DE60102683T2

DE60102683T2 - Verbessertes Tintenstrahlempfangsmedium

Info

Publication number: DE60102683T2
Application number: DE2001602683
Authority: DE
Inventors: Luc Vanmaele; Stefaan Lingier
Original assignee: Agfa Gevaert NV
Current assignee: Agfa Gevaert NV
Priority date: 2001-07-03
Filing date: 2001-07-03
Publication date: 2005-03-24
Anticipated expiration: 2021-07-04
Also published as: EP1273455A1; DE60102683D1; EP1273455B1; JP2003103925A

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein verbessertes Aufzeichnungselement für Tintenstrahldruck.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Bei der Mehrzahl der Anwendungen erfolgt der Druck durch Druckkontakt einer eingefärbten Druckform mit einem Drucktinte aufnehmenden Material, bei dem es sich in der Regel um Normalpapier handelt. Die meist verwendete mechanische Drucktechnik ist bekannt als lithografischer Druck, der auf selektiver Anziehung von oleophiler Farbe auf einem geeigneten Empfangsmaterial basiert.
In jüngster Zeit haben sogenannte anschlagfreie Drucksysteme den herkömmlichen Druckkontaktdruck in gewissem Maße für spezifische Anwendungen verdrängt. Ein Überblick findet sich z.B. im Buch "Principles of Non Impact Printing" von Jerome L. Johnson (1986), Palatino Press, Irvine, CA 92715, USA.
Als anschlagfreie Drucktechnik hat sich Tintenstrahldruck aufgrund der Einfachheit der Konstruktion, der praktischen Bedienung und des preisgünstigen Ankaufs zu einer populären Technik durchgesetzt. Insbesondere bei beschränkten Auflagen einer Drucksache ist Tintenstrahldruck zu einer Vorzugstechnologie geworden. Ein rezenter Überblick über die Fortschritte und Trends in Tintenstrahldrucktechnologie wird von Hue P. Le in "Journal of Imaging Science and Technology", Band 42 (1), Januar/Februar 1998, gegeben.
Beim Tintenstrahldruck werden winzige Tropfen flüssiger Tinte direkt auf eine Drucktinte aufnehmende Oberfläche gespritzt und kommen Druckeinrichtung und Empfangselement nicht physisch miteinander in Kontakt. Die Druckeinrichtung speichert die Druckdaten elektronisch und steuert einen Mechanismus zum bildmäßigen Ausstoßen der Tropfen. Beim Druck bewegt sich der Druckkopf über das Papier oder umgekehrt. Zu frühen Patentschriften über Tintenstrahldrucker zählen US 3 739 393 , US 3 805 273 und US 3 891 121 .
Das Aufspritzen der Tintentröpfchen kann in verschiedenen Weisen erfolgen. Bei einem ersten Typ von Spritzverfahren erfolgt die Erzeugung eines kontinuierlichen Tröpfchenstroms entsprechend einem Druckwellenmuster. Dieses Verfahren ist bekannt als Hochdruckverfahren. In einer ersten Ausführungsform wird der Tröpfchenstrom in Tröpfchen, die elektrostatisch aufgeladen, abgelenkt und wieder gesammelt werden, und in Tröpfchen, die ungeladen bleiben, geradlinig weiter fliegen und das Bild erstellen, aufgelöst. In einer anderen Ausführungsform bildet der aufgeladene abgelenkte Tröpfchenstrom das Bild und wird der nicht aufgeladene, nicht abgelenkte Tröpfchenstrom wieder gesammelt. In dieser Variante von Hochdrucktintenstrahlverfahren werden verschiedene Strahlen in unterschiedlichen Winkeln abgelenkt und zeichnen so das Bild auf (mehrfaches Ablenkungssystem).
Nach einem zweiten Verfahren können die Tintentröpfchen "auf Abruf" erzeugt werden" ("DOD"-Verfahren oder "Drop on Demand"-Verfahren), wobei die Druckeinrichtung die Tröpfchen nur dann ausstößt, wenn sie zur Bilderzeugung auf einem Drucktinte aufnehmenden Material dienen. Dadurch wird die Komplexität der Aufladung der Tropfen, der Ablenkungshardware und des Wiedersammelns der Tinte vermieden. Bei Tropfen-auf-Abruf kann die Tintentropfenerzeugung durch eine durch eine mechanische Bewegung eines piezoelektrischen Wandlers erzeugte Druckwelle (das sogenannte Piezoverfahren) oder durch diskrete Wärmestöße (das sogenannte "Bubble Jet"-Verfahren oder "Thermal Jet"-Verfahren) erzwungen werden.
Tintenzusammensetzungen für Tintenstrahldruck enthalten in der Regel folgende Ingredienzien : Farbstoffe oder Pigmente, Wasser und/oder organische Lösungsmittel, Anfeuchter wie Glycole, Detergenzien, Verdickungsmittel, polymere Bindemittel, Konservierungsmittel, usw. Es soll bemerkt werden, dass die optimale Zusammensetzung einer solchen Tinte vom angewandten Tintenstrahldruckverfahren und von der Art des zu bedruckenden Substrats abhängt. Tintenzusammensetzungen können grob in folgende Kategorien aufgeteilt werden

– wässrige Tintenzusammensetzungen : der Trocknungsmechanismus umfasst Absorption, Durchdringung und Verdampfung,
– ölige Tintenzusammensetzungen : der Trocknungsmechanismus umfasst Absorption und Durchdringung,
– Tintenzusammensetzungen auf Lösungsmittelbasis : die Trocknung beruht hauptsächlich auf Verdampfung,
– Heißschmelz- oder Phasenwechseltintenzusammensetzungen : das Bindemittel der Tinte ist flüssig bei Ausstoßtemperatur, aber fest bei Zimmertemperatur, keine Trocknung aber Erstarrung,
– UV-härtbare Tintenzusammensetzungen : keine Trocknung aber Polymerisation.

An die in Tintenstrahl-Aufzeichnungselementen verwendeten Drucktinte aufnehmenden Schichten werden bekanntlich verschiedene strengste Anforderungen gestellt

– die Drucktinte aufnehmende Schicht soll ein hohes Drucktinte absorbierendes Vermögen aufweisen, so dass die Punkte nicht ausfließen und sich nicht mehr als notwendig ausbreiten werden, um eine hohe optische Dichte zu erhalten,
– die Drucktinte aufnehmende Schicht soll eine hohe Drucktinte absorbierende Geschwindigkeit (kurze Tintentrocknungszeit) aufweisen, so dass die Tintentröpfchen nicht auslaufen werden, wenn sie sofort nach Aufspritzen verschmiert werden,
– die auf die Drucktinte aufnehmende Schicht aufgetragenen Tintenpunkte sollen eine wesentlich runde Form aufweisen und eben am Umfang sein. Der Punktdurchmesser muss konstant und genau gesteuert werden,
– die Drucktinte aufnehmende Schicht muss schnell angefeuchtet werden, um "Puddeln" zu vermeiden, d.h. so dass angrenzende Tintenpunkte nicht ineinander fließen können, und ein eher absorbierter Tintentropfen darf durchaus nicht "bluten", d.h. benachbarte oder später angebrachte Punkte überlappen,
– durchsichtige Tintenstrahl-Aufzeichnungselemente müssen einerseits einen niedrigen Trübungswert und andererseits hervorragende Durchlässigkeitseigenschaften aufweisen,
– das gedruckte Bild muss unter strengen Bedingungen von Temperatur und Feuchtigkeit mit einer guten Wasserbeständigkeit, Lichtbeständigkeit und Dauerhaftigkeit aufwarten,
– das Tintenstrahl-Aufzeichnungselement darf sowohl vor als nach dem Drucken kein Kräuseln aufweisen und nicht klebrig sein,
– das Tintenstrahl-Aufzeichnungselement muss zügig durch verschiedene Typen von Druckern laufen können.

Oft müssen beim Erzielen all dieser Eigenschaften Kompromisse geschlossen werden. Es ist ja schwierig, gleichzeitig all den obigen Bedingungen gerecht zu werden.
Die Anwesenheit absorptionsfähiger Pigmente wie Kieselerde, Kaolin, Talk, Aluminiumoxid, Böhmit usw. in der Druckfarbe aufnehmenden Schicht bewirkt bekanntlich eine Verbesserung des Absorptionsvermögens, der erzielbaren Farbdichte und der Trocknungszeit. Diese Wirkung ist in vielen Patentanmeldungen für viele verschiedene Systeme auf Bindemittelbasis beschrieben. Aus US-P 3 357 846 sind Pigmente wie Kaolin, Talk, Baryt und TiO₂ in Stärke und PVA bekannt. In US-P 3 889 270 wird die Verwendung von Kieselsäure in Gelatine, PVA und Cellulose beschrieben. Pigmente und Teilchen sind ebenfalls in Patentanmeldungen wie u.a. in DE 2 925 769 , GB 2 050 866, US-P 4 474 850, US-P 4 547 405, US-P 4 578 285, WO 88 06532, US-P 4 849 286, EP 339 604 , EP 400 681 , EP 407 881 , EP 411 638 und US-P 5 045 864 (nicht vollständige Liste) beschrieben worden.
Diese teilchenförmigen Stoffe werden in verschiedenen Typen von Bindemitteln, von denen die üblichsten Typen Gelatine, Polyvinylalkohol und Polyvinylpyrrolidon sind, und in verschiedenen Typen von Cellulose-Derivaten dispergiert. Diese herkömmlichen Bindemittel sind in zahlreichen Patentschriften erwähnt worden.
Im Rahmen der ständigen Zunahme der Druckgeschwindigkeiten stellt das Thema einer schnellen Tintentropfenabsorption einen äußerst wichtigen Faktor dar. Ein erster Tropfen muss in die Innenseite der Empfangsschicht hinein absorbiert sein, ehe ein zweiter Tropfen an das gleiche Pixel gelangt. Zum Verbessern dieser Eigenschaft sind also Pigmente mit besserem Absorptionsvermögen unverzichtbar.
Die vorliegende Erfindung erweitert die Kenntnisse in Bezug auf tintenabsorbierende Pigmente in Tintenstrahl-Aufzeichnungsmedien.
AUFGABEN DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Tintenstrahl-Aufzeichnungselement mit hohem Tintenabsorptionsvermögen bereitzustellen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Tintenstrahl-Aufzeichnungselement mit sehr schnellen Trocknungseigenschaften bereitzustellen.
KURZE DARSTELLUNG DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
Gelöst werden die obenerwähnten Aufgaben durch ein Tintenstrahl-Aufzeichnungselement, das einen Träger und eine ein Bindemittel und ein Ca₃(PO₄)₂-Pigment enthaltende Tintenempfangsschicht enthält, dadurch gekennzeichnet, dass das Ca₃(PO₄)₂-Pigment vorwiegend aus einer Whitlockit-Kristallstruktur besteht.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
Das wesentliche Kennzeichen der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass das in die Tintenempfangsschicht eingearbeitete Pigment Calciumphosphat (Ca₃(PO₄)₂) ist, das vorwiegend aus der sogenannten Whitlockit-Kristallstruktur besteht und ebenfalls als β-Calciumtriphosphat (β-CTP), das eine rhomboedrische Kristallstruktur ist, bezeichnet wird. Unter "vorwiegend" versteht sich, dass der Großteil des anwesenden Calciumphosphats diese Kristallstruktur aufweist. Allerdings kann die Tintenempfangsschicht geringe Mengen anderer Kristallstrukturen, die ebenfalls stöchiometrisch von Ca₃(PO₄)₂ abweichen können, wie Apatit, Hydroxylapatit, Monetit, usw., enthalten. Die Art der enthaltenen Kristallstruktur (en) kann durch Röntgenstrahlenbeugung (XRD) überprüft werden. Die Herstellung von Calciumphosphat der Whitlockit-Struktur wird beschrieben in u.a. US-P 5 939 039. Wissenschaftliche Veröffentlichungen zu Calciumphosphat und Derivaten des Whitlockit-Typs sind u.a. Lazoryak et al., "Triple phosphates of calcium, sodium, and trivalent elements with whitlockite-like structure", Mater. Res. Bull. (1996), 31 (2), 207-16, L. Keller, "X-ray power diffraction patterns of calcium phosphates by the Rietveld method.", J. Biomed. Mater. Res., (1995), 29(11), 1403-13, und Yanov et al., "A whitlockite calcium copper phosphate", Mater. Res. Bull. (1994), 29(12), 1307-14.
Calciumphosphatteilchen des Whitlockit-Kristalltyps eignen sich für alle beliebigen orthopädischen oder Dentalanwendungen, bei denen bekanntlich Calciumphosphat verwendet wird, wie das Reparieren von Knochenfüllungsfehlern, das Füllen onkologischer Fehler, das Füllen von Zahnziehstellen und Anwendungsmöglichkeiten bei der Arzneimittelabgabe. Dabei sei zum Beispiel auf Jarcho et al., "Synthesis and fabrication of β-tricalcium phosphate (whilockite) ceramics for potential prosthetic applications", J. Mater. Sci. (1979), 14(1) 142-50, hingewiesen.
Unseres Wissens ist es aber das erste Mal, dass die Verwendung von Calciumphosphat des Whitlockit-Typs als Pigment in einer Tintenstrahlempfangsschicht offenbart wird. Infolge der Anwesenheit der Verbindung weist die Empfangsschicht eine hohe Porosität auf und wird dadurch eine merkliche Verbesserung der Geschwindigkeit der Aufnahme von Tintentropfen erzielt.
Das Calciumphosphat des Whitlockit-Typs ist vorzugsweise das einzige Pigment der Tintenempfangsschicht. Es kann allerdings mit gewissen anderen allgemein bekannten Pigmenten wie Kieselerde, Talk, Ton, Kaolin, Diatomeenerde, Calciumcarbonat, Magnesiumcarbonat, Aluminiumhydroxid, Aluminiumoxid, Titanoxid, Zinkoxid, Bariumsulfat, Calciumsulfat, Zinksulfid, Satinweiß, Böhmit und Pseudo-Böhmit, oder mit organischen Teilchen wie Polystyrol, Polymethylmethacrylat, Silikonen, Harnstoff-Formaldehyd-Kondensationspolymeren, Polyestern und Polyamiden kombiniert werden.
Als Bindemittel kommen verschiedene den Fachleuten allgemein bekannte Verbindungen in Frage, u.a. Hydroxyethylcellulose, Hydroxypropylcellulose, Hydroxyethylmethylcellulose, Hydroxypropylmethylcellulose, Hydroxybutylmethylcellulose, Methylcellulose, Natriumcarboxymethylcellulose, Natriumcarboxymethylhydroxyethylcellulose, wasserlösliche Ethylhydroxyethylcellulose, Cellulosesulfat, Polyvinylalkohol, Vinylalkoholcopolymere, Polyvinylacetal, Polyvinylacetat, Polyvinylpyrrolidon, Polyacrylamid, Acrylamid/Acrylsäure-Copolymer, Stryol/Acrylsäure-Copolymer, Ethylen/Vinylacetat-Copolymer, Vinylmethylether/Maleinsäure-Copolymer, Poly-(2-acrylamid-2-methylpropansulfonsäure), Poly(diethylentriamin-co-adipinsäure), Polyvinylpyridin, Polyvinylimidazol, quaterniertes Polyimidazolin, modifiziertes Polyethyleniminepichlorhydrin, ethoxyliertes Polyethylenimin, Poly(N,N-dimethyl-3,5-dimethylenpiperidiniumchlorid), Polyethylenoxid, Polyurethan, Melaminharze, Gelatine, Carrageen, Dextran, Gummiarabicum, Casein, Pektin, Albumin, Stärke, Kollagen-Derivate, Kollodium und Agar-Agar.
Ein bevorzugtes Bindemittel für die Praxis der vorliegenden Erfindung ist Polyvinylalkohol (PVA).
Das Gesamtrockenschichtgewicht der Empfangsschicht liegt vorzugsweise zwischen 10 und 40 g/m².
Außer den obenbeschriebenen wesentlichen Ingredienzien kann in die Tintenempfangsschicht eine als Beizmittel wirkende kationische Substanz eingebettet werden. Durch Verwendung solcher Substanzen ist die Schicht besser in der Lage, den Farbstoff der Tintentropfen zu fixieren und festzuhalten. Eine besonders geeignete Verbindung ist ein Poly(diallyldimethylammoniumchlorid) oder abgekürzt ein Poly(dadmac). Diese Verbindungen sind durch verschiedene Firmen erhältlich, z.B. Aldrich, Calgon, Clariant, BASF, EKA Chemicals und Nippon Goshei. Ein bevorzugter Typ ist GOHSEFIMER K210, Warenzeichen von Nippon Goshei Co.
Weitere nutzbare kationische Verbindungen sind u.a. Dadmac-Copolymere wie Copolymere mit Acrylamid, Dimethylaminepichlorhydrin-Copolymere, z.B. POLYFIX 700, Warenzeichen von Showa High Polymer Co., andere nutzbare Polyfix-Klassen wie POLYFIX 601, POLYFIX 301, POLYFIX 301A, POLYFIX 250WS und POLYFIX 3000, NEOFIX E-117, Warenzeichen von Nicca Chemical Co. für ein Polyoxyalkylenpolyamindicyandiamin, REDIFLOC 4150, Warenzeichen von EKA Chemicals für ein Polyamin, mit MADAME (Methacrylatdimethylaminethyl = Dimethylaminethylmethacrylat) oder MADQUAT (Methacryloxyethyltrimethylammoniumchlorid) modifizierte Polymere, z.B. ROHAGIT KL280, ROHAGIT 210, ROHAGIT SL144, PLEX 4739L und PLEX 3073 von Röhm, DIAFLOC KP155 und andere DIAFLOC-Produkte von Diafloc Co., BMB 1305 und andere BMB-Produkte von EKA Chemicals, kationische Epichlorhydrin-Addukte wie POLYCUP 171 und POLYCUP 172, Warenzeichen von Hercules Co., CYPRO-Produkte, z.B. CYPRO 514/515/516 und SUPERFLOC 507/521/567 von Cytec Industries, kationische Cellulose-Derivate wie CELQUAT L-200, H-100, SC-240C, SC-230M, Warenzeichen von Starch & Chemical Co., und QUATRISOFT LM200, die UCARE-Polymere JR125, JR400, LR400, JR30M und LR30M und das UCARE-Polymer LK, PALSET JK-512, PALSET JK512L, PALSET JK-182, PALSET JK-220, WSC-173, WSC-173L, PALSET JK-320, PALSET JK-320L und PALSET JK-350, alle Fixiermittel von Chukyo Europe, Polyethylenimin und Copolymere, z.B. LUPASOL, Warenzeichen von BASF AG, Triethanolamintitanchelat, z.B. TYZOR, Warenzeichen von Du Pont Co., Copolymere von Vinylpyrrolidon wie VIVIPRINT 111, Warenzeichen von ISP, ein Methacrylamidpropyldimethylamin-Copolymer mit Dimethylaminethylmethacrylat wie COPOLYMER 845 und COPOLYMER 937, Warenzeichen von ISP, mit Vinylimidazol, z.B. LUVIQUAT CARE, LUVITEC 73W, LUVITEC VPI55 K18P, LUVITEC VP155 K72W, LUVIQUAT FC905, LUVIQUAT FC550, LUVIQUAT HM522 und SOKALAN HP56, alle Warenzeichen von BASF AG, Polyamidamine, z.B. RETAMINOL und NADAVIN, Warenzeichen von Bayer AG, und Phosphoniumverbindungen wie die in EP 609 930 beschriebenen.
Zu weiteren kationischen Verbindungen zählen Gelatine, wenn der pH der Schicht unter dem isoelektrischen Punkt der Gelatine liegt, kationisches Aluminiumoxid, Böhmit und Poly(aluminiumhydroxychlorid) wie SYLOJET A200, Warenzeichen von Grace Co. Als weitere kationische Polymere sind Polyvinylamine, z.B. PVAM-0595B von Esprit Co., kationische modifizierte Acrylharze, z.B. ACRIT RKW319SX, Warenzeichen von Tasei Chemical Industries, und RD134 von Goo Chemical zu nennen.
In einer alternativen Ausführungsform wird die kationische Substanz nicht in die Tintenempfangsschicht selbst, sondern in eine separate dünne Deckschicht eingearbeitet. Diesfalls wird der Auftrag dieser Schicht aus einem wässrigen Medium vorgenommen. Das Trockenschichtgewicht liegt vorzugsweise zwischen 0,5 und 5 g/m². Das kationische Beizmittel kann ebenfalls zwischen die Tintenempfangsschüttschicht und die zusätzliche dünne Deckschicht verteilt werden. Je nach den Oberflächeneigenschaften des Substrats kann zwischen den Träger und die Tintenempfangsschicht eine zusätzliche Haftschicht eingefügt werden (unterliegende Schicht). Der Auftrag dieser Schicht erfolgt aus einem wässrigen Medium, das ein beliebiges der zahlreichen bekannten Klebepolymere enthält. Zu bevorzugten Klebepolymeren zählen ein Styrol-Butadien-Latex, ein Acrylatlatex wie Ethylacrylat-hydroxyethylmethacrylat, Poly(ethylenvinylacetat), Polyvinylester, Copolyester und Polyurethane.
Das Trockenschichtgewicht dieser eventuellen unterliegenden Schicht liegt vorzugsweise zwischen 0,5 und 10 g/m2.
Die Tintenempfangsschicht, die eventuelle Deckschicht und die eventuelle unterliegende Schicht können ferner allgemein bekannte herkömmliche Ingredienzien wie Tenside, die als Gießzusätze dienen, Härter, Weichmacher, Weißmacher und Mattiermittel enthalten.
Die erfindungsgemäße Tintenempfangsschicht kann alle beliebigen, wie in JP-A 62-280068 (1987) beschriebenen kationischen, anionischen, amfoteren und nicht-ionischen Tenside enthalten. Beispiele für Tenside sind N-Alkylaminosäuresalze, Alkylethercarbonsäuresalze, acylierte Peptide, Alkylsulfonsäuresalze, Alkylbenzol- und Alkylnaphthalinsulfonsäuresalze, Sulfobernsteinsäuresalze, α-Olefinsulfonsäuresalze, N-Acylsulfonsäuresalze, sulfonierte Öle, Alkylsulfonsäuresalze, Alkylethersulfonsäuresalze, Alkylallylethersulfonsäuresalze, Alkylamidsulfonsäuresalze, Alkylphosphorsäuresalze, Alkyletherphosphorsäuresalze, Alkylallyletherphosphorsäuresalze, Alkyl- und Alkylallylpolyoxyethylenether, mit Alkylallylformaldehyd anellierte Säuresalze, Alkylallylethersulfonsäuresalze, Alkylamidsulfonsäuresalze, Alkylphosphorsäuresalze, Alkyletherphosphorsäuresalze, Alkylallyletherphosphorsäuresalze, Alkyl- und Alkylallylpolyoxyethylenether, mit Alkylallylformaldehyd anellierte Polyoxyethylenether, Blockpolymere mit Polyoxypropylen, Polyoxyethylenpolyoxypropylalkylether, Polyoxyethylenether von Glycolestern, Polyoxyethylenether von Sorbitanestern, Polyoxyethylenether von Sorbitestern, alifatische saure Polyethylenglycolester, Glycerinester, Sorbitanester, Propylenglycolester, Zuckerester, Fluor-C₂-C₁₀-alkylcarbonsäuren, Dinatrium-N-perfluoroctansulfonylglutamat, Natrium-3-(fluor-C₆-C₁₁-alkyloxy)-1-C₃-C₄-alkylsulfonate, Natrium-3-(ω-fluor-C₆-C₈-alkanoyl-N-ethylamin)-1-propansulfonate, N-[3-(Perfluoroctansulfonamid)-propyl]-N,N-dimethyl-N-carboxymethylenammoniumbetain, Fluor-C₁₁-C₂₀-alkylcarbonsäuren, Perfluor-C₇-C₁₃-alkylcarbonsäuren, Perfluoroctansulfonsäure-Diethanolamid, Li-, K- und Na-Perfluor-C₄-C₁₂-alkylsulfonate, N-Propyl-N-(2-hydroxyethyl)-perfluoroctansulfonamid, Perfluor-C₆-C₁₀-alkylsulfonamidpropylsulfonylglycinate, Bis-(N-perfluoroctylsulfonyl-N-ethanolaminoethyl)-phosphonat, Monoperfluor-C₆-C₁₆-alkylethylphosphonate und Perfluoralkylbetain.
Zu nutzbaren kationischen Tensiden zählen N-Alkyldimethylammoniumchlorid, Palmityltrimethylammoniumchlorid, Dodecyldimethylamin, Tetradecyldimethylamin, ein ethoxylierter Alkylguanidinaminkomplex, Oleaminhydroxypropylbistrimoniumchlorid, Oleylimidazolin, Stearylimidazolin, Cocaminacetat, Palmitamin, Dihydroxyethylcocamin, Cocotrimoniumchlorid, Alkylpolyglycoletherammoniumsulfat, ethoxyliertes Oleamin, Laurylpyridiniumchlorid, N-Oleyl-1,3-diaminpropan, Stearamidpropyldimethylaminlactat, Kokosfettsäureamid, Oleylhydroxyethylimidazolin, Isostearylethylimidoniumethosulfat, Lauramidpropyl-PEG-dimoniumchloridphosphat, Palmityltrimethylammoniumchlorid und Cetyltrimethylammoniumbromid.
Besonders nutzbar ist das wie z.B. in US-P 4 781 985 beschriebene Fluorkohlenstoff-Tensid der Formel F(CF₂)_4–9CH₂CH₂SCH₂CH₂N⁺R₃X^–, in der R ein Wasserstoffatom oder eine Alkylgruppe bedeutet, und das in US-P 5 084 340 beschriebene Fluorkohlenstoff-Tensid der Formel CF₃(CF₂)_mCH₂CH₂O(CH₂CH₂O)_nR, in der m = 2 bis 10, n = 1 bis 18 und R ein Wasserstoffatom oder eine Alkylgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen bedeutet. Diese Tenside sind erhältlich durch DuPont und 3M. Das Verhältnis der Tensidkomponente in der Drucktinte aufnehmenden Schicht liegt in der Regel zwischen 0,1 und 2 Gew.-%, vorzugsweise zwischen 0,4 und 1,5 Gew.-% und beträgt ganz besonders bevorzugt 0,75 Gew.-%, bezogen auf das Gesamttrockengewicht der Schicht.
Die erfindungsgemäße Tintenempfangsschicht kann vernetzt werden, um erwünschte Eigenschaften wie Wasserbeständigkeit und das Vermeiden von Aneinanderhaften zu erhalten. Durch Vernetzung wird die Schicht weiterhin abriebfest gemacht und davor geschützt, dass während der Handhabung Fingerabdrücke auf dem Element zurückbleiben. Es gibt eine Vielzahl bekannter, ebenfalls als Härter bezeichneter Vernetzungsmittel, die die filmbildenden Materialien vernetzen. Härter können einzeln oder kombiniert und in freier oder blockierter Form benutzt werden. Es gibt eine breite Auswahl an erfindungsgemäß nutzbaren Härtern. Dazu zählen Formaldehyd und freie Dialdehyde wie Succinaldehyd und Glutaraldehyd, blockierte Dialdehyde, aktive Ester, Sulfonatester, aktive Halogenverbindungen, Isocyanat oder blockierte Isocyanate, polyfunktionelle Isocyanate, Melamin-Derivate, s-Triazine und Diazine, Epoxide, aktive Olefine mit zwei oder mehr aktiven Bindungen, Carbodiimide, in der 3-Stellung substituierte Isoxazoliumsalze, Ester von 2-Alkoxy-N-carboxydihydrochinolin, N-Carbamoylpyridiniumsalze, Härter mit gemischter Funktion wie halogensubstituierte Aldehydsäuren (z.B. Mucochlor- und Mucobromsäuren), oniumsubstituierte Acroleine und Vinylsulfone und polymere Härter wie Dialdehydstärken und ein Copolymer aus Acrolein und Methacrylsäure und Polymere mit einer Oxazolinfunktion wie z.B. die EPOCROS WS-500-Serie und die EPOCROS K-1000-Serie.
In der Praxis der vorliegenden Erfindung ist Borsäure ein bevorzugtes Vernetzungsmittel.
Die erfindungsgemäße Tintenempfangsschicht kann ebenfalls einen Weichmacher wie Ethylenglycol, Diethylenglycol, Propylenglycol, Polyethylenglycol, Glycerinmonomethylether, Glycerinmonochlorhydrin, Ethylencarbonat, Propylencarbonat, Tetrachlorphthalsäureanhydrid, Tetrabromphthalsäureanhydrid, Harnstoffphosphat, Triphenylphosphat, Glycerinmonostearat, Propylenglycolmonostearat, Tetramethylensulfon, N-Methyl-2-pyrrolidon und N-Vinyl-2-pyrrolidon enthalten.
Die erfindungsgemäße Tintenempfangsschicht kann ebenfalls Ingredienzien enthalten, die die Lichtbeständigkeit des gedruckten Bildes verbessern, wie Antioxidantien, UV-Absorber, Peroxidfänger, Löscher für Singulettsauerstoff wie HALS-Verbindungen (Hindered Amine Light Stabilizers) usw.
Die Tintenempfangsschicht und die eventuellen zusätzlichen Schichten können nach einer beliebigen herkömmlichen Beschichtungstechnik wie Tauchbeschichtung, Streichbeschichtung, Extrusionsbeschichtung, Aufschleudern, Kaskadenbeschichtung und Vorhangbeschichtung auf den Träger aufgetragen werden Als erfindungsgemäßer Träger kann ein aus der fotografischen Technologie allgemein bekannter Papierträger und polymerer Träger verwendet werden. Als Papierträger sind Normalpapier, gußgestrichenes Papier, polyethylenbeschichtetes Papier und polypropylen beschichtetes Papier zu nennen. Zu polymeren Trägern zählen Celluloseacetatpropionat oder Celluloseacetatbutyrat, Polyester wie Polyethylenterephthalat (PET) und Polyethylennaphthalat, Polyamide, Polycarbonate, Polyimide, Polyolefine, Poly(vinylacetale), Polyether und Polysulfonamide. Weitere Beispiele für erfindungsgemäß nutzbare hochqualitative polymere Träger sind u.a. lichtundurchlässige weiße Polyester und Extrusionsmischungen aus Polyethylenterephthalat und Polypropylen. Polyesterfilmträger und insbesondere Polyethylenterephthalatträger werden aufgrund ihrer hervorragenden Formbeständigkeitseigenschaften bevorzugt.
Zu typischen Trägern für Außenverwendung zählen PET, nassfestes Papier, PVC, PVC mit einer Kleberückschicht, das Polyethylenpapier TYVEK, Warenzeichen von Du Pont Co., das poröse Polyethylenpapier TESLIN, Warenzeichen von International Paper CO., Kanevas, Polypropylen und Polycarbonat.
Die vorliegende Erfindung wird jetzt anhand der folgenden Beispiele veranschaulicht, ohne sie jedoch darauf zu beschränken.
BEISPIELE
Beispiel 1 (vergleichendes Beispiel)
Anfertigung der Ca₃(PO₄)₂-Dispersion
Ein von Merck vertriebenes und hergestelltes Ca₃(PO₄)₂-Pulver wird zunächst mit Zirconiumsilikat-Perlen mit einem Durchmesser von 0,6 mm in einer Sandmühle (Spangenberg) gemahlen. Nach 6 stündigem Mahlen werden Ca₃(PO₄)₂-Pigmente mit einer Teilchengröße zwischen 1 und 2 μm erhalten. Anschließend an den Mahlvorgang werden die Perlen durch Filtrieren und Waschen mit Wasser abgetrennt. Der Pigmentgehalt des Schlamms beträgt 12 Gew.-%. Das Pigment ist ein heterogenes Gemisch aus verschiedenen Kristallstrukturen, wie sich aus einem XRD-Diagramm (Röntgenbeugungsdiagramm) ergibt.
Ansetzen der Gießlösungen
Zur Herstellung einer Beschichtungsflüssigkeit zur Bildung einer Tintenaufnahmeschicht werden 5 Feststoffgewichtsteile einer 10%igen wässrigen Lösung von Polyvinylalkohol (POVAL 117, Warenzeichen von K.K. Kuraray) zu 94,5 Feststoffgewichtsteilen der angefertigten Ca₃(PO₄)₂-Dispersion gegeben. Schließlich werden als Vernetzungsmittel 0,5 Feststoffgewichtsteile einer Borsäurelösung zugesetzt.
Die so erhaltene Beschichtungsflüssigkeit weist einen Gesamtfeststoffgehalt von 11,2 Gew.-% auf.
Beschichtung der Muster
Die Gießlösung wird auf einen substrierten PET-Bogen (mit einer Stärke von 100 μm) aufgerakelt, wobei eine Tintenaufnahmeschicht mit einem Trockengewicht von 28 g/m² erhalten wird, und bei 40°C getrocknet. Das nach der Stickstoffgasadsorptionsmethode ermittelte Porenvolumen der Schicht beträgt nur 0,07 ml/g.
Auf den beschichteten Mustern werden mittels eines EPSON STYLUS COLOR 460-Druckers (Warenzeichen von Seiko Epson Corp.) Farbfelder mit Primärfarben und Sekundärfarben gedruckt. Auf der Basis dieser Farbfelder werden die Trocknungszeit, die Farbdichte und das Bluten der Farben ermittelt. Die Testergebnisse sind in Tabelle 1 aufgelistet.
Beispiel 2 (vergleichendes Beispiel)
Ein Tintenstrahl-Aufzeichnungsmedium wird analog der Methode in Beispiel 1 hergestellt, jedoch mit nachstehendem Unterschied. Bei der Herstellung der Beschichtungsflüssigkeit für die Tintenaufnahmeschicht verwendet man statt des Polyvinylalkohols ein Kation – einen modifizierten Polyvinylalkohol (GOHSEFIMER K210, Warenzeichen von Nippon Gohsei). Die Testergebnisse sind in Tabelle 1 aufgelistet.
Beispiel 3 (erfindungsgemäßes Beispiel)
Ein Tintenstrahl-Aufzeichnungsmedium wird analog der Methode in Beispiel 1 hergestellt, jedoch mit nachstehendem Unterschied. Bei der Herstellung der Dispersion für die Tintenaufnahmeschicht verwendet man statt des Ca₃(PO₄)₂-Pulvers einen (von Orthovita Inc. vertriebenen) porösen Typ mit einer durch XRD nachgewiesenen Whitlockit-Kristallstruktur. Das nach der Stickstoffgasadsorptionsmethode ermittelte Porenvolumen der Schicht beträgt 0,39 ml/g, was ein viel höherer Wert ist als beim vergleichenden Beispiel. Weitere Testergebnisse sind in Tabelle 1 aufgelistet.
Beispiel 4 (erfindungsgemäßes Beispiel)
Ein Tintenstrahl-Aufzeichnungsmedium wird analog der Methode in Beispiel 2 hergestellt, jedoch mit nachstehendem Unterschied. Bei der Herstellung der Dispersion für die Tintenaufnahmeschicht verwendet man statt des Ca₃(PO₄)₂-Pulvers einen (von Orthovita Inc. vertriebenen) porösen Typ mit einer durch XRD nachgewiesenen Whitlockit-Kristallstruktur. Die Testergebnisse sind in Tabelle 1 aufgelistet.
Auswertung der Muster
Tabelle 1 : Testergebnisse
Aus den Ergebnissen ist ersichtlich, dass das poröse Ca₃(PO₄)₂-Pulver eine wesentliche Verbesserung der Trocknungszeit und Verringerung des Übereinanderblutens der Farben erbringt.

Claims

Ein Tintenstrahl-Aufzeichnungselement, das einen Träger und eine ein Bindemittel und ein Ca₃(PO₄)₂-Pigment enthaltende Tintenempfangsschicht enthält, dadurch gekennzeichnet, dass das Ca₃(PO₄)₂-Pigment vorwiegend aus einer Whitlockit-Kristallstruktur besteht.
Tintenstrahl-Aufzeichnungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel Polyvinylalkohol ist.
Tintenstrahl-Aufzeichnungselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Tintenempfangsschicht ferner ein Vernetzungsmittel enthält.
Tintenstrahl-Aufzeichnungselement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Vernetzungsmittel Borsäure ist.
Tintenstrahl-Aufzeichnungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Tintenempfangsschicht ferner ein kationisches Beizmittel enthält.
Tintenstrahl-Aufzeichnungselement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das kationische Beizmittel Poly(diallyldimethylammoniumchlorid) ist.