EP0575644B1 - Aufzeichnungsträger zur Aufnahme von farbgebenden Stoffen - Google Patents

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EP0575644B1
EP0575644B1 EP19920110449 EP92110449A EP0575644B1 EP 0575644 B1 EP0575644 B1 EP 0575644B1 EP 19920110449 EP19920110449 EP 19920110449 EP 92110449 A EP92110449 A EP 92110449A EP 0575644 B1 EP0575644 B1 EP 0575644B1
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EP
European Patent Office
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layer
recording medium
record carrier
microporous
planar
Prior art date
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Peter Christian Wälchli
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Celfa AG
Original Assignee
Celfa AG
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Publication date
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Priority to EP19920110449 priority patent/EP0575644B1/de
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    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41M—PRINTING, DUPLICATING, MARKING, OR COPYING PROCESSES; COLOUR PRINTING
    • B41M5/00—Duplicating or marking methods; Sheet materials for use therein
    • B41M5/50—Recording sheets characterised by the coating used to improve ink, dye or pigment receptivity, e.g. for ink-jet or thermal dye transfer recording
    • B41M5/52—Macromolecular coatings
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Definitions

  • the invention relates to a recording medium for receiving coloring substances for recording images and information, with a flat underlayer and a porous layer arranged on at least one side thereof.
  • Known recording media of the type mentioned at the outset which have materials or are coated with such materials which enable recording by means of ink, toner, ink and similar coloring substances, are constructed in such a way that the coloring substances mentioned in the case of inks and toners Adsorption on the surface or in the case of inks by diffusion, in the case of paper and nonwovens by the capillary effect into the material in question. Colorants in which the dye is not dissolved but is dispersed in the form of small solid particles in a solvent, e.g. in the case of toners and inks, remain on the surface of the recording medium and the abrasion resistance of the corresponding recording is therefore poor.
  • a first prerequisite for liquid media, ie coloring substances, to be able to diffuse into a layer of a recording medium is that the material has good wettability. If this requirement is met, it must be taken into account that diffusion processes are slow processes, that is to say that a diffusion of inks into a surface layer of a recording medium requires a certain period of time during which the diffusing substance is obviously still or must be flowable. In other words, it takes a certain amount of time for the ink to dry completely so that it can be handled of such a record carrier, the record can be smeared. Furthermore, slow drying due to the correspondingly persistent diffusion in the surface layer in question also causes the diffusing liquid to spread out to the side, with the result that the recorded image or the recorded image points run and the point resolution of the respective print decreases rapidly.
  • the sheet-like recording media for xerographic black / white and also color copying machines often have greasy surface layers due to the silicone oils used as abhesive agents. The resulting copies are then unsightly and uncomfortable to use.
  • the recording medium consists of paper or similar fibrous substances (as known e.g. from JP-A-63-126791) or contains such substances
  • the coloring substances e.g. Inks
  • this capillary effect guarantees the rapid absorption of the liquid coloring substances, but on the other hand has the disadvantage that, due to the capillaries, which are also horizontal with respect to the sheet surface, the resolution is negatively affected by the ink flowing along the paper fibers.
  • the invention seeks to remedy this.
  • the invention solves the problem of creating a recording medium in which, using capillary forces, rapid drying takes place as in paper, in which capillaries, pore or cell structures running exactly to the free surface thereof determinable size an optimal, constant pixel resolution is guaranteed.
  • the recording medium can be opaque, semi-transparent or transparent.
  • the microporous layer allows discrimination between different liquids or gases used for the printing process due to a specifically set polarity, respectively.
  • Surface tension on the surface of the microporous layer namely a specific wettability or specific absorption and adsorption properties.
  • thermoplastic i.e. Polymers for the porous layer
  • layers with a porous structure from filler-free polymers is known as such from the technology for the production of membranes.
  • layers with capillaries or cavities oriented perpendicular to the surface are not only usable for printing and recording processes, but also have excellent drying properties and, moreover, a constant, very high level Pixel resolution result.
  • the desired capillarity or microporosity of the microporous layer is achieved by growing together cavities, by forming an open-pore polymer matrix when the solubility limits of the selected one are exceeded Polymers in the solvent (mixture) or by sintering together of individual polymer particles respectively. other mechanisms.
  • the microporous structure of the microporous layer ensures, on the one hand, a very rapid drying of coloring substances in which the dye is dissolved in a solvent, e.g. for inks, on the other hand also a significantly better fixation of inks and toners, in which the dyes are not dissolved, but are dispersed in the form of small solid particles in a solvent.
  • microporous structure of the microporous layer according to the invention and the choice of the polymer used for it ensure optimal resolution of the pixels in every printing process.
  • the occurrence of ink drops ( pixels) along fibers or in the known recording media. Chromatography effect within dense, quasi-pore-free layers cannot occur in the recording medium according to the invention, since the microporous layer contains neither fillers nor fibers and the drying process of the coloring substances, in particular of the inks, does not take place by diffusion.
  • Opaque and semi-transparent microporous layers can also be converted into a transparent layer after printing.
  • the phase boundaries are made to disappear by exposing the respective layer to the action of heat and / or a solvent and / or pressure, which causes the individual particles to melt or dissolve.
  • Another possibility of converting it into a transparent layer consists in filling the capillaries of the microporous layer with a suitable solvent. These measures are generally known to those skilled in the art. Obviously there is in In these cases, the carrier layer made of a transparent material.
  • the recording medium has a good, permanent resolution.
  • the recording medium according to the invention can be used for all currently known recording technologies and regardless of the respective format (poster, slide, etc.).
  • the record carrier can be used, for example, for manual drawing, e.g. with felt-tip pen, ballpoint pen, with plotter devices, such as pen plotters or inkjet plotters or printers, with CAD recording devices.
  • the recording medium can also be used for copying processes (e.g. xerography), in black and white copiers and color copying.
  • the recording medium can be used extremely well in printing technology, e.g. for thermal transfer, thermal diffusion, inkjet printing, matrix, offset and flexo printing.
  • FIG. 1 shows, on a greatly enlarged scale and schematically drawn, a section through paper, that is to say a sheet of paper or a fleece, in order to explain the fiber course of a recording medium according to the prior art with its disadvantages.
  • the capillaries formed by the fibers 4 are much longer than the pixels that are created during printing.
  • the capillary effect ensures a quick absorption of the respective liquid coloring material, on the other hand, however, the coloring material flows predominantly along the horizontal paper fibers, so that the resolution of the print is adversely affected.
  • FIG. 2 Another embodiment of a known, also prior art receiving carrier is shown in FIG. 2.
  • the receiving carrier 6 is here e.g. coated paper or a coated film, a thick, non-porous layer.
  • the individual pixels are indicated by reference number 5.
  • the coloring substance penetrates slowly into the layer by diffusion or chronomatographically.
  • the dye is dispersed in a liquid, as is the case with toners and ink, it remains on the surface with the disadvantages mentioned at the beginning.
  • the microporous layer now consists of individual particles which are arranged relative to one another in such a way that capillaries directed perpendicular to the free surface, that is to say to be printed, are present.
  • the coloring material 8 can thus quickly penetrate into the layer. It should also be noted that the capillaries through which the coloring material penetrates the layer have a smaller diameter than the pixels.
  • FIG. 4 A further embodiment of the invention, which is particularly clearly shown and is known from membrane technology, is shown in FIG. 4.
  • the plastic layer 9 is penetrated by elongated capillaries 10, which again run perpendicular to the free surface of the layer 9.
  • the flat underlayer 3, on which the microporous layer 1 designed according to the invention is applied directly or indirectly, is, for example, a paper sheet or a polyester film, depending on the respective intended use.
  • a paper sheet or a polyester film depending on the respective intended use.
  • paper for opaque images and polyester can be used for semi-transparent and transparent images as a flat base.
  • thermoplastic polymers which are in the form of aqueous or non-aqueous dispersions or suspensions, colloidal solutions in solvents or water.
  • thermoplastic polymers examples include: poly-acrylates, polymethacrylates, polyacrylamides, polyesters, polyamides, polyurethanes, olefin polymers, styrene (co) polymers, vinyl acetate (co) polymers, polyvinyl alcohols, polyvinyl ethers, polyvinyl pyrrolidones, Polyethylene oxides, vinyl chloride or. Vinylidene chloride (co) polymers and maleic anhydride-based and fluorine-containing polymers, acetal resins and polyoxymethylenes, cellulose ethers and esters.
  • the choice of polymer for the microporous layer influences the printability and printing result of the recording medium.
  • a particular recording method e.g. Xerography, thermal transfer printing, thermal diffusion printing, inkjet printing, matrix printing etc.
  • the chemical composition and thus the polarity of the porous layer, the hydrophilicity or hydrophobicity and thus the wettability of the porous layer 1 are selected in order to more or the final printing result to be able to influence less.
  • the record carrier thus consists of a suitable flat underlayer 3, on which a porous layer 1 with a thickness of 0.1-150 » preferably 0.1-50 » is applied.
  • a second embodiment it consists of a flat underlayer 3, on which an ink-receiving layer 2 is arranged, on which in turn the porous layer 1 described is applied with a thickness of 0.1 to 50 » preferably 1 to 30».
  • the second embodiment which therefore has a two-layer structure on the base layer 3, is particularly suitable for recording methods with liquid recording media such as inks, liquid toners, etc.
  • the porous cover layer 1 that is to say the uppermost layer, due to its capillary absorbency causes the applied ink or liquid toner to be quickly knocked away and thus quick surface drying, and further increases the opacity of this porous layer 1 after the ink or Toner dyes is diffused into the underlying receiving layer 2, the color brilliance and depth of color of the respective print, in particular if the print image is viewed through a transparent base layer 3.
  • the receiving layer 2 under the porous cover layer 1 significantly increases the total absorption capacity for inks, liquid toners, etc. After the ink, the liquid toner, after the surface has been printed, is immediately absorbed into the capillaries of the porous cover layer 1, the dye present in ink and toner diffuses into the underlying receiving layer 2. As a result, the liquid absorption capacity of the entire recording medium is increased, which can porous cover layer 1 here in comparison with the first Execution be dimensioned significantly thinner.
  • porous cover layer 1 of the second embodiment which is opaque per se, can now be made thinner with the same absorption capacity of the recording medium, it is also possible to remove this porous layer 1 from an opaque one with a small amount of energy (heat, pressure) in accordance with known procedures Convert state to a transparent state.
  • the flat underlayer 3 can in principle be made of any material.
  • Paper or opaque films or foils made of polyester, polycarbonate, polypropylene, triacetate, polyvinyl chloride, etc. can be used as the opaque material.
  • the opaque, porous cover layer 1 is used to increase the color brilliance and color depth of the recording, e.g. of an image, if it is viewed through the underlayer 3, is changed from the opaque state to a transparent state, a transparent underlayer 3 is obviously to be selected.
  • films or foils made of polyester, polycarbonate, triacetate (triacetyl cellulose), polypropylene, polyvinyl chloride, cellophane, polyamide, polysulfone, polyphenylene sulfide, polyimide, etc. can be used for this purpose.
  • This polymer suspension was applied by means of a doctor knife to an untreated polyester film as a flat base layer 3, so that after evaporation of the solvents at 100 ° C., a microporous, opaque layer with a thickness of 10 microns was formed.
  • This record carrier was printed using a xerographic process.
  • the printed and opaque layer 1 was subjected to a heat treatment by being exposed to a temperature of 150 ° C. for 10 minutes, so that the porous layer 1 was made transparent. This made the entire printed sheet (with the polyester film base) transparent. In addition, this heat treatment irreversibly fixed the toner particles by melting them into the layer.
  • Recording medium with a base layer 3 and a porous layer 1 applied directly thereon by means of a phase inversion process suitable for xerographic recordings: 10 g of a thermoplastic copolymer resin with a T g of 55 ° C. were dissolved in 57 g of a 1: 1 mixture of ethyl alcohol / water with vigorous stirring.
  • This record carrier was also printed using a xerographic process.
  • the properties of the image were the same as those described in connection with Example 1.
  • the printed, opaque recording medium was made transparent by means of a heat treatment, here 6 minutes at 170 ° C. without loss of quality.
  • Recording medium in which a receiving layer 2 for a coloring substance is arranged between the flat underlayer 3 and the porous layer 1, suitable for inkjet printing processes:
  • the polymer solution described in Example 2 was again chosen as the porous layer 1 to be applied.
  • a transparent, coated film material suitable for printing by means of inkjet printing was used. This consists of a flat underlayer 3 and a receiving layer 2 applied thereon.
  • Such foil material is sold, for example, by Folex under the name BG 31.
  • This ink jet printer film material was coated with the polymer solution described in Example 2 in the same process, the porous layer 1 being an opaque layer with a dry layer thickness of 3.5 microns.
  • This record carrier consisting of a flat underlayer 3 and two layers 1, 2 arranged thereon, was printed with a commercially available inkjet printer.
  • the applied ink dried immediately because, due to the capillary absorbency of the upper, porous layer 1, it was immediately absorbed and diffused into the underlying receiving layer 2, so that, in contrast to currently known recording media, even if the surface was coated immediately after printing Fingers or rags did not smear the ink.
  • the printed recording medium was then again subjected to a heat treatment (15 minutes at 170 ° C.).
  • the result was a completely transparent film with an unchanged image quality, which can be projected onto e.g. allowed a canvas with an excellent image reproduction.

Landscapes

  • Ink Jet Recording Methods And Recording Media Thereof (AREA)
  • Thermal Transfer Or Thermal Recording In General (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Aufzeichnungsträger zur Aufnahme von farbgebenden Stoffen zur Aufzeichnung von Bildern und Informationen, mit einer flächigen Unterlagsschicht und einer auf mindestens einer Seite derselben angeordneten porösen Schicht.
  • Bekannte Aufzeichnungsträger der eingangs genannten Art, die Materialien aufweisen, bzw. mit solchen Materialien beschichtet sind, die eine Aufzeichnung mittels Tinte, Toner, Tusche und ähnlicher farbgebenden Stoffen ermöglichen, sind derart aufgebaut, dass die genannten farbgebenden Stoffe im Falle von Tuschen und Tonern durch Adsorption an der Oberfläche oder im Falle von Tinten durch Diffusion, bei Papier und Vliesen durch den Kapillareffekt in das betreffende Material hinein fixiert werden. Farbgebende Stoffe, bei denen der Farbstoff nicht gelöst, sondern in Form kleiner Feststoffpartikel in einem Lösungsmittel dispergiert ist, wie z.B. bei Tonern und Tuschen, verbleiben damit auf der Oberfläche des Aufzeichnungsträgers und somit ist die Abriebfestigkeit der entsprechenden Aufzeichnung mangelhaft.
  • Eine erste Voraussetzung, dass flüssige Medien, d.h. farbgebende Stoffe in eine Schicht eines Aufzeichnungsträgers eindiffundieren können, ist, dass dessen Material eine gute Benetzbarkeit aufweist. Ist diese Voraussetzung gegeben, muss beachtet werden, dass Diffusionsvorgänge langsame Vorgänge sind, d.h. dass ein Eindiffundieren von Tinten in eine Oberflächenschicht eines Aufzeichnungsträgers hinein eine gewisse Zeitspanne benötigt, während welcher offensichtlich der eindiffundierende Stoff noch fliessfähig ist, bzw. sein muss. In anderen Worten verstreicht bis zum vollständigen Trocknen der Tinte eine gewisse Zeitspanne, so dass beim Handhaben eines solchen Aufzeichnungsträgers die Aufzeichnung verschmiert werden kann. Weiter führt das langsame Trocknen durch die entsprechend anhaltende Diffusion in der betreffenden Oberflächenschicht auch zu einem seitlichen Ausbreiten der eindiffundierenden Flüssigkeit mit der Folge, dass das aufgezeichnete Bild, bzw. die aufgezeichneten Bildpunkte verlaufen und damit die Punktauflösung des jeweiligen Druckes rapide abnimmt.
  • Insbesondere ergeben sich für die bogenförmigen Aufzeichnungsträger für xerographische Schwarz/Weiss und auch Farbenkopiergeräte aufgrund der als Abhäsivmittel verwendeten Silikonöle oft schmierige Oberflächenschichten. Die resultierenden Kopien sind dann unansehlich und die Handhabung derselben ist unangenehm.
  • Besteht der Aufzeichnungsträger aus Papier oder ähnlichen faserförmigen Stoffen (wie z.B. aus der JP-A-63-126791 bekannt), bzw. enthält er solche Stoffe, werden die farbgebenden Stoffe, z.B. Tinten, durch Kapillareffekt zwischen den Fasern aufgesogen und werden dort trocknen. Dieser Kapillareffekt gewährleistet wohl einerseits die schnelle Aufnahme der flüssigen farbgebenden Stoffe, weist jedoch andererseits den Nachteil auf, dass auf Grund der auch bezüglich der Blattoberfläche horizontalen Kapillaren die Auflösung durch Verfliessen der Tinte entlang der Papierfasern negativ beeinträchtigt wird.
  • Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen.
  • Die Erfindung, wie sie in den Ansprüchen gekennzeichnet ist, löst die Aufgabe, einen Aufzeichnungsträger zu schaffen, bei dem unter Ausnutzung von Kapillarkräften eine schnelle Trocknung wie bei Papier erfolgt, bei dem durch zur freien Oberfläche desselben senkrecht verlaufende Kapillaren, Poren- oder Zellenstrukturen genau bestimmbarer Grösse eine optimale, konstante Bildpunktauflösung gewährleistet wird.
  • Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind im wesentlichen darin zu sehen, dass durch die erhaltene Mikrokapillarität eine schnelle Trocknung, eine selektive Benetzung und die Möglichkeit der Verkapselung des farbgebenden Stoffes und damit ein permanenter Schutz des betreffenden Druckes oder des Informationsinhaltes ermöglicht ist.
  • Je nach Herstellungsverfahren, Schichtdicke der mikroporösen Schicht und Wahl der Trägerschicht kann der Aufzeichnungsträger opak, semitransparent oder transparent sein.
  • Die mikroporöse Schicht ermöglicht eine Diskriminierung zwischen für den Druckvorgang verwendeten verschiedenen Flüssigkeiten oder Gasen aufgrund einer spezifisch eingestellten Polarität, resp. Oberflächenspannung an der Oberfläche der mikroporösen Schicht, nämlich eine spezifische Benetzbarkeit oder spezifische Absorbtions- und Adsorbtionseigenschaften.
  • Diese Eigenschaften ergeben sich aus der Wahl des thermoplastischen Kunststoffes, d.h. Polymers für die poröse Schicht, wie weiter unten noch erläutert sein wird.
  • Die Herstellung von Schichten mit poröser Struktur aus füllstofffreien Polymeren ist als solche aus der Technologie zur Herstellung von Membranen bekannt. Ueberraschenderweise und erfindungsgemäss hat sich gezeigt, dass Schichten mit zur Oberfläche senkrecht orientierten Kapillaren oder Hohlräumen, wie sie aus der Membran-Technologie bekannt sind auch für Druck- und Aufzeichnungsverfahren nicht nur verwendbar sind, sondern auch hervorragende Trocknungseigenschaften aufweisen und zudem eine konstante, sehr hohe Bildpunktauflösung ergeben.
  • Je nach Wahl des eingesetzten Polymers, der verwendeten Lösungsmittel und eines aus der MembranTechnologie bekannten Herstellungs-Verfahrens wird die gewünschte Kapillarität bzw. Mikroporosität der mikroporösen Schicht durch Zusammenwachsen von Hohlräumen, durch Ausbildung einer offenporigen Polymermatrix beim Ueberschreiten der Löslichkeitsgrenzen des gewählten Polymers im Lösungsmittel(gemisch) oder durch Zusammensintern von einzelnen Polymerpartikeln resp. weiteren Mechanismen erreicht.
  • Die mikroporöse Struktur der mikroporösen Schicht gewährleistet im Gegensatz zu bekannten Erzeugnissen für diese Anwendung einerseits eine sehr schnelle Trocknung von farbgebenden Stoffen, bei denen der Farbstoff in einem Lösungsmittel gelöst vorliegt, wie z.B. bei Tinten, andererseits auch eine bedeutend bessere Fixierung von Tuschen und Tonern, bei welchen die Farbstoffe nicht gelöst, sondern in Form kleiner Feststoffpartikel in einem Lösungsmittel dispergiert sind.
  • Weiter wird durch die erfindungsgemässe mikroporöse Struktur der mikroporösen Schicht und die Wahl des dafür verwendeten Polymers bei jedem Druckprozess eine optimale Auflösung der Bildpunkte gewährleistet. Das bei den bekannten Aufzeichnungsträgern auftretende Verlaufen von Tintentropfen (=Bildpunkte) entlang von Fasern resp. durch Chromatografie-Effekt innerhalb von dichten, quasi porenfreien Schichten kann beim erfindungsgemässen Aufzeichnungsträger nicht auftreten, da die mikroporöse Schicht weder Füllstoffe noch Fasern enthält und der Trocknungs-Vorgang der farbgebenden Stoffe im speziellen auch der Tinten nicht durch Diffusion erfolgt.
  • Opake und semitransparente mikroporöse Schichten können auch nach dem Bedrucken in eine transparente Schicht überführt werden. Dazu werden die Phasengrenzen zum Verschwinden gebracht, indem die jeweilige Schicht einer Einwirkung von Wärme und/oder eines Lösungsmittels und/oder Druck ausgesetzt wird, womit ein Aufschmelzen oder eine Auflösung der einzelnen Partikel verursacht wird. Eine weitere Möglichkeit des Ueberführens in eine transparente Schicht besteht im Auffüllen der Kapillaren der mikroporösen Schicht durch ein geeignetes Lösungsmittel. Diese Massnahmen sind allgemein für den Fachmann bekannte Vorgänge. Offensichtlich besteht in diesen Fällen die Trägerschicht aus einem transparenten Material.
  • Da diese Tuschen und Toner nun im Innern der mikroporösen Schicht verkapselt und nicht nur wie bei den bekannten Aufzeichnungsträgern an deren Oberfläche adsorbiert werden, ergibt sich eine erhöhte Dauerhaftigkeit eines entsprechenden Bildes.
  • Weiter, weil z.B. Tinten in den Kapillaren der mikroporösen Schicht fixiert werden, ergibt sich ein gutes, dauerhaftes Auflösungsvermögen des Aufzeichnungsträgers.
  • Der erfindungsgemässe Aufzeichnungsträger ist für alle zur Zeit bekannten Aufzeichnungstechnologien und unabhängig vom jeweiligen Format (Poster, Dia, etc.) verwendbar. Der Aufzeichnungsträger ist beispielsweise verwendbar für manuelles Zeichnen, z.B. mit Filzstift, Kugelschreiber, mit Plottergeräten, wie Stift-Plotter oder Tintenstrahl-Plotter bzw. -Drucker, mit CAD-Aufzeichnungsgeräten. Ebensogut ist der Aufzeichnungsträger für Kopiervorgänge (z.B. Xerografie) verwendbar, in Schwarz/Weiss-Kopiergeräten und Farbkopieren. Weiter ist der Aufzeichnungsträger ausgezeichnet gut in der Druckereitechnik verwendbar, z.B. für Thermotransfer, Thermo-Diffusion, Tintenstrahl-Drucken, Matrix-, Offset- und Flexodrucken.
  • Nachfolgend wird der Erfindungsgegenstand anhand der Zeichnungen näher erläutert.
  • Es zeigt:
    • Fig. 1 einen Schnitt durch Papier, bzw. ein Vlies, um den Faserverlauf zu zeigen,
    • Fig. 2 einen Schnitt durch eine porenfreie Schicht mit aufgedruckten Bildpunkten,
    • Fig. 3 eine aus Partikeln gemäss der Erfindung aufgebaute mikroporöse Schicht,
    • Fig. 4 eine schwammartig aufgebaute mikroporöse Schicht gemäss der Erfindung,
    • Fig. 5 einen Schnitt durch einen Aufzeichnungsträger einer ersten Ausführung, mit einer mikroporösen Schicht auf einer Trägerschicht, und
    • Fig. 6 einen Schnitt durch einen Aufzeichnungsträger einer zweiten Ausführung, mit einer mikroporösen Schicht, einer darunten angeordneten Aufnahmeschicht und einer Trägerschicht.
  • Die Figur 1 zeigt, in stark vergrössertem Massstab und schematisch gezeichnet, einen Schnitt durch Papier, also einen Papierbogen, bzw. ein Vlies, um den Faserverlauf eines Aufzeichnungsträgers gemäss dem Stand der Technik mit seinen Nachteilen zu erläutern.
  • Durch die Verarbeitung bei der Herstellung liegt ein Grossteil der Fasern 4 horizontal, so dass die Kapillaren vorwiegend horizontal verlaufen. Die durch die Fasern 4 gebildete Kapillaren sind viel länger als die beim Bedrucken entstehenden Bildpunkte. Einerseits gewährleistet, wie eingangs erwähnt, der Kapillareffekt eine schnelle Aufnahme des jeweiligen flüssigen farbgebenden Stoffes, andererseits fliesst jedoch der farbgebende Stoff vorwiegend entlang den horizontalen Papierfasern, so dass die Auflösung des Druckes negativ beeinträchtigt wird.
  • Eine weitere Ausführung eines bekannten, ebenfalls Stand der Technik bildenden Aufnahmeträgers ist in der Fig. 2 dargestellt. Der Aufnahmeträger 6 ist hier z.B. gestrichenes Papier oder eine beschichtete Folie, eine dicke, porenfreie Schicht. Die einzelnen Bildpunkte sind durch die Bezugsziffer 5 angedeutet. Bei Tinten, d.h. bei allen farbgebenden Stoffen, bei denen der Farbstoff in einem Lösungsmittel gelöst ist, dringt der farbgebende Stoff durch Diffusion, bzw. chronomatographisch langsam in die Schicht hinein.
  • Ist der Farbstoff in einer Flüssigkeit dispergiert, wie dies bei Tonern und Tusche der Fall ist, verbleibt er an der Oberfläche mit ebenfalls den eingangs erwähnten Nachteilen.
  • Bei einer Ausführungsform der Erfindung, die in der Fig. 3 gezeigt ist, besteht nun die mikroporöse Schicht aus einzelnen Partikeln, die relativ zu einander derart angeordnet sind, dass senkrecht zur freien, also zu bedruckenden Oberfläche gerichtete Kapillaren vorhanden sind. Damit kann der farbgebende Stoff 8 schnell in die Schicht hineindringen. Zu bemerken ist dabei auch, dass die Kapillaren, durch welche der farbgebende Stoff in die Schicht hineindringt, einen kleineren Durchmesser als die Bildpunkte aufweisen.
  • Eine weitere Ausführungsform der Erfindung, die insbesonders deutlich ausgeprägt dargestellt ist und aus der Membrantechnologie bekannt ist, ist in der Fig. 4 gezeigt. Die Kunststoffschicht 9 ist von langgestreckten Kapillaren 10 durchsetzt, die wieder senkrecht zur freien Oberfläche der Schicht 9 verlaufen.
  • Anhanden der Figuren 5 und 6 werden nun konkrete Ausführungen der Erfindung beschrieben.
  • Die flächige Unterlagsschicht 3, auf welcher die erfindungsgemäss ausgebildete mikroporöse Schicht 1 direkt oder indirekt aufgebracht ist, ist beispielsweise ein Papierbogen oder eine Polyesterfolie, abhängig vom jeweiligen Verwendungszweck. Beispielsweise ist zu bemerken, das Papier für opake Abbildungen und Polyester eher für semitransparente und transparente Abbildungen als flächige Unterlage Verwendung finden kann.
  • Zur Herstellung der porösen Schicht 1 auf der Unterlagsschicht 3 werden thermoplastische Polymere verwendet, die in Form von wässrigen oder nicht-wässrigen Dispersionen oder Suspensionen, von kolloidalen Lösungen in Lösungsmitteln oder Wasser vorliegen.
  • Beispiele solcher thermoplastischen Polymere sind: Poly-Acrylate, Polymethacrylate, Polyacrylamide, Polyester, Polyamide, Polyurethane, Olefin-Polymerisate, Styrol-(Co-)Polymerisate, Vinylacetat-(Co-)Polymere, Polyvinylalkohole, Polyvinyl-Aether, Polyvinyl-Pyrrolidone, Polyethylenoxide, Vinylchlorid- resp. Vinylidenchlorid-(Co-)Polymerisate und Maleinsäureanhydrid-basierte und Fluor-haltige Polymere, Acetalharze und Polyoxymethylene, Cellulose-Aether und -Ester.
  • Dabei sind auch Modifikationen dieser Polymere resp. Co-Polymerisate der in diesen Polymeren verwendeten Monomere geeignet.
  • Es werden also auch in Wasser- und/oder in organischen Lösungsmitteln lösliche Polymere für die Herstellung der porösen Schicht 1 verwendet.
  • Die Wahl des Polymers für die mikroporöse Schicht beeinflusst Bedruckbarkeit und Druckergebnis des Aufzeichnungsträgers. In der Praxis wird abhängig von einem jeweiligen Aufzeichnungsverfahren wie z.B. Xerografie, Thermotransferdruck, Thermodiffusionsdruck, Tintenstrahldruck, Matrixdruck etc. durch die entsprechende Wahl eines Polymers die chemische Zusammensetzung und damit die Polarität der porösen Schicht, die Hydrophilie bzw. Hydrophobie und damit die Benetzbarkeit der porösen Schicht 1 ausgewählt werden, um das schlussendliche Druckergebnis mehr oder weniger beeinflussen zu können.
  • Bei Aufzeichnungsverfahren wie beispielsweise Trockentoner-Xerographie und Thermotransfer-Druck, also mit "trockenen Farben" arbeitende Verfahren ist der Einfluss des jeweils gewählten Polymers relativ gering.
  • Jedoch ist bei Aufzeichnungsverfahren, bei denen flüssige Toner und Tinten gearbeitet wird, also beispielsweise beim Tintenstrahldruck oder bei der Flüssigtoner-Xerographie der Einfluss der Wahl des Polymers gross. Bei diesen letztgenannten Druckverfahren wird die Qualität des Druckes durch die Benetzungseigenschaften der Schichtoberfläche durch die jeweiligen Tinten und Flüssigtoner entscheidend beeinflusst.
  • Damit ergibt sich auch die Möglichkeit, selektiv benetzbare, beschreibbare und bedruckbare Oberflächen zu schaffen, so dass Ausführungen der Erfindung insbesondere auf dem Fachgebiet von Sicherheitspapieren von Interesse sind. Auch ist zu bemerken, dass auf eine gegebene flächige Unterlagsschicht 3 beidseitig jeweils eine poröse Schicht 1 aufgetragen werden kann.
  • Der Aufzeichnungsträger besteht bei einer ersten Ausführung somit aus einer geeigneten flächigen Unterlagsschicht 3, auf welcher eine poröse Schicht 1 mit einer Dicke von 0,1 - 150 », vorzugsweise 0,1 - 50 » aufgetragen ist.
  • Bei einer zweiten Ausführung besteht sie aus einer flächigen Unterlagsschicht 3, auf der eine Tintenaufnahmeschicht 2 angeordnet ist, auf welcher ihrerseits die beschriebene poröse Schicht 1 mit einer Dicke von 0,1 bis 50 », vorzugsweise 1 bis 30 » aufgetragen ist.
  • Die zweite Ausführung, die also einen zweischichtigen Aufbau auf der Unterlagsschicht 3 aufweist, ist insbesondere für Aufzeichnungsverfahren mit flüssigen Aufzeichnungsmedien wie Tinten, Flüssigtonern, etc. geeignet.
  • Dabei bewirkt die poröse Deckschicht 1, also die oberste Schicht, aufgrund ihrer kapillaren Saugfähigkeit das schnelle Wegschlagen der aufgebrachten Tinte, bzw. Flüssigtoners und somit eine schnelle Oberflächen-Trocknung, und weiter erhöht die Opazität dieser porösen Schicht 1, nachdem die Tinten- bzw. Toner-Farbstoffe in die darunterliegende Aufnahmeschicht 2 eindiffundiert ist, die Farbbrillanz und Farbtiefe des jeweiligen Druckes, insbesondere wenn das Druckbild durch eine transparente Unterlagsschicht 3 hindurch betrachtet wird.
  • Die Aufnahmeschicht 2 unter der porösen Deckschicht 1 erhöht die totale Aufnahmekapazität für Tinten, Flüssigtoner, etc. wesentlich. Nachdem die Tinte, der Flüssigkeitstoner nach dem Bedrucken der Oberfläche unverzüglich in die Kapillaren der porösen Deckschicht 1 eingesogen worden ist, diffundiert der in Tinte und Toner vorhandene Farbstoff in die darunter liegende Aufnahmeschicht 2. Weil folglich die Flüssigkeitsaufnahmekapazität des insgesamten Aufzeichnungsträgers erhöht ist, kann die poröse Deckschicht 1 hier im Vergleich mit der ersten Ausführung bedeutend dünner bemessen werden. Weil nun die an sich opake poröse Deckschicht 1 der zweiten Ausführung bei gleicher Absorbtionskapazität des Aufzeichnungsträgers dünner ausgeführt werden kann, ist es auch möglich, diese poröse Schicht 1 gemäss an sich bekannten Vorgehen mit einem kleinen Aufwand an Energie (Hitze, Druck) von einem opaken Zustand in einen transparenten Zustand überzuführen.
  • Auch ist es möglich, den jeweiligen Aufzeichnungsstoff in der porösen Schicht 1 mittels bekannten Verfahren zu verkapseln und damit permanent zu schützen.
  • Bei beiden Ausführungen kann die flächige Unterlagsschicht 3 grundsätzlich aus jedem Material hergestellt sein.
  • Als opakes Material können Papier oder opake Filme, bzw. Folien aus Polyester, Polycarbonat, Polypropylen, Triacetat, Polyvinylchlorid, etc. verwendet werden.
  • Wenn die opake, poröse Deckschicht 1 zur Erhöhung der Farbbrillanz und Farbtiefe der Aufzeichnung, z.B. eines Bildes, wenn dasselbe durch die Unterlagsschicht 3 hindurch betrachtet wird, vom opaken Zustand in einen transparenten Zustand überführt wird, ist offensichtlich eine transparente Unterlagsschicht 3 zu wählen. Abhängig von einer jeweiligen Anwendung können hierzu Filme, bzw. Folien aus Polyester, Polycarbonat, Triacetat (Triacetylcellulose), Polypropylen, Polyvinylchlorid, Cellophan, Polyamid, Polysulfon, Polyphenylensulfid, Polyimid, etc. verwendet werden.
  • Nachfolgend werden nun einige Ausführungsbeispiele des Aufzeichnungsträgers beschrieben, insbesondere der Herstellung derselben.
    • Beispiel 1:
  • Aufzeichnungsträger mit einer Unterlage und einer direkt darauf aufgebrachten porösen Schicht, geeignet für xerographische Aufzeichnungen:
       10g eines thermoplastischen Polyamid-Harzes mit einem Erweichungspunkt von 105 - 110° C wurden in 90 g Aethanol und 45 g n-Hexan unter Rühren bei Raum-Temperatur in einem 3-Hals-Kolben von 250 ml Inhalt aufgelöst. Nach abgeschlossenem Lösungs-Vorgang wurde unter heftigem Rühren der Lösung innerhalb von 10 Minuten 100 ml reiner Essigsäureethylester zugetropft. Dabei erfolgte eine fast quantitative Ausfällung des eingesetzten Polymers und eine Suspension von mikroskopisch kleinen Polymer-Teilchen resultiert.
  • Diese Polymer-Suspension wurde mittels Rakel auf eine unbehandelte Polyester-Folie als flächige Unterlagsschicht 3 aufgetragen, so dass nach Verdampfen der Lösungsmittel bei 100° C eine mikroporöse, opake Schicht in einer Dicke von 10 Micron entstand.
  • Dieser Aufzeichnungsträger wurde mittels eines xerographischen Verfahrens bedruckt.
  • Es ergab sich eine hervorragende Bildqualität und eine hervorragende Haftung des Toners. Insbesondere gab es keine Schwierigkeiten in bezug auf der schmierigen Oberflächenschicht, die üblicherweise durch die in den entsprechenden Kopiergeräten verwendeten Silikonöl-Abhäsivmittel entstehen. Der Grund dieses positiven Ergebnisses ist, dass das Silikonöl unmittelbar in die Kapillaren der porösen Schicht eingezogen wurde.
  • Im Sinne einer zusätzlichen Variante wurde die bedruckte und opake Schicht 1 einer Wärmebehandlung unterworfen, indem sie während 10 Minuten einer Temperatur von 150° C ausgesetzt wurde, so dass die poröse Schicht 1 transparent gemacht wurde. Damit wurde der gesamte bedruckte Bogen (mit der Unterlage Polyesterfolie) transparent. Und zudem wurden durch diese Wärmebehandlung die Tonerpartikel irreversibel durch ein Einschmelzen in die Schicht fixiert.
    • Beispiel 2:
  • Aufzeichnungsträger mit einer Unterlagsschicht 3 und einer direkt darauf aufgebrachten porösen Schicht 1 mittels einem Phaseninversionsverfahren, geeignet für xerographische Aufzeichnungen:
       10 g eines thermoplastischen Copolymer-Harzes mit einem Tg von 55° C wurden in 57 g eines 1 : 1 Gemisches von Ethylalkohol/Wasser unter starkem Rühren gelöst.
  • Nach abgeschlossenem Lösungsvorgang wurde eine unbehandelte Polyesterfolie mit dem oben beschriebenen Lack mittels Rakelauftrag beschichtet, so dass eine Trockenschichtdicke von 1.2 Micron resultierte.
  • Auch dieser Aufzeichnungsträger wurde mittels eines xerographischen Verfahrens bedruckt. Die Eigenschaften des Abbildes waren dieselben wie die im Zusammenhang mit dem Beispiel 1 beschriebenen.
  • Wieder wurde darauf der bedruckte, opake Aufzeichnungsträger mittels einer Wärmebehandlung, hier 6 Minuten bei 170° C ohne Einbusse der Qualität transparent gemacht.
  • Dasselbe Beispiel wurde wiederholt, wobei jedoch anstelle der unbehandelten Polyesterfolie ein handelsüblich erhältlicher Papierbogen als Unterlagsschicht 3 verwendet wurde. Das Resultat war ebenfalls ausgezeichnet. Offensichtlich wurde hier ein Ueberführen in einen transparenten Zustand nicht durchgeführt.
    • Beispiel 3:
  • Aufzeichnungsträger, bei welchem zwischen der flächigen Unterlagsschicht 3 und der porösen Schicht 1 eine Aufnahmeschicht 2 für einen farbgebenden Stoff angeordnet ist, geeignet für Tintenstrahl-Druckverfahren:
       Als aufzutragende poröse Schicht 1 wurde wieder die im Beispiel 2 beschriebene Polymer-Lösung gewählt. Anstelle jedoch der unbehandelten Polyesterfolie nach dem Beispiel 2 wurde ein transparentes, zur Bedruckung mittels Tintenstrahl-Drucken geeignete, beschichtetes Folienmaterial verwendet. Dieses besteht aus einer flächigen Unterlagsschicht 3 und eine darauf aufgebrachte Aufnahmeschicht 2. Solches Folienmaterial wird z.B. von der Firma Folex unter dem Namen BG 31 verkauft.
  • Diese Tintenstrahl-Drucker-Folienmaterial wurde mit der im Beispiel 2 beschriebenen Polymer-Lösung mit demselben Vorgang beschichtet, wobei die poröse Schicht 1 eine opake Schicht mit einer Trockenschichtdicke von 3,5 Micron war.
  • Dieser Aufzeichnungsträger, bestehend aus einer flächigen Unterlagsschicht 3 und zwei darauf angeordneten Schichten 1, 2 wurde mit einem kommerziell erhältlichen Tintenstrahl-Drucker bedruckt. Die aufgebrachte Tinte trocknete unverzüglich, weil sie auf Grund der kapillaren Saugfähigkeit der oberen, porösen Schicht 1 sofort aufgenommen und in die darunterliegende Aufnahmeschicht 2 eindiffundierte, so dass im Gegensatz zu zur Zeit bekannten Aufzeichnungsträgern auch bei einem unmittelbar nach dem Bedrucken erfolgten Ueberstreichen der Oberfläche mit Finger oder Lappen kein Verschmieren der Tinte erfolgte.
  • Die Prüfung des resultierenden Druckes ergab, dass dieser der maximal erzielbaren Auflösung des benutzten Tintenstrahl-Druckgerätes entsprach. Das Druckbild, durch die transparente Unterlagsschicht hindurch betrachtet, war von einer ausserordentlichen Brillanz. (Zu bemerken ist, dass die aufgebrachte poröse Schicht den weissen Hintergrund bildete.)
  • Der bedruckte Aufzeichnungsträger wurde danach wieder einer Wärmebehandlung ausgesetzt (15 Minuten bei 170° C). Es ergab sich eine völlig transparente Folie mit einer unveränderten Bildqualität, die ein Projizieren auf z.B. eine Leinwand mit einer ausgezeichneten Bildwidergabe erlaubte.

Claims (4)

  1. Flächiger Aufzeichnungsträger zur Aufnahme von farbgebenden Stoffen zur Aufzeichnung von Bildern und Informationen, mit einer flächigen Trägerschicht und einer bei mindestens einer Seite derselben angeordneten porösen Schicht mit einer freiliegenden Oberfläche und einer dieser entgegensetzten, der Trägerschicht zugekehrten Oberfläche, dadurch gekennzeichnet, dass die poröse Schicht eine mikroporöse Schicht ist, die aus einem füllstofffreien thermoplastischen Kunststoff besteht, der mindestens annähernd senkrecht zur freiliegenden Oberfläche der mikroporösen Schicht gerichtete Kapillaren, bzw. Poren aufweist.
  2. Aufzeichnungsträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff ein thermoplastisches Polymer ist.
  3. Aufzeichnungsträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der flächigen Trägerschicht und der jeweiligen mikroporösen Schicht eine Aufnahmeschicht aus einem einen jeweiligen farbgebenden Stoff absorbierenden Material angeordnet ist.
  4. Verfahren zur Herstellung eines transparenten, flächigen Erzeugnisses mit aufgezeichneten Abbildungen und/oder Informationen aus einem bedruckten, flächigen Aufzeichnungsträger nach Anspruch 1, dessen mikroporöse Schicht opak oder trüb ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffpartikel der mikroporösen Schicht durch Wärmeeinwirkung und/oder Lösungsmittel und/oder Druck aufgeschmolzen und/oder aufgelöst werden, oder die Kapillaren mit einem Bindemittel gefüllt werden, um die Phasengrenzen zwischen den Kunststoffpartikeln aufzuheben, so dass ein dichtes, unporöses Kunststoffgebilde gebildet wird, wobei die jeweiligen farbgebenden Stoffe permanent in der Schicht eingebettet und fixiert werden.
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