DE60104868T2

DE60104868T2 - Verbessertes Aufzeichnungsmaterial für Tintenstrahldruck

Info

Publication number: DE60104868T2
Application number: DE2001604868
Authority: DE
Inventors: Horst Friedel; Marc Septestraat 27 2640 Graindourze; Stefaan Septestraat 27 2640 Lingier; Huub Septestraat 27 2640 Van Aert
Original assignee: Agfa Gevaert NV
Current assignee: Agfa Gevaert NV
Priority date: 2001-12-20
Filing date: 2001-12-20
Publication date: 2005-08-11
Anticipated expiration: 2021-12-21
Also published as: JP2003226074A; EP1321300B1; EP1321300A1; DE60104868D1

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein verbessertes Aufzeichnungselement für Tintenstrahldruck.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Bei der Mehrzahl der Anwendungen erfolgt der Druck durch Druckkontakt einer eingefärbten Druckform mit einem Drucktinte aufnehmenden Material, bei dem es sich in der Regel um Normalpapier handelt. Die meist verwendete mechanische Drucktechnik ist bekannt als lithografischer Druck, der auf selektiver Anziehung von oleophiler Farbe auf einem geeigneten Empfangsmaterial basiert.
In jüngster Zeit aber haben sogenannte anschlagfreie Drucksysteme den herkömmlichen Druckkontaktdruck in gewissem Maße für spezifische Anwendungen verdrängt. Ein Überblick findet sich z.B. im Buch "Principles of Non Impact Printing" von Jerome L. Johnson (1986), Palatino Press, Irvine, CA 92715, USA.
Als anschlagfreie Drucktechnik hat sich Tintenstrahldruck aufgrund der Einfachheit der Konstruktion, der praktischen Bedienung und des preisgünstigen Ankaufs zu einer populären Technik durchgesetzt. Insbesondere bei beschränkten Auflagen einer Drucksache ist Tintenstrahldruck zu einer Vorzugstechnologie geworden. Ein rezenter Überblick über die Fortschritte und Trends in Tintenstrahldrucktechnologie wird von Hue P. Le in "Journal of Imaging Science and Technology", Band 42 (1), Januar/Februar 1998, gegeben.
Beim Tintenstrahldruck werden winzige Tropfen flüssiger Tinte direkt auf eine Drucktinte aufnehmende Oberfläche gespritzt und kommen Druckeinrichtung und Empfangselement nicht physisch miteinander in Kontakt. Die Druckeinrichtung speichert die Druckdaten elektronisch und steuert einen Mechanismus zum bildmäßigen Ausstoßen der Tropfen. Beim Druck bewegt sich der Druckkopf über das Papier oder umgekehrt. Zu frühen Patentschriften über Tintenstrahldrucker zählen US 3 739 393 , US 3 805 273 und US 3 891 121 .
Das Aufspritzen der Tintentröpfchen kann in verschiedenen Weisen erfolgen. Bei einem ersten Typ von Spritzverfahren erfolgt die Erzeugung eines kontinuierlichen Tröpfchenstroms entsprechend einem Druckwellenmuster. Dieses Verfahren ist bekannt als Hochdruckverfahren. In einer ersten Ausführungsform wird der Tröpfchenstrom in Tröpfchen, die elektrostatisch aufgeladen, abgelenkt und wieder gesammelt werden, und in Tröpfchen, die ungeladen bleiben, geradlinig weiter fliegen und das Bild erstellen, aufgelöst. In einer anderen Ausführungsform bildet der aufgeladene abgelenkte Tröpfchenstrom das Bild und wird der nicht aufgeladene, nicht abgelenkte Tröpfchenstrom wieder gesammelt. In dieser Variante von Hochdruck-Tintenstrahlverfahren werden verschiedene Strahlen in unterschiedlichen Winkeln abgelenkt und zeichnen so das Bild auf (mehrfaches Ablenkungssystem).
Nach einem zweiten Verfahren können die Tintentröpfchen "auf Abruf" erzeugt werden ("DOD"-Verfahren oder "Drop on Demand"-Verfahren), wobei die Druckeinrichtung die Tröpfchen nur dann ausstößt, wenn sie zur Bilderzeugung auf einem Drucktinte aufnehmenden Material dienen. Dadurch wird die Komplexität der Aufladung der Tropfen, der Ablenkungshardware und des Wiedersammelns der Tinte vermieden. Bei Tropfen-auf-Abruf kann die Tintentropfenerzeugung durch eine durch eine mechanische Bewegung eines piezoelektrischen Wandlers erzeugte Druckwelle (das sogenannte Piezoverfahren) oder durch diskrete Wärmestöße (das sogenannte "Bubble Jet"-Verfahren oder "Thermal Jet"-Verfahren) erzwungen werden.
Tintenzusammensetzungen für Tintenstrahldruck enthalten in der Regel folgende Ingredienzien: Farbstoffe oder Pigmente, Wasser und/ oder organische Lösungsmittel, Anfeuchter wie Glycole, Detergenzien, Verdickungsmittel, polymere Bindemittel, Konservierungsmittel, usw. Man soll sich bewusst sein, dass die optimale Zusammensetzung einer solchen Tinte vom angewandten Tintenstrahldruckverfahren und von der Art des zu bedruckenden Substrats abhängt. Tintenzusammensetzungen können grob in folgende Kategorien aufgeteilt werden:

– wässrige Tintenzusammensetzungen: der Trocknungsmechanismus umfasst Absorption, Durchdringung und Verdampfung,
– ölige Tintenzusammensetzungen: der Trocknungsmechanismus umfasst Absorption und Durchdringung,
– Tintenzusammensetzungen auf Lösungsmittelbasis: die Trocknung beruht hauptsächlich auf Verdampfung,
– Heißschmelz- oder Phasenwechseltintenzusammensetzungen: das Bindemittel der Tinte ist flüssig bei Ausstoßtemperatur, aber fest bei Zimmertemperatur, keine Trocknung aber Erstarrung,
– UV-härtbare Tintenzusammensetzungen: keine Trocknung aber Polymerisation.

An die in Tintenstrahl-Aufzeichnungselementen verwendeten Drucktinte aufnehmenden Schichten werden bekanntlich verschiedene strengste Anforderungen gestellt:

– die Drucktinte aufnehmende Schicht soll ein hohes Drucktinte absorbierendes Vermögen aufweisen, so dass die Punkte nicht ausfließen und sich nicht mehr als notwendig ausbreiten werden, um eine hohe optische Dichte zu erhalten,
– die Drucktinte aufnehmende Schicht soll eine hohe Drucktinte absorbierende Geschwindigkeit (kurze Tintentrocknungszeit) aufweisen, so dass die Tintentröpfchen nicht auslaufen werden, wenn sie sofort nach Aufspritzen verschmiert werden,
– die auf die Drucktinte aufnehmende Schicht aufgetragenen Tintenpunkte sollen eine wesentlich runde Form aufweisen und eben am Umfang sein. Der Punktdurchmesser muss konstant und genau gesteuert werden,
– die Drucktinte aufnehmende Schicht muss schnell angefeuchtet werden, um "Puddeln" zu vermeiden, d.h. so dass angrenzende Tintenpunkte nicht ineinander fließen können, und ein eher absorbierter Tintentropfen darf durchaus nicht "bluten", d.h. benachbarte oder später angebrachte Punkte überlappen,
– durchsichtige Tintenstrahl-Aufzeichnungselemente müssen einerseits einen niedrigen Trübungswert und andererseits hervorragende Durchlässigkeitseigenschaften aufweisen,
– das gedruckte Bild muss unter strengen Bedingungen von Temperatur und Feuchtigkeit mit einer guten Wasserbeständigkeit, Lichtbeständigkeit und Dauerhaftigkeit aufwarten,
– sowohl vor als nach dem Drucken darf das Tintenstrahl-Aufzeichnungselement beim Stapeln weder Kräuseln aufweisen noch klebrig sein,
– das Tintenstrahl-Aufzeichnungselement muss zügig durch verschiedene Typen von Druckern laufen können.

Oft müssen beim Erzielen all dieser Eigenschaften Kompromisse geschlossen werden. Es ist ja schwierig, gleichzeitig all den obigen Bedingungen gerecht zu werden.
Die Anwesenheit absorptionsfähiger Pigmente wie Kieselsäure, Kaolin, Talk, Aluminiumoxid, Böhmit usw. in der tintenaufnehmenden Schicht bewirkt bekanntlich eine Verbesserung des Absorptionsvermögens, der erzielbaren Farbdichte und der Trocknungszeit. Diese Wirkung ist in vielen Patentanmeldungen für viele verschiedene Systeme auf Bindemittelbasis beschrieben. Aus US-P 3 357 846 ist die Verwendung von Pigmenten wie Kaolin, Talk, Baryt und TiO₂ in Stärke und PVA bekannt. In US-P 3 889 270 wird die Verwendung von Kieselsäure in Gelatine, PVA und Cellulose beschrieben. Pigmente und Teilchen sind ebenfalls in Patentanmeldungen wie u.a. in DE 2 925 769 , GB 2 050 866, US-P 4 474 850, US-P 4 547 405, US-P 4 578 285, WO 88 06532, US-P 4 849 286, EP 339 604 , EP 400 681 , EP 407 881 , EP 411 638 und US-P 5 045 864 (nicht vollständige Liste) beschrieben.
Diese teilchenförmigen Stoffe werden in verschiedenen Typen von Bindemitteln, von denen die üblichsten Typen Gelatine, Polyvinylalkohol und Polyvinylpyrrolidon sind, und in verschiedenen Typen von Cellulose-Derivaten dispergiert. Diese herkömmlichen Bindemittel sind in zahlreichen Patentschriften erwähnt worden.
In EP 732 219 wird ein zweischichtiges Tintenstrahldruckmedium offenbart, umfassend ein flüssigkeitsabsorbierendes Grundmaterial, eine auf dem Grundmaterial bereitgestellte Tintenempfangsschicht, die ein Pigment, ein Bindemittel und eine kationische Substanz umfasst, und eine Oberflächenschicht, die auf der Tintenempfangsschicht bereitgestellt ist und ultrafeine kationische Teilchen enthält. Ausführungsformen nach dieser Lehre weisen einen verbesserten Glanz und eine hohe optische Dichte nach dem Druck auf. Allerdings sind für dieses Medium noch weitere Verbesserungen in Bezug auf Wasserbeständigkeit, Ausbluten und Farbpalette erforderlich. Die vorliegende Erfindung erweitert die Kenntnisse in Bezug auf zweischichtige Tintenstrahl-Aufzeichnungsmaterialien mit verbesserten Eigenschaften.
KURZE DARSTELLUNG DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
In der vorliegenden Erfindung wird ein Tintenstrahl-Aufzeichnungselement bereitgestellt, das der Reihe nach folgende Elemente umfasst:

einen Träger und auf zumindest einer Seite des Trägers,
(1) eine erste tintenaufnehmende Schicht, die ein Bindemittel, ein tintenabsorbierendes Hauptpigment und Pseudo-Böhmit in einer Menge zwischen 1 und 30 Gew.-%, bezogen auf das Hauptpigment, enthält, und
(2) eine zweite tintenaufnehmende Schicht mit einem Trübungswert von höchstens 45%, die ein Bindemittel und eine kationische Substanz, die aus Teilchen mit einer mittleren Teilchengröße der agglomerierten Teilchen von weniger als 500 nm besteht, enthält.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird als Hauptpigment Kieselsäure, Aluminiumsilikat, Tonerde, Calciumcarbonat, Aluminiumhydroxid und Aluminiumtrihydroxid verwendet. Ganz besonders bevorzugt werden aluminiumhaltige Pigmente.
In der zweiten tintenaufnehmenden Schicht wird als kationische Substanz Böhmit, kationisierte Kieselsäure oder ein Gemisch derselben bevorzugt.
Beide tintenaufnehmenden Schichten können auf nur eine Seite des Trägers oder auf beide Seiten des Trägers angebracht werden. In letzterem Fall können die entsprechenden Schichten die gleiche oder eine unterschiedliche Zusammensetzung aufweisen.
In einer alternativen Ausführungsform können auf die zweite Seite des Trägers eine oder mehrere Rückschichten mit einer zur Definition der tintenaufnehmenden Schichten unterschiedlichen Zusammensetzung aufgetragen werden.
Das Aufzeichnungselement kann ferner zumindest eine unterliegende Haftschicht enthalten.
Derzeitige Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Tintenstrahl-Aufzeichnungsmedien weisen eine verbesserte Wasserbeständigkeit, eine bessere Trocknungszeit und somit ein verringertes Ausbluten, bessere Eigenschaften in Bezug auf die Farbpalette und eine verringerte Koaleszenz auf.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
Die Zusammensetzung und Funktion der verschiedenen Schichten des erfindungsgemäßen Tintenstrahl-Aufzeichnungsmaterials werden im Folgenden anhand der bevorzugten Ausführungsformen des Aufzeichnungsmaterials erläutert.
Als Träger zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung können ein aus der fotografischen Technologie bekannter Papierträger oder ein polymerer Träger verwendet werden. Als Papierträger sind Normalpapier, gußgestrichenes Papier, ein Papierträger mit einer Durchdringung der Drucktinte verhütenden Sperrschicht, polyethylenbeschichtetes Papier und polypropylenbeschichtetes Papier zu nennen. Zu polymeren Trägern zählen Celluloseacetatpropionat oder Celluloseacetatbutyrat, Polyester wie Polyethylenterephthalat (PET) und Polyethylennaphthalat, Polyvinylchlorid, Polyamide, Polycarbonate, Polyimide, Polyolefine, Poly(vinylacetale), Polyether und Polysulfonamide. Weitere Beispiele für erfindungsgemäß nutzbare hochqualitative polymere Träger sind u.a. lichtundurchlässige weiße Polyester und Extrusionsmischungen aus Polyethylenterephthalat und Polypropylen. Polyesterfilmträger und insbesondere Polyethylenterephthalatträger werden aufgrund ihrer hervorragenden Formbeständigkeitseigenschaften für lichtdurchlässige Materialien bevorzugt.
Für die Praxis der vorliegenden Erfindung wird ein harzbeschichteter Papierträger bevorzugt.
In der vorliegenden Erfindung ist der Träger ein mit zumindest zwei tintenaufnehmenden Schichten beschichteter Träger, die als erste und zweite tintenaufnehmende Schicht bezeichnet und im Nachstehenden nacheinander mehr ins Einzelne beschrieben werden. Die erste Schicht ist vorzugsweise eine ziemlich dicke Schicht und kann als die tintenaufnehmende Schüttschicht betrachtet werden.
Es ist ein wesentliches Kennzeichen der vorliegenden Erfindung, dass die erste tintenaufnehmende Schicht außer einem Bindemittel und einem absorbierenden Hauptpigment Pseudo-Böhmit in einer Menge zwischen 1 und 30 Gew.-%, bezogen auf das Hauptpigment, enthält.
Als Bindemittel kommen verschiedene den Fachleuten allgemein bekannte Verbindungen in Frage, u.a. Hydroxyethylcellulose, Hydroxypropylcellulose, Hydroxyethylmethylcellulose, Hydroxypropylmethylcellulose, Hydroxybutylmethylcellulose, Methylcellulose, Natriumcarboxymethylcellulose, Natriumcarboxymethylhydroxyethylcellulose, wasserlösliche Ethylhydroxyethylcellulose, Cellulosesulfat, Polyvinylalkohol, Vinylalkoholcopolymere, Polyvinylacetal, Polyvinylacetat, Polyvinylpyrrolidon, Polyacrylamid, Acrylamid/Acrylsäure-Copolymer, Polystyrol, Styrolcopolymere, Acrylsäure- oder Methacrylsäurepolymere, Stryol/Acrylsäure-Copolymere, Ethylen/Vinylacetat-Copolymer, Vinylmethylether/Maleinsäure-Copolymer, Poly-(2-acrylamid-2-methylpropansulfonsäure), Poly(diethylentriamin-co-adipinsäure), Polyvinylpyridin, Polyvinylimidazol, quaterniertes Polyimidazolin, modifiziertes Polyethyleniminepichlorhydrin, ethoxyliertes Polyethylenimin, Poly-(N,N-dimethyl-3,5-dimethylenpiperidiniumchlorid), Polyethylenoxid, Polyurethan, Melaminharze, Gelatine, Carrageen, Dextran, Gummiarabicum, Casein, Pektin, Albumin, Stärke, Kollagen-Derivate, Kollodium und Agar-Agar.
Ein bevorzugtes Bindemittel für die Praxis der vorliegenden Erfindung ist Polyvinylalkohol (PVA), ein Vinylalkoholcopolymer oder ein modifizierter Polyvinylalkohol. Ganz besonders bevorzugt ist der Polyvinylalkohol ein Polyvinylalkohol des kationischen Typs, wie die kationischen Polyvinylalkoholklassen von Kuraray, wie POVAL C506 und POVAL C118, und von Nippon Goshei. Auch kationischer Polyvinylalkohol kann nach verschiedenen Verfahrensweisen hergestellt werden

1) Copolymerisation von Vinylacetat mit einem kationischen Monomer und anschließende Hydrolyse. Bevorzugte kationische Monomere sind quaternäre Ammoniumsalze oder Phosponiumsalze wie Methacryloxyethyltrimethylammoniumchlorid, Diallyldimethylammoniumchlorid usw. Beispiele für solche Copolymerisationen sind in folgendem Dokument beschrieben: – „Funktional modification of poly(vinyl alcohol) by copolymerization. III. Modification with cationic monomers", Moritani Tohei, Yamauchi Junnosuke. Technical Research Center, Kuraray Company, Okayama, Japan. Polymer (1998), 39(3), 559–572.
2) Copolymerisation einer Vorstufe für ein kationisches Monomer mit Vinylacetat und anschließende Hydrolyse. Als Vorstufen für ein kationisches Monomer sind primäre Amine, sekundäre Amine und tertiäre Amine, die durch Protonierung kationisch gemacht werden, z.B. 2-(Dimethylamin)-ethylmethacrylat, zu nennen. Weitere Vorstufen für kationische Monomere sind Vorstufen für Monomere mit einer Aminfunktion wie Vinylacetamid. Dieses Verfahren zur Herstellung von PVA mit einer Aminfunktion ist in folgenden Patentschriften beschrieben: – „Manufacture of vinyl alcohol polymers by saponification", Fujiwara Naoki, Sato Kazuaki, Matsumoto Yoichi, Nakahara Fumio. (Kuraray Co., Ltd., Japan). JP-A 2001081128, – „Amine-functional poly(vinyl alcohol) for improving properties of recycled paper", Robeson, EP 617166 , – „Preparation of cationic poly(vinyl alcohol)", Noguchi Yasunori, Kadota Takashi. (Sakamoto Yakuhin Kogyo Co., Ltd., Japan). JP-A 03281607, – „Preparation of cationic derivatives of poly(vinyl alcohol)", Stober Reinhard, Kohn Ellen, Bischoff Dietmar. (Degussa A.-G., Fed. Rep. Ger.). DE 3626662 C1 .
3) Derivierung von Polyvinylalkohol, wobei Polymere mit einer Aminfunktion, einer quaternären Ammoniumfunktion oder einer quaternären Phosphoniumfunktion erhalten werden, z.B. durch Veresterung, Veretherung oder Acetalierung. Nutzbare Reagenzien zu diesem Zweck sind z.B. 4-Aminbutyraldehyddimethylacetal, Aminacetaldehyd, Glycidyltrimethylammoniumchlorid usw. Beispiele für solche Modifikationen sind in folgenden Patentschriften beschrieben: – „Paper wet-strength improvement with cellulose reactive size and amine-functional poly(vinyl alcohol) and paper", von Robeson Lloyd M., Davidowich George, Pinschmidt Robert K. Jr., (Air Products and Chemicals, Inc., USA). US 5 397 436 , – „Photographic film with improved light stability", Helling Guenter, Peters Manfred. (Agfa-Gevaert AG, Deutschland). Ger. Offen. (1996), DE 4 438 004 A1 19960502, – „Photographic recording material", Helling Guenter, Dewanckele Jean-Marie. (Agfa-Gevaert AG, Deutschland). EP 627 656 ,
4) ein aminmodifizierter, durch Pfropfcopolymerisation von aminmodifizierten Monomeren mit Polyvinylalkohol hergestellter Polyvinylalkohol. Das Monomer mit einer Aminfunktion kann primäre, sekundäre, tertiäre oder quaternäre Amingruppen enthalten. Ein Beispiel für eine solche Pfropfcopolymerisation wird von Celanese beschrieben: – „Ink receptive coating compositions containing poly(vinyl alcohol) grafted with amine functional groups", Rabasco John Joseph, Klingenberg Eric Howard, Boylan John Richard. (Celanese International Corporation, USA). WO 01/74599, – „Graft polymers based on vinyl ester and/or alcohol polymers and ethylenically unsaturated monomers, their preparation and their use", Denzinger Walter, Ruebenacker Martin, Nilz Claudia, Lorencak Primoz, Moench Dietmar, Schuhmacher Rudolf, Stange Andreas. (BASF AG., Deutschland). DE 19526626 .

Als Hauptpigment kann ein anorganisches, den Fachleuten allgemein bekanntes Pigment verwendet werden, wie Kieselsäure, Talk, Ton, Hydrotalcit, Kaolin, Diatomeenerde, Calciumcarbonat, Magnesiumcarbonat, basisches Magnesiumcarbonat, Aluminiumsilikat, Aluminiumtrihydroxid, Aluminiumoxid (Tonerde), Titanoxid, Zinkoxid, Bariumsulfat, Calciumsulfat, Zinksulfid, Satinweiß, Böhmit (Aluminiumhydroxid), Zirconiumoxid oder gemischte Oxide.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird als Hauptpigment Kieselsäure, Aluminiumsilikat, Tonerde, Calciumcarbonat, Aluminiumhydroxid oder Aluminiumtrihydroxid verwendet.
Der Einsatz von Aluminiumoxid (Tonerde) in tintenaufnehmenden Schichten wird in verschiedenen Patentschriften beschrieben, z.B. in US 5 041 328 , US 5 182 175 , US 5 266 383 , EP 218 956 , EP 835 762 und EP 972 650 .
Handelsübliche Typen von Aluminiumoxid (Tonerde) sind α-Al₂O₃-Typen, wie NORTON E700 von Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc, γ-Al₂O₃-Typen, wie ALUMINUM OXID C von Degussa, andere Aluminiumoxidklassen, wie BAIKALOX CR15 und CR30 von Baikowski Chemie, DURALOX-Klassen und MEDIALOX-Klassen von Baikowski Chemie, BAIKALOX CR80, CR140, CR125 und B105CR von Baikowski Chemie, CAB-O-SPERSE PG003, Warenzeichen von Cabot, CATALOX-Klassen und CATAPAL-Klassen von Sasol, wie PLURALOX HP14/150, kolloidale Al₂O₃-Typen, wie ALUMINASOL 100, ALUMINASOL 200, ALUMINASOL 220, ALUMINASOL 300 und ALUMINASOL 520, Warenzeichen von Nissan Chemical Industries, oder NALCO 8676, Warenzeichen von ONDEO Nalco.
Nutzbare Typen von Aluminiumhydroxid sind γ-AlO(OH), auch als Böhmit bezeichnet, wie die in Pulverform durch Sasol erhältlichen DISPERAL, DISPERAL HP14 und DISPERAL 40, MARTOXIN VPP2000-2 und GL-3 von Martinswerk GmbH., und flüssige Böhmit-Tonerde-Systeme, z.B. DISPAL 23N4-20, DISPAL 14N-25 und DISPERAL AL25 von Sasol. Als Patentschriften über Aluminiumhydroxid sind EP 500 021 , EP 634 286 , US 5 624 428 , EP 742 108 , US 6 238 047 , EP 622 244 , EP 810 101 usw. zu nennen.
Nutzbare Aluminiumtrihydroxide sind u.a. Bayerit oder α-Al(OH)₃, wie das von Sasol vertriebene PLURAL BT, und Gibbsit oder γ-Al(OH)₃, wie die von Martinswerk GmbH vertriebenen MARTINAL-Klassen, MARTIFIN-Klassen, wie MARTIFIN OL104, MARTIFIN OL 107 und MARTIFIN OL111 von Martinswerk GmbH, MICRAL-Klassen, wie MICRAL 1440, MICRAL 1500, MICRAL 632, MICRAL 855, MICRAL 916, MICRAL 932, MICRAL 932CM und MICRAL 9400 von JM Huber Company, HIGILITE-Klassen, z.B. HIGILITE H42 oder HIGILITE H43M von Showa Denka K.K., und HYDRAL-Klassen, wie HYDRAL COAT 2, HYDRAL COAT 5 und HYDRAL COAT 7, HYDRAL 710 und HYDRAL PGA, von Alcoa Industrial Chemicals.
Nutzbare Typen von Zirconiumoxid sind NALCO OOSS008, Warenzeichen von ONDEO Nalco, mit Acetat stabilisiertes ZrO₂ und ZR20/20, ZR50/20, ZR100/20 und ZRYS4, Warenzeichen von Nyacol Nano Technologies.
Nutzbare Mischoxide sind die SIRAL-Klassen von Sasol und kolloidale Metalloxide von Nalco wie Nalco 1056, Nalco TX10496 und Nalco TX11678.
Der Einsatz von Kieselsäure als Pigment in tintenaufnehmenden Elementen wird in verschiedenen alten und rezenten Patentschriften beschrieben, z.B. in US 4 892 591 , US 4 902 568 , EP 373 573 , EP 423 829 , EP 487 350 , EP 493 100 , EP 514 633 usw. Verschiedene Typen von Kieselsäure kommen in Frage, wie kristalline Kieselsäure, amorfe Kieselsäure, gefällte Kieselsäure, Kieselsäuregel, kolloidale Kieselsäure, Gasphasen-Kieselsäure, kugelförmige und nichtkugelförmige Kieselsäure, mit Calciumcarbonat vermischte Kieselsäure, wie beschrieben in US 5 281 467 , und Kieselsäure mit Eigenporosität, wie beschrieben in WO 00/02734.
Der Einsatz von Calciumcarbonat in tintenaufnehmenden Schichten wird beschrieben in z.B. DE 2 925 769 und US 5 185 213 . Der Einsatz von Aluminiumsilikat wird beschrieben in z.B. DE 2 925 769 .
Gemische aus verschiedenen Pigmenten kommen ebenfalls in Frage.
In einer alternativen Ausführungsform werden als Hauptpigment organische Teilchen wie Polystyrol, Polymethylmethacrylat, Silikone, Melamin-Formaldehyd-Kondensationspolymere, Harnstoff-Formaldehyd-Kondensationspolymere, Polyester und Polyamide verwendet. Gemische aus anorganischen und organischen Pigmenten kommen ebenfalls in Frage.
Wie oben angegeben, ist es ein wesentliches Kennzeichen der vorliegenden Erfindung, dass die erste tintenaufnehmende Schicht ferner Pseudo-Böhmit in einer Menge zwischen 1 und 30 Gew.-%, bezogen auf das Hauptpigment, enthält. Pseudo-Böhmit ist ebenfalls als Böhmit-Gel bekannt und ist ein feinteiliges nadelartiges Aluminiumhydroxid. Die Zusammensetzung von Pseudo-Böhmit entspricht in der Regel der Formel Al₂O₃.1,5-2H₂O und ist unterschiedlich zu kristallinem Böhmit.
Die Einbettung von Pseudo-Böhmit in die erste tintenaufnehmende Schicht erbringt die nachstehenden unerwarteten Vorteile für das Tintenstrahl-Aufzeichnungsmedium: eine verbesserte Wasserbeständigkeit, ein verringertes Ausbluten und eine verringerte Koaleszenz.
Die untere Grenze des Gewichtsverhältnisses des Bindemittels zur Gesamtmenge Pigment in der ersten tintenaufnehmenden Schicht beträgt vorzugsweise etwa 1:50, ganz besonders bevorzugt 1:20, während dessen obere Grenze etwa 2:1, ganz besonders bevorzugt 1:1 beträgt. Kommt die Pigmentmenge einmal über die obere Grenze hinaus, so wird die Stärke der tintenaufnehmenden Schicht selbst abnehmen und wird das erhaltene Bild eine Verringerung der Wischbeständigkeit und ähnlicher Eigenschaften aufweisen. Bei zu hohem Bindemittel-Pigment-Verhältnis wird andererseits das Tintenabsorptionsvermögen der erhaltenen tintenaufnehmenden Schicht nachlassen und weist das erhaltene Bild ein erhöhtes Risiko auf Beschädigung auf.
Ein weiteres wesentliches Kennzeichen der vorliegenden Erfindung ist es, dass die zweite tintenaufnehmende Schicht eine Schicht mit einem Trübungswert von höchstens 45% ist und eine kationische Substanz, die aus Teilchen mit einer mittleren Teilchengröße der agglomerierten Teilchen von weniger als 500 nm besteht, enthält.
Unter dem Begriff "kationische Substanz" versteht sich in der vorliegenden Erfindung eine Substanz bestehend aus feinen Teilchen mit positiv geladenen Oberflächen, wodurch saure Substanzen wie Säurefarbstoffe an diesen Oberflächen adsorbieren können. Spezifische Beispiele dafür sind feine Teilchen bestehend aus Oxiden von Metallen wie Magnesium, Calcium, Aluminium, Zirconium, Zink, Chrom, Eisen, Kupfer, Zinn, Blei und Mangan.
Substanzen mit negativ geladenen Oberflächen wie Kieselsäure kommen ebenfalls in Frage, sofern ihre negative Oberflächenladung mittels einer Oberflächenbehandlung positiv gemacht wird.
Als kationische Substanz werden kristalliner Böhmit, kationisierte Kieselsäure und Gemische derselben bevorzugt. Angaben über Böhmit finden sich oben. Beispiele für die feinen Teilchen von kationisierter Kieselsäure sind u.a.

(1) Kieselsäure, deren Oberfläche mit einer Verbindung, die einige der obenerwähnten kationischen Metalloxide oder Metallatome enthält, behandelt ist, wobei ein Beispiel für eine solche Verfahrenweise in folgenden Dokumenten beschrieben wird: – „Cationic silica dispersion for recording material". Field, Rex J., Darsillo Michael S., Fluck David J., Laufhutte, Rudiger. (Cabot Corporation, USA). WO 00/20221, – „Recording medium excellent in ink absorptivity and process for its production, and process for producing silica-alumina composite sol". Nakahara Katsumasa, Inokuma Hisao, Hirano Hachirou, Matsubara Toshiya, Wakabayashi Masako, Kon Yoshinori. (Asahi Glass Company Ltd., Japan). EP 1112962 A1 , – „Ink-receptive coating for ink-jet recording material". Chapman David Monroe. (W.R. Grace & Co.-Conn., USA). WO 00/02736,
(2) Kieselsäure, deren Oberfläche mit einer organischen Verbindung behandelt ist, die sowohl eine Aminogruppe oder eine daraus hergestellte quaternäre Ammoniumgruppe als eine funktionelle, gegenüber einer Silanolgruppe auf der Oberfläche der Kieselsäure reaktive Gruppe, wie Aminethoxysilan oder Aminalkylglycidylether oder Isopropanolamin, enthält, wobei Beispiele für solche Verfahrensweisen beschrieben sind in: – „Ink-jet printing ink-accepting compositions comprising cationmodified silica, vinyl polymers and cationic polymers for printing fabrics using ink-jet printers with high color depth and printing fabrics coated or impregnated with the compositions". Yasuda Masahiro, Okudo Toshifumi, Hirota Yasuhide. (Kyoeisha Chemical Co., Ltd., Japan). JP-A 2000265380, – „Ink-jet-printable image-transfer medium, process for transferring image, and cloth imaged by this process". Sato Yuko, Higuma Masahiko, Shino Yoshiyuki. (Canon Kabushiki Kaisha, Japan). EP 933225 A1 , – „Adsorption of cationic surfactants on highly dispersed silica", Mikhailova I.V., Gerashchenko I.I., Institute of Surface Chemistry, National Academy of Sciences of Ukraine, Kiev, Ukraine. Colloid J. (2001), 63(4), 437–440, – „Functionalization of silica particles towards cationic polyelectrolytes using vinylformamide and 1,3-divinylimidazolidin-2-one as monomers", Meyer Torsten, Rehak Petra, Jager Christian, Voigt Ina, Simon Frank, Spange Stefan. Polymer Chemistry, Institute for Chemistry, Chemnitz University of Technology, Chemnitz, Deutschland. Macromol. Symp. (2001), 163 (Tailormade Polymers), 87–96, – „Image receiving element and method of manufacturing the element", Yarmey Susan K., Steiner Michael L. (Imation Corp., USA). WO 01/05599, – „Coated paper with good printability for ink-jet printing". Hirose Mifune, Sakaki Mamoru, Katayama Masato, Higuma Masahiko, Moriya Kenichi, Nishioka Yuko. (Canon K.K., Japan), EP 732 219 A2 , – „Manufacture of porous, laminar, inorganic products", Yokoyama Masaru, Hirao Shozo, Kishimoto Takashi, Takahama Koichi. (Matsushita Electric Works, Ltd., Japan). JP-A 62176969,
(3) Polymerisation eines kationischen Monomers oder eines Monomers mit einer Amifunktion in Gegenwart einer Kieselsäure, wie z.B. beschrieben in: – „Ink-jet printing sheet containing cationic silica", Ito Hiroshi, Sawamoto Hidetada, Hasegawa Makoto. (Oji Paper Co., Ltd., Japan). JP-A 2001293948, – „Grafting of polymers with controlled molecular weight onto carbon black and ultrafine silica surface", Tsubokawa Norio, Yoshikawa Sachio. Department of Material Science and Technology, Faculty of Engineering, Niigata University, Niigata, Japan. Recent Res. Dev. Polym. Sci. (1998), 2 (Punkt 2), 211–228, – „Cationic polymer synthesis at inorganic surfaces", Spange, S. Inst. Org. Chem. Macromol. Chem., Jena Univ., Jena, Deutschland. Vysokomol. Soedin., Ser. A Ser. B (1993), 35(11), 1873–7.

In einer besonderen bevorzugten Ausführungsform enthält die obere tintenaufnehmende Schicht ebenfalls eine geringe Menge Pseudo-Böhmit in einer Menge, die vorzugsweise zwischen 0,5 und 20%, bezogen auf die kationische Substanz, liegt.
Das Bindemittel der oberen tintenaufnehmenden Schicht kann aus der für die untere tintenaufnehmende Schicht erwähnten Liste gewählt werden. Das Gewichtsverhältnis von Teilchen zu Bindemittel in der oberen Schicht liegt vorzugsweise zwischen 1:60 und 2:1.
Die Stärke der oberen tintenaufnehmenden Schicht ist vorzugsweise kleiner als die Stärke der ersten Schicht (Schüttschicht). Die Trockenstärke der oberen tintenaufnehmenden Schicht liegt vorzugsweise zwischen 10 und 40%, bezogen auf die Trockenstärke der Schüttschicht.
Die Vorteile der Verwendung der zweiten tintenaufnehmenden Schicht und deren besonderen Zusammensetzung sind eine verbesserte Farbdichte, eine verbesserte Farbpalette und die Abwesenheit von Koaleszenz.
Die erste und die zweite tintenaufnehmende Schicht können auf nur eine Seite oder auf beide Seiten des Trägers aufgetragen werden. Im letzteren Fall können die entsprechenden Schichten auf beiden Seiten genau dieselben Schichten sein oder sind es unterschiedliche Schichten, solange deren Zusammensetzung den obigen Definitionen genügt. Die erste Schicht an einer Seite zum Beispiel kann ein anderes Hauptpigment enthalten als die erste Schicht an der anderen Seite oder die zwei oberen Schichten können eine unterschiedliche kationische Substanz enthalten.
Fernerhin kann auf einer oder beiden Seiten des Trägers zwischen den Träger und die erste tintenaufnehmende Schicht eine zusätzliche unterliegende Klebeschicht eingefügt werden. Diese Schicht wird aus einem wässrigen Medium, das ein beliebiges der zahlreichen bekannten Klebepolymere enthalten kann, aufgetragen. Zu bevorzugten Klebepolymeren zählen Styrol-Butadien-Latex, Acrylatlatices, Poly(ethylenvinylacetat), Polyvinylester, Copolyester, Polyester und Polyurethane. Als Klebepolymere ist fernerhin die WAC-Serie, wie WAC-10, WAC-15, WAC-17X und WAC-20, Warenzeichen von Takamatsu Oil & Fat Co., zu nennen.
Das Trockenschichtgewicht dieser eventuellen unterliegenden Schicht liegt vorzugsweise zwischen 0,5 und 5,0 g/m².
In noch einer weiteren alternativen Ausführungsform können die erste und die zweite tintenaufnehmende Schicht auf eine Seite des Trägers angebracht werden und wird die andere Seite mit zumindest einer Rückschicht mit einer anderen Zusammensetzung als die für die tintenaufnehmenden Schichten erwähnten Definitionen beschichtet. Diese Schicht dient zum Beispiel zum Verbessern des Transports in Druckern oder zum Steuern des Kräuselns des Aufzeichnungsmediums. Diese Rückschicht(en) kann (können) Bindemittel, Mattiermittel, Tenside, Weichmacher usw. enthalten.
Außer den obenbeschriebenen wesentlichen Ingredienzien kann in eine oder beide tintenaufnehmenden Schichten eine als Beizmittel wirkende kationische Substanz eingebettet werden. Durch Verwendung solcher Substanzen ist die Schicht besser in der Lage, den Farbstoff der Tintentropfen zu fixieren und festzuhalten. Eine besonders geeignete Verbindung ist ein Poly(diallyldimethylammoniumchlorid) oder abgekürzt ein Poly(DADMAC). Diese Verbindungen sind durch verschiedene Firmen erhältlich, z.B. Aldrich, Nalco, CIBA, Nitto Boseki Co., Clariant, BASF und EKA Chemicals.
Weitere nutzbare kationische Verbindungen sind u.a. DADMAC-Copolymere wie Copolymere mit Acrylamid, z.B NALCO 1470, Warenzeichen von ONDEO Nalco, oder PAS-J-81, Warenzeichen von Nitto Boseki Co., Copolymere von DADMAC mit Acrylaten, wie Nalco 8190, Warenzeichen von ONDEO Nalco, Copolymere von DADMAC mit 502, wie PAS-A-1 oder PAS-92, Warenzeichen von Nitto Boseki Co., ein Copolymer von DADMAC mit Maleinsäure, z.B. PAS-410, Warenzeichen von Nitto Boseki Co., ein Copolymer von DADMAC mit Diallyl-(3-chlor-2-hydroxypropyl)-aminhydrochlorid, z.B. PAS-880, Warenzeichen von Nitto Boseki Co., Dimethylamin-Epichlorhydrin-Copolymere, z.B. Nalco 7135, Warenzeichen von ONDEO Nalco, oder POLYFIX 700, Warenzeichen von Showa High Polymer Co., andere nutzbare Polyfix-Klassen wie POLYFIX 601, POLYFIX 301, POLYFIX 301A, POLYFIX 250WS und POLYFIX 3000, NEOFIX E-117, Warenzeichen von Nicca Chemical Co. für ein Polyoxyalkylenpolyamindicyandiamin, REDIFLOC 4150, Warenzeichen von EKA Chemicals für ein Polyamin, mit MADAME (Methacrylatdimethylaminethyl = Dimethylaminethylmethacrylat) oder MADQUAT (Methacryloxyethyltrimethylammoniumchlorid) modifizierte Polymere, z.B. ROHAGIT KL280, ROHAGIT 210, ROHAGIT SL144, PLEX 4739L und PLEX 3073 von Röhm, DIAFLOC KP155 und andere DIAFLOC-Produkte von Diafloc Co., BMB 1305 und andere BMB-Produkte von EKA Chemicals, kationische Epichlorhydrin-Addukte wie POLYCUP 171 und POLYCUP 172, Warenzeichen von Hercules Co., CYPRO-Produkte, z.B. CYPRO 514/515/516 und SUPERFLOC 507/521/567 von Cytec Industries, kationische Acrylpolymere, wie ALCOSTAT 567, Warenzeichen von CIBA, kationische Cellulose-Derivate wie CELQUAT L-200, H-1OO, SC-240C und SC-230M, Warenzeichen von Starch & Chemical Co., QUATRISOFT LM200, UCARE-Polymere, wie JR125, JR400, LR400, JR30M und LR30M und das UCARE-Polymer LK, PALSET JK-512, PALSET JK512L, PALSET JK-182, PALSET JK-220, WSC-173, WSC-173L, PALSET JK-320, PALSET JK-320L und PALSET JK-350, alle Fixiermittel von Chukyo Europe, Polyethylenimin und Copolymere, z.B. LUPASOL, Warenzeichen von BASF AG, Triethanolamintitanchelat, z.B. TYZOR, Warenzeichen von Du Pont Co., Copolymere von Vinylpyrrolidon wie VIVIPRINT 111, Warenzeichen von ISP, ein Methacrylamidpropyldimethylamin-Copolymer mit Dimethylaminethylmethacrylat wie COPOLYMER 845 und COPOLYMER 937, Warenzeichen von ISP, und mit Vinylimidazol, z.B. LUVIQUAT CARE, LUVITEC 73W, LUVITEC VPI55 K18P, LUVITEC VP155 K72W, LUVIQUAT FC905, LUVIQUAT FC550, LUVIQUAT HM522 und SOKALAN HP56, alle Warenzeichen von BASF AG, Polyamidamine, z.B. RETAMINOL und NADAVIN, Warenzeichen von Bayer AG, Phosphoniumverbindungen wie die in EP 609 930 beschriebenen und kationische Polymere wie NEOFIX RD-5, Warenzeichen von Nicca Chemical Co.
Die tintenaufnehmende Schicht und die eventuellen zusätzlichen Schichten können ferner allgemein bekannte herkömmliche Ingredienzien wie Tenside, die als Gießzusätze dienen, Härter, Weichmacher, Weißmacher und Mattiermittel enthalten.
Die Schichten des erfindungsgemäßen Aufzeichnungselements können alle beliebigen, wie in JP-A 62-280068 (1987) beschriebenen kationischen, anionischen, amfoteren und nicht-ionischen Tenside enthalten. Beispiele für Tenside sind N-Alkylaminosäuresalze, Alkylethercarbonsäuresalze, acylierte Peptide, Alkylsulfonsäuresalze, Alkylbenzol- und Alkylnaphthalinsulfonsäuresalze, Sulfobernstein säuresalze, α-Olefinsulfonsäuresalze, N-Acylsulfonsäuresalze, sulfonierte Öle, Alkylsulfonsäuresalze, Alkylethersulfonsäuresalze, Alkylallylethersulfonsäuresalze, Alkylamidsulfonsäuresalze, Alkylphosphorsäuresalze, Alkyletherphosphorsäuresalze, Alkylallyletherphosphorsäuresalze, Alkyl- und Alkylallylpolyoxyethylenether, mit Alkylallylformaldehyd anellierte Säuresalze, Alkylallylethersulfonsäuresalze, Alkylamidsulfonsäuresalze, Alkylphosphorsäuresalze, Alkyletherphosphorsäuresalze, Alkylallyletherphosphorsäuresalze, Alkyl- und Alkylallylpolyoxyethylenether, mit Alkylallylformaldehyd anellierte Polyoxyethylenether, Blockpolymere mit Polyoxypropylen, Polyoxyethylenpolyoxypropylalkylether, Polyoxyethylenether von Glycolestern, Polyoxyethylenether von Sorbitanestern, Polyoxyethylenether von Sorbitestern, alifatische saure Polyethylenglycolester, Glycerinester, Sorbitanester, Propylenglycolester, Zuckerester, Fluor-C₂-C₁₀-alkylcarbonsäuren, Dinatrium-N-perfluoroctansulfonylglutamat, Natrium-3-(fluor-C₆-C₁₁-alkyloxy)-1-C₃-C₄-alkylsulfonate, Natrium-3-(ω-fluor-C₆-C₈-alkanoyl-N-ethylamin)-1-propansulfonate, N-[3-(Perfluoroctansulfonamid)-propyl]-N,N-dimethyl-N-carboxymethylenammoniumbetain, Fluor-C₁₁-C₂₀-alkylcarbonsäuren, Perfluor-C₇-C₁₃-alkylcarbonsäuren, Perfluoroctansulfonsäure-Diethanolamid, Li-, Kund Na-Perfluor-C₄-C₁₂-alkylsulfonate, N-Propyl-N-(2-hydroxyethyl)-perfluoroctansulfonamid, Perfluor-C₆-C₁₀-alkylsulfonamidpropylsulfonylglycinate, Bis-(N-perfluoroctylsulfonyl-N-ethanolaminoethyl)-phosphonat, Monoperfluor-C₆-C₁₆-alkylethylphosphonate und Perfluoralkylbetain.
Zu nutzbaren kationischen Tensiden zählen N-Alkyldimethylammoniumchlorid, Palmityltrimethylammoniumchlorid, Dodecyldimethylamin, Tetradecyldimethylamin, ein ethoxylierter Alkylguanidinaminkomplex, Oleaminhydroxypropylbistrimoniumchlorid, Oleylimidazolin, Stearylimidazolin, Cocaminacetat, Palmitamin, Dihydroxyethylcocamin, Cocotrimoniumchlorid, Alkylpolyglycoletherammoniumsulfat, ethoxyliertes Oleamin, Laurylpyridiniumchlorid, N-Oleyl-1,3-diaminpropan, Stearamidpropyldimethylaminlactat, Kokosfettsäureamid, Oleylhydroxyethylimidazolin, Isostearylethylimidoniumethosulfat, Lauramidpropyl-PEG-dimoniumchloridphosphat, Palmityltrimethylammoniumchlorid und Cetyltrimethylammoniumbromid.
Besonders nutzbar ist das wie z.B. in US-P 4 781 985 beschriebene Fluorkohlenstoff-Tensid der Formel F(CF₂)_4-9CH₂CH₂SCH₂CH₂N⁺R₃X^-, in der R ein Wasserstoffatom oder eine Alkylgruppe bedeutet, und das in US-P 5 084 340 beschriebene Fluorkohlenstoff-Tensid der Formel CF₃(CF₂)_mCH₂CH₂O(CH₂CH₂O)_nR, in der m = 2 bis 10, n = 1 bis 18 und R ein Wasserstoffatom oder eine Alkylgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen bedeutet. Diese Tenside sind erhältlich durch DuPont und 3M. Das Verhältnis der Tensidkomponente in der Drucktinte aufnehmenden Schicht liegt in der Regel zwischen 0,1 und 2 Gew.-%, vorzugsweise zwischen 0,4 und 1,5 Gew.-% und beträgt ganz besonders bevorzugt 0,75 Gew.-%, bezogen auf das Gesamttrockengewicht der Schicht.
Die erfindungsgemäßen tintenaufnehmenden Schichten und die eventuellen Ruckschichten und/oder Klebeschichten können vernetzt werden, um erwünschte Eigenschaften wie Wasserbeständigkeit und das Vermeiden von Aneinanderhaften zu erhalten. Durch Vernetzung wird die Schicht weiterhin abriebfest gemacht und davor geschützt, dass während der Handhabung Fingerabdrücke auf dem Element zurückbleiben. Es gibt eine Vielzahl bekannter, ebenfalls als Härter bezeichneter Vernetzungsmittel, die die filmbildenden Bindemittel vernetzen. Härter können einzeln oder kombiniert und in freier oder blockierter Form benutzt werden. Es gibt eine breite Auswahl an erfindungsgemäß nutzbaren Härtern. Dazu zählen Formaldehyd und freie Dialdehyde wie Succinaldehyd und Glutaraldehyd, blockierte Dialdehyde, aktive Ester, Sulfonatester, aktive Halogenverbindungen, Isocyanat oder blockierte Isocyanate, polyfunktionelle Isocyanate, Melamin-Derivate, s-Triazine und Diazine, Epoxide, aktive Olefine mit zwei oder mehr aktiven Bindungen, Carbodiimide, Zirconiumkomplexe, z.B. BACOTE 20, ZIRMEL 1000 oder Zirconiumacetat, Warenzeichen von MEL Chemicals, Titankomplexe, wie die TYZOR-Klassen von DuPont, in der 3-Stellung substituierte Isoxazoliumsalze, Ester von 2-Alkoxy-N-carboxydihydrochinolin, N-Carbamoylpyridiniumsalze, Härter mit gemischter Funktion wie halogensubstituierte Aldehydsäuren (z.B. Mucochlor- und Mucobromsäuren), oniumsubstituierte Acroleine und Vinylsulfone und polymere Härter wie Dialdehydstärken und ein Copolymer aus Acrolein und Methacrylsäure, Polymere mit einer Oxazolinfunktion wie z.B. die EPOCROS WS-500-Serie und die EPOCROS K-1000-Serie, und Maleinsäureanhydrid-Copolymere, z.B. GANTREZ AN119.
In der Praxis der vorliegenden Erfindung wird Borsäure als Vernetzungsmittel bevorzugt.
Die erfindungsgemäßen tintenaufnehmenden Schichten und eventuellen zusätzlichen Schichten können ebenfalls einen Weichmacher wie Ethylenglycol, Diethylenglycol, Propylenglycol, Polyethylenglycol, Glycerinmonomethylether, Glycerinmonochlorhydrin, Ethylencarbonat, Propylencarbonat, Tetrachlorphthalsäureanhydrid, Tetrabromphthalsäureanhydrid, Harnstoffphosphat, Triphenylphosphat, Glycerinmonostearat, Propylenglycolmonostearat, Tetramethylensulfon, N-Methyl-2-pyrrolidon und N-Vinyl-2-pyrrolidon enthalten.
Die erfindungsgemäßen tintenaufnehmenden Schichten und eventuellen zusätzlichen Schichten können ebenfalls Ingredienzien enthalten, die die Lichtbeständigkeit des gedruckten Bildes verbessern, wie Antioxidantien, UV-Absorber, Peroxidfänger, Löscher für Singulettsauerstoff wie HALS-Verbindungen (Hindered Amine Light Stabilizers) usw. Als W-Absorber werden Stilbenverbindungen bevorzugt.
Die tintenaufnehmenden Schichten und die eventuellen zusätzlichen Schichten können nach einer beliebigen herkömmlichen Beschichtungstechnik wie Tauchbeschichtung, Streichbeschichtung, Extrusionsbeschichtung, Aufschleudern, Kaskadenbeschichtung und Vorhangbeschichtung auf den Träger aufgetragen werden.
Die vorliegende Erfindung wird jetzt anhand der folgenden Beispiele veranschaulicht, ohne sie jedoch darauf zu beschränken.
BEISPIELE
Beispiel 1
Es wird eine Gießzusammensetzung (1-A1) hergestellt, die folgende Ingredienzien enthält:

– 100 Teile des im Handel erhältlichen Aluminiumoxids CAB-O-SPERSE PG003, Warenzeichen von Cabot Co., eine 40%ige wässrige Dispersion,
– 6,5 Teile eines Polyvinylalkohols von Nippon Goshei Co., eine 10%ige wässrige Lösung,
– und 0,65 Teile Borsäure.

Es wird eine zweite Gießzusammensetzung (1-B1) hergestellt, die folgende Ingredienzien enthält:

– 100 Teile des im Handel erhältlichen Böhmits DISPERAL HP 14/2 von Sasol Co., eine 25%ige wässrige Dispersion,
– 2 Teile eines Polyvinylalkohols von Nippon Goshei Co.,
– und 0,2 Teile Borsäure.

Die zwei Gießzusammensetzungen werden in einem Doppelschichten-Nass-auf-Nass-Verfahren durch Kaskadenbeschichtung auf einen polyethylenbeschichteten Papierträger aufgetragen, A1 in einem Schichtgewicht von 35 g Aluminiumoxid pro m² auf die PE-Schicht und B1 in einem Schichtgewicht von 5 g Böhmit pro m² auf die Aluminiumoxidschicht. Die Beschichtungen werden bei 50°C getrocknet. Das Muster wird D1 genannt.
Es werden sechs andere Gießzusammensetzungen in gleicher Weise wie 1-A1 hergestellt, jedoch mit folgenden Modifikationen:
1-A2 : A1 + 5 Teile des im Handel erhältlichen Pseudo-Böhmits DISPERAL P3, Warenzeichen von Sasol Co., eine 15%ige wässrige Dispersion,
1-A3 : A1 + 10 Teile DISPERAL P3,
1-A4 : A1 + 15 Teile DISPERAL P3,
1-A5 : A1 + 20 Teile DISPERAL P3,
1-A6 : eine Gießzusammensetzung aus 50 Teilen Aluminiumoxid CAB-O-SPERSE PG003, 50 Teilen Gasphasen-Kieselsäure (OX 50 von Degussa), 10 Teilen Pseudo-Böhmit DISPERAL P3, 6,5 Teilen eines Polyvinylalkohols von Nippon Goshei Co. und 0,65 Teilen Borsäure. OX 50 und DISPERAL P3 werden zusammen in Wasser dispergiert und das Kieselsäureverhältnis beträgt 25%.
1-A7 : eine Gießzusammensetzung aus 100 Teilen Kieselsäure (OX 50 von Degussa), 20 Teilen Pseudo-Böhmit DISPERAL P3, 6,5 Teilen eines Polyvinylalkohols von Nippon Goshei Co. und 0,65 Teilen Borsäure. OX 50 und DISPERAL P3 werden zusammen in Wasser dispergiert und das Kieselsäureverhältnis beträgt 25%.
Die Gießzusammensetzungen 1-A1 bis 1-A7 werden zusammen mit 1-B1 in einem Doppelschichten-Nass-auf-Nass-Verfahren durch Kaskadenbeschichtung aufgetragen. Das Schichtgewicht von 1-A2 bis 1-AF beträgt 35 g Aluminiumoxid, Aluminiumoxid/Kieselsäure oder Kieselsäure pro m². Das Schichtgewicht der Deckschicht 1-B1 beträgt 5 g Böhmit pro m². Die Muster werden 1-D2 bis 1-D7 genannt.
Die Materialien 1-D1 bis 1-D7 werden mit einem Testmuster auf einem Kleinformatdrucker der Typen EPSON 740, LEXMARK Z52 und HP 895 gedruckt. Die Materialien werden qualitativ mit Ziffern auf die vier folgenden Eigenschaften bewertet:

(a) Trocknungszeit: 1 = weniger als 5 s, 2 = 5 – 10 s, 3 = 10 – 20 s, 4 = 30 s oder mehr,
(b) Koaleszenz (Bildung großer Tropfen auf den Medien): 1 = keine Koaleszenz, 2 = Koaleszenz in sekundären Farben (200% Tinte oder mehr), 3 = Koaleszenz in primären Farben, 4 = 100%ige Koaleszenz,
(c) Wasserbeständigkeit: 1 = keine Verschmierung der Farben, wenn über die nasse Schicht gerieben wird, 2 = leichte Verschmierung der schwarzen Farbe, 3 = Verschmierung bestimmter anderer Farben, 4 = Verschmierung aller Farben und der Schicht,
(d) Ausbluten von gedruckten und getrockneten Farben (Ausbluten von Farbstoffen von CMYK 400% Tinte in weiße, an die Druckbereiche grenzende Striche): 1 = kein Ausbluten, 2 = mikroskopisch sichtbares Ausbluten, 3 = mit bloßem Auge wahrnehmbares Ausbluten, 4 = völliges Füllen von 1 mm-Strichen.

Die Ergebnisse sind in nachstehender Tabelle 1 aufgelistet.
TABELLE 1
Die Ergebnisse der Tabelle 1 stellen eindeutig den Einfluss der Anwesenheit von Pseudo-Böhmit in der unterliegenden Schicht auf die Wasserbeständigkeit und das Ausbluten des Druckbereichs unter Beweis. Das Verhältnis erreicht einen optimalen Wert. Beim Höchstwert (20% Pseudo-Böhmit) verschlimmern sich die Trocknungszeit und die Koaleszenz. Die Befunde gelten für alle Fälle, in denen Tonerde, Kieselsäure oder Gemische aus Tonerde und Kieselsäure als Hauptpigment verwendet werden.
Beispiel 2
In diesem Beispiel wird der Einfluss von Pseudo-Böhmit als Hilfspigment in einer Böhmit als Hauptingrediens enthaltenden Deckschicht erläutert.
Es wird eine Gießzusammensetzung (2-A1) hergestellt, die folgende Ingredienzien enthält:

– 100 Teile des im Handel erhältlichen Aluminiumoxids CAB-O-SPERSE PG003, Warenzeichen von Cabot Co., eine 40%ige wässrige Dispersion,
– 10 Teile des Pseudo-Böhmits DISPERAL P3 von Sasol, eine 15%ige wässrige Dispersion,
– 6,5 Teile eines Polyvinylalkohols von Nippon Goshei Co., eine 10%ige wässrige Lösung,
– und 0,65 Teile Borsäure.

Es wird eine zweite Gießzusammensetzung (2-B1, analog 1-B1) hergestellt, die folgende Ingredienzien enthält:

Es werden vier andere Gießzusammensetzungen 2-B2 bis 2-B5 in gleicher Weise wie 2-B1 hergestellt, jedoch mit folgenden Modifikationen:

2-B2 : 2-B1 + 2 Teile DISPERAL P3, Pseudo-Böhmit von Sasol, eine 15%ige wässrige Dispersion,
2-B3 : 2-B1 + 4 Teile DISPERAL P3,
2-B4 : 2-B1 + 8 Teile DISPERAL P3,
2-B5 : 2-B1 + 16 Teile DISPERAL P3.

In einem Doppelschichten-Nass-auf-Nass-Verfahren werden durch Kaskadenbeschichtung fünf Beschichtungen 2-D1 bis 2-D5 auf einem polyethylenbeschichteten Papierträger hergestellt, 2-A1 in einem Schichtgewicht von 35 g Aluminiumoxid pro m² auf der PE-Schicht und 2-B1 bis 2-B5 in einem Schichtgewicht von 5 g Böhmit pro m² auf der 2-A1-Schicht. Die Beschichtungen werden bei 50°C getrocknet. Die Muster werden 2-D1 bis 2-D5 genannt.
Die fünf Materialien werden mit einem Testmuster auf einem Kleinformatdrucker der Typen EPSON 740, LEXMARK Z52 und HP 895 gedruckt. Die Materialien werden analog den Mustern von Beispiel 1 ausgewertet. Die Ergebnisse sind in nachstehender Tabelle 2 aufgelistet.
TABELLE 2
Die Ergebnisse der Tabelle 2 stellen eindeutig unter Beweis, dass die Anwesenheit von Pseudo-Böhmit in zunehmendem Verhältnis in einer böhmithaltigen Schicht auf einer Pigment/Pseudo-Böhmit-Schicht einen günstigen Einfluss auf das Ausbluten der gedruckten und getrockneten Medien hat. Bei hohem Pseudo-Böhmit-Verhältnis (mehr als 5%) in der Deckschicht verschlimmern sich die Koaleszenz und die Trocknungszeit. Es gibt also ein optimales Verhältnis der Böhmitmenge zur Menge Pseudo-Böhmit in der Deckschicht.
Beispiel 3
In einer dritten Gruppe von Experimenten wird der Pseudo-Böhmit in der Schüttschicht und der Deckschicht durch kationische organische Polymere ersetzt, um den Vorteil der Verwendung von Pseudo-Böhmit unter Beweis zu stellen.
Es wird die folgende Gießzusammensetzung (3-A1) hergestellt:

– 100 Teile des im Handel erhältlichen Aluminiumoxids CAB-O-SPERSE PG003, Warenzeichen von Cabot Co., eine 40%ige wässrige ¹ Dispersion,
– 6,5 Teile eines Polyvinylalkohols von Nippon Goshei Co., eine 10%ige wässrige Lösung,
– und 0,65 Teile Borsäure.

Es werden vier andere Gießzusammensetzungen 3-A2 bis 3-A5 in gleicher Weise wie 3-A1 hergestellt, jedoch mit folgenden Modifikationen:

3-A2 : 3-A1 + 1 Teil POLYFIX 301A (von Showa High Polymer, Japan),
3-A3 : 3-A1 + 1 Teil POLYFIX 250 WS (von Showa High Polymer, Japan),
3-A4 : 3-A1 + 1 Teil NEOFIX 117 (von Nicca Chemical Co., Japan),
3-A5 : 3-A1 + 1 Teil CAT FLOC L (von ONDEO Nalco).

Es wird eine weitere Gießzusammensetzung 3-B1 hergestellt, die folgende Ingredienzien enthält :

Es werden vier andere Gießzusammensetzungen 3-B2 bis 3-B5 in gleicher Weise wie 3-B1 hergestellt, jedoch mit folgenden Modifikationen:

3-B2 : 3-B1 + 1 Teil POLYFIX 301A (von Showa High Polymer, Japan),
3-B3 : 3-B1 + 1 Teil POLYFIX 250 WS (von Showa High Polymer, Japan),
3-B4 : 3-B1 + 1 Teil NEOFIX 117 (von Nicca Chemical Co., Japan),
3-B5 : 3-B1 +1 Teil CAT FLOG L (von ONDEO Nalco Co.,).

In einem Doppelschichten-Nass-auf-Nass-Verfahren werden durch Kaskadenbeschichtung fünf Beschichtungen 3-D1 bis 3-D5 auf einem polyethylenbeschichteten Papierträger hergestellt, 3-A1 bis 3-A5 in einem Schichtgewicht von 35 g Aluminiumoxid pro m² auf der PE-Schicht und 3-B1 bis 3-B5 in einem Schichtgewicht von 5 g Böhmit pro m² auf der entsprechenden Aluminiumoxidschicht. Die Beschichtungen werden bei 50°C getrocknet.
Die Materialien 3-D1 bis 3-D5 werden mit einem Testmuster auf einem Kleinformatdrucker der Typen EPSON 740, LEXMARK Z52 und HP 895 gedruckt. Die Materialien werden analog den vorigen Beispielen ausgewertet. Die Ergebnisse sind in nachstehender Tabelle 3 aufgelistet.
TABELLE 3
Die Ergebnisse der Tabelle 3 zeigen, dass durch Verwendung von kationischen Polymeren in der Schüttschicht und der Deckschicht das Ausbluten verringert wird, jedoch gleichzeitig mit einer Verschlimmerung der Koaleszenz einhergeht. Deshalb ist die Anwesenheit von Pseudo-Böhmit in einer Böhmit-Schicht günstig, um Ausbluten von gedruckten und getrockneten Medien zu unterbinden und Koaleszenz zu vermeiden.
Nach der detaillierten Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dürfte es den Fachleuten auf diesem Gebiet klar sein, dass hier innerhalb des Schutzbereichs der nachstehenden Ansprüche zahlreiche Modifikationen möglich sind.

Claims

Ein Tintenstrahl-Aufzeichnungselement, das der Reihe nach folgende Elemente umfasst: einen Träger und auf zumindest einer Seite des Trägers, (1) eine erste tintenaufnehmende Schicht, die ein Bindemittel, ein tintenabsorbierendes Hauptpigment und Pseudo-Böhmit in einer Menge zwischen 1 und 30 Gew.-%, bezogen auf das Hauptpigment, enthält, und (2) eine zweite tintenaufnehmende Schicht mit einem Trübungswert von höchstens 45%, die ein Bindemittel und eine kationische Substanz, die aus Teilchen mit einer mittleren Teilchengröße der agglomerierten Teilchen von weniger als 500 nm besteht, enthält.
Tintenstrahl-Aufzeichnungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als kationische Substanz Böhmit, kationisierte Kieselsäure oder ein Gemisch derselben verwendet wird.
Tintenstrahl-Aufzeichnungselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Hauptpigment in der ersten tintenaufnehmenden Schicht Kieselsäure, Aluminiumsilikat, Tonerde, Calciumcarbonat, Aluminiumhydroxid, Aluminiumtrihydroxid oder ein Gemisch derselben verwendet wird.
Tintenstrahl-Aufzeichnungselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Hauptpigment in der ersten tintenaufnehmenden Schicht ein anorganisches Pigment ist.
Tintenstrahl-Aufzeichnungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite tintenaufnehmende Schicht ferner ebenfalls Pseudo-Böhmit enthält.
Tintenstrahl-Aufzeichnungselement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Pseudo-Böhmit in einer Menge zwischen 0,5 und 20%, bezogen auf die kationische Substanz, in der zweiten tintenaufnehmenden Schicht enthalten ist.
Tintenstrahl-Aufzeichnungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Trockenstärke der zweiten tintenaufnehmenden Schicht (2) zwischen 10 und 40%, bezogen auf die Trockenstärke der ersten tintenaufnehmenden Schicht (1), liegt.
Tintenstrahl-Aufzeichnungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel der Schichten (1) und/oder (2) Polyvinylalkohol ist.
Tintenstrahl-Aufzeichnungselement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Polyvinylalkohol ein kationischer Polyvinylalkohol ist.
Tintenstrahl-Aufzeichnungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht (1) und/oder die Schicht (2) ferner einen Härter enthält (enthalten).
Tintenstrahl-Aufzeichnungselement nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Härter Borsäure ist.
Tintenstrahl-Aufzeichnungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger ein lichtdurchlässiger Träger ist.
Tintenstrahl-Aufzeichnungselement nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der lichtdurchlässige Träger ein Polyesterträger ist.
Tintenstrahl-Aufzeichnungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger ein harzbeschichteter Träger ist.
Tintenstrahl-Aufzeichnungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die in Anspruch 1 definierte erste tintenaufnehmende Schicht und die in Anspruch 1 definierte zweite tintenaufnehmende Schicht auf beide Seiten des Trägers aufgetragen werden, wobei die entsprechenden Schichten auf beiden Seiten die gleiche oder eine unterschiedliche Zusammensetzung aufweisen können.
Tintenstrahl-Aufzeichnungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die in Anspruch 1 definierte erste tintenaufnehmende Schicht und die in Anspruch 1 definierte zweite tintenaufnehmende Schicht auf nur eine Seite des Trägers aufgetragen werden und auf die andere Seite des Trägers zumindest eine Rückschicht, die den tintenaufnehmenden Schichten nicht gleich ist, aufgetragen wird.
Tintenstrahl-Aufzeichnungselement nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückschicht (en) ein Mattiermittel enthält (enthalten).
Tintenstrahl-Aufzeichnungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Element ferner auf einer oder beiden Seiten des Trägers eine zusätzliche unterliegende, zwischen den Träger und die erste tintenaufnehmende Schicht eingefügte Klebeschicht enthält.
Tintenstrahl-Aufzeichnungselement nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die unterliegende Klebeschicht einen Klebepolymerlatex enthält.