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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Tintenstrahltinten-/Empfangselement-Satz
und ein Verfahren zur Herstellung von Bildern durch Tintenstrahldrucken,
worin die Oberflächen
anorganischer Partikel in der Tinte mit einem Kupplungsmittel reagieren,
das in oder auf der oder den Tintenempfangsschichten enthalten ist.
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Wie
in der Technik bekannt ist, dienen Kupplungsmittel als ein Haftmittel
zwischen anorganischen Oberflächen
und Polymeren. Beispielsweise dienen organofunktionale Silankupplungsmittel
als Haftvermittler zwischen organischen Polymeren und mineralischen
Oberflächen.
Weniger bekannt aber ebenfalls wirksame Kupplungsmittel sind u.a.
Chromkomplexe, die in Verbindung mit Siliciumdioxid- oder Aluminiumoxidoberflächen wirksam
sind.
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Während derartige
Kupplungsmittel am häufigsten
als Haftvermittlerschichten zwischen Glas- und Polymerfilmen verwendet
werden, sind sie auch in der Beschichtungstechnik bekannt. Typische
Papier- und Polymerbahnbeschichtungen enthalten oft Kombinationen
von Polymeren und anorganischen Partikeln, wie Siliciumdioxid. Um
die Kompatibilität
und Haftung zwischen der Polymermatrix und Siliciumdioxidpartikeln
zu gewährleisten,
werden bisweilen Silankupplungsmittel oder silanolmodifizierte Polymere
verwendet. In US-A-5,562,975
(New Oji Paper Co., Ltd) wird ein Heißschmelztintenaufzeichnungsbogen
beschrieben, in dem die Tintenempfangsschicht eine Mischung aus
silanolmodifiziertem Polyvinylalkohol und amorphem Silicium umfasst.
In US-A-5,562,975 heißt
es: " Die Silanolgruppen
des modifizierten Polyvinylalkohols reagieren chemisch mit dem Pigment,
um die mechanische Festigkeit der Tintenempfangsschicht zu verbessern." Für die hier
beschriebenen, porösen,
nicht glänzenden
Beschichtungen, gibt es einen Überschuss
an Siliciumdioxidpartikeln, so dass man annehmen kann, dass durch
die Erfindung und die praktische Verwertung der Erfindung praktisch
alle Silanolgruppen auf dem Polyvinylalkohol vollständig in
der getrockneten Beschichtung eine Reaktion eingegangen sind und
nicht mehr zur Reaktion mit anderen Komponenten der Druckfarbe zur
Verfügung
stehen.
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In
EP 0 759 365 (New Oji Paper
Co., Ltd) wird ein für
die Verwendung als Sticker oder Aufkleber vorgesehenes Tintenstrahlaufzeichnungsmaterial
beschrieben. In diesem Fall sind die Siliciumdioxidpartikel entweder
als poröse
amorphe Siliciumdioxidpartikel definiert, falls ein nicht glänzender
Film gewünscht
wird, oder als kolloidale Siliciumdioxidpartikel, falls ein glänzenderer
Film gewünscht
wird. Ein wirksames Bindemittelsystem ist entweder konventioneller
Polyvinylalkohol oder siliciummodifizierter Polyvinylalkohol. Auch
hier reagieren Silanolgruppen auf dem Polyvinylalkohol mit den Siliciumdioxidoberflächen in
der Beschichtung und stehen zur Reaktion mit den Tintenkomponenten
nicht zur Verfügung.
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Ein
etwas anderer Ansatz zur Verwendung von Silankupplungsmitteln in
Tintenempfangsschichten wird in US-A 5,352,736 (Minnesota Mining
and Manufacturing Company) beschrieben. In diesem Fall bilden ein
semi-interpenetrierendes Netz eines wasserlöslichen Polymers und eines
nicht wasserlöslichen
Polymers die Aufzeichnungsschicht. Der nicht wasserlösliche Teil
der Schichten enthält
vernetzte Silanolreste, die aus zugesetzten Silankupplungsmitteln
stammen. Auch hier sind die Reaktionsstoffe im getrockneten Film
vollständig
vernetzt und stehen daher für
die Reaktion mit Tintenresten nicht zur Verfügung.
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Es
gibt zwar keine Aufzeichnungen über
reaktive Kombinationen von Tintenstrahltinten und Empfangselementen
unter Verwendung der hier beschriebenen Chemikalien, aber einige
reaktive Kombinationen sind bereits beschrieben worden und werden
nachfolgend aufgeführt.
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US 4,649,064 (Eastman Kodak
Company) beschreibt Tintenstrahltinten-/Empfangselemente, in denen die
Tinte eine vernetzbare Farb-/Harzzusammensetzung enthält, und
in der die Tintenempfangsschicht ein Vernetzungsmittel enthält, das
die gedruckten Bereiche abriebfest, schmierfest und wasserfest macht.
In diesem Fall ist das Reaktionsmittel in der Tinte ein Polymerharz.
Zwar ist ein derartiger Ansatz wirksam, aber Polymerharzzusätze haben
typischerweise die unvorteilhafte Eigenschaft, die Tintendüsen zu verstopfen,
was bei anorganischen, kolloidalen Tintenzusätzen nicht der Fall ist.
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Ein ähnlicher
Ansatz wird in
US 5,537,137 und
EP 0 775 596 beschrieben
(beide von E.I.DuPont de Nemours and Company), worin ein Reaktionsmittel
in der Tintenempfangsschicht enthalten ist. Das Reaktionsmittel
vermag die eigentliche Beschichtung zu vernetzen und das Farbmittel
an die Beschichtung zu binden. Das Reaktionsmittel muss derart gewählt werden,
dass es erst reagiert, wenn es nach dem Drucken einer externen Energiequelle
ausgesetzt wird, beispielsweise Wärme oder Strahlung. Ein derartiger
Ansatz hat aufgrund der erforderlichen Nachbehandlung verschiedene
Nachteile.
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Tinten,
die anorganische Partikel enthalten, wurden bereits für Tintenstrahldruckanwendungen
beschrieben. US-A 5,221,332 (Xerox Corporation) beschreibt farbstoffbasierende
Tinten, die Siliciumdioxidpartikel enthalten. Die Siliciumdioxidpartikel
in US-A 5,221,332 sind dazu vorgesehen, die Tropfenvolumina während des
Druckvorgangs zu erhöhen.
Eine Kombination dieser Tinten mit einem speziell konstruierten
Empfangselement wird nicht beschrieben.
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JP 62 178384 beschreibt
ein Tintenstrahlaufzeichnungselement, das Siliciumdioxid umfasst,
dessen Oberfläche
mit einem Silankupplungsmittel behandelt ist.
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Die
europäische
Patentanmeldung 0 355 062 beschreibt Tintenstrahltinte, die hydrophile
Siliciumdioxidpartikel enthält,
an dessen Oberfläche
Farbstoffe durch Silankupplungsmittel kovalent gebunden sind, siehe Anspruch
1 und Beispiel XVIII auf Seite 13–14.
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US-A-4,338,133
von Toyoda et al. beschreibt eine Tintenstrahldruckzusammensetzung,
die Silan beinhaltet. Diese Zusammensetzung wird zum Bedrucken von
Glas verwendet, siehe Spalte 1, Zeile 5–13, und Spalte 9, Zeile 21–49.
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Die
Parallelanmeldung US-A-5,925,178 von Martin und Bugner mit dem Titel "PIGMENTED INK JET INKS
CONTAINING ALUMINUM STABILIZED COLLOIDAL SILICA" beschreibt Tintenzusätze, die
vorzugsweise aluminiumstabilisiertes, kolloidales Siliciumdioxid
enthalten, um die optische Dichte und Trockenabriebfestigkeit zu
verbessern.
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Es
besteht jedoch weiterhin die Notwendigkeit nach anderen Mechanismen,
um die Wasserfestigkeit und Haltbarkeit von Bildern weiter zu verbessern,
die mit Tinten gedruckt werden, die anorganische Partikel enthalten.
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Die
vorliegende Erfindung beschreibt eine reaktive Kombination aus Tintenstrahltinte
und Empfangselement mit sehr guter Haltbarkeit und Wasserbeständigkeit.
Die Tinte enthält
eine mineralische Oberfläche, vorzugsweise
durch Anwesenheit anorganischen Partikeloxids und am besten durch
Einschluss von kolloidalem Siliciumdioxid. Die Tintenempfangsschicht
enthält
ein Kupplungsmittel, vorzugsweise ein organofunktionales Kupplungsmittel,
das mit den mineralischen Oberflächen
zu reagieren vermag.
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Nach
einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Tintenstrahltinten-/Empfangselement-Satz bereitgestellt,
der folgendes umfasst:
- a) eine Tintenempfangsschicht,
die ein reaktives Kupplungsmittel enthält, und darauf aufgebracht
- b) ein Bild aus Tintenstrahltinte, die eine Verbindung mit mineralischen
Oberflächen
enthält,
worin das reaktive Kupplungsmittel mit den mineralischen Oberflächen in
der Tinte reagiert.
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Nach
einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren
zur Herstellung von Tintenstrahltintenbildern beschrieben, das folgende
Schritte umfasst:
- a) Bereitstellen einer Tintenstrahltinte,
die einen Träger,
ein Pigment und eine Verbindung mit mineralischen Oberflächen enthält;
- b) Bereitstellen einer Tintenempfangsschicht auf einem Träger, wobei
die Tintenempfangsschicht ein reaktives Kupplungsmittel enthält, und
- c) bildweises Aufbingen der Tinte auf der Tintenempfangsschicht.
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Nach
einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren
zum Herstellen eines Tintenstrahltinten-/Empfangselement-Satzes
beschrieben, das folgende Schritte umfasst: a) Bereitstellen einer Tintenstrahltinte,
die einen Träger,
ein Pigment und eine Verbindung mit mineralischen Oberflächen enthält; b) Bereitstellen
einer Beschichtungsformulierung, die ein reaktives Kupplungsmittel
enthält;
c) Aufbringen der Beschichtungsformulierung auf einen Träger;
- d) Trocknenlassen der Beschichtung und e) bildweises
Aufbringen der Tinte auf der Tintenempfangsschicht.
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Die
vorliegende Erfindung ist darauf ausgelegt, die Wasserfestigkeit
und Abriebfestigkeit von Bildern zu verbessern, die mithilfe von
Tinten gedruckt werden, die kolloidale, anorganische Partikel enthalten.
In die Tintenempfangsschicht können
Kupplungsgruppen eingebracht werden, indem den Materialien, die
mindestens die oberste Oberfläche
der Tintenempfangsschicht umfassen, Kupplungsmittel direkt zugesetzt
werden, oder durch Funktionalisieren der Tintenempfangsmaterialien
mit Kupplungsgruppen. Siliciumdioxidpartikel können den Tinten in Form von
kolloidalem Siliciumdioxid oder anderem partikelförmigem Silicium
zugesetzt werden, vorausgesetzt, die Siliciumdioxidpartikel beeinträchtigen
die Ausstoßbarkeit
der Tinten oder die Qualität
des gedruckten Bildes nicht.
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Das
in den Beschichtungen enthaltende Harz lässt sich einer Vorabreaktion
unterziehen, um silanolfunktionale Stellen zu erzeugen. Beispiele
silanolfunktionalisierter Polymere umfassen beispielsweise, aber nicht
abschließend,
Kuraray R-Polymere, bei denen es sich um silanolmodifizierten Polyvinylalkohol
handelt (Kuraray Co., Ltd); silanolmodifizierte Gelatine (Crodasone
CTM von Croda Colloids Ltd.) oder silanolmodifiziertes
Weißenprotein
(Crodasone WTM, ebenfalls von Croda Colloids
Ltd.).
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Die
Reaktivität
des Systems hängt
von dem Vorhandensein eines Kupplungsmittels ab, vorzugsweise eines
organofunktionalen Silankupplungsmittels. Organofunktionale Silankupplungsmittel
sind darauf ausgelegt, sowohl mit einem organischen Harz über die
organofunktionale Gruppe als auch mit einer mineralischen Oberfläche durch
hydrolysierbare Gruppen zu reagieren. Es sind verschiedene hydrolysierbare
Gruppen auswählbar,
um derartige Molekühle,
wie beispielsweise Alkoxysilane, Chlorsilane, Acetoxysilane oder
Trialkoxysilane zu erzeugen. Bevorzugte hydrolysierbare Gruppen
sind niedrigere (1–5
Kohlenstoffatome) Trialkoxysilane aufgrund ihrer schnellen Reaktionsfähigkeit,
da jede Reaktion mit Tintenkomponenten erfolgen muss, solange Wasser
vorhanden ist, bevor die Tinte vollständig trocknet. Übliche organofunktionale
Gruppen sind u.a. Halogene, Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindungen,
Amine, Epoxide, Mercaptane, Carbonsäuren oder Alkohole. Eine detaillierte
Beschreibung der Herstellung und Verwendung derartiger Materialien
erfolgt in "Silane Coupling
Agents, 2. Auflage" von
Edwin P. Plueddemann (Plenum Press, 1982), Seite 31–53.
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Repräsentative
kommerzielle Kupplungsmittel sind u.a. Vinyltrimethoxysilan, Chlorpropyltrimethoxysilan,
3-Glycidoxypropyltimethoxysilan, 3-Methacryloxypropyltrimethoxysilan,
3-Aminopropyltriethoxysilan, N-2-Aminoethyl-3-Aminopropyltrimethoxysilan,
3-Mercaptopropyltrimethoxysilan, 3-(N-Styrylmethyl-2-Amino-Ethylamino)propyltrimethoxysilanhydrochlorid
und b-(3,4-Epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilan. Zur leichteren
Handhabung und Reaktionsfähigkeit
umfassen in diesem Fall bevorzugte Silankupplungsmittel Aminopropyltrimethoxysilan
oder Glycidyloxypropyltrimethoxysilan. Das Kupplungsmittel kann
direkt der Beschichtungsformulierung für die Tintenempfangsschicht
zugesetzt oder in einer verdünnten
Schicht über
der Beschichtungsformulierung aufgetragen werden.
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Wenn
ein Tintenempfangsmaterial mehr als eine Schicht enthält, kann
das Kupplungsmittel oder das silanolhaltige Material nur in der
obersten Schicht vorhanden sein (die Schicht, die der freien Oberfläche am nächsten liegt).
Wichtig ist, dass das Kupplungsmittel an der freien Oberfläche so angeordnet
ist, dass es während
des Druckens direkten Kontakt mit den Tintenkomponenten hat, so
dass der gewünschte
Effekt eintritt. Die Menge des Kupplungsmittels in dem Empfangsmittel
sollte ausreichend sein, damit eine Reaktion mit den mineralischen
Oberflächen
in der Tinte stattfinden kann.
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Tintenempfangsmaterialien
für das
Tintenstrahldrucken oder andere flüssige Markierungsverfahren verwenden
typischerweise Schichten aus Materialien, die gegenüber dem
Lösemittel
oder dem Träger,
aus dem die Tinte besteht, empfänglich
sind. Wenn die Tinten primär
auf Wasser basieren, wie dies bei den meisten kommerziell verfügbaren Desktop-Tintenstrahldruckern
der Fall ist, könnte
eine derartige Schicht aus einem hydrophilen Material derart zusammengesetzt
sein, dass es dessen Quellvermögen
im Tintenlösemittel ein
schnelles Trocknen der bedruckten Flächen ermöglicht und zudem ein Verlaufen
der Tinte auf der Oberfläche
verhindert. Alternativ hierzu könnte
eine Schicht primär
aus partikelförmigem
Material zusammengesetzt sein, so dass die beschichtete Schicht
stark porös
ist und daher in der Lage ist, die Tinte sicher von der bedruckten
Oberfläche
wegzubefördern.
Das vermittelt ebenfalls den Eindruck eines schnellen Trocknens
und begrenzt ein Verlaufen auf der Oberfläche in den Bereichen mit starkem
Tintenauftrag.
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Obwohl
auch poröse,
nicht glänzende
Tintenempfangsschichten für
die vorliegende Erfindung wirksam zu verwenden wären, werden für hochwertige
Bebilderungsanwendungen glänzende
Empfangsmittel bevorzugt.
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Die
Verwendung von filmerzeugenden, hydrophilen Kolloiden als Bindemittel
für solche
glänzenden Tintenempfangselemente
ist in der Technik bekannt. Beispiele hydrophiler Materialien, die
sehr gute Tintenempfangsschichten für wässrige Tinten bilden, sind
beispielsweise, aber nicht abschließend, Polyvinylalkohole und
deren Derivative, Poly(vinylpyrrolidon), sulfonierte oder phosphatierte
Polyester, Celluloseether und deren Derivate, Poly(2-Ethyl-2-Oxazolin),
Gelatine, Casein, Zein, Albumin, Chitin, Chitosan, Dextran, Pektin,
Kollagenderivate, Collodian, Agar-Agar, Pfeilwurz, Guar, Carrageenan,
Tragantgummi, Xanthan, Rhasam, sulfonierte Polystyrole, Polyacrylamide
und deren Derivative, Polyalkylenoxide, hydrophile Acrylate und
deren Copolymer usw. Es ist eine Kombination dieser Materialien
verwendbar und kann tatsächlich
zu bevorzugen sein, um eine Phasentrennung oder einen anderen, mit
weniger glänzenden
Bildern zusammenhängenden
Effekt zu erzielen.
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Das
hydrophile, filmbildende Bindemittel kann zudem ein Vernetzungsmittel
umfassen. Vernetzungsmittel, wie Carbodiimide, polyfunktionale Aziridine,
Melaminformaldehyde, Isocyanate, Epoxide, polyvalente Metallkationen
usw. sind ebenfalls verwendbar.
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Die
für Tintenstrahl-Aufzeichnungsverfahren
geeigneten Tinten umfassen mindestens eine Mischung aus einem Lösemittel
und einem Färbemittel.
Das bevorzugte Lösemittel
ist deionisiertes Wasser, und das Färbemittel ist entweder ein
Pigment oder ein Farbstoff. Pigmente werden oft gegenüber Farbstoffen
bevorzugt, weil sie im Allgemeinen eine bessere Wasserfestigkeit
und Lichtstabilität
auf Normalpapier bieten.
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Pigmentierte
Tinten werden üblicherweise
in zwei Stufen hergestellt:
- 1. einem Pigment-Mahlschritt,
in dem das Pigment in seine primäre
Teilchengröße zerlegt
wird, und
- 2. einem Verdünnungsschritt,
in dem das Pigmentmahlgut in eine verwendbare Tinte umgewandelt
wird.
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Verfahren
zur Herstellung pigmentierter Tintenstrahltinten umfassen das Mischen
des Pigments, das Zusetzen eines Stabilisators oder Dispergiermittels,
eines flüssigen
Trägermediums,
Mahlmittel oder anderer optionaler Zusätze, wie Surfactants und Schaumhemmer.
Dieser Pigmentschlamm wird dann mit einer beliebigen Mühle gemahlen,
beispielsweise einer Kugelmühle,
einer Mittelmühle,
Hochgeschwindigkeits-Dispergatoren oder einer Walzenmühle.
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In
der praktischen Verwertung der vorliegenden Erfindung ist jedes
der bekannten Pigmente verwendbar. Die genaue Auswahl von Pigmenten
hängt von
der jeweiligen Farbreproduktion und den Bildstabilitätsanforderungen
des Druckers und der Anwendung ab. Eine Liste der in Tintenstrahltinten
verwendbaren Pigmente ist in US-A-5,085,698, Spalte 7, Zeile 10
bis Spalte 8, Zeile 48, aufgeführt.
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Das
flüssige
Trägermedium
kann sehr unterschiedlich sein und hängt von der Art des Tintenstrahldruckers
ab, für
den die Tinte vorgesehen ist. Für
Drucker, die wässrige
Tinten verwenden, ist Wasser oder eine Mischung von Wasser mit mischbaren
organischen Co-Lösemitteln
das bevorzugte Trägermittel.
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Der
Dispergator ist ein weiterer wichtiger Inhaltsstoff im Mahlgut.
Es gibt in der Technik zwar viele bekannte Dispergatoren, aber der
beste Dispergator ist eine Funktion des Trägermediums und unterscheidet
sich häufig
von Pigment zu Pigment. Bevorzugte Dispergatoren für wässrige Tintenstrahltinten
umfassen Natriumdodecylsulfat, Acryl- und Styrol-Acryl-Copolymere, wie die
in US-A-5,085,698 und 5,172,133 beschriebenen, sowie sulfonierte
Polyester und Styrole, wie die in US-A-4,597,794 beschriebenen.
Der am meisten bevorzugte Dispergator ist Oleoylmethyltaurin (OMT),
Natriumsalz, von Synthetic Chemical Div., Eastman Kodak Co.
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Im
Verdünnungsschritt
werden den pigmentierten Tintenstrahltinten üblicherweise weitere Inhaltsstoffe
zugesetzt. Co-Lösemittel
(0–20
Gew.-%) werden zugesetzt, um zu verhindern, dass die Tinte in den Öffnungen
des Druckkopfes austrocknet oder verkrustet, oder um ein Eindringen
der Tinte in den Empfangsträger
zu unterstützen,
insbesondere, wenn das Substrat ein schweres Papier ist. Bevorzugte
Co-Lösemittel
für erfindungsgemäße Tinten
sind Glyce rol, Ethylenglycol und Diethylenglycol sowie Mischungen
daraus, und zwar mit einer Gesamtkonzentration von 5 bis 15 Gew.-%.
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Bei
Verwendung aluminiumstabilisierten, kolloidalen Siliciumdioxids,
wie Ludox AMTM (DuPont), ist eine verbesserte
Bildqualität,
eine höhere
optische Dichte und eine verbesserte Abriebfestigkeit erzielbar.
Bevorzugte Konzentrationen erstrecken sich von 0,50 bis 15,0 Gew.-%.
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Um
unerwünschtes
mikrobielles Wachstum zu vermeiden, das sich in der Tinte im Laufe
der Zeit einstellen kann, ist ein Biozid (0,01–1,0 Gew.-%) zusetzbar. Ein
bevorzugtes Biozid für
die erfindungsgemäßen Tinten
ist Proxel GXLTM (von Zeneca Colours) mit
einer Endkonzentration von 0,05 bis 0,5 Gew.-%.
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Weitere
Additive, die wahlweise in den Tintenstrahltinten vorhanden sein
können,
sind u.a. Mittel zur Verbesserung der Leitfähigkeit, Mittel gegen Ablagerungen,
Trocknungsmittel und Schaumhemmer.
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Die
genannten Komponenten wurden mit einer Hochleistungsmühle des
Herstellers Morehouse-Cowles Hochmeyer gemahlen. Die Mühle lief
für ca.
8 Stunden bei Raumtemperatur. Die Teilchengrößenverteilung wurde mit einem
Teilchengrößenanalysator
des Typs Leeds and Nonhrup Ultra Particle Size Analyzer (UPA) ermittelt.
Der Wert D50 (50% der Partikel waren kleiner als dieser Wert) des
Mahlguts lag unter 0,080 um. Das Mahlgut wurde auf ähnliche
Weise hergestellt, wobei Hansa Brilliant Yellow (Hoechst, Pigment
Gelb 74), Sunfast Magenta 122 (Sun Chemical, Pigment Rot 122) und
Bis(phthalocyanylalumino)tetra-Phenyl disiloxan (Pigment Blaugrün), hergestellt
von Eastman Kodak, in der Mahlgutformulierung ersetzt wurde. Der
Wert D50 für das
Mahlgut Pigment Gelb 74 betrug 0,010 μm, für Mahlgut Pigment Rot 122 betrug
der Wert 0,010 μm
und für
Pigment Blaugrün
betrug der Wert 0,011 μm.
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Tinte:
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Eine
aliquote Menge jedes der zuvor beschriebenen Pigmentmahlgüter zur
Erzielung von 2,0 g (schwarz), 2,25 g (gelb oder blaugrün) oder
3,25 g (purpurrot) Pigment wurde gemischt mit: 5,0 g Diethylenglycol,
5,0 g Glycerol, kolloidaler Siliciumdioxiddispersion (Ludox AMTM, DuPont) zur Erzeugung von 4,0 g Siliciumdioxid,
aufgefüllt
mit entsalztem Wasser auf 100 g Tintenfarbe.
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Tintenempfangsschichten:
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Lösungen aus
wasserlöslichen
hydrophilen Polymeren (5%–10
Gew.-%) wurden in entsalztem Wasser angesetzt. Bei Bedarf wurden
Silankupplungsmittel und ein nicht ionisches Surfactant (10G, Dixie
Chemical) zugegeben. Die Lösung
wurde als einzelne Schicht oder in mehreren Schichten im herkömmlichen
Wulst-Beschichtungsverfahren auf polyethylenbeschichtetem Fotopapier
aufgetragen, das zur Haftungsverbesserung einer Coronaentladung
unterzogen worden war.
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Die
Beschichtungen wurden gründlich
bei einer Bahnaustrittstemperatur von ca. 35°C getrocknet. In den folgenden
Beispielen bezieht sich "Schicht
1" auf die Beschichtungszusammensetzung,
die direkt über dem
Papier liegt, während
sich "Schicht 2" auf ein Deckmaterial
bezieht, das der freien Oberfläche
am nächsten
liegt.
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Die
Beschichtungen wurden getestet, indem die siliciumdioxidhaltigen,
pigmentierten Tinten in einen Drucker des Typs Epson 400 geladen
wurden, um ein Testtarget bei 100% Dichte aus blaugrünen, purpurroten, gelben
und schwarzen Feldern zu erzeugen sowie gemischte Farbfelder (200%
Auftrag) aus rot, grün
und blau. Die Wasserfestigkeit wurde bewertet, in dem die optische
Dichte jedes Primärfarbenfeldes
gemessen, das gedruckte Target für
fünf Minuten
unter leichter Bewegung in raumtemperiertes, entsalztes Wasser getaucht
und anschließend
die optische Dichte jedes Feldes nach vollständiger Trocknung erneut gemessen
wurde.
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Die
Wasserfestigkeit wurde als (Verhältnis
der optischen Dichte nach Eintauchen : optischer Dichte vor Eintauchen) × 100% aufgezeichnet. Vergleichsbeispiele
1a–6a
- Gelatine:
- Typ IV nicht deionisierte
Gelatine (Eastman Gelatine Co.)
- PVA:
- Polyvinylalkohol,
Elvanol 71-30, (DuPont)
- PVP:
- Poly(vinylpyrrolidon)
K-90, (ISP)
- HEC:
- Hydroxyethylcellulose
CellosizeTM QP-40, (Union Carbide Corporation)
- Gelatine, pH 3,5:
- Typ IV nicht deionisierte
Gelatine (Eastman Gelatin Co.), eingestellt auf pH-Wert 3,5 durch
HCl-Zugabe
Wasserfestigkeit
(prozentualer Verbleib): Beispiele
1–12 - APTMS:
- 3-Aminopropyltrimethoxysilan
(Aldrich Chemical Company)
- GPTMS:
- 3-Gylcidoxypropyltrimethoxysilan
(Aldrich Chemical Company)
- VTMS:
- Vinyltrimethoxysilan
(Aldrich Chemical Company)
- Silanol PVA:
- Silanolmodifizierter
Polyvinylalkohol, Kuraray R-1130 (Kuraray Ltd)
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- pH-Wert von Gelatine/Silan-Kombinationen
wurde unter Verwendung von HCl bei vorhandener Gelatine und Silankupplungsmittel
auf 3,5 eingestellt.
Wasserfestigkeit
(prozentualer Verbleib): 
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Die
Beispiele zeigen, dass der Zusatz eines Kupplungsmittels oder einer
Kupplungsfunktionalität
die Wasserfestigkeit der gedruckten Bereiche verbessert. Während für die Wasserfestigkeit
die Säuren-Basen-Interaktion
eine gewisse Rolle spielt, zeigen die Beispiele 10 und 11, dass
die Silanfunktionalität
die Wasserfestigkeit deutlich verbessert. Das bevorzugte Kupplungsmittel
hängt von
der Wahl des Polymerbindemittels und der Tintenfarbe ab. Es ist
klar, dass das Kupplungsmittel nicht notwendigerweise eine Bindung
mit dem Tintenempfangspolymer bilden muss, um wirksam zu sein. Dies
wird in 8 gezeigt. Poly(vinylpyrrolidon)
besitzt keine Funktionsgruppen, von denen man erwarten könnte, dass
diese mit der Epoxygruppe auf GPTMS interagieren, aber der Zusatz
des Kupplungsmittels zeigt dennoch deutliche Verbesserungen in der
Wasserfestigkeit.
