EP0280650B1 - Verwendung von bestimmten Benztriazolderivaten als Lichtschutzmittel für Aufzeichnungsmaterialien für den Tintenstrahldruck - Google Patents
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- EP0280650B1 EP0280650B1 EP88810092A EP88810092A EP0280650B1 EP 0280650 B1 EP0280650 B1 EP 0280650B1 EP 88810092 A EP88810092 A EP 88810092A EP 88810092 A EP88810092 A EP 88810092A EP 0280650 B1 EP0280650 B1 EP 0280650B1
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Definitions
- the invention relates to the use of certain UV absorbers of the 2- (2-hydroxyphenyl) benzotriazole type as light stabilizers for recording materials for inkjet printing and to the recording materials stabilized by means of these compounds against damage to light.
- R3 can also be OH substituted cycloalkyl, e.g. 4-hydroxycyclohexyl.
- R3 as C7-C15 phenylalkyl or alkylphenylalkyl can e.g. Benzyl, 2-phenylethyl, 1-phenylethyl, 3-phenylpropyl, 2-phenylpropyl-2, 4-methylbenzyl or 4-octylbenzyl.
- Examples of this are the compounds 8), 20), 23), 28), 34), 47) and 51) listed above or mixtures of 3) and 24), of 19) and 29), of 33) and 46) or of 5), 26), 33) and 46).
- New compounds and as such also the subject of the invention are the compounds of formula IIV, where R and R3 have the meanings given above.
- the recording material is a two-dimensional sheet which can consist of one or more layers.
- the carrier layer usually consists of paper or a plastic film or a laminate of such materials.
- the carrier layer can be coated on one or both sides with a material which is particularly receptive to the ink dyes.
- the recording material can be transparent, for example in the case of projection foils. In most cases, however, the recording material is not transparent and is read by the supervisor.
- the UV absorber according to the invention can already be incorporated into the carrier material during the production thereof, for example in the production of paper by adding it to the paper pulp, or in the production of plastic films by adding it to the polymer before extrusion.
- a second method of application is spraying the carrier material with a solution of the UV absorber in a volatile solvent.
- a dye-affine layer is applied to the carrier material and in this case the UV absorber according to the invention is added to the coating material.
- These coating compositions usually consist of a solid filler and a binder, as well as smaller proportions of additives.
- the dye-binding coating can contain a number of other additives, such as e.g. Antioxidants, light stabilizers (including UV absorbers that do not belong to the UV absorbers according to the invention), viscosity improvers, optical brighteners, biocides or / and antistatic agents.
- Antioxidants e.g. Antioxidants, light stabilizers (including UV absorbers that do not belong to the UV absorbers according to the invention), viscosity improvers, optical brighteners, biocides or / and antistatic agents.
- the solvent used is preferably a low-volatility solvent so that the UV absorber remains in the liquid state even after the recording material has been stored for a long time.
- a volatile auxiliary solvent is usually used to prepare the dispersions which is removed again during the production process of the recording material.
- low volatility solvents are organic liquids of an oily character and with a high boiling point, such as phthalic acid esters (eg dimethyl, diethyl, dibutyl, diamyl, dihexyl, diheptyl, dioctyl, dinonyl or didecyl phthalate, or dibutyl chlorophthalate) , Glycolic acid esters (e.g.
- O-acetyl-triethyl) O-acetyl-triethyl
- tributyl trihexyl, trioctyl, trinonyl or tridecyl citrate
- benzoic acid esters e.g. butyl, hexyl, heptyl, octyl, nonyl, decyl, undecyl, dodecyl, tetradecyl , Octadecyl or oleyl benzoate
- esters of substituted benzoic acids e.g.
- auxiliary solvents serve to better disperse the UV absorber or its solution in high-boiling solvent.
- the UV absorber is a liquid of low viscosity which can be dispersed well owing to its polar or hydrophilic character, no solvent is necessary, which is the case with many of the UV absorbers used according to the invention. This can simplify the preparation of the emulsions, and there is no need to recover the auxiliary solvent.
- the binder of the coating composition is an aqueous solution, a dispersion or a latex
- the oily phase of the UV absorber or its solution must be dispersed homogeneously in the aqueous phase and this dispersion should have a pot life as long as possible during which the dispersed Do not enlarge oil droplets or the dispersion segregates. This is possible - apart from the use of solvents - by using surface-active agents, by adding colloids to the aqueous phase and by correspondingly intensive mixing and dispersing machines.
- Suitable dispersing machines are ultrasound devices, turbo stirrers, homogenizers, colloid mills, bead mills, sand mills or high-speed stirrers.
- Examples of surface-active dispersing aids can be nonionic, amphoteric, anionic or cationic surfactants.
- nonionic surfactants are esters or ethers of polyethylene oxides or polypropylene oxides or of their copolymers, fatty acid alkanolamides, ethoxylated alkanolamides, partial fatty acid esters of polyols (for example of glycerol, polyglycerol, sorbitol, pentaerythritol or sucrose), N-alkylmorpholines or long-chain amine oxides .
- amphoteric surfactants are fatty acid amidoalkyl betaine, fatty acid amidoalkyl sultaine, fatty acid imidazoline betaine, N-alkyl- ⁇ -aminopropionic acids or alkylene bis (amidoalkylglycinates).
- the following surfactants have proven particularly useful as dispersing agents for the oily phase which contains the UV absorber:
- alkylarylsulfonates can be increased by adding wetting agents, which are also surfactants.
- wetting agents include sodium dioctyl sulfosuccinate and alkyl naphthalenesulfonates.
- the binder of the coating composition is applied as a solution in an organic solvent, the UV absorber and the other additives need not be dispersed. They are then added directly to the binder solution or previously dissolved in an organic solvent.
- TCP 2: 1.
- the following solution of two anionic surfactants is used as the dispersant: 10 g phenyl sulfonate HSR paste (65%), Hoechst AG 1.3 g Nekal® BX paste (62.5%), BASF AG, 13.7g water.
Description
- Die Erfindung betrifft die Verwendung von bestimmten UV-Absorben vom Typ der 2-(2-Hydroxyphenyl)-benztriazole als Lichtschutzmittel für Aufzeichnungsmaterialien für den Tintenstrahldruck sowie die mittels dieser Verbindungen gegen Lichtschädigung stabilisierten Aufzeichnungsmaterialien.
- Das Drucken mittels Tintenstrahl ist ein sehr schnelles Druckverfahren, das durch elektrische Signale gesteuert werden kann. Dabei wird ein feiner Strahl von Tintentröpfchen durch eine Düse auf das Aufzeichnungsmaterial gespritzt. Die Tinte ist eine Lösung eines Farbstoffes in einem wässrigen oder nicht-wässrigen Lösungsmittel. Das Aufzeichnungsmaterial soll den Farbstoff der Tinte rasch und dauerhaft aufnehmen. Meist verwendet man hierfür besonders präparierte Papiere oder Plastikfolien, die mit einer farbstoffbindenden Schicht beschichtet sind. Wegen der Feinheit der Düsen werden Pigmente kaum verwendet, sondern vorwiegend Farbstoffe, die im Medium des Tintenstrahls vollständig gelöst sind. Diese Farbstoffe haben allerdings generell eine geringere Lichtechtheit als die in konventionellen Druckfarben üblichen Farb-Pigmente. Als Folge davon sind im Tintenstrahldruck hergestellte Aufzeichnungen unter Lichtzutritt nur beschränkt lagerfähig. Bei längerer Lagerung am Licht beginnen sie zu verblassen oder sich zu verfärben.
- Um dieses Problem zu lösen, hat man bereits vorgeschlagen (US-A-4,256,493), der Tinte einen wasserlöslichen UV-Absorber zuzusetzen. Durch Interaktion mit dem Farbstoff können dabei in der Tinte feste Teilchen ausfallen, die die feine Düse verstopfen. Man ist daher den anderen Weg gegangen und setzt dem Aufzeichnungsmaterial Lichtschutzmittel zu. So wird in der GB-A-2 088 777 der Zusatz von UV-Absorbern vom Benztriazol-Typ in Kombination mit sterisch gehinderten Phenolen vorgeschlagen als Massnahme gegen das Ausbleichen der Farbstoffe. Diese Additive werden in gelöster Form einer Beschichtungsmasse aus farblosen Füllstoffen, einem Bindemittel und einem Farbstoffrezeptor oder Beizmittel zugemischt, die auf eine Seite des Aufzeichnungsmaterials (meist Papier) aufgetragen wird. Der Lichtschutz von Hardcopy-Drucken, einschliesslich Tintenstrahl-Drucken, durch Zusatz von UV-Absorbern verschiedener Typen zum Aufzeichnungsmaterial ist in Research Disclosure Nr. 24239 (1984, 284) beschrieben.
- Es wurde nun gefunden, dass sich bestimmte UV-Absorber vom Benztriazol-Typ besonders für diesen Zweck eignen. Es handelt sich um Verbindungen der Formel I und II
R Wasserstoff, C₁-C₁₂-Alkyl, C₅-C₈-Cycloalkyl, Phenyl oder C₇-C₉-Phenylalkyl bedeutet,
R¹ Wasserstoff, Chlor oder Methoxy bedeutet, und
R² - a) im Falle von n = 1 eine Gruppe der Formel
- b) im Falle von n = 2 eine Gruppe der Formel
R³ Wasserstoff, durch ein oder mehrere OH oder -O-COR¹⁰ substituiertes C₁-C₁₈-Alkyl, durch ein oder mehrere -O- oder -N(R⁷)- unterbrochenes C₃-C₃₀-Alkyl, das durch ein oder mehrere Gruppen -OH oder -O-COR¹⁰ substituiert sein kann, unsubstituiertes oder durch -OH substituiertes C₅-C₁₂-Cycloalkyl, unsubstituiertes oder durch -OH substituiertes C₂-C₁₈-Alkenyl, C₇-C₁₅-Phenylalkyl oder -Alkylphenylalkyl, Glycidyl, Furfuryl oder eine Glykosylgruppe bedeutet, R⁷ Wasserstoff oder C₁-C₁₈-Alkyl bedeutet, und
R¹⁰ C₁-C₁₈-Alkyl oder Phenyl bedeutet, R¹¹ C₃-C₁₀-Alkantriyl und R¹² C₄-C₁₂-Alkantetrayl bedeutet,
als Lichtschutzmittel für Aufzeichnungsmaterialien für den Tintenstrahldruck. - Einige der Verbindungen der Formel I sind in der EP-A-57 160 als Stabilisatoren für organische Materialien, wie z.B. Polymere, Lacke oder photographische Materialien, beschrieben. Dort ist auch die Herstellung dieser Verbindungen beschrieben. Soweit die Verbindungen neu sind, können sie in Analogie dazu hergestellt werden. In der Research Disclosure Nr. 22 519 (1983 [1],6) wird die Verwendung solcher Benztriazole als Lichtschutzmittel für Reproduktionsmaterialien und für die darin enthaltenen Farbstoffe vorgeschlagen. Erwähnt ist dort auch die Verwendung in Tinten. Eine Verwendung in Aufzeichnungsmaterialien für den Tintenstrahldruck ist dort nicht erwähnt.
- R als C₁-C₁₂-Alkyl kann z.B. Methyl, Ethyl, Isopropyl, n-Butyl, tert.Butyl, sec.Butyl, tert.Pentyl, sec.Pentyl, n-Hexyl, sec.Hexyl, n-Octyl, ditert.Octyl, sec.Decyl oder n-Dodecyl sein. R als Cycloalkyl kann insbesondere Cyclohexyl sein. R als Phenylalkyl kann insbesondere α,α-Dimethylbenzyl sein. R ist bevorzugt ein verzweigter Alkylrest, insbesondere tert.Butyl. .
- R⁷ und R¹⁰ als C₁-C₁₈-Alkyl kann unverzweigtes oder verzweigtes Alkyl sein, wie z.B. Methyl, Ethyl, Propyl, Isopropyl, n-Butyl, sec.Butyl, Isobutyl, tert.Butyl, n-Pentyl, Isopentyl, n-Hexyl, 2-Ethylbutyl, n-Octyl, Isooctyl, 2-Ethylhexyl, 1,1,3,3-Tetraethylbutyl, n-Decyl, Isodecyl, n-Dodecyl, 1,1,7,7,-Tetramethyloctyl, n-Tetradecyl oder n-Octadecyl.
- R³ als durch -OH oder -OCOR¹⁰ substituiertes Alkyl kann z.B. 2-Hydroxyethyl, 2-Hydroxypropyl, 2-Hydroxybutyl, 3-Hydroxybutyl, 2,3-Dihydroxypropyl, 2,2-Di(hydroxymethyl)-propyl, 4-Hydroxybutyl, 6-Hydroxyhexyl, 8-Hydroxyoctyl, 2-Acetoxyethyl, 2-Propionyloxyethyl, 2-Octanoyloxypropyl, 2,3-Diacetyloxypropyl oder 4-Acetoxybutyl sein.
- R³ als durch -O- oder -N(R⁷)- unterbrochenes C₃-C₃₀-Alkyl können z.B. 2-Methoxyethyl, 2-Ethoxyethyl, 2-Butoxyethyl, 2-Isoprop-oxyethyl, 2-Octyloxyethyl, 3,6-Dioxaheptyl, 3,6,9-Trioxaundecyl, 3,6,9,12-Tetraoxatridecyl, 5-Hydroxy-3-oxapentyl oder 11-Hydroxy-3,6,9-trioxaundecyl sein. R³ ist insbesondere ein Rest
- R³ kann auch durch OH substituiertes Cycloalkyl sein, z.B. 4-Hydroxycyclohexyl.
- R³ als C₂-C₁₈-Alkenyl, das durch OH substituiert sein kann, kann z.B. Vinyl, Allyl, Methallyl, 2-Butenyl-1, Oleyl oder 4-Hydroxy-2-butenyl-1 sein. R⁴ und R⁵ als C₃-C₈-Alkenyl können insbesondere Allyl sein.
- R³ als C₇-C₁₅-Phenylalkyl oder -Alkylphenylalkyl können z.B. Benzyl, 2-Phenylethyl, 1-Phenylethyl, 3-Phenylpropyl, 2-Phenylpropyl-2, 4-Methylbenzyl oder 4-Octylbenzyl sein.
- Bevorzugt verwendet man Verbindungen der Formel II.
- Bevorzugt verwendet man solche Verbindungen der Formel I, die bei Raumtemperatur flüssig sind.
-
- 3)
R = -OCH₂CH₂OH
- 4)
- 5)
- 7)
- 8)
- 13)
R = -OCH₂CH(OH)CH₂OH
- 19)
- 20)
- 22)
- 23)
- 24)
R = -OCH₂CH₂O-
- 25)
- 26)
- 27)
- 28)
- 29)
- 30)
- 32)
R = -OCH₂CH₂OH
- 33)
- 34)
- 45)
R = -OCH₂CH₂OCH₂CH₂O-
- 46)
- 47)
- 49)
R = -O-CH₂CH₂-O-
- 50)
- 51)
- 53)
- 55)
R = -OCH₂CH(OH)CH₂OH
- 56)
- 57)
- 58)
- Bei der Herstellung dieser Verbindungen fallen oft Gemische von mehreren Verbindungen der Formel I an. Beispielsweise kann bei der Veresterung eines Diols der Monoester neben dem Diester entstehen. Polyalkylenglykole sind oft technische Gemische mit verschiedenem Oxyalkylierungsgrad. Verwendet man solche als Diole, so erhält man entsprechende Gemische von Verbindungen der Formel I. Solche Gemische sind für die erfindungsgemässe Verwendung genauso gut zu gebrauchen wie einheitliche Verbindungen. Da solche Gemische meist flüssig sind, können sie sogar von besonderem Vorteil sein.
- Beispiele hierfür sind die vorhin aufgezählten Verbindungen 8), 20), 23), 28), 34), 47) und 51) oder Gemische von 3) und 24), von 19) und 29), von 33) und 46) oder von 5), 26), 33) und 46).
-
- Gegenüber den in Research Disclosure Nr. 24239 vorgeschlagenen UV-Absorbern vom Benztriazol-Typ zeichnen sich die erfindungsgemäss verwendeten Benztriazole durch eine erhöhte Hydrophilität aus. Es war aber nicht zu erwarten, dass sich hydrophile UV-Absorber als Lichtschutzmittel für Tintenstrahldruck-Aufzeichnungsmaterialien besonders eignen. Die Wirkung der UV-Absorber besteht bekanntlich in einer Ausfilterung des kurzwelligen Lichtes (200-400 nm) und diese Wirkung sollte nur vom Wellenlängenbereich der Lichtabsorption des Moleküls abhängen, aber von sonstigen Eigenschaften des Moleküls unabhängig sein. Insofern war die hohe Wirksamkeit der erfindungsgemässen UV-Absorber überraschend.
- Ausserdem lassen sich die Verbindungen der Formel I gut dispergieren. Sie ergeben in Kombination mit geeigneten Tensiden sehr stabile Oel-in-Wasser-Emulsionen mit sehr kleinem Tröpfchendurchmesser. Ferner wurde gefunden, dass solche erfindungsgemässen Emulsionen beim Auftrocknen nicht agglomerieren, wodurch der UV-Absorber auf dem Aufzeichnungsmaterial in sehr homogener Verteilung vorliegt, während entsprechende Emulsionen oder Dispersionen mit den in Research Disclosure Nr. 24239 angegebenen UV-Absorbern beim Auftrocknen zur Agglomeration des UV-Absorbers neigen.
- Das Aufzeichnungsmaterial ist ein zweidimensionales Flächengebilde, das aus einer oder mehreren Schichten bestehen kann. Die Trägerschicht besteht üblicherweise aus Papier oder einer Plastik-Folie oder einem Laminat solcher Materialien. Die Trägerschicht kann einseitig oder beidseitig beschichtet sein mit einem Material, das besonders aufnahmefähig für die Tintenfarbstoffe ist. Das Aufzeichnungsmaterial kann transparent sein, beispielsweise im Falle von Projektionsfolien. Meist ist das Aufzeichnungsmaterial jedoch nicht transparent und wird in der Aufsicht gelesen.
- Der erfindungsgemässe UV-Absorber kann bereits bei der Herstellung des Trägermaterials in dieses inkorporiert werden, beispielsweise bei der Herstellung von Papier durch Zusatz in die Papiermasse, oder bei der Herstellung von Plastikfolien durch Zusatz zum Polymeren vor der Extrusion. Eine zweite Applikationsmethode ist das Besprühen des Trägermaterials mit einer Lösung des UV-Absorbers in einem leicht flüchtigen Lösungsmittel.
- Meist wird jedoch eine farbstoffaffine Schicht auf das Trägermaterial aufgebracht und in diesem Fall setzt man den erfindungsgemässen UV-Absorber der Beschichtungsmasse zu. Diese Beschichtungsmassen bestehen üblicherweise aus einem festen Füllstoff und einem Bindemittel sowie kleineren Anteilen an Additiven.
- Der Füllstoff ist der mengenmässige Hauptbestandteil der Beschichtungsmasse. Beispiele für übliche Füllstoffe sind Kalk, Kreide, Silika, Kaolin, Talk, Ton, Ca-, Mg- oder Al-Silikate, Gips, Baryt, Zeolith, Bentonit, Diatomeenerde, Vermiculit, Titandioxid, Zinkoxid, Magnesiumoxid, Magnesiumcarbonat, Stärke oder die in JP-A-85/260 377 beschriebene oberflächenmodifizierte Silika.
- Das Bindemittel bindet den Füllstoff unter sich und an das Trägermaterial. Es kann als wässrige Lösung, organische Lösung oder wässrige Dispersion eingesetzt werden. Beispiele für gebräuchliche Bindemittel sind Polyvinylalkohol, partielle hydrolysiertes Polyvinylacetat, Cellulose-ether, Polyvinylpyrrolidon und dessen Copolymere, Polyethylenoxid, Salze von Polyacrylsäure, Natriumalginat, oxidierte Stärke, Gelatine, Casein, Pflanzengummi, Dextrin, Albumin, Dispersionen von Polyacrylaten oder Acrylat-Methacrylat-Copolymeren, Latices von Natur- oder Synthesekautschuk, Poly(meth)acrylamid, Polyvinylether, Polyvinylester, Copolymere von Maleinsäure, Melaminharze, Harnstoffharze oder chemisch modifizierte Polyvinylalkohole, wie in den JP-A-86/134 290 oder 86/134 291 beschrieben.
- Dem Bindemittel kann ein Farbstoffrezeptor oder Beizmittel zugesetzt werden, den den Farbstoff fester an die Beschichtung fixieren. Farbstoffrezeptoren für saure Farbstoffe sind kationischer oder amphoterer Natur. Beispiele für kationische Rezeptoren sind polymere Ammoniumverbindungen wie z.B. Polyvinylbenzyl-trimethylammoniumchlorid, Polydiallyl-dimethylammoniumchlorid, Polymethacryloxyethyl-dimethyl-hydroxyethylammonium-chlorid, Polyvinylbenzylmethylimidazolium-chlorid, Polyvinylbenzyl-picoliniumchlorid oder Polyvinylbenzyl-tributylammoniumchlorid. Weitere Beispiele sind basische Polymere wie z.B. Poly-(dimethylaminoethylmethacrylat), Polyalkylenpolyamine und deren Kondensationsprodukte mit Dicyandiamid, Amin-Epichlorhydrin-Polykondensate oder die in den JP-A-82/36 692, 82/64 591, 82/187 289, 82/191 084, 83/177 390, 83/208 357, 84/20 696, 84/33 176, 84/96 987, 84/198 188, 85/49 990, 85/71 796, 85/72 785, 85/161 188, 85/187 582, 85/189 481, 85/189 482, 86/14 979, 86/43 593, 86/57 379, 86/57 380, 86/58 788, 86/61 887, 86/63 477, 86/72 581, 86/95 977, 86/134 291 oder in den US-A-4 547 405 und 4 554 181 sowie in der DE-A-3 417 582 beschriebenen Verbindungen. Ein Beispiel für amphotere Farbstoff-Rezeptoren ist die Gelatine.
- Die farbstoffbindende Beschichtung kann eine Reihe weiterer Additive enthalten, wie z.B. Antioxidantien, Lichtschutzmittel (darunter auch UV-Absorber, die nicht den erfindungsgemässen UV-Absorbern angehören), Viskositätsverbesserer, optische Aufheller, Biocide oder/und Antistatica.
- Beispiele für geeignete Antioxidantien sind insbesondere sterisch gehinderte Phenole und Hydrochinone, wie z.B. die in der GB-A-2 088 777, oder den JP-A-85/72 785, 85/72 786 und 85/71 796 aufgeführten Antioxidantien.
- Beispiele für geeignete Lichtschutzmittel sind insbesondere organische Nickelverbindungen und sterisch gehinderte Amine, wie z.B. die in den JP-A-83/152 072, 86/146 591, 86/163 886, 85/72 785 und 86/146 591 oder die in der GB-A-2 088 777, JP-A-84/169 883 und 86/177 279 erwähnten Lichtschutzmittel.
- Ist der erfindungsgemäss verwendete UV-Absorber eine Flüssigkeit, so kann man diese Zusätze direkt im UV-Absorber lösen. Oder man löst sie in einem organischen Lösungsmittel vor und mischt sie mit dem flüssigen UV-Absorber oder mit einer Lösung des UV-Absorbers in einem organischen Lösungsmittel.
- Vorzugsweise werden wässrige Beschichtungsmassen verwendet. In diesem Fall müssen der UV-Absorber und die sonstigen Additive in der Beschichtungsmasse möglichst homogen dispergiert werden. Ist der UV-Absorber flüssig, so kann er nach Zugabe oberflächenaktiver Mittel direkt im Bindemittel oder in der Beschichtungsmasse dispergiert werden. Ist der UV-Absorber fest oder viskos, so empfiehlt es sich, diesen in einem organischen Lösungsmittel zu lösen und diese Lösung in der Beschichtungsmasse zu dispergieren.
- Als Lösungsmittel verwendet man vorzugsweise ein schwer-flüchtiges Lösungsmittel, damit der UV-Absorber auch nach längerer Lagerung des Aufzeichnungsmaterials im flüssigen Zustand bleibt. Zur Herstellung der Dispersionen setzt man jedoch meist noch ein flüchtiges Hilfslösungsmittel zu, welches während des Herstellungsprozesses des Aufzeichnungsmaterials wieder entfernt wird. Beispiele für schwerflüchtige Lösungsmittel sind organische Flüssigkeiten von öligem Charakter und mit hohen Siedepunkt, wie z.B. Phthalsäurester (z.B. Dimethyl-, Diethyl-, Dibutyl-, Diamyl-, Dihexyl-, Diheptyl-, Dioctyl, Dinonyl-oder Didecylphthalat, oder Dibutyl-chlorphthalat), Glycolsäureester (z.B. Butylphthalylbutylglycolat), Phenole (z.B. 2,4-Di-n-amylphenol, 2,4-Di-tert.amylphenol), Phosphorsäureester (z.B. Diphenyl-, Triphenyl-, Tricresyl-, Cresyl-diphenyl-, Dioctyl-, Dioctyl-butyl-, Trioctyl-, Tridecyl-, Trixylenyl-, Tri(isopropylphenyl)-, Tributyl-, Trihexyl-, Trinonyl-, Trioleyl- oder Tri(butoxyethyl)-phosphat), Citronensäureester (z.B. O-Acetyl-triethyl-, -tributyl-, -trihexyl-, -trioctyl-, -trinonyl- oder -tridecylcitrat), Benzoesäureester (z.B. Butyl-, Hexyl-, Heptyl-, Octyl-, Nonyl-, Decyl-, Undecyl-, Dodecyl-, Tetradecyl-, Octadecyl- oder Oleyl-benzoat), Ester von substituierten Benzoesäuren (z.B. Butyl-2-methoxybenzoat, Pentyl-o-methylbenzoat, Decyl-p-methylbenzoat, Lauryl-o-chlorbenzoat, Propyl-24,-dichlorbenzoat, Oleyl-2,4-dichlorbenzoat oder Octyl-n-methoxybenzoat), Fettsäureester und Dicarbonsäureester (z.B. Hexadecyl-myristat, Dibutylsebacat, Dibutoxyethyl-succinat, Dioctyl-adipat, Dioctylazelat, Benzyl-caprylat), Ester von Polyolen (z.B. Decamethylenglykoldiacetat, Triacetyl- oder Tributyrol-glycerin, Pentaerythrittetracapronat, oder Isosorbit-dicaprylat), Fettsäureamide (z.B. N,N-Dimethyl-, N,N-Diethyl- oder N,N-Dibutyllaurylamid), chlorierte Paraffine, aliphatische oder aliphatisch-aromatische Ether (z.B. Glycerin-trialkylether, Glycerin-1,3-dialkylether, n-Pentadecylphenylether oder 3-Pentadecylphenyl-ethylether), Alkyl-arylcarbamate (z.B. Ethyl-N,N-diphenyl-carbamat) oder Mischungen solcher Flüssigkeiten.
- Als flüchtige Lösungsmittel kann man Flüssigkeiten, die nicht höher als 150°C sieden, verwenden. Beispiele hierfür sind Niederalkylacetate oder -propionate (z.B. Methyl-, Ethyl-, n-Propyl-, Isopropyl-, Butyl-acetat, Methyl- oder Ethylpropionat), Ethylformiat, Diethyl-carbonat, niedere Chloralkane (z.B. Tetrachlormethan, Di- und Trichlorethylen, 1,2-Dichlorpropan, Chloroform oder Amylchlorid), Ketone (z.B. Aceton, Methyl-ethyl-keton, Diethylketon oder Methyl-isobutyl-keton), Ether (z.B. Diisopropylether, Dibutylether, Tetrahydrofuran, Dioxan), Alkohole (z.B. Methanol, Ethanol, Isopropanol, Butanol), Monoether von Diolen (z.B. Ethylenglykol-monomethylether oder -monoethylether), Kohlenwasserstoffe (z.B. Cyclohexan, Methylcyclohexan, Ligroin, Benzol, Toluol, Xylol), Nitromethan, Acetonitril, Dimethylsulfoxid, N-Methylpyrrolidon, Dimethylformamid, Tetrahydrothiophen-dioxid, Butyrolacton oder 1,2-Dimethoxyethan.
- Diese Hilfslösungsmittel dienen zur besseren Dispergierung des UV-Absorbers oder seiner Lösung in hochsiedendem Lösungsmittel. Ist jedoch der UV-Absorber eine Flüssigkeit von niedriger Viskosität, die sich auf Grund eines polaren oder hydrophilen Charakters gut dispergieren lässt, so ist kein Lösungsmittel notwendig, dies ist bei vielen der erfindungsgemäss verwendeten UV-Absorbern der Fall. Dadurch kann die Herstellung der Emulsionen vereinfacht werden, es entfällt die Rückgewinnung des Hilfslösungsmittels.
- Falls ein Hilfslösungsmittel verwendet wird, so muss dieses vor dem Beschichtungsvorgang wieder entfernt werden. Dies kann durch Erwärmen und/oder Vakuumbehandlung geschehen, z.B. in einem Vakuum-Sprühverdampfer oder einem Vakuum-Rotationsverdampfer.
- Wenn das Bindemittel der Beschichtungsmasse eine wässrige Lösung, eine Dispersion oder ein Latex ist, so muss die ölige Phase des UV-Absorbers oder seiner Lösung in der wässrigen Phase homogen dispergiert werden und diese Dispersion soll eine möglichst lange Topfzeit haben, während deren sich die dispergierten Oeltröpfchen nicht vergrössern oder sich die Dispersion entmischt. Dies ist möglich - abgesehen von der Verwendung von Lösungsmitteln - durch Verwendung von oberflächenaktiven Mitteln, durch Zusatz von Kolloiden zur wässrigen Phase sowie durch entsprechend intensive Misch- und Dispergiermaschinen.
- Beispiele für geeignete Dispergiermaschinen sind Ultraschall-Geräte, Turbo-Rührer, Homogenisatoren, Kolloidmühlen, Perlmühlen, Sandmühlen oder Hochgeswindigkeits-Rührer.
- Beispiele für Kolloide, die der wässrigen Phase zugesetzt werden und die gebildeten Dispersionen stabilisieren, sind Polyvinylalkohol, Cellulose-ether, Polyethylenoxid, Salze von Polyacrylsäure, Gelatine, Pflanzengummi, Dextrin, Casein oder Albumin. Diese Kolloide sind gleichzeitig auch Bindemittel.
- Beispiele für oberflächenaktive Dispergierhilfsmittel können nicht-ionische, amphotere, anionische oder kationische Tenside sein. Beispiele für nicht-ionische Tenside sind Ester oder Ether von Polyethylenoxiden oder Polypropylenoxiden oder von deren Copolymeren, Fettsäurealkanolamide, ethoxylierte Alkanolamide, partielle Fettsäureester von Polyolen (z.B. von Glycerin, Polyglycerin, Sorbit, Pentaerythrit oder Sucrose), N-Alkyl-morpholine oder langkettige Aminoxide.
- Beispiele für amphotere Tenside sind Fettsäureamidoalkyl-betaine, Fettsäureamidoalkyl-sultaine, Fettsäure-imidazolin-betaine, N-Alkyl-β-aminopropionsäuren oder Alkylen-bis(amidoalkylglycinate).
- Beispiele für anionische Tenside sind Alkali- oder Ammoniumsalze von Fettsäuren, von Alkylsulfaten, von Amido-ethylenoxid-sulfaten, von Alkyl- oder Alkylaryl-sulfosäuren, von N-Alkyl- und N-Acyl-taurinen, von Fettsäure-isethionaten, von Alkyl-sulfosuccinaten, von Ligninsulfonaten, von Petroleum-sulfonaten, von Mono- oder Dialkylphosphaten, von N-Alkylsarkosinen, von Alkylsulfonamidoessigsäuren, von Alkyl-lactaten, von Monoalkyl-succinaten, von Fettsäure-Protein-Kondensationsprodukten, von (Alkyl)Naphthensäuren, von Abietinsäuren, von sulfonierten Fettsäuren oder von N-Acyl-aminocarbonsäuren.
- Beispiele von kationsichen Tensiden sind die quaternären Ammoniumsalze von langkettigen Fettaminen und Benzylaminen, Imidazolinium-, Pyridinium-, Picolinium- oder Morpholiniumsalze mit langkettigen Alkylresten, quaternäre Ammoniumsalze von langkettigen Alkylamidoalkylaminen oder Bis-ammoniumsalze von quaternären Diaminen.
- Das Tensid kann in der Olephase oder in der Wasserphase oder in beiden Phasen vorgelöst werden. Man kann auch in beide Phasen verschiedene Tenside zugeben, diese dürfen aber nicht gegensätzliche Aktivität (kationisch-anionisch) haben.
- Im Falle der Verwendung kationsicher Tenside kann eine Zerstörung der Oel-in-Wasser-Dispersion beim Zusatz des Füllstoffes eintreten, wenn die Oberfläche des Füllstoffes eine elektronegative Ladung aufweist, wie dies z.B. bei Kieselerde der Fall sein kann. Dieses Problem kann dadurch gelöst werden, dass man die Oberfläche des Füllstoffes vorbehandelt. Hierzu werden meist Silane mit funktionellen Gruppen verwendet, die die elektrische Aufladung der Oberfläche entsprechend modifizieren, wie z.B. 3-(Trimethoxysilyl)propyl-dimethyl-octadecyl-ammoniumchlorid.
- Bei Verwendung von Polyvinylalkohol als Bindemittel und Kolloid für die Beschichtungsmasse haben sich als Dispergierhilfsmittel für die ölige Phase, die den UV-Absorber enthält, vor allem folgende Tenside besonders bewährt:
- Diisobutyl-phenoxyethyl-dimethyl-benzyl-ammoniumchlorid, Didecyldimethyl-ammoniumchlorid, Talgfettammoniumacetat, Oleyl-dimethylbenzyl-ammoniumchlorid und Alkylarylsulfonate.
- Die Wirkung der Alkylarylsulfonate kann durch Zusatz von Netzmitteln noch gesteigert werden, die ebenfalls Tenside sind. Beispiele hierfür sind Natriumdioctylsulfosuccinat und Alkylnaphthalinsulfonate.
- Wenn das Bindemittel der Beschichtungsmasse als Lösung in einem organischen Lösungsmittel appliziert wird, brauchen der UV-Absorber und die sonstigen Zusätze nicht dispergiert werden. Man setzt sie dann direkt der Bindemittellösung zu oder löst sie vorher in einem organischen Lösungsmittel.
- Die Beschichtungsmasse wird auf dem Träger, der meist ein Papier ist, aufgetragen und durch Erhitzen getrocknet. Das so präparierte Aufzeichnungsmaterial enthält vorzugsweise 1 bis 5000 mg/m², insbesondere 200-1200 mg/m² des UV-Absorbers.
- Das so präparierte Aufzeichnungsmaterial, das in seiner Oberflächenschicht mindestens einen der erfindungsgemässen UV-Absorber enthält und die anderen genannten Zusatzstoffe enthalten kann, ist ebenfalls Gegenstand der Erfindung. Dieses Aufzeichnungsmaterial hat nicht nur ein gutes Aufnahmevermögen für Tintenstrahl-Farbstoffe, es verleiht dem aufgedruckten Farbstoff ausserdem eine hohe Lichtechtheit. Hierbei spielt es keine Rolle, welche Art die Tinte und der in ihr gelöste Farbstoff ist und welche Art von Druckvorrichtung (printer) verwendet wird.
- Bei den heute verwendeten Druckern unterschiedet man solche mit kontinuierlichem und intermittierendem Tintenstrahl. Ferner gibt es drop-on-demand printers, bubble-jet printers, compound-jet printers oder Ionenstrahl-Drucker. Für alle diese apparativen Verfahren lässt sich das erfindungsgemässe Aufzeichnungsmaterial verwenden.
- Die Tinten sind meistens wässrige Tinten, sie können aber auch Lösungen des Farbstoffes in einem organischen Lösungsmittel oder in einem geschmolzenen Wachs sein. Wässrige Tinten enthalten meist hoch wasserlösliche Lösungsmittel, wie z.B. Mono-, Di-, Tri- oder höhere Ethylenglykole, Propylenglykol, Butandiol-1,4 oder Ether solcher Glykole, Thiodiglykol, Glycerin und dessen Ether und Ester, Polyglycerin, Mono-, Di- und Triethanolamin, Propanolamin, Dimethylformamid, Dimethylsulfoxid, Dimethylacetamid, N-Methylpyrrolidon, 1,3-Dimethylimidazolidon, Methanol, Ethanol, Isopropanol, n-Propanol, Diacetonalkohol, Aceton, Methyl-ethyl-keton oder Propylencarbonat.
- Wässrige Tinten enthalten wasserlösliche Farbstoffe, wie sie auch für das Färben von natürlichen Fasern bekannt sind. Dies können z.B. Monoazo-, Bisazo- oder Polyazofarbstoffe oder Phthalocyaninfarbstoffe sein. Beispiele hierfür sind Food Black 2, C.I. Direct Black 19, C.I. Sulphur Black 1, Acid Red 35, Acid Yellow 23 oder Kupfer-Phthalocyanine.
- Wässrige Tinten können auch verschiedene Additive in kleineren Mengen enthalten, wie z.B. Bindemittel, Tenside, Biocide, Korrosionsinhibitoren, Sequestriermittel, pH-Puffer oder Leitfähigkeitszusätze. Sie können auch wasserlösliche UV-Absorber oder sonstige wasserlösliche Lichtschutzmittel enthalten. Im allgemeinen genügt jedoch die erfindungsgemässe Zugabe eines UV-Absorbers zum Aufzeichnungsmaterial.
- Wenn die Tinte eine nicht-wässrige Tinte ist, so stellt sie eine Lösung des Farbstoffes in einem organischen Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch oder in einem geschmolzenen Wachs dar. Beispiele für hierfür verwendete Lösungsmittel sind Alkylcarbitole, Alkylcellosolven, Dialkylformamide, Dialkylacetamide, Alkohole, insbesondere Alkohole mit 1-4 C-Atomen, Aceton, Methyl-ethyl-keton. Diethylketon, Methyl-isobutylketon, Di-isopropylketon, Dibutylketon, Dioxan, Ethylbutyrat, Ethyl-isovalerat, Diethyl-malonat, Diethylsuccinat, Methyl-pelargonat, Butylacetat, Triethylphosphat, Ethylglykol-acetat, Toluol, Xylol, Tetralin, Benzin-Fraktionen. Beispiele für feste Wachse als Lösungsmittel sind Stearin- oder Palmitinsäure.
- Solche Tinten auf Lösungsmittel-Basis enthalten darin lösliche Farbstoffe wie z.B. Solvent Rot, Solvent Gelb, Solvent Orange, Solvent Blau, Solvent Grün, Solvent Violett, Solvent Braun oder Solvent Schwarz. Auch solche Tinten können noch weitere Additive enthalten, wie sie oben für wässrige Tinten aufgeführt sind.
- Die folgenden Beispiele zeigen die Herstellung einer erfindungsgemäss verwendeten Beschichtungsmasse und des daraus erhaltenen Aufzeichnungsmaterials. Sie zeigen ferner die stabilisierende Wirkung des Zusatzes des UV-Absorbers. Prozentangaben beziehen sich auf das Gewicht, wenn nichts anderes angegeben ist.
- Es werden Beschichtungsmassen auf der Basis Silika/Polyvinylalkohol, enthaltend eine Dispersion eines UV-Absorbers - mit und ohne Zusatze von Tricresylphosphat als ölige Phasebereitet. Im Falle der Mitverwendung von Tricresylphosphat (TCP_ wird dieses im Gewichtsverhältnis UV-Absorber: TCP = 2:1 zugesetzt. Als Dispergiermittel wird folgende Lösung zweier anionischer Tenside verwendet:
10 g Phenylsulfonat HSR-Paste (65 %), Hoechst AG
1,3 g Nekal® BX-Paste (62,5 %), BASF AG,
13,7g Wasser. - Pro g UV-Absorber und TCP werden 1,6 g der Tensidlösung verwendet.
- UV-Absorber und gegebenenfalls TCP werden in wenig Ethylacetat gelöst. Eine Lösung von 3,27 g Polyvinylalkohol (PVA) in 68 g Wasser wird mit der Tensidlösung gemischt und diese Mischung wird mit der Ethylacetatlösung des UV-Absorbers am Magnet-Rührer vermischt. Die Mischungsverhältnisse sind aus Tabelle 1 zu ersehen.
- Das Ethylacetat wird im Rotationsverdampfer bei 45°C entfernt, wobei eine homogene Dispersion der öligen Phase in der PVA-Lösung entsteht. Zu jeweils 3,27 g PVA werden 4,0 g Silika (Type 244, Grace & Co) zugesetzt und die Dispersion 30 Sekunden mit Ultraschall homogenisiert. Die resultierende Beschichtungsmasse wird durch ein Sieb aus Polyesterfasern mit der Maschenweite 24 µm filtriert und der pH auf 7,0 eingestellt durch Zusatz von 2N Natronlauge. Die Beschichtungsmasse (ohne UV-Absorber) enthält 9,7 % Feststoffe.
-
- Die Beschichtungsmassen werden mit einer Drahtspirale auf photographisches Papier in einer Dicke von 50 µm aufgetragen. Die nach dem Trocknen mit warmer Luft erhaltene Beschichtung hat etwa 5 g/m² und enthält 1 mmol UV-Absorber pro m².
Das so präparierte Aufzeichnungsmaterial wird mit einer gelben und mit einer roten Tinte in einer Tintenstrahldruckvorrichtung bedruckt. Die gelbe Tinte wird bereitet aus
5 Teile Acid Yellow 23
50 Teilen Diethylenglykol
45 Teilen Wasser. - Die rote Tinte wird analog bereitet unter Verwendung von Acid Red 35. Die Tinten werden durch ein Ultrafilter mit 0,3 µm Porenweite filtriert und in die Tintenpatronen des Gerätes "Think Jet" (Hewlett-Packard) gefüllt. Probedrucke werden bereitet mit einer Punkt-Dichte von 75 Punkten pro cm.
- Die Farbdichte (Intensität) der angefärbten Stellen wird bestimmt mit einem Densitometer (Macbeth TR 924) unter Verwendung eines Status A-Filters. Dann werden die Probedrucke in einem Atlas Weatherometer mit einer Xenon-Lampe einer Beleuchtungsstärke von 81 klux hinter einem Filter aus Fensterglas bestrahlt. Anschliessend wird wieder die Farbdichte gemessen. Der prozentuelle Verlust an Farbdichte während der Bestrahlung ist in Tabelle 2 aufgeführt.
Claims (12)
R Wasserstoff, C₁-C₁₂-Alkyl, C₅-C₈-Cycloalkyl, Phenyl oder C₇-C₉-Phenylalkyl bedeutet,
R¹ Wasserstoff, Chlor oder Methoxy bedeutet, und
R²
R³ Wasserstoff, durch ein oder mehrere OH oder -O-COR¹⁰ substituiertes C₁-C₁₈-Alkyl, durch ein oder mehrere -O- oder -N(R⁷)- unterbrochenes C₃-C₃₀-Alkyl, das durch ein oder mehrere Gruppen -OH oder -O-COR¹⁰ substituiert sein kann, unsubstituiertes oder durch -OH substituiertes C₅-C₁₂-Cycloalkyl, unsubstituiertes oder durch -OH substituiertes C₂-C₁₈-Alkenyl, C₇-C₁₅-Phenylalkyl oder -Alkylphenylalkyl, Glycidyl, Furfuryl oder eine Glykosylgruppe bedeutet,
R⁷ Wasserstoff oder C₁-C₁₈-Alkyl bedeutet, und
R¹⁰ C₁-C₁₈-Alkyl oder Phenyl bedeutet, R¹¹ C₃-C₁₀-Alkantriyl und R¹² C₄-C₁₂-Alkantetrayl bedeutet,
als Lichtschutzmittel für Aufzeichnungsmaterialien für den Tintenstrahldruck.
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