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Diese
Erfindung betrifft makroporöse,
Tinte aufnehmende Medien, die haltbare Bilder hoher Qualität mit darauf
abgeschiedenen pigmentierten Tinten bereitstellen.
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Das
Tintenstrahl- und Spray-Jet-Drucken unter Verwendungen von Tinten
auf Farbstoffbasis ist ein Verfahren zur Herstellung bedruckter
poröser
Substrate, wie Textilien. Gedruckte Farbstoffe können mit Farbbeizmittel "fixiert" werden, um die Wasserfestigkeit
zu verbessern. Der Tintenstrahldruck ist unter anderen für Anwendungen
mit kurzem Druckvorgang und hoher Auflösung gut geeignet.
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Tinten
auf Pigmentbasis werden allgemein auf porösen Substraten, wie Textilien,
mittels Siebdruckverfahren aufgebracht, und sind für gewöhnlicher
haltbarer als Tinten auf Farbstoffbasis. Damit das Pigment auf dem
Textil gehalten wird, wird ein Harzbinder verwendet, um ein Mittel
zum Verankern des Pigments an dem Textil bereitzustellen. Siebdrucktinten
haben Viskositäten,
die die maximalen Viskositäten
bei weitem überschreiten,
die durch Tintenstrahldruckverfahren erfolgreich gedruckt werden
können.
Zusätzlich
verleihen die Harzbinder, die in Siebtinten verwendet werden, dem
Textil im Allgemeinen einen steiferen (d.h., ästhetisch unerwünschten)
Griff, als beim Färben
desselben Textils. Der Siebdruck ist eine Technik, die für kurze
Druckvorgänge
nicht gut geeignet ist, da ein beachtlicher Aufwand erforderlich
ist, um Siebe und/oder Tintenfärbemittel
zu wechseln.
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Tinten
auf Farbstoffbasis leiden im Allgemeinen an einer schlechten Stabilität im Vergleich
zu Tinten auf Pigmentbasis, insbesondere in Bezug auf Lichtechtheit
und Wasserfestigkeit.
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JP-A-07
119047 offenbart ein Verfahren zum Tintenstrahlfärben, umfassend das Aufbringen
einer Behandlungslösung
im Voraus, die mindestens eines von einem wasserlöslichen
metallischen Salz und einer kationischen Verbindung, einem nichtionischen
wasserlöslichen
Polymer, und einer nichtionischen oder amphoteren oberflächenaktiven
Substanz enthält,
auf einen Stoff, dann das Ausführen
der Tintenstrahlfärbung
des Stoffes mit einer Tinte, die einen wasserunlöslichen Farbstoff oder ein
derartiges Pigment enthält.
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EP-A-0
842 786 offenbart eine Druckverbesserungsbeschichtung, die 0 bis
100 Gewichtsprozent eines polyvalenten Metallionensalzes, 0 bis
100 Gewichtsprozent eines kationischen Polymers, und 0 bis 100 Gewichtsprozent
eines Viskositätsmodifizierungsmittels
enthält
und auch eine nichtionische oder kationische oberflächenaktive
Substanz enthalten kann.
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WO-A-99
03685 offenbart Tintenaufnahmemedien mit einem Pigment- und Fluidmanagementsystem auf
einem mikroporösen
Substrat.
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WO-A-95
28285 offenbart eine Aufzeichnungsschicht für einen Tintenstrahldruck,
umfassend einen Träger
mit einer Beschichtung, die trivalente Ionen der Metallgruppe IIIb
des Periodensystems umfasst.
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Es
besteht ein Bedarf an der Bereitstellung dauerhafter lichtechter
und wasserfester Artikel, die die Vorteile der Lichtechtheit, Wasserfestigkeit,
eines weichen Griffs und einer hohen Auflösung vereinen.
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Ein
Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Tinte aufnehmendes Medium,
das ein makroporöses Substrat
umfasst, das ein Pigmentmanagementsystem und ein Fluidmanagementsystem
in Kontakt mit Oberflächen
von Makroporen des Substrats enthält, wie in Anspruch 1 definiert.
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Die
neuartigen Tinte aufnehmenden Medien liefern, wenn sie mit Hilfe
eines Tintenstrahldruckers bedruckt werden, haltbare Bilder mit
hoher Farbintensität
und hoher Qualität,
die nicht klebrig sind und rasch trocken für eine Berührung sind.
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In
einem anderen Aspekt stellt die vorliegende Erfindung einen Satz
aus Tinte aufnehmendem Medium/Tinte bereit, umfassend ein makroporöses Substrat,
das mit einem oder mehreren multivalenten wasserlöslichen
Metallsalzen und einer oberflächenaktiven
Substanz oder einer Kombination von oberflächenaktiven Substanzen imprägniert ist,
und eine Tinte, die Pigmentfärbemittel
enthält,
wie in Anspruch 2 definiert.
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Die
Tinte aufnehmenden Medien der Erfindung liefern Bilder mit verbesserter
Haltbarkeit, Wasserfestigkeit, Schmierbeständigkeit, raschen Trocknungszeiten
und langfristiger Haltbarkeit unter Verwendung eines makroporösen Substrats
ohne absorptive polymere Bindemittel oder zusätzliche Prozesse, wie eine
W-Belichtung oder Erwärmung.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist das Tintenfärbemittel
eine Pigmentdispersion mit einem Dispersionsmittel, das an das Pigment
gebunden ist, das bei Kontakt mit dem Tinte aufnehmenden Medium
destabilisiert wird, ausflockt, klumpt oder gerinnt. Beim Aufbringen
von Tinte auf oder unmittelbar unter die Oberfläche des makroporösen Substrats
saugt das Fluidmanagementsystem die Tinte in die Fasern oder Makroporen,
wo das Pigmentmanagementsystem das Pigment fixiert (das heißt, immobilisiert).
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Ein
Merkmal der vorliegenden Erfindung ist die Möglichkeit einer "Feinabstimmung" der Eigenschaften der
Tinte aufnehmenden Medien der vorliegenden Erfindung, um den Variablen
einer Tintenstrahl-Tintenabgabe gerecht zu werden, zu denen, ohne
Einschränkung,
das Tropfen volumen, die Tintenoberflächenspannung, die Porosität des Tinte
aufnehmenden Mediums, und die Fähigkeit
des Tinte aufnehmenden Mediums, Tinte aufzunehmen, zählen.
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Andere
Merkmale der Tinte aufnehmenden Medien der Erfindung beinhalten,
dass sie: hinsichtlich der Kosten konkurrenzfähig sind, mit pigmentierten
Tinten arbeiten, eine hohe Auflösung
haben, eine hohe Farbdichte haben, einen weiten Farbumfang bereitstellen,
wasserfest sind, schmierbeständig
sind und für
eine rasche Trocknung sorgen.
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Ein
Vorteil von Tinte aufnehmenden Medien der vorliegenden Erfindung
ist, dass keine laminierte Schutzschicht notwendig ist, um wasserbeständige Bilder
zu erhalten.
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Ein
weiterer Vorteil von Tinte aufnehmenden Medien der vorliegenden
Erfindung ist die Möglichkeit, kostengünstige,
sofort verfügbare
Materialien in Druckverfahren zur Erzeugung von Bildern auf zum
Beispiel Custom Papers, wie echtem oder simuliertem Hadernhalbstoff,
Textilstoffen, spinngebundenen Fasermedien, schmelzgeblasenen Mikrofaser-
(das heißt,
BMF-) Medien, Polyethylen-Umschlagetiketten und dergleichen zu verwenden.
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Ein
weiterer Vorteil der Tinte aufnehmenden Medien der vorliegenden
Erfindung ist die sehr schnelle Trocknung der Pigment- und Fluidmanagementsysteme
während
dem Beschichten oder Imprägnieren.
Durch das Verfahren werden beachtliche Mengen an Energie eingespart
und somit Kosten verringert.
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Wie
hierin verwendet, bezeichnet ein "makroporöses" Substrat ein Substrat mit einer durchschnittlichen
Porengröße von 3 μm bis 5 Millimetern,
vorzugsweise von 10 μm
bis 2 Millimetern, insbesondere von 100 μm bis 0,5 Millimetern, das keine
mikroporösen
Filme und Partikel enthält.
Zusätzlich
sind die makroporösen Substrate
der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Dichtigkeit
von mindestens 1 Prozent bis zu 90 Prozent, vorzugsweise von mindestens
5 Prozent bis 70 Prozent und noch bevorzugter von mindestens 10 Prozent
bis 50 Prozent haben.
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Wie
hierin verwendet, bezeichnet ein "Pigmentmanagementsystem" eine Zusammensetzung,
die ein Metallsalz umfasst, das ein Substrat beschichtet oder imprägniert hat,
um ein Tinte aufnehmendes Medium herzustellen, das zur Verwendung
in einem Tintenstrahldruckverfahren geeignet ist.
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Wie
hierin verwendet, bezeichnet ein "Fluidmanagementsystem" eine Zusammensetzung,
die mindestens eine oberflächenaktive
Substanz umfasst, die ein Substrat beschichtet oder imprägniert hat,
um ein Tinte aufnehmendes Medium herzustellen, das zur Verwendung
in einem Tintenstrahldruckverfahren geeignet ist.
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Der
Begriff "arithmetischer
mittlerer Faserdurchmesser" bezeichnet
den Faserdurchmesser, für
den gleiche Anzahlen von Fasern Durchmesser aufweisen, die über oder
unter diesem Wert liegen. Der arithmetische mittlere Faserdurchmesser
kann durch mikroskopische Untersuchung festgestellt werden.
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Der
Begriff "Dichtigkeit" bezeichnet das Faservolumen
pro Bahnvolumen. Es ist ein einheitsloser Anteil, der für gewöhnlich durch α dargestellt
wird:
wobei m
f die
Fasermasse pro Probenoberflächenbereich
ist; P
f die Faserdichte ist; und L
f die Dicke des makroporösen Substrats ist. Die Dichtigkeit
wird hierin verwendet, um auf das makroporöse Substrat selbst Bezug zu
nehmen, und nicht auf eine Verbundstruktur, in der es als dessen
Bestandteil enthalten sein mag. Wenn ein makroporöses Substrat
Mischungen von zwei oder mehr Faserarten enthält, werden die einzelnen Dichtigkeiten
für jede
Faserart mit demselben L
f bestimmt. Die
einzelnen Dichtigkeiten werden addiert, um die Dichtigkeit der Bahn, α
w,
zu erhalten.
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Der
Begriff "durchschnittliche
Porengröße" (auch als durchschnittlicher
Porendurchmesser bekannt) steht mit dem arithmetischen mittleren
Faserdurchmesser und der Bahndichtigkeit in Zusammenhang und kann
durch folgende Formel bestimmt werden:
wobei D die durchschnittliche
Porengröße ist,
d
f der arithmetische mittlere Faserdurchmesser
ist und α
w die Bahndichtigkeit ist.
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Makroporöse Substrate,
die in der vorliegenden Erfindung nützlich sind, enthalten, ohne
aber darauf beschränkt
zu sein, Gewebe- oder Vliesstoffe aus Naturfasern, wie Baumwolle,
Flachs, Hanf, Zellstoff, Ramie, Leinwand, Wolle, Seide, usw.; Synthetikfasern,
wie Rayon, Acryl, Polyolefinfasern, wie Polypropylen, Polyethylen
oder Polyvinylchlorid; Polystyrol und Blockcopolymere davon mit
Butadien, wie jene, die unter der Warenbezeichnung KRATON vertrieben
werden; Polyesterfasern, wie Polycaprolacton- oder Polyethylenterephthalatfasern,
und Fasern, die unter der Warenbezeichnung DACRON vertrieben werden;
Polyamidfasern, wie Polycaprolactam und Polyhexamethylendipamid
(insbesondere umfassend Polyamidfasern, die unter der Warenbezeichnung
NYLON vertrieben werden); Polyarylsulfone, Poly(vinylalkohol), Poly(ethylenvinylacetat),
Polyacrylate, wie Polymethylmethacrylat; Polycarbonate, Zellulose-Polymere,
wie Zellulose-Acetatbutyrat; Polyimide; Polyurethane, insbesondere
umfassend Polyetherpolyurethane; oder Mischungen davon, wie zum
Beispiel Rayon/Polyester-Mischungen, Polypropylen/Polyethylen-Mischungen,
Polypropylen/Polyethylenterephthalat-Mischungen, Polypropylen/Polyamid-Mischungen
oder jede beliebige Kombination davon. Die Fasern können Größen im Bereich
von 0,01 bis 50 Denier (Denier ist das Gewicht in Gramm einer 9000
Meter langen Faser) oder mehr haben und können als einzelne Fasern vorliegen
oder zu Strängen
verdrillt sein.
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Zu
geeigneten makroporösen
Substraten zählen
auch im Prinzip jede Art von schmelzgeblasenen oder spinngebundenen
faserigen Substraten und Zellstoff- oder Papiermaterialien mit der
gewünschten
mechanischen Festigkeit und Integrität.
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Makroporöse Substrate
der Erfindung können
von unbegrenzter Länge
sein, abhängig
von der Rollengröße, die
leicht gehandhabt werden kann. Für
gewöhnlich
kann eine handelsübliche
Menge des makroporösen
Substrats zum Zuführen
in einen handelsüblichen
Drucker eine Rolle sein mit einer Länge von mehr als 10 Metern,
und vorzugsweise mehr als 20 Metern, die bis zu einigen Kilometern
lang sein kann. Das makroporöse
Substrat kann eine Breite im Bereich von 0,03 Metern bis 10 Metern
oder mehr haben.
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Die
Porosität,
durchschnittliche Porengröße, Oberflächenenergie
und Dicke des makroporösen
Substrats können
so gewählt
sein, dass ein geeignetes Fluidmanagement für die Bildgraphik erhalten
wird. Daher kann die Art von Tinte, abhängig von der pigmentierten
Tinte, die für
Abbildung verwendet wird, die Art der porösen Oberfläche bestimmen, die zum Einsaugen
von Fluid aus der abgeschiedenen Bildgraphik in das Porenvolumen
des Substrats am besten geeignet ist. Gemäß der vorliegenden Erfindung
jedoch ist eine große Spannweite
an Porosität
allgemein annehmbar.
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Manchmal
benötigen
die chemischen und physikalischen Eigenschaften (zum Beispiel die
Oberflächenenergie)
der porösen
Oberfläche
eine Unterstützung
von oberflächenaktiven
Substanzen, um das Management von Tintenfluids zu verbessern. Daher
kann ein Fluidmanagementsystem, das mindestens eine oberflächenaktive
Substanz enthält,
vorteilhaft in das Porenvolumen des makroporösen Substrats imprägniert werden.
Das Aufbringen des Fluidmanagementsystems kann als separater und
eigener Schritt durchgeführt
werden oder mit dem Pigmentmanagementsystem kombiniert und in einem
einzigen Schritt auf das Substrat aufgetragen werden, gefolgt von
einer Entfernung von Wasser und/oder organischem Lösemittel
oder Lösemitteln,
um besonders geeignete Oberflächen
für die
besonderen Fluidkomponenten der pigmentierten Tintenstrahltinten
bereitzustellen. Die oberflächenaktiven
Substanzen sind anionisch.
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Diese
können
fluorchemische, Silikon- und Kohlenwasserstoffbasierte oberflächenaktive
Substanzen enthalten, ohne darauf beschränkt zu sein, wobei die oberflächenaktiven
Substanzen anionisch sind.
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Nützliche
anionische oberflächenaktive
Substanzen enthalten, ohne aber darauf beschränkt zu sein, Alkalimetalle
und (Alkyl)ammoniumsalze von: 1) Alkylsulfaten und Sulfonaten, wie
Natriumdodecylsulfat und Kaliumdodecansulfonat; 2) Sulfate von polyethoxylierten
Derivaten von gerad- oder verzweigtkettigen aliphatischen Alkoholen
mit und Carbonsäuren;
3) Alkylbenzol- oder Alkylnaphthalensulfonate und -Sulfate, wie
Natriumlaurylbenzolsulfonat; 4) ethoxylierte und polyethoxylierte
Alkyl- und Aralkyl-Alkoholcarboxylate; 5) Glycinate, wie Alkylsarcosinate
und Alkylglycinate; 6) Sulfosuccinate, einschließlich Dialkylsulfosuccinate;
7) Isethionatderivate; 8) N-Acyltaurinderivate, wie Natrium-N-methyl-N-oleyltaurat;
9) amphotere Alkylcarboxylate, wie amphotere Propionate und Alkyl-
und Arylbetaine, wahlweise substituiert mit Sauerstoff-, Stickstoff-
und/oder Schwefelatomen; und 10) Alkylphosphat-Mono- oder -Diester,
wie ethoxylierten Dodecylalkoholphosphatester, Natriumsalz.
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Die
makroporösen,
Tinte aufnehmenden Medien der Erfindung haben ein Pigmentmanagementsystem,
das durch Zugabe einer Lösung,
die mindestens ein multivalentes Metallsalz enthält, in das Porenvolumen des
makroporösen
Substrats und Entfernen des Lösemittels
hergestellt wird. Es wird angenommen, dass die multivalenten Metallsalze
als Reagenzien dienen, um Dispersionsmittel, die die Pigmentpartikel
in der Tinte umgeben, rasch zu destabilisieren, wodurch die Pigmentpartikel
gerinnen oder flocken, während
der Rest der Tintenflüssigkeit
weiter durch die Poren und entlang den Oberflächen des Tinte aufnehmenden
Mediums strömt.
Die multivalenten Salze stellen daher ein chemisches Mittel für das Pigmentmanagement
entlang den Oberflächen
der Poren bereit. Die Salze bedecken die Oberflächen des makroporösen Substrats,
und widerstehen, sobald sie getrocknet sind, einer physikalischen
Entfernung. Die Metallsalze sind in Wasser löslich, sowohl zur Herstellung
von Lösungen
als auch während
der Bilderzeugung, nicht aber nach der Komplexbildung mit der Dispersionshilfe,
die die Pigmentpartikel in der Tinte umgibt (das heißt, das
gedruckte Bild ist wasserfest).
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Zu
spezifischen Beispielen bevorzugter multivalenter Metallsalze zählen Aluminiumsulfat,
Aluminiumnitrat, Galliumnitrat, Chromiumsulfat, Zirkonsulfat, Zirkonsulfophthalat,
Zirkonphthalat, Aluminiumsulfophthalat, Aluminiumsulfoisophthalat
und Kombinationen davon. Diese Verbindungen werden für gewöhnlich in
hydratisierter Form verkauft und können so verwendet werden. Von
den verschiedenen möglichen
Salzen sind gegenwärtig
Aluminiumsulfat und Aluminiumsulfophthalat bevorzugt.
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Die
Menge an Salzen, die in der Beschichtungslösung zum Tränken des porösen Substrats
der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, kann von 0,1 Gewichtsprozent
bis 50 Gewichtsprozent, und vorzugsweise von 0,5 Gewichtsprozent
bis 20 Gewichtsprozent reichen.
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Die
Menge an anionischer oberflächenaktiver
Substanz, die in der Beschichtungslösung zum Tränken des porösen Substrats
der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, kann von 0,01
Gewichtsprozent bis 10 Gewichtsprozent und vorzugsweise von 0,1
Gewichtsprozent bis 5 Gewichtsprozent reichen.
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Wahlweise
können
Wärme-
oder Ultraviolettlichtstabilisatoren in den Tintenrezeptoren der
vorliegenden Erfindung verwendet werden. Zu nicht einschränkenden
Beispielen solcher Zusätze
zählen
die Marken TINUVIN 123 oder 622LD, oder CHIMASSORB 944 behinderte
Aminlichtstabilisatoren (erhältlich
von Ciba Specialty Chemicals Corp., Tarrytown, NY) und UVINUL 3008
(erhältlich
von BASF Corporation Chemicals Division, Mount Olive, NJ). Solche
Stabilisatoren können
in einer Beschichtungslösung,
die in das makroporöse Substrat
imprägniert
wird, im Bereich von etwa 0,2 Gewichtsprozent bis etwa 20 Gewichtsprozent
vorhanden sein. Vorzugsweise ist der Stabilisator in einer Menge
von etwa 0,1 bis etwa 10 Gewichtsprozent, insbesondere in einer
Menge von etwa 0,5 bis 5 Gewichtsprozent vorhanden.
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Wahlweise
können
Ultraviolettlicht-Absorptionsmittel in den Tinte aufnehmenden Medien
der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Zu nicht einschränkenden
Beispielen solcher Absorptionsmittel zählen die Marken TINUVIN II
30 oder 326 (erhältlich
von Ciba Specialty Chemicals Corp.), UVINUL 40501 1 (erhältlich von
BASF Corporation) und SANDUVOR VSU oder 3035 (erhältlich von
Sandoz Chemicals, Charlotte, NC). Solche Absorptionsmittel können in
der Beschichtungslösung
vorhanden sein und können
von etwa 0,01 Gewichtsprozent bis etwa 20 Gewichtsprozent reichen.
Vorzugsweise ist das Absorptionsmittel in einer Menge von etwa 1
bis etwa 10 Gewichtsprozent vorhanden.
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Wahlweise
können
Antioxidantien in den Tinte aufnehmenden Medien der vorliegenden
Erfindung verwendet werden. Zu nicht einschränkenden Beispielen solcher
Antioxidantien zählen
die Marken IRGANOX 1010 oder 1076 (erhältlich von Ciba Specialty Chemicals
Corp.), UVINUL 2003 AD (erhältlich
von BASF Corporation Chemicals Division).
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Solche
Antioxidantien können
in der Beschichtungslösung
vorhanden sein und können
von 0,2 Gewichtsprozent bis 20 Gewichtsprozent reichen. Vorzugsweise
ist das Antioxidans in einer Menge von 0,4 bis 10 Gewichtsprozent
vorhanden und insbesondere in einer Menge von 0,5 bis 5 Gewichtsprozent.
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Wahlweise
können
deckende Pigmente in den Tinte aufnehmenden Medien der vorliegenden
Erfindung verwendet werden. Zu nicht einschränkenden Beispielen solcher
deckenden Pigmente zählen
Titandioxidpigmente, Bariumsulfatpigmente und dergleichen. Solche
deckenden Pigmente können
in der Beschichtungslösung
vorhanden sein und können
von 0,01 Gewichtsprozent bis 50 Gewichtsprozent reichen. Vorzugsweise
ist das deckende Pigment in einer Menge von 1 bis 30 Gewichtsprozent
vorhanden.
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Wahlweise
können
organische Bindemittel in den Tinte aufnehmenden Medien der vorliegenden
Erfindung verwendet werden. Die organischen Bindemittel werden zum
Binden deckender Pigmente und/oder anderer Zusätze an das makroporöse Substrat
verwendet. Vorzugsweise sind die organischen Bindemittel in Wasser
löslich
oder dispergierbar, so dass sie leicht in die Zusammensetzungen
eingearbeitet werden können, die
zum Beschichten makroporöser
Substrate bei der Bildung der Tinte aufnehmenden Medien der Erfindung verwendet
werden. Zu nicht einschränkenden
Beispielen solcher organischen Bindemittel zählen Acrylemulsionen, Styrol-Acrylemulsionen,
Poylvinylalkohol und dergleichen. Solche organischen Bindemittel
können
in der Beschichtungslösung
mit etwa 0,1 bis etwa 50 Gewichtsprozent, vorzugsweise etwa 1 bis
etwa 30 Gewichtsprozent vorhanden sein, basierend auf dem Gesamtgewicht
der Beschichtungslösung,
einschließlich oberflächenaktiver
Substanzen und Metallsalze, wobei der Rest Wasser und/oder organisches
Lösemittel
ist.
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Ein
Tinte aufnehmendes Medium der vorliegenden Erfindung hat zwei gegenüberliegende
Hauptflächen
und kann zum Drucken (zum Beispiel durch Tintenstrahlverfahren)
an beiden Oberflächen
verwendet werden. Wahlweise kann eine der Hauptflächen dazu
bestimmt sein, die fertige Bildgraphik an eine tragende Oberfläche, wie
eine Wand, einen Boden oder eine Decke eines Gebäudes, eine Seitenwand eines
Lastwagens, eine Plakatwand oder an eine andere Stelle zu kleben,
wo eine Bildgraphik ausgezeichneter Qualität zur Wissensvermittlung, Unterhaltung
oder Information gezeigt werden kann.
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Die
Minnesota Mining and Manufacturing Company (3M) bietet eine Vielzahl
von Bildgraphik-Rezeptormedien und hat eine Reihe druckempfindlicher
Klebstoffformulierungen entwickelt, die auf der Hauptfläche verwendet
werden kann, die der Oberfläche
gegenüber
liegt, die zur Bilderzeugung bestimmt ist. Zu diesen Klebstoffen
zählen
jene, die in US Patent Nr. 5,141,790 (Calhoun et al.); 5,229,207
(Paquette et al.); 5,800,919 (Peacock et al.); 5,296,277 (Wilson
et al.); 5,362,516 (Wilson et al; EPO Patentveröffentlichung
EP 0 570 515 B1 (Steelman
et al.) und den gleichzeitig anhängigen,
gemeinschaftlich übertragenen
PCT Ver öffentlichungen Nr.
WO98/29516 (Sher et al.) und WO97/31076 (Peloquin et al.) offenbart
sind.
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Jede
dieser Klebstoffflächen
sollte durch eine Trennfolie oder Schutzfolie für die Lagerung geschützt sein,
wie jene, die im Handel von Rexam Release, Bedford Park, IL, erhältlich sind.
Als Alternative zu Klebstoffen können
mechanische Befestigungsmittel verwendet werden, wenn sie auf bekannte
Weise an die gegenüber
liegende Hauptfläche
des Rezeptors der vorliegenden Erfindung laminiert werden. Zu nicht
einschränkenden
Beispielen für
mechanische Befestigungsmittel zählen
Haken und Schlingen, VelcroTM-, ScotchmateTM- und Dual LockTM-Befestigungssysteme,
wie in der veröffentlichten
PCT Veröffentlichung
Nr. WO 98/39759 (Loncar) offenbart.
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Während die
Hauptfläche
zur Bilderzeugung vor der Bilderzeugung nicht bedeckt ist, kann
nach der Bilderzeugung wahlweise eine Schicht auf die bilddarstellende
Oberfläche
des Tinte aufnehmenden Mediums aufgebracht werden, um die Bildqualität des Bildes
auf dem Rezeptor zu verbessern. Zu nicht einschränkenden Beispielen der wahlweisen
Schichten zählen Überlaminate
und klare Schutzüberzüge, die
im Handel von der Minnesota Mining and Manufacturing Company (3M)
von deren Commercial Graphics Division erhältlich sind, und jene, die
in US Patent Nr. 5,681,660 (Bull et al.) offenbart sind. Andere
Produkte, die dem Fachmann bekannt sind, können ebenso verwendet werden.
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Die
Erfindung wird in ihrer bevorzugten Ausführungsform durch Imprägnieren
des makroporösen
Substrats mit einer Pigmentmanagementsystemzusammensetzung (das
heißt,
einer Lösung,
die ein oder mehrere multivalente Metallsalze enthält) und
einem geeigneten Fluidmanagementsystem (das heißt, einer oder mehreren oberflächenaktiven
Substanzen) gebildet, wie erforderlich, wonach eine Trocknung bei
einer Temperatur von 100 bis 120 °C folgt.
Nach dem Trocknen des Rezeptors kann dieser unter Verwendung herkömmlicher Tintenstrahl-Bilderzeugungstechniken,
die in im Handel erhältlichen
Druckern vorgesehen sind, mit einem Bild versehen werden.
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Das
Imprägnieren
des Pigmentmanagementsystems und/oder Fluidmanagementsystems kann
durch Auflösen
oder Mischen des Salzes und/oder der oberflächenaktiven Substanz in deionisiertem
Wasser oder einer Mischung eines Alkohols und deionisiertem Wasser
erfolgen. Das Imprägnieren
der Lösung
kann unter Verwendung herkömmlicher
Geräte
und Techniken erfolgen, wie einer schlitzgeführten Rakel, Tiefdruckgeräten, Padding-Prozeduren,
Tauchen, Sprühen
und dergleichen. Es ist bevorzugt, dass das Pigmentmanagementsystem
die Poren des Substrats füllt,
ohne wesentliche Mengen an der Oberfläche zurückzulassen. Überschüssige Mengen
an Feststoffen könnten
die Poren verstopfen und ihrerseits ein Verschmieren und langsame Trocknungszeiten
während
der Bilderzeugung verursachen. Das Beschichtungsgewicht hängt von
der Porosität,
der Dicke und der chemischen Eigenschaft des Substrats ab, kann
aber einfach durch Routineoptimierung bestimmt werden. Typische
Nassbeschichtungsgewichte reichen von 1 bis 500 Gramm pro Quadratmeter,
vorzugsweise von 10 bis 50 Gramm pro Quadratmeter, insbesondere
von 15 bis 30 Gramm pro Quadratmeter. Wahlweise Zusätze können vor,
während
oder nach der Imprägnierung
des Pigmentmanagementsystems und/oder Fluidmanagementsystems zugegeben
werden.
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In
der Druckindustrie wurden zuvor Tinten auf Farbstoffbasis verwendet,
obwohl Tinten auf Pigmentbasis sich immer stärker durchsetzen. Pigmentfärbemittel
werden wegen ihrer Haltbarkeit und Ultraviolettlichtstabilität bei Anwendungen
im Freien Farben bevorzugt verwendet.
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Des
Weiteren betrifft eine Bezugnahme auf Tinte in Zusammenhang mit
dieser Erfindung Tinten auf Wasserbasis und nicht Tinten auf Lösemittelbasis.
Tinten auf Wasserbasis sind gegenwärtig in der Druckindustrie
unter anderen aus Umwelt- und Gesundheitsgründen bevorzugt.
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Die
Minnesota Mining and Manufacturing Company (3M) erzeugt eine Reihe
ausgezeichneter pigmentierter Tintenstrahltinten für Thermotintenstrahldrucker.
Unter diesen Produkten sind die pigmentierten Tintenstrahltinten
der Serien 8551, 8552, 8553 und 8554. Die Verwendung der vier Hauptfarben,
Cyan, Magenta, Gelb und Schwarz, ermöglicht die Bildung von 256
Farben oder mehr in dem digitalen Bild. Des Weiteren werden pigmentierte
Tintenstrahltinten und Komponenten für diese auch von anderen erzeugt,
wie von Hewlett-Packard Corp., Palo Alto, CA und E.I. du Pont de
Nemours and Co., und einer Reihe anderer Firmen, die bei vielen
kommerziellen Fachmessen angetroffen werden, die der Bilderzeugungs-
und Signage-Industrie gewidmet sind.
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Die
Tinte aufnehmenden Medien der vorliegenden Erfindung sind äußerst fluidabsorbierende
Medien. Einige der makroporösen
Rezeptoren sind wegen ihrer eigenen Lichtstreuungsfähigkeit
lichtundurchlässig, während einige
lichtdurchlässig
sind. Bei Verwendung einer lichtundurchlässigen Unterlage kann der Rezeptor für Anwendungen
mit Reflexionsmodus eingesetzt werden. Die Tinte aufnehmenden Medien
der Erfindung können
als Banner, Signage, Wandgemälde,
Kunstmedien, Gallerieanzeigen, Fachmessenanzeigen und dergleichen
verwendet werden. Da sie im Wesentlichen wasserfest sind, können die
Rezeptormedien der Erfindung sowohl im Freien als auch in Innenräumen verwendet
werden.
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Wenn
die Tinte aufnehmenden Medien der Erfindung in DESIGN JET 2500 CP,
DESIGN JET 3500 JP (erhältlich
von Hewlett-Packard Corp.) oder Encad NOVAJET (erhältlich von
Encad Inc., San Diego, CA) Breitformatdruckern unter Verwendung
pigmentierter Tinten mit Bildern bedruckt werden, werden Bilder
ausgezeichneter Qualität
mit hoher Farbdichte erhalten, die rasch trocken für eine Berührung sind.
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Die
Vorteile und unerwarteten Ergebnisse der Rezeptormedien der Erfindung
werden nun in den folgenden Beispielen gezeigt.
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BEISPIELE
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Alle
angeführten
Mengen sind in Gewichtsprozent, wenn nicht anders angegeben. Wenn
nicht anders angegeben, sind alle Komponenten von Aldrich Chemical
Co., Milwaukee, WI, erhältlich.
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Der
Nassabriebtest, der in den Beispielen verwendet wurde, wurde wie
folgt durchgeführt:
Wasser wurde auf einen Teil des gedruckten Bildes aufgebracht und
dann mit dem Daumen mit leichtem bis mäßigen Druck gerieben. Wenn
das Bild nicht verschmierte, wurde der Test als bestanden gewertet.
Wenn ein Verschmieren auftrat, wurde der Test als nicht bestanden
beurteilt.
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Wie
in diesen Beispielen verwendet, bedeutet "rasch trocken für eine Berührung sein", dass das Bild aus dem Drucker ausreichend
trocken auslief, so dass keine Tintenübertragung von dem gedruckten
Bild bei Berührung
mit einem leicht aufgelegten, trockenen Finger auftrat.
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Der
Breitenformat-Tintenstrahldrucker der Marke NOVAJET 4, der in den
Beispielen verwendet wurde, wurde von Encad, Inc., erhalten und
verwendete gelbe, magenta, cyan und schwarze pigmentierte Tinten
(Serien 8551 bis 8554, erhalten von Minnesota Mining and Manufacturing
Company (3M)).
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Die
Breitformat-Tintenstrahldrucker der Marken DESIGN JET 2500 CP und
DESIGN JET 3500 CP wurden von Hewlett-Packard Comp. Inc. erhalten und verwendete
gelbe, magenta, cyan und schwarze pigmentierte Tinten (Patronen
Nr. C1892A, C1893A, C1894A und/oder C1895A, erhältlich von Hewlett-Packard).
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Spinngebundener
Polyethylen/Polyester-Vliesstoff der Marke ELEVES T0703WDO (70 g/m2 Flächengewicht,
0,25 Millimeter Dicke) wurde von Unitika Ltd, Tokio, Japan, erhalten.
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Spinngebundener
Polyester der Marke REEMAY 2033 (100 g/m2 Flächengewicht,
0,44 Millimeter Dicke) wurde von Reemay, Inc., Old Hickory, TN,
erhalten.
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Die
Beispiele 1 bis 5 und 10 bis 13 verwenden die Zusammensetzung A,
die durch Mischen der in nachstehender Tabelle 1 beschriebenen Komponenten
erhalten wurde.
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BEISPIEL 1
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Ein
30,5 Zentimeter × 25,4
Zentimeter Stück
eines Vlies/Faserpolypropylenfilms (Marke MIRACLOTH, erhältlich von
Calbiochem, LaJolla, CA), wurde in Zusammensetzung A getaucht und
dann mit einer Heizpistole (110 bis 120 °C) etwa 2 Minuten getrocknet.
Der trockene Stoff wurde mit einem druckempfindlichen Klebstoff
auf eine transparente Polyesterschicht laminiert und dann unter
Verwendung eines Druckers der Marke NOVAJET 4 mit einem Bild bedruckt,
um ein rasch trockenes Bild zu erhalten, das nicht auslief, nicht
ineinander verlief, eine hohe Dichte hatte und nicht klebrig war.
Die Bilderzeugung wurde unter Verwendung von gelber, magenta, cyan
und schwarzer Tinte erhalten. Beim Nassabrieb kam es zu einer geringfügigen Bewegung der
Cyan-Farbe, aber zu keiner Bewegung einer der anderen Farben. Wenn
das Bild in Wasser eingetaucht oder unter fließendes Wasser gehalten wurde,
gab es keine Beweglichkeit der Farben.
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VERGLEICHSBEISPIEL 1
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Ein
unbehandeltes Polypropylenvliessubstrat wurde mit demselben Bild
wie in Beispiel 1 beschrieben bedruckt. Das Vergleichsbeispiel 1
zeigt ein ungleichmäßiges Bild,
das stark auslief und ineinander verlief, und das Bild wurde weggewaschen,
wenn es unter fließendes
Leitungswasser gehalten wurde.
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BEISPIEL 2
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Beispiel
2 wurde wie zuvor in Beispiel 1 beschrieben hergestellt, mit der
Ausnahme, dass das bedruckbare Substrat ein schmelzgeblasener Polypropylenvliesstoff
war, wobei 3505G Polyproyplen, erhältlich von Exxon Chemicals,
Houston, TX, verwendet wurde, das einen durchschnittlichen Faserdurchmesser
von 7 μm und
ein Flächengewicht
von 40 g/m2 und eine Dicke von 0,54 Millimetern
hatte, um ein Bild mit gleichen Charakteristika und Eigenschaften,
einschließlich
der Wasserfestigkeit, wie jene von Beispiel 1 zu erhalten.
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BEISPIEL 3
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Beispiel
3 wurde wie zuvor in Beispiel 1 beschrieben hergestellt, mit der
Ausnahme, dass das bedruckbare Substrat ein Polyestervliesstoff
war, der mit Hilfe eines Schmelzblasprozesses mit Polyethylen terephthalatharz
(Mw 44 000; Mn 19 000) hergestellt wurde, um Fasern mit einem durchschnittlichen
Faserdurchmesser von 17 μm
zu bilden, mit einem Flächengewicht
von 100 g/m2, und das laminierte Substrat
spinngebundener Polyester war. Der laminierte Stoff wurde dann mit
Zusammensetzung A imprägniert,
mit einer Heizpistole (110 bis 120 °C) etwa 2 bis 3 Minuten getrocknet
und dann mit einem Drucker der Marke DESIGN JET 2500 CP mit einem
Bild bedruckt, wobei ein Bild erhalten wurde, das nicht auslief,
nicht ineinander verlief, nicht klebrig war und rasch trocknete.
Beim Nassabrieb kam es zu einer geringfügigen Bewegung in Cyan, aber
zu keiner Bewegung in einer der anderen Farben. Beim Eintauchen
in Wasser oder Benässen
unter fließendem
Wasser kam es zu keiner Beweglichkeit der Farben.
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VERGLEICHSBEISPIEL 2
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Ein
unbeschichteter, geblasener Polyestervliesstoff, der wie in Beispiel
3 beschrieben bedruckt wurde, lieferte ein Bild, das abgewaschen
wurde, wenn es unter fließendes
oder stehendes Wasser gehalten wurde.
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BEISPIEL 4
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Dieses
Beispiel zeigt die Imprägnierung
von Aluminiumsulfatzusammensetzungen in ein Stück Polyestergewebe, TX-1012
(Alpha-10, 100 Prozent Endlosfilamentpolyester, erhältlich von
Texwipe Co., Upper Saddle River, NJ). Ein Stück Polyestervliesfaser wurde
in Zusammensetzung A (Tabelle 1) eingetaucht und dann mit einer
Heizpistole wie in Beispiel 3 beschrieben getrocknet. Der imprägnierte
Stoff wurde dann auf eine spinngebundene Polyester- (Unitika Ltd.,
Tokio, Japan) Unterlage unter Verwendung eines druckempfindlichen Klebstoffs
laminiert. Bei einer Bilderzeugung mit Hilfe eines Druckers der
Marke DESIGN JET 2500 CP, DESIGN JET 3500 CP oder NOVAJET 4, wurde
ein Bild das nicht auslief, nicht ineinander verlief, nicht klebrig war,
eine hohe Farbdichte aufwies und rasch trocknete mit scharfen und
klaren Rändern
erhalten. Beim Nassabrieb kam es zu einer geringfügigen Bewegung
der Cyan-Farbe. Beim Eintauchen in Wasser oder Benässen unter
fließendem
Wasser kam es zu keiner Beweglichkeit der Farben.
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VERGLEICHSBEISPIEL 3
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Ein
unbeschichtetes Stück
Stoff, der in Beispiel 4 verwendet wurde, wurde wie in Beispiel
4 beschrieben bedruckt und lieferte ein Bild, das auslief, ineinander
verlief und abgewaschen wurde, wenn es unter fließendes oder
stehendes Wasser gehalten wurde.
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BEISPIEL 5
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Ein
Stück spinngebundenes
Polyethylenmaterial (TYVEKTM, E.I. du Pont
de Nemours) wurde mit Zusammensetzung A (Tabelle 1) unter Verwendung
einer Mayer-Rakel #4 (erhältlich
von R. & D. Specialties,
Inc. Whittier, CA) flutbeschichtet. Das imprägnierte Substrat wurde mit
einer Heizpistole wie in Beispiel 4 beschrieben getrocknet. Das
Tinte aufnehmende Medium lieferte eine gute Abbildung und Dichte,
mit einem geringfügigen
Ineinanderverlaufen und Verschmieren bei einer Bilderzeugung mit
Hilfe eines NOVAJET 4 Druckers. Das Tinte aufnehmende Medium lieferte
eine gute Abbildung und Dichte, mit einem geringfügigen Ineinanderverlaufen
beim Bedrucken mit einem DESIGN JET 2500 CP oder DESIGN JET 3500
CP Drucker.
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BEISPIEL 6
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Ein
spinngebundener Polyethylen/Polyestervliesstoff (ELEVES, Marke T0703WDO)
wurde mit einem Pigmentmanagementsystem beschichtet, das 5 Prozent
Aluminiumsulfat und 0,5 Prozent Dioctylsulfosuccinat, Natriumsalz
(DOS) oberflächenaktive
Substanz in Wasser enthielt, gefolgt vom Austrocknen des Wassers
in einem Ofen bei 100 °C.
Dieses Substrat wurde unter Verwendung eines Druckers der Marke
DESIGN JET 2500 CP bedruckt. Das Bild wies eine hohe Farbdichte,
kein Auslaufen oder Ineinanderlaufen der Farben (das heißt, scharfe
Ränder)
und eine gleichförmige
Färbung
auf. Wenn das Bild unter fließendes
Wasser gehalten wurde, wurden die Farben nicht nennenswert entfernt.
Dieses Bild wurde über
Nacht in Wasser eingeweicht, ohne nennenswerte Veränderung
der Bildqualität.
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VERGLEICHSBEISPIEL 4
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Eine
unbeschichtete Probe eines spinngebundenen Polyethylen/Polyestervliesstoffs
(ELEVES, Marke T0703WDO) wurde wie in Beispiel 6 bedruckt. Das Bild
zeigte eine relativ geringe Farbdichte, ein starkes Auslaufen der
Tinte, ein Ineinanderlaufen der Tinten verschiedener Farben (das
heißt,
keine scharfen Ränder)
und eine ungleichförmige
Färbung.
Wenn das unbeschichtete Substrat etwa 1 Sekunde unter Leitungswasser
gehalten wurde, wurden die Farbstoffe sofort entfernt.
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VERGLEICHSBEISPIEL 5
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Eine
Probe aus spinngebundenem Polyethylen/Polyestervliesstoff (ELEVES,
Marke T0703WDO) wurde mit einer Lösung aus 0,5 Prozent oberflächenaktiver
DOS-Substanz in Wasser beschichtet, gefolgt vom Austrocknen des
Wassers in einem Ofen bei 100°C.
Dieses Substrat wurde dann wie in Beispiel 6 bedruckt. Das Bild
und die Wasserfestigkeitseigenschaften waren ähnlich jenen, die im Vergleichsbeispiel
4 beobachtet wurden.
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BEISPIEL 7
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Ein
Tinte aufnehmendes Medium wurde wie in Beispiel 6 hergestellt, mit
der Ausnahme, dass spinngebundener Polyester (Marke REEMAY 2033)
als Vliesstoff verwendet wurde. Das Substrat wurde wie in Beispiel
6 bedruckt. Es wurde eine ausgezeichnete Bildqualität und Wasserfestigkeit
wie in Beispiel 6 erhalten.
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VERGLEICHSBEISPIEL 6
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Eine
unbeschichtete Probe aus spinngebundenem Polyethylen/Polyestervliesstoff
(Marke REEMAY 2033) wurde wie in Beispiel 7 bedruckt. Das Bild zeigte
eine relativ geringe Farbdichte, ein starkes Auslaufen der Tinte,
ein Ineinanderlaufen der Tinten verschiedener Farben (das heißt, keine
scharfen Ränder)
und eine ungleichförmige
Färbung.
Wenn das unbeschichtete Substrat etwa 1 Sekunde unter Leitungswasser
gehalten wurde, wurden die Farbstoffe sofort entfernt.
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VERGLEICHSBEISPIEL 7
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Eine
Probe aus spinngebundenem Polyethylen/Polyestervliesstoff (Marke
REEMAY 2033) wurde mit einer Lösung
aus 0,5 Prozent oberflächenaktiver
DOS-Substanz in Wasser beschichtet, gefolgt vom Austrocknen des
Wassers in einem Ofen bei 100°C.
Dieses Substrat wurde dann wie in Beispiel 7 bedruckt. Das Bild und
die Wasserfestigkeitseigenschaften waren ähnlich jenen, die im Vergleichsbeispiel
6 beobachtet wurden.
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BEISPIEL 8
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Ein
Tinte aufnehmendes Medium wurde wie in Beispiel 7 hergestellt, mit
der Ausnahme, dass eine Pigmentmanagementsystemzusammensetzung,
die 0,5 Prozent Aluminiumsulfat und 0,5 Prozent DOS in Wasser enthielt, verwendet
wurde. Das erhaltene Bild wies ebenso eine ausgezeichnete Bildqualität und Wasserfestigkeit
wie in Beispiel 6 auf.
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BEISPIEL 9
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Ein
Tinte aufnehmendes Medium wurde wie in Beispiel 6 hergestellt, mit
der Ausnahme, dass eine Pigmentmanagementsystemzusammensetzung,
die 1,4 Prozent Aluminiumsulfat, 0,14 Prozent DOS, 22 Prozent TiO2-Pigment
und 25 Prozent (RHOPLEXTM B-60A, erhalten
von Rohm and Haas Co.) in Wasser enthielt, verwendet wurde. Das
erhaltene Bild wies eine ausgezeichnete Bildqualität, Wasserfestigkeit
und verstärkte Deckkraft
für Reflexionsdarstellungen
auf.
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BEISPIEL 10
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Ein
Stück Papier
(Marke CASCADE X-9000, erhalten von Boise Cascade Papers, Portland,
OR) wurde mit Zusammensetzung A (Tabelle 1) unter Verwendung einer
Mayer-Rakel #4 flutbeschichtet
und bei Raumtemperatur trocknen gelassen. Der Papierrezeptor wurde
dann kurz mit einer Heizpistole (110 bis 120 °C) etwa 1 Minute getrocknet.
Beim Bedrucken mit einem Drucker der Marke DESIGN JET 2500 CP wurde
ein Bild erhalten, das nicht auslief, nicht ineinander lief, rasch
trocknete und sich etwas warf. Beim Nassabrieb kam es zu einer geringen
Bewegung aller Farben. Beim Eintauchen in Wasser wurde keine Beweglichkeit
der Farben festgestellt.
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BEISPIEL 11
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Zusammensetzung
A (Tabelle 1) wurde auf ein dickes Artist Paper (grobes Papier)
aufgetragen, um ein trockenes Bild ohne Verwerfung, mit hoher Dichte
und hoher Qualität,
mit Wasserfestigkeit wie in Beispiel 10 beschrieben zu erhalten.
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BEISPIEL 12
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Der
Auftrag der Zusammensetzung A (Tabelle 1) wurde auf einem Whatman
#54 Filterpapier durch ein Flutbeschichtungsverfahren wiederholt.
Der trockene Film ergab nach dem Bedrucken mit Hilfe eines Druckers der
Marke NOVAJET 4 ein trockenes Bild ohne Verwerfung, mit hoher Dichte,
hoher Qualität,
ohne Verschmieren, das wasserfest war.
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BEISPIEL 13
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Der
Auftrag der Zusammensetzung A (Tabelle 1) wurde auf einem Stück Aktendeckelpapier
(dick, grob, schmutzig weiß)
wiederholt. Der trockene Film wurde dann mit Hilfe eines Druckers
der Marke NOVAJET 4 bedruckt und ergab ein trockenes Bild ohne Verwerfung,
mit hoher Dichte, hoher Qualität,
ohne Verschmieren, das wasserfest war.