CH696349A5

CH696349A5 - Poröse Tintenstrahlaufnahmeschicht mit einem Bindemittelgradienten.

Info

Publication number: CH696349A5
Application number: CH00980/03A
Authority: CH
Inventors: Pierre-Alain Brugger; Eric L Burch; Martin Staiger
Original assignee: Hewlett Packard Development Co
Priority date: 2002-05-31
Filing date: 2003-06-02
Publication date: 2007-05-15
Also published as: EP1366925B1; US20050129881A1; DE60328331D1; US7364773B2; EP1366925A1; US20030224127A1; HK1059247A1; JP2004001528A; US6872430B2; JP3810758B2

Description


  [0001] Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Druckmedien, welche für das Tintenstrahldrucken verwendet werden, und insbesondere auf Beschichtungen, welche sowohl eine gute Adhäsion an einem stützenden Substrat oder als auch gute Tintenabsorptions-Charakteristiken besitzen.

Stand der Technik

[0002] Da während den letzten Jahren Digitalkameras und andere Geräte mit einer Farbausgabe Fortschritte erzielt haben, hat die Technologie versucht, mit der Aufzeichnung von Bildern auf Papierblättem und dergleichen damit Schritt zu halten.

   Das ultimative Ziel solcher aufgezeichneter Bilder ("Hardcopy") ist die Silberhalogenid-Fotografie, und es besteht ein Bedarf, dass Aufzeichnungen von Bildern solcher Geräte zur Verfügung gestellt werden, bei welchen die Farbreproduktion, die Farbdichte, der Glanz usw. so nahe wie möglich an die Silberhalogenidfotografie herankommen.

[0003] Die Technologie des Tintenstrahl-Farbdruckes hat versucht, mit der Entwicklung der digitalen Kameras und andern Farbausgabe-Geräten Schritt zu halten, es werden jedoch ständig Entwicklungen gesucht, um mit den Silberhalogenidbildern wettbewerbsfähig zu sein.

[0004] Die meisten Beschichtungen, die für den Farbtintenstrahldruck verwendet werden, bestehen aus einzelnen Schichten, mit unterschiedlichen Zusammensetzungen. Typischerweise enthalten diese Zusammensetzungen ein oder mehrere Bindemittel und ein oder mehrere Pigmente.

   Bindemittel werden verwendet, um das Pigment auf dem Substrat (Träger) oder einer tieferen Schicht zu sichern. Pigmente sind im Bindemittel als Partikel vorhanden und werden verwendet, um ein poröses Medium zu bilden für die Absorption der Flüssigkeit von der Tinte. Sobald demzufolge die Tinte auf dem Druckmedium gedruckt ist, dienen die obersten Schichten dazu, den Tintenfarbstoff nahe an der Oberfläche zurückzuhalten, um die Farbskala zu maximieren, während die untersten Schichten dazu dienen, die Flüssigkeiten in den Tinten zu absorbieren, um die Trockenzeit zu reduzieren.

[0005] Die obige Vorgehensweise ist nachteilig, da jedenfalls mehrere Rohmaterialien und Mischgefässe für die Herstellung dieser Beschichtungen verwendet werden müssen.

   Da ebenfalls für die Verträglichkeit der Schichten gesorgt werden oder sie in anderer Weise in Betracht gezogen werden muss, können dennoch Unverträglichkeiten zwischen Schichten auftreten. Beispiele derartiger Unverträglichkeiten umfassen eine Gelbildung oder eine Ablösung.

[0006] Es bestehen verschiedene miteinander konkurrierende Sachverhalte, welche die Natur und die Zusammensetzung der auf den Druckmedien gebildeten Beschichtungen beeinträchtigen. Es wird gewünscht, dass die Schichten gut am stützenden Substrat (Träger) haften. Es wird ebenfalls gewünscht, dass die Beschichtung gute Tintenabsorptionseigenschaften aufweist.

   Oft verursacht eine Verbesserung einer dieser Eigenschaften eine Beeinträchtigung der anderen Eigenschaft, derart, dass es möglich ist, dass man eine Beschichtungszusammensetzung besitzt, die gut am Substrat (Träger) haftet, jedoch schwache Tintenabsorptionseigenschaften besitzt und umgekehrt.

[0007] Es besteht demzufolge eine Nachfrage nach einer Beschichtung, die sowohl eine gute Adhäsion am Substrat (Träger) als auch eine gute Tintenabsorption zeigt.

Offenbarung der Erfindung

[0008] Es wird in Übereinstimmung mit den hier offenbarten Ausführungsformen ein Aufzeichnungsblatt für den Tintenstrahldruck zur Verfügung gestellt. Das Aufzeichnungsblatt enthält einen Träger oder ein Substrat, welches mit einer Tintenstrahl empfangenden Schicht beschichtet ist.

   Die Tintenstahl empfangende Schicht hat einen untersten Teil auf dem Träger und einen obersten Teil und enthält mindestens ein Bindemittel und mindestens ein Pigment. Das Bindemittel ist in der Tintenstrahl empfangenden Schicht durchwegs das gleiche und/oder das Pigment ist in der Tintenstrahl empfangenden Schicht durchwegs das gleiche. Es ist ein Gradient des Verhältnisses Bindemittel zu Pigment vorgesehen, wobei der Gradient von mehr Bindemittel und weniger Pigment im untersten Teil zu weniger Bindemittel und mehr Pigment im obersten Teil führt.

   Es befindet sich somit mehr Bindemittel in unmittelbarer Nähe des Trägers, wobei der Gehalt zu einem tieferen Wert im obersten Teil der Tintenstrahl empfangenden Schicht abnimmt.

[0009] In Übereinstimmung mit den hier dargelegten Ausführungsformen wird auch ein Verfahren zur Herstellung einer Aufzeichnungsschicht für den Tintenstrahldruck zur Verfügung gestellt.

   Das Verfahren enthält:

[0010] (a) Vorlegen des Trägers: und

[0011] (b) Ausbildung der Tintenstrahl empfangenden Schicht auf dem Träger, worin der Tintenstrahlempfänger mit dem Gradienten des Verhältnisses Bindemittel zu Pigment wie oben beschrieben gebildet wird.

[0012] Die Verwendung des Bindemittelgradienten ermöglicht, dass die Tintenstrahl empfangende Schicht eine gute Adhäsion am Substrat (Träger) mit einer an Bindemitteln reichen Schicht besitzt, jedoch gute Tintenstrahlabsorptionscharakteristiken mit den an Pigmenten reichen Schichten in der Nähe der Oberflächen aufweist.

   Dieser Aufbau erlaubt, dass hohe Beschichtungsgewichte hergestellt werden können, wobei Bruch- und Filmbildungsfolgen im Zusammenhang mit hohen Beschichtungsgewichten vermieden werden.

[0013] Der hier dargelegte Bindemittelgradientenvorschlag besitzt den Vorteil der guten Adhäsion auf dem Substrat, der guten Herstellbarkeit mit hohen Beschichtungsgewichten, einer guten Bildqualität und einer guten Tintenabsorption, ohne dass ein umfangreicher Satz an Rohmaterialien und komplizierten Mischverfahren erforderlich ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

[0014] Die einzige Figur stellt eine Ausführungsform des Gradienten der Bindemittelzusammensetzung für ein Druckmedium dar, das darauf einen Tintenstrahlempfänger besitzt.

Beste Art der Ausführung der Erfindung

[0015] Nun wird im Einzelnen Bezug genommen auf spezifische Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung,

   welche nach der gegenwärtigen Ansicht der Erfinder die beste Ausführungsart der Erfindung darstellen. Alternative Ausführungsformen werden, soweit anwendbar ebenfalls beschrieben.

[0016] In Übereinstimmung mit den hier beschriebenen Ausführungsformen enthält eine Tintenstrahl empfangende Schicht auf einem Substrat (Träger) ein Bindemittel und ein Pigment, wobei die Tintenstrahl empfangende Schicht mit einem Konzentrationsgradienten bezüglich der Bindemittelzusammensetzung versehen ist. Die einzige Figur stellt eine Ausführungsform der Tintenstrahl empfangenden Schicht auf einem Substrat dar. Spezifisch wird ein Substrat oder Träger vorgelegt.

[0017] Die üblichen Träger, die für die Herstellung von transparenten oder opaken fotografischen Materialien eingesetzt werden, können ebenfalls in der Praxis der vorliegenden Erfindung verwendet werden.

   Beispiele umfassen, ohne dass sie eine Einschränkung darstellen, Cellulosetriacetat, Celluloseacetat, Celluloseproprionat oder Celluloseacetatbutyrate, Polyester, einschliesslich Poly(ethylenterephthalat), Polyimide, Polycarbonate, Polyamide, Polyolefine, Poly(vinylacetale), Polyether, Polyvinylchlorid und Polysulfonamide. Polyesterfilmträger und insbesondere Poly(ethylenterephthalat), wie hergestellt durch du Pont de Nemours unter der Markenbezeichnung MELINEX, sind wegen ihrer ausgezeichneten dimensionalen Stabilitätseigenschaften bevorzugt. Opake fotografische Materialien umfassen beispielsweise: Barytpapier, polyethylenbeschichtete Papiere oder leeres (voided) Polyester.

[0018] Nichtfotografische Materialien, wie transparente Filme für Helllichtprojektoren, können ebenfalls als Trägermaterialien verwendet werden.

   Beispiele derartiger transparenter Filme umfassen, ohne darauf eingeschränkt zu sein: Polyester, Diacetate, Triacetate, Polystyrole, Polyethylene, Polycarbonate, Polymethacrylate, Cellophan, Celluloid, Polyvinylchloride, Polyvinylidenchloride, Polysulfone und Polyimide.

[0019] Weitere Trägermaterialien umfassen Vollpapier verschiedener unterschiedlicher Typen, einschliesslich, jedoch nicht darauf eingeschränkt, pigmentierte Papiere und giessbeschichtete Papiere, ebenso wie Metallfolien, wie Folien, hergestellt aus Aluminium.

[0020] Die hier offenbarten Ausführungsformen sind speziell wirksam, wenn sie mit Hochglanzsubstraten und transparenten Substraten verwendet werden, da von diesen Materialien bekannt ist, dass sie schwierig zu beschichten und zu bekleben sind, umso mehr, als ihre Oberfläche sehr glatt ist,

   was zu kleinen Zwischenbereichen zwischen der Beschichtung und dem Träger oder Substrat (oder Subschicht) und verminderter mechanischer zusammenhaltender Adhäsion führt.

[0021] Das Substrat 10 kann mit einer fakultativen rückseitigen Schicht 12 versehen sein. Solche rückseitigen Schichten sind gut bekannt und umfassen beispielsweise: ein synthetisches Polymerlatex, einschliesslich Homopolymere und Copolymer von Vinylacetat, Styrol, Ethylen, Vinylchlorid, Acrylsäure, Isobutylen, Chloropren, Butadien, Acrylonitril, Methylmethacrylat, Acrylatester und diese Polymere, welche mit einer Carboxylgruppe, zusammen mit einem oder mehreren Bindemitteln und einem oder mehreren Pigmenten modifiziert sind, wie beispielsweise offenbart in den U.S. Patenten 5 609 964 und 5 635 297, auf deren Inhalt hier ausdrücklich vollständig Bezug genommen wird.

   Eine solche rückseitige Schicht dient dazu, das Aufrollen oder den "Griff" zu kontrollieren.

[0022] Die Verwendung von gewissen Trägermaterialien, wie Polyester, wird vorteilhaft verbessert durch die Verwendung einer Subschicht 14, welche das Bindevermögen der Tinten empfangenden Schicht, wie nachstehend beschrieben, an den Träger 10 verbessert.

   Nützliche Subzusammensetzungen (subbing compositions) für diesen Zweck sind auf dem Fachgebiet der Fotografie gut bekannt und umfassen beispielsweise: Terpolymere von Vinylidenchlorid, Acrylonitril und Acrylsäure oder von Vinylidenchlorid, Methylacrylat, Itaconsäure und natürliche Polymere wie Gelatine.

[0023] Die Tintenstrahl empfangende Schicht 16 wird auf dem Substrat 10 (oder der Subschicht 14, was zutreffend ist) ausgebildet, wie oben erwähnt, und umfasst eines oder mehrere Bindemittel und eines oder mehrere Pigmente.

[0024] Die Bindemittel sind normalerweise wasserlöslich oder wasserdispergierbar.

   Besonders bevorzugt sind filmbildende Polymere, natürliche oder synthetische.

[0025] Beispiele von wasserlöslichen Polymeren, die als Bindemittel nützlich sind, umfassen beispielsweise: natürliche Polymere oder modifizierte Produkte davon, wie Albumin; Gelatine; Casein; Stärke; Gummi Arabicum; Natrium- oder Kaliumalginat; Hydroxyethylcellulose; Carboxymethylcellulose; alpha -, alpha -, oder gamma -Cyclodextrin; und dergleichen. Im Fall, wo eines der wasserlöslichen Polymeren Gelatine ist, können alle bekanten Arten von Gelatine verwendet werden, wie zum Beispiel: säurebehandelte Schweinshaut oder kalkbehandelte Knochengelatine, säure- oder basenhydrolysierte Gelatinen, ebenso wie phthalaoylierte, acetylierte oder carbamoylierte Gelatine oder Gelatine, die mit dem Anhydrid der Trimellytsäure derivatisiert ist.

   Ein bevorzugtes natürliches Bindemittel ist Gelatine.

[0026] Synthetische Polymere werden ebenfalls verwendet und umfassen, ohne darauf eingeschränkt zu sein: Polyvinylalkohol; vollständig oder partiell verseifte Produkte von Copolymeren von Vinylacetat und andern Monomeren; Homopolymere von oder Copolymere mit Monomeren von ungesättigten Carbonsäuren wie (Meth)acrylsäure, Maleinsäure, Crotonsäure und dergleichen; und Homopolymere von oder Copolymere mit Vinylmonomeren von sulfonierten Vinylmonomeren, wie Vinylsulfonsäure, Styrolsulfonsäure und dergleichen.

   Weitere synthetische Polymere umfassen Homopolymere von oder Copolymere mit Vinylmonomeren von (Meth)acrylamid; Homopolymere oder Copolymere von andern Monomeren mit Ethylenoxid; Polyurethane; Polyacrylamide; wasserlösliche Polymere des Nylontyps; Polyvinylpyrrolidon; Polyester; Polyvinyllactame; Acrylamid-Polymere; substituierter Polyvinylalkohol; Polyvinylacetale; Polymere von Alkyl- und Sulfoalkylacrylaten und Methacrylaten; hydrolysierte Polyvinylacetate; Polyamide; Polyvinylpyridine; Polyacrylsäure; Copolymere mit Maleinanhydrid; Polyalkylenoxide; Methacrylamidcopolymere und Maleinsäurecopolymere. Alle diese Polymere können auch als Mischungen verwendet werden.

   Ein bevorzugtes synthetisches Bindemittel ist Polyvinylalkohol.

[0027] Der Tintenstrahlempfänger 16 kann zusätzlich zum Bindemittel und Pigment ein Vernetzungsmittel für das Bindemittel als auch Füllstoffe, natürliche oder synthetische Polymere oder andere den Fachpersonen bekannte Verbindungen enthalten, um die Bildeigenschaften oder die physikalischen Eigenschaften des Bildes zu verbessern, z.B. UV-Absorber, optische Aufheller, Lichtstabilisatoren, Antioxidantien, Feuchthaltemittel, oberflächenaktive Mittel, Füllmittel (spacing agents), Weichmacher und dergleichen. Die Dicke der Tintenstrahl empfangenden Schicht reicht von etwa 0,5 bis 100 Microm trockene Dicke und vorzugsweise von etwa 15 bis 60 Microm.

[0028] Das Pigment der Tintenstrahl empfangenden Schicht 16 kann irgendeine Anzahl, im vorliegenden Fachgebiet bekannte, weisse Pigmentmaterialien enthalten.

   Beispiele von zweckmässigen anorganischen weissen Pigmenten umfassen, ohne darauf eingeschränkt zu sein, Calciumcarbonat, gemahlenes Calciumcarbonat, Kaolin, Talk, Calciumsulfat, Bariumsulfat, Titaniumdioxid, Zinkoxid, Zinksulfid, Zinkcarbonat, Satinweiss, Aluminiumsilikat, Diatomeenerde, Calciumsilikat, Magnesiumsilikat, synthetisches amorphes Siliciumoxid, kolloidales Siliciumoxid, kolloidales Aluminiumoxid, Pseudoboehmit, Aluminiumhydroxid, Aluminiumoxid, modifizierte Aluminiumoxide, Lithophon, Zeolit, hydratisiertes Halloysit, Magnesiumcarbonat und Magnesiumhydroxid.

   Beispiele von zweckmässigen organischen weissen Pigmenten umfassen, ohne darauf eingeschränkt zu sein: Styrolkunststoffpigmente, Acrylkunststoffpigmente, Polyethylen, Microkapseln, Harnstoffharz und Melaminharz.

[0029] Poröse anorganische Pigmente sind vorzugsweise weisse Pigmente, die für die Tintenstrahl empfangende Schicht bestimmt sind. Vom Obigen wird poröses Aluminiumoxid besonders bevorzugt und Pseudoboehmit wird am meisten bevorzugt. Bekanntlich ist Pseudoboehmit Aluminiumoxid/hydroxid (Al2O3.n H2O, worin n 1 bis 1.5 ist). Am bevorzugtesten enthält die Tintenstrahl empfangende Schicht mit Seltenerden modifiziertes Boehmit, das etwa 0,04 bis 4,2 Mol% mindestens eines Seltenerdmetalls mit einer Ordnungszahl von 57 bis 71 des Periodischen Systems der Elemente enthält, um die Lichtechtheit zu verbessern.

   Vorzugsweise werden die Seltenerdelemente ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Lanthan, Ytterbium, Cer, Neodym und Präseodym. Am bevorzugtesten werden die Seltenerdmetalle ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Lanthan, Cer und Ytterbium und Mischungen davon.

[0030] Die Herstellung der mit Seltenerden modifizierten Pseudoboehmitschicht ist detaillierter beschrieben in U.S. Patent 6 156 419, auf dessen Inhalt ausdrücklich Bezug genommen wurde.

[0031] In Übereinstimmung mit der vorliegenden Lehre wird ein Gradient der Bindemittelkonzentration in der Tintenstrahl empfangenden Schicht 16 vorgesehen.

   Spezifisch wird der Bindemittelgradient hergestellt, indem das Verhältnis Pigment/Bindemittel derart eingestellt wird, dass das Verhältnis in der dem Substrat am nächsten liegenden Schicht (unterster Teil oder unterste Schicht) tief ist, und dieses Verhältnis erhöht wird, wenn weitere Schichten auf die vorherige Schicht aufgetragen werden, bis ein oberster Teil oder eine oberste Schicht gebildet wird.

[0032] Vorzugsweise liegt das Gew.-%-Verhältnis Bindemittel zu Pigment und des Bindemittels in der Tintenstrahl empfangenden Schicht im Bereich von etwa 2 bis 50% und bevorzugter im Bereich von etwa 4 bis 30%.

   Wenn das Pigment Aluminiumoxid oder Derivate davon enthält liegt der bevorzugte Prozentsatz an Bindemittel in der obersten Schicht im Bereich von etwa 3 bis 16 Gew.-% und bevorzugter bei etwa 3 bis 8 Gew.-%, wenn eine entsprechende Absorption von Tinte erwünscht ist, oder bevorzugter etwa 9 bis 16 Gew.-%, wenn eine relativ hohe Farbskala oder eine höhere Beschichtungsstärke integrität gewünscht ist. Wenn das Pigment Silciumoxide oder Derivate davon enthält, liegt der bevorzugte Bindemittelprozentsatz in der obersten Schicht des Gradienten im Bereich von etwa 6 bis 25 Gew.-%.

[0033] Der Bindemittelgradient wird gemessen, indem zuerst der Prozentsatz Bindemittel bezogen auf das Gesamtgewicht von Pigment und Bindemittel berechnet wird, dann der Wert für den Prozentsatz des Bindemittels in der untersten Schicht durch denjenigen der obersten Schicht dividiert wird.

   Vorzugsweise ist der Bindemittelgradient der Bereich 1.1 bis 20 und bevorzugter 1.2 bis 4.

[0034] In einer Ausführungsform, die in der einzigen Figur dargestellt ist, enthält die Tintenstrahl empfangende Schicht 16 zwei Schichten 16a, 16b, wobei die Schicht 16a eine verhältnismässig höhere Konzentration an Bindemittel besitzt und die Schicht 16b eine verhältnismässig tiefere Konzentration an Bindemittel aufweist. Andere Konfigurationen sind ebenfalls möglich.

   Einschliesslich eine (1) Mehrzahl von Schichten, von welchen jede eine tiefere Konzentration an Bindemittel besitzt als die unmittelbar darunterliegende Schicht, und (2) eine einzige Schicht aufweist, welche einen kontinuierlich variierenden Gradienten an Bindemittel von der Zwischenlage 10a mit dem Substrat 10 bis zur obersten Tintenstrahl empfangenden Schicht 16c aufweist und (3) Kombinationen davon.

[0035] Das bevorzugte Beschichtungsverfahren wird mit einem Mehrschlitz-Beschichter durchgeführt, wobei die Schichten simultan in einem einzigen Durchgang appliziert werden. Solche Mehrschlitz-Beschichter sind aus dem einschlägigen Stand der Technik bekannt und beinhalten die Kaskadenbeschichtung und die Vorhangbeschichtung. Mit diesem Beschichtungsverfahren werden Unverträglichkeiten vermieden.

   Es können jedoch auch andere Beschichtungsverfahren verwendet werden, um den Konzentrationsgradienten zu erreichen.

[0036] So wie die Bindemittelkonzentration in der Richtung vom Substrat weg abnimmt, nimmt die Pigmentkonzentration entsprechend zu. Spezifischer ist das Verhältnis des Bindemittels zum Pigment höher als in der Zwischenschicht ("interface") 10a mit dem Substrat (Träger) 10 (oder mit der Zwischenschicht 14a mit der Unterlagsschicht ("subbing layer") 14) und tiefer als in der äussersten Oberfläche der Tintenstrahl empfangenden Schicht 16.

[0037] Die Verwendung des Bindemittelgradienten ermöglicht, dass die Tintenstrahl empfangende Schicht 16 eine gute Adhäsion am Substrat 10 mit der bindemittelreichen Schicht besitzt, jedoch gute Tintenstrahlabsorptions-Charakteristiken mit den pigmentreichen Schichten nahe der Oberfläche 16c besitzt.

   Diese Konstruktion erlaubt auch, dass hohe Beschichtungsgewichte hergestellt werden können, während die Belange der Spaltenbildung und der Filmbildung vermieden werden, die normalerweise mit hohen Beschichtungsgewichten in einem Zusammenhang stehen.

[0038] Eine optionale abschliessende oberste Beschichtungsschicht kann zuoberst auf der Tintenstrahl empfangenden Schicht 16 gebildet werden. Die abschliessende oberste Beschichtungsschicht 18 kann verwendet werden, um Kratzfestigkeit zu verleihen. Normalerweise wird die abschliessende oberste Beschichtungsschicht, die oft als Tintentransportschicht bezeichnet wird, verwendet, um den Farbstoff der Tintenstrahltinte zurückzuhalten, während sich die Lösungsmittelkomponente der Tintenstrahltinte empfangenden zur Tintenstrahl empfangenden Schicht, die oft als tintenempfangende Schicht bezeichnet wird, bewegt.

   In der hier offenbarten und beanspruchten Konfiguration wird der Farbstoff in der obersten Tintenstrahl empfangenden Schicht, hier die Schicht 16b, zurückgehalten, während sich die Lösungsmittelkomponente zur untersten Tintenstrahlschicht, hier Schicht 16a, bewegt.

[0039] Jedes der Materialien, die normalerweise in den abschliessenden obersten Beschichtungsschichten verwendet werden, kann in der optionalen abschliessenden obersten Beschichtungsschicht 18 verwendet werden.

   Beispiele umfassen, ohne jedoch darauf eingeschränkt zu sein, die gleiche Liste von Pigmenten wie für die Tintenstrahl empfangende Schicht 16, mit der Ausnahme, dass die abschliessende oberste Beschichtung 18 andere Pigmente aufweist als die Tintenstrahl empfangende Schicht 16.

[0040] In einem bevorzugten Beispiel, das nützlich ist für Tintenstrahltinten, die anionische Farbstoffe auf Wasserbasis enthalten, enthält die abschliessende oberste Beschichtungsschicht 18 bindemittelfreies kationisches Siliciumoxid, das sich oben auf der Tintenstrahl empfangenden Schicht 16 befindet.

   Unter "bindemittelfrei" wird verstanden, dass weniger als 4 Gew.-% Pigment (Siliciumoxid) ein Bindemittel enthält, das dem Pigment absichtlich zugefügt wurde, vorzugsweise weniger als 1 Gew.-%, und am bevorzugtesten 0 Gew.-%.

[0041] Die abschliessende oberste Siliciumoxid-Beschichtung 18 enthält Partikel, welche eine Partikelgrösse von etwa 5 bis 500 nm, vorzugsweise etwa 1 bis 100 nm. Die Dicke der abschliessenden obersten Beschichtungsschicht 18 liegt im Bereich von etwa 0.05 bis 5 Microm, vorzugsweise etwa 0,1 bis 2 Microm. Kolloidales kationisches Siliciumoxid ist kommerziell von mehreren Firmen erhältlich, einschliesslich Clariant Corp. (Charlotte, NC USA), unter den folgenden Markennamen: Cartacoat 302C, Cartacoat 303C, Snowtex 0, Snowtex OL und Snowtex OXS, unter anderen.

   Die abschliessende oberste Beschichtung kann irgendeine der gleichen zusätzlichen Komponenten, gemäss der obigen Liste für den Tintenstrahlempfänger, enthalten.

[0042] Die Tintenstrahl empfangende Schicht, welche hier offenbart und beansprucht wird, soll im Zusammenhang mit Tintenstrahltinten verwendet werden. Bekanntlich enthalten solche Tinten mindestens einen Farbstoff und einen Träger. Die Verwendung des kationischen Siliciumoxids soll mit Tinten auf Farbstoffbasis verwendet werden, spezifisch anionischen Farbstoffen. Solche anionische Farbstoffe sind als solche gut bekannt, und sämtliche der in Tintenstrahltinten verwendeten Farbstoffe, inkl. Farbe und Schwarz, können vorteilhaft in der Praxis der hier offenbarten Ausführungsformen verwendet werden.

   Tatsächlich wird das vorliegende Aufzeichnungsblatt vorzugsweise in Verbindung mit Tintenstrahltinten, die anionische Farbstoffe enthalten verwendet, und die Eigenschaften solcher Tinten werden wegen der Gegenwart der obersten Beschichtung aus kationischem Siliciumoxid beim Drucken in günstiger Weise verbessert. Vorzugsweise werden anionische Carboxylat- und Sulfonatfarbstoffe in den Tintenstrahltinten verwendet, welche im Zusammenhang mit dem vorliegenden beschriebenen und beanspruchten Aufzeichnungsblatt verwendet werden. Wenn jedoch die abschliessende oberste Beschichtungsschicht 18 von kolloidalem Siliciumoxid verschieden ist, dann können Tintenstrahltinten verwendet werden, die anionische Farbstoffe, ebenso wie andere Farbstoffe, enthalten.

   Beispiele solcher anderer Farbstoffe umfassen, jedoch ohne darauf eingeschränkt zu sein, lösungsmittellösliche oder wasserlösliche anionische und kationische Farbstoffe, wie Pigmente, unabhängig ob dispergiert oder selbst-dispergiert.

[0043] Bei der Formulierung der Tintenstrahltinten, die für die Aufzeichnungsblätter, die hier offenbart und beansprucht werden, kann Wasser allein oder zusammen mit einem oder mehreren andern Co-Lösungsmitteln in Trägerflüssigkeit verwendet werden. Diese Co-Lösungsmittel sind im Wesentlichen mit Wasser mischbar. Klassen von Co-Lösungsmitteln, welche in der Praxis der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, umfassen, ohne darauf eingeschränkt zu sein: aliphatische Alkohole, aromatische Alkohole, Diole, Glycolether, Poly(glycol)ether, Caprolactame, Formamide, Acetamide und langkettige Alkohole.

   Beispiele von generischen Co-Lösungsmitteln, welche in den Tinten verwendet werden, umfassen, ohne darauf eingeschränkt zu sein: primäre aliphatische Alkohole mit 30 Kohlenstoffatomen oder weniger, primäre aromatische Alkohole mit 30 Kohlenstoffatomen oder weniger, sekundäre aliphatische Alkohole mit 30 Kohlenstoffatomen oder weniger, sekundäre aromatische Alkohole mit 30 Kohlenstoffatomen oder weniger, 1,2-Alkohole mit 30 Kohlenstoffatomen oder weniger, 1,3-Alkohole mit 30 Kohlenstoffatomen oder weniger, 1,omega -Alkohole mit 30 Kohlenstoffatomen oder weniger, Ethylenglycolalkylether, Propylenglycolalkylether, Poly(ethylenglycol)alkylether, höhere Homologe von Poly(ethylenglycol)alkylether, Poly(propylenglycol)alkyether, höhere Homologe von Poly(propylenglycol)alkylether, N-Alkylcaprolactame, unsubstituierte Caprolactame, substituierte Formamide, unsubstituierte Formamide,

   substituierte Acetamide und unsubstituierte Acetamide. Spezifische Beispiele von Co-Lösungsmitteln, welche vorzugsweise in den Tinten verwendet werden, umfassen, ohne jedoch darauf eingeschränkt zu sein: N-Methylpyrrolidone, 1,5-Pentandiol, 2-Pyrrolidon, Diethylenglycol, 1,3-(2-Methyl)propandiol, 1,3,5-(2-Methyl)pentantriol, Tetramethylensulfon, 3-Methoxy-3-methylbutanol, Glycerin und 1,2-Alkyldiole. Die Konzentration des Co-Lösungsmittels kann von 0 bis 30 Gew.-% reichen, wobei etwa 3 bis 15 Gew.-% bevorzugt sind.

[0044] Zusätzlich zum Vorhergehenden können verschiedene Arten von Additiven in der Tinte verwendet werden, um die Eigenschaften der Tinte spezifischen Anwendungen anzupassen.

   Zum Beispiel können, wie den Fachpersonen auf dem Gebiet bekannt ist, Biocide verwendet werden, um das Wachstum von Mikroorganismen zu hemmen, Komplexierungsmittel wie EDTA können verwendet werden, um nachteilige Effekte von Schwermetallverunreinigungen zu eliminieren, Pufferungsmittel können zur Kontrolle des pH-Wertes der Tinte verwendet werden, oder Acrylpolymere oder Nichtacrylpolymere können zugesetzt werden, um die ausgestossenen Tintentröpfchen zu konditionieren. Andere bekannte Additive, wie Viskositätsmodifikatoren, z.B. oberflächenaktive Mittel, optische Aufheller, UV-Absorber, Lichtstabilisatoren, Tintenpenetrationsmittel, Treibmittel (leveling agents) und Trocknungsmittel können zugegeben werden, um die verschiedenen Eigenschaften der Tintenzusammensetzungen wunschgemäss zu verbessern.

   Die organischen Komponenten besitzen in den meisten Fällen einen Siedepunkt, der höher ist als derjenige von Wasser.

[0045] Die Farbstoffe, welche zweckmässig sind für die Herstellung von Tinten, welche für die Aufzeichnungsblätter, welche hier offenbart und beansprucht sind, nutzbar sind, decken praktisch alle Klassen von bekannten Farbstoffverbindungen ein.

   Es ist beabsichtigt, dass die vorliegenden Aufzeichnungsblätter in Verbindung mit den meisten Tinten, welche den Stand der Technik repräsentieren, verwendet werden sollen.

Beispiele

Beispiele 1-8

[0046] Es wurde eine Anzahl von Aufzeichnungsblättern wie folgt hergestellt: Ein Träger, der ein harzbeschichtetes Fotobasismaterial enthält (Beispiel 1-4) oder ein MELINEX-Film (ein Polyesterterephthalat) wurde mit einem Tintenstrahlempfänger beschichtet, welcher Aluminiumoxid als Pigment (Sasol HP/14) und Polyvinylalkohol als Bindemittel enthielt (Mowiol 5698). Es wurde bei jedem Fall ein Gradient geschaffen (mit Ausnahme für Beispiel 1, welches keinen Gradienten aufwies), wobei die Konzentration des Bindemittels beim Substrat grösser war und vom Träger weg abnahm. Es wurden für die Bildung des Gradienten im Tintenstrahlempfänger zwei Schichten verwendet.

   Der auf dem Film ausgebildete Tintenstrahlempfänger wurde mit einer obersten Schicht, die Siliciumoxid enthielt, beschichtet. Spezifisch wurde in den Beispielen 5 und 6 mit 1,0 g/m<2> Cartacoat 302 (Clariant), welches eine mittlere Partikelgrösse von 25 nm besitzt, beschichtet, während bei den Beispielen 7 und 8 mit 1,0 g/m<2> Cartacoat 303C (Clariant), welches eine mittlere Partikelgrösse von 50 nm besitzt, beschichtet wurde.

[0047] Die Zusammensetzungen sind in der nachstehenden Tabelle I aufgelistet:
Tabelle I. Zusammensetzungen und Gradient in Zwei-Schicht-Tintenstrahlempfänger auf Fotobasis
<tb><sep><sep>g/m<2><sep><sep><sep><sep><sep><sep><sep><sep>


  <tb>Beispiel<sep>Schicht<sep>Sasol HP/14<sep>Mowiol 5698<sep>Milchsäure<sep>Lanthannitrat<sep>Trimetholpropane<sep>Glycerin<sep>Borsäure<sep>%
Bindemittel<sep>Verhältnis


  <tb>1<sep>oben<sep>13.2<sep>1.20<sep>0.207<sep>0.036<sep>0.234<sep>0.135<sep>0.171<sep>8.1<sep>1.0


  <tb><sep>unten<sep>26.4<sep>2.30<sep>0.423<sep>0.081<sep>0.477<sep>0.261<sep>0.342<sep>8.2<sep>


  <tb>2<sep>oben<sep>13.5<sep>1.22<sep>0.216<sep>0.045<sep>0.126<sep>0.135<sep>0.162<sep>8.3<sep>1.2


  <tb><sep>unten<sep>27<sep>3.00<sep>0.441<sep>0.090<sep>0.243<sep>0.279<sep>0.324<sep>9.9<sep>


  <tb>3<sep>oben<sep>18<sep>1.22<sep>0.297<sep>0.063<sep>0.099<sep>0.135<sep>0.216<sep>6.3<sep>1.4


  <tb><sep>unten<sep>18<sep>1.80<sep>0.297<sep>0.063<sep>0.099<sep>0.135<sep>0.216<sep>9.1<sep>


  <tb>4<sep>oben<sep>18<sep>1.22<sep>0.297<sep>0.063<sep>0.099<sep>0.135<sep>0.261<sep>6.3<sep>2.1


  <tb><sep>unten<sep>18<sep>2.70<sep>0.297<sep>0.063<sep>0.099<sep>0.135<sep>0.261<sep>13.0<sep>
<tb>Auf Film<sep><sep><sep><sep><sep><sep><sep><sep><sep><sep>


  <tb><sep><sep>g/m<2><sep><sep><sep><sep><sep><sep><sep><sep>


  <tb>Beispiel<sep>Schicht<sep>Sasol HP/14<sep>Mowiol 5698<sep>Milchsäure<sep>Lanthannitrat<sep>Trimetholpropane<sep>Glycerin<sep>Borsäure<sep>%
Bindemittel<sep>Verhältnis


  <tb>5<sep>oben<sep>9<sep>0.675<sep>0.18<sep>0.036<sep>0.063<sep>0.099<sep>0.108<sep>7.0<sep>1.6


  <tb><sep>unten<sep>27<sep>3.84<sep>0.522<sep>0.009<sep>0.189<sep>0.77<sep>0.324<sep>11.1<sep>


  <tb>6<sep>oben<sep>9<sep>0.675<sep>0.18<sep>0.036<sep>0.063<sep>0.099<sep>0.108<sep>7.0<sep>1.6


  <tb><sep>unten<sep>27<sep>3.384<sep>0.522<sep>0.09<sep>0.189<sep>0.27<sep>0.324<sep>11.1<sep>


  <tb>7<sep>oben<sep>13.5<sep>1.22<sep>0.216<sep>0.045<sep>0.126<sep>0.135<sep>0.162<sep>8.3<sep>1.2


  <tb><sep>unten<sep>27<sep>3.0<sep>0.441<sep>0.09<sep>0.243<sep>0.279<sep>0.324<sep>9.9<sep>


  <tb>8<sep>oben<sep>13.5<sep>0.68<sep>0.216<sep>0.045<sep>0.126<sep>0.135<sep>0.162<sep>4.8<sep>2.7


  <tb><sep>unten<sep>27<sep>4.105<sep>0.441<sep>0.09<sep>0.243<sep>0.135<sep>0.324<sep>13.0<sep>

[0048] Bei jedem Fall wurde die Farbskala nach dem Druck mit einem der folgenden Drucker bestimmt: Hewlett-Packard DeskJet 970 ("Drucker 1") und einem neuen Farbdrucker, welcher durch Hewlett-Packard vertrieben werden wird ("Drucker 2"). Die Aufzeichnungsblätter der verschiedenen vorhergehenden Beispiele wurden separat mit den beiden Tintenstrahldruckern mit einem Standard-Farbmuster bedruckt, wobei Quadrate in den Farben Cyan, Magenta, Gelb, Blau, Grün, Rot und Schwarz verwendet wurden.

[0049] Die Resultate, welche in der nachstehenden Tabelle II aufgelistet sind, wurden bezüglich Farbskala (CIELAB) für jeden Drucker, Glanz und Trockenzeit erhalten. Die Farbskala wurde mit einem Macbeth Color Eye 7000A Farb-Spektrophotometer gemessen.

   Der Glanz wurde bei einem Winkel von 20 Grad mit einem BYK Gardner Micro-TRI-Gloss-Gerät gemessen. Die Farbverwischung wurde unmittelbar nach dem Druck gemessen, indem mit einem Finger über den Druck gerieben wurde, um die relative Trockenzeit und die Nassbeschichtungsintegrität zu bestimmen. Die Rissbildung wurde bestimmt, indem das Medium aufgerollt wurde, mit einem Rohrdurchmesser, der klein genug war, um einen Bruch der Beschichtung zu verursachen.

[0050] Eine höhere Farbskala wird einer niedrigeren Farbskala bevorzugt; je höher die Farbskalenzahl ist, umso farbiger ist der Druck. Die Skaleneinheiten werden in CIELAB-Einheiten multipliziert mit 0.001 angegeben.

   Ein Wert, der kleiner ist als 370, wird als dumpf betrachtet, während ein Wert von 400 als sehr farbig betrachtet wird.

[0051] Ein höherer Glanz wird einem schwächeren Glanz vorgezogen.

[0052] Die Farbverwischung, welche eine visuelle Auswertung des Grades der Verwischung der Tinte unmittelbar nach dem Druck darstellt, wird mit einer Skala von 1 bis 5 dargestellt, wobei 5 ausgezeichnet und 1 schwach bedeutet. Die Rissbildung der Beschichtung, nachdem sie zu einem Rohr mit einem genügenden Durchmesser, um Risse zu verursachen (-0.5 inches), aufgerollt wurde, wird ebenfalls auf einer visuellen Skala von 5 für ausgezeichnet bis 1 für schwach beurteilt.
<tb>Beispiel<sep>Gradient<sep>Farbskala
Drucker 1<sep>Farbskala
Drucker 2<sep>Glanz<sep>Trockenzeit<sep>Rissbildung


  <tb>Fotobasis<sep><sep><sep><sep><sep><sep>


  <tb>1<sep>1.0<sep>368<sep>360<sep>25<sep>5<sep>4


  <tb>2<sep>1.2<sep>367<sep>350<sep>28<sep>5<sep>4


  <tb>3<sep>1.4<sep>376<sep>372<sep>27<sep>4<sep>4.5


  <tb><sep><sep><sep><sep><sep><sep>


  <tb>302C
oberste Schicht<sep><sep><sep><sep><sep><sep>


  <tb>5<sep>1.6<sep>404<sep>427<sep>52.5<sep>5<sep>5


  <tb>6<sep>1.6<sep>407<sep>386<sep>45<sep>5<sep>5


  <tb><sep><sep><sep><sep><sep><sep>


  <tb>303C
oberste Schicht<sep><sep><sep><sep><sep><sep>


  <tb>7<sep>1.2<sep>371<sep>367<sep>34<sep>5<sep>5


  <tb>8<sep>2.7<sep>411<sep>403<sep>34<sep>5<sep>4

[0053] Es können noch einige Bemerkungen gemacht werden: (1) die Gegenwart von Clariant 303C Topcoat führte zu einer weiteren Verstärkung der Farbskala, während der gleiche Glanz aufrechterhalten werden konnte (Cartacoat 302C ist ein kleinerer Partikel, welcher einen höheren Glanz verleiht); und (2) die ausgezeichneten Verwisch- und Brucheigenschaften werden beibehalten, jedoch wird die Farbskala bei der Verwendung des Bindemittelgradienten verbessert.

Industrielle Anwendbarkeit

[0054] Es wurde somit ein Aufzeichnungsblatt für die Aufnahme von Tinten offenbart, insbesondere für Tintenstrahldrucker, welches verbesserte Eigenschaften besitzt.

Claims

1. Aufzeichnungsblatt für das Tintenstrahldrucken, enthaltend einen Träger (10), auf welchem Träger (10) eine Tintenstrahl empfangende Schicht (16) aufgetragen ist, wobei die genannte Tintenstrahl empfangende Schicht (16) einen untersten Teil (16a) über dem genannten Träger (10) und eine oberste Schicht (16b) besitzt, und mindestens ein Bindemittel und mindestens ein Pigment enthält, wobei das genannte mindestens eine Bindemittel in der genannten Tintenstrahl empfangenden Schicht (16) das gleiche ist, oder worin das genannte mindestens eine Pigment in der genannten Tintenstrahl empfangenden Schicht (16) das gleiche ist, oder beide, mit einem Gradienten im Verhältnis Bindemittel zu Pigment, das von mehr Bindemittel und weniger Pigment im genannten untersten Teil (16a) zu weniger Bindemittel und mehr Pigment im genannten obersten Teil (16b) reicht.

2. Aufzeichnungsblatt nach Anspruch 1, worin die genannte Tintenstrahl empfangende Schicht (16) auf den genannten Träger (10) beschichtet ist und zwischen dem genannten untersten Teil (16a) und dem Träger (10) eine Zwischenschicht existiert.

3. Aufzeichnungsblatt gemäss Anspruch 1, worin eine Unterschicht (14) zwischen dem genannten Träger (10) und der genannten Tintenstrahl empfangenden Schicht (16) eingefügt ist und die genannte Tintenstrahl empfangende Schicht (16) und eine Zwischenschicht (14a) zwischen dem genannten untersten Teil (16a) und der genannten Unterschicht (14) existiert.

4. Aufzeichnungsblatt gemäss Anspruch 1, worin das genannte Bindemittel enthält: (a) ein natürliches Produkt oder ein modifiziertes Produkt davon ist und ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: Albumin; Gelatine; Casein; Stärke; Gummi Arabikum; Natrium- oder Kaliumalginat; Hydroxyethylcellulose; Caboxymethycellulose; alpha -Cyclodextrin; beta -Cyclodextrin und gamma -Cyclodextrin; (b) synthetischem Polymer ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyvinylalkohol; vollständig oder partiell verseifte Produkte von Copolymeren mit Monomeren von ungesättigten Carbonsäuren; Homopolymere von oder Copolymere mit Vinyl-Monomeren von sulfonierten Vinylmonomeren, Homopolymere von oder Copolymere mit Vinylmonomeren von (Meth)acrylamid; Homopolymere oder Copolymere von andern Monomeren mit Ethylenoxid; Polyurethanen; Polyacrylamiden; wasserlöslichen Polymeren vom Nylon-Typ;

Polyvinylporolidon; Polyester; Polyvinyllactame; Acrylamidpolymere; substituierter Polyvinylalkohol; Polyvinylacetale; Polymere von Alkyl- und Sulfoalkylacrylaten und -methacrylaten; hydrolysierte Polyvinylacetate, Polyamide; Polyvinylpyridine; Polyacrylsäure; Copolymere mit Maleinsäureanhydride; Polyalkylenoxide; Methacrylamidcopolymere; und Maleinsäurecopolymere, und Mischungen davon.

5. Aufzeichnungsblatt gemäss Anspruch 1, worin das genannte Pigment enthält: (a) ein anorganisches weisses Pigment; ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: ausgefälltem Calciumcarbonat, gemahlenes Calciumcarbonat, Kaolin, Talk, Calciumsulfat, Bariumsulfat, Titandioxid, Zinkoxid, Zinksulfid, Zinkcarbonate, Satinweiss, Aluminiumsilikat, Diatomeenerde, Calciumsilikat, Magnesiumsilikat, synthetisches amorphes Siliciumoxid, kolloidales Siliciumoxid, kolloidales Aluminiumoxid, Pseudo-Boehmit, Aluminiumhydroxid, Aluminiumoxid, modifizierte Aluminiumoxide, Lithophon, Zeolit, hydriertes Halloysit, Magnesiumcarbonat und Magnesiumhydroxid, oder (b) ein organisches weisses Pigment, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Styrol-Kunststoffpigment; Acryl-Kunststoffpigment, Polyethylen, Microkapseln; Harnstoffharz und Melaminharz.

6. Aufzeichnungsblatt nach Anspruch 1, worin die genannte Tintenstrahl empfangende Schicht (16) mindestens zwei Schichten (16a, 16b) enthält, wobei die unterste Schicht (16a) mehr Bindemittel und weniger Pigment und die oberste Schicht (16b) weniger Bindemittel und mehr Pigment enthält.

7. Aufzeichnungsblatt nach Anspruch 1, worin die genannte Tintenstrahl empfangende Schicht (16) eine einzige Schicht (16) enthält, welche einen im Wesentlichen kontinuierlichen Gradienten des genannten Verhältnisses von Bindemittel zu Pigment aufweist.

8. Aufzeichnungsblatt nach Anspruch 1, worin das genannte Verhältnis von Bindemittel zu Pigment im Bereich von etwa 2 bis 50 Gew.-% liegt.

9. Aufzeichnungsblatt nach Anspruch 1, worin der genannte Bindemittelgradient im Bereich von 1,1 bis 20 ist.

10. Aufzeichnungsblatt nach Anspruch 1, welches weiter eine abschliessende oberste Schicht (18) auf der genannten Tintenstrahl empfangenden Schicht (16) einschliesst, wobei die genannte abschliessende oberste Schicht (18) mindestens ein Pigment enthält, wobei das genannte mindestens eine Pigment verschieden ist vom genannten Pigment in der genannten Tintenstrahl empfangenden Schicht (16) und gegebenenfalls mindestens ein Bindemittel enthält.

11. Verfahren zur Herstellung des genannten Aufzeichnungsblatts gemäss Anspruch 1, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: (a) Vorlegen des genannten Trägers (10) und (b) Auftragen der genannten Tintenstrahl empfangenden Schicht (16) auf dem genannten Träger (10).

12. Verfahren gemäss Anspruch 11, worin der genannte Gradient gebildet wird, indem mindestens zwei Schichten (16a, 16b) der genannten Tintenstrahl empfangenden Schicht 16 in einem einzigen Durchgang gebildet werden.