EP0514633A1 - Material for ink jet recording - Google Patents
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Definitions
- the amount of the cationic polymer added is at most 10% by weight, in particular 3 to 6% by weight.
- the ink-receiving layer can additionally contain a maleic anhydride copolymer, in particular a poly (methyl vinyl ether) maleic anhydride, the amount of which is between 0 and 30% by weight.
- a maleic anhydride copolymer in particular a poly (methyl vinyl ether) maleic anhydride, the amount of which is between 0 and 30% by weight.
- the ink-receiving layer in addition to polyvinyl alcohol, a cationic polymer containing no crosslinking groups and an amorphous silica, can also additionally contain a benzotriazole derivative.
- the benzotriazole derivative according to the invention is in particular a compound from the group of the benzotriazole derivatives containing alkyl, cycloalkyl, phenyl, phenylalkyl, hydroxy, alkoxy or amino groups.
- Example 2 The procedure was as in Example 1.
- the binder used was a polyvinyl alcohol, the degree of saponification of which was only 80.4 mol%.
- the density measurements were carried out before and after a 24-hour exposure of the images using a xenon lamp.
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Aufzeichnungsmaterial für das Tintenstrahldruckverfahren (ink jet printing).The invention relates to a recording material for the ink jet printing process.
Bei einem ink-jet-Aufzeichnungssystem handelt es sich um eine geräuschlose, keine Entwicklung oder Fixierung erfordernde Hochgeschwindigkeitsaufzeichnung, wobei Tröpfchen einer Aufzeichnungsflüssigkeit (Tinte) nach verschiedenen Techniken auf das Aufzeichnungsmaterial aufgebracht werden.An ink-jet recording system is a noiseless, high-speed recording requiring no development or fixation, and droplets of a recording liquid (ink) are applied to the recording material by various techniques.
Das ink-jet-Aufzeichnungsverfahren findet nicht nur im Bürobereich, z. B. bei der Erstellung von Farbgraphiken, eine breite Anwendung, sondern auch in der Vollfarbkopie. Für die Tintenstrahlaufzeichnung kann zwar ein übliches unbeschichtetes Papier (plain paper) verwendet werden, jedoch erfordern die zunehmende Verbesserung der Funktionsweise der ink-jet-Drucker und die daraus resultierenden höheren Anforderungen an die Aufzeichnungen den Einsatz speziell beschichteter Papiere.The ink-jet recording process is not only used in the office area, e.g. B. in the creation of color graphics, a wide application, but also in full color copy. A common uncoated paper (plain paper) can be used for the ink jet recording, but the increasing improvement of the functioning of the ink-jet printers and the resulting higher demands on the recordings require the use of specially coated papers.
Ein Aufzeichnungsmaterial für das ink-jet-Verfahren besteht in der Regel aus einem Träger und einer darauf angeordneten Tintenaufnahmeschicht. Aber auch andere Schichten, wie z. B. Zwischenschichten, Schutzschichten können aufgebracht werden. Als Träger kann ein Polyesterharz, Diacetatharz, Papier u.ä. verwendet werden.A recording material for the ink-jet method usually consists of a support and an ink-receiving layer arranged thereon. But other layers, such as. B. intermediate layers, protective layers can be applied. A polyester resin, diacetate resin, paper and the like can be used as the carrier. be used.
Die Tintenaufnahmeschichten bestehen grundsätzlich aus einer Pigment/Bindemittel-Mischung. Die Pigmente dienen, neben der Erhöhung des Weißgrades des Materials, zur Retention der Farbstoffe aus der Aufzeichnungsflüssigkeit an der Oberfläche des Blattes.The ink-receiving layers basically consist of a pigment / binder mixture. In addition to increasing the whiteness of the material, the pigments serve to retain the dyes from the recording liquid on the surface of the sheet.
Als Bindemittel werden natürliche oder synthetische Polymere eingesetzt, wie z. B. Gelatine, Maisstärke, Kartoffelstärke, Pektin, Kasein, Carboxylmethylcellulose, Polyvinylalkohol, Polyacrylamide, Polyvinylpyrrolidon und ähnliche.Natural or synthetic polymers are used as binders, such as. B. gelatin, corn starch, potato starch, pectin, casein, carboxylmethyl cellulose, polyvinyl alcohol, polyacrylamides, polyvinyl pyrrolidone and the like.
Die für das Tintenstrahlaufzeichnungsmaterial erforderlichen wesentlichen Eigenschaften sind folgende:
- die aufgespritzten Tintentröpfchen müssen in möglichst exakter Weise (kreisförmig) und genau begrenzt auseinanderlaufen,
- die Absorptionsgeschwindigkeit der Tinte muß hoch sein,
- die Tintendiffusion in dem Aufzeichnungsmaterial darf nicht zu hoch sein, damit der Durchmesser der Tintenpunkte nicht mehr als unbedingt erforderlich vergrößert wird,
- die Tintenpunkte müssen eine hohe Farbdichte und gute Schärfe besitzen.
- the sprayed-on ink droplets must diverge as precisely as possible (circular) and precisely delimited,
- the absorption rate of the ink must be high,
- the ink diffusion in the recording material must not be too high so that the diameter of the ink dots is not increased more than is absolutely necessary,
- the ink dots must have a high color density and good sharpness.
Hierbei handelt es sich zum Teil um sich gegenseitig widersprechende Forderungen, z. B. bedeutet die zu schnelle Einstellung der Wischfestigkeit (bedingt durch das Absorptionsvermögen), daß ein Tintentropfen nicht oder nur wenig auseinanderläuft und dadurch die Klarheit des entstandenen Bildes beeinträchtigt wird.These are partly contradicting claims, e.g. B. means that the wiping resistance is set too quickly (due to the absorption capacity) that an ink drop does not diverge, or only slightly, and the clarity of the resulting image is thereby impaired.
Ausgehend von den an das Aufzeichnungsmaterial gestellten Forderungen werden verschiedene Wege gesucht, die zu einem Bild mit möglichst hoher Farbdichte bei möglichst hoher Wischfestigkeit führen. Einer der Wege wird in der DE 28 15 871 beschrieben. Hier wird eine gute kreisförmige Ausbreitung eines aufgebrachten Tintentropfens und eine gute Wischfestigkeit durch einen bestimmten Leimungsgrad und einen bestimmten Füllstoffgehalt erreicht. Die Densität der auf diesem Aufzeichnungsmaterial gedruckten Bilder könnte jedoch besser sein.Based on the requirements placed on the recording material, various paths are sought which lead to an image with the highest possible color density and the highest possible smudge resistance. One of the ways is described in DE 28 15 871. Here, a good circular spread of an applied ink drop and good smudge resistance are achieved by a certain degree of sizing and a certain filler content. However, the density of the images printed on this recording material could be better.
Ein anderer Weg wird in der DE 30 24 205 beschritten. Die erforderliche Wischfestigkeit und Exaktheit der gedruckten Zeichen wird durch eine aus Pigment und/oder Füllstoff und Bindemittel bestehende Mischung erreicht, deren Pigmentanteil ≧ 90 Gew.-% beträgt und die auf geleimtes Papier aufgetragen wird. Nachteilig an diesem Aufzeichnungsmaterial ist jedoch seine unzureichende Wasserfestigkeit.Another route is followed in DE 30 24 205. The required smudge resistance and exactness of the printed characters is achieved by a mixture consisting of pigment and / or filler and binder, the pigment content of which is ≧ 90% by weight and which is applied to sized paper. A disadvantage of this recording material, however, is its insufficient water resistance.
Außerdem werden die Pigmente aus der Tinte, bedingt durch die hohe Pigmentkonzentration, in das Innere des Aufzeichnungsmaterials hereingezogen, was die Farbdichte des Bildes verschlechtert.In addition, due to the high pigment concentration, the pigments from the ink are drawn into the inside of the recording material, which deteriorates the color density of the image.
Es ist ebenfalls bekannt, für ein ink-jet-Aufzeichnungsmaterial ein Papier zu verwenden, welches mit einer aus kolloid disperser Substanz (z.B. Gelatine oder PVA) bestehenden Empfangsschicht beschichtet ist (DE-PS 22 34 823).
Nachteilig an diesem Bildempfangsmaterial ist, daß die aufgespritzten Bildzeichen nicht in der gewünschten kurzen Zeit, sondern erst nach mehr als 10 s ausreichend wischfest sind.It is also known to use paper for an ink-jet recording material which is coated with a receiving layer consisting of colloidally disperse substance (for example gelatin or PVA) (DE-PS 22 34 823).
A disadvantage of this image-receiving material is that the sprayed-on symbols are not sufficiently smudge-proof in the desired short time, but only after more than 10 s.
Auch über Mehrschichtenaufbau wird versucht, die gewünschten Eigenschaften zu erreichen.
In der japanischen Offenlegungsschrift JP 61-035 275 werden auf einen Träger zwei Schichten aufgetragen. Die obere, aus Vinylacetat-Copolymer bestehende mikroporöse Schicht läßt die Tinte schnell durch und sorgt damit für eine gute Wischfestigkeit.
Die innere Schicht, die ein hydrophiles Bindemittel enthält, soll eine hohe Schärfe des aufgezeichneten Bildes gewährleisten.
Nachteilig an diesem Aufzeichnungsmaterial sind die mehreren Arbeitsgänge: zwei Schichten müssen gesondert aufgetragen werden.Multilayer construction is also used to try to achieve the desired properties.
In Japanese published patent application JP 61-035 275 two layers are applied to a carrier. The upper microporous layer made of vinyl acetate copolymer allows the ink to pass through quickly, thus ensuring good smudge resistance.
The inner layer, which contains a hydrophilic binder, is intended to ensure high sharpness of the recorded image.
The disadvantage of this recording material is the multiple work steps: two layers have to be applied separately.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Aufzeichnungsmaterial für ink-jet-Verfahren herzustellen, das die Nachteile aus dem Stand der Technik nicht aufweist und sich insbesondere durch hohe Farbdichte und kleine
exakte Tropfengröße auszeichnet.The object of the present invention is to produce a recording material for ink-jet processes which does not have the disadvantages of the prior art and which is distinguished in particular by high color density and small
exact drop size.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die auf einem Träger angeordnete Tintenaufnahmeschicht ein Polyvinylalkohol, ein keine vernetzenden Gruppen enthaltendes kationisches Polymer und eine amorphe Kieselsäure mit einer spezifischen Oberfläche von 200 bis 400 m²/g und einer Teilchengröße von 2 bis 12 µm enthält.This object is achieved in that the ink-receiving layer arranged on a carrier contains a polyvinyl alcohol, a cationic polymer containing no crosslinking groups and an amorphous silica with a specific surface area of 200 to 400 m 2 / g and a particle size of 2 to 12 μm.
Bei dem erfindungsgemäßen keine vernetztenden Gruppen enthaltenden kationischen Polymer handelt es sich insbesondere um ein Polymer aus der Gruppe der kationischen Polyamide, Polyacrylamide oder Polyamine.The cationic polymer containing no crosslinking groups according to the invention is in particular a polymer from the group consisting of the cationic polyamides, polyacrylamides or polyamines.
Der in der Bindemittelmischung der Empfangsschicht enthaltene Polyvinylalkohol ist vorzugsweise ein Polyvinylalkohol mit einem Verseifungsgrad von mindestens 80 Mol.-%.The polyvinyl alcohol contained in the binder mixture of the receiving layer is preferably a polyvinyl alcohol with a degree of saponification of at least 80 mol%.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beträgt die Menge des Polyvinylalkohols 10 bis 60 Gew.-%, insbesondere aber 20 bis 50 Gew.-%.In a preferred embodiment of the invention, the amount of polyvinyl alcohol is 10 to 60% by weight, but in particular 20 to 50% by weight.
Die Menge des zugegebenen kationischen Polymers beträgt höchstens 10 Gew.-%, insbesondere 3 bis 6 Gew.-%.The amount of the cationic polymer added is at most 10% by weight, in particular 3 to 6% by weight.
Die erfindungsgemäße amorphe Kieselsäure kann in einer Menge von 20 bis 70 Gew.-%, insbesondere von 30 bis 60 Gew.-%, in die Tintenaufnahmeschicht zugegeben werden.The amorphous silica according to the invention can be added to the ink receiving layer in an amount of 20 to 70% by weight, in particular 30 to 60% by weight.
In einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung kann die Tintenaufnahmeschicht zusätzlich ein Maleinsäureanhydrid-Copolymer, insbesondere ein Poly(methylvinylether)maleinsäureanhydrid enthalten, dessen Menge zwischen 0 und 30 Gew-% liegt.In a particular embodiment of the invention, the ink-receiving layer can additionally contain a maleic anhydride copolymer, in particular a poly (methyl vinyl ether) maleic anhydride, the amount of which is between 0 and 30% by weight.
In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung kann die Tintenaufnahmeschicht neben Polyvinylalkohol, einem keine vernetztenden Gruppen enthaltenden kationischen Polymer und einer amorphen Kieselsäure auch noch zusätzlich ein Benzotriazolderivat enthalten. Bei dem erfindungsgemäßen Benzotriazolderivat handelt es sich insbesondere um eine Verbindung aus der Gruppe der Alkyl-, Cycloalkyl-, Phenyl-, Phenylalkyl-, Hydroxy-, Alkoxy- oder Aminogruppen enthaltenden Benzotriazolderivate.In another embodiment of the invention, in addition to polyvinyl alcohol, a cationic polymer containing no crosslinking groups and an amorphous silica, the ink-receiving layer can also additionally contain a benzotriazole derivative. The benzotriazole derivative according to the invention is in particular a compound from the group of the benzotriazole derivatives containing alkyl, cycloalkyl, phenyl, phenylalkyl, hydroxy, alkoxy or amino groups.
In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt die Menge des Benzotriazolderivats 1 bis 15 Gew.-%, insbesondere aber 2 bis 5 Gew.-%.In a preferred embodiment, the amount of the benzotriazole derivative is 1 to 15% by weight, but in particular 2 to 5% by weight.
Die Tintenaufnahmeschicht kann auch alle anderen üblichen Zusätze enthalten, wie z. B. anorganische oder organische Pigmente (Polymethylmethacrylat, Polystyrol, CaCO₃, TiO₂, BaSO₄ u.ä.), Netzmittel, Nuancierfarbstoffe, Antistatika und andere Hilfsstoffe.The ink-receiving layer can also contain all other usual additives, such as. B. inorganic or organic pigments (polymethyl methacrylate, polystyrene, CaCO₃, TiO₂, BaSO₄ and the like), wetting agents, shading dyes, antistatic agents and other auxiliaries.
Die wäßrige Dispersion der Tintenaufnahmeschicht (Beschichtungsmasse) kann mit allen gebräuchlichen Auftrags- und Dosierverfahren auf den Träger aufgebracht werden, wie z. B. Walzenauftrag-, Gravur- oder Nipp-Verfahren sowie Luftbürsten- oder Rollrakeldosierung.The aqueous dispersion of the ink-receiving layer (coating material) can be applied to the carrier by all customary application and metering methods, such as e.g. B. roller application, engraving or nipping processes and air brush or roller doctor metering.
Als Träger für die Tintenaufnahmeschicht kann ein unbeschichtetes oder beschichtetes Basispapier verwendet werden, wie z. B. ein polyolefinbeschichtetes, barytiertes, gestrichenes oder oberflächengeleimtes Basispapier.An uncoated or coated base paper, such as e.g. B. a polyolefin coated, barite, coated or surface sized base paper.
Es war überraschend, daß eine Kombination von Polyvinylalkohol, einem kationischen Polymer und einer amorphen Kieselsäure eine sehr gute Druckbildqualität sowie eine gute Licht- und Wasserbeständigkeit ergab, da die alleinige Verwendung einer gleichen Menge an Polyvinylalkohol zu schlechten Ergebnissen hinsichtlich der Licht- und Wasserfestigkeit führte.It was surprising that a combination of polyvinyl alcohol, a cationic polymer and an amorphous silica gave very good print image quality and good light and water resistance, since the use of an equal amount of polyvinyl alcohol alone led to poor results in terms of light and water resistance.
Auch der zu erwartende negative Einfluß der Kieselsäure auf die Strichqualität wurde nicht beobachtet.The expected negative influence of silica on the coating quality was also not observed.
Überraschend war auch der positive Einfluß des Benzotriazolderivates auf die Densität des gedruckten Bildes.The positive influence of the benzotriazole derivative on the density of the printed image was also surprising.
Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung näher erläutern, jedoch nicht einschränken.The following examples are intended to illustrate the invention but not to limit it.
Die Vorderseite eines mit Alkylketendimer in der Masse geleimten und zusätzlich oberflächengeleimten Basispapiers mit einem Flächengewicht von 170 g/m² wurde mit einer wäßrigen Beschichtungsmasse beschichtet und anschließend getrocknet. Die nach der Trocknung erhaltene Tintenaufnahmeschicht hat folgende Zusammensetzung:
Das erhaltene Aufzeichnungsmaterial wurde in einem "continuous ink-jet-printing"-Verfahren bedruckt und anschließend analysiert. Die Ergebnisse sind in Tab. 1 zusammengestellt.The recording material obtained was printed in a "continuous ink-jet printing" method and then analyzed. The results are summarized in Tab. 1.
Ein mit Stearinsäure, Alkylketendimer und epoxydiertem Fettsäureamid geleimtes Papier von 135 g/m² Flächengewicht wurde beidseitig mit Polyethylen (Vorderseite 20 g/m², Rückseite 25 g/m²) im Schmelzextrusionsverfahren beschichtet. Nach einer Corona-Vorbehandlung wurde auf die Vorderseite eine wäßrige Beschichtungsmasse aufgetragen und anschließend getrocknet. Die nach der Trocknung erhaltene Tintenaufnahmeschicht hat folgende Zusammensetzung:
Die sonstigen Versuchsbedingungen waren wie im Beispiel 1.The other test conditions were as in Example 1.
Die Ergebnisse der Untersuchung der anschließend erhaltenen Druckbilder sind in Tabelle 2 aufgeführt.The results of the examination of the print images subsequently obtained are shown in Table 2.
Ein mit Stearin, Alaun und Harzleim sauer geleimtes Basispapier mit einem Flächengewicht von 100 g/m² wurde mit einer wäßrigen Beschichtungsmasse beschichtet und anschließend getrocknet. Die nach der Trocknung erhaltene Tintenaufnahmeschicht hat folgende Zusammensetzung:
Die sonstigen Versuchsbedingungen waren wie im Beispiel 1
Die Ergebnisse der Untersuchung der anschließend erhaltenen Druckbilder sind in Tab. 2 zusammengestellt.The other test conditions were as in Example 1
The results of the examination of the print images subsequently obtained are summarized in Tab. 2.
Die Durchführung erfolgte gemäß Beispiel 1. Als Bindemittel wurde ein Polyvinylalkohol eingesetzt, dessen Verseifungsgrad nur 80,4 Mol.-% betrug.The procedure was as in Example 1. The binder used was a polyvinyl alcohol, the degree of saponification of which was only 80.4 mol%.
Das Basispapier aus Beispiel 1 wurde mit einer Empfangsschicht beschichtet, welche statt amorpher Kieselsäure eine kompakte kristalline Kieselsäure enthält.The base paper from Example 1 was coated with a receiving layer which, instead of amorphous silica, contains a compact crystalline silica.
Das Basispapier aus Beispiel 1 wurde mit einer Empfangsschicht versehen, bei der auf den Einsatz eines keine vernetzenden Gruppen enthaltenden kationischen Polymers verzichtet wurde.The base paper from Example 1 was provided with a receiving layer in which the use of a cationic polymer containing no crosslinking groups was dispensed with.
Die Tintenempfangsschichten gemäß den Vergleichsbeispielen V1 bis V3 wurden aus wäßrigem Milieu aufgetragen und hatten nach der Trocknung folgende Zusammensetzungen:
Das in den Vergleichsbeispielen erhaltene Aufzeichnungsmaterial wurde in einem kontinuierlichen ink-jet-Verfahren bedruckt und anschließend analysiert. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 zusammengestellt.The recording material obtained in the comparative examples was printed in a continuous ink-jet process and then analyzed. The results are summarized in Table 3.
Das erhaltene Aufzeichnungsmaterial wurde mit Hilfe eines nach dem Hertz-Tintenstrahldruck-Prinzip arbeitenden Excelerator 4/1120-Tintenstrahldrucker der Fa. Stork X-cel unter Verwendung der von der Fa. Stork entwickelten Tinten bedruckt.The recording material obtained was printed with the aid of an Excelerator 4/1120 inkjet printer from Stork X-cel, which works according to the Hertz inkjet printing principle, using the inks developed by Stork.
Bei den erhaltenen Druckbildern wurden Farbdensität, Tröpfchengröße, Lichtstabilität und Wasserfestigkeit untersucht.In the print images obtained, color density, droplet size, light stability and water resistance were examined.
Die Densitätsmessungen erfolgten vor und nach einer 24-h-Belichtung der Bilder mittels Xenon-Lampe.The density measurements were carried out before and after a 24-hour exposure of the images using a xenon lamp.
Das hierzu verwendete Gerät war ein Original Reflection Densitometer SOS-45. Die Messungen erfolgten für die Grundfarben Cyan, Magenta, Gelb und Schwarz.The device used for this was an original reflection densitometer SOS-45. The measurements were carried out for the basic colors cyan, magenta, yellow and black.
Für die Untersuchung der Wasserfestigkeit wurde das Aufzeichnungsmaterial in Wasser getaucht. Der Densitätsverlust nach 60 s im Wasserbad wird als Maß für die Wasserstabilität herangezogen.The recording material was immersed in water for the investigation of the water resistance. The loss of density after 60 s in a water bath is used as a measure of the water stability.
Die Tröpfchengröße wird mit Hilfe eines Fadenzählers ermittelt, wobei zuerst der Durchmesser des Tröpfchens abgelesen und anschließend die Fläche in mm² berechnet wird.The droplet size is determined with the aid of a thread counter, the diameter of the droplet being read first and then the area being calculated in mm 2.
Die in den Tabellen 1 bis 3 zusammengestellten Ergebnisse zeigen, daß mit dem erfindungsgemäß hergestellten Aufzeichnungsmaterial Druckbilder mit hoher Farbdensität bei gleichzeitig guter Lichtstabilität und Wasserfestigkeit erreicht werden. Auch hinsichtlich der Bildschärfe (ausgedrückt durch die Größe der einzelnen Tröpfchen) weisen die auf erfindungsgemäß hergestelltem Aufzeichnungsmaterial gedruckten Bilder viel bessere Werte als das Vergleichsmaterial auf.
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