Aufzeichnungsmaterial für Tintenstrahldruck

Abstract

 Ein Aufzeichnungsmaterial für den Tintenstrahldruck, dadurch gekennzeichnet, daß es wenigstens ein wasserlösliches Hydrochinon oder ein wasserlösliches Brenzcatechin enthält und eine wasserunlösliche Verbindung aus der Klasse der Phenole, Bisphenole, Hydrochinondiether und Brenzcatechindiether nicht enthalten ist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Aufzeichnungsmaterial für den Tintenstrahldruck, das einen neuen, wesentlich verbesserten Farbstoffstabilisator enthält.

[0002] Das Drucken mittels Tintenstrahl ist ein Druckverfahren, das durch elektrische Signale gesteuert werden kann. Dabei wird ein feiner Strahl von Tintentröpfchen durch eine Düse auf das Aufzeichnungsmaterial gespritzt (Ink-Jet-Verfahren).

[0003] Ordnet man mindestens je eine Düse mit gelber, purpurner bzw. blaugrüner Tinte nebeneinander an, lassen sich Farbreproduktionen in guter Qualität erzielen.

[0004] Die Tinte ist meistens eine wäßrige Lösung eines Farbstoffes. Das Aufzeichnungsmaterial soll den Farbstoff der Tinte rasch und dauerhaft aufnehmen. Meist verwendet man hierfür besonders präparierte Papiere oder Plastikfolien, die mit einer farbstoffbindenden Schicht versehen sind. Wegen der Feinheit der Düsen werden Pigmente kaum verwendet, sondern vorwiegend Farbstoffe, die im Medium des Tintenstrahls vollständig gelöst sind. Diese Farbstoffe haben allerdings generell eine geringere Lichtechtheit als die in konventionellen Druckfarben üblichen Farb-Pigmente. Als Folge davon sind die im Tintenstrahldruck hergestellten Aufzeichnungen unter Lichteinwirkung nur beschränkt lagerfähig. Bei längerer Lagerung unter Licht beginnen sie zu verblassen oder sich zu verfärben.

[0005] Um dieses Problem zu lösen, ist bereits vorgeschlagen worden (US-A-4 256 493), der Tinte einen wasserlöslichen UV-Absorber zuzusetzen. Durch Reaktion mit dem Farbstoff können dabei in der Tinte feste Teilchen ausfallen, die die feine Düse verstopfen. Man ist daher auch schon den anderen Weg gegangen und setzt dem Aufzeichnungsmaterial Farbstoffstabilisatoren zu. So wird in der GB-A-2 088 777 der Einsatz wasserunlöslicher sterisch gehinderter Phenole, gegebenenfalls in Kombination mit UV-Absorbern vom Benztriazol-Typ, vorgeschlagen. EP-A-373 573 beschreibt den Einsatz wasserlöslicher Dialkoxybenzolderivate und DE 43 37 862 den Einsatz wasserlöslicher, sulfonierter Phenole und Bisphenole. Weitere Verbindungen finden sich z.B. in EP 280 650, EP 304 316, EP 685 345, EP 584 147 und Research Disclosure 24239 (1984).

[0006] Die bisher verwendeten Farbstoffstabilisatoren bzw. -stabilisatorkombinationen sind in ihrer Wirkung nicht ausreichend.

[0007] Aufgabe der Erfindung war daher die weitere Verbesserung des Schutzes von Aufzeichnungsmaterialien für den Tintenstrahldruck unter Lichteinwirkung. Diese Aufgabe wird durch den Einsatz bestimmter Verbindungen gelöst.

[0008] Gegenstand der Erfindung ist daher ein Aufzeichnungsmaterial für den Tintenstrahldruck, dadurch gekennzeichnet, daß es wenigstens eine wasserlösliche Verbindung der Formel I oder II enthält und eine wasserunlösliche Verbindung aus der Klasse der Phenole, Bisphenole, Hydrochinondiether und Brenzcatechindiether nicht enthalten ist:

worin

X

-O-, -NR-,

-NR-CO-, -O-CO-, -CO-NR-, -COO-,

Y

-OH, -COOM oder -SO₃M,

Z

Alkyl, Alkoxy, Alkylcarbonyl, Alkylcarbonylamino, Alkylcarbonyloxy, Alkylsulfonyl, Alkylamino, Dialkylamino, Alkoxycarbonyl oder Alkylaminocarbonyl,

L

gegebenenfalls substituiertes Alkylen mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen,

R

Wasserstoff oder Alkyl mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen,

M

Wasserstoff, NR₄^⊕ oder ein Metallatom,

m, n

0 oder 1,

o

0, 1 oder 2 und

p

0, 1, 2 oder 3 bedeuten,

wobei gilt, daß ein durch Z dargestellter oder darin enthaltener Alkyl- oder Alkoxyrest 1 bis 4 Kohlenstoffatome aufweist und o nur dann 0 ist, wenn Z Methyl oder Methoxy bedeutet und p 0 oder 1 ist und wobei gilt, daß wasserlösliche Verbindungen sich zu mehr als 10 g/l und wasserunlösliche Verbindungen sich zu weniger als 1 g/l lösen.

[0009] In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bedeuten

X

-NR-,

-NR-CO-, -CO-NR- oder -COO-,

Z

Alkyl mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen,

L

gegebenenfalls substituiertes Alkylen mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen und

p

0 oder 1.

[0010] Beispiele für besonders geeignete erfindungsgemäße Verbindungen sind:

[0011] Die Verbindungen der Formeln I und II werden üblicherweise in einer Menge von 10 bis 3 000 mg/m² Aufzeichnungsmaterial eingesetzt. Vorzugsweise werden 50 bis 1 500 mg/m² Aufzeichnungsmaterial eingesetzt.

[0012] Das Tintenstrahldruck-Verfahren ist bekannt. Einzelheiten der Technologie sind beispielsweise in dem Kapitel "Ink-Jet-Printing" von R.W. Kenyon in "Chemistry and Technology of Printing and Imaging Systems", Herausgeber Peter Gregory, Blackie Academic & Professional, Chapmann & Hall 1996, Seiten 113 bis 138, und der darin zitierten Literatur beschrieben.

[0013] Bei dem erfindungsgemäßen Aufzeichnungsmaterial spielt es keine Rolle, welcher Art die Tinte und der in ihr gelöste Farbstoff ist. Üblicherweise werden wäßrige Tinten verwendet. Eine Auswahl besonders geeigneter Tinten ist in EP-A-672 538 auf den Seiten 3 bis 6 offenbart.

[0014] Die Aufzeichnungsmaterialien für den Tintenstrahldruck bestehen aus einem Träger mit einer durch Tintenstrahl bedruckbaren Oberfläche. Der Träger ist üblicherweise Papier oder eine Plastik-Folie und ist normalerweise auf wenigstens einer Seite mit einem Material beschichtet, das besonders aufnahmefähig für Tinten ist.

[0015] Der Träger hat vorzugsweise eine Stärke von 80 bis 250 µm; im Falle von polyolefinlaminiertem Papier hat das Papier insbesondere eine Stärke von 80 bis 220 µm, die Polyolefinschichten insbesondere eine Stärke von jeweils 5 bis 30 µm. Polyethylen ist als Polyolefin bevorzugt.

[0016] Das Material kann z.B. mittels eines Kaskaden- oder Vorhanggießers, wie er von der Herstellung fotografischer Silberhalogenidmaterialien bekannt ist, ausgehend vom Trägermaterial und je einer Gießlösung für jede aufzubringende Schicht in einem Durchgang hergestellt werden.

[0017] Die einzelnen Schichten haben eine Trockenschichtdicke von 0,1 bis 20 µm, vorzugsweise von 0,5 bis 5 µm.

[0018] In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hat das Aufzeichnungsmaterial auf wenigstens einer Seite des Trägers wenigstens zwei Schichten wobei die Verbindungen der Formeln I oder II in einer oder mehreren Schichten enthalten sein können.

[0019] Nach dem Beguß des Trägers mit der oder den Gießlösung(en) wird das Material getrocknet und ist dann gebrauchsfertig.

[0020] In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält das Aufzeichnungsmaterial in wenigstens einer Schicht ein Mittel, das die Farbstoffe der Tinte diffusions- und wischfest bindet.

[0021] Geeignete Mittel, die die Farbstoffe diffusions- und wischfest binden, sind z.B. kationische Beizen, farbstoffkomplexierende Verbindungen und Aluminiumhydroxid.

[0022] Kationische Beizen sind bevorzugt, weil als Farbstoffe üblicherweise Azofarbstoffe mit sauren Gruppen verwendet werden.

[0023] Geeignete kationische Beizen sind z.B. Verbindungen aus den Klassen der Polyvinylpyridine, gegebenenfalls quarterniert, der Polyvinylimidazole, gegebenenfalls quarterniert, der Poly(-di-)allylammoniumverbindungen, der Polydialkylaminoalkyl(meth-)acrylate, gegebenenfalls quaterniert, der Polydialkylammoniumalkyl(meth-)-acrylamide, gegebenenfalls quarterniert, der Polyvinylbenzyldi- oder trialkylammoniumverbindungen, der Polyester mit quartären Ammoniumgruppen, der Polyamide mit quartären Ammoniumgruppen, der Polyurethane mit quartären Ammoniumgruppen und der Polymere aus N,N,N-Trialkyl-N-(meth-)-acrylamidobenzylammoniumverbindungen.

[0024] Die kationischen Beizen können wasserlöslich oder wasserdispergierbar sein. Die kationischen Beizen haben ein mittleres Molekulargewicht (Gewichtsmittel) von vorzugsweise wenigstens 2 000, insbesondere wenigstens 20 000.

[0025] Als Beizen können auch Phosphoniumgruppen enthaltende Verbindungen (EP-A-609 930) eingesetzt werden sowie gemahlene kationische Ionenaustauscherharze, die feinverteilt in die Beizschicht eingebracht werden.

[0026] Die Mittel, die die Farbstoffe diffusions- und wischfest binden, werden üblicherweise in einer Menge von 10 bis 3 000 mg/m², vorzugsweise 50 bis 1 000 mg/m², Aufzeichnungsmaterial eingesetzt.

[0027] Geeignete Bindemittel für die aufgetragenen Schichten werden in EP-A-672 538 auf den Seiten 6 und 7 beschrieben. Gelatine ist bevorzugt.

[0028] In einer bevorzugten Ausführungsform enthält das Aufzeichnungsmaterial Abstandshalter. Die Abstandshalter sind insbesondere kugelförmig, haben einen mittleren Durchmesser von 1 bis 50 µm, insbesondere von 5 bis 20 µm und besitzen eine enge Korngrößenverteilung. Geeignete Abstandshalter sind in DE-A-2 424 893, DE-A-3 331 542 und Research Disclosure 307 105, Kap. XVI (1989) beschrieben. Die Abstandshalter sind wasserunlöslich und beständig gegen die in den Tinten verwendeten Lösungsmittelzusätze. Beispiele für geeignete Polymere sind vernetztes oder unvernetztes Polymethylmethacrylat, Polystyrol, Styrol-Divinylbenzol-Copolymer und vernetztes oder unvernetztes Polyvinyltoluol.

[0029] In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung enthält das Material Mittel, die die optischen Eigenschaften des Materials verbessern, vorzugsweise optische Aufheller. Geeignete Verbindungen sind in Research Disclosure 37 254, Teil 8 (1995), S. 292 ff. und in Research Disclosure 38 957, Teil VI (1996), S. 607 ff. beschrieben. Diese Mittel werden vorzugsweise in einer Schicht unterhalb der am weitesten vom Träger entfernten Schicht, besonders bevorzugt in einer Schicht unterhalb der Empfangsschicht eingebracht.

[0030] Die Schichten des Aufzeichnungsmaterials können gehärtet werden, d.h., das verwendete Bindemittel wird durch geeignete chemische Verfahren vernetzt. Geeignete Härtungsmittel sind in Research Disclosure 37 254, Teil 9 (1995), Seite 294, in Research Disclosure 37 038, Teil XII (1995), Seite 86 und in Research Disclosure 38 957, Teil II B (1996), Seite 599, beschrieben.

[0031] Beispiele für besonders geeignete Härtungsmittel sind:

[0032] An Härtungsmittel werden üblicherweise 0,005 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das härtbare Bindemittel, eingesetzt. Vorzugsweise werden 0,01 bis 1 Gew.-% eingesetzt.

Beispiel 1

[0033] Ein Aufzeichnungsmaterial für den Tintenstrahldruck wurde hergestellt, indem auf einen Schichtträger aus mit Polyethylen beschichtetem Papier (Dicke: 200 µm) die folgenden Schichten in der angegebenen Reihenfolge aufgetragen wurden. Die Mengenangaben beziehen sich jeweils auf 1 m².

Probe 1

[0034] 

Schicht 1:

1,0 g Gelatine
0,1 g Weißtöner WT-1
0,15 g Polyvinylpyrrolidon (M_W ~120 000)
0,2 g Emulgator E-1

Schicht 2:

4,0 g Gelatine
0,2 g Beize B-1
0,4 g Emulgator E-1

Schicht 3:

0,5 g Gelatine
0,5 g Phthaloylgelatine
1 mg Härtungsmittel H-2
0,2 g Emulgator E-1

Proben 2 bis 6

[0035] Die Proben 2 bis 6 wurden wie Probe 1 hergestellt, mit dem Unterschied, daß der Schicht 2 die in Tabelle 1 angegebenen Verbindungen in einer Menge von 1,5 g/m² zugegeben wurden.

[0036] In den Proben verwendete Verbindungen:

[0037] Die getrockneten Proben werden mit einem HP 870 CXi-Drucker mit den drei Grundfarben blaugrün, purpur und gelb bedruckt und anschließend mit dem Licht einer auf Tageslicht normierten 100 kLx Xenon-Lampe bestrahlt (Dosis: 10·10⁶ Lxh) und der prozentuale Dichterückgang gemessen. Die Ergebnisse zeigt Tabelle 1.

Tabelle 1

(V: Vergleich, E: Erfindung)
Probe	Zusatz	Δ Farbdichte (%)
		blaugrün	purpur	gelb
1 (V)	-	-36	-44	-28
2 (E)	I-2	-30	-36	-15
3 (E)	I-3	-18	-25	-13
4 (E)	I-4	-29	-30	-20
5 (E)	I-7	-19	-29	-16
6 (E)	II-1	-24	-28	-19

[0038] Wie Tabelle 1 zeigt, verbessern die erfindungsgemäßen Verbindungen die Stabilität der Farbstoffe deutlich.

Beispiel 2

[0039] Ein Aufzeichnungsmaterial für den Tintenstrahldruck wurde hergestellt, indem auf einen Schichtträger aus mit Polyethylen beschichtetem Papier (Dicke: 180 µm) die folgenden Schichten in der angegebenen Reihenfolge aufgetragen wurden. Die Mengenangaben beziehen sich jeweils auf 1 m².

Probe 7

[0040] 

Schicht 1:

6,0 g Gelatine
0,3 g Beize B-1
0,4 g Emulgator E-1

Schicht 2:

0,5 g Gelatine
0,5 g Phthaloylgelatine
0,01 g Beize B-1
0,2 g Emulgator E-1

Proben 8 bis 10

[0041] Die Proben 8 bis 10 wurden wie Probe 7 hergestellt, mit dem Unterschied, daß der Schicht 1 die in Tabelle 2 angegebenen Verbindungen zugegeben wurden.

Tabelle 2

Probe	Zusatz in Schicht 1 [g/m2]
8*	V-1 (1,2), V-2 (0,36), V-3 (0,2), TKP (0,74)
9*	V-3 (1,5), TKP (1,0)
10	I-7 (1,5)

* Die Zusätze wurden, da sie nicht wasserlöslich sind, gemischt und mit TKP (Trikresylphosphat) als Emulgat eingebracht.

[0042] Die getrockneten Proben werden mit einem HP 870 CXi-Drucker mit den drei Grundfarben blaugrün, purpur und gelb bedruckt und anschließend mit dem Licht einer auf Tageslicht normierten 100 kLx Xenon-Lampe bestrahlt (Dosis: 4·10⁶ Lxh) und der prozentuale Dichterückgang gemessen. Die Ergebnisse zeigt Tabelle 3.

Tabelle 3

(V: Vergleich, E: Erfindung)
Probe	Δ Farbdichte (%)
	blaugrün	purpur	gelb
7 (V)	-17	-36	-11
8 (V)	-15	-33	-13
9 (V)	-19	-34	-13
10 (E)	-11	-10	-9

[0043] Wie Tabelle 3 zeigt, wird durch eine Kombination der Vergleichsverbindungen V-1, V-2 und V-3 gemäß GB-A-2 088 777 die Stabilität des Materials kaum verbessert. Ebenso unwirksam ist der alleinige Zusatz des wasserunlöslichen Hydrochinons V-3. Erst der Zusatz des erfindungsgemäßen Hydrochinons I-7 verbessert die Stabilität, insbesondere des Purpurfarbstoffes, deutlich.

[0044] In den Beispielen verwendete Verbindungen:

Beispiel 3

[0045] Ein Aufzeichnungsmaterial für den Tintenstrahldruck wurde hergestellt, indem auf einen Schichtträger aus beidseitig mit Polyethylen beschichtetem Papier zwei Schichten nach dem Vorhangbeschichtungs-Verfahren aufgetragen wurden. Die Rezepturen der Gießlösungen sind in Tabelle 4 angegeben. Die Proben wurden bei 38°C getrocknet.

Tabelle 4

(V = Vergleich, E = Erfindung)
Schicht	Naßschichtdicke	Bestandteile	Probe 11 (V)	Probe 12 (E)
1 (unten)	100 µm	Gelatine	55,2 g	55,2 g
		Polyvinylpyrrolidon	27,6 g	27,6 g
		II-7	-	15,0 g
		Wasser	auf 1 l	auf 1 l
2 (oben)	20 µm	Gelatine	40,0 g	40,0 g
		Polyvinylpyrrolidon	22,4 g	22,4 g
		Wasser	auf 1 l	auf 1 l

[0046] Die getrockneten Proben werden unter Verwendung der Grundfarben der GA-Druckfarben in einem Encad-Novajet-Gerät bedruckt. Die Farbdichte wird mit einem McBeth-Dichtemeßgerät vom Typ TR 1224 gemessen. Danach werden die Proben 48 Stunden mit dem Licht einer auf Tageslicht normierten 100 kLx Xenon-Lampe bestrahlt und die Restdichte ermittelt (Tabelle 5).

Tabelle 5

(V = Vergleich, E = Erfindung)
Farbe	Restdichte (%)
	Probe 11 (V)	Probe 12 (E)
blaugrün	72	92
purpur	11	87
gelb	97	95
schwarz	60	86

[0047] Wie Tabelle 5 zeigt, ist die erfindungsgemäße Verbindung II-7 ein sehr effektiver Farbstoffstabilisator.

Ansprüche

1. Aufzeichnungsmaterial für den Tintenstrahldruck, dadurch gekennzeichnet, daß es wenigstens eine wasserlösliche Verbindung der Formel I oder II enthält und eine wasserunlösliche Verbindung aus der Klasse der Phenole, Bisphenole, Hydrochinondiether und Brenzcatechindiether nicht enthalten ist:

worin

X   -O-, -NR-,

-NR-CO-, -O-CO-, -CO-NR-, -COO-,

Y   -OH, -COOM oder -SO₃M,

Z   Alkyl, Alkoxy, Alkylcarbonyl, Alkylcarbonylamino, Alkylcarbonyloxy, Alkylsulfonyl, Alkylamino, Dialkylamino, Alkoxycarbonyl oder Alkylaminocarbonyl,

L   gegebenenfalls substituiertes Alkylen mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen,

R   Wasserstoff oder Alkyl mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen,

M   Wasserstoff, NR₄^⊕ oder ein Metallatom,

m, n   0 oder 1,

o   0, 1 oder 2 und

p   0, 1, 2 oder 3 bedeuten,

wobei gilt, daß ein durch Z dargestellter oder darin enthaltener Alkoxy- oder Alkylrest 1 bis 4 Kohlenstoffatome aufweist und o nur dann 0 ist, wenn Z Methyl oder Methoxy bedeutet und p 0 oder 1 ist und wobei gilt, daß wasserlösliche Verbindungen sich zu mehr als 10 g/l und wasserunlösliche Verbindungen sich zu weniger als 1 g/l lösen.

2. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Verbindungen der Formel I oder II

X   -NR-,

-NR-CO-, -CO-NR- oder -COO-,

Z   Alkyl mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen,

L   gegebenenfalls substituiertes Alkylen mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen und

p   0 oder 1 bedeuten.

3. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungen der Formel I oder II in einer Menge von 50 bis 1 500 mg/m² im Aufzeichnungsmaterial enthalten sind.