DE60010629T2

DE60010629T2 - Tintenstrahl-Aufzeichnungselement

Info

Publication number: DE60010629T2
Application number: DE60010629T
Authority: DE
Inventors: Gregory E. Rochester Missell; Dennis E. Rochester Smith; John L. Rochester Muehlbauer
Original assignee: Eastman Kodak Co
Current assignee: Eastman Kodak Co
Priority date: 1999-12-10
Filing date: 2000-11-22
Publication date: 2005-05-19
Anticipated expiration: 2020-11-23
Also published as: US6364477B1; EP1106378B1; DE60010629D1; EP1106378A1; JP2001205931A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Tintenstrahlaufzeichnungselement und insbesondere ein Tintenstrahlaufzeichnungselement, das Partikel enthält.
In einem typischen Tintenstrahlaufzeichnungs- oder Tintenstrahldrucksystem werden Tintentröpfchen aus einer Düse mit hoher Geschwindigkeit auf ein Aufzeichnungselement oder Aufzeichnungsmedium ausgeworfen, um ein Bild auf dem Medium zu erzeugen. Die Tintentröpfchen oder die Aufzeichnungsflüssigkeit umfassen im Allgemeinen ein Aufzeichnungsmittel, wie einen Farbstoff oder ein Pigment, und eine große Menge an Lösemittel. Das Lösemittel oder die Trägerflüssigkeit besteht typischerweise aus Wasser, einem organischen Material, wie einem einwertigen Alkohol, einem mehrwertigen Alkohol oder Mischungen daraus.
Ein Tintenstrahlaufzeichnungselement umfasst typischerweise einen Träger, auf dessen mindestens einer Oberfläche eine Tintenempfangsschicht oder Bilderzeugungsschicht angeordnet ist, und es umfasst derartige Schichten, die zur Aufsichtsbetrachtung vorgesehen sind und einen lichtundurchlässigen Träger aufweisen, sowie derartige Schichten, die zur Durchsichtsbetrachtung vorgesehen sind und einen durchsichtigen Träger aufweisen.
Zwar sind bislang zahlreiche unterschiedliche Arten von Bildaufzeichnungselementen zur Verwendung mit Tintenstrahlvorrichtungen vorgeschlagen worden, aber nach dem Stand der Technik bestehen viele ungelöste Probleme und zahlreiche Nachteile in den bekannten Produkten, die deren kommerzielle Eignung erheblich einschränken. Die Anforderungen an ein Bildaufzeichnungsmedium oder Bildaufzeichnungselement für die Tintenstrahlaufzeichnung sind sehr anspruchsvoll.
Es ist bekannt, dass zur Erzeugung und Beibehaltung von Bildern in fotografischer Qualität auf einem derartigen Bildaufzeichnungselement ein Tintenstrahl-Aufzeichnungselement folgende Eigenschaften aufweisen muss:

– Es muss sich problemlos benetzen lassen, damit kein Puddeln auftritt, d.h. damit es zu keinem Zusammenwachsen benachbarter Tintentröpfchen kommt, was zu einer ungleichmäßigen Dichte führt.
– Kein Auslaufen des Bildes.
– Fähigkeit zur Absorption hoher Konzentrationen von Tinte und schnelles Trocknen, um zu verhindern, dass Elemente zusammenkleben, wenn sie zu mehreren Drucken oder mit anderen Oberflächen gestapelt werden.
– Starke Glanzwirkung ohne Glanzdifferenzen.
– Keine Diskontinuitäten oder Defekte aufgrund von Interaktionen zwischen dem Träger und/oder der oder den Schichten, wie Reißen, Abstoßspuren, Kammlinien usw.
– Kein Zusammenballen nicht absorbierter Farbstoffe an der freien Oberfläche, was eine Kristallisation der Farbstoffe bewirkt, so dass die bebilderten Flächen ausblühen oder brünieren.
– Optimierte Bildfestigkeit zur Vermeidung von Auslaufen bei Kontakt mit Wasser oder Einwirkung von Tageslicht, Kunstlicht oder Fluoreszenzlicht.

US-A-5,027,131 betrifft ein Tintenstrahlaufzeichnungselement, das einen Träger mit einer darauf angeordneten tintenaufnehmenden Schicht und einer Tintentransportschicht umfasst. Die Tintentransportschicht ist porös und enthält Partikel in einer großen Menge. Diese Schicht ist dazu vorgesehen, Tinte zur tintenaufnehmenden Schicht durchzulassen. Ein Problem bei diesem Element liegt jedoch darin, dass es ein Umkehrbetrachtungselement ist. Mit anderen Worten muss der Träger transparent sein, um das Bild durch das Element hindurch betrachten zu können. Lichtundurchlässige Träger, wie beispielsweise Papierträger sind von dieser Technik ausgeschlossen.
EP 0 888 902 betrifft ein Tintenstrahlaufzeichnungselement mit einer tintenabsorbierenden Schicht, die bis zu 15 Gew.-% Polymerpartikel enthält. Bei diesem Element tritt jedoch das Problem auf, dass die Oberflächenschicht nicht glatt ist und Licht streut.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Tintenstrahlaufzeichnungselement bereitzustellen, das keinen transparenten Träger benötigt. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Tintenstrahlaufzeichnungselement bereitzustellen, das eine glänzende Oberfläche aufweist. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Tintenstrahlaufzeichnungselement bereitzustellen, das eine verbesserte Wasserfestigkeit aufweist.
Diese und weitere Aufgaben werden durch die vorliegende Erfindung gelöst, die ein Tintenstrahlaufzeichnungselement mit einem Träger und einer in der genannten Reihenfolge angeordneten Grundschicht umfasst, die ein hydrophiles Material enthält, und eine nicht poröse, Tinte aufnehmende Deckschicht, die ein Bindemittel, ein Beizmittel und Polymerpartikel enthält, wobei die Partikel eine Partikelgröße von kleiner als 0,5 μm aufweisen und in einer Menge von 20 bis 50 Gew.-% der Tinte aufnehmenden Schicht vorhanden sind.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft ein Tintenstrahldruckverfahren mit folgende Schritten:

a) Bereitstellen eines Tintenstrahlaufzeichnungselements, wie zuvor beschrieben, und
b) bildweises Aufbringen flüssiger Tintentröpfchen auf dem Tintenstrahlaufzeichnungselement.

Durch Verwendung der Erfindung sind Tintenstrahlaufzeichnungselemente herstellbar, die keinen transparenten Träger benötigen, eine glänzende Oberfläche und eine verbesserte Wasserfestigkeit aufweisen.
Die in der oberen Schicht des erfindungsgemäßen Tintenstrahlaufzeichnungselements verwendbaren Polymerpartikel können aus praktisch jedem Polymer bestehen und beispielsweise aus folgenden Monomeren synthetisiert werden: Alkylester von Acryl- oder Methacrylsäure, wie Methylmethacrylat, Ethylmethacrylat, Butylmethacrylat; die Hydroxyalkylester derselben Säuren, wie 2-Hydroxyethylacrylat, und die Nitrile und Amide derselben Säuren, wie Acrylnitril, Methacrylnitril und Butylacrylamid, Vinylacetat, Vinylidenchlorid, Vinylchlorid und vinylaromatische Verbindungen, wie Styrol, Ethylvinylbenzen, Vinyltoluol, Dialkylmaleate, Dialkylitaconate, Dialkylmalonate, Isopren und Butadien. Vernetzungs- und Propfmonomere, die mit den vorgenannten Monomeren verwendbar sind, um die Polymerpartikel zu vernetzen, sind in Bezug auf die Polymerisationsreaktion polyfunktional und können beispielsweise Ester ungesättigter, einwertiger Alkohole mit ungesättigten, Monocarbonsäuren enthalten, wie Allylmethacrylat und Vinylmethacrylat, Ester von gesättigten Glycolen oder Diolen mit ungesättigten Monocarbonsäuren, wie Ethylenglycoldiacrylat, Ethylenglycoldimethacrylat und polyfunktionale aromatische Verbindungen, wie Divinylbenzen.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung bestehen Polymerpartikel aus Acryl- oder Styrolmonomeren, wie Poly(methylmethacrylat) oder Polystyrol. In einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Polymerpartikel vernetzt.
Die folgende Tabelle zeigt Beispiele für Polymerpartikel, die in der vorliegenden Erfindung verwendbar sind:
Der Zusatz des Beizmittels zur Deckschicht beeinträchtigt keine anderen Leistungsmerkmale, wie Trockenzeit, Lichtfestigkeit, Koaleszenz, Auslaufen, Haftung der Schichten, Wasserfestigkeit und Glanz beim Drucken mit einer Vielzahl von Tintenstrahltinten.
In der vorliegenden Erfindung verwendete bevorzugte Beizpolymere weisen folgende Formel auf:
worin:

A für ein polymerisierbares Additionsmonomer steht, das mindestens zwei ethylenisch ungesättigte Gruppen enthält;
B für Einheiten eines copolymerisierbaren, α,β-ethylenisch ungesättigten Monomers steht;
Q für Stickstoff oder Phosphor steht;
R₁, R₂ und R₃ jeweils für eine carbozyklische oder Alkylgruppe stehen;
M^– ein Anion ist;
x zwischen 0,25 und 5 Mol% ist;
y zwischen 0 und 90 Mol% ist, und
z zwischen 10 und 99 Mol% ist.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung steht A für eine Grundeinheit eines additionspolymerisierbaren Monomers, das mindestens zwei ethylenisch ungesättigte Gruppen enthält, beispielsweise Vinylgruppen, die folgende Struktur aufweisen:
worin:

n für 1 bis 10 steht und vorzugsweise 2 oder 3 beträgt;
jedes R₄ unabhängig für Wasserstoff oder Methyl steht; und
R₅ ist eine Verkettungsgruppe, die ein oder mehrere Kondensationsverkettungen umfasst, wie Amid, Sulfonamid, Ester, wie Sulfonsäureester, Arylen usw., oder eine Kondensationskette und einen organischen Kern, wie Alkylen, z.B. Methylen, Ethylen, Trimethylen, Arylen usw.

Geeignete Monomere, aus denen die Grundeinheiten von A gebildet sind, umfassen Divinylbenzen, Allylacrylat, Allylmethacrylat, N-Allylmethacrylamid usw.
In der vorausgehenden Formel steht B für eine Einheit eines copolymerisierbaren α,β-ethylenisch ungesättigten Monomers (einschließlich zwei, drei oder mehr Grundeinheiten), wie Ethylen, Propylen, 1-Buten, Isobuten, 2-Methylplenten usw. Eine bevorzugte Klasse verwendbarer ethylenisch ungesättigter Monomere umfasst die unteren 1-Alkene mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, Styrol und Tetramethylbutadien sowie Methylmethacrylat.
R₁, R₂ und R₃ stehen in der vorausgehenden Formel jeweils unabhängig für eine carbozyklische Gruppe, wie Aryl, Aralkyl und Cycloalkyl, wie Benzyl, Phenyl, p-Methyl-Benzyl, Cyclohexyl, Cyclopentyl, usw., oder eine Alkylgruppe, vorzugsweise mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen, wie Methyl, Ethyl, Propyl, Isobutyl, Pentyl, Hexyl, Heptyl, Decyl usw. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel stehen R₁ und R₂ jeweils für Methyl, R₃ steht für Benzyl, Q für Stickstoff, A für Divinylbenzen und B für Styrol.
In der zuvor genannten Formel steht M^– für ein Anion, z.B. ein negatives Salz, das ein ionisches Radikal oder Atom bildet, wie ein Halogenid, z.B. Bromid oder Chlorid, Sulfat, Alkylsulfat, Alkan oder Arensulfonat, Acetat, Phosphat usw.
Weitere Beispiele der in der vorliegenden Erfindung und in der Herstellung der genannten Polymere verwendbaren Beizpolymere finden sich in US-A-3,958,995, die durch Nennung als hierin aufgenommen betrachtet wird. Konkrete Beispiele der Hauptkomponenten derartiger Beizpolymere sind u.a. folgende:
Das Beizmittel in der Deckschicht ist in jeder für den vorgesehenen Zweck wirksamen Menge verwendbar. Im Allgemeinen wurden gute Ergebnisse erzielt, wenn das Beizpolymer in einer Menge von 5 bis 25 Gew.-% der Deckschicht vorhanden ist, vorzugsweise 10 Gew.-%.
In der Deckschicht des erfindungsgemäßen Aufzeichnungselements verwendbare Bindemittel umfassen nicht ionische Celluloseether, anionische Celluloseether, Polyvinylalkohol, sulfonierte Polyester, Polyvinylpyrrolidon, Methylcellulose, z.B., A4M (Dow Chemical Co.) und Hydroxyethylcellulose, wie JR400 (Hydroxyethylcellulose, reagiert mit trimethylammoniumchlorid-substituiertem Epoxid von Amerchol Corp.) in einem Gewichtsverhältnis von 80/20. Diese Materialien sind in einer Menge von 0,75 g/m² bis 1,25 g/m² verwendbar, vorzugsweise von 1 g/m² bis 1,1 g/m². Die Deckschicht hat im Allgemeinen eine Dicke von 0,1 bis 2,0 μm.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist das Bindemittel ein mit Hydroxyethylcellulose kationisch modifiziertes Celluloseether. In einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das kationisch modifizierte Celluloseether eine Hydroxyethylcellulose, reagiert mit trimethylammoniumchlorid-substituiertem Epoxid oder Hydroxyethylcellulose, reagiert mit einem dodecyldimethylammoniumchlorid-substituierten Epoxid, wie in US-A-5,789,070 beschrieben.
Die Deckschicht kann 5 bis 75 Gew.-% des zuvor beschriebenen kationisch modifizierten Celluloseethers enthalten. Verwendbare kationisch modifizierte Celluloseetherpolymere umfassen Celquat^® SC240C (Hydroxyethylcellulose, reagiert mit trimethylammoniumchlorid-substituiertem Epoxid von National Starch and Chemical Co.) sowie Quatrisoft^® LM-200 (Hydroxyethylcellulose, reagiert mit einem dodecyldimethylammoniumchlorid-substituierten Epoxid von Amerchol Corp.).
Die Grundschicht soll primär als eine Schwammschicht zur Adsorption des Tintenlösemittels dienen. Als solche setzt sie sich vor allem aus hydrophilen oder porösen Materialien zusammen. Im Allgemeinen hat die Grundschicht eine Dicke von 3 bis 20 μm und ist in einer Menge von 5 g/m² bis 7 g/m², vorzugsweise von 5,3 g/m² bis 5,5 g/m² vorhanden. Geeignete hydrophile Materialien enthalten Gelatine, acetylierte Gelatine, phthalatierte Gelatine, oxidierte Gelatine, Chitosan, Poly(alkylenoxid), Poly(vinylalkohol), modifizierten Poly(vinylalkohol), sulfonierten Polyester, teilweise hydrolysiertes Poly(vinylacetat/-vinylalkohol), Poly(acrylsäure), Poly(1-vinylpyrrolidon), Poly(natriumstyrolsulfonat), Poly(2-acrylamid-2-methansulfonsäure) oder Polyacrylamid oder Mischungen daraus. Copolymere dieser Polymere mit hydrophoben Monomeren sind ebenfalls verwendbar.
Der pH-Wert der Grundschicht lässt sich zur Optimierung des Aufquellens (Wasserkapazität) einstellen, um den Glanz zu erhöhen oder die Farbstoffmigration zu minimieren. Beispielsweise lässt sich der pH-Wert der Schicht auf 3,5 reduzieren, um eine Wasserfestigkeit zu verleihen und die Quellkapazität zu verbessern, wodurch sich die Tintentrocknungszeiten reduzieren. In einem anderen Ausführungsbeispiel kann der pH-Wert der Bildaufzeichnungsschicht auf 8,5 angehoben werden, um den Glanz zu verbessern und einen Brüniereffekt durch Farbstoffkristallisation an der Oberfläche zu reduzieren.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung besteht die Grundschicht aus 50-100% fotografisch reiner Gelatine, die derart modifiziert ist, dass der pH-Wert weit vom isoelektrischen Punkt der Gelatine entfernt ist, so dass die Wasseraufnahme maximiert werden kann. Der Rest der Schicht kann aus einem Polymer oder einem anorganischen Material bestehen, das mit der Gelatine verträglich ist und das die Funktionseigenschaften nicht beeinträchtigt.
Falls gewünscht, kann die Grundschicht des erfindungsgemäßen Aufzeichnungselementes durch Zusatz keramischer oder harter polymerer Partikel, durch Aufschäumen oder Blasen während des Beschichtungsvorgangs oder durch Phasentrennung in der Schicht mithilfe eines nicht löslichen Mittels porös gemacht werden. Darüber hinaus kann der Grundschicht durch Einbringen einer zweiten Phase Festigkeit verliehen werden, beispielsweise von Polyestern, Poly(methacrylaten) und polyvinylbenzenhaltigen Copolymeren usw.
In der vorliegenden Erfindung kann das Aufzeichnungselement lichtundurchlässig, durchscheinend oder transparent sein. Die in dem Aufzeichnungselement der vorliegenden Erfindung verwendeten Träger sind daher nicht eingeschränkt, und es können unterschiedliche Träger verwendet werden. Daher sind Normalpapiere, harzbeschichtete Papiere, verschiedene Kunststoffe, einschließlich eines polyesterartigen Harzes, wie Poly(ethylenterephthalat), Poly(ethylennaphthalat) und Polyesterdiacetat, ein polycarbonatartiges Harz, ein fluorartiges Harz, wie Polytetrafluorethylen, Metallfolie, verschiedene Glasmaterialien usw. als Träger verwendbar. Wenn die erfindungsgemäßen Träger transparent sind, lässt sich ein transparentes Aufzeichnungselement erzeugen und als ein Dia in einem Overhead-Projektor verwenden. Der in der vorliegenden Erfindung verwendete Träger kann eine Dicke von 12 bis 500 μm und vorzugsweise von 75 bis 300 μm aufweisen.
Falls gewünscht und um die Haftung der Grundschicht auf dem Träger zu verbessern, kann die Oberfläche des Trägers vor dem Aufbringen der Grundschicht oder der lösungsmittelabsorbierenden Schicht auf dem Träger coronaentladen werden. Alternativ hierzu kann eine Unterschicht, beispielsweise eine von einem halogenierten Phenol oder einem teilweise hydrolysierten Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymer ausgebildete Schicht, auf der Oberfläche des Träges ausgebildet werden.
Da das Bildaufzeichnungselement in Kontakt mit anderen Bildaufzeichnungselementen oder den Antriebs- oder Transportmechanismen der Bildaufzeichnungsvorrichtungen kommen kann, können Additive, wie Surfactants, Schmiermittel, Mattierpartikel usw., dem Element mengenmäßig so zugesetzt werden, dass sie die relevanten Eigenschaften nicht beeinträchtigen.
Die zuvor beschriebenen Schichten, einschließlich der Grundschicht und der oberen Schicht, können mit herkömmlichen Mitteln auf einem Trägermaterial aufgetragen werden, wie es in der Technik gängig ist. Die Beschichtungsverfahren umfassen beispielsweise, aber nicht abschließend, Drahtumspinnbeschichtung, Schlitzgießen, Trichterbeschichtung, Gravurstreichbeschichtung, Vorhangbeschichtung usw. Einige dieser Verfahren ermöglichen das gleichzeitige Auftragen beider Schichten, was aus Perspektive einer wirtschaftlichen Herstellung zu bevorzugen ist.
Die zur Bebilderung der erfindungsgemäßen Aufzeichnungselemente verwendeten Tintenstrahltinten sind in der Technik bekannt. Die im Tintenstrahldrucken verwendeten Tintenzusammensetzungen sind typischerweise flüssige Zusammensetzungen aus einem Lösemittel oder einer Trägerflüssigkeit, Farbstoffen oder Pigmenten, Feuchthaltemitteln, organischen Lösemitteln, Detergenzien, Verdickern, Konservierungsstoffen usw. Das Lösemittel oder die Trägerflüssigkeit können reines Wasser sein oder Wasser, das mit anderen wassermischbaren Lösemitteln gemischt ist, wie mehrwertigen Alkoholen. Tinten, in denen organische Materialien, wie mehrwertige Alkohole, die vorherrschende Träger- oder Lösemittelflüssigkeit sind, sind ebenfalls verwendbar. Insbesondere sind gemischte Lösemittel aus Wasser und mehrwertigen Alkoholen geeignet. Die in diesen Zusammensetzungen verwendeten Farbstoffe sind typischerweise wasserlösliche Direktfarbstoffe oder saure Farbstoffe. Derartige flüssige Zusammensetzungen sind in der Technik bereits ausführlich beschrieben worden, beispielsweise in US-A-4,381,946; US-A-4,239,543 und US-A-4,781,758.
Obwohl die hier beschriebenen Aufzeichnungselemente hauptsächlich zur Verwendung mit Tintenstrahldruckern beschrieben werden, sind sie auch als Aufzeichnungsmedien für Stiftplotter verwendbar. Stiftplotter werden so betrieben, dass sie direkt auf die Oberfläche eines Aufzeichnungsmediums mit einem Stift schreiben, der aus einem Bündel von Kapillarröhrchen besteht, die in Kontakt mit einem Tintenbehälter stehen.
Die folgenden Beispiele dienen zur weiteren Veranschaulichung der Erfindung.
Synthese von Polymerpartikeln
Herstellung von P–1
Einem Becherglas werden folgende Inhaltsstoffe zugegeben: 500 g Methylmethacrylat, 13,5 g Aerosol OT-100^® (Dioctylester von Natriumsulfo-Bernsteinsäure), 9,4 g Hexadecan und 7,5 g 2,2'-Azobis(2,4-Dimethylvaleronitril), vertrieben von DuPont unter dem Handelsnamen Vazo 52^®. Diese Zusatzstoffe werden gerührt, bis sämtliche feste Stoffe gelöst sind. Der Mischung werden 820 g destilliertes Wasser zugegeben, und die Lösung wird für 5 Minuten mit einem Propellerrührer gerührt. Die resultierende Mischung wird dann durch einen Crepaco Homogenisator bei 345 bar gegeben, um die endgültige Tropfengröße zu erzeugen. Anschließend wurden 1268 g der Tropfendispersion in einen 3-Liter-Rundkolben gegossen und 720 g destilliertes Wasser zugegeben. Der Kolben wird dann in ein Bad mit konstanter Temperatur von 52°C gesetzt und für 16 Stunden bei 100 U/min gerührt.
Herstellung von P–2
Diese Herstellung entspricht P–1 mit dem Unterschied, dass anstelle von Methylmethacrylat Styrol verwendet wurde, wobei der Lösung nicht 820 g destilliertes Wasser, sondern 1576 g destilliertes Wasser zugegeben wurden, und wobei die homogenisierte Tropfendispersion in ein Bad von konstanter Temperatur gesetzt wurde, ohne zusätzliches destilliertes Wasser zuzugeben.
Herstellung von P–3
Diese Herstellung entspricht P–2 mit dem Unterschied, dass eine Mischung von 400 g Methylmethacrylat und 100 g Ethylenglycoldimethacrylat anstelle von Styrol verwendet wurde.
Herstellung der Kontrollpartikel
Einem Becherglas werden folgende Inhaltsstoffe zugegeben: 490,6 g Methylmethacrylat, 9,4 g Divinylbenzen, 13,8 g Aerosol OT-100^® (Dioctylester von Natriumsulfo-Bernsteinsäure) und 5 g Lauroylperoxid. Diese Zusatzstoffe werden gerührt, bis sämtliche feste Stoffe gelöst sind. Der Mischung werden 1,553 g destilliertes Wasser zugegeben, und die Lösung wird für 5 Minuten mit einem Propellerrührer gerührt. Diese Mischung wird durch eine Mühle des Typs Gaulin gegeben, die auf 3600 s^–1 und eine Spaltbreite von 0,25 mm sowie einen Durchsatz von 3,8 kg/min eingestellt war, μm die endgültige Tropfengröße zu erzeugen. Die Tropfendispersion wird in einen 3-Liter-Rundkolben gegossen und in ein Bad mit konstanter Temperatur von 60°C gesetzt und 16 Stunden mit 100 U/min gerührt. Die nach diesem Verfahren hergestellten Partikel sind 0,65 μm groß, wie mit einem Partikelgrößenanalysator des Typs LA-920 (Horiba Instruments Inc.) gemessen.
Kontrollelement 1 – (keine Polymerpartikel)
Dieses Aufzeichnungselement wurde durch Schlitzbeschichtung hergestellt. Die Grundschicht wurde aus einer wässrigen Formulierung mit 10% Feststoffen direkt auf coronaentladenem, polyethylenbeschichtetem Papier in fotografischer Qualität aufgetragen und bei 100°C gründlich getrocknet. Der Trockenauftrag der Grundschicht betrug 5,4 g/m². Die Bildaufzeichnungsschicht (Deckschicht) wurde in einem zweiten Durchgang direkt über der Grundschicht aus Beschichtungsformulierungen mit 1 bis 2% Feststoffen aufgetragen. Die letztgenannte Schicht wurde unter gleichen Bedingungen wie die Grundschicht getrocknet. Der Trockenauftrag der Bildempfangsschicht (Deckschicht) betrug 1,1 g/m2.
Die Grundschicht des Elements war eine Mischung von 75 Gew.-% alkalisch aufbereiteter fotografischer Knochenleimgelatine, 15% Polyvinylpyrrolidone (PVP K-90, ISP) und 10 Gew.-% von Beizmittel 1, wie zuvor beschrieben, wobei x = 1 Mol%, y = 49,5 Mol% und z =49,5 Mol%. Der pH-Wert der Beschichtungsformulierung wurde durch direkten Zusatz von Chlorwasserstoffsäure auf 3,5 eingestellt (36–38%, JT Baker).
Die Deckschicht des Elements war eine 35/50/15% Mischung aus Methylcellulose (A4M) (Dow Chemical Co.), Hydroxyethylcellulose (Quatrisoft^® LM200, Amerchol Corp.) und Beizmittel 1, wie zuvor beschrieben, wobei x = 1 Mol%, y = 49,5 Mol% und z =49,5 Mol%.
Kontrollelement 2 - (Kontrollpolymerpartikel - 0,65 μm)
Dieses Element entsprach Element C-1 mit dem Unterschied, dass die Deckschicht die oben beschriebenen Kontrollpartikel (0,65 μm) bei 30 Gew.% enthielt.
Kontrollelement 3 - (P–1 Polymerpartikel bei 10%)
Dieses Element entsprach Element C-1 mit dem Unterschied, dass die Deckschicht die oben beschriebenen Kontrollpartikel P-1 bei 10 Gew.% enthielt.
Kontrollelement 4 - (P–1 Polymerpartikel bei 60%)
Dieses Element entsprach Element C-1 mit dem Unterschied, dass die Deckschicht die oben beschriebenen Kontrollpartikel P-1 bei 60 Gew.% enthielt.
Element 1 - erfindungsgemäß (P–1 Polymerpartikel bei 20%)
Dieses Element entsprach Element C-1 mit dem Unterschied, dass die Deckschicht die oben beschriebenen Kontrollpartikel P-1 bei 20 Gew.% enthielt.
Element 2 - erfindungsgemäß (P–1 Polymerpartikel bei 30%)
Dieses Element entsprach Element C-1 mit dem Unterschied, dass die Deckschicht die oben beschriebenen Kontrollpartikel P-1 bei 30 Gew.% enthielt.
Element 3 - erfindungsgemäß (P–1 Polymerpartikel bei 40%)
Dieses Element entsprach Element C-1 mit dem Unterschied, dass die Deckschicht die oben beschriebenen Kontrollpartikel P-1 bei 40 Gew.% enthielt.
Element 4 - erfindungsgemäß (P–2 Polymerpartikel bei 30%)
Dieses Element entsprach Element C-1 mit dem Unterschied, dass die Deckschicht die oben beschriebenen Kontrollpartikel P-2 bei 30 Gew.% enthielt.
Element 5 - erfindungsgegmäß (P–3 Polymerpartikel bei 30%)
Dieses Element entsprach Element C-1 mit dem Unterschied, dass die Deckschicht die oben beschriebenen Kontrollpartikel P-3 bei 30 Gew.% enthielt.
Drucken
Jedes Element wurde auf einem Tintenstrahldrucker des Typs Lexmark 5700 bei 118×236 Punkten/cm (300×600dpi) mit Lexmark Photo Inks blaugrün, purpurrot und gelb bebildert (US-A-5,364,461; 5,254,160 und 5,497,178). Diese Elemente wurden für 12 Stunden unter Luft getrocknet und dann verschiedenen Tests unterzogen, wie nachfolgend beschrieben:
5-Minuten-Einweichtest
Die Dichte jedes festen Farbenfeldes (blaugrün, purpurrot, gelb, rot, grünblau, schwarz) wurde mit einem Densitometer des Typs X-Rite 820^® abgelesen. Das Bild wurde dann in destilliertes Wasser von 22°C getaucht und in eine Wellenschale von VWR Scientific gelegt. Das Bild wurde 5 Minuten einer leichten Wellenbewegung unterzogen. Anschließend wurde das Bild entnommen und für 12 Stunden an der Luft getrocknet. Die Dichte wurde erneut gemessen, und die Dichteänderung wurde für jede Farbe berechnet, woraus sich die mittlere Veränderung berechnete. Je kleiner die Dichteänderung, umso besser die Wasserfestigkeit.
Die Deckschicht der Beschichtung wurde beobachtet, um zu sehen, ob sie sich während des 5-Minuten-Einweichtests löste oder abwusch. Es wurden Noten von 1 bis 5 vergeben, wobei 1 keine Ablösung darstellt und 5 ein vollständiges Abwaschen. Eine Bewertung von 4 oder 5 ist nicht akzeptabel.
Regentropfentest
Drei Tropfen destillierten Wassers von 22°C wurden auf jedes feste Farbenfeld des bebilderten Elements aufgetragen. Nach 30 Minuten wurden die Bilder auf Beschädigungen untersucht. Es wurden Noten von 1 bis 5 vergeben, wobei 1 keine Beschädigung darstellt und 5 eine erhebliche Beschädigung. Eine Beschädigung ist als Risse, Dichteverlust, Wasserflecken, Glanzverlust oder Oberflächenveränderungen der Deckschicht definiert. Eine Bewertung von 4 oder 5 ist nicht akzeptabel.
Glanz
Jedes Farbfeld der bebilderten Elemente wurde mithilfe eines Gardner Glanzmessgeräts in der 60-Grad-Einstellung gemessen. Der mittlere Glanz wurde berechnet. Das Kontrollelement von C-1, das keine Polymerpartikel aufweist, hat einen mittleren Glanz von 75. Wenn sich der mittlere Glanz um mehr als 10 Einheiten auf 65 oder weniger reduzierte, war es nicht mehr akzeptabel.
Es wurden folgende Ergebnisse erzielt:
Die vorausgehenden Ergebnisse zeigen, dass C-1 einer großen Dichteänderung unterworfen ist und die Delaminierungs- und Regentropfentests nicht bestanden hat; C-2 ist einer erheblichen Dichteänderung unterworfen und weist sehr wenig Glanz auf; C-3 hat den Delaminierungs- und Regentropfentest nicht bestanden, und C-4 hat wenig Glanz. Im Unterschied zu den Kontrollelementen wiesen die erfindungsgemäßen Elemente eine akzeptable Dichteänderung auf, bestanden den Delaminierungs- und Regentropfentest und bewahrten sich einen guten Glanz.

Claims

Tintenstrahlaufzeichnungselement mit einem Träger und einer in der genannten Reihenfolge angeordneten Grundschicht, die ein hydrophiles Material enthält, und eine nicht poröse, Tinte aufnehmende Deckschicht, die ein Bindemittel, ein Beizmittel und Polymerpartikel enthält, wobei die Partikel eine Partikelgröße von kleiner als 0,5 μm aufweisen und in einer Menge von 20 bis 50 Gew.-% der Tinte aufnehmenden Schicht vorhanden sind.
Tintenstrahlaufzeichnungselement nach Anspruch 1, worin die Polymerpartikel aus Acryl- oder Styrolmonomeren bestehen.
Tintenstrahlaufzeichnungselement nach Anspruch 2, worin die Polymerpartikel aus Poly(methylmethacrylat) oder Polystyrol bestehen.
Tintenstrahlaufzeichnungselement nach Anspruch 2, worin die Polymerpartikel vernetzt sind.
Tintenstrahlaufzeichnungselement nach Anspruch 1, worin das Beizmittel folgende Formel aufweist:
worin: A für ein polymerisierbares Additionsmonomer steht, das mindestens zwei ethylenisch ungesättigte Gruppen enthält; B für Einheiten eines copolymerisierbaren, ⎕,⎕-ethylenisch ungesättigten Monomers steht; Q für Stickstoff oder Phospor steht; R₁, R₂ und R₃ jeweils für eine carbocyclische oder Alkylgruppe stehen; M^– ein Anion ist; x zwischen 0,25 und 5 Mol% ist; y zwischen 0 und 90 Mol% ist, und z zwischen 10 und 99 Mol% ist.
Tintenstrahlaufzeichnungselement nach Anspruch 5, worin A eine Grundeinheit eines polymerisierbaren Additionsmonomers ist, das mindestens zwei ethylenisch ungesättigte Gruppen mit folgender Struktur enthält:
wobei n für eine ganze Zahl von 1 bis 10, R₄ jeweils für Wasserstoff oder Methyl und R₅ für eine Verkettungsgruppe steht, die eine oder mehrere Kondensationsverkettungen umfasst.
Tintenstrahlaufzeichnungselement nach Anspruch 5, worin R₁ und R₂ jeweils für Methyl stehen, R₃ für Benzyl, Q für Stickstoff, A für Divinylbenzen und B für Styrol.
Tintenstrahlaufzeichnungselement nach Anspruch 5, worin das Beizmittel in einer Konzentration von 5 bis 25 Gew.-% der Deckschicht vorhanden ist.
Tintenstrahlaufzeichnungselement nach Anspruch 1, worin die Grundschicht Gelatine, acetylierte Gelatine, phthalatierte Gelatine, oxidierte Gelatine, Chitosan, Poly(alkylenoxid), Poly(vinylalkohol), modifizierter Poly(vinylalkohol), sulfonierter Polyester, teilweise hydrolysiertes Poly(vinylacetat/-vinylalkohol), Poly(acrylsäure), Poly(1-vinylpyrrolidon), Poly(natriumstyrolsulfonat), Poly(2-acrylamid-2-methansulfonsäure) oder Polyacrylamid oder Mischungen daraus ist.
Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren mit folgenden Schritten: a) Erstellen eines Tintenstrahlaufzeichnungselements nach Anspruch 1, und b) bildweises Aufbingen flüssiger Tintentröpfchen auf dem Tintenstrahlaufzeichnungselement.