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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Verfahren zum Anlagern
aktiver Liganden an anorganische Porös-Beschichtung-Zusammensetzungen für Tintenstrahlmedienanwendungen
sowie auf Medienblätter,
die mit chemisch modifizierten, anorganischen, porösen Makroteilchen
beschichtet sind. Im Einzelnen kann eine Modifikation von anorganischen
porösen
Medienbeschichtungsmakroteilchen in Wasser erfolgen, woraufhin ein
Beschichtungsschritt folgt, oder kann alternativ dazu erfolgen,
nachdem die anorganischen, porösen
Medienbeschichtungsmakroteilchen bereits auf ein Mediensubstrat
aufgebracht sind.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Tintenstrahltinten
umfassen üblicherweise
ein Tintenträgermittel
und ein Farbmittel, wobei Letzteres ein Farbstoff oder ein Pigment
sein kann. Farbstoffbasierte Tintenstrahltinten, die beim Drucken
von photographischen Bildern verwendet werden, verwenden fast immer
wasserlösliche
Farbstoffe. Folglich sind derartige farbstoffbasierte Tintenstrahltinten üblicherweise
nicht wasserfest, d.h. Bilder tendieren zu einer Farbtonverschiebung,
und wenn sie feuchten Bedingungen ausgesetzt sind, wird die Kantenschärfe verringert.
Außerdem tendieren
Bilder, die aus diesen auf wasserlöslichem Farbstoff basierenden
Tintenstrahltinten erzeugt werden, dazu, mit der Zeit zu verblassen,
beispielsweise wenn sie Umgebungslicht und/oder -luft ausgesetzt
sind. Dagegen ermöglichen
pigmentbasierte Tinten die Erzeugung von Bildern, die bezüglich der
Feuchtigkeitsechtheit und der Bildverblassungsbeständigkeit
enorm verbessert sind. Jedoch sind pigmentbasierte Tinten bezüglich des
wün schenswerten
Merkmals der Farbsättigung
farbstoffbasierten Tintenstrahltinten unterlegen.
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Druckmedienoberflächen spielen
eine wichtige Rolle bei den Verblassungseigenschaften und der Feuchtigkeitsechtheit
von mittels eines Tintenstrahlens erzeugten gedruckten Bildern.
Somit kann der Grad der Verblassungs- und der Feuchtigkeitsechtheit
für eine
gegebene Tinte von der Chemie der Medienoberfläche abhängen. Dies gilt besonders im
Fall von Bildern, die mit farbstoffbasierter Tintenstrahltinte erzeugt
werden. Folglich kann bewirkt werden, dass viele Tintenstrahltinten
ein besseres Verhalten aufweisen, wenn eine entsprechende Medienoberfläche gewählt wird.
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Damit
die Tintenstrahlindustrie effektiv mit der Silberhalogenidphotographie
konkurrieren kann, ist es wünschenswert,
dass mittels eines Tintenstrahlens hergestellte Bilder farbgesättigt, verblassungsbeständig und
feuchtigkeitsecht sind. Somit wird eine verbesserte Dauerhaftigkeit
von mit einer farbstoffbasierten Tintenstrahltinte erzeugten Bildern
immer mehr zu einem festen Bestandteil des langfristigen Erfolges
von Photoqualität-Tintenstrahltintentechnologien.
Bei Belichtung mit Fluoreszenzlicht beispielsweise halten Photographien gemäß beschleunigten
Tests und Versagenskriterien des „Industriestandards" derzeit in der Regel
etwa 13 bis 22 Jahre. Die besten farbstoffbasierten Tintenstrahltintendrucker
erzeugen Drucke, die unter ähnlichen
Bedingungen viel weniger lang halten.
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Derzeit
sind einige wenige Kategorien von photographischen Tintenstrahlmedien
erhältlich,
einschließlich
polymerbeschichteter Medien, tonbeschichteter Medien und anderer
poporös
beschichteter Medien. Die polymerbeschichteten Medien liefern die
am längsten
haltbaren mit Tintenstrahltinte erzeugten Bilder. Jedoch ist diese
Kategorie von Medien bezüglich
der Trocknungszeit und der Feuchtigkeitsechtheit porös beschichteten
Medien allgemein unterlegen. Andererseits ist die Bildverblassungsbeständigkeit
und die Feuch tigkeitsechtheit von porös beschichteten Medien allgemein
geringer als die ihres Gegenstücks,
der polymerbeschichteten Medien. Somit besteht ein großer Wunsch,
die Bilddauerhaftigkeit von Tintenstrahltintenbildern, mit denen
porös beschichtete
Medien bedruckt sind, zu verbessern.
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Verbesserungen
der Bilddauerhaftigkeit wurden auf dem Weg einer Modifizierung der
Tinte versucht. Sie wurden ebenfalls auf dem Weg einer Modifizierung
der Medien versucht. Eine Oberflächenmodifizierung von
porösen
Medienbeschichtungen ist eines der versuchten Verfahren einer Medienmodifizierung.
Derartige Modifizierungen wurden in organischen Lösungsmitteln
durchgeführt,
was bei einer Erhöhung
der Produktion kostspielig und kompliziert sein kann und Umweltprobleme
darstellen kann. Einfachere und wirtschaftlichere Modifizierungsverfahren,
die ein gewünschtes
Endergebnis liefern, würden
einen Fortschritt in der Technik darstellen.
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Die
EP-A-1052111 offenbart ein Verfahren zum Tintenstrahldrucken, das
aus einer Basis und einer bezüglich
Tinte aufnahmefähigen
Beschichtung besteht, die anorganische absorbierende Partikel und
ein Bindemittel enthält.
Das Bindemittel basiert auf einem Silan- oder Siloxan-Material.
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Die
WO-A-99/29513 offenbart eine Beschichtungszusammensetzung, die ein
flüchtiges,
wässriges, flüssiges Medium,
ein Bindemittel, das ein filmbildendes, wasserlösliches organisches Polymer,
das in einem flüchtigen
wässrigen
flüssigen
Medium aufgelöst
ist, aufweist, und das Polymerisationsreaktionsprodukt des Hydrolysats
einer Aluminiumverbindung und eines Organoalkoxysilans umfasst.
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Die
EPA-0933225 offenbart ein Bildtransfermedium zum Tintenstrahldrucken,
das ein Basismaterial und eine Freigabeschicht und eine Transferschicht
umfasst. Die Transferschicht umfasst feine Partikel eines thermoplastischen
Har zes, eines Thermoplastischer-Harz-Bindemittels, anorganische
feine Partikel und ein Haftmittel.
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Die
WO-A-01/05599 offenbart ein Tintenstrahlaufzeichnungsblatt und ein
Verfahren zur Herstellung desselben. Das Blatt umfasst eine Aufzeichnungszusammensetzung
eines Bindemittels, von Silika-Pigment-Partikeln und eines kationischen
Organosiloxan-Haftmittels, mit dem dieses beschichtet ist.
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Die
EP-A-0741045 offenbart ein Druckmedium, das ein Substrat und eine
Tintenaufnahmeschicht umfasst, die ein Aluminiumoxidhydrat umfasst,
das mit einem Haftmittel oberflächenbehandelt
ist.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Gemäß Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung können
verschiedene Verfahren verwendet werden, um poröse anorganische Makroteilchen
chemisch zu modifizieren, so dass die modifizierten Makroteilchen,
wenn sie als Medienbeschichtungen verwendet werden, bestimmte auf
die Bilddauerhaftigkeit bezogene Vorteile liefern. Man hat entdeckt,
dass derartige Verfahren in Wasser und nicht in typischen organischen
Lösungsmitteln
durchgeführt
werden können.
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Im
Einzelnen ist ein Verfahren zum Herstellen eines Medienblattes für Tintenstrahldruckanwendungen gemäß der Darlegung
in Anspruch 1 vorgesehen.
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Zusätzliche
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden
ausführlichen
Beschreibung.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DES BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
BZW. DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Bevor
die vorliegende Erfindung offenbart und beschrieben wird, muss man
verstehen, dass diese Erfindung nicht auf die hierin offenbarten
bestimmten Prozessschritte und Materialien beschränkt ist,
da derartige Prozessschritte und Materialien etwas variieren können. Ferner
versteht es sich, dass die hierin verwendete Terminologie lediglich
zum Zweck des Beschreibens bestimmter Ausführungsbeispiele verwendet wird.
Die Begriffe sollen keine Einschränkung darstellen, da der Schutzumfang
der vorliegenden Erfindung lediglich durch die angehängten Patentansprüche und Äquivalente
derselben beschränkt
werden soll.
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Gemäß der Verwendung
in dieser Spezifikation und in den angehängten Patentansprüchen umfassen die
Singularformen „ein", „eine" und „der", „die" und „das" Pluralbezugnahmen,
es sei denn, dass der Inhalt deutlich etwas anderes vorgibt.
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„Bilddauerhaftigkeit" bezieht sich auf
Charakteristika eines mittels Tintenstrahlens gedruckten Bildes, die
sich auf die Fähigkeit
des Bildes beziehen, über
einen Zeitraum hinweg zu halten. Charakteristika der Bilddauerhaftigkeit
umfassen Bildverblassung, Wasserechtheit, Feuchtigkeitsechtheit,
Lichtechtheit, Verwischbeständigkeit,
durch Luftverschmutzung bewirktes Verblassen, Kratz- und Abriebbeständigkeit.
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„Mediensubstrat" oder „Substrat" bezieht sich auf
jegliches Substrat, das in der Tintenstrahldrucktechnik verwendet
werden kann, einschließlich
Papieren, Overhead-Projektor-Kunststoffen,
beschichteter Papiere, Stoffen, Kunstpapieren (z.B. Wasserfarbenpapier)
und dergleichen.
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„Poröse-Medienbeschichtung-Zusammensetzung" umfasst üblicherweise
anorganische Makroteilchen, z.B. Aluminiumoxid- Makroteilchen oder Silika-Makroteilchen,
die durch ein polymeres Bindemittel aneinander gebunden sind. Optional
kann bzw. können
auch ein Beizmittel und/oder andere Zusatzstoffe vorliegen. Die
Zusammensetzung kann als Beschichtung für verschiedene Mediensubstrate
verwendet werden und kann mittels Beliebiger einer Anzahl von in
der Technik bekannten Verfahren aufgebracht werden.
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„Aktiver
Ligand" oder „Aktiver-Ligand-Gruppierung" umfasst jeglichen
aktiven Teil eines Organosilanreagens, der eine Funktion an oder
in der Nähe
der Oberfläche
von in einer Poröse-Medienbeschichtung-Zusammensetzung
vorliegenden anorganischen Partikel liefert, die einem unmodifizierten
anorganischen porösen
Makroteilchen nicht inhärent
ist. Beispielsweise kann ein aktiver Ligand dazu verwendet werden,
das Erfordernis eines Bindemittels in einer Poröse-Medienbeschichtung-Zusammensetzung zu
verringern, oder er kann mit einem Farbstoff oder einer anderen
Tintenstrahltintenkomponente interagieren, wodurch die Dauerhaftigkeit
verbessert wird.
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„Einen
aktiven Liganden enthaltendes Organosilanreagens" umfasst Zusammensetzungen, die eine Aktiver-Ligand-Gruppierung (oder
einen Teil des Reagens, der einer Anorganische-Makroteilchen-Oberfläche der
porösen
Medienbeschichtung gewünschte
modifizierte Eigenschaften verleiht) umfasst, die kovalent an eine
Silangruppierung angelagert ist. Die Aktiver-Ligand-Gruppe kann
direkt an die Silangruppierung angelagert sein oder kann entsprechend
von der Silangruppierung beabstandet sein, z.B. um von 1 bis 10
Kohlenstoffatome oder andere bekannte Abstandshaltergruppierungen.
Eine Anlagerung des Reagens an die Makroteilchen kann vor der Aufbringung
der Poröse-Medienbeschichtung-Zusammensetzung auf
ein Substrat erfolgen, oder sie kann angewandt werden, nachdem ein
Mediensubstrat vorab mit der Poröse-Medienbeschichtung-Zusammensetzung
beschichtet wurde.
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Der
Begriff „nieder" kann, wenn er sich
auf organische Verbindungen oder Gruppen bezieht (wenn nichts anderes
angegeben ist), zwischen 1 und 8 Kohlenstoffatome enthalten. Beispielsweise
kann niederes Alkoxy Methoxy, Ethoxy, Propoxy, Butoxy usw. umfassen.
Außerdem
kann niederes Alkyl Methyl, Ethyl, Propyl, Isopropyl, Butyl, t-Butyl,
Hexyl usw. umfassen.
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Ein
Vorteil der vorliegenden Erfindung ist die Fähigkeit, eine Aktiver-Ligand-Gruppierung
als Bestandteil einer porösen
Medienbeschichtung zu liefern, wobei sich die Aktiver-Ligand-Gruppierung
an oder in der Nähe
der Oberfläche
der anorganischen Makroteilchen der porösen Medienbeschichtung befindet.
Durch die Verwendung derartiger Zusammensetzungen wird der aktive
Ligand in unmittelbarer Nähe
zu einem Farbstoff platziert, der zum Drucken eines Bildes verwendet
wird. Da sich der aktive Ligand an oder in der Nähe der Oberfläche der
Makroteilchen der Poröse-Medienbeschichtung-Zusammensetzung befindet,
kann außerdem die
Verwendung einer geringeren Menge eines aktiven Liganden notwendig
sein, um ein gewünschtes
Ergebnis zu liefern. Angesichts dieser Vorteile hat man erkannt,
dass zusätzliche
Vorteile verwirklicht werden können,
indem anorganische Makroteilchen einer Poröse-Medienbeschichtung-Zusammensetzung
unter Verwendung von Wasser statt durch die Verwendung organischer
Lösungsmittel
modifiziert werden. Einen aktiven Liganden enthaltende Organosilanreagenzien
können
dazu verwendet werden, anorganische Makroteilchen von Poröse-Medienbeschichtung-Zusammensetzungen
zu modifizieren, entweder indem zuerst das Reagens mit den anorganischen
Makroteilchen in Wasser zur Reaktion gebracht wird und anschließend ein
Mediensubstrat mit der resultierenden Zusammensetzung beschicht
wird, oder indem alternativ ein Mediensubstrat mit den anorganischen
Makroteilchen beschichtet wird und anschließend das Reagens mit den anorganischen Makroteilchen
auf dem Mediensubstrat zur Reaktion gebracht wird.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
kann ein Verfahren zum Herstellen eines Medienblattes für Tintenstrahldruckanwendungen
die Schritte des Dispergierens oder Auflösens anorganischer poröser Makroteilchen und
des einen aktiven Liganden enthaltenden Organosilanreagens in Wasser;
ein Zur-Reaktion-Bringen
der anorganischen porösen
Makroteilchen und des einen aktiven Liganden enthaltenden Organosilanreagens,
um eine Medienbeschichtungszusammensetzung zu bilden; und des Aufbringens
der Medienbeschichtungszusammensetzung auf das Mediensubstrat umfassen.
Bei diesem Ausführungsbeispiel
kann, obwohl dies nicht erforderlich ist, das einen aktiven Liganden
enthaltende Organosilanreagens im Überschuss zu dem Wasser hinzugegeben
werden, worauf ein weiterer Schritt des Abgießens des überschüssigen einen aktiven Liganden enthaltenden
Reagens vor dem Beschichtungsschritt folgt. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel
können
die anorganischen porösen
Makroteilchen separat in Wasser dispergiert oder aufgelöst werden,
und anschließend kann
das wässrige
Organosilanreagens für
den Reaktionsschritt zusammengemischt werden.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung kann ein Verfahren zum Herstellen eines
Medienblattes für
Tintenstrahldruckanwendungen die Schritte des Beschichtens eines
Mediensubstrats mit anorganischen porösen Makroteilchen; des Dispergierens
oder Auflösens
des einen aktiven Liganden enthaltenden Organosilanreagens in Wasser,
um eine flüssige
Beschichtungszusammensetzung zu bilden; und des Aufbringens der
flüssigen
Beschichtungszusammensetzung auf die anorganischen porösen Makroteilchen,
mit denen das Substrat zuvor beschichtet wurde, umfassen. Zusatzstoffe
wie z.B. Tenside können
in die Beschichtungszusammensetzung integriert werden, um eine einheitliche
Benetzung/Beschichtung zu verbessern. Bei einem Ausführungsbeispiel
kann der Aufbringschritt durch die Aufbringung einer Waschbeschichtung
erfolgen. Eine derartige Waschbeschichtung kann mittels einer Sprühvorrichtung,
einer Stab beschichtungsvorrichtung oder anhand eines anderen Mittels
aufgebracht werden.
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Beide
dieser Ausführungsbeispiele
sehen die Verwendung von Wasser als Dispergierungs- oder Auflösungsmittel,
Reaktionsmedium und/oder Reagensträger vor. Vorzugsweise wird
kein organisches Lösungsmittel
verwendet. Ferner können
die anorganischen porösen
Makroteilchen ein Bestandteil eines beliebigen, poröse Makroteilchen
auf anorganischer Basis enthaltenden Materials sein, einschließlich Silika
oder Aluminiumoxid enthaltender Zusammensetzungen. Ein Mediensubstrat
kann, wie in der Technik bekannt ist, mit der Silika oder Aluminiumoxid
enthaltenden Zusammensetzung beschichtet werden, und die Zusammensetzung kann
durch ein polymeres Bindemittel aneinander gebunden sein. Bei manchen
Ausführungsbeispielen
kann es wünschenswert
sein, Beizmittel und/oder andere Zusatzstoffe in die Beschichtungszusammensetzung
zu integrieren.
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Bezüglich des
einen aktiven Liganden enthaltenden Organosilanreagens kann jegliches
Reagens verwendet werden, das einem Tintenstrahltinten- oder -drucksystem
einen Nutzen verschafft. Beispiele umfassen UV-Absorber, Chelatbildner,
Gehindertes-Aminlicht-Stabilisatoren, Reduktionsmittel, hydrophobe
Gruppen, ionische Gruppen, Puffergruppen und Funktionalitäten für nachfolgende
Reaktionen.
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Da
die Verfahren der vorliegenden Erfindung Wasser als Lösungsmittel
zum Tragen, Dispergieren oder Auflösen oder zum Zur-Reaktion-Bringen
des einen aktiven Liganden enthaltenden Organosilanreagens verwenden,
kann das einen aktiven Liganden enthaltende Organosilanreagens bei
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
in Wasser stabil sein. Ein Beispiel einer derartigen Zusammensetzung
umfasst ein einen aktiven Liganden enthaltendes Organosilanreagens,
das eine Struktur gemäß der nachstehenden
Formel 1 aufweist:
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Bei
der obigen Formel 1 lauten R1, R2, x und y gemäß der Definition in Anspruch
1. Ohne an eine bestimmte Theorie gebunden zu sein, wird angenommen,
dass sich die Hydroxylgruppen an die Oberfläche der anorganischen porösen Makroteilchen
der Poröse-Medienbeschichtung-Zusammensetzung
anlagern. Eine derartige Anlagerung kann an einer einzigen Hydroxylgruppe
oder an einer Mehrzahl von Hydroxylgruppen erfolgen.
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Bezüglich der
anorganischen porösen
Makroteilchen, ob sie nun vor einer Aufbringung oder nach einer
Aufbringung modifiziert werden, kann die Aufbringung der anorganischen
porösen
Makroteilchen auf ein Mediensubstrat mittels eines beliebigen in
der Technik bekannten Verfahrens erfolgen. Üblicherweise sind derartige
Makroteilchen durch ein Bindemittel aneinander gebunden und werden
anhand eines bekannten Verfahrens beschichtet, beispielsweise anhand
eines Luftmesserstreichverfahrens, eines Rakelstreichverfahrens,
eines Gitterrollbeschichtens, eines Rakelmesserbeschichtens, eines
Meyer-Stabbeschichtens, eines Rollbeschichtens, eines Umkehrrollbeschichtens,
eines Gravurstreichbeschichtens, eines Bürstenstreichverfahrens oder
eines Sprühbeschichtens.
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BEISPIELE
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Die
folgenden Beispiele veranschaulichen verschiedene Aspekte der Beschichtungen
für poröse Tintenstrahltintenmediensubstrate
der vorliegenden Erfindung. Die folgenden Beispiele sollten nicht
als Einschränkungen
der Erfindung angesehen werden, sondern sollten lediglich lehren,
wie unter Widerspiegelung der vorliegenden Erfindung die besten
Beschichtungen herzustellen sind.
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Beispiel 1
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Etwa
40 g Silika (Aerosil
Wz 200 von Degussa)
wurde in etwa 200 g Wasser aufgenommen und mittels Beschallung hinreichend
dispergiert. Etwa 2,8 g eines Organosilanreagens wurde geliefert,
das folgende Formel aufwies:
wobei x + y etwa 4 ist und
wobei R1 und R2 Aminopropyl sind. Das verwendete Organosilanreagens
umfasste eine Bandbreite von Oligomeren, die eine relative Molekülmasse von
etwa 270 RMM bis 550 RMM aufwiesen. Das Organosilanreagens wurde
unter Verwendung von konzentrierter HCl auf einen pH-Wert von 7,0 eingestellt.
Das Organosilanreagens wurde anschließend unter kräftigem Rühren zu
dem in Wasser dispergierten Silika hinzugefügt. Über Nacht wurde sanft weitergerührt, und
ein photographisches Substrat wurde von Hand mit dem Produkt beschichtet,
und das Produkt wurde mit einer Heißluftpistole getrocknet.
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Beispiel 2
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Unter
Verwendung eines in der Industrie standardmäßigen Verfahrens wurde eine
beschleunigte Lichtverblassung einer magentafarbenen Tinte gemessen,
die auf ein Substrat gedruckt wurde, das mit der Zusammensetzung
des Beispiels 1 beschichtet war. Man stellte fest, dass die magentafarbene
Tinte eine geschätzte Lichtverblassung
von etwa 21 Jahren aufwies. Umgekehrt wies ein Substrat, das allein
mit Silika (ohne Modifizierung, wie in Beispiel 1) beschichtet war
und mit derselben magentafarbenen Tinte bedruckt wurde, unter Verwendung
desselben Industriestandard-Testverfahrens lediglich 13 Jahre einer
geschätzten
Lichtverblassung auf.
