernetzung verursachen. Vorteilhaft ist es, die Beschichtung
vor dem Aufbringen der Härtungsmittellösung auf das
gedruckte Bild querzuvernetzen, um zu verhindern, dass das Bild
wandert oder verläuft,
wenn die Härtungsmittellösung auf
das Bild aufgetragen wird. Die Härtungsmittellösung kann
auf verschiedene Weise zugeführt
werden, beispielsweise mittels eines Druckerkopfes, mittels eines
Sprühstabes
oder durch Eintauchen in ein Härtungsbad.
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Die vorliegende Erfindung stellt
ein Verfahren zur Verbesserung der Dauerhaftigkeit eines Tintenstrahl-Tintenbildes
bereit, das die Stufen umfasst:
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- a) Bereitstellung einer Tintenstrahl-Tintenempfangsschicht,
die ein Härtungsmittel
enthält;
- b) bildweise Abscheidung einer Tintenstrahl-Tinte auf Pigmentbasis
auf der das Härtungsmittel
enthaltenden Tintenempfangsschicht; und daraufhin
- c) Aufbringen einer Lösung
mit einem Härtungsmittel,
das gleich ist oder verschieden von dem Härtungsmittel in der Tintenempfangsschicht
auf die Tintenempfangsschicht.
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Ferner wird ein Tintenstrahl-Tintenempfänger bereitgestellt,
der aufweist:
einen Träger;
eine
Tintenstrahl-Tintenempfangsschicht mit einem Härtungsmittel auf dem Träger; auf
der Tintenempfangsschicht ein Bild, erzeugt durch pigmentierte Tintenstrahl-Tinte, die hierauf
abgeschieden ist; und
eine Lösung, die auf die Tintenempfangsschicht
aufgebracht ist, wobei die Lösung
ein Härtungsmittel
enthält, das
gleich oder verschieden ist von dem Härtungsmittel in der Tintenempfangsschicht.
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Infolgedessen bezieht sich die vorliegende
Erfindung auf Tintenstrahl-Empfänger,
die ein oder mehrere Härtungsmittel
enthalten und die Behandlung des gedruckten Bildes mit einer Härtungsmittellösung, wobei die
Lösung
ein oder mehrere Härtungsmittel
enthält.
Werden Härtungsmittellösungen der
vorliegenden Erfindung nach dem Druck mit pigmentierten Tinten auf
glänzende
Papiere und Filme mit einer Bildaufzeichnungsschicht, bestehend
aus Gelatine oder quervernetzbaren Polymeren aufgebracht, so zeigen
die Tintenstrahlbilder eine ausgezeichnete Wasserfestigkeit, Nass-Adhäsion und
ausgezeichnete Bildqualitäts-Eigenschaften über das
gesamte Bild.
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Zu den Härtungsmitteln in der Tintenempfangsschicht
und in den Härtungsmittellösungen können organische
Härtungsmittel-Verbindungen,
anorganische Härtungsmittel-Verbindungen
oder Kombinationen aus beiden gehören. Die Konzentrationen an
Härtungsmitteln
in der Tintenempfangsschicht können
bei 0,10 bis 5,0 Gew.-% liegen, vorzugsweise bei 0,10 bis 3,0 Gew.-%.
Die Konzentrationen an Härtungsmitteln
in den Härtungsmittellösungen können bei
0,10 bis 5,0 Gew.-%, vorzugsweise bei 0,25 bis 2,0 Gew.-% liegen.
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Zu bevorzugten Härtungsmitteln gehören Formaldehyd
und Verbindungen, die zwei oder mehr funktionelle Aldehydgruppen
aufweisen, wie Glyoxal, Glutaraldehyd und dergleichen. Zu anderen
bevorzugten Härtungsmitteln
gehören
Verbindungen, die blockierte funktionelle Aldehydgruppen aufweisen,
wie Aldehyde vom Typ der Tetrahydro-4-hydroxy-5-methyl-2(1H)-pyrimidinon-Polymeren
(Sequa SUNREZ® 700),
die Polymeren des Typs, die ein Glyoxalpolyolreaktionsprodukt aufweisen,
bestehend aus 1 Anhydroglucoseeinheit: 2 Glyoxaleinheiten (SEQUAREZ® 755,
erhältlich
von der Firma Sequa Chemicals, Inc.), DME-Melamin-Nicht-Formaldehydharze,
wie Sequa CPD3046-76, erhältlich
von der Firma Sequa Chemicals, Inc., 2,3-Dihydroxy-1,4-dioxan (DHD)
und dergleichen. Blockierte Härtungsmittel
sind Substanzen, die sich gewöhnlich
von dem aktiven Härtungsmittel
ableiten und die die aktive Verbindung unter geeigneten Bedingungen
freisetzen (The Theon of the Photographic Process, 4. Auflage, T.
N. James, 1977, Verlag Macmillan Publishing CO., Seite 81 ). Alle diese
Substanzen werden in Konzentrationen von 0,10 bis 5,0 Gew.-% der
aktiven Bestandteile in der Lösung und/oder
in der Tintenempfangsschicht verwendet.
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Andere bevorzugte Härtungsmittel
sind Verbindungen, die aktive funktionelle olefinische Gruppen aufweisen,
wie Bis(vinylsulfonyl)methan (BVSM), Bis(vinylsulfonylmethyl)ether
(BVSME), 1,3,5-Triacryloylhexahydro-s-triazin und dergleichen. Im
Falle der vorliegenden Erfindung sind aktive olefinische Verbindungen
definiert als Verbindungen mit zwei oder mehr olefinischen Bindungen,
insbesondere unsubstituierten Vinylgruppen, die aktiviert sind durch
benachbarte Elektronen abziehende Gruppen (The Theory of the Photographic Process,
4. Auflage, T. N. James, 1977, Verlag Macmillan Publishing Co.,
Seite 82). Sämtliche
dieser Verbindungen werden verwendet in Konzentrationen von 0,10
bis 5,0 Gew.-% der aktiven Bestandteile in der Lösung und/oder in der Tintenempfangsschicht.
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Andere bevorzugte Additive sind anorganische
Härtungsmittel
wie Aluminiumsalze, insbesondere das Sulfat, Kalium- und Ammoniumalaun,
Zirkoniumcarbonat, Chromsalze wie Chromsulfat und Chromalaun und Salze
von Titandioxid, Zirkoniumdioxid und dergleichen. Alle diese Härtungsmittel
werden verwendet in Konzentrationen von 0,10 bis 5,0 Gew.-% der
aktiven Bestandteile in der Lösung
und/oder in der Tintenempfangsschicht. Anorganische Härtungsmittel
werden vorzugsweise mit Gelatine-Empfängern verwendet.
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Auch können Kombinationen von organischen
und anorganischen Härtungsmitteln
verwendet werden. Am meisten bevorzugt verwendet wird die Kombination
aus Chromalaun (Chrom(III)kaliumsulfat, Dodecahydrat) oder Aluminiumsulfat
und 2,3-Dihydroxy-1,4-dioxan
(DHD) in einer Gesamt-Härtungsmittel-Konzentration
von 0,10 bis 5,0 Gew.-%. Am meisten bevorzugt verwendet wird die
Kombination aus Aluminiumsulfat und 2,3-Dihydroxy-1,4-dioxan (DHD)
mit einer Härtungsmittel-Gesamtkonzentration
von 0,25 bis 2,0 Gew.-% der aktiven Bestandteile in der Härtungsmittellösung und/oder
in der Tintenempfangsschicht.
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Abgesehen von dem Härtungsmittel
kann die Tintenempfangsschicht verschiedene Konzentrationen an Mattierungsmitteln
zum Zwecke der Steuerung des Glanzes, der Reibung und/oder der Fingerabdruck-Resistenz
aufweisen, ein oder mehrere oberflächenaktive Mittel, um die Beschichtbarkeit
zu verbessern und um die Oberflächenspannung
der getrockneten Beschichtung einzustellen, Antioxidationsmittel,
UV-Strahlung absorbierende
Verbindungen, Lichtstabilisatoren und dergleichen.
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Tinten, die für den Tintenstrahl-Aufzeichnungsprozess
geeignet sind, enthalten im allgemeinen mindestens eine Mischung
aus einem Lösungsmittel
und einem Färbemittel.
Das bevorzugte Lösungsmittel
ist deionisiertes Wasser und das Färbemittel ist entweder ein
Pigment oder ein Farbstoff. Pigmente werden oftmals gegenüber Farbstoffen
bevorzugt verwendet, da sie im allgemeinen zu einer verbesserten
Wasserfestigkeit und zu einer verbesserten Lichtechtheit auf einfachem
Papier führen.
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- Pigmentierte Tinten werden am häufigsten in zwei Stufen hergestellt:
- 1. Einer Pigment-Mahlstufe, in der das Pigment, so wie es erhalten
wird, in seine primäre
Teilchengröße deaggregiert
wird, und
- 2. einer Verdünnungsstufe,
in der das Pigment-Mahlgut in eine gebrauchsfähige Tinte überführt wird.
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Verfahren zur Herstellung von pigmentierten
Tintenstrahl-Tinten umfassen das Vermischen des Pigmentes mit einem
Additiv, bekannt als Stabilisator oder Dispergiermittel, einem flüssigen Trägermedium,
einem Mahlmedium und anderen gegebenenfalls verwendeten Zusätzen, wie
oberflächenaktiven
Mitteln und Entschäumern.
Diese Pigmentaufschlämmung
wird dann vermahlen, unter Anwendung einer unter schiedlichen Hardware,
wie Kugelmühlen,
Mediamühlen,
Hochgeschwindigkeits-Dispergiergeräten und
Walzenmühlen.
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In der Praxis der vorliegenden Erfindung
können
beliebige der bekannten Pigmente verwendet werden. Die genaue Auswahl
des Pigmentes hängt
von der speziellen Farbreproduktion und den Bildstabilitäts-Erfordernissen
des Druckers ab sowie der Anwendung. Bezüglich einer Liste von Pigmenten,
die sich für
Tintenstrahl-Tinten eignen, sei verwiesen auf die US-A-5 085 698,
Spalte 7, Zeile 10 bis Spalte 8, Zeile 48.
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Das flüssige Trägermedium kann ebenfalls sehr
verschieden sein und seine Auswahl hängt wiederum von der Natur
des Tintenstrahldruckers ab, für
den die Tinten bestimmt sind. Im Falle von Druckern, die wässrige Tinten
verwenden, ist Wasser oder eine Mischung von Wasser mit zumischbaren
organischen Co-Lösungsmitteln
das bevorzugte Trägermedium.
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Das Dispergiermittel ist ein anderer
wichtiger Bestandteil in dem Mahlgut. Obgleich aus dem Stande der
Technik viele bekannte Dispergiermittel bekannt sind, ist das beste
Dispergiermittel eine Funktion des Trägermediums und ist oftmals
von Pigment zu Pigment verschieden. Zu bevorzugten Dispergiermitteln
für wässrige Tintenstrahl-Tinten gehören Natriumdodecylsulfat,
Acryl- und Styrol-Acryl-Copolymere, wie jene, die beschrieben werden
in den US-A-5 085 698 und 5 172 133 und sulfonierte Styrole, wie
jene, die beschrieben werden in der US-A-4 597 794. Unsere am meisten
bevorzugten Dispergiermittel sind Salze von Oleylmethyltaurid.
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In der Verdünnungsstufe werden üblicherweise
auch andere Bestandteile zu den pigmentierten Tintenstrahl-Tinten
zugesetzt. Co-Lösungsmittel
(0-20 Gew.-%) werden zugesetzt, um zu helfen zu verhindern, dass
die Tinte austrocknet oder in den Öffnungen des Druckerkopfes
Krusten bildet oder um zu helfen, dass die Tinte in das Empfangssubstrat
eindringt, insbesondere dann, wenn das Substrat ein stark geschlichtetes Papier
ist. Bevorzugte Co-Lösungsmittel
für die
Tinten der vorliegenden Endung sind Glyzerin, Ethylenglykol, Diethylenglykol,
Propylenglykol, 2- Methyl-2,4-pentandiol
und Mischungen hiervon, bei Gesamtkonzentrationen von 5– 20 Gew.-%.
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Ein Biocid (0,0001-1,0 Gew.-%) kann
zugesetzt werden, um ein unerwünschtes
mikrobielles Wachstum zu verhindern, das mit der Zeit in der Tinte
auftreten kann. Ein bevorzugtes Biocid für die Tinten der vorliegenden
Erfindung ist Proxel GXL® (1,2-Benzisothiozolin-3-on,
erhältlich
von der Firma Zeneca Colours) in einer End-Konzentration von 0,005-0,5 Gew.-%.
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Zu zusätzlichen Additiven, die gegebenenfalls
in den Tintenstrahl-Tinten vorliegen können, gehören Dickungsmittel, die Leitfähigkeit
steigernde Mittel, Anti-Kogationsmittel, Trocknungsmittel und Entschäumer.
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Im Kontext der vorliegenden Endung
ist die Tintenempfangsschicht mit einem Härtungsmittel quervernetzt.
Nachdem die Tintenempfangsschicht mit der pigmentierten Tinte bedruckt
worden ist, wird die Tintenempfangsschicht mit einer Lösung behandelt,
die ein oder mehrere Härtungsmittel
enthält.
Bei Anwendung der obigen Methode und der Formulierungen werden Bilder
mit einer ausgezeichneten Wasserfestigkeit, mit einer ausgezeichneten
Nass-Adhäsion
und mit ausgezeichneten Bildqualitäts-Eigenschaften erhalten.
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Abgesehen von jenen Aldehyden, die
oben erwähnt
wurden, ist zu betonen, dass auch andere Aldehydgruppen enthaltende
Verbindungen, die wirksame Härtungsmittel
sind, für
die Praxis dieser Erfindung geeignet sind. Einige Verbindungen,
die als wirksame Härtungsmittel
bekannt sind, sind 3-Hydroxybutyraldehyd (US-A-2 059 817), Crotonaldehyd, die homologe
Reihe der Dialdehyde, die reicht von Glyoxal bis Adipaldehyd, Diglykolaldehyd
(US-A-3 304 179), verschiedene aromatische Dialdehyde (US-A-3 565
632 und US-A-3 762 926) und polymere Dialdehyde, wie Dialdehydstärke und
Dialdehydderivate von Pflanzengummis. Am meisten bevorzugt verwendet
werden Formaldehyd, Glutaraldehyd, Succinaldehyd und Glyoxal.
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In entsprechender Weise ist zu erwähnen, dass
auch andere Härtungsmittel
im Kontext mit dieser Erfindung geeignet sind. Einige Verbindungen,
von denen bekannt ist, dass sie wirksame Härtungsmittel sind, sind blockierte
Aldehyde, wie 2,3-Dihydroxy-1,4-dioxan
(DHD) und Derivate hiervon, Acetate der Dialdehyde und Hemiacetale,
verschiedene Bisulfitaddukte, 2,5-Dimethoxytetrahydrofuran sowie
N-Methylolverbindungen,
erhalten aus der Kondensation von Formaldehyd mit verschiedenen
aliphatischen oder cyclischen Amiden, Harnstoffen oder Stickstoff
enthaltenden heterocyclischen Verbindungen. Am meisten bevorzugt
verwendet wird 2,3-Dihydroxy-1,4-dioxan (DHD).
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Es ist darauf hinzuweisen, dass auch
Verbindungen mit einer aktiven olefinischen Funktionalität, die wirksame
Härtungsmittel
darstellen, für
die Praxis dieser Erfindung geeignet sind. Einige Verbindungen,
von denen bekannt ist, dass sie wirksame Härtungsmittel darstellen, sind
Divinylketon, Resorzinol-bis(vinylsulfonat) (US-A-3 689 274), 4,6-Bis(vinylsulfonyl)-m-xylol
(US-A-2 994 611), Bis(vinylsulfonylalkyl)ether und Amine (US-A-3
642 486 und US-A-3 490 911), 1,3,-Tris(vinylsulfonyl)hexahydro-s-triazin,
Diacrylamid (US-A-3 635 718), 1,3-Bis(acrylol)harnstoff (US-A-3 640 720), N,N'-Bismaleimide (US-A-2
992 109), Bisisomaleimide (US-A-3
232 763), Bis(2-acetoxyethyl)keton (US-A-3 360 372) und 1,3,5-Triacryloylhexahydro-s-triazin.
Auch können
blockierte aktive Olefine vom Typ Bis(2-acetoxyethyl)keton und 3,8-Dioxodecan-1,10-bis(pyridiniumperchlorat)
verwendet werden. Am meisten bevorzugt verwendet werden BVSM und
BVSME.
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Es ist ferner darauf hinzuweisen,
dass andere anorganische Härtungsmittel,
die wirksame Härtungsmittel
darstellen, ebenfalls für
die Praxis dieser Erfindung geeignet sind. Zu einigen Verbindungen,
von denen bekannt ist, dass sie wirksame Härtungsmittel darstellen, gehören Zirkonium-
und Titansalze, Chromsalze, wie Chromsulfat und Chromalaun sowie
Aluminiumsalze, insbesondere das Sulfat sowie Kalium- und Ammoniumalaune.
Am meisten bevorzugt verwendet wird Aluminiumsulfat.
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Zu anderen Verbindungen, die als
Härtungsmittel
wirken, gehören:
Acetylene, Azide, Aziridine, Carboxylsäurederivate, wie Anhydride,
aktivierte Ester und Imidoester, Epoxide, wie Glycidylether und
Glycidylammoniumsalze, aktive Halogenverbindungen, Isocyanataddukte,
Diketone, Methylolmelamine, Oxazoline, organometallische Verbindungen,
wie Volan® (ein
Komplex aus Methacrylsäure
und Chrom(III)chlorid), Peptidbindungen erzeugende Mittel, wie Carbodiimide,
Isoxazoliumsalze, N-Carbamoylpyridiniumsalze und 4-Amino-1-methylsulfonylpyridiniumsalze,
Sulfonatester, s-Triazine, Mucochlorsäure und polymere Härtungsmittel. Einige
dieser oben aufgeführten
Härtungsmittel
können
für einen
Typ eines Empfängers
geeigneter sein als für
einen anderen Typ. Beispielsweise können sie wirkungsvoller sein
mit Gelatine als mit acetoacetyliertem PVA oder mit anderen quervernetzbaren
Polymeren.
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Jedoch ist ein Fachmann ohne unzumutbare
Experimente in der Lage, das Härtungsmittel
auszuwählen,
das für
den ausgewählten
Empfänger
am meisten geeignet ist.
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Zusätzlich kann ein synergistischer
Effekt bei bestimmten Kombinationen der oben erwähnten Härtungsmittel auftreten.
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Weitere geeignete Härtungsmittel
finden sich in der Literaturstelle The Theory of the Photographic
Process, 4. Auflage, T. H. James, 1977, Verlag Macmillan Publishing
CO., Seiten 77-87 und in Research Disclosure, Band 365, September
1994, Nr.
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36544, unter II, B. Härtungsmittel.
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BEISPIELE
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Vergleichs-Beispiel A
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Mahlgut
Polymerkügelchen,
mittlerer Durchmesser 50μm
(Mahlmedium) | 325,0 g |
Bis(phthalocyanylalumino)tetraphenyldisiloxan
(Blaugrün-Pigment)
Hersteller Eastman Kodak | 35,0 g |
Oleoylmethyltaurin,
(OMT) Natriumsalz | 17,5 g |
Deionisiertes
Wasser Proxel GXL® | 197,5 g |
(Biocid
der Firma Zeneca) | 0,2 g |
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Die obigen Komponenten wurden vermahlen
unter Verwendung einer Hochenergie-Mediamühle, hergestellt von der Firma
Morehouse-Cowles Hochmeyer. Die Mühle wurde 8 Stunden lang bei
Raumtemperatur betrieben. Ein aliquoter Teil der obigen Dispersion
mit 1,0 g Pigment wurde vermahlen mit 8,00 g Diethylenglykol und
zusätzlichem
deionisiertem Wasser zur Erzeugung von insgesamt 50,0 g. Diese Tinte
wurde durch ein 3 μm-Filter
filtriert und in eine leere Druckerpatrone vom Typ Hewlett-Packard
51626A eingeführt.
Bilder wurden unter Verwendung eines Druckers vom Typ Hewlett-Packard
DeskJet® 540
auf mit Harz beschichtetem Papier von mittlerem Gewicht mit einer
Bildaufzeichnungsschicht hergestellt.
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Das mit Harz beschichtete Papiermaterial
war zuvor einer Corona-Entladungsbehandlung (CDT) unterworfen worden
und war beschichtet mit einer Bildaufzeichnungsschicht, bestehend
aus 800 mg/929 cm2 (800 mg/ft2)
eines acetoacetylierten Poly(vinylalkohols) (Gohsefimer Z-200, Nippon
Gohsei).
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Es wurde eine schlechte Wasserfestigkeit
und eine schlechte Nass-Adhäsion
im Falle des gesamten Bildes (Dmax und der
Bereiche geringerer Dichte) festgestellt. Das pigmentierte Tintenbild
flottierte unmittelbar nach Eintauchen in destilliertes Wasser zur
Oberfläche.
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Vergleichs-Beispiel B
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Eine Tinte wurde in ähnlicher
Weise wie die Tinte, die in Vergleichs-Beispiel A beschrieben wurde,
hergestellt, mit der Ausnahme, dass das Blaugrün-Pigment ersetzt wurde durch
1,45 g eines Chinacridon-Purpurrot-Pigmentes (Pigment Red 122) der
Firma Sun Chemical Co.. Zur Tinte wurden 6,0 g Diethylenglykol zugesetzt
und zusätzliches
deionisiertes Wasser für
eine Gesamtmenge von 50 g. Die Tinte wurde zum Druck verwendet wie
in dem Vergleichs-Beispiel A beschrieben und es wurden eine schlechte
Wasserfestigkeit und eine schlechte Nass-Adhäsion beobachtet.
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Vergleichs-Beispiel C
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Eine Tinte wurde hergestellt und
zum Druck verwendet in gleicher Weise wie die Tinte, die in dem
Vergleichs-Beispiel A beschrieben wurde, mit der Ausnahme, dass der
Tintenempfangsschicht 2,3-Dihydroxy-1,4-dioxan (DHD), erhältlich von
der Firma Aldrich Chemicals, in einer Konzentration von 0,50 Gew.-%,
bezogen auf das gesamte Polymer, zugesetzt wurde.
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Ausgezeichnete Wasserfestigkeits-Eigenschaften
wurden in den zu 100% gefüllten
Bereichen festgestellt (92% der Dichte wurden beibehalten). Mäßige Nass-Adhäsionseigenschaften
wurden in den zu 100% gefüllten
Bereichen (Dmax) (65%ige Beibehaltung) und
eine sehr schlechte Nass-Adhäsion
wurde in den Bereichen geringerer Dichte festgestellt (das Bild
flottierte von der Tintenempfangsschicht-Oberfläche ab, wenn die Probe in Wasser
getaucht wurde).
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Vergleichs-Beispiel D
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Eine Tinte wurde hergestellt und
zum Druck verwendet in gleicher Weise wie die Tinte, die im Vergleichs-Beispiel
B beschrieben wurde, mit der Ausnahme, dass zu der Tintenempfangsschicht
2,3-Dihydroxy-1,4-dioxan (DHD), erhältlich von der Firma Aldrich
Chemicals, in einer Konzentration von 0,50 Gew.-%, bezogen auf das
Gesamtpolymer, zugegeben wurde.
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Gute Wassertestigkeits-Eigenschaften
wurden festgestellt in den zu 100% gefüllten Bereichen (115%ige Dichte-Beibehaltung),
was anzeigt, dass die Tinte über
das Bild ausblutete). Mäßige Nass-Adhäsionseigenschaften
wurden in den zu 100 % gefüllten
Bereichen festgestellt (Dmax) (66%ige Beibehaltung)
und eine sehr schlechte Nass-Adhäsion wurde
in den Bereichen geringerer Dichte festgestellt (das Bild flottierte von
der Tintenempfangsschicht-Oberfläche
ab, wenn die Probe in Wasser eingetaucht wurde).
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Vergleichs-Beispiel E
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Eine Tinte wurde in gleicher Weise
wie die Tinte des Beispiels A hergestellt und zum Druck verwendet.
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Eine Härtungsmittellösung wurde
hergestellt, bestehend aus 100,00 g einer 10,0%igen Lösung von
Air Products Surtynol® 465, 75,00 g einer 10-gew.%igen
Lösung
von 2,3-Dihydroxy-1,4-dioxan (DHD), erhältlich von Aldrich Chemicals,
unter Gewinnung einer End-Härtungsmittel-Konzentration
von 0,75 Gew.-%, und zusätzlichem
deionisiertem Wasser für
ein Gesamtgewicht von 1000 g. Das pigmentierte Tintenbild wurde
in diese Lösung
ungefähr
5 Sekunden lang eingetaucht und dann trocknen gelassen.
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Um die Kanten der Dmax-Stelle
begann sich die pigmentierte Tinte abzuheben, jedoch wurden an den Stellen,
wo sich das Bild nicht abhob (Zentrum der Stelle), gute Wasserfestigkeits-Eigenschaften
beobachtet (87%ige Dichte-Beibehaltung). In den Bereichen geringerer
Dichte und dünner
Linien (0,79 mm) (1/32tel eines Inch) wurde das gesamte Bild entfernt
und verlief auf dem Papier ohne jeglichen physikalischen Abrieb
(was in Tabelle 1 mit NG bezeichnet wurde).
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Vergleichs-Beispiel F
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Eine Tinte wurde in gleicher Weise
wie die in Beispiel B beschrieben hergestellt und zum Druck verwendet.
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Eine Härtungsmittellösung wurde
hergestellt, bestehend aus 100,00 g einer 10,0%igen Lösung von
Air Products Surfynol® 465, 75,00 g einer 10-gew.%igen
Lösung
von 2,3-Dihydroxy-1,4-dioxan (DHD), erhältlich von der Firma Aldrich
Chemicals, unter Gewinnung einer End-Härtungsmittel-Konzentration
von 0,75 Gew.-% und zusätzlichem
deionisiertem Wasser zur Gewinnung von insgesamt 1000 g. Das pigmentierte
Tintenbild wurde in diese Lösung
ungefähr
5 Sekunden lang eingetaucht und dann trocknen gelassen.
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Um die Kanten der Dmax Stelle
begann sich die pigmentierte Tinte abzuheben, jedoch wurden an den Stellen,
wo sich das Bild nicht abhob (Zentrum der Stellen), sehr gute Wassertestigkeits-Eigenschaften
beobachtet (98%ige Dichte-Beibehaltung). In den Bereichen geringerer
Dichte und dünner
Linien (0,79 mm) (1/32tel eines Inch) hob sich das gesamte Bild
ab und verlief auf dem Papier ohne jeglichen physikalischen Abrieb
(dies wurde in Tabelle 1 mit NG bezeichnet).
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Beispiel 1
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Eine Tinte wurde in gleicher Weise
wie die in dem Vergleichs-Beispiel A beschriebene Tinte hergestellt und
zum Druck verwendet, mit der Ausnahme, dass der Tintenempfangsschicht
2,3-Dihydroxy-1,4-dioxan (DHD), erhältlich von der Firma Aldrich
Chemicals, in einer Konzentration von 0,50 Gew.-%, bezogen auf das gesamte
Tintenempfangsschicht-Polymer zugesetzt wurde.
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Eine Härtungsmittellösung wurde
hergestellt, bestehend aus 100,00 g einer 10,0%igen Lösung von
Air Products Surfynol® 465, 75,00 g einer 10-gew.%igen
Lösung
von 2,3-Dihydroxy-1,4-dioxan (DHD), erhältlich von der Firma Aldrich
Chemicals, unter Gewinnung einer End-Härtungsmittel-Konzentration
von 0,75 Gew.-%, und zusätzlichem
deionisiertem Wasser unter Herstellung von insgesamt 1000 g. Das
pigmentierte Tintenbild wurde ungefähr 5 Sekunden lang in diese
Lösung
eingetaucht und dann trocknen gelassen.
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Gute Wasserfestigkeits-Eigenschaften
wurden in den zu 100% gefüllten
Bereichen (86%ige Dichte-Beibehaltung) festgestellt. Gute Nass-Adhäsionseigenschaften
wurden in den zu 100% gefüllten
Bereichen (Dmax) (83%ige Beibehaltung) festgestellt
und eine ausgezeichnete Nass-Adhäsion
wurde in Bereichen geringerer Dichte (100%ige Beibehaltung) festgestellt.
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Beispiel 2
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Eine Tinte wurde in gleicher Weise
wie die in dem Vergleichs-Beispiel B beschriebene Tinte hergestellt und
zum Druck verwendet, mit der Ausnahme, dass der Tintenempfangsschicht
2,3-Dihydroxy-1,4-dioxan (DHD), erhältlich von der Firma Aldrich
Chemicals, in einer Konzentration von 0,50 Gew.-%, bezogen auf das gesamte
Tintenempfangsschicht-Polymer zugesetzt wurde.
-
Eine Härtungsmittellösung wurde
hergestellt, bestehend aus 100,00 g einer 10,0%igen Lösung von
Air Products Surfynol® 465, 75,00 g einer 10-gew.%igen
Lösung
von 2,3-Dihydroxy-1,4-dioxan (DHD), erhältlich von der Firma Aldrich
Chemicals, unter Gewinnung einer End-Härtungsmittel-Konzentration
von 0,75 Gew.-% und zusätzlichem
deionisiertem Wasser unter Gewinnung von insgesamt 1000 g Lösung.
-
Das pigmentierte Tintenbild wurde
ungefähr
5 Sekunden lang in diese Lösung
eingetaucht und dann trocknen gelassen.
-
Ausgezeichnete Wasserfestigkeits-Eigenschaften
wurden in den zu 100 % gefüllten
Bereichen (94%ige Dichte-Beibehaltung) festgestellt. Ausgezeichnete
Nass-Adhäsionseigenschaften
wurden in den zu 100% gefüllten
Bereichen (Dmax) (95%ige Beibehaltung) und
in den Bereichen geringerer Dichte (98%ige Beibehaltung) festgestellt.
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Beispiel 3
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Eine Tinte wurde in gleicher Weise
wie die in dem Vergleichs-Beispiel A beschriebene Tinte hergestellt und
zum Druck verwendet, mit der Ausnahme, dass der Tintenempfangsschicht
2,3-Dihydroxy-1,4-dioxan (DHD), erhältlich von der Firma Aldrich
Chemicals in einer Konzentration von 0,50 Gew.-%, bezogen auf das gesamte
Tintenempfangsschicht-Polymer zugesetzt wurde.
-
Eine Härtungsmittellösung wurde
hergestellt, bestehend aus 100,00 g einer 10,0%igen Lösung von
Air Products Surfynol® 465, 20,27 g einer 37-gew.%igen
Lösung
von Formaldehyd (FA), erhältlich
von der Firma Aldrich Chemicals, unter Gewinnung einer End-Härtungsmittel-Konzentration
von 0,75 Gew.-%, und zusätzlichem
deionisiertem Wasser zur Gewinnung von insgesamt von 1000 g Lösung. Das
pigmentierte Tintenbild wurde in diese Lösung ungefähr 5 Sekunden lang eingetaucht
und dann trocknen gelassen.
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Sehr gute Wasserfestigkeits-Eigenschaften
wurden in den zu 100 % gefüllten
Bereichen (91%ige Dichte-Beibehaltung) festgestellt. Ausgezeichnete
Nass-Adhäsionseigenschaften
wurden festgestellt in den zu 100 % gefüllten Bereichen (Dmax)
(93%ige Beibehaltung) und in den Bereichen geringerer Dichte (96%ige Beibehaltung).
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Beispiel 4
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Eine Tinte wurde in gleicher Weise
wie die Tinte, die in dem Vergleichs-Beispiel B beschrieben wurde, hergestellt
und zum Druck verwendet, mit der Ausnahme, dass der Tintenempfangsschicht
2,3-Dihydroxy-1,4-dioxan (DHD), erhältlich von der Firma Aldrich
Chemicals, in einer Konzentration von 0,50 Gew.-%, bezogen auf das
gesamte Tintenempfangsschicht-Polymer zugesetzt wurde.
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Eine Härtungsmittellösung wurde
hergestellt, bestehend aus 100,00 g einer 10,0%igen Lösung von
Air Products Surfynol® 465, 20,27 g einer 37-gew.%igen
Lösung
von Formaldehyd (FA), erhältlich
von der Firma Aldrich Chemicals, unter Gewinnung einer End-Härtungsmittel-Konzentration
von 0,75 Gew.-%, und zusätzlichem
deionisiertem Wasser zur Gewinnung von insgesamt 1000 g Lösung. Das
pigmentierte Tintenbild wurde in diese Lösung ungefähr 5 Sekunden lang eingetaucht
und dann trocknen gelassen.
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Ausgezeichnete Wasserfestigkeits-Eigenschaften
wurden in den zu 100% gefüllten
Bereichen (99%ige Dichte-Beibehaltung) festgestellt. Ausgezeichnete
Nass-Adhäsionseigenschaften
wurden in den zu 100% gefüllten
Bereichen (Dmax) (97%ige Beibehaltung) und
in den Bereichen geringerer Dichte (100%ige Beibehaltung) festgestellt.
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Beispiel 5
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Eine Tinte wurde in gleicher Weise
wie die in dem Vergleichs-Beispiel B beschriebene Tinte hergestellt und
zum Druck verwendet, mit der Ausnahme, dass der Tintenempfangsschicht
2,3-Dihydroxy-1,4-dioxan (DHD), erhältlich von der Firma Aldrich
Chemicals, in einer Konzentration von 0,50 Gew.-%, bezogen auf das gesamte
Tintenempfangsschicht-Polymer zugesetzt wurde.
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Eine Härtungsmittellösung wurde
hergestellt, bestehend aus 100,00 g einer 10,0%igen Lösung von
Air Products Surfynol® 465, 416,7 g einer 1,80-gew.%igen
Lösung
von Bis(vinylsulfonyl)methan (BVSM) zur Erzielung einer End-Härtungsmittel-Konzentration
von 0,75 Gew.-%, und zusätzlichem
deionisiertem Wasser zur Gewinnung von insgesamt 1000 g Lösung. Das
pigmentierte Tintenbild wurde in diese Lösung ungefähr 5 Sekunden lang eingetaucht
und dann trocknen gelassen.
-
Ausgezeichnete Wasserfestigkeits-Eigenschaften
wurden in den zu 100% gefüllten
Bereichen (93%ige Dichte-Beibehaltung) festgestellt. Ausgezeichnete
Nass-Adhäsionseigenschaften
wurden in den zu 100% gefüllten
Bereichen (Dmax) (92%ige Beibehaltung) und
gute Nass-Adhäsionseigenschaften
wurden in den Bereichen geringerer Dichte (82%ige Beibehaltung)
festgestellt.
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Beispiel 6
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Eine Tinte wurde wie die in dem Vergleichs-Beispiel
B beschriebene Tinte hergestellt und zum Druck verwendet, mit der
Ausnahme, dass der Tintenempfangsschicht 2,3-Dihydroxy-1,4-dioxan (DHD), erhältlich von
der Firma Aldrich Chemicals, in einer Konzentration von 0,50 Gew.-%,
bezogen auf das gesamte Tintenempfangsschicht-Polymer zugesetzt wurde.
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Eine Härtungsmittellösung wurde
hergestellt, bestehend aus 100,00 g einer 10,0%igen Lösung von
Air Products Surfynol® 465, 18,75 g einer 40-gew.%igen
Lösung
von Glyoxal, erhältlich
von der Firma Aldrich Chemicals, zur Erzielung einer End-Härtungsmittel-Konzentration
von 0,75 Gew.-%, und zusätzlichem
deionisiertem Wasser zur Gewinnung von insgesamt von 1000 g Lösung. Das
pigmentierte Tintenbild wurde dann ungefähr 5 Sekunden lang in diese
Lösung
eingetaucht und dann trocknen gelassen.
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Gute Wasserfestigkeits-Eigenschaften
wurden in den zu 100% gefüllten
Bereichen (85%ige Dichte-Beibehaltung) festgestellt. Gute Nass-Adhäsionseigenschaften
wurden in den zu 100% gefüllten
Bereichen (Dmax) (84%ige Beibehaltung) und sehr gute Nass-Adhäsionseigenschaften
(92%ige Beibehaltung) wurden in den Bereichen geringerer Dichte
festgestellt.
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Beispiel 7
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Eine Tinte wurde in gleicher Weise
wie die in dem Vergleichs-Beispiel B beschriebene Tinte hergestellt und
zum Druck verwendet, mit der Ausnahme, dass der Tintenempfangsschicht
2,3-Dihydroxy-1,4-dioxan (DHD), erhältlich von der Firma Aldrich
Chemicals, in einer Konzentration von 0,50 Gew.-%, bezogen auf das gesamte
Tintenempfangsschicht-Polymer zugesetzt wurde.
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Eine Härtungsmittellösung wurde
hergestellt, bestehend aus 100,00 g einer 10,0%igen Lösung von
Air Products Surfynol® 465, 16,67 g einer 45%igen
Lösung
eines cyclischen Harnstoftglyoxalkondensates, bestehend aus 1 cyclischer
Harnstoffeinheit: 1 Glyoxaleinheit (SUNREZ® 700,
erhältlich
von der Firma Sequa Chemicals, Inc.) zur Gewinnung einer End-Härtungsmittel-Konzentration
von 0,75 Gew.-%, und zusätzlichem
deionisiertem Wasser zur Gewinnung von insgesamt 1000 g Lösung. Das
pigmentierte Tintenbild wurde ungefähr 5 Sekunden lang in diese
Lösung
eingetaucht und dann trocknen gelassen.
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Ausgezeichnete Wasserfestigkeits-Eigenschaften
wurden in den zu 100% gefüllten
Bereichen (93%ige Dichte-Beibehaltung) festgestellt. Gute Nass-Adhäsionseigenschaften
wurden in den zu 100% gefüllten
Bereichen (Dmax) (90%ige Beibehaltung) und
ausgezeichnete Nass-Adhäsionseigenschaften
(98%ige Beibehaltung) wurden in den Bereichen geringerer Dichte
festgestellt.
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Beispiel 8
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Eine Tinte wurde in gleicher Weise
wie die in dem Vergleichs-Beispiel B beschriebene Tinte hergestellt und
zum Druck verwendet, mit der Ausnahme, dass der Tintenempfangsschicht
2,3-Dihydroxy-1,4-dioxan (DHD), erhältlich von der Firma Aldrich
Chemicals, in einer Konzentration von 0,50 Gew.-%, bezogen auf das gesamte
Tintenempfangsschicht-Polymer zugesetzt wurde.
-
Eine Härtungsmittellösung wurde
hergestellt, bestehend aus 100,00 g einer 10,0%igen Lösung von
Air Products Surfynol® 465, 75,00 g einer 10-gew.%igen
Lösung
von 2,3-Dihydroxy-1,4-dioxan (DHD), erhältlich von der Firma Aldrich
Chemicals zur Gewinnung einer End-DHD-Konzentration von 0,75 Gew.-%,
30 g einer 25-gew.%igen
Lösung
von Aluminiumsulfat (Al2(SO4)318H2O) zur Erzielung
einer End-Aluminiumsulfat-Konzentration
von 0,75 Gew.-%, und zusätzlichem
deionisiertem Wasser zur Gewinnung von insgesamt 1000 g Lösung. Das
pigmentierte Tintenbild wurde dann ungefähr 5 Sekunden lang in diese
Lösung
eingetaucht und dann trocknen gelassen.
-
Sehr gute Wasserfestigkeits-Eigenschaften
wurden in den zu 100% gefüllten
Bereichen (91%ige Dichte-Beibehaltung) festgestellt. Sehr gute Nass-Adhäsionseigenschaften
wurden in den zu 100% gefüllten
Bereichen (Dmax) (91%ige Beibehaltung) und
gute Nass-Adhäsionseigenschaften
(84%ige Beibehaltung) wurden in den Bereichen geringerer Dichte
festgestellt.
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Tinten-Charakterisierung
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Die Bilder, die im Falle der Beispiele
gedruckt wurden, wurden ausgewertet durch Messung der optischen
Dichten in drei Flächenbereichen
mit maximaler Tintenbeschichtung und Mittelung der Werte, unter
Anwendung eines photographischen Densitometers vom Typ X-Rite®.
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Die Wasserfestigkeit wurde bestimmt
durch Eintauchen der Proben mit aufgedruckten Bildern in destilliertes
Wasser 1 Stunde lang, worauf die Proben mindestens 12 Stunden lang
trocknen gelassen wurden. Die optische Dichte wurde gemessen vor
dem Eintauchen in Wasser und nach dem Eintauchen in Wasser und nach
dem Trocknen. Die Wasserfestigkeit wurde bestimmt als der Prozentsatz
der beibehaltenen optischen Dichte in einem ungestörten Dmax-Bereich nach Eintauchen in Wasser und
nach der Trocknung.
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Nachdem die Proben eine halbe Stunde
lang in Wasser eingetaucht waren, wurde ein Teil eines jeden Bereichs
(Dmax und 0,40 Dichte-Bereich) physikalisch
abgerieben, um festzustellen, ob sich das pigmentierte Tintenbild
unter Druck abreiben lassen würde
(Nass-Adhäsion).
Die Nass-Adhäsion
wurde bestimmt als der Prozentsatz der beibehaltenen optischen Dichte
in dem abgeriebenen Anteil relativ zur ursprünglichen Dichte.
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Die Ergebnisse der Vergleichs-Beispiele
A-F und der Beispiele 1-8 sind in der folgenden Tabelle 1 zusammengefasst.
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Die Ergebnisse zeigen, dass eine
beträchtliche
Steigerung der Nass-Adhäsion
erreicht wird, wenn einer Tintenempfangsschicht Härtungsmittel
zugesetzt wird, wenn die Tintenempfangsschicht mit einer pigmentierten
Tinte bedruckt wird und wenn das gedruckte Bild mit einer Härtungsmittellösung behandelt
wird.