DE19532303A1

DE19532303A1 - Aufzeichnungsmaterial für Tintenspritzverfahren

Info

Publication number: DE19532303A1
Application number: DE1995132303
Authority: DE
Inventors: Peter Dr Koch; Axel Dr Niemoeller; Klaus Goetzen
Original assignee: Renker 52355 Dueren De GmbH; RENKER GmbH
Current assignee: Sihl GmbH
Priority date: 1995-09-01
Filing date: 1995-09-01
Publication date: 1997-03-20
Anticipated expiration: 2015-09-02
Also published as: DE19532303C2

Description

Die Erfindung betrifft ein verbessertes Aufzeichnungsmaterial für Anforderungen nach dem Tintenspritzverfahren (Ink-Jet-Druck verfahren).

Derartige Aufzeichnungsmaterialien für diese Drucktechnik sind grundsätzlich bekannt. Es handelt sich um Papier oder transpa rente oder mattierte Kunststoffolien. Die Aufzeichnungsmate rialien, insbesondere Kunststoffolien, tragen dafür auf mindestens einer ihrer Oberflächen eine Tintenannahmeschicht. Bei den bekannten Tintenannahmeschichten handelt es sich meistens um hydrophile Schichten mit einer Dicke zwischen 2 µm und 50 µm auf dem entsprechenden Trägermaterial. Diese Tintenannahmeschichten sind in der Regel für die bei dieser Drucktechnik verwendeten, meist wäßrigen, farbigen Tinten geeignet.

In EP-A 288 021 ist ein gerecktes mikroporöses Folienmaterial beschrieben, mit einer Matrix aus linearem Polyolefin mit sehr hohem Molekulargewicht, in der ein hoher Anteil an feinteiligem, wasserunlöslichem Kieselsäurefüllstoff eingelagert ist. Um die Porosität des Materials zu erhöhen und in Verbindung unter einander stehende Poren auszubilden, wird das Material biaxial gereckt. Etwa 80 Vol.% des Materials wird von Poren eingenommen.

Aus WO 91/11486 ist bekannt, das in EP-A 288 021 beschriebene mikroporöse Material mit einer durchgehenden hydrophoben Polymer schicht zu versehen, um es wasserundurchlässig zu machen, wobei es jedoch durchlässig für Wasserdampf bleibt. Als hydrophobes Polymer für die Beschichtung ist ein vernetztes elastomeres Poly siloxanpolymer bevorzugt.

Infolge der Wasserundurchlässigkeit der Schicht ist eine beson dere Eignung dieses aus WO 91/11486 bekannten Materials zur Auf nahme wäßriger Tinten nicht zu erwarten.

Aus WO 92/07722 sind transparente bedruckbare Materialien mit Aufzeichnungsschichten bekannt. Die Aufzeichnungsschicht ist ein hydrophiles, teildurchlässiges Netzwerk, das aus einer Mischung mindestens eines vernetzbaren Polymeren und eines wasserabsor bierenden Polymeren gebildet wird. Die Vernetzung erfolgt nach Aufbringen eines Filmes auf ein Trägermaterial.

Aus WO 93/04869 ist ein transparentes Aufzeichnungsmaterial mit einer durch Tintenspritzverfahren bedruckbaren Tintenannahme schicht bekannt, die aus folgenden Bestandteilen aufgebaut ist: (1) ein Polyvinylpyrrolidon, (2) ein Polyester, (3) ein Alkylen oxidpolymer, (4) ein Polyvinylalkohol und (5) ein Polyether. Diese Schicht ist besonders gut zur Aufnahme von wäßrigen Tinten beim Tintenspritzverfahren geeignet.

Derartige Aufzeichnungsmaterialien benötigen bei großflächigen Aufzeichnungen, wie Bildern, eine gewisse Zeit zur vollständigen Absorption der aufgetragenen Tinten. In dieser Zeit ist die Ober fläche klebrig und nicht wischfest. Dies hat zur Folge, daß eine Verarbeitung im Stapel nicht möglich ist und nach dem Ausdruck eine Trocknungszeit eingehalten werden muß, bevor man ein mittels Tintenspritzverfahren mit einer Bildaufzeichnung versehenes Blatt transportieren bzw. lagern (z. B. in einer Klarsichthülle) kann.

Darüber hinaus sind einige Aufzeichnungsgeräte derart beschaffen, daß eine mit Aufzeichnungen versehene Oberfläche bereits nach wenigen Sekunden über eine Walze läuft. Ein solches Gerät ist das im Handel erhältliche Gerät der Firma Canon Bubblejet A1. Ist bei einer bildhaften Aufzeichnung die Oberfläche nicht hinreichend trocken, führt dies zum Verkleben des bedruckten Materials und Stau im Gerät.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Aufzeichnungs material auf Basis eines polymeren Trägermaterials zu schaffen, das die zuvor angegebenen Nachteile nicht mehr aufweist und problemlos im Stapel oder auf den zuvor beschriebenen handels üblichen Geräten bearbeitbar ist. Zusätzlich sollen auf dem Aufzeichnungsmaterial erzeugte farbige Aufzeichnungen eine ausge zeichnete Farbbrillanz und Randschärfe haben.

Diese Aufgabe wird gelöst durch Verwendung eines hochgefüllten mikroporösen Polymermaterials als Trägermaterial für eine hydro phile Tintenannahmeschicht.

Dementsprechend richtet sich das Schutzbegehren auf ein Aufzeich nungsmaterial für Tintenspritzverfahren mit mindestens auf einer Oberfläche eines flächenförmigen polymeren Trägermaterials ange ordneter Tintenannahmeschicht, das dadurch gekennzeichnet ist, daß das Trägermaterial ein synthetisches thermoplastisches Polymer mit einem Gehalt von mindestens 20 Gew.%, bezogen auf Gesamtgewicht des Trägermaterials, an feinteiligen anorganischen Füllstoffen ist und es vor dem Aufbringen der Tintenannahme schicht ein Wasseraufnahmevermögen, bestimmt durch den Cobb-Wert (gemessen nach ISO 535-1976 (E)) bei einer Meßzeit von 12 Sekunden von mindestens 30 g/m² aufweist.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteran sprüchen beschrieben.

Das Trägermaterial weist eine mikroporöse Struktur auf, bei der der Füllstoff in einer Matrix aus dem synthetischen Polymeren eingelagert ist. Diese Struktur bewirkt, daß das Wasseraufnahme vermögen, bestimmt mittels des Cobb-Wertes bei einer Meßzeit von 12 Sekunden, mindestens 30 g/m², vorzugsweise mindestens 50 g/m² beträgt.

Überraschend wurde gefunden, daß eine auf ein solches Träger material aufgebrachte hydrophile Tintenannahmeschicht aus film bildenden Polymeren die Farbstoffe aufgebrachter wäßriger Tinten an der Schichtoberfläche festhält, und der flüssige Anteil der Tinten vom Trägermaterial schnell absorbiert wird, so daß flächenhafte Aufzeichnungen, wie Bilder, eine sehr hohe Farb stärke und Brillanz, gute Randschärfe aufweisen und sehr geringe Trocknungszeiten benötigt werden.

Geeignete filmbildende hydrophile Polymere für die Tintenannahme schicht sind Polyvinylalkohol, Polyvinylpyrrolidon, Polyvinyl acetat, Poly(meth)acrylsäure, Polyethylenimine, Copolymere dieser Homopolymeren mit bekannten üblichen Comonomeren, Stärke, Stärke derivate, Dextrin oder Mischungen derselben.

Bevorzugt sind Polymere, deren Kette funktionelle Gruppen aufweist, die die Ausbildung von kationischen Gruppen erlauben, beispielsweise Aminogruppen enthaltende Poly-(meth)acrylate, die die Bildung quaternärer Poly(meth)acrylate ermöglichen, Polydial lyldimethylammoniumchlorid, quaternäre Polyethylenimine.

Der Vorteil der Verwendung von kationischen Polymeren oder katio nischen Verbindungen allein oder in Kombination mit weiteren filmbildenden hydrophilen Polymeren in der Tintenannahmeschicht besteht darin, daß die kationischen Verbindungen als Fixiermittel für die in wäßrigen Tinten häufig enthaltenen anorganischen Farb stoffe dienen und diese schneller aus den flüssigen Tinten an der Oberfläche der Tintenannahmeschicht abgeschieden werden.

In bestimmten Fällen ist es erwünscht, daß in der Tintenannahme schicht neben filmbildenden hydrophilen Polymeren noch fein teilige Pigmente und/oder feinteilige Füllstoffe enthalten sind, beispielsweise gefällte oder pyrogene Kieselsäure, Aluminiumoxid, Aluminiumhydroxid, Calciumcarbonat, Bariumsulfat, Kaolin oder Mischungen derselben.

Der Anteil dieser Pigmente/Füllstoffe in der Tintenannahmeschicht kann 10 bis 80 Gew.%, bezogen auf Gesamtgewicht der Tintenan nahmeschicht, betragen.

Der Vorteil der Mitverwendung von Pigmenten und/oder Füllstoffen in der Tintenannahmeschicht liegt darin, daß das Aufnahmevermögen der Schicht für wäßrige Tinten durch die feinteiligen Pigmente verbessert wird.

Die Tintenannahmeschicht kann ein Flächengewicht (trocken) von 0,2 bis 20 g/m², vorzugsweise 0,3 bis 5 g/m² haben. Ganz besonders bevorzugt ist ein Flächengewicht von etwa 2 g/m².

Das filmbildende Polymere für die Tintenannahmeschicht wird in einem geeigneten Lösemittel oder Dispergiermittel, z. B. Wasser aufgelöst oder dispergiert. Bei Mitverwendung von Pigmenten und/oder Füllstoffen werden diese im fluiden Medium dispergiert, gegebenenfalls unter Mitverwendung von Dispergierhilfsmitteln, wobei vorzugsweise kationische Dispergierhilfsmittel verwendet werden.

Die flüssige Beschichtungszusammensetzung kann in dieser Form mittels üblicher, bekannter Beschichtungsverfahren auf das Trägermaterial aufgebracht werden, wobei nach dem Entfernen des fluiden Lösemittels die Tintenannahmeschicht gut haftend auf der Oberfläche des Trägermaterials zurückbleibt.

Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das Material zur Erzielung einer besonders glänzenden, glatten Ober fläche nach der Beschichtung noch einer Behandlung mit einem Walzenkalander unterzogen. Überraschenderweise wird die Tinten aufnahmefähigkeit nach dieser Glättebehandlung nicht wesentlich verschlechtert.

Das erfindungsgemäß als Aufzeichnungsmaterial zu verwendende flächenförmige Trägermaterial enthält vorzugsweise mindestens 30 Gew.% anorganische Füllstoffe. Ganz besonders bevorzugt ist ein Füllstoffanteil von mindestens 40 Gew.%, bezogen auf Gesamt gewicht des Trägermaterials. Der Füllstoffanteil kann bis zu 90 Gew.% betragen und liegt vorzugsweise im Bereich von 30 bis 80 Gew.%, bezogen auf Gesamtgewicht.

Geeignete feinteilige anorganische Füllstoffe sind Calcium carbonat, Kaolin, Aluminiumoxid, Aluminiumhydroxid, Bariumsulfat, gefällte synthetische Kieselsäure, pyrogene Kieselsäure oder Mischungen derselben.

Der Füllstoff kann vor dem Einbringen in das Polymermaterial eine mittlere Teilchengröße von 0,01 bis 40 µm, vorzugsweise von 0,1 bis 25 µm, ganz besonders bevorzugt von 0,1 bis 3 µm aufweisen.

Der Füllstoff kann auch in Form von aggregierten Primärteilchen oder Agglomeraten derselben vorliegen, die allerdings beim Ein arbeiten in das Polymermaterial zerkleinert werden können. In der Polymermatrix liegt der Füllstoff deshalb häufig in feintei ligerer Form als vor dem Einbringen vor.

Als thermoplastisches Polymer für das Trägermaterial können Poly olefine, insbesondere Polypropylen oder Polyethylen, Polyester, Polystyrol, Polyamid oder Polyvinylchlorid verwendet werden.

Ganz besonders bevorzugt sind lineare Polyolefine mit sehr hohem Molekulargewicht, beispielsweise im wesentlichen lineares Poly ethylen oder isotaktisches Polypropylen mit jeweils sehr hohem Molekulargewicht. Das Molekulargewicht kann über die scheinbare Viskosität (intrinsic viscosity) nach ASTM D 40 20-81 bestimmt werden. Im Falle der Polyolefine soll die Viskosität 18 bis 40 dl/g betragen.

Der hohe Füllstoffanteil in der Polymermatrix ergibt ein insge samt mikroporöses Trägermaterial. Der Volumenanteil der mit einander in Verbindung stehenden Poren beträgt mehr als 50 Vol.% vorzugsweise mehr als 80 Vol.% und kann bis zu 95 Vol.% erreichen. Dies kann dadurch erreicht werden, daß nach dem Ein arbeiten des Füllstoffs in erweichtes Polymer das zu einer Folie ausgezogene Material noch mit Lösemitteln, die das Polymer nicht lösen oder quellen, extrahiert wird, um Verarbeitungshilfsmittel, wie Weichmacher zu extrahieren. Vorteilhaft ist auch eine biaxiale Reckung und gegebenenfalls thermische Nachbehandlung der hochgefüllten Polymerfolie vor dem Aufbringen der Tintenannahme schicht.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Beispielen noch d≦ail lierter erläutert.

Beispiel 1

Als Trägermaterial wird ein kommerziell erhältliches, ca. 150 µm dicker, biaxial gereckter Film aus linearem Polyethylen mit sehr hohem Molekulargewicht mit einem Gehalt von ca. 40 Gew.%, bezogen auf Gesamtgewicht, gefällter Kieselsäure zum Ausbilden der Tintenannahmeschicht auf einer Oberfläche verwendet. Die Beschichtungszusammensetzung aus 95 kg Wasser und 5 g handels üblichem Polyvinylpyrrolidon mit einem Molekulargewicht von 630.000 wird mit Hilfe eines 0,4 mm Drahtrakels auf das Trägermaterial aufgebracht und anschließend 2 Minuten bei 110° getrocknet. Das Auftragsgewicht dieser Tintenannahmeschicht beträgt ca. 2 g/m².

Auf diese Oberfläche wird anschließend mit einem handelsüblichen Tintenstrahldrucker, z. B. Canon BJC 800 unter Verwendung der dafür empfohlenen wäßrigen farbigen Tinten eine mehrfarbige Bild aufzeichnung aufgedruckt. Die Tintentrocknung war in wenigen Sekunden erfolgt, so daß das bedruckte Blatt praktisch sofort wischfest war und problemlos vom Stapel verarbeitet werden kann.

Die farbige Aufzeichnung zeigt ausgezeichnete Farbbrillanz, Farb stärke und gute Randschärfe.

Vergleichsbeispiel 1

Auf das in Beispiel 1 zum Aufbringen der Tintenannahmeschicht verwendete Trägermaterial aus linearem Polyethylen wurde ohne Tintenannahmeschicht mit dem Drucker von Beispiel 1 unter gleichen Bedingungen das gleiche Bild aufgebracht. Die Tinten trocknung auf dem Trägermaterial ohne Tintenannahmeschicht lag in der gleichen Größenordnung wie bei Beispiel 1, die Farbbrillanz des Bildes ist jedoch im Vergleich zu Beispiel 1 deutlich geringer.

Beispiel 2

Auf die in Beispiel 1 als Trägermaterial verwendete hochgefüllte Polyethylenfolie wurde auf einer Oberfläche die folgende Beschichtungszusammensetzung mit den in Beispiel 1 angegebenen Schritten aufgebracht.

Beschichtungszusammensetzung: 95 kg Wasser, 5 kg handelsüblicher Polyvinylalkohol (Mowiol 4/88 von Hoechst) und 0,5 kg Polydial lyldimethylammoniumchlorid (Molmasse 35.000).

Die Beschichtungszusammensetzung wird in gleicher Weise wie in Beispiel 1 aufgebracht, getrocknet und wie in Beispiel 1 mit einem handelsüblichen Tintenstrahldrucker mit einer farbigen Bildaufzeichnung versehen.

Das Bild weist eine ausgezeichnete Farbbrillanz bei ausgezeichnet schneller Tintentrocknung auf.

Beispiel 3

Je ein nach den Angaben in Beispielen 1 und 2 hergestelltes Aufzeichnungsblatt wurde mit einem Walzendruck von ca. 100 bar mit einer Geschwindigkeit von 5 m/Minute einer Kalandrierung mit einem Mehrwalzenkalander unterzogen. Das entsprechend satinierte Material weist eine sehr glänzende glatte Oberfläche auf.

Bei Bedrucken mit handelsüblichen Tintenstrahldruckern werden Bilder mit ausgezeichneter Farbbrillanz und Tintenaufnahmefä higkeit erhalten. Diese ist mit dem Oberflächenverhalten vor der Glättbehandlung identisch,

Beispiel 4

Als Beschichtungszusammensetzung wird auf das in Beispiel 1 verwendete Trägermaterial aufgebracht:
0,6 kg Wasser,
80 g handelsübliche gefällte Kieselsäure (FK 320 von Degussa)
10 g Polydiallyldimethylammoniumchlorid (Molmasse 75.000),
90 g handelsübliche Vinylacetat-Copolymerdispersion mit 50% Trockensubstanzgehalt,
2,5 g handelsübliches Netzmittel, 225 g
225 g handelsüblicher Polyvinylalkohol (Mowiol 4/88 von Hoechst),
7 g wäßrige Ammoniumhydroxidlösung (konzentriert).

Diese Beschichtungszusammensetzung wird, wie in Beispiel 1 ange geben, auf das Trägermaterial aufgebracht und getrocknet. Nach der Trocknung ist eine matte Tintenannahmeschicht ausgebildet. Die Beschichtungszusammensetzung haftet hervorragend auf dem Trägermaterial.

Beim Bedrucken mit einem handelsüblichen Tintenstrahldrucker werden randscharfe, hochbrillante Bilder erhalten.

Das auf das erfindungsgemäße Aufzeichnungsmaterial mittels Tintenspritzverfahren aufgebrachte Bild ist im Gegensatz zum gemäß Vergleichsbeispiel 1 aufgebrachten Bild wasserfest (kein Ausbluten der Tinte nach zweistündigem Eintauchen in Wasser bei 25°C).

Claims

1. Aufzeichnungsmaterial für Tintenspritzverfahren mit mindestens auf einer Oberfläche eines flächenförmigen polymeren Träger materials angeordneter Tintenannahmeschicht, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägermaterial ein synthetisches thermoplastisches Polymer mit einem Gehalt von mindestens 20 Gew.%, bezogen auf Gesamtgewicht des Trägermaterials, an feinteiligen, anorga nischen Füllstoffen ist und es vor dem Aufbringen der Tinten annahmeschicht ein Wasseraufnahmevermögen, bestimmt durch den Cobb-Wert (gemessen nach ISO 535-1976 (E)) bei einer Meßzeit von 12 Sekunden von mindestens 30 g/m² aufweist.

2. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägermaterial 30 Gew.% bis 80 Gew.%, bezogen auf Gesamtgewicht, feinteilige(n) anorganische(n) Füllstoff(e) enthält.

3. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß als Füllstoff im Trägermaterial Calciumcarbonat, Kaolin, Aluminiumoxid, Aluminiumhydroxid, Bariumsulfat, gefällte Kieselsäure oder pyrogene Kieselsäure oder Gemische derselben enthalten sind.

4. Aufzeichnungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das synthetische Polymer des Trägermaterials aus Poly olefinen, Polyestern, Polystyrol, Polyamid oder Polyvinyl chlorid ausgewählt ist.

5. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das synthetische Polymer des Trägermaterials lineares Polyethylen oder isotaktisches Polypropylen ist.

6. Aufzeichnungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Tintenannahmeschicht aus filmbildenden Polymeren gebildet ist, ausgewählt aus Polyvinylalkohol, Polyvinylpyr rolidon, Polyvinylacetat, Poly(meth)acrylsäure, Polyethylen iminen, Copolymeren dieser Homopolymeren, Stärke, Stärke derivaten, Dextrin oder Mischungen derselben.

7. Aufzeichnungsmaterial nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, daß die Tintenannahmeschicht feinteilige anorganische Pigmente/Füllstoffe enthält, ausgewählt aus gefällter oder pyrogener Kieselsäure, Aluminiumoxid, Aluminiumhydroxid, Calciumcarbonat, Bariumsulfat, Kaolin oder Mischungen derselben.

8. Aufzeichnungsmaterial nach einem der vorstehenden Ansprüche 6 oder 7 dadurch gekennzeichnet, daß die Tintenannahmeschicht polymere quaternäre Stickstoff verbindung(en) enthält.

9. Aufzeichnungsmaterial nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, daß die Tintenannahmeschicht ein Flächengewicht von 0,2 bis 20 g/m² aufweist.

10. Verwendung des Aufzeichnungsmaterials nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 9, zum Aufbringen von farbigen Bildaufzeichnungen mittels Tintenspritzverfahren.