EP1262328B1 - Tintenstrahlaufzeichnungsmaterial mit verbesserter Lichtresistenz - Google Patents

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EP1262328B1
EP1262328B1 EP02006427A EP02006427A EP1262328B1 EP 1262328 B1 EP1262328 B1 EP 1262328B1 EP 02006427 A EP02006427 A EP 02006427A EP 02006427 A EP02006427 A EP 02006427A EP 1262328 B1 EP1262328 B1 EP 1262328B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
recording material
layer
material according
pigment
lower layer
Prior art date
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Application number
EP02006427A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1262328A2 (de
EP1262328A3 (de
Inventor
Richard Anthony Barcock
Douglas Brownbridge
Aidan Joseph Lavery
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Felix Schoeller Jr Foto und Spezialpapiere GmbH
Original Assignee
Felix Schoeller Jr Foto und Spezialpapiere GmbH
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Publication of EP1262328A3 publication Critical patent/EP1262328A3/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • 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
    • B41M5/502—Recording sheets characterised by the coating used to improve ink, dye or pigment receptivity, e.g. for ink-jet or thermal dye transfer recording characterised by structural details, e.g. multilayer materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
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    • 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
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    • B41M5/506—Intermediate layers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/24—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
    • Y10T428/24802—Discontinuous or differential coating, impregnation or bond [e.g., artwork, printing, retouched photograph, etc.]

Definitions

  • the invention relates to a recording material for the Ink jet printing process with a support and at least one lower layer and one upper, Pigment and a mixture with UV absorber and radical inhibitor (s) containing layer.
  • ink jet printing process becomes tiny Ink droplets using different, already several times described techniques on a recording material brought and received by this.
  • the recording material becomes different Requirements such as high color density of the printed Points, high ink receptivity, short Drying time and associated adequate Smear resistance, one not beyond the necessary extent Transverse dye diffusion in the transverse direction of printed dots (bleed) as well as a small mottle and a high water resistance. Further requirements, especially for photo-like prints, is a uniform print gloss and surface gloss of the Recording material.
  • Inkjet printing processes are in the past Years have become very important.
  • the recording layers originally had a high proportion of one in water swelling binding agent, for example Polyvinyl alcohol and gelatin.
  • This binder was either on the base paper or one with polyolefin applied coated substrate.
  • Such materials have the advantage that they shine and very high Have color densities after printing. This also applies to Systems based on gelatin.
  • a major disadvantage are the long drying times, so it at the Handling the prints to affect the Surface quality can come.
  • US 5 948 150 describes a composition known as Additive in an ink for an ink-jet printer or but can be used as a coating on paper, which should be printed by an ink-jet printer.
  • the composition contains at least one UV absorber and a radical inhibitor.
  • the UV absorber can be used in one Amount of 0.5 to 50 wt.%, Based on the weight of Composition can be used.
  • the radical inhibitor can in an amount of 0.5 to 25 wt.%, Based on the Weight of the composition to be used.
  • the EP 0 903 246 A2 discloses an ink jet recording material with at least one Ink-receiving layer next to colloidal amorphous Silica and alumina / silica particles a UV absorber and may additionally contain an antioxidant.
  • EP 967 086 A1 discloses a recording material for the ink jet printing with a support and at least an ink receiving layer, the UV absorber and May contain antioxidants.
  • the invention is based on the object Recording material for the ink-jet printing process provide a high gloss, high color density, large range, high image resolution but above all one good, light stability against ozone exposure has.
  • the Recording material should also be a short Drying time and high ink absorbency have.
  • an inkjet recording material with a carrier and at least a lower layer and an upper pigment containing layer, wherein the upper layer is a mixture contains, which at least one UV absorber and at least one radical inhibitor in one Amount ratio 1: 1 to 6: 1 contains.
  • this task also solved by an ink jet recording material with a support and at least one lower layer and an upper pigment-containing layer, wherein the lower layer contains a mixture which at least a UV absorber and at least one radical inhibitor in a ratio of 1: 1 to 6: 1.
  • the lower layer contains at least Barium sulfate as a pigment.
  • the mixture contains a Combination of radical inhibitors. At least one Part of the previously described combination is a Transition metal complex. Particularly well suited Compounds such as Cu (II), Ni (II) and Co (II) acetates or Acetylacetonates.
  • the proportion of the transition metal complex may be 10 to 60% by weight, preferably 20 to 50 % By weight, based on the mass of the invention Mixture, amount.
  • the amount of the mixture in the upper or lower layer may be 0.1 to 10 wt.%, Based on the mass of dried layer.
  • the radical inhibitors used in the mixture can all organic or inorganic compounds, the added in the coating material there existing molecules with one or more eliminate unpaired electrons.
  • UV absorber As a UV absorber, all the usual organic Substances that have an absorption capacity for UV radiation have to be used.
  • Typical UV absorbers are for example, substituted benzotriazoles, derivatives of Benzophenone, phenyl-substituted acrylates, Triphenyltriazines or salicylates.
  • suitable aryl ketones such as anthrone and 9-fluorenone were found and 2- (2-hydroxy-3,5-di-tert-amyl-phenyl) -2H-benzotriazole.
  • antioxidants all organic and inorganic compounds are used by Oxygen-induced oxidative processes inhibit or prevent them from being used. Examples these are due to sterically hindering groups substituted phenols, hydroquinones, aromatic amines, organic sulfides, polysulfides, dithiocarbamates, thiols, Phosphites and phosphonates. As especially suitable proved N-phenyl-2-naphthylamine, 4-methyl-2,6-di-tert-butylphenol and 1,4-benzoquinone.
  • the pigment used in the upper layer has a particle size of at most about 500 nm, preferably up to 300 nm.
  • the pigments include, for example, silica, cationically modified silica, alumina, cationically modified alumina, barium sulfate and / or barium oxide and mixtures thereof. Particularly preferred is alumina having a particle size of 50 to 180 nm and a specific surface area (BET) of 40 to 70 m 2 / g.
  • the top layer is the layer to which the ink fluid is applied through the printhead of the printer.
  • the upper layer may contain a binder from the group of hydrophilic colloidal and / or water-soluble / water-dispersible polymers.
  • binders such as polyvinyl alcohol, completely or partially saponified, cationically modified polyvinyl alcohol, polyvinyl alcohol containing silyl groups, polyvinyl alcohol containing acetal groups, polyvinylpyrrolidone, polyvinyl acetate, gelatin, starch, starch derivatives such as hydroxyethyl starch, casein, cellulose esters such as carboxymethylcellulose, polyethylene oxide, polyethylene glycol, polyacrylic acid, styrene / Butadiene latex and styrene / acrylate latex or mixtures of these binders.
  • a binder is polyvinyl alcohol, wherein a partially saponified polyvinyl alcohol having a high viscosity of 35 to 80 cP, in particular 40 to 60 cP (measured at 4% aqueous solutions at 20 ° C) is preferred. But also a fully saponified polyvinyl alcohol or acetal- and silanol-modified polyvinyl alcohols can be used.
  • the ratio pigment / binder in the upper layer is 20: 1 to 1: 1, preferably 14: 1 to 6: 1, but especially 8: 1 to 6: 1.
  • the coating weight of the upper layer is 10 to 25 g / m 2 , in particular 15 to 20 g / m 2 .
  • the lower layer 5 to 95% by weight of pigment, in particular 50 to 95% by weight of pigment, based on the mass of the dried layer contain.
  • the pigment used in the lower layer preferably has a particle size of 0.1 to 6 microns.
  • barium sulfate having a particle size of 0.2 to 2 .mu.m, in particular 0.5 to 1.2 microns.
  • at least one further pigment such as aluminum oxide and / or silica containing an aluminum oxide obtained by calcination from aluminum hydroxide with a specific surface area (BET) of 160 to 240 m 2 / g and a particle size of 0.7 to 5 .mu.m, in particular 1 to 3 .mu.m, proved to be particularly suitable.
  • the ratio of barium sulfate / aluminum oxide is preferably 3: 1 to 1: 3.
  • the lower layer may be a hydrophilic colloidal and / or water-soluble / water-dispersible Binder included. Suitable are binders such as Polyvinyl alcohol, completely or partially saponified, cationically modified polyvinyl alcohol, silyl groups comprising polyvinyl alcohol, having acetal groups Polyvinyl alcohol, polyvinyl pyrrolidone, polyvinyl acetate, Gelatin, starch, starch derivatives such as hydroxyethyl starch, Casein, cellulose esters such as carboxymethyl cellulose, Polyethylene oxide, polyethylene glycol, polyacrylic acid, Styrene / butadiene latex and styrene / acrylate latex.
  • binders such as Polyvinyl alcohol, completely or partially saponified, cationically modified polyvinyl alcohol, silyl groups comprising polyvinyl alcohol, having acetal groups Polyvinyl alcohol, polyvinyl pyrrolidone, polyvinyl acetate,
  • a complete and / or partial Saponified polyvinyl alcohol or its acetal and / or silanol-modified derivatives is that Quantity ratio of pigment / binder 10: 1 to 1: 1, preferably 8: 1 to 1: 1.
  • the application amount may be 5 to 30 g / m 2 , preferably 10 to 25 g / m 2 .
  • the upper and lower layers may also have others Additives and adjuvants contain as dye-fixing Compounds, surfactants, plasticizers, crosslinking agents, Color pigments and optical brighteners.
  • dye-fixing agents include, for example quaternary polyammonium salts, cationic polyamines, cationic polyacrylamides, cationic polyethyleneimines.
  • the amount of auxiliaries may amount to 10% by weight, based on the mass of the dried layer.
  • any base paper can be used as carrier material be used. Preference is given to surface-sized, calendered or uncalendered or strongly sized Base papers.
  • the paper can be made sour or neutral be.
  • the raw paper should have a high dimensional stability and should be able to be in the ink to absorb contained liquid without undulation. Papers with high dimensional stability Pulp mixtures of softwood pulps and Eucalyptus pulps are particularly suitable. In that regard, the disclosure of DE 196 02 793 B1 which is a base paper for an ink jet recording material describes.
  • the raw paper can further, customary in the paper industry auxiliaries and Additives such as dyes, optical brighteners or Defoamer included. Also the use of Committee pulp and reclaimed waste paper is possible.
  • the dash can be kaolin and / or calcium carbonate as a pigment.
  • a paper coated on one or both sides with polyolefins in particular with polyethylene (LDPE and / or HDPE), is suitable as the carrier material.
  • the application amount of the polyethylene is 5 to 20 g / m 2 .
  • the basis weight of the carrier may be 50 to 300 g / m 2 .
  • any, well-known application and dosing can be used like roller coating, engraving, Nipp compiler and Heilbürsten- or Rollrakeldostician. Particularly preferred is the application by means of a Cascade coating machine or a slot caster.
  • the back can be provided with a separate functional layer.
  • Suitable backsheets are in the DE 43 08 274 A1 and DE 44 28 941 A1, to the disclosure of which reference is made.
  • the lower layer of Comparative Example 1 has the identical composition as in Example 1 on. she is applied in the same layer thickness.
  • the upper layer has the same composition as in Examples 1 to 18, but without the addition of Excipients to improve the light stability. She is applied in the same layer thickness.
  • the recording papers proposed by the printer manufacturers such as Epson® PM S041287 for Epson® 740, HP Premium for HP 970 cxi, Canon® GP-301 and PR-101 for Canon® BJC 8200 as well as the commercially available microporous recording material Konica® QP used as the universal standard for each type of printer as a comparison to assess light stability.
  • connection operation A Bis (2,2,6,6-tetramethyl-1- (octyloxy) -4-piperi-dinyl) decandiklar Radical inhibitor B Cu (II) acetate monohydrate Radical inhibitor C Ni (II) acetate tetrahydrate Radical inhibitor D Co (II) acetylacetonate hydrate Radical inhibitor e 2- (2-hydroxy-3,5-di-tert-amyl-phenyl) -2H-benzotriazole UV absorbers F anthrone UV absorbers G 9-fluorenone antioxidant H N-phenyl-2-naphthylamine antioxidant I 4-methyl-2,6-di-tert-butylphenol antioxidant J 1,4-benzoquinone antioxidant

Landscapes

  • Ink Jet Recording Methods And Recording Media Thereof (AREA)
  • Ink Jet (AREA)
  • Inks, Pencil-Leads, Or Crayons (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft ein Aufzeichnungsmaterial für das Tintenstrahl-Druckverfahren mit einem Träger und mindestens einer unteren Schicht und einer oberen, Pigment und ein Gemisch mit UV-Absorber und Radikal-Inhibitor(en) enthaltenden Schicht.
Beim Tintenstrahl-Druckverfahren (Ink-Jet) werden winzige Tintentröpfchen mit Hilfe verschiedener, bereits mehrfach beschriebener Techniken auf ein Aufzeichnungsmaterial gebracht und von diesem aufgenommen.
An das Aufzeichnungsmaterial werden unterschiedliche Anforderungen gestellt wie hohe Farbdichte der gedruckten Punkte, eine hohe Tintenaufnahmefähigkeit, kurze Trocknungszeit und damit verbundene ausreichende Wischfestigkeit, eine nicht über das notwendige Ausmaß hinausgehende Farbstoffdiffusion in Querrichtung der gedruckten Punkte (Bleed) sowie ein geringer Mottle und eine hohe Wasserfestigkeit. Weitere Anforderungen, insbesondere für fotoähnliche Drucke, ist ein gleichmäßiger Druckglanz und Oberflächenglanz des Aufzeichnungsmaterials.
Tintenstrahl-Druckverfahren sind in den vergangenen Jahren sehr wichtig geworden. Die Aufzeichnungsschichten hatten ursprünglich einen hohen Anteil eines in Wasser quellenden Bindungsmittels, beispielsweise Polyvinylalkohol und Gelatine. Dieses Bindemittel wurde entweder auf das Rohpapier oder ein mit Polyolefin beschichtetes Substrat aufgetragen. Solche Materialien haben den Vorteil, dass sie glänzen und sehr hohe Farbdichten nach dem Druck aufweisen. Dies gilt auch für Systeme auf der Basis von Gelatine. Ein Hauptnachteil sind die langen Trocknungszeiten, so dass es bei der Handhabung der Drucke zu Beeinträchtigungen der Oberflächenqualität kommen kann.
In den vergangenen Jahren ging die Entwicklung zu sogenannten mehr mesoporösen Systemen, die aufgrund von Hohlräumen in der aufgetragenen Schicht die Tinte während des Druckens rasch absorbieren können und insbesondere geeignet sind für Druckköpfe vom Piezo-Typ. Diese Aufzeichnungsmaterialien enthalten im allgemeinen einen hohen Pigmentanteil. Die Pigmente weisen eine Größe im Nanometerbereich, insbesondere unter der Wellenlänge des sichtbaren Lichts auf, sind also kleiner als 400 nm, um eine glänzende Oberfläche zu gewährleisten. Diese Aufzeichnungsmaterialien weisen eine hervorragende Bildqualität aufgrund der guten Farbfixierung auf. Sie besitzen eine kurze Trocknungszeit und Probleme mit der Koaleszenz und Bleed treten nicht auf. Solche mesoporösen Systeme reagieren aber empfindlich auf die Exposition mit Licht und Ozon. Silbersalzfotografien sind lichtecht über einen Zeitraum von 15 bis 20 Jahre und Ink-Jet-Bilder sollten mindestens ebenso lange lichtecht sein. Außerdem ist ein voller Farbtonumfang der gedruckten Bilder von großer Bedeutung. Allerdings sind Tintenfarbstoffe, die eine verbesserte Farbtonsättigung liefern, grundsätzlich anfällig für eine Fotodegradation.
Zu den derzeitig vorgeschlagenen Lösungen des Problems gehört das Laminieren des gedruckten Bilds mit einem Polyester-Film, die Verwendung lichtstabiler pigmenthaltiger Tinten oder der Zusatz metallhaltiger Färbemittel in die Tinten. Diese Lösungen weisen zwar positive Aspekte auf, sind jedoch nicht frei von Nachteilen. Zu den Nachteilen gehört einerseits die Erhöhung der Produktionskosten, verursacht durch den Laminierungsschritt. Andererseits neigt das metallhaltige Färbemittel dazu, signifikante Farbtonverschiebungen zu verursachen, die sich als eine Farbtrübung bemerkbar machen. Zur Verbesserung der Lichtstabilität werden auch Zusätze wie UV-Absorber oder Antioxidantien in Beschichtungslösungen eingesetzt. Allerdings kann die Zugabe der genannten Zusätze gleichzeitig die Tintenabsorptionsfähigkeit deutlich beeinträchtigen.
In der EP 0 937 582 wird Cyclodextrin zur Erhöhung der Lichtstabilität eingesetzt. In der US 5 948 150 wird eine in einem Lösungsmittel gelöste Komposition aus definierten UV-Absorbern, Radikal-Inhibitoren und Antioxidantien zusammen mit einem Bindemittel auf einen Trägermaterial aufgetragen. Eine Verbesserung der Lichtstabilität wurde nur bei Bildern erreicht, die mit einem bestimmten Drucker-Typ gedruckt wurden. Das in der genannten Schrift beschriebene Aufzeichnungsmaterial weist jedoch eine unzureichende Tintenaufnahmefähigkeit auf und ist somit für schnellarbeitende Drucker-Systeme wie Piezo-Drucker nicht geeignet.
In der US 5 712 027 wird zur Verbesserung der Lichtstabilität ein polymeres Zusatzstoff mit Guanidin-Gruppen eingesetzt.
Die US 5 948 150 beschreibt eine Zusammensetzung, die als Additiv in einer Tinte für einen Ink-Jet-Drucker oder aber als Beschichtung auf Papier eingesetzt werden kann, welches durch einen Ink-Jet-Drucker bedruckt werden soll.
Die Zusammensetzung enthält mindestens einen UV-Absorber und einen Radikalinhibitor. Der UV-Absorber kann in einer Menge von 0,5 bis 50 Gew.%, bezogen auf das Gewicht der Zusammensetzung eingesetzt werden. Der Radikalinhibitor kann in einer Menge von 0,5 bis 25 Gew.%, bezogen auf das Gewicht der Zusammensetzung, eingesetzt werden. Die EP 0 903 246 A2 offenbart ein Tintenstrahl-Aufzeichnungsmaterial mit mindestens einer Tintenaufnahmeschicht, das neben kolloidalem amorphem Silika und Aluminiumoxid/Silikat-Teilchen einen UV-Absorber und zusätzlich ein Antioxidant enthalten kann. Die EP 967 086 A1 offenbart ein Aufzeichnungsmaterial für den Tintenstrahldruck mit einem Träger und mindestens einer Tintenaufnahmeschicht, die UV-Absorber und Antioxidantien enthalten kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Aufzeichnungsmaterial für das Ink-Jet-Druckverfahren bereitzustellen, das einen hohen Glanz, hohe Farbdichte, großen Tonumfang, hohe Bildauflösung vor allem aber eine gute, Lichtstabilität gegen Ozon-Einwirkung aufweist. Das Aufzeichnungsmaterial soll ferner eine kurze Trocknungszeit und eine hohe Tintenaufnahmefähigkeit besitzen.
Gelöst werden diese Aufgaben durch ein Tintenstrahl-Aufzeichnungsmaterial mit einem Träger und mindestens einer unteren Schicht und einer oberen Pigment enthaltenden Schicht, wobei die obere Schicht ein Gemisch enthält, welches mindestens einen UV-Absorber und mindestens einen Radikal-Inhibitor in einem Mengenverhältnis 1:1 bis 6:1 enthält. Gemäß einer alternativen Ausführungsform wird diese Aufgabe auch gelöst durch ein Tintenstrahl-Aufzeichnungsmaterial mit einem Träger und mindestens einer unteren Schicht und einer oberen Pigment enthaltenden Schicht, wobei die untere Schicht ein Gemisch enthält, welches mindestens einen UV-Absorber und mindestens einen Radikal-Inhibitor in einem Mengenverhältnis 1:1 bis 6:1 enthält. In beiden alternativen Ausführungsformen enthält die untere Schicht mindestens Bariumsulfat als Pigment.
Auch sogenannte Chromophor-Protektoren wie Übergangsmetallkomplexe werden erfindungsgemäß als Radikal-Inhibitoren bezeichnet. In einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung enthält das Gemisch eine Kombination von Radikal-Inhibitoren. Mindestens ein Bestandteil der zuvor bezeichneten Kombination ist ein Übergangsmetall-Komplex. Besonders gut geeignet sind Verbindungen wie Cu(II)-, Ni(II)- und Co(II)-Acetate oder -Acetylacetonate. Der Anteil des Übergangsmetall-Komplexes kann 10 bis 60 Gew.%, vorzugsweise 20 bis 50 Gew.%, bezogen auf die Masse des erfindungsgemäßen Gemischs, betragen.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung enthält das oben genannte Gemisch neben Radikal-Inhibitor und UV-Absorber zusätzlich ein Antioxidans. Vorzugsweise sind alle drei Komponenten zu gleichen Teilen in dem Gemisch enthalten.
Die Menge des Gemischs in der oberen oder unteren Schicht kann 0,1 bis 10 Gew.% betragen, bezogen auf die Masse der getrockneten Schicht.
Die in dem Gemisch verwendeten Radikal-Inhibitoren können alle organischen oder anorganischen Verbindungen sein, die zugesetzt in die Beschichtungsmasse die dort existierenden Moleküle mit einem oder mehreren ungepaarten Elektronen eliminieren. Dazu gehören beispielsweise gehinderte Aminoether-Derivate, alkylsubstituierte Phenole oder Übergangsmetall-Komlexe.
Als UV-Absorber können alle üblichen organischen Substanzen, die ein Absorptionsvermögen für UV-Strahlung aufweisen, eingesetzt werden. Typische UV-Absorber sind beispielsweise substituierte Benzotriazole, Derivate des Benzophenons, phenylsubstituierte Acrylate, Triphenyltriazine oder Salicylate. Als besonders geeignet erwiesen sich Arylketone wie Anthron und 9-Fluorenon sowie 2-(2-Hydroxy-3,5-di-tert.amyl-phenyl)-2H-benzotriazol.
Als Antioxidantien können alle organischen und anorganischen Verbindungen verwendet werden, die durch Sauerstoff-Einwirkung bedingten oxidativen Prozesse hemmen oder verhindern, eingesetzt werden. Beispiele hierfür sind durch sterisch hindernde Gruppen substituierte Phenole, Hydrochinone, aromatische Amine, organische Sulfide, Polysulfide, Dithiocarbamate, Thiole, Phosphite und Phosphonate. Als besonders geeignet erwiesen sich N-Phenyl-2-naphthylamin, 4-Methyl-2,6-di-tert-butylphenol und 1,4-Benzochinon.
Ausgehend von den bekannten negativen Auswirkungen der Zusätze wie Vergilbung des Aufzeichnungsmaterials beim Einsatz von UV-Absorbern, Glanzverlust oder Cracking-Effekt beim Einsatz von gehinderten Aminen oder Trübung des gedruckten Bildes beim Einsatz von Metallkomplexen war es überraschend festzustellen, dass eine Abmischung der Zusätze in einem spezifischen Mengenbereich einen synergistischen Effekt in bezug auf die Haltbarkeit der Farben, ohne die oben erwähnten Nachteile, zeigt und darüber hinaus auch die schnelle Trocknung des Aufzeichnungsmaterials nicht beeinträchtigt.
Überraschenderweise hat sich herausgestellt, dass die Verwendung von Bariumsulfat als Pigment in der unteren Schicht den erfindungsgemäßen Effekt verstärkt. Darüber hinaus kann das erfindungsgemäße Aufzeichnungsmaterial sowohl für farbstoffhaltige als auch für pigmenthaltige Tinten eingesetzt werden. Dadurch ist eine universelle Verwendbarkeit für eine Reihe verschiedener Drucker gegeben. Durch das erfindungsgemäße Gemisch, unterstützt durch die Anordnung wenigstens zweier Schichten, wird die Tintenflüssigkeit schnell von der unteren Schicht aufgenommen, wobei die Farbstoffe oder Farbpigmente der Tinte an der Oberfläche der oberen Schicht fixiert werden, d.h. deren Migration innerhalb der Schichten wird verhindert.
Das in der oberen Schicht eingesetzte Pigment weist eine Partikelgröße von höchstens etwa 500nm, vorzugsweise bis zu 300nm, auf. Zu den Pigmenten gehören beispielsweise Kieselsäure, kationisch modifizierte Kieselsäure, Aluminiumoxid, kationisch modifiziertes Aluminiumoxid, Bariumsulfat und/oder Bariumoxid sowie Mischungen aus diesen. Besonders bevorzugt wird Aluminiumoxid mit einer Partikelgröße von 50 bis 180 nm und einer spezifischen Oberfläche (BET) von 40 bis 70 m2/g. Die obere Schicht ist die Schicht, auf die die Tintenflüssigkeit durch den Druckkopf des Druckers aufgebracht wird. Die obere Schicht kann ein Bindemittel aus der Gruppe der hydrophilen kolloidalen und/oder wasserlöslichen/wasserdispergierbaren Polymere enthalten. Geeignet sind Bindemittel wie Polyvinylalkohol, vollständig oder teilweise verseift, kationisch modifizierter Polyvinylalkohol, Silylgruppen aufweisender Polyvinylalkohol, Acetalgruppen aufweisender Polyvinylalkohol, Polyvinylpyrrolidon, Polyvinylacetat, Gelatine, Stärke, Stärke-Derivate wie Hydroxyethylstärke, Kasein, Celluloseester wie Carboxymethylcellulose, Polyethylenoxid, Polyethylenglykol, Polyacrylsäure, Styrol/Butadien-Latex und Styrol/Acrylat-Latex oder Gemische aus diesen Bindemitteln. Besonders gut geeignet als Bindemittel ist Polyvinylalkohol, wobei ein teilverseifter Polyvinylalkohol mit hoher Viskosität von 35 bis 80 cP, insbesondere 40 bis 60 cP (gemessen an 4 %igen wässrigen Lösungen bei 20 °C) bevorzugt wird. Aber auch ein vollverseifter Polyvinylalkohol oder acetal- und silanolmodifizierte Polyvinylalkohole können eingesetzt werden.
Das Mengenverhältnis Pigment/Binder in der oberen Schicht beträgt 20:1 bis 1:1, vorzugsweise 14:1 bis 6:1, insbesondere jedoch 8:1 bis 6:1.
Das Auftragsgewicht der oberen Schicht beträgt 10 bis 25 g/m2, insbesondere 15 bis 20 g/m2.
Gemäß einer Ausführungsform kann die untere Schicht 5 bis 95 Gew.% Pigment, insbesondere 50 bis 95 Gew.% Pigment, bezogen auf die Masse der getrockneten Schicht, enthalten.
Das in der unteren Schicht eingesetzte Pigment weist vorzugsweise eine Partikelgröße von 0,1 bis 6 µm auf. Besonders bevorzugt wird Bariumsulfat mit einer Partikelgröße von 0,2 bis 2 µm, insbesondere 0,5 bis 1,2 µm. In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist neben Bariumsulfat mindestens noch ein weiteres Pigment wie Aluminiumoxid und/oder Kieselsäure enthalten, wobei sich ein durch Calcinieren aus Aluminiumhydroxid gewonnenes Aluminiumoxid mit einer spezifischen Oberfläche (BET) von 160 bis 240 m2/g und einer Partikelgröße von 0,7 bis 5 µm, insbesondere 1 bis 3µm, als besonders geeignet erwies. Das Mengenverhältnis Bariumsulfat/Aluminiumoxid beträgt vorzugsweise 3:1 bis 1:3.
Die untere Schicht kann ein hydrophiles kolloidales und/oder wasserlösliches/wasserdispergierbares Bindemittel enthalten. Geeignet sind Bindemittel wie Polyvinylalkohol, vollständig oder teilweise verseift, kationisch modifizierter Polyvinylalkohol, Silylgruppen aufweisender Polyvinylalkohol, Acetalgruppen aufweisender Polyvinylalkohol, Polyvinylpyrrolidon, Polyvinylacetat, Gelatine, Stärke, Stärke-Derivate wie Hydroxyethylstärke, Kasein, Celluloseester wie Carboxymethylcellulose, Polyethylenoxid, Polyethylenglykol, Polyacrylsäure, Styrol/Butadienlatex und Styrol/Acrylatlatex. Besonders gut geeignet ist ein vollständig und/oder teilweise verseifter Polyvinylalkohol oder seine acetal- und/oder silanolmodifizierten Derivate. Im Falle des Einsatzes eines Pigments in der unteren Schicht beträgt das Mengenverhältnis Pigment/Binder 10:1 bis 1:1, vorzugsweise 8:1 bis 1:1.
Die Auftragsmenge kann 5 bis 30 g/m2, vorzugsweise 10 bis 25 g/m2 betragen.
Die obere und die untere Schicht können ferner weitere Additive und Hilfsstoffe enthalten wie farbstoffixierende Verbindungen, Tenside, Weichmacher, Vernetzungsmitteln, Farbpigmente und optische Aufheller. Zu den farbstoffixierenden Mitteln gehören beispielsweise quaternäre Polyammoniumsalze, kationische Polyamine, kationische Polyacrylamide, kationische Polyethylenimine. Die Menge der Hilfsstoffe können bis 10 Gew.% betragen, bezogen auf die Masse der getrockneten Schicht.
Als Trägermaterial kann grundsätzlich jedes Rohpapier verwendet werden. Bevorzugt werden oberflächengeleimte, kalandrierte oder nicht kalandrierte oder stark geleimte Rohpapiere. Das Papier kann sauer oder neutral geleimt sein. Das Rohpapier soll eine hohe Dimensionsstabilität aufweisen und soll in Lage sein, die in der Tinte enthaltene Flüssigkeit ohne Wellenbildung aufzunehmen. Papiere mit hoher Dimensionsstabilität aus Zellstoffgemischen von Nadelholzzellstoffen und Eukalyptuszellstoffen sind insbesondere geeignet. Insoweit wird auf die Offenbarung der DE 196 02 793 B1 verwiesen, die ein Rohpapier für ein Tintenstrahl-Aufzeichnungsmaterial beschreibt. Das Rohpapier kann weitere, in der Papierindustrie üblichen Hilfsstoffe und Additive wie Farbstoffe, optische Aufheller oder Entschäumer enthalten. Auch der Einsatz von Ausschußzellstoff und aufgearbeiteten Altpapier ist möglich.
Es können Rohpapiere mit einem Flächengewicht von 50 bis 300 g/m2 eingesetzt werden. Besonders gut geeignet sind Rohpapiere mit einer Oberflächen-Rauhigkeit von < 300 Sheffield-Einheiten, insbesondere < 200 Sheffield-Einheiten, gemessen nach TAPPI T538.
Gut geeignet als Trägermaterial sind ferner gießbeschichtete und mittels einer beheizten Zylinderoberfläche getrocknete Papiere (Cast-coated Papiere). Der Strich kann Kaolin und/oder Calciumcarbonat als Pigment enthalten.
Darüber hinaus ist als Trägermaterial ein einseitig oder beidseitig mit Polyolefinen, insbesondere mit Polyethylen (LDPE und/oder HDPE), beschichtetes Papier geeignet. Die Auftragsmenge des Polyethylens beträgt 5 bis 20 g/m2. Auch Kunststofffolien, beispielsweise aus Polyester oder Polyvinylchlorid, sind als Träger geeignet. Das Flächengewicht des Trägers kann 50 bis 300 g/m2 betragen.
Zum Auftragen der Schichten kann jedes beliebige, allgemein bekannte Auftrags- und Dosierverfahren verwendet werden wie Walzenauftrag-, Gravur-, Nippverfahren und Luftbürsten- oder Rollrakeldosierung. Besonders bevorzugt wird das Auftragen mit Hilfe einer Kaskaden-Beschichtungsanlage oder eines Schlitzgießers.
Zur Einstellung des Curlverhaltens, der Antistatik und der Transportfähigkeit im Drucker kann die Rückseite mit einer gesonderten Funktionsschicht versehen werden. Geeignete Rückseitenschichten werden in den
DE 43 08 274 A1 und DE 44 28 941 A1 beschrieben, auf deren Offenbarung Bezug genommen wird.
Die folgenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung.
Beispiele 1 bis 18
Zur Herstellung der unteren Schicht wurden 77,6 g Bariumsulfat (70 %ig), 60,4 g Aluminiumoxid (90 %ig)in 206 g Wasser (demineralisiert) dispergiert und mit 155,3 einer 10 %igen Polyvinylalkohol-Lösung vermischt. Die erhaltene Beschichtungsmasse für die untere Schicht wurde auf die Vorderseite eines mit Alkylketendimer neutral geleimten und mit Stärke oberflächengeleimten Rohpapiers mit einem Flächengewicht von 135 g/m2 mit Hilfe eines Schlitzgießers aufgetragen und bei 100 °C getrocknet. Das trockene Auftragsgewicht betrug 15 g/m2.
Zur Herstellung der Masse für die obere Schicht wurden 166,66 Aluminiumoxid (40 %ig) und 55,54 g einer 12 %igen Polyvinylalkohol-Lösung in 44,11 g Wasser (demineralisiert) unter Zugabe der in den Tabellen 1 bis 3 spezifizierten Zusatzstoffe vermischt und auf 40°C erwärmt. Die Beschichtungsmasse wurde 30 Minuten lang gerührt und auf das zuvor mit der unteren Schicht beschichtetes Papier mit einem Schlitzgießer aufgetragen und anschließend bei 100°C getrocknet. Das trockene Auftragsgewicht betrug 20 g/m2.
Vergleichsbeispiel 1 (V1)
Die untere Schicht des Vergleichsbeispiels 1 weist die identische Zusammensetzung wie in Beispiel 1 auf. Sie wird in derselben Schichtdicke aufgetragen.
Die obere Schicht weist die gleiche Zusammensetzung wie in den Beispielen 1 bis 18 auf, jedoch ohne Zusatz von Hilfsstoffen zur Verbesserung der Lichtstabilität. Sie wird in derselben Schichtdicke aufgetragen.
Darüber hinaus wurden die von den Drucker-Herstellern vorgeschlagenen Aufzeichnungspapiere wie Epson® PM S041287 für Epson® 740, HP Premium für HP 970 cxi, Canon® GP-301 und PR-101 für Canon® BJC 8200 sowie das handelsübliche mikroporöse Aufzeichnungsmaterial Konica® QP als universeller Standard für jeden Drucker-Typ als Vergleich zur Beurteilung der Lichtstabilität herangezogen.
Verbindung Wirkungsweise
A Bis(2,2,6,6-tetramethyl-1-(octyloxy)-4-piperi-dinyl)decandisäureester Radikal-Inhibitor
B Cu(II)-Acetat-Monohydrat Radikal-Inhibitor
C Ni(II)-Acetat-Tetrahydrat Radikal-Inhibitor
D Co(II)-Acetylacetonat-Hydrat Radikal-Inhibitor
E 2-(2-Hydroxy-3,5-di-tert.amyl-phenyl)-2H-benzotriazol UV-Absorber
F Anthron UV-Absorber
G 9-Fluorenon Antioxidans
H N-Phenyl-2-Naphthylamin Antioxidans
I 4-Methyl-2,6-di-tert-butylphenol Antioxidans
J 1,4-Benzochinon Antioxidans
Prüfungen
Die erhaltenen Aufzeichnungsmaterialien wurden geprüft auf Lichtfestigkeit, Trocknung, Farbverlaufen (Bleed), Mottle (Koaleszenz), Bildauflösung und Wasserfestigkeit. Es wurde festgestellt, dass sich mit den erfindungsgemäß zusammengesetzten Gemischen keine negativen Auswirkungen bezüglich Farbverlaufen, Bildauflösung, Trocknungszeit und Koaleszenz ergeben. Daher sind nur die Prüfungsergebnisse bezüglich der Lichtstabilität in den Tabellen zusammengefasst.
Grundlage der Prüfungen sind Farbdrucke von verschiedenen Druckertypen wie Epson® 740 (720 dpi), Canon® BJC 8200 und HP 970 cxi.
Lichtechtheit - Die mit Balken in den Farben Cyan, Magenta, Gelb, Schwarz, Rot, Blau und Grün bedruckten Papierproben wurden 72 Stunden lang bei 30°C und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 60% in ein ATLAS® 3000i Weatherometer (1,2 W/m2) eingebracht. Die Bewertung des Ausbleichens der Farben erfolgte nach dem CIE L*a*b* System für jede Farbe vor und nach der zuvor beschriebenen Behandlung. Die CIE L*a*b* Werte wurden mit einem X-Rite Color Digital Swatchbook (X-Rite Inc., Grandville, Michigan, USA)gemessen. Die Berechnung der Gesamtfarbtondifferenz ΔE erfolgt gemäß der Gleichung: ΔE = ((ΔL*)2 + (Δa*)2 + (Δb*)2)1/2
Das Ausbleichen eines jeden Farbbalken im Vergleich zum Standard. Material ist als %ΔE gemäß der folgenden Gleichung (DIN 6174) berechnet und in den Tabellen 4 bis 6 zusammengestellt: %ΔE = (Gesamt ΔE/Gesamt ΔE Standard) x 100%.
Je kleiner der %ΔE-Wert desto besser die Lichtstabilität des Materials.
Wie aus den Tabellen 4 bis 6 ersichtlich kann durch den Einsatz der erfindungsgemäß zusammengesetzten Gemische eine signifikante Verbesserung der Lichtstabilität bei allen Farben erreicht werden. Durch die richtige Wahl der einzelnen Komponenten innerhalb des erfindungsgemäßen Mengenbereichs kann die Lichtstabilität der besonders anfälligen Magenta-Farbstoffe wesentlich verbessert werden.
Zusatzstoff-Gemische in der Schicht
Beispiele Radikal-Inhibitor UV-Absorber Antioxidans
V1
1, 2, 3 A, B E
4, 5, 6 A, C E
7, 8, 9 A, D E
10 A F H
11 A F J
12 A F I
13 A G H
14 A G J
15 A G I
16 A E H
17 A E J
18 A E I
Konzentration (%) der Zusatzstoffe in der Schicht
Konzentration (Gew.%, trocken)
Bsp . : A B C D E F G H I J
V1
1 1 0.75 0.5
2 1 1.50 0.5
3 2 0.75 1.0
4 1 0.75 0.5
5 1 1.50 0.5
6 2 0.75 1.0
7 1 0.75 0.5
8 1 1.50 0.5
9 2 0.75 1.0
10 2 2 2
11 2 2 2
12 2 2 2
13 2 2 2
14 2 2 2
15 2 2 2
16 2 2 2
17 2 2 2
18 2 2 2
Figure 00170001
Figure 00180001
Figure 00190001

Claims (16)

  1. Tintenstrahl-Aufzeichnungsmaterial mit einem Träger und mindestens einer unteren Schicht und einer oberen Pigment enthaltenden Schicht, mit den Merkmalen, dass die obere Schicht ein mindestens einen Radikal-Inhibitor und mindestens einen UV-Absorber enthaltendes Gemisch in einem Mengenverhältnis 1:1 bis 6:1 und die untere Schicht mindestens Bariumsulfat als Pigment enthält.
  2. Tintenstrahl-Aufzeichnungsmaterial mit einem Träger und mindestens einer unteren Schicht und einer oberen Pigment enthaltenden Schicht mit den Merkmalen, dass die untere Schicht ein mindestens einen Radikal-Inhibitor und mindestens einen UV-Absorber enthaltendes Gemisch in einem Mengenverhältnis 1:1 bis 6:1 und die untere Schicht mindestens Bariumsulfat als Pigment enthält.
  3. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die untere Schicht Pigment in einer Menge von 5 bis 95 Gew.%, bezogen auf die Masse der getrockneten Schicht, enthält.
  4. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die untere Schicht Pigment in einer Menge von 50 bis 95 Gew.%, bezogen auf die Masse der Schicht, enthält.
  5. Aufzeichnungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Radikal-Inhibitor ein Übergangsmetall-Komplex ist.
  6. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge des Übergangsmetall-Komplexes 10 bis 60 Gew.%, bezogen auf die Masse des Gemischs, beträgt.
  7. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des Übergangsmetall-Komplexes im Gemisch 20 bis 50% Gew.%, bezogen auf die Masse des Gemischs, beträgt.
  8. Aufzeichnungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Gemisch ein Antioxidans enthält.
  9. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Radikal-Inhibitor, der UV-Absorber und das Antioxidans zu etwa gleichen Teilen in dem Gemisch enthalten sind.
  10. Aufzeichnungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge des Gemischs in der Schicht 0,1 bis 10 Gew.%, bezogen auf die Masse der getrockneten Schicht, beträgt.
  11. Aufzeichnungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge des Pigments in der Oberschicht 50 bis 90 Gew.%, bezogen auf die Masse der getrockneten Schicht, beträgt.
  12. Aufzeichnungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Schicht Aluminiumoxid enthält.
  13. Aufzeichnungsmaterial nach einem Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge des Bariumsulfats in der unteren Schicht 50 bis 80 Gew.% beträgt, bezogen auf die Masse der gesamten Pigmentmenge in der Schicht.
  14. Aufzeichnungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die untere Schicht mindestens ein weiteres Pigment mit einer Partikelgröße von 0,7 bis 5 µm enthält.
  15. Aufzeichnungsmaterial nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger ein beschichtetes oder unbeschichtetes Papier ist.
  16. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger ein auf der Rückseite mit Polyethylen beschichtetes Papier ist.
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