EP0888903B1 - Bildempfangsblatt, das eine Schaumschicht enthält, für ein Bildaufzeichnungsverfahren - Google Patents

Bildempfangsblatt, das eine Schaumschicht enthält, für ein Bildaufzeichnungsverfahren Download PDF

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EP0888903B1
EP0888903B1 EP98112034A EP98112034A EP0888903B1 EP 0888903 B1 EP0888903 B1 EP 0888903B1 EP 98112034 A EP98112034 A EP 98112034A EP 98112034 A EP98112034 A EP 98112034A EP 0888903 B1 EP0888903 B1 EP 0888903B1
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EP
European Patent Office
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layer
foam
image
image support
support material
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EP98112034A
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EP0888903A3 (de
EP0888903A2 (de
Inventor
Bernd Dr. Dipl.-Chem. Hösselbarth
Reiner Prof.Dr.Dipl.-Ing Mehnert
Krista Weidig
Dieter Dr. Dipl.-Chem. Becker
Rainer Dr. Dipl.-Chem. Gumbiowski
Wieland Dr. Dipl.-Chem. Sack
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Felix Schoeller Jr Foto und Spezialpapiere GmbH
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Felix Schoeller Jr Foto und Spezialpapiere GmbH
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Definitions

  • the invention relates to an image carrier (carrier material) for Image recording method, especially for thermal Dye transfer process, with a radiation cross-linked Foam layer.
  • a digital image is cyan in terms of the primary colors, Magenta, yellow and black processed and in corresponding electrical signals are converted into heat a thermal head in the printer. Through the The dye sublimes from the donor layer when exposed to heat one in contact with the receiving material Color material and diffuses into the receiving layer.
  • the aim of this technology is to adjust the image quality of color prints to the level of silver salt photography.
  • thermoplastic foamed layer on a support is applied (JP 02-274592).
  • JP 02-274592 Another way is taken as an intermediate layer a thermoplastic foamed layer on a support is applied (JP 02-274592).
  • JP 02-274592 is supposed to be one Softness and good thermal insulation can be achieved.
  • the disadvantage of this problem solution is that it is bad Surface quality of the foam layer is also poor Surface quality of the entire receiving material result Has. To improve this, one would have to on the foam layer surface-improving sealing layer are applied, the in turn adversely affects the thermal insulation.
  • An intermediate layer is applied in JP 04-110196, which consists of unsaturated compounds, with the help of UV or electron beams is cured and one Has foam structure.
  • the foam layer described consists of a so-called reactive foam, to which Generation of chemical gases that develop under the influence of heat Connections are used.
  • Foam layer an uneven heat insulation and thereby an uneven dye transfer on what is in a so-called "mottle" of the picture.
  • JP 04-358889 uses a so-called additive foam produced image receiving sheet claimed.
  • a disadvantage in the production of this foam the acts as an intermediate layer and a radiation-curable Acrylic resin and hollow particles (hollow spheres) as a foam base contains, the difficulties are even Distribution of the hollow particles in the polymer matrix.
  • the task is solved by an image carrier, the one Contains base layer and a foam layer, the Foam layer made of a radiation-curable surfactant foam consists.
  • Compounds form the basis for the surfactant foam unsaturated carbon double bonds such as acrylic, Methacrylic, allyl or vinyl compounds. You can additionally hydroxyl, carboxyl and other polar groups contain. Those are particularly preferred Substances that contain acrylate or methacrylate groups, such as Polyol acrylates, polyester acrylates, urethane acrylates, Polyether acrylates, epoxy acrylates, alkyd resin acrylates and the methacrylates corresponding to the acrylates mentioned. Water-compatible or are particularly suitable water-soluble monomers and / or oligomeric acrylates.
  • the water compatibility of a substance gives the amount of water which is absorbed by this substance without phase formation can be. If the solubility limit is water / substance exceeded, phase separation occurs.
  • surfactants from the group of anionic, cationic, amphoteric and nonionic Products are selected. These include, for example Fatty acid salts (soaps), alkanesulfonates, Alkylbenzenesulfonates, olefin sulfonates, fatty alcohol sulfates, Fatty alcohol polyglycol sulfates, lignin sulfonates, Sulfosuccinates, fatty alcohol polyglycol phosphates, bile acids, Distearyldimethylammonium chloride, stearyl-N-acylamido-N-methylimidazolinium chloride, Dodecyldimethylbenzylammonium chloride, Alkyl betaine, N-carboxyethyl-N-alkylamidoethylglycinate, Amine oxides such as N-alkylamidopropyl-N-dimethylamine oxide, Dipalmit
  • the coating composition according to the invention additionally a Foam stabilizer.
  • foam stabilizers Suitable compounds such as fatty acid alkanolamides and their ethoxylated derivatives, water-compatible polymers such as Polyvinyl alcohol, polyvinyl pyrrolidone, cellulose derivatives, Copolymers with acrylic acid and maleic acid and polyalkylene oxide modified polydimethylsiloxanes, but especially sugar compounds, for example that D-sorbitol.
  • the amount of stabilizer in the foam layer can be 0.05 to 1.5% by weight.
  • the surfactant / stabilizer system can have the following composition: 38 - 51% by weight Surfactant 9 - 12% by weight stabilizer 0 - 8% by weight other excipients ad 100% by weight water
  • monomer (Oligomer) / water / surfactant or monomer (Oligomer) / water / surfactant / stabilizer has managed to Surfactant foam (whipped foam) with good foam properties regarding foam volume, bubble size and foam stability (Pressure stability and service life).
  • cosurfactants in particular anionic cosurfactants.
  • Co-surfactants which are compatible with the Surfactant / stabilizer system are compatible and Increase the elasticity of the foam slats, for example that Na coconut fatty acid N-methyl taurinate or the alkanesulfonate.
  • the amount of cosurfactant can be 0.5 to 0.8% by weight, in particular 0.6 to 0.7% by weight, based on the weight of the dry coating compound.
  • the coating composition a reactive one Crosslinking agents such as trimethylolpropane triacrylate are added become.
  • the surfactant foam is produced by dispersing air, CO 2 or N 2 in the coating composition.
  • the colloid mills operating according to the rotor-stator principle for example the Ultra-Turrax® agitator, can be used as dispersing machines.
  • the size of the bubbles produced is 0.5 to 20 ⁇ m.
  • a whipped foam has particularly good properties a bubble size of 1 to 6 ⁇ m, but especially with a size distribution of 1 to 3 ⁇ m.
  • the target foam volume is 30 to 60%, in particular 45 or 50%, based on the volume of the Foam layer.
  • the thickness of the foam layer according to the invention is 5 to 30 ⁇ m, especially 8 to 25 ⁇ m.
  • the coating composition according to the invention for producing a foam layer can contain the following components: 80 - 90% by weight water-compatible compounds with unsaturated double bonds 1 - 10% by weight Surfactant system (in particular 5 to 10% by weight) 1 - 10% by weight water
  • the foam layer according to the invention is based on a base material (Base layer) applied and by high-energy radiation networked.
  • This radiation can be electron radiation (ES) or UV radiation.
  • the foam mass can with usual application units such as scraper or Gap metering systems or roller systems on the base material be applied.
  • a plastic film for example, can be used as the base material or a coated or uncoated base paper be used.
  • the uncoated papers is one a base paper with a smooth compacted surface particularly well suited.
  • the Invention becomes at least one barrier layer having base paper used.
  • the base paper preferably consists of cellulose fibers or made of synthetic fibers and is common with other Glue agents and auxiliaries equipped. It can be surface-sized and / or resin-coated.
  • the barrier layer can be different Be made from different fabrics.
  • the barrier layer made of a thermoplastic polymer, preferably one Polyolefin film applied by extrusion coating becomes.
  • the thickness of the layer is 5 to 30 microns, preferably 7 to 20 ⁇ m.
  • the polyolefin is, for example, polyethylene or polypropylene, an ionomer resin or another ethylene copolymer resin.
  • the barrier layer as an aqueous solution of a water-soluble film-forming Polymers are applied.
  • Suitable water-soluble ones Polymers are, for example, polyvinyl alcohols, Acrylic acid / vinyl monomers, polyacrylamide, alginates or Starch derivatives.
  • the thickness of such a barrier layer after drying is 3 to 30 ⁇ m depending on the type of polymer.
  • the Barrier layer radiation-curable (ES / UV) compounds contain.
  • the materials used for this are varnishes Monomers, oligomers or prepolymers and their mixtures. They have carbon double bonds in the molecule.
  • a radiation-curable is particularly suitable Acrylic layer.
  • the layer thickness is 3 to 20 ⁇ m, especially 3 to 6 ⁇ m.
  • the Foam layer in contact with high-gloss metal surfaces or high-gloss cylinders by high-energy electron or Cross-linked UV rays. This will cause the eventual failure of the Layer surface of "opened” bubbles damaged Surface of the carrier material "repaired” again.
  • the Another layer (top layer) applied become.
  • This top layer can be radiation-curable Be a layer of paint for which a large number of highly crosslinking (i.e. multifunctional) acrylates is suitable, the Viscosities are in the range of 80 to 200 mPa ⁇ s (cP).
  • Epoxy and polyester acrylates are preferred Acrylate thinners such as hexanediol diacrylate (HDDA), Trimethylolpropane triacrylate (TMPTA) or Tripropylene glycol diacrylate (TPGDA) used.
  • the Quantity ratio of acrylate / acrylate thinner is preferably 1: 1 to 4: 1.
  • a layer on top of the foam layer can also be used laminated (laminated) thin plastic film, for example a polyester film can be used.
  • laminated (laminated) thin plastic film for example a polyester film can be used.
  • the top layer White pigments are added.
  • the thickness of the cover layer can be 1 to 10 ⁇ m, in particular 2 to 9 ⁇ m. Particularly good results are achieved with a cover layer with a thickness of 4 to 6 ⁇ m (corresponds to 4 - 6 g / m 2 dry coating composition).
  • An improvement in the adhesion of the top layer on the Foam base can be caused by corona radiation on the foam surface can be achieved.
  • the according to the embodiments described above manufactured image carrier according to the invention is made to order of color receiving layers as image receiving material for thermal transmission process (e.g. D2T2 process) or Ink jet process used.
  • image receiving layers all suitable materials can be used as they are known from the literature.
  • a whipped foam was first produced using an Ultra-Turrax S 50® agitator (Janke and Kunkel GmbH, Staufen) at 3000 rpm with a stirring time of 1 to 5 min. In the next step, this was then applied to a lab coater using a multi-roller application system on a neutral sized calendered paper with a basis weight of 135 g / m 2 at a machine speed of 100 m / min. Corona pretreatment of the paper surface was carried out before coating. The coated paper was pressed with the layer side against a water-cooled high-gloss cylinder and irradiated from the back of the paper by means of accelerated electrons.
  • the foam layer was cured at an energy dose of 30 kGy under an inert N 2 atmosphere.
  • Urethane acrylate functionality 2-3 - 85.8 28.6 42.85
  • Surfactant / stabilizer system (with 50% water) 10.0 7.1 7.1 7.1 water 10.0 7.1 7.1 7.1
  • Application weight, g / m 2 20th 19th 10 20th TMPTA trimethylolpropane triacrylate
  • the amounts in the table are expressed in% by weight and refer to the coating mass.
  • the coated paper was pressed with the layer side against a water-cooled high-gloss cylinder and irradiated from the back of the paper by means of accelerated electrons.
  • the foam layer was cured with an energy dose of 25 kGy under an inert N 2 atmosphere.
  • a barrier layer of radiation-curable acrylates was applied to a base paper as in Example 2 in an amount of 5 g / m 2 .
  • the coating was then carried out using a foam coating composition prepared according to Example 2a.
  • the layers were hardened using electron beams with an energy dose of 30 kGy with N 2 inertization.
  • a polyethylene-coated base paper with a basis weight of 135 g / m 2 was coated in accordance with the recipe from Example 2a and provided with a smoothing layer in a further step.
  • the smoothing layer was made from a mixture of epoxy diacrylate based on bisphenol A and trimethylolpropane triacrylate in a ratio of 1: 1 and with the addition of 2% by weight of the photoinitiator 2-hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-one in an amount of 6 g / m 2 applied.
  • the foam base was corona-treated to improve adhesion.
  • the foam layer was hardened with electron beams at an energy dose of 20 kGy under an N 2 atmosphere and the smooth layer was hardened by means of UV radiation (Hg fusion lamp 120W / cm).
  • the underlay produced in this way was treated with a Receiving layer coated.
  • the said Image receiving sheet has a support which on both a pigmented front and back has stretched polyolefin film on a base paper is glued on.
  • the results are shown in Table 3.
  • the image-receiving material from Examples 1 to 4 provided with the foam layer was coated with the following coating composition from aqueous solution using a roller application unit to form the receiving layer: plasticized vinyl chloride / vinyl acetate copolymer 50% aqueous dispersion 49.5% by weight Vinyl chloride / acrylic acid ester copolymer 50% aqueous dispersion 49.5% by weight Polytetrafluoroethylene 30% aqueous dispersion 1.0% by weight
  • the machine speed was 130 m / min, the drying temperature was 110 ° C.
  • the application weight after drying was 5 to 7 g / m 2 .
  • the color density of the individual colors of the images obtained was measured with a "Gretag” ® density meter.
  • the compressibility is determined by the uniformity of the Contact pressure of the image receiving material on the thermal head and the resulting print image appearance assessed. For this grades 1 to 5 were awarded.
  • the grade 1 stands for an evenly printed image (without unprinted places).
  • the grade 5 is for a print image with many unprinted Vacancies.
  • Gloss values were used to assess the surface quality.
  • the gloss of the image-receiving material was measured using a three-angle gloss meter according to Dr. Measured for a long time at a measuring angle of 20 °.

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  • Optics & Photonics (AREA)
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  • Laminated Bodies (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft einen Bildträger (Trägermaterial) für Bildaufzeichnungsverfahren, insbesondere für thermische Farbstoffübertragungsverfahren, mit einer strahlenvernetzten Schaumschicht.
Die in den letzten Jahren entwickelten reprographischen Verfahren (beispielsweise die thermische Farbstoffübertragung oder das Ink-Jet-Verfahren), die die Wiedergabe eines elektronisch erzeugten Bildes in Form einer "Hardcopy" ermöglichen, gewinnen immer mehr an Bedeutung. Das Prinzip eines thermischen Farbstoffübertragungsverfahrens ist wie folgt:
Ein digitales Bild wird hinsichtlich der Grundfarben Cyan, Magenta, Gelb und Schwarz aufbereitet und in entsprechende elektrische Signale umgewandelt, die dann in Wärme mittels eines Thermokopfs im Drucker umgesetzt werden. Durch die Wärmeeinwirkung sublimiert der Farbstoff aus der Donorschicht eines im Kontakt mit dem Empfangsmaterial stehenden Farbmaterials und diffundiert in die Empfangsschicht hinein.
Ziel dieser Technologie ist die Anpassung der Bildqualität der Farbausdrucke an das Niveau der Silbersalzfotografie.
Um Bilder hoher Qualität hinsichtlich optischer Dichte, Farbtons und Auflösung zu erreichen, muß neben glatter Oberfläche, Hitze- und Lichtstabilität, guter Farbstofflöslichkeit und "anti-blocking"-Eigenschaften ein guter Kontakt zwischen dem Thermokopf des Druckers und dem Empfangsmaterial hergestellt werden. Ist dies nicht gewährleistet, können unbedruckte Stellen auf der Bildoberfläche oder Dichteschwankungen beobachtet werden.
Es ist beispielsweise aus der JP 60-236794 bekannt, Empfangsmaterialmaterialien aus Papier mit thermoplastischen, hochmolekularen Materialien zu beschichten, bevor die Bildempfangsschicht aufgetragen wird. Diese hochmolekularen Thermoplaste können Polyolefine, Polystyrol, Polyvinylidenchlorid, Polyethylenterephthalat oder Ionomerharz sein. Durch diese Zwischenschicht wird eine gute Sperrwirkung zwischen der Empfangsschicht und der Papierunterlage erreicht. Dadurch können Farbstoffe bei Wärmeeinwirkung nicht in die Unterlage (Papier) diffundieren und von Stoffen aus dem Papier weitergeschleppt werden, was sich in einer unscharfen Bilderscheinung äußert. Außerdem soll die Unebenheit der Papieroberfläche egalisiert und dadurch ein guter Kontakt zwischen dem Empfangsmaterial und dem Thermokopf gewährleistet werden. Nachteilig daran ist, daß diese Zwischenschicht die im Thermokopf erzeugte Wärme weiterleitet, wodurch nicht genug Farbstoff freigesetzt und von der Empfangsschicht aufgenommen wird. Das entstandene Bild weist dann eine ungenügende Farbdichte auf.
Um diesem Problem zu begegnen, wurde in der DE 39 34 014 eine Zwischenschicht vorgeschlagen, die eine wärmeisolierende und gleichzeitig weichmachende Funktion aufweist. Diese Zwischenschicht enthält polymere hohle Mikrokugeln und ein Bindemittel. Nachteilig an dieser Schicht ist ein Abmehleffekt.
Ein anderer Weg wird beschritten, indem als Zwischenschicht eine thermoplastische geschäumte Schicht auf einen Träger aufgetragen wird (JP 02-274592). Hier soll gleichzeitig eine Weichheit und gute Wärmeisolierung erreicht werden. Nachteilig an dieser Problemlösung ist, daß eine schlechte Oberflächenqualität der Schaumschicht auch eine schlechte Oberflächenqualität des ganzen Empfangsmaterials zur Folge hat. Um diese zu verbessern, müßte auf der Schaumschicht eine oberflächenverbessernde Siegelschicht aufgetragen werden, die sich wiederum auf die Wärmeisolierung nachteilig auswirkt.
In der JP 04-110196 wird eine Zwischenschicht aufgebracht, die aus ungesättigten Verbindungen besteht, mit Hilfe von UV- oder Elektronenstrahlen ausgehärtet wird und die eine Schaumstruktur aufweist. Die beschriebene Schaumschicht besteht aus einem sogenanntem Reaktivschaum, zu dessen Erzeugung chemische, unter Wärmeeinwirkung gasentwickelnde Verbindungen eingesetzt werden. Bedingt durch eine ungleichmäßige Porenausbildung weist eine solche Schaumschicht eine ungleichmäßige Wärmeisolierung und dadurch eine ungleichmäßige Farbstoffübertragung auf, was sich in einem sogenannten "mottle" des Bildes äußert.
In der JP 04-358889 wird ein unter Verwendung eines sogenannten Additivschaums hergestelltes Bildempfangsblatt beansprucht. Nachteilig bei der Erzeugung dieses Schaums, der als Zwischenschicht fungiert und ein strahlenhärtbares Acrylharz und als Schaumbasis Hohlpartikel (Hohlkügelchen) enthält, sind die Schwierigkeiten bei der gleichmäßigen Verteilung der Hohlpartikel in der Polymermatrix.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Bildträger für Bildaufzeichnungsverfahren bereitzustellen, der die Herstellung von Empfangsmaterialien mit ausgezeichneter Oberflächenqualität ermöglicht, mit denen Bilder mit hoher Farbdichte sowie einer hohen Farbbrillanz und Bildauflösung erzeugt werden können und ferner ein solches Empfangsmaterial bereitzustellen.
Die Aufgabe wird durch einen Bildträger gelöst, der eine Basisschicht und eine Schaumschicht enthält, wobei die Schaumschicht aus einem strahlenhärtbaren Tensidschaum besteht.
Die Grundlage für den Tensidschaum bilden Verbindungen mit ungesättigten Kohlenstoff-Doppelbindungen wie Acryl-, Methacryl-, Allyl- oder Vinylverbindungen. Sie können zusätzlich Hydroxyl-, Carboxyl- und andere polare Gruppen enthalten. Besonders bevorzugt werden vor allem solche Stoffe, die Acrylat- oder Methacrylatgruppen enthalten, wie Polyolacrylate, Polyesteracrylate, Urethanacrylate, Polyetheracrylate, Epoxidacrylate, Alkydharzacrylate sowie die den genannten Acrylaten entsprechenden Methacrylate. Besonders gut geeignet sind wasserverträgliche oder wasserlösliche Monomere und/oder oligomere Acrylate.
Die Wasserverträglichkeit einer Substanz gibt die Wassermenge an, die von dieser Substanz ohne Phasenbildung aufgenommen werden kann. Wird die Löslichkeitsgrenze Wasser/Substanz überschritten, so kommt es zur Phasentrennung.
Es wurde gefunden, daß die Schaumqualität, d.h. das Schaumvolumen und die Schaumstabilität mit zunehmender Wasserverträglichkeit der Acrylate zunimmt. Bei den wasserverträglichen Acrylaten dominieren beispielsweise die Urethanacrylate, Polyethylenglykol- oder Polypropylenglykolacrylate und die ethoxylierten Acrylate der mehrfunktionellen Alkohole des Trimethylolpropans und Pentaerythritols.
Für den Tensidschaum können Tenside aus der Gruppe der anionischen, kationischen, amphoteren und nichtionischen Produkte ausgewählt werden. Dazu gehören beispielsweise Fettsäuresalze (Seifen), Alkansulfonate, Alkylbenzolsulfonate, Olefinsulfonate, Fettalkoholsulfate, Fettalkoholpolyglykolsulfate, Ligninsulfonate, Sulfosuccinate, Fettalkoholpolyglykolphosphate, Gallensäuren, Distearyldimethylammoniumchlorid, Stearyl-N-acylamido-N-methylimidazoliniumchlorid, Dodecyldimethylbenzylammoniumchlorid, Alkylbetain, N-Carboxyethyl-N-alkylamidoethylglycinat, Aminoxide wie N-Alkylamidopropyl-N-dimethylaminoxid, Dipalmitoyllecithin, Fettalkoholpolyglykolether, Alkylphenolether, Fettsäuremonoglycerid, Ethoxylate, oder Sultaine. Aber auch Mischungen der genannten Verbindungen können eingesetzt werden. Besonders gut geeignet als Tensid ist ein Fettsäurepolyethylenglykolester. Die Menge des Tensids in der Schaumschicht kann 0,3 bis 5,5 Gew.% betragen.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung enthält die erfindungsgemäße Beschichtungsmasse zusätzlich einen Schaumstabilisator. Als Schaumstabilisatoren sind Verbindungen geeignet wie Fettsäurealkanolamide und deren ethoxylierte Derivate, wasserverträgliche Polymere wie Polyvinylalkohol, Polyvinylpyrrolidon, Cellulosederivate, Copolymerisate mit Acrylsäure und Maleinsäure und polyalkylenoxydmodifizierte Polydimethylsiloxane, insbesondere aber Zuckerverbindungen, beispielsweise das D-Sorbit. Die Menge des Stabilisators in der Schaumschicht kann 0,05 bis 1,5 Gew.% betragen.
In weiteren Versuchen zur Herstellung stabiler Tensidschäume haben sich komplette Tensid/Stabilisator-Systeme als besonders geeignet erwiesen. Unter einem kompletten System ist zu verstehen, daß das Tensid und der Stabilisator, gegebenenfalls unter Zugabe weiterer Hilfsstoffe wie Stearinsäure, Salze oder Silicate, verarbeitet und anschließend dem aufzuschäumenden Polymer zugesetzt werden.
Demnach kann das Tensid/Stabilisator-System folgende Zusammensetzung aufweisen:
38 - 51 Gew.% Tensid
9 - 12 Gew.% Stabilisator
0 - 8 Gew.% andere Hilfsstoffe
ad 100 Gew.% Wasser
Besonders gute Ergebnisse wurden erzielt mit einer Menge des Tensid/Stabilisator-Systems von 1 bis 10 Gew.%, insbesondere 2,5 bis 7,5 Gew.%, bezogen auf das Gewicht der trockenen Beschichtungsmasse.
Mit der erfindungsgemäßen Beschichtungsmasse Monomer (Oligomer)/Wasser/Tensid oder Monomer (Oligomer)/Wasser/Tensid/Stabilisator ist es gelungen, einen Tensidschaum (Schlagschaum) mit guten Schaumeigenschaften bezüglich Schaumvolumen, Bläschengröße und Schaumstabilität (Druckstabilität und Standzeit) herzustellen.
Zur Erhöhung der Schaumqualität (Schaumvolumen, Schaumstabilität) können zusätzlich Cotenside, insbesondere anionische Cotenside, eingesetzt werden. Als besonders gut geeignet erwiesen sich Cotenside, die mit dem Tensid/Stabilisator-System verträglich sind und die Elastizität der Schaumlamellen erhöhen, beispielsweise das Na-Kokosfettsäure-N-methyltaurinat oder das Alkansulfonat. Die Menge des Cotensids kann 0,5 bis 0,8 Gew.% betragen, insbesondere 0,6 bis 0,7 Gew.%, bezogen auf das Gewicht der trockenen Beschichtungsmasse.
Zu einer weiteren Erhöhung der mechanischen Festigkeit der Schaumgrundlage kann der Beschichtungsmasse ein reaktives Vernetzungsmittel wie Trimethylolpropantriacrylat zugemischt werden.
Die Herstellung des Tensidschaums erfolgt durch die Dispersion von Luft, CO2 oder N2 in der Beschichtungsmasse. Als Dispergiermaschinen können hierzu die nach dem Rotor-Stator-Prinzip arbeitenden Kolloidmühlen, beispielsweise das Ultra-Turrax® Rührwerk, eingesetzt werden.
Die Größe der erzeugten Bläschen beträgt 0,5 bis 20 µm. Besonders gute Eigenschaften weist ein Schlagschaum auf mit einer Bläschengröße von 1 bis 6 µm, insbesondere jedoch mit einer Größenverteilung von 1 bis 3 µm.
Das angestrebte Schaumvolumen beträgt 30 bis 60 %, insbesondere 45 bzw. 50%, bezogen auf das Volumen der Schaumschicht.
Die erfindungsgemäße Dicke der Schaumschicht beträgt 5 bis 30 um, insbesondere 8 bis 25 um.
Die erfindungsgemäße Beschichtungsmasse zur Erzeugung einer Schaumschicht kann in einer besonderen Ausführungsform folgende Komponenten enthalten:
80 - 90 Gew.% wasserverträgliche Verbindungen mit ungesättigten Doppelbindungen
1 - 10 Gew.% Tensidsystem (insbesondere 5 bis 10 Gew.%)
1 - 10 Gew.% Wasser
Die erfindungsgemäße Schaumschicht wird auf ein Basismaterial (Basisschicht) aufgetragen und durch energiereiche Strahlung vernetzt. Diese Strahlung kann eine Elektronenbestrahlung (ES) oder eine UV-Strahlung sein. Die Schaummasse kann mit üblichen Auftragsaggregaten wie Schaber- oder Spaltdosiersystemen oder Walzensystemen auf das Basismaterial aufgetragen werden.
Als Basismaterial kann beispielsweise eine Kunststoffolie oder ein beschichtetes oder unbeschichtetes Basispapier eingesetzt werden. Unter den unbeschichteten Papieren ist ein eine glatte verdichtete Oberfläche aufweisendes Basispapier besonders gut geeignet. In einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung wird ein mindestens eine Barriereschicht aufweisendes Basispapier eingesetzt. Eine Schicht, die die Funktion einer Barriereschicht unter der Schaumschicht hat, verhindert zusätzlich das Eindringen der aufgetragenen Schaummasse in das Papierinnere und erspart Beschichtungsmaterial.
Das Basispapier besteht vorzugsweise aus Zellstoffasern oder aus synthetischen Fasern und ist mit sonstigen üblichen Leimmitteln und Hilfsstoffen ausgerüstet. Es kann oberflächengeleimt und/oder harzbeschichtet sein.
Um die Haftung der Schaumschicht auf dem Papierträger zu verbessern, kann die Papieroberfläche mit Corona-Strahlen behandelt werden.
Die Barriereschicht kann erfindungsgemäß auf unterschiedliche Weise aus unterschiedlichen Stoffen hergestellt werden. In einer besonderen Ausführungsform besteht die Barriereschicht aus einem thermoplastischen Polymer, vorzugsweise einem Polyolefinfilm, der durch Extrusionsbeschichtung aufgebracht wird. Die Dicke der Schicht beträgt 5 bis 30 µm, vorzugsweise 7 bis 20 µm. Das Polyolefin ist beispielsweise Polyethylen oder Polypropylen, ein Ionomerharz oder ein anderes Ethylen-Copolymerharz.
In einer weiteren Ausführungsform kann die Barriereschicht als wäßrige Lösung eines wasserlöslichen filmbildenden Polymers aufgetragen werden. Hierfür geeignete wasserlösliche Polymere sind beispielsweise Polyvinylalkohole, Acrylsäure/Vinylmonomere, Polyacrylamid, Alginate oder Stärkederivate. Die Dicke einer solchen Barriereschicht nach der Trocknung beträgt je nach Art des Polymers 3 bis 30 µm.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die Barriereschicht strahlenhärtbare (ES/UV) Verbindungen enthalten. Die hierfür verwendeten Materialien sind Lacke aus Monomeren, Oligomeren oder Prepolymeren und deren Mischungen. Sie weisen im Molekül Kohlenstoff-Doppelbindungen auf. Besonders gut geeignet ist eine strahlenhärtbare Acrylatschicht. Die Schichtdicke beträgt 3 bis 20 µm, insbesondere 3 bis 6 µm.
Zur Erzeugung besonders brillanter Bilder wird die Schaumschicht im Kontakt mit hochglänzenden Metalloberflächen bzw. Hochglanzzylindern durch energiereiche Elektronen- oder UV-Strahlen vernetzt. Dadurch wird die durch eventuell an der Schichtoberfläche "aufgegangene" Bläschen geschädigte Oberfläche des Trägermaterials wieder "repariert".
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann auf die Schaumschicht eine weitere Schicht (Deckschicht) aufgetragen werden. Diese Deckschicht kann eine strahlenhärtbare Lackschicht sein, für die eine große Anzahl hochvernetzender (d.h. mehrfunktioneller) Acrylate geeignet ist, deren Viskositäten im Bereich 80 bis 200 mPa·s (cP) liegen. Vorzugsweise werden Epoxy- und Polyesteracrylate mit Acrylatverdünnern wie Hexandioldiacrylat (HDDA), Trimethylolpropantriacrylat (TMPTA) oder Tripropylenglykoldiacrylat (TPGDA) eingesetzt. Das Mengenverhältnis Acrylat/Acrylatverdünner beträgt vorzugsweise 1:1 bis 4:1.
Als Deckschicht kann aber auch eine auf die Schaumschicht aufkaschierte (laminierte) dünne Kunststoffolie, beispielsweise eine Polyesterfolie verwendet werden. Um eine besondere Brillanz der mit Hilfe dieses Trägermaterials erzeugten Bilder zu erreichen, können der Deckschicht Weißpigmente zugesetzt werden.
Die Dicke der Deckschicht kann 1 bis 10 µm, insbesondere 2 bis 9 µm betragen. Besonders gute Ergebnisse werden mit einer Deckschicht einer Dicke von 4 bis 6 µm (entspricht 4 - 6 g/m2 trockene Beschichtungsmasse) erreicht.
Eine Verbesserung der Haftung der Deckschicht auf dem Schaumgrund kann durch Coronabestrahlung der Schaumoberfläche erreicht werden.
Der gemäß den oben beschriebenen Ausführungsformen hergestellte erfindungsgemäße Bildträger wird nach Auftrag von Farbempfangsschichten als Bildempfangsmaterial für thermische Übertragungsverfahren (z.B. D2T2-Verfahren) oder Ink-Jet-Verfahren eingesetzt. Für die Bildempfangsschichten können alle geeigneten Materialien eingesetzt werden, wie sie aus der Literatur bekannt sind.
Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung näher erläutern:
Beispiel 1
Ausgehend von den in der folgenden Tabelle 1 aufgeführten Rezepturen wurde zunächst ein Schlagschaum mit Hilfe eines Rührwerks Ultra-Turrax S 50® (Janke u. Kunkel GmbH, Staufen) mit 3000 U/min bei einer Rührzeit von 1 bis 5 min hergestellt. Dieser wurde dann im nächsten Arbeitsschritt auf einem Labcoater mit Hilfe eines Mehrwalzenauftragssystems auf ein neutral geleimtes kalandriertes Papier mit einem Flächengewicht von 135 g/m2 bei einer Maschinengeschwindigkeit von 100 m/min aufgetragen. Vor der Beschichtung erfolgte eine Corona-Vorbehandlung der Papieroberfläche. Das beschichtete Papier wurde mit der Schichtseite gegen einen mit Wasser gekühlten Hochglanzzylinder gedrückt und von der Papierrückseite her mittels beschleunigter Elektronen bestrahlt. Die Härtung der Schaumschicht erfolgte bei einer Energiedosis der Elektronenstrahlen von 30 kGy unter N2-Inertatmosphäre.
Bestandteile 1a 1b 1c 1d
ethoxyliertes TMPTA*) Ethoxylierungsgrad=3 - - 28,6 -
ethoxyliertes TMPTA Ethoxylierungsgrad=20 80,0 - 28,6 42,85
wasserverdünnbares aliphat. Urethanacrylat Funktionalität=2-3 - 85,8 28,6 42,85
Tensid/Stabilisator-System (mit 50% Wasser) 10,0 7,1 7,1 7,1
Wasser 10,0 7,1 7,1 7,1
Auftragsgewicht, g/m2 20 19 10 20
TMPTA = Trimethylolpropantriacrylat
Die Mengenangaben in der Tabelle sind in Gew.% ausgedrückt und beziehen sich auf die Beschichtungsmasse.
Auf die anschließende Beschichtung des Papiers mit einer Bildempfangsschicht wird später eingegangen.
Beispiel 2
Ein mit Stearinsäure, Alkylketendimer und epoxydiertem Fettsäureamid geleimtes Papier von 135 g/m2 Flächengewicht wurde auf der Vorderseite mit Polyethylen (Auftragsgewicht: 15 g/m2) im Schmelzextrusionsverfahren beschichtet und nach einer Corona-Vorbehandlung mit einem gemäß Beispiel 1 erzeugten Schlagschaum nach folgenden Rezepturen beschichtet:
Bestandteile 2a 2b 2c 2d 2e 2f
ethoxyliertes TMPTA Ethoxylierungsgrad=3 28,6 28,9 14,3 14,3 13,2 -
ethoxyliertes TMPTA Ethoxylierungsgrad=20 28,6 28,9 35,7 35,7 33,1 35,5
aliphatisches Urethandi/triacrylat Funktionalität=2,5 28,6 28,9 35,7 35,7 6,6 35,5
aliphatisches Urethandiacrylat Funktionalität=2 33,1 14,2
Tensid/Stabilisator-System (mit 50% Wasser) 7,1 5,8 7,1 5,7 5,3 5,6
Na-Kokosfettsäure-N-methyltaurinat - 0,6 - 0,6 0,7 0,7
Wasser 7,1 6,9 7,1 8,0 8,0 8,5
Auftragsgewicht, g/m2 19 19 19 21,5 19 19
Das beschichtete Papier wurde mit der Schichtseite gegen einen mit Wasser gekühlten Hochglanzzylinder gedrückt und von der Papierrückseite her mittels beschleunigter Elektronen bestrahlt. Die Härtung der Schaumschicht erfolgte bei einer Energiedosis der Elektronenstrahlen von 25 kGy unter N2-Inertatmosphäre.
Beispiel 3
Auf ein Rohpapier wie in Beispiel 2 wurde eine Barriereschicht aus strahlenhärtbaren Acrylaten in einer Menge von 5 g/m2 aufgetragen. Anschließend erfolgte die Beschichtung mit einer gemäß Beispiel 2a hergestellten Schaumbeschichtungsmasse. Die Härtung der Schichten erfolgte mit Elektronenstrahlen mit einer Energiedosis von 30 kGy unter N2-Inertisierung.
Beispiel 4
Ein polyethylenbeschichtetes Basispapier mit einem Flächengewicht von 135 g/m2 (s. Beispiel 2) wurde gemäß der Rezeptur aus Beispiel 2a beschichtet und in einem weiteren Arbeitsschritt mit einer Glättschicht versehen. Die Glättschicht wurde aus einer Mischung von Epoxydiacrylat auf der Basis von Bisphenol-A und Trimethylolpropantriacrylat im Verhältnis 1:1 und unter Zugabe von 2 Gew.% des Photoinitiators 2-Hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-on in einer Menge von 6 g/m2 aufgetragen.
Zur Haftverbesserung wurde der Schaumgrund coronabehandelt. Die Härtung der Schaumschicht erfolgte mit Elektronenstrahlen bei einer Energiedosis von 20 kGy unter N2-Atmosphäre und die Glättschicht wurde mittels UV-Strahlung (Hg-Fusionslampe 120W/cm) gehärtet.
Die auf diese Weise hergestellte Unterlage wurde mit einer Empfangsschicht beschichtet.
Vergleichsbeispiel
Zum Vergleich wurde ein auf dem Markt verfügbares Bildempfangsblatt herangezogen. Das genannte Bildempfangsblatt weist einen Träger auf, welcher sowohl auf der Vorderseite als auch auf der Rückseite eine pigmentierte gereckte Polyolefinfolie aufweist, die auf ein Basispapier aufgeklebt ist. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 angegeben.
Auftrag der Bildempfangsschicht
Die mit der Schaumschicht versehenen Bildempfangsmaterial aus den Beispielen 1 bis 4 wurden zur Bildung der Empfangsschicht mit der folgenden Beschichtungsmasse aus wäßriger Lösung mit einem Walzenauftragsaggregat beschichtet:
weichmacherhaltiges Vinylchlorid/Vinylacetat-Copolymer 50 %ige wäßrige Dispersion 49,5 Gew.%
Vinylchlorid/Acrylsäureester-Copolymer 50 %ige wäßrige Dispersion 49,5 Gew.%
Polytetrafluorethylen 30 %ige wäßrige Dispersion 1,0 Gew.%
Die Maschinengeschwindigkeit war 130 m/min, die Trocknungstemperatur betrug 110°C. Das Auftragsgewicht nach der Trocknung lag bei 5 bis 7 g/m2.
Prüfergebnisse
Alle Bildempfangsmaterialien wurden mit Hilfe eines D2T2-Druckers der Fa. Mitsubishi unter Verwendung eines Mitsubishi-Originalfarbbands bedruckt.
Die Farbdichte der einzelnen Farben der erhaltenen Bilder wurde mit einem Densitätsmeßgerät "Gretag"® gemessen.
Die Kompressibilität wird durch die Gleichmäßigkeit des Anpreßdrucks des Bildempfangsmaterials am Thermokopf und die daraus resultierende Druckbilderscheinung beurteilt. Hierzu wurden Noten 1 bis 5 vergeben.
Die Note 1 steht für ein gleichmäßig bedrucktes Bild (ohne unbedruckte Stellen).
Die Note 5 wird für ein Druckbild mit vielen unbedruckten Stellen vergeben.
Zur Beurteilung der Oberflächenqualität wurden Glanzwerte herangezogen. Der Glanz des Bildempfangsmaterials wurde mit einem Dreiwinkel-Glanzmeßgerät nach Dr. Lange bei einem Meßwinkel von 20° gemessen.
Figure 00160001

Claims (13)

  1. Bildträger mit einer Basisschicht und einer Schaumschicht, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaumschicht aus einem strahlengehärteten Tensidschaum besteht.
  2. Bildträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaumschicht ein wasserverträgliches Acrylat enthält.
  3. Bildträger nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaumschicht zusätzlich Schaumstabilisatoren enthält.
  4. Bildträger nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaumschicht ein komplettes Tensid/Stabilisator-System enthält.
  5. Bildträger nach Anspruch 1, 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des Tensid/Stabilisator-Systems 2,5 bis 7,5 Gew.% beträgt, bezogen auf die Schaumschicht.
  6. Bildträger nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Bläschendurchmesser der Poren der Schaumschicht 1 bis 6 µm, insbesondere 1 bis 3 µm beträgt.
  7. Bildträger nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Basisschicht und der Schaumschicht eine Barriereschicht enthalten ist.
  8. Bildträger nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Barriereschicht eine Polyolefinschicht ist.
  9. Bildträger nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Barriereschicht strahlenhärtbare Verbindungen enthält.
  10. Bildträger nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Schaumschicht zusätzlich eine Deckschicht angeordnet ist.
  11. Bildträger nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschicht eine aufkaschierte Polyesterfolie darstellt.
  12. Bildträger nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschicht eine strahlenhärtbare Schicht ist.
  13. Empfangsmaterial, enthaltend einen Bildträger nach einem der Ansprüche 1 bis 12.
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