DE60014597T2 - Bildempfangsmaterial mit heizschmelzschicht, verfahren zu seiner herstellung und verwendung - Google Patents

Bildempfangsmaterial mit heizschmelzschicht, verfahren zu seiner herstellung und verwendung Download PDF

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Description

  • Diese Erfindung betrifft Bildempfangsmedien für den Thermo- bzw. Piezo-Tintenstrahldruck, wobei die Medien ein Heißschmelzmaterial umfassen. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Bildung einer bebilderbaren Schicht auf einem Grundmedium, eine Bildgraphik und ein Verfahren zum Fixieren einer Bildgraphik.
  • Bildgraphiken sind im neuzeitlichen Leben überall anzutreffen. Bilder und Daten, die warnen, lehren, unterhalten, werben, usw. werden auf eine Vielfalt von Innen- und Außenflächen, senkrechten und waagerechten Oberflächen aufgebracht. Nicht einschränkende Beispiele von Bildgraphiken reichen von Werbungen auf Wänden oder Lastwagenseitenflächen, Postern, die den Start eines neuen Films ankündigen, und Warnzeichen in der Nähe von Treppenkanten.
  • Die Verwendung von Thermo- und Piezo-Tintenstrahltinten hat in den letzten Jahren bei beschleunigter Entwicklung von preisgünstigen und effizienten Tintenstrahldruckern, Tintenabgabesystemen und dergleichen erheblich zugenommen.
  • Thermo-Tintenstrahlhardware ist von einer Reihe multinationaler Unternehmen im Handel erhältlich, einschließlich u.a. Hewlett-Packard Corporation in Palo Alto, CA, USA; Encad Corporation in San Diego, CA, USA; Xerox Corporation in Rochester, NY, USA; LaserMaster Corporation in Eden Prairie, MN, USA; und Mimaki Engineering Co., Ltd. in Tokio, Japan. Die Anzahl und Vielfalt von Druckern ändert sich rapide, da Druckerhersteller ihre Produkte ständig für die Verbraucher verbessern. Drucker werden je nach Größe der erwünschten fertigen Bildgraphik sowohl in Arbeitsflächengröße als auch Breitformatgröße gefertigt. Nicht einschränkende Beispiele weit verbreiteter Thermo-Tintenstrahldrucker im Handelsmaßstab sind Encads NovaJetTM Pro- Drucker und H-Ps 650C-, 750C- und 25000P-Drucker. Nicht einschränkende Beispiele weit verbreiteter Thermo-Tintenstrahldrucker im Breitformat beinhalten H-Ps DesignJetTM-Drucker, wobei der 2500CP aufgrund seiner Auflösung von 600 × 600 dpi (dots per Inch, Punkte pro Zoll) bei einer Tropfengröße im Bereich von etwa 40 Picoliter bevorzugt ist.
  • 3M vertreibt die Graphic MakerTM-Tintenstrahlsoftware, die beim Umwandeln von digitalen Bildern aus Internet-, ClipArt- oder Digitalkamera-Quellen in Signale an Thermo-Tintenstrahldrucker von Nutzen ist, um derartige Bildgraphiken auszudrucken.
  • Tintenstrahltinten sind ebenfalls von einer Reihe multinationaler Unternehmen im Handel erhältlich, insbesondere von 3M, das seine Serien 8551, 8552, 8553 und 8554 pigmentierter Tintenstrahltinten vertreibt. Die Verwendung der vier Hauptfarben Cyan, Magenta, Gelb und Schwarz (allgemein als „CMYK" abgekürzt) ermöglicht das Ausbilden von 256 Farben oder mehr im digitalen Bild.
  • Medien für Tintenstrahldrucker erleben ebenfalls eine beschleunigte Entwicklung. Da Tintenstrahlabbildungstechnologien in kommerziellen und Verbraucheranwendungen sehr beliebt geworden sind, hat sich die Möglichkeit zum Verwenden eines Personalcomputers zum digitalen Ausdrucken eines Farbbilds auf Papier oder anderen Empfangsmedien von farbstoffbasierten Tinten auf pigmentbasierte Tinten ausgeweitet. Auch die Medien müssen sich an diese Änderung anpassen. Pigmentbasierte Tinten liefern dauerhaftere Bilder, da Pigmentteilchen in eine Dispersion eingebunden werden, bevor diese mit einem Thermo-Tintenstrahldruckkopf abgegeben wird.
  • Tintenstrahldrucker werden heute allgemein für elektronischen Druck im Breitformat bei Anwendungen wie beispielsweise Zeichnungen für den Maschinenbau und die Architektur verwendet. Aufgrund der Einfachheit der Bedienung und der Wirtschaftlichkeit von Tintenstrahldruckern bietet dieser Bildprozess der Druckindustrie ein enormes Wachstumspotential in bezug auf das Herstellen von Graphiken im Breitformat, bei Bild nach Bedarf und Graphiken in Vorführungsqualität.
  • Folglich können die Komponenten eines zum Erstellen von Graphiken verwendeten Tintenstrahlsystems in drei Hauptkategorien eingeteilt werden:
    • 1 Computer, Software, Drucker.
    • 2 Tinte.
    • 3 Empfangsmedium.
  • Der Computer, die Software und der Drucker werden die Größe, Anzahl und Platzierung der Tintentropfen steuern und das Empfangsmedium durch den Drucker transportieren. Die Tinte wird den Farbstoff, der das Bild formt, und den Träger für diesen Farbstoff enthalten. Das Empfangsmedium bietet die Ablage, die die Tinte annimmt und festhält. Die Qualität des Tintenstrahlbilds hängt vom gesamten System ab. Die Zusammensetzung und Wechselwirkung zwischen der Tinte und dem Empfangsmedium ist jedoch das Wichtigste in einem Tintenstrahlsystem.
  • Bei der Bildqualität handelt es sich um das Merkmal, das das betrachtende Publikum und die zahlenden Kunden sehen wollen und zu sehen verlangen werden. Vom Hersteller der Bildgraphik werden ebenfalls viele weitere unklare Anforderungen an die Tintenstrahulmedien/das Tintendrucksystem der Druckerei gestellt. Auch wenn die Graphik der Umgebung ausgesetzt wird, kann dies weitere Anforderungen an die Medien und die Tinte (je nach Anwendung der Graphik) stellen. Meistens ist eine Dauerhaftigkeit der Bildgraphik in feuchten Innen- oder Außenumgebungen erforderlich, insbesondere an Orten, die von Regen oder schmelzendem Schnee oder Eis durchnässt werden können.
  • Derzeitige Tintenstrahlempfangsmedien werden gemäß der in der US-Patentschrift 5,747,148 (Warner et al.) enthaltenen Offenbarung direkt mit einem Doppelschicht-Empfangsmedium beschichtet und von 3M unter den Markennamen 3MTM ScotchcalTM Opaque Imaging Media 3657-10 und 3MTM ScotchcalTM Translucent Imaging Media 3637-20 vertrieben. Andere von 3M vertriebene Produkte beinhalten die Nrn. 8522CP und 8544CP Imaging Media, wobei das erstere eine Beschichtung auf der bebilderbaren Oberfläche zur Regelung der Tonwertzunahme beim Druck aufweist und die letztere in Poren der Membrane ein Pigmentverwaltungssystem und ein Flüssigkeitsverwaltungssystem aufweist. Beim rapiden Anstieg der Verwendung von Tintenstrahldrucksystemen zur Erzeugung von Graphiken im Breitformat, die auf ihrer Oberfläche digital erstellte Bilder aufweisen, werden mehr und bessere Tintenstrahlempfangsmedien benötigt, insbesondere solche, die dem Präzisionsniveau und den Lichtbedingungen, die bei fotografisch erzeugten Bildgraphiken verwendet werden, genügen.
  • Diese Medien weisen über wasserhaltige Systeme bereitgestellte Beschichtungen auf, entweder für vollständig wasserlösliche oder für wasserdispergierbare Bestandteile. Wasserlösliche Bestandteile sind für Verlust der Dauerhaftigkeit der Bildgraphik anfällig, wenn sie feuchten oder nassen Umgebungen ausgesetzt sind. Meistens muss das durch Ausdrucken einer wasserbasierten Tinte erzeugte Bild fixiert werden, um Tintenwanderung und Verlust der Präzision der Bildgraphik zu verhindern. Wasserdispergierbare Bestandteile sind bei der Herstellung zur Lieferung von reproduzierbaren Bildaufnahmeschichten auf Substraten besonders schwer zu handhaben; das Arbeiten mit emulsionsbasierter Abgabe von Beschichtungen bringt eine Reihe zusätzlicher Herstellungsfaktoren mit sich, die die Effizienz und Produktivität beeinträchtigen können.
  • WO-A-98/30 749 offenbart ein Tintenstrahlübertragungs- System sowie ein durch Übertragung gedrucktes Produkt, von dem behauptet wird, dass es wischfest, farbecht und umweltfreundlich ist, ein Verfahren zur Herstellung desselben und dessen Verwendung in einem Druckverfahren mittels des offenbarten Tintenstrahlübertragungssystems. Das Tintenstrahlübertragungssystem von WO-A-98/30 749 weist ein Substrat, eine auf das Substrat aufgebrachte Heißschmelzschicht und mindestens eine tintenabsorbierende Schicht auf, die eine Mischung aus einem hochporösem Pigment und einem Bindemittel umfasst .
  • DE-A-196 28 341 betrifft ein Aufzeichnungsmaterial für das Tintenstrahlverfahren mit wässrigen Tinten, das mindestens ein temporäres Substratmaterial und eine poröse Tintenabsorptionsschicht aufweist, die auf diesem aufgebracht ist, in einen Film umgewandelt werden kann und von 60 Gew.-% bis 95 Gew.-% thermoplastische Teilchen, die eine mittlere Teilchengröße von zwischen 1 μm und 40 μm aufweisen, und 5 – 40 Gew.-% filmbildenden Bindemittels und gegebenenfalls herkömmliche Hilfsmittel und Additive umfasst.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bildempfangsmedium, umfassend ein aus Polyolefinen, Polyurethanen, Polyestern, Acrylharzen, Polycarbonaten, Polyvinylchloriden und anderen Vinyl-Polymeren und -Copolymeren und Polystyrolen gewähltes Grundmedium, das auf einer Hauptoberfläche eine Heißschmelzschicht aufweist. Die Heißschmelzschicht weist eine Schmelztemperatur zwischen 40 und 150°C auf. Eine bebilderbare Schicht liegt auf der Heißschmelzschicht auf, wobei die bebilderbare Schicht eine wasserunlösliche, poröse, zum Aufnehmen von Tinte angepasste Beschichtung umfasst. Das Bildempfangsmedium umfasst ferner eine Klebschicht auf einer gegenüberliegenden Hauptoberfläche des Grundmediums.
  • Es wird auch ein Verfahren zur Herstellung einer bebil derbaren Schicht bereitgestellt: a) Aufbringen einer Heißschmelzschicht auf eine Hauptoberfläche eines Grundmediums, b) Aufbringen einer Beschichtungsformulierung auf die Heißschmelzschicht; c) Verdampfen von Lösungsmittel unter Bildung der bebilderbaren Schicht und d) Bereitstellung einer Klebschicht auf einer gegenüberliegenden Hauptoberfläche des Grundmediums.
  • Weiterhin stellt die vorliegende Erfindung eine Bildgraphik bereit, umfassend: a) ein wie oben definiertes Bildempfangsmedium und b) auf dieses aufgedruckte Tintenstrahltinte, wobei die Heißschmelzschicht so geschmolzen und verpresst worden ist, dass ein beträchtlicher Anteil der Poren in der porösen Beschichtung mit Heißschmelzmaterial gefüllt ist.
  • Es wird auch ein Verfahren zum Fixieren einer Bildgraphik bereitgestellt, das die Bereitstellung eines wie oben beschriebenen Bildempfangsmediums und das Versehen des Mediums mit einem Bild durch Bedrucken mit einer Tintenstrahltinte umfasst. Die abgebildete Graphik wird dann mit Wärme und Druck beaufschlagt, wodurch ein beträchtlicher Anteil der Poren in der porösen Beschichtung mit Heißschmelzmaterial gefüllt wird.
  • Weitere Ausführungsformen der vorliegenden Anmeldung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
  • Die vorliegende Erfindung liefert im Vergleich zu Techniken des Stands der Technik wesentliche Vorteile, indem sie ein einfaches Überlaminat zum Schützen eines Bilds bereitstellt. Da das vorliegende Medium eine Heißschmelzschicht unter der porösen bebilderbaren Schicht einbindet, ist es möglich, das Bild unter Verwendung nur des Einzelblattmaterials ohne Erfordernis der Verwendung eines zweiten Blatts zu fixieren. Dies spart erhebliche Ressourcen ein, da kein Bedarf an einer zweiten Decklage oder einem zweiten Träger material zur Unterstützung bei der Lieferung eines Überlaminats besteht. Der Bediener braucht keine zusätzlichen Bearbeitungsschritte für ein zweites Material auszuführen, wie beispielsweise den Aufwand betreiben, der zum Erzielen von Ausrichtung, Beschnitt, Einfädelung und anderen speziellen Bearbeitungsanforderungen erforderlich ist. Da ein Aspekt der vorliegenden Erfindung es möglich macht, die Verwendung eines Überlaminats zu vermeiden, kann das fertige Bild des Produkts für den Betrachter deutlich sein. Das vorliegende Medium und das vorliegende Verfahren stellen ein wirtschaftliches Material zur Verwendung im Außenbereich oder rauen Bedingungen bereit, die zuvor für nicht ohne ein separates schützendes Überlaminat oder andere außergewöhnliche oder teure Techniken möglich gehalten wurde.
  • Diese Erfindung verfügt über Einsetzbarkeit bei der Herstellung von Bildgraphiken mit Breitformat-Tintenstrahldruckern und pigmentbasierter Tinte. Diese Erfindung löst das Problem des Erhaltens präziser digital hergestellter Bildgraphiken, die wasserreichen Umgebungen standhalten können, die andernfalls bewirken würden, dass die Bildgraphik die Präzision verliert.
  • Die die Heißschmelzschicht enthaltenden Gegenstände und Prozesse sind von Nutzen, da sie ein Verfahren bereitstellen, mit dem ein Hersteller eine Graphik mit Tintenstrahldruck drucken und dann das Material (potenziell mit oder vorzugsweise ohne Verwendung eines Heißschmelzlaminats) mit Wärme und Druck beaufschlagen kann, um das Bild zu verkapseln. Nach dem Fixieren ist das Bild wasserfest und vor den Naturgewalten geschützt und könnte sogar ohne spezielle Tintenfixierungschemie außengelagert werden. Die Verkapselung der Beschichtung, die das Füllen der Poren beinhaltet, macht die Beschichtung und damit das resultierende Bild viel zäher, wasserabstoßender und potenziell resistenter gegenüber UV-Licht.
  • Grundmedium
  • Beim für die vorliegende Erfindung nützlichen Grundmedium handelt es sich um ein aus Polyolefinen, Polyurethanen, Polyestern, Acrylharzen, Polycarbonaten, Polyvinylchloriden und anderen Vinyl-Polymeren und -Copolymeren und Polystyrolen gewähltes polymeres Material, das mittels einer wasserunlöslichen Beschichtungsformulierung gleichmäßig beschichtet werden kann, um ein Tintenstrahlempfangsmedium der vorliegenden Erfindung zu erzeugen. Das Grundmedium kann fest, porös oder mikroporös sein. Das Grundmedium kann transparent, klar, durchscheinend, gefärbt, ungefärbt oder opak oder eine Kombination aus diesen sein, je nachdem was von jenen, die die Bildgraphik erstellen, erfordert wird.
  • Das Grundmedium kann vorzugsweise eine Stärke von 25 μm bis 750 μm und besonders bevorzugt von 50 μm bis 250 μm aufweisen.
  • Das Grundmedium kann starr, biegbar, elastisch oder anders sein, erneut je nachdem was von jenen, die die Bildgraphik erstellen, erfordert wird.
  • Bei der Erstellung des Grundmediums nützliche Polymere beinhalten Polyolefine, Polyurethane, Polyester, Acrylharze, Polycarbonate, Polyvinylchloride und andere Vinyl-Polymere und -Copolymere und Polystyrole. Derzeit ist aufgrund der geringen Kosten und der Bearbeitung eine Polyesterfolie im Stärkenbereich von 110 bis 180 um bevorzugt.
  • Die Größe des Grundmediums ist nur durch das Fassungsvermögen des Druckers eingeschränkt, durch den das Medium zum Bedrucken laufen kann. Drucker, die für den Privat- oder Geschäftsgebrauch konzipiert sind, sind in der Regel vom Kleinformat, d.h. mit einer Druckbreite von weniger als 56 cm, wohingegen Drucker, die für den kommerziellen oder industriellen Gebrauch konzipiert sind, in der Regel vom Großformat sind, d.h. mit einer größeren Druckbreite als 56 cm. Da die digitale Revolution in Bildgraphiken sich weiterhin ereignet, werden viele weitere Verwendungszwecke für Tintenstrahldrucker gefunden werden, insbesondere in jenen Industriezweigen, die ein Bild vor dem Drucken an viele Orte verteilen.
  • Heißschmelzschicht
  • Die Heißschmelzschicht wird aus festen polymeren Materialien ausgewählt, die bei erhöhten Temperaturen erweichen, was es ihnen ermöglicht, zu fließen und Leerraumvolumina in der anliegenden porösen bebilderbaren Schicht zu füllen. Die Heißschmelzmaterialien können eine beliebige thermoplastische Polymerzusammensetzung umfassen, die geeignete Wärmereaktionseigenschaften aufweist, und können aus vielen Polymerklassen ausgewählt sein, einschließlich u.a. Polyamiden, Polyacrylaten, Polyolefinen, Polystyrolen, Polyvinylharzen und Copolymeren sowie Mischungen aus diesen und anderen Polymeren. Die US-Patentschrift 4,656,114 zeigt viele nützliche Heißklebstoffe auf, die für die Ausübung der vorliegenden Erfindung geeignet wären. Die bevorzugten Heißschmelzmaterialien weisen Schmelztemperaturen zwischen 90°C und 120°C auf.
  • Andere nicht einschränkende Beispiele beinhalten Vinylacetat-Copolymere, Polyester, Polyesteramide, Polyurethane und thermoplastische Elastomere. Optional oder je nach Bedarf kann das Heißschmelzmaterial auch Additive, wie beispielsweise Polybutylene und Phthalate als nicht einschränkende Beispiele von Weichmachern, Antioxidantien, wie beispielsweise sterisch gehinderte Phenole, und Klebrigmacher, beispielsweise Kolophoniumderivate, enthalten.
  • Bebilderbare Schicht
  • Bei der vorliegenden bebilderbaren Schicht handelt es sich um ein wasserunlösliches, poröses Beschichtungsmaterial. Vorzugsweise beträgt das Leerraumvolumen der Poren 20% bis 80% des Volumens der getrockneten bebilderbaren Schicht. Besonders bevorzugt beträgt das Leerraumvolumen der Poren 30% bis 60% des Volumens der getrockneten bebilderbaren Schicht. Das Leerraumvolumen wird durch ein geeignetes Mittel der Technik beurteilt, wie beispielsweise indem die bebilderbare Schicht ein flüssiges Material aufnimmt, um das für eine solche Flüssigkeit verfügbare Volumen zu bestimmen, durch Abschätzen mit Mikrofotografie oder anderen visuellen Techniken oder durch Berechnen mittels Bestimmen des Gesamtvolumens und Subtrahieren des tatsächlichen Volumens der bebilderbaren Schicht durch Dichtebestimmung. Ein Beispiel einer Beurteilungstechnik ist die Quecksilber-Porensymmetrie. Vorzugsweise umfasst die poröse bebilderbare Schicht ein Bindemittel, das weiterhin Partikel mit einer mittleren Teilchengröße von 1 μm bis 25 μm und vorzugsweise von 4 μm bis 15 μm umfasst.
  • Eine poröse Beschichtungsschicht kann aus beispielsweise der Verdunstung von Lösungsmittel aus einer 1ösungsmittelhaltigen Beschichtungsformulierung, die Bindemittel und Partikel enthält, gebildet werden, was eine desorganisierte Ansammlung von vom Bindemittel gebundenen Partikeln zurücklässt. Die Poren sind in der Lage, die Tinte schnell aufzunehmen, wodurch sie ein schnelltrocknendes Medium bereitstellen. Diese poröse Struktur kann durch die Verwendung von Partikeln, die eine ungleichmäßige Form (z.B. nicht kugelförmig) aufweisen, vereinfacht werden. Die bebilderbare Schicht ist der weit verbreiteten Konfektionierung von „Erdnusskrokant" nicht unähnlich, wobei das Bindemittel die Partikel-„Erdnüsse" zusammenhält und durch die Lösungsmittelverdampfung eine enorme Porosität im Bindemittel-„Krokant" gebildet wird.
  • Bindemittel
  • In der bebilderbaren Schicht der vorliegenden Erfindung bevorzugte Bindemittel weisen geringe Kosten und Merkmale einfacher Herstellungs und Verarbeitung auf und können auf den oben beschriebenen Grundmedien mit oder ohne Verwendung einer Primerschicht zwischen der bebilderbaren Schicht und dem Grundmedium zähe Schichten bilden. Sie sind wasserunlöslich und die Bindemittel sind vorzugsweise in dem für die Beschichtungsformulierung verwendeten Lösungsmittel löslich, um eine gleichmäßige Abgabe der Beschichtung auf das Grundmedium sicherzustellen. Alternativ dazu kann die Beschichtungsformulierung in der Form einer Latexdispersion vorliegen. Dies ist insbesondere im Fall von Systemen wünschenswert, die kein mehrwertiges kationisches Salz enthalten, das dazu neigen würde, sich negativ auf die Latexdispersion auszuwirken.
  • Nicht einschränkende Beispiele von Bindemitteln beinhalten Acrylsäure-Copolymer, Poly(meth)acrylate, Polyvinylacetale (wie beispielsweise Polyvinylbutyral und Polyvinylformal), Vinylacetat-Copolymere, Polyurethane, Vinylchlorid-Polymere und -Copolymere, wie beispielsweise VYNS (ein Copolymer aus Vinylchlorid und Vinylacetat von Union Carbide in Danbury, CT, USA), VAGH (ein Terpolymer aus Vinylchlorid, Vinylacetat und Vinylalkohol von Union Carbide in Danbury, CT, USA), und dergleichen, die Fachmännern für das Herstellen von hochwertigen, preisgünstigen Schichten in Laminatkonstruktionen bekannt sind. Diese Bindemittel sind als Harze von Groß- und Kleinherstellern problemlos im Handel erhältlich. Insbesondere bevorzugt als Bindemittel für die vorliegende Erfindung sind das Methylmethacrylat-Polymer der Marke ParaloidTM B82 von Rohm and Haas in Philadelphia, PA, USA; und VYHH (ein Copolymer aus Vinylchlorid und Vinylacetat von Union Carbide in Danbury, CT, USA).
  • Die Menge an Bindemittel, die in der Beschichtungslösung zum Beschichten des Grundmediums verwendet werden kann, reicht von 10 Gew.-% bis 50 Gew.-% und vorzugsweise von 20 Gew.-% bis 40 Gew.-% der gesamten Beschichtungsfeststoffe.
  • Partikel
  • Die Beschichtungsformulierung enthält optional Partikel in einer Menge und einer Größe, die ausreicht, um das Bereitstellen einer porösen Struktur in der endgültigen bebilderbaren Schicht zu unterstützen. Außerdem können die Teilchen Oberflächenvariation und Schutz der in den Tintenstrahltinten für das fertige Produkt gelieferten pigmentbasierten Teilchen bereitstellen. Nicht einschränkende Beispiele von Partikeln beinhalten jene, die im Stand der Technik offenbart sind, wie beispielsweise Stärke, Siliciumdioxid, Zeolithe, Tonteilchen, unlösliche Silicate, wie beispielsweise Calciumsilicat, Aluminiumoxid, Talkum, Titandioxid und dergleichen. Die Partikel müssen in den Lösungsmitteln, die in den Beschichtungsformulierungen verwendet werden, unlöslich sein. Darüber hinaus wurde in dieser Erfindung gefunden, dass ein vernetztes Polyvinylpyrrolidon-Teilchen beim Bereitstellen eines guten Bilds besonders von Nutzen ist, wenn sowohl mit pigment- oder farbstoffbasierten wässrigen Tintenstrahltinten gedruckt wird. Es ist außerdem ein Vorteil, dass ein wie beschriebenes Empfangsmedium, obwohl es hauptsächlich von Nutzen beim Empfangen von pigmentbasierten Tintenstrahltinten ist, um ein wasserfestes, lichtechtes Bild zu ergeben, auch optional zum Drucken mit farbstoffbasierten Tinten verwendet werden kann. Derartige vernetzte Polyvinylpyrrolidon-Teilchen sind von einer Reihe Quellen in einer Reihe von Teilchengrößenverteilungen im Handel erhältlich, einschließlich BASF in Wyandotte, MI, USA, unter dem Markennamen LuvicrossTM.
  • Wenn ein vernetztes Polyvinylpyrrolidon-Partikel in der Beschichtungsformulierung mit einem Bindemittel und einem in Lösungsmittel löslichen mehrwertigen kationischen Salz verwendet wird, wird die zu verwendende Menge an Partikeln durch sein Gewichtsverhältnis mit dem Bindemittel bestimmt. Das Gewichtsverhältnis (W/W-Verhältnis) von Partikel zu Bindemittel kann im Bereich von 1:1 bis 9:1 und vorzugsweise von 1,7:1 bis 2,0:1 vorliegen und besonders bevorzugt 1,8:1 betragen. Andere Partikel erfordern möglicherweise ein anderes W/W-Verhältnis mit dem Bindemittel, da es tatsächlich das Volumenverhältnis (V/V-Verhältnis) ist, das sich auf die bebilderbare Schicht auswirkt, nachdem das Lösungsmittel verdampft ist, damit das Bindemittel die Partikel adäquat an Ort und Stelle halten kann.
  • Optionale in Lösungsmittel lösliche mehrwertige kationische Salze
  • In Lösungsmittel lösliche mehrwertige kationische Salze werden vorzugsweise in der vorliegenden Erfindung verwendet, um die Tintenwanderung auf einer bebilderbaren Schicht in Gegenwart von Wasser zu hemmen, wenn die bebilderbare Schicht wasserunlöslich ist. Diese kationischen Salze Wechselwirken mit den Pigmentteilchen der Tinte, um derartige Pigmentteilchen in der porösen bebilderbaren Schicht zu fixieren.
  • Nicht einschränkende Beispiele von in Lösungsmittel löslichen mehrwertigen kationischen Salzen beinhalten jene Salze, die sich aus Kationen, die aus der Gruppe bestehend aus Zink, Aluminium, Calcium, Magnesium, Chrom und Mangan ausgewählt sind, und Anionen, die aus der Gruppe bestehend aus Clorid, Bromid, Iodid und Nitrat ausgewählt sind, zusammensetzen.
  • Bevorzugte Beispiele von derartigen Salzen beinhalten wasserfreies Zinkbromid und wasserfreies Calciumchlorid.
  • Die Mengen an Salzen, die in der Beschichtungslösung zum Beschichten des Grundmediums verwendet werden können, reichen von 0,1 Gew.-% bis 10 Gew.-% und vorzugsweise von 0,75 Gew.-% bis 3 Gew.-% der Feststoffe der Beschichtungsformulierung.
  • Optionale Primerschicht
  • Je nach Art des Grundmediums kann zum Bereitstellen einer hervorragenden Oberfläche für die bebilderbare Schicht eine Primerschicht zwischen dem Grundmedium und der Heißschmelzschicht bereitgestellt werden, die durch das lösungsmittelbasierte System geliefert wird. Nicht einschränkende Beispiele von derartigen Primerschichten beinhalten Poly(vinylidenchlorid) oder Lösungsmittel-Adhäsionsprimer, wie beispielsweise in Polyester der Marke Mitsubishi DiafoilTM 4507 (erhältlich von Mitsubishi Polyester Film, 2001 Hood Road, P.O. Box 1400, Greer, South Carolina 29652, USA) gefunden werden kann.
  • Alternativ oder zusätzlich zum Grundieren des Grundmediums können Oberflächenmodifizierungsbehandlungen verwendet werden, um die Adhäsion zur Grundfolie zu verstärken, wie beispielsweise Coronabehandlung, Oberflächenablation, Oberflächenabrieb und dergleichen, die Fachmännern bekannt sind.
  • Klebschicht und optionale Trennschicht
  • Das Empfangsmedium weist auf der gegenüberliegenden Hauptoberfläche des Grundmediums eine Klebschicht auf, die optional, jedoch vorzugsweise durch eine Trennschicht geschützt ist. Nach dem Abbilden kann das Bildempfangsmedium an eine waagerechte oder senkrechte Oberfläche, eine Innen- oder Außenfläche angehaftet werden, um zu warnen, lehren, unterhalten, werben, usw.
  • Die Wahl der Klebschicht und der Trennschicht hängt vom gewünschten Verwendungszweck für die Bildgraphik ab.
  • Bei Haftklebstoffen kann es sich um einen beliebigen herkömmlichen Haftklebstoff handeln, der sowohl an der Membrane als auch der Oberfläche des Gegenstands anhaftet, auf den das Tintenstrahlempfangsmedium, das das beständige, präzise Bild aufweist, platziert werden soll. Haftklebstoffe werden allgemein in Satas, Hrsg., Handbook of Pressure Sensitive Adhesives 2. Ausg. (Von Nostrand Reinhold 1989) beschrieben. Haftklebstoffe sind von einer Reihe Quellen im Handel erhältlich. Besonders bevorzugt sind Acrylat-Haftklebstoffe, die von Minnesota Mining and Manufacturing Company in St. Paul, Minnesota, USA, im Handel erhältlich und allgemein in den US-Patentschriften 5,141,790, 4,605,592, 5,045,386 und 5,229,207 und der EPO-Patentveröffentlichung EP 0 570 515 B1 (Steelman et al.) beschrieben sind. Ein weiterer geeigneter Klebstoff ist in der US-Patentschrift 6,197,397 offenbart.
  • Auch Trennschichten sind wohl bekannt und von einer Reihe Quellen im Handel erhältlich. Nicht einschränkende Beispiele von Trennschichten beinhalten silikonbeschichtetes Kraftpapier, silikonbeschichtetes, polyethylenbeschichtetes Kraftpapier, silikonbeschichtetes oder unbeschichtetes polymere Materialien, wie beispielsweise Polyethylen oder Polypropylen, als auch die zuvor erwähnten Grundmaterialien, die mit polymeren Trennmitteln, wie beispielsweise Silikon-Harnstoff, Urethanen und langkettigen Alkylacrylaten beschichtet sind, wie sie in den US-Patentschriften 3,957,724; 4,567,073; 4,313,988; 3,997,702; 4,614,667; 5,202,190 und 5,290,615 definiert sind; und jene Deckschichten, die als Deckschichten der Marke PolyslikTM von Rexam Release in Oakbrook, IL, USA, und als Deckschichten der Marke EXHERETM von P.H. Glatfelter Company in Spring Grove, PA, USA, im Handel erhältlich sind.
  • Alternativ dazu kann man auf der gegenüberliegenden Oberfläche mechanische Verbindungselemente bereitstellen, wie in der US-Patentschrift 6,410,099 offenbart ist.
  • Die auf ein transparentes oder durchscheinendes Empfangsmedium aufgebrachte durchscheinende Beschichtung kann auch in Zweitoberflächenanwendungen verwendet werden, beispielsweise durch Anbringen der abgebildeten Graphik auf der Innenfläche einer transparenten Sichtfläche, wie beispielsweise einem Fenster oder der Kunststoffvorderseite eines Lichtkastens, Verkaufsautomats usw., unter Verwendung einer transparenten doppelseitigen Klebefolie, wie beispielsweise dem Anwendungsklebstoff 8560 (von 3M Commercial Graphics Division, 3M Center, Maplewood, Minnesota 55144-1000, USA, erhältlich) .
  • Optionale Additive
  • Optionale Additive zur bebilderbaren Schicht können Copartikel, wie beispielsweise Siliciumdioxid oder Titandioxid, zum Erhöhen der optischen Opazität beinhalten. Derartige Copartikel können optional weniger als 1 um und vorzugsweise zwischen 10 und 100 Nanometer groß sein. Es werden außerdem optional UV- und/oder Wärmestabilisatoren, wie beispielsweise sterisch gehinderte Amin-Lichtstabilisatoren (HALS), UV-Absorbentien, Antioxidantien und Wärmestabilisatoren, zugegeben. Derartige Additive sind in der Technik wohl bekannt und von Unternehmen wie beispielsweise Ciba Geigy Additives (7 Skyline Drive, Hawthorne, NY 10532-2188, USA), Cytec Industries Inc. (P.O. Box 426, Westmont, IL 60559-0426, USA), Sandoz (4000 Monroe Road, Charlotte, NC 28205, USA) oder BASF (BASF Aktiengesellschaft Farbmittel und Prozesschemikalien, 67056 Ludwigshafen, Deutschland) erhältlich. Andere Additive könnten Cobindemittel, Weichmacher für die vorliegenden Bindemittel und Tenside beinhalten.
  • Herstellung der Beschichtungsformulierung und Abgabe an das Grundmedium
  • Die Beschichtungsformulierung ist lösungsmittelbasiert und unkompliziert herzustellen, da die verschiedenen Bestandteile mit Ausnahme der Partikel vorzugsweise im gewählten Lösungsmittel löslich sind. Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung ist eine „lösungsmittelbasierte Beschichtungsformulierung" eine Formulierung, in der der Hauptanteil der in der Formulierung vorliegenden Materialien, die bei Raumtemperatur flüssig sind, organische Materialien sind. Derartige Formulierungen können zusätzlich Wasser in kleineren Anteilen umfassen. Vorzugsweise umfasst die 1ösungsmittelbasierte Beschichtungsformulierung weniger als 30% Wasser, besonders bevorzugt weniger als 20 Wasser und am meisten bevorzugt weniger als 10 Wasser. Die Beschichtungsformulierung sollte gründlich durchmischt und die resultierende Dispersion gesiebt werden, um eine geeignete Größe der Partikel für das für die Bildung der bebilderbaren Schicht gewünschte Nassauftragsgewicht sicherzustellen. Die Beschichtungsformulierung ist vorzugsweise lagerstabil, so dass sie während der erwarteten Zeitspanne zwischen der Herstellung der Beschichtungsformulierung und dem Aufbringen auf ein vorgesehenes nicht poröses Grundmedium keine unumkehrbare Agglomeration formt.
  • Die Beschichtungsformulierung kann in einer von der Tintenmenge, die wahrscheinlich auf das Tintenstrahlempfangsmedium aufgedruckt werden wird, abhängigen Dicke auf das Grundmedium aufgebracht werden. Vorzugsweise weist die lösungsmittelbasierte Beschichtungsformulierung eine Nassschichtdicke von 50 μm bis 500 μm und vorzugsweise von 152 μm (6 Milliliter) bis 200 μm (8 Milliliter) auf, wenn die Lösung ungefähr 32,5 Feststoffe (Gewicht der Feststoffe zum Gewicht der Lösung) hat und das Partikel LuvicrossTM M und das Bindemittel ParaloidTM B82 ist und das Gewichtsverhältnis von Partikel zu Bindemittel 1,8 beträgt.
  • Die bebilderbare Schicht weist vorzugsweise ein Trockenauftragsgewicht im Bereich von 20 g/m2 bis 80 g/m2 und vorzugsweise von 25 g/m2 bis 60 g/m2 auf . Die Heißschmelzschicht kann zwischen 10% und 200% der Dicke der bebilderbaren Schicht betragen und beträgt vorzugsweise 30% bis 75% und besonders bevorzugt 40% bis 60% der Dicke der bebilderbaren Schicht.
  • Die vorliegende Erfindung ist besonders für das Schützen von durch das Drucken mit farbstoffbasierten Tinten gefertigten Bildern von Nutzen. Wenn die optionalen Partikel in der bebilderbaren Schicht vorliegen und das Lösungsmittel verdampft ist, ist eine inhärente Porosität gebildet worden. Diese Porosität kann durch die Verwendung von Wärme und Druck kollabiert werden, um das Bild an dem Ort, an dem es gedruckt wurde, zu verkapseln, wenn eine anliegende durch Wärme verarbeitbare Schicht vorliegt. Diese Verkapselung stellt eine beständige Tintenfixierung bereit.
  • Im Gebrauch wird das wie oben beschriebene Bildempfangsmedium mit beispielsweise einer Thermo- oder einer Piezo-Tintenstrahltinte abgebildet. Die abgebildete Graphik wird dann mit Wärme und Druck beaufschlagt, wodurch ein beträchtlicher Anteil der Poren in der porösen Beschichtung mit Heißschmelzmaterial gefüllt wird. Zum Beaufschlagen mit Wärme und Druck kann ein beliebiger geeigneter Mechanismus verwendet werden, beispielsweise das Laufenlassen der abgebildeten Graphik durch einen heißen Walzenspalt. Am meisten bevorzugt wird die abgebildete Graphik durch einen Laminator laufen gelassen, wie er in vielen Druckereien heutzutage viel verwendet wird. Vorzugsweise gibt der Laminator Wärme und Druck mit einer Temperatur zwischen 65°C und 180°C, besonders bevorzugt zwischen 100°C und 120°C und am meisten bevorzugt zwischen 110°C und 115°C ab.

Claims (25)

  1. Bildempfangsmedium, umfassend: ein aus Polyolefinen, Polyurethanen, Polyestern, Acrylharzen, Polycarbonaten, Polyvinylchloriden und anderen Vinyl-Polymeren und -Copolymeren und Polystyrolen gewähltes Grundmedium, das auf einer Hauptoberfläche a) eine dem Grundmedium anliegende Heißschmelzschicht, die eine Schmelztemperatur zwischen 40 und 150°C aufweist, sowie b) auf der Heißschmelzschicht eine bebilderbare Schicht aufweist, die eine wasserunlösliche, poröse, zum Aufnehmen von Tinte angepaßte Beschichtung umfaßt; wobei das Bildempfangsmaterial ferner eine Klebschicht auf einer gegenüberliegenden Hauptoberfläche des Grundmediums umfaßt.
  2. Medium nach Anspruch 1, wobei die Heißschmelzschicht eine Schmelztemperatur zwischen 90 und 120°C aufweist.
  3. Medium nach Anspruch 1, wobei die poröse Beschichtung ein wasserunlösliches Bindemittel und Partikel umfaßt.
  4. Medium nach Anspruch 3, wobei die Partikel vernetzte Polyvinylpyrrolidon-Partikel sind.
  5. Medium nach Anspruch 3, wobei das Bindemittel aus Acrylsäure-Copolymeren, Poly(meth)acrylaten, Vinylacetat-Copolymeren, Polyvinylacetalen, Polyurethanen, Vinylchlorid-Polymeren und -Copolymeren sowie Kombinationen aus diesen gewählt ist.
  6. Medium nach Anspruch 1, wobei die poröse Beschichtung eine Naßschichtdicke von 50 μm bis 500 μm aufweist.
  7. Medium nach Anspruch 1, wobei das Trockenauftragsgewicht der bebilderbaren Schicht im Bereich von 20g/m2 bis 80g/m2 liegt.
  8. Medium nach Anspruch 1, wobei die Heißschmelzschicht aus Polyamiden, Polyacrylaten, Polyolefinen, Polystyrolen, Polyvinylharzen und Copolymeren sowie Mischungen aus diesen gewählt ist.
  9. Medium nach Anspruch 1, wobei die bebilderbare Schicht ferner ein in organischem Lösungsmittel lösliches mehrwertiges kationisches Salz umfaßt.
  10. Medium nach Anspruch 9, wobei das in organischem Lösungsmittel lösliche mehrwertige kationische Salz aus einem aus Zink, Aluminium, Calcium, Magnesium, Chrom und Mangan gewählten Kation und einem aus Chlorid, Bromid, Iodid und Nitrat gewählten Anion aufgebaut ist.
  11. Medium nach Anspruch 1, das ferner eine die Klebschicht abdeckende Trennschicht umfaßt.
  12. Medium nach Anspruch 11, wobei die Trennschicht silikonbeschichtetes Kraftpapier; silikonbeschichtetes, polyethylenbeschichtetes Papier; silikonbeschichtetes oder unbeschichtetes polymeres Material; aus Polyolefinen, Polyurethanen, Polyestern, Acrylharzen, Polycarbonaten, Polyvinylchloriden und anderen Vinyl-Polymeren und -Copolymeren und Polystyrolen gewählte beschichtete Grundmaterialien umfaßt, wobei die Grundmaterialien mit Silikon, Harnstoff, Urethanen oder langkettigen Alkylacrylaten beschichtet sind.
  13. Verfahren zur Herstellung einer bebilderbaren Schicht auf einem Grundmedium, wobei eine Bildschicht auf einem Grundmedium zur Bildung eines Bildempfangsmaterials gebildet wird, das folgende Schritte umfaßt: a) Aufbringen einer Heißschmelzschicht auf eine Hauptoberfläche eines Grundmediums, wobei die Heißschmelzschicht eine Schmelztemperatur zwischen 40 und 150°C aufweist, und b) Aufbringen einer Lösungsmittel sowie ein wasserunlösliches Bindemittel umfassenden Beschichtungsformulierung auf die Heißschmelzschicht; c) Verdampfen des Lösungsmittels unter Bildung einer Bildschicht auf der Heißschmelzschicht, wobei die bebilderbaren Schicht eine wasserunlösliche, poröse, zum Aufnehmen von Tinte angepaßte Beschichtung umfaßt; sowie d) Bereitstellung einer Klebschicht auf einer gegenüberliegenden Hauptoberfläche des Grundmediums.
  14. Bildgraphik, umfassend: a) ein Bildempfangsmedium nach einem der Ansprüche 1 bis 12, sowie b) auf dieses aufgedruckte Tintenstrahltinte, wobei die Heißschmelzschicht so geschmolzen und verpreßt worden ist, daß ein beträchtlicher Anteil der Poren in der porösen Beschichtung mit Heißschmelzmaterial gefüllt ist.
  15. Verfahren zum Fixieren einer Bildgraphik, das folgende Schritte umfaßt: a) Bereitstellung eines Bildempfangsmediums nach einem der Ansprüche 1 bis 12; b) Versehen dieses Mediums mit einem Bild, indem die bebilderbare Schicht mit einer Tintenstrahltinte bedruckt und so eine abgebildete Graphik bereitgestellt wird; c) Beaufschlagung der abgebildeten Graphik mit Wärme und Druck, wodurch ein beträchtlicher Anteil der Poren in der porösen Beschichtung mit Heißschmelzmaterial gefüllt wird.
  16. Medium nach einem der Ansprüche 1 – 12 , wobei das Grundmedium eine Polyesterfolie umfaßt.
  17. Medium nach einem der Ansprüche 1 – 12 , wobei das Grundmedium eine Polyesterfolie mit einer Folienstärke von 110 um bis 180 um umfaßt.
  18. Medium nach einem der Ansprüche 1 – 12 , wobei die bebilderbare Schicht ein Porenleerraumvolumen von 20% bis 80% des Volumens einer getrockneten bebilderbaren Schicht aufweist.
  19. Medium nach einem der Ansprüche 3 – 5, wobei die Partikel eine mittlere Teilchengröße von 1 μm bis 25 μm aufweisen.
  20. Medium nach den Ansprüchen 3 – 5, wobei das Bindemittel in einer Menge im Bereich von 10 bis 50 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht der bebilderbaren Schicht, vorliegt.
  21. Medium nach Anspruch 9 oder 10, wobei das in organischem Lösungsmittel lösliche mehrwertige kationische Salz in einer Menge im Bereich von 0, 1 bis 10,0 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht der bebilderbaren Schicht, vorliegt.
  22. Medium nach Anspruch 9 und 10, wobei das in organischem Lösungsmittel lösliche mehrwertige kationische Salz wasserfreies Zinkbromid oder wasserfreies Calciumchlorid umfaßt.
  23. Medium nach einem der Ansprüche 1 – 12, wobei das Grundmedium eine Grundschicht und eine Primerschicht auf der Grundschicht aufweist, wobei die Primerschicht die eine Hauptoberfläche des Grundmediums bildet.
  24. Medium nach einem der Ansprüche 1 – 12, wobei zwischen dem Grundmedium und der Heißschmelzschicht eine Primerschicht vorgesehen ist.
  25. Medium nach einem der Ansprüche 1 – 12, wobei die Haftung an dem Grundmedium durch Oberflächenmodifizierungsbehandlung verbessert ist.
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