CN101022957A - 含有聚二氰基二酰胺和多价盐的印刷介质 - Google Patents

Abstract

本发明涉及介质纸，包括纸质介质纸，该介质纸可有效改善诸如喷墨油墨的油墨的耐水性。该介质纸可包含纸基材，以及与纸基材缔合的聚二氰基二酰胺和多价盐。聚二氰基二酰胺和多价盐在喷墨应用前与纸基材缔合。

Description

含有聚二氰基二酰胺和多价盐的印刷介质

发明领域

本发明总体上涉及印刷介质。更具体地，本发明涉及用于喷墨印刷应用的耐水介质。

发明背景

喷墨印刷和电子照相印刷已广泛用于自用出版和其他应用。为了获得高质量图像，选用的印刷介质可扮演重要角色。具体而言，对于普通纸介质上的喷墨印刷，印刷油墨往往不太耐水。例如，当水或其他液体不小心滴在喷墨印刷介质上时，喷墨油墨的颜料或染料往往不能在介质上保持可接受的性能。此外，即使打算用水性喷墨油墨和/或定影剂在诸如普通纸的介质上印刷时，水性组合物往往会润湿纸纤维，从而发生某些不希望的结果。例如，润湿并随后干燥后，纤维素的纤维-纤维缔合或H键就会打破，导致卷曲或起皱。

因此，需要开发能提供更耐水图像，同时在使用时具有可接受的印刷特性的诸如普通纸型印刷介质的印刷介质。

发明概述

已公认开发可有效用于各种类型喷墨应用的介质纸是有益的。用于喷墨应用的介质纸可包含纸基材，以及与纸基材缔合的聚二氰基二酰胺和多价盐。聚二氰基二酰胺和多价盐可在喷墨应用前与纸基材缔合。

在另一个实施方案中，用于喷墨应用的介质纸的制备方法可包括制备纸基材，使聚二氰基二酰胺和多价盐与纸基材缔合。聚二氰基二酰胺和多价盐可在喷墨应用前与纸基材缔合。

本发明的其他特征和优点将从借助实例而举例说明的本发明特征的详细描述中明确。

优选实施方案详述

在公开和描述本发明具体实施方案前，应该明白本发明不限于这里公开的具体方法和材料，本发明本身会有某些程度的变化。还应该明白这里采用的术语仅用于描述具体实施方案的目的而非限制，因此本发明的范围仅由附属权利要求及其等同内容限定。

在本发明的描述和权利要求中将用到以下术语。

单数形式“一”包括许多对象，上下文清楚指明的除外。因此，例如，参考“粘合剂”包括参考一种或几种这种材料。

术语“纸”、“纸基材”或“原纸”包括诸如木浆纸、合成纸和再生纸的传统纸。更一般地，该术语包括基于纤维素纤维和其他公知纸纤维的基材。基材可以具有任何尺寸，例如尺寸或厚度，或形式，例如纸浆、湿纸、干纸等。基材优选平板或片状结构，可以具有不同尺寸。具体而言，基材包括普通纸、书写纸、绘图纸、相纸等。纸基材可有约2密耳-约30密耳厚，取决于印刷介质的预期最终应用。

术语“涂层”指可作为涂层涂覆在纸基材上的涂料组合物。涂层往往是涂覆在纸上的表面施胶组合物形式。这些层可包括聚二氰基二酰胺和/或多价盐，但可任选地包括诸如无机颜料、粘合剂、淀粉、荧光增白剂等的任何其他化合物。

“无机颜料”包括可以为粉末或浆料形式的颗粒，包括诸如二氧化钛、水合氧化铝、碳酸钙、硫酸钡、氧化硅、粘土和氧化锌的材料。考虑本发明公开内容后可采用本领域技术人员已知的其他无机颜料。

“粘合剂”指可用于增强基底涂层内的粘合，和任选地可提供接收层内的粘合的组合物。粘合剂还可提供介质层间的粘合。粘合剂一般是水溶性聚合物或水分散性聚合胶乳。

温度、比值、浓度、数量和其他数据可在此用范围格式表示。应理解这种范围格式仅出于方便和简化使用，应灵活解释成不仅包括作为该范围限制而明确提出的数值，还包括该范围内的所有单个数值或子范围，好像每个数值和子范围都明确提出那样。例如，约1wt％-约20wt％的重量范围应解释成不仅包括明确提出的1wt％-约20wt％的浓度限制，还包括诸如2wt％、3wt％、4wt％的单个浓度和诸如5wt％-15wt％、10wt％-20wt％等的子范围。

术语“约”在指数值或范围时往往包括测量时可能发生的试验误差导致的值。

考虑到这些定义，用于喷墨应用的介质纸可包括纸基材，以及与纸基材缔合的聚二氰基二酰胺和多价盐。聚二氰基二酰胺和多价盐可在喷墨应用前与纸基材缔合。在另一个实施方案中，用于喷墨应用的介质纸的制备方法可包括制备纸基材，和将聚二氰基二酰胺和多价盐与纸基材缔合。聚二氰基二酰胺和多价盐可在所述喷墨应用前与所述纸基材缔合。

在任一个实施方案中，聚二氰基二酰胺和多价盐可i)涂覆在纸基材表面；ii)掺入纸基材中；iii)涂覆在纸基材表面并掺入纸基材中；或iv)一种或几种聚二氰基二酰胺和多价盐涂覆在纸基材表面上或一种或几种聚二氰基二酰胺和多价盐掺入纸基材中的任何其他组合。

如上所述，并在此更详细提供的是，本发明的纸介质可包括以多种不同方式施加的聚二氰基二酰胺和/或多价盐。例如，聚二氰基二酰胺和多价盐都可引入造纸过程本身中，使纸包括在纸纤维的间隙中的这两种化合物。作为选择，聚二氰基二酰胺和多价盐都可作为涂料，例如与施胶组合物一起引入到纸表面上。在又一个实施方案中，聚二氰基二酰胺和多价盐之一可在造纸过程本身中引入，而另一种可作为涂料涂覆。更进一步，两者都可存在于纸中，而其中之一可涂覆于表面；或其中之一可存在于纸中，而两者都可存在于表面上。甚至更进一步，两种化合物都可存在于纸中并涂覆于纸表面。

无论聚二氰基二酰胺和/或多价盐是否作为涂料涂覆和/或掺入纸基材中，都可采用任何各种纸基材，包括木浆纸、合成纸、回收纸等。也可采用纤维纸，例如用北方或南方软木和硬木以及其他各种纸浆制备的纤维纸。这些纸浆可包括化学纸浆，例如硬木漂白牛皮纸浆、软木漂白牛皮纸浆、软木漂白亚硫酸盐纸浆、石磨木纸浆和/或精制纸浆。诸如棉纸浆、回收废纸浆等的非木材纸浆也可用于制造纸基材或原纸。

除上述这些主要组分外，纸中或将涂覆在纸上的例如施胶组合物的涂料组合物中还可存在少量添加剂。这种添加剂包括无机颜料、粘合剂、淀粉、荧光增白剂、控制纸颜色的染料、润滑剂、表面活性剂、流变学改性剂、交联剂(例如防水剂)、消泡剂和/或分散剂，仅举这几个例子。

虽然对纸基材或原纸白度或亮度的要求并不关键，但可采用非常白的纸料。另外，可用本领域公知的纸填充和施胶工艺控制纸密度、挺度和/或表面性能。在一个实施方案中，如果存在的话，纸基材的灰含量，即掺入纸中的包括由基材的回收纤维组分衍生的无机填料和颜料的无机材料的百分比可为约8wt％-20wt％。

这里描述了一般的造纸方法，但应该强调的是，其他造纸方法也可用于本发明的实施方案中。一般来说，诸如木浆的原料通过加入水以及本领域公知的其他任何种类添加剂或溶剂而转化成纤维材料或纤维浆。水和/或其他添加剂或溶剂的加入可产生很容易处理的纤维浆乳液。然后将纤维组分压平到预定厚度。应注意非木质纤维浆也可用于制备印刷介质，仅举例说明木浆的使用。

典型的造纸机或系统包括干燥机、表面施胶系统和压光系统。干燥机有利于水和其他挥发份从纤维组分中蒸发。在表面施胶机中，可在纸表面添加例如淀粉、荧光增白剂等的其他表面施胶组合物，以获得印刷介质的最终手感/纹理和视觉吸引力。一般来说，表面施胶化合物是涂覆在纸上的水溶液。压光工具也常用于将印刷介质压平到其最终厚度，以及平滑印刷介质。聚二氰基二酰胺和/或多价盐可在形成纸时加入纸浆中，和/或加入表面施胶机中，使其能作为涂料施加在纸上。在这两种情况下，随着水和其他挥发份蒸发出来，聚二氰基二酰胺和/或多价盐就保留在纸上或包含在纸纤维中。

如上所述，聚二氰基二酰胺和/或多价盐可在印刷介质制造过程的一个或几个步骤中，例如在压延/涂覆期间引入到纤维成分中，或掺入到原浆中。如果在造纸过程中的纤维木浆原浆中加入，则这些组合物就会沉积在纸纤维中，变成基材的整体部分。如果作为涂料施加，则在较少的程度，聚二氰基二酰胺和/或多价盐可以整合在纤维中。换句话说，通过在制浆阶段将聚二氰基二酰胺和/或多价盐掺入纸中，这些添加剂就会均匀分布在整个纸中。如果作为涂料施加，这些添加剂在纸表面或接近表面处的浓度就会更高。

根据本发明实施方案，聚二氰基二酰胺可掺入纸中，即加入到纸浆中，假定纸在浓度约0.1gsm-约25gsm的标准厚度范围内。同样，多价盐也可以0.1gsm-约25gsm掺入纸中。当与例如表面施胶组合物一起涂覆在纸上时，聚二氰基二酰胺可以约0.1gsm-约25gsm的浓度掺入表面施胶组合物中。同样，多价盐也可以0.1gsm-约25gsm掺入表面施胶组合物中。

当确定加入何种聚二氰基二酰胺化合物时，优选实例包括以下例子。可采用的聚二氰基二酰胺包括但不限于二氰基二酰胺-聚亚烷基多胺缩合物、聚亚烷基多胺-二氰基二酰胺铵缩合物、二氰基二酰胺-福尔马林缩合物等。

在一个实施方案中，可采用聚二氰基二酰胺树脂，并可通过二氰基二酰胺与甲醛缩合，然后用氯化铵季铵化来制备，如以下式1a和1b所示：

其中R是H或未取代或取代的C₁-C₈烷基，n是10-1000000。

关于多价金属盐，可采用的金属盐包括但不限于II族金属(碱土金属)、III族金属(镧系元素)，以及多价过渡金属。具体而言，可用这些盐制备的金属阳离子包括但不限于钙、镁、铜、镍、锌、钡、铁、铝、铬等。盐的阴离子物质可包括氯化物、碘化物、溴化物、硝酸盐、硫酸盐、亚硫酸盐、磷酸盐、氯酸盐、乙酸盐、苯甲酸盐、甲磺酸盐和甲苯磺酸盐等。在一个实施方案中，氯化钙是根据本发明实施方案可用的优选多价金属盐。

实施例

以下实施例举例说明目前所知最好的本发明实施方案。然而，应该理解以下仅仅是对本发明要素应用的示例或举例说明。本领域技术人员可提出许多修改和可选的组合物、方法和体系，而不脱离本发明的精神和范围。附属权利要求拟覆盖了这种修改和安排。因此，虽然本发明已在上文具体描述，但以下实施例提供了有关目前认为最有效和优选的本发明实施方案的其他细节。

实施例1-黑光学密度

在约1.5gsm的普通纸配方中掺入5wt％CaCl₂和5wt％聚二氰基二酰胺溶液(有添加剂的普通纸)。再根据相同规格制备无上述添加剂的普通纸以作对比(无添加剂的普通纸)。用三种不同的油墨体系在含添加剂的普通纸和不含添加剂的普通纸上制备包含黑白印刷图像的印刷图像。记录每个黑白图像的光学密度，结果以图表形式示于图1。光学密度测量用密度计进行，以测量区域填充的黑度。较高的光学密度值表示印刷图像表现出较暗的黑度。

实施例2-呈色范围

在约1.5gsm的普通纸配方中掺入5wt％CaCl₂和5wt％聚二氰基二酰胺溶液(有添加剂的普通纸)。再根据相同规格制备无上述添加剂的普通纸以作对比(无添加剂的普通纸)。用三种不同的油墨体系在含添加剂的普通纸和不含添加剂的普通纸上制备包含彩色印刷图像的印刷图像。记录每个印刷图像的呈色范围，结果以图表形式示于图2。呈色范围测量在基本色(青、品红和黄)和二次色(红、绿和蓝)的正方形上进行。测量获得L*a*b值，呈色范围值较高表示印刷品表现出更浓或更饱和的颜色。

实施例3-耐滴流性

在约1.5gsm的普通纸配方中掺入5wt％CaCl₂和5wt％聚二氰基二酰胺溶液(有添加剂的普通纸)。再根据相同规格制备无上述添加剂的普通纸以作对比(无添加剂的普通纸)。用三种不同油墨体系在含添加剂的普通纸和不含添加剂的普通纸上制备包含黑白和彩色印刷图像的印刷图像。耐滴流性试验通过印刷棒进行，在印刷试样上滴50μl单位的水，并允许水以滴流形式流掉。在滴流区进行光学密度测量，观测有多少油墨从棒上流走。在该试验中，较低的光学密度表示较好的耐滴流性，因为较少颜料从印刷棒流走。

从以上实施例1至3可见，当在根据本发明实施方案制备的纸上印刷时，光学密度、呈色范围和耐滴流性比在普通纸上用相同油墨印刷时得到改善。

虽然本发明已参考某些优选实施方案描述，但本领域技术人员将会懂得，可进行各种修改、变化、省略和替代而不脱离本发明的精神。因此本发明仅由附属权利要求范围限定。

Claims (20)

1.用于喷墨应用的介质纸，包含：

纸基材；和

与所述纸基材缔合的聚二氰基二酰胺和多价盐，所述聚二氰基二酰胺和多价盐在所述喷墨应用前与所述纸基材缔合。

2.权利要求1的介质纸，其中聚二氰基二酰胺和多价盐涂覆在纸基材表面上。

3.权利要求1的介质纸，其中聚二氰基二酰胺和多价盐掺入到纸基材中。

4.权利要求1的介质纸，其中聚二氰基二酰胺和多价盐涂覆在纸基材表面上并掺入到纸基材中。

5.权利要求1的介质纸，其中i)聚二氰基二酰胺涂覆在纸基材表面上而多价盐掺入到纸基材中，或ii)多价盐涂覆在纸基材表面上而聚二氰基二酰胺掺入到纸基材中。

6.权利要求1的介质纸，其中聚二氰基二酰胺和多价盐至少之一以涂料组合物涂覆在纸基材表面上，所述涂料组合物还包含选自无机颜料、粘合剂、淀粉、荧光增白剂、染料、润滑剂、表面活性剂、流变学改性剂、交联剂、消泡剂、分散剂的添加剂，以及它们的组合。

7.权利要求1的介质纸，其中聚二氰基二酰胺和多价盐至少之一掺入到纸基材中，所述纸基材包括纸纤维和选自无机颜料、粘合剂、淀粉、荧光增白剂、染料、润滑剂、表面活性剂、流变学改性剂、交联剂、消泡剂、分散剂的添加剂，以及它们的组合。

8.权利要求1的介质纸，其中纸基材选自木浆纸、合成纸、回收纸和纤维纸。

9.权利要求1的介质纸，其中聚二氰基二酰胺选自二氰基二酰胺-聚亚烷基多胺缩合物、聚亚烷基多胺-二氰基二酰胺铵缩合物、二氰基二酰胺-福尔马林缩合物和季化聚二氰基二酰胺树脂。

10.权利要求1的介质纸，其中多价盐包括选自钙、镁、铜、镍、锌、钡、铁、铝和铬的金属，且其中多价盐包括选自氯化物、碘化物、溴化物、硝酸盐、硫酸盐、亚硫酸盐、磷酸盐、氯酸盐、乙酸盐、苯甲酸盐、甲磺酸盐和甲苯磺酸盐的阴离子物质。

11.权利要求10的介质纸，其中多价盐是氯化钙。

12.用于喷墨应用的介质纸的制备方法，包括：

制备纸基材；和

将聚二氰基二酰胺和多价盐与纸基材缔合，所述聚二氰基二酰胺和所述多价盐在所述喷墨应用前与所述纸基材缔合。

13.权利要求12的方法，其中缔合步骤包括至少一个下列步骤：i)在纸基材的表面上涂覆聚二氰基二酰胺和多价盐，和ii)将聚二氰基二酰胺和所述多价盐掺入到纸基材中。

14.权利要求12的方法，其中缔合步骤包括在纸基材的表面上以涂料组合物涂覆聚二氰基二酰胺和多价盐至少之一，所述涂料组合物还包含选自无机颜料、粘合剂、淀粉、荧光增白剂、染料、润滑剂、表面活性剂、流变学改性剂、交联剂、消泡剂、分散剂的添加剂，以及它们的组合。

15.权利要求12的方法，其中缔合步骤包括将聚二氰基二酰胺和多价盐至少之一掺入到纸基材中，所述纸基材包括纸纤维和选自无机颜料、粘合剂、淀粉、荧光增白剂、染料、润滑剂、表面活性剂、流变学改性剂、交联剂、消泡剂、分散剂的添加剂，以及它们的组合。

16.权利要求12的方法，其中纸基材选自木浆纸、合成纸、回收纸和纤维纸。

17.权利要求12的方法，其中聚二氰基二酰胺选自二氰基二酰胺-聚亚烷基多胺缩合物、聚亚烷基多胺-二氰基二酰胺铵缩合物、二氰基二酰胺-福尔马林缩合物和季化聚二氰基二酰胺树脂。

18.权利要求12的方法，其中多价盐包括选自钙、镁、铜、镍、锌、钡、铁、铝和铬的金属，且其中多价盐包括选自氯化物、碘化物、溴化物、硝酸盐、硫酸盐、亚硫酸盐、磷酸盐、氯酸盐、乙酸盐、苯甲酸盐、甲磺酸盐和甲苯磺酸盐的阴离子物质。

19.权利要求12的方法，其中多价盐是碱土金属盐。

20.权利要求12的方法，其中多价盐是过渡金属盐。