CN101641221A - 用于改善的输出堆叠性能的涂布介质 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于喷墨油墨印刷的涂布基材。所述基材可在成像面具有油墨接受涂层。在相反的表面或背面，基材可具有两个涂层：卷曲控制涂层和用于提供抗刮性的照片感涂层。卷曲控制涂层最接近基材，照片感涂层涂布在卷曲控制涂层上。照片感涂层的接触角大于约90度，水蒸气传输速率大于约5克/米2/12小时。

Description

用于改善的输出堆叠性能的涂布介质
发明背景
用于喷墨印刷的纸通常包括经设计具有高油墨吸收率的高品质纸或无木纸(wood-free papers道林纸)。这些纸能很好地用于喷墨印刷，因为喷墨油墨容易吸收，并且快速干燥。但是，这些纸常常不能用于印刷清晰的图像。因此，为了提高印刷质量和图像质量(例如照片中)，已经开发了特定的介质与水性油墨一起使用。例如，已经通过在纸基材上涂布油墨接受层制得各种涂布纸(美术纸，涂料纸，铸涂纸等)。另外，通过在纸或其它载体(例如透明或不透明的塑料膜载体)上涂布油墨接受层制得记录片。这类特殊介质的例子使用微孔油墨吸收层。尽管微孔介质在某些图像质量性质方面提供了较好的基材，但是在较快的印刷速度下所遇到的一个缺点是堆叠缺陷，这是因为在油墨干燥之前就已经堆叠了不止一张已印刷介质。
随着数字印刷日益流行并且喷墨输出装置不断推进照片印刷速度，无论使用何种类型的涂料，要求喷墨印刷物能在印刷机输出盘中堆叠而没有洇色(color bleed)(油墨迁移)、颜色偏移、模糊(印刷图像的黑色光学密度降低)或与相邻介质片粘附的现象变得越来越重要。换言之，作为快速印刷的副产物，印刷介质必须经常在印刷图像干燥到足以防止油墨迁移、颜色偏移或模糊之前堆叠。尽管在使用微孔介质时该问题特别普遍，但是该问题是几乎所有其它类型的介质都会遇到的问题，具体取决于油墨、基材、图像的油墨负载、堆叠时间和所选用的印刷速度。
优选实施方式的详述
在揭示和描述本发明之前，应该理解，本发明不局限于本文揭示的具体方法步骤和材料，因为这些方法步骤和材料可以在一定程度上变化。还应理解，文中使用的术语仅仅是为了描述特定实施方式的目的。术语并不意在限制，因为本发明的范围仅仅由所附权利要求及其等同项限定。
必须注意，除非上下文另外清楚地说明，否则在本说明书和所附权利要求中使用的单数形式的“一个”、“一种”和“该”包括复数指代物。
文中使用的“液体载剂”或“油墨载剂”指这样一种流体，在该流体中着色剂可以分散(颜料)或溶剂化(染料)，形成依据本发明实施方式的喷墨油墨。许多液体载剂和载剂组分在本领域中是已知的。通常液体载剂可以包括各种不同试剂的混合物，例如助溶剂、缓冲剂、杀生物剂、螯合剂、粘度调节剂和水。液体载剂也可以携带其它固体，例如胶乳微粒、增塑剂等。
“原纸(Raw base paper)”包括任何未挤出或未涂布的纸，包含纤维、填料、添加剂等。填料和添加剂的例子包括木材、粘土、高岭土、碳酸钙、石膏、氧化钛、滑石、三水合氧化铝、氧化镁、矿物、合成填料、天然填料和它们的组合。
“基材”包括可依据本发明实施方式涂布的任何基底材料(basematerial)，例如纸基材等。另外，预涂布的基材，例如聚合物涂布的基材，可溶胀的介质或微孔介质，也可用于本发明的实施方式中。在一个实施方式中，基材的核心是原纸。在该应用中原纸可用作湿气储库，因此可具有吸收性。
文中使用的“水蒸气传送速率”或“水蒸气传输速率”表示从以下测试获得的数值：在将液体油墨印刷到第一涂布介质片的正面后，立即将相同类型的第二涂布介质片堆叠在第一基材上(第二基材的背面堆叠在第一基材的经过印刷的正面上)。将另外9个基材堆叠在第二基材上，这样共有10个基材堆叠在印刷的基材上。然后在12小时后计算印刷的介质的重量损失，从而计算出从第一介质片传输出去的液体的数量。通常，堆叠不渗透层能很大程度地防止印刷的介质片的油墨运载剂的水分损失。通常，水分损失越大，观察到的堆叠图像缺陷越少，但是在某些实施方式中水分损失慢是有利的。
“着色剂”可包括染料、颜料、和/或可以在本发明实施方式的液体载剂中悬浮或溶剂化的其它微粒。染料通常是水溶性的，颜料通常是非水溶性的。可使用的颜料包括自分散的颜料和通过其它添加剂分散的颜料。自分散的颜料包括那些已经通过电荷或聚合物基团进行过化学表面改性的颜料。该化学改性有助于颜料变成和/或基本上保持分散在液体载剂中。颜料也可以是利用液体载剂中独立的分散剂(例如可以是聚合物、低聚物或表面活性剂)的更标准的颜料。
为了简便起见，文中所用的多个组分可用一个通用列表给出。但是，这些列表应理解为如同列表中的每个成员均单独认定为独立且唯一的成员。因此，除非有相反提示，否则，该列表中没有任何单独的成员可以仅仅根据它们出现在共群中而理解为实际上等同于相同列表中的任何其它成员。
可以以范围形式表示或给出浓度、数量和其它用数字表示的数据。应该理解，使用这种范围形式只是为了方便和简洁，应该灵活地将其解释成不仅包括作为范围界限明确列举的数值，而且包括所有包含在该范围内的单个数值或子范围，就如同各数值和子范围都已明确列举。例如，“约0.01至2.0”的数值范围应理解为不仅包括明确表示的约0.01至2.0的数值，还包括在所述范围内的单个数值和子范围。因此，在该数值范围内包括单独的数值如0.5、0.7和1.5，以及子范围如0.5-1.7、0.7-1.5和1.0-1.5等。相同的原理适用于仅仅陈述了一个数值的范围。此外，无论所描述的范围或特征的宽度如何，这种解释都适用。
在揭示和描述本发明之前，应该理解，本发明不局限于本文揭示的具体方法步骤和材料，因为这些方法步骤和材料可以在一定程度上变化。还应理解，文中使用的术语仅仅是为了描述特定实施方式的目的。术语并不意在限制，因为本发明的范围仅仅由所附权利要求及其等同项限定。
牢记此点，人们已经认识到，为喷墨印刷提供能适应加快的印刷速度并且容易使用(例如无人监管的印刷)同时仍然保持印刷图像的高质量的涂布基材是有利的。在本发明的实施方式中，用于喷墨油墨印刷的涂布基材可包括成像面和相反的背面，其中成像面包括配制用于接受喷墨油墨组合物的微孔涂层，背面包括配制用于防止介质卷曲的涂层(例如卷曲控制涂层)以及配制用于提供抗刮性的其它涂层。其它涂层或照片感涂层(photo feelcoating)的接触角大于约90度，水蒸气传输速率大于约5克/米2/12小时。一方面，照片感涂层的接触角大于约90度，水蒸气传输速率大于约20克/米2/12小时。
在一个实施方式中，涂布基材可以是喷墨油墨印刷介质。在另一个实施方式中，喷墨印刷介质可以是照片纸。照片纸可以是光泽或半光泽的。在涂布基材中可包括阻挡涂层。这类阻挡涂层可位于基材的成像面与油墨接受层之间，以防止油墨进入纸基材中。
一种制备喷墨印刷用印刷介质的方法还包括在基材上施涂一定的涂层。可以在基材的成像面施加油墨接受层。在基材的相反背面涂布卷曲控制层，而包含聚合物珠粒的照片感层可以涂布在卷曲控制层上。在一个实施方式中，例如，可以使用帘式涂布机同时施加卷曲控制层和照片感层。在一个具体例子中，施加的照片感层的涂层重量可以约为0.5克/米2至约5克/米2。在另一个例子中，施加的卷曲控制层的涂层重量可以约为15克/米2至约50克/米2。在一个更具体的例子中，所施加的照片感层的涂层重量可以约为0.5克/米2至约5克/米2，所施加的卷曲控制层的涂层重量可以约为15克/米2至约50克/米2。该方法还包括将阻挡层施加到基材的成像面。然后，在阻挡层上施加油墨接受层。
依据这些实施方式，本文提供了适用于各印刷介质和相关方法的不同细节。因此，这些实施方式的任何一个的一般讨论与其它实施方式相关。
因此，依据本发明的实施方式，成像面可包括包含无机微粒基涂料的微孔油墨接受层。油墨接受层可以直接施加在基材上，或者可以施加在阻挡涂层上。如果存在阻挡涂层，则阻挡涂层可用于防止流体从油墨接受涂层流入基材中，以及/或者用于调节或控制最终产品的表面外观和光泽。因此，在一个实施方式中，阻挡涂层可直接与基材接触。在另一个实施方式中，阻挡涂层可直接涂布在基材或原纸上，油墨接受层可直接涂布在阻挡涂层上。
基材可以是各种材料。大部分基材是本领域中已知的。可用作基材的材料的非限制性例子包括填充或未填充的原纸，其可包括纤维、填料、添加剂等。填料和添加剂的例子包括木材、粘土、高岭土、碳酸钙、石膏、氧化钛、滑石、三水合氧化铝、氧化镁、矿物、合成填料、天然填料和它们的组合。
可以将卷曲控制层涂布在基材的背面，该层可用于防止涂布的基材发生卷曲。可用于卷曲控制层的材料的非限制性例子包括颜料，例如碳酸钙、粘土、氢氧化铝，以及粘结剂，例如淀粉、蛋白质、聚乙烯醇和胶乳(例如苯乙烯-丁二烯橡胶、聚乙酸乙烯酯、丙烯酸酯)。卷曲控制层还可包含添加剂。引入这类添加剂的目的可能是为了改变预涂布液体的性质，例如粘度、表面张力、pH，或者是为了调节或增加涂层本身的性质。卷曲控制层或涂层可用于防止或控制完全涂布的基材的卷曲，使基材在成像过程之前、之中和之后，在从一个预定条件到差不多所有环境条件下均能保持基本平坦。
所述背面还包括照片感涂层。在一个实施方式中，该涂层可用于提供抗刮性，这样堆叠的介质就不会因为涂布基材之间的移动而破坏堆叠的图像。在一个实施方式中，照片感涂层可包括聚合物珠粒和粘结剂。可用于照片感涂层的粘结剂的非限制性例子包括淀粉、蛋白质、明胶、改性明胶、聚乙烯醇、聚乙酸乙烯酯、苯乙烯-丁二烯、改性聚乙烯醇、甲基纤维素、聚乙烯基吡咯烷酮、聚环氧乙烷、聚乙烯缩醛、改性的聚乙烯缩醛、苯乙烯/甲基丙烯酸酯共聚物、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯和它们的组合。聚合物珠粒的非限制性例子包括聚乙烯、聚酰胺、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸酯、聚丙烯酸酯、聚丙烯和它们的组合。如果存在这种珠粒，其粒度通常为0.01微米至30微米。在一个实施方式中，聚合物珠粒的粒度为5微米至30微米。尽管具有所述性质的任何涂层重量都包括在本发明内，但在一个实施方式中，照片感层的涂层重量约为0.5克/米2至约5克/米2。
照片感涂层除了提供抗刮性外，还能防止和/或减少洇色、颜色偏移和/或模糊。因为喷墨油墨包含溶剂，所以通过蒸发油墨溶剂会留下油墨着色剂。所述的缺陷可能是由于在油墨溶剂有足够多的机会蒸发之前就将成像的介质进行了堆叠。当照片感涂层的可湿性比成像面涂层弱时，可以减少和/或防止这类缺陷。如上所述，照片感层的接触角大于约90度。在另一个实施方式中，照片感层的接触角可以大于约110度。照片感涂层或层还可提供供油墨溶剂从油墨接受层中蒸发的区域或途径。在一个实施方式中，照片感层的蒸气传输速率大于约5克/米2/12小时，还可以大于20克/米2/12小时。在另一个实施方式中，蒸气传输速率可以大于约25克/米2/12小时。在另一个实施方式中，蒸气传输速率可以大于约30克/米2/12小时。这些蒸气传输速率以及原纸的储库能力可以一起促进蒸气通过照片感层，安全地收集在原纸的背面，该原纸可用作湿气储库来收集来自成像介质的水分，而不会明显影响图像质量。已经发现，为了获得最佳的堆叠性能，在最初的四小时内水分从印刷基材的传输速率非常重要。一方面，对于所揭示的可通气照片涂层，成像基材中至少70重量％的水分可在印刷后最初的四个小时内除去。在另一方面，大于85重量％的水分可除去。
还应注意，照片感涂层可透过水蒸气。在一个实施方式中，可对照片感涂层进行设计，使得在该涂层中存在孔，所述孔是由涂料、微粒、微粒间间距等提供的。因此，来自相邻堆叠的印刷介质中的蒸气可以以一定的速率通过该照片感涂层，从而提高之前印刷的介质的印刷质量。具体而言，通过使蒸气通入相邻堆叠的介质的背面，可以保持图像质量。相反，通过将蒸气截留在油墨印刷的介质中，例如通过堆叠不透气介质，会明显降低图像的质量，造成印刷图像的洇色和其它不利的图像质量缺陷。
依据本发明的实施方式，可以根据需要或实际情况实施不同的涂布技术。例如，可以制备涂料溶液，然后通过任何合适的施涂涂料组合物的技术将涂料溶液施涂到基材上。例如，可通过喷涂、浸涂、幕式涂布、旋流涂布、棒涂、辊涂、刮涂、缝模涂布、帘式涂布、气刀涂布和/或使用其它已知的涂布技术对基材进行涂布。对于各涂布层所选的厚度取决于本领域技术人员可确定的特别要求或应用。此外，考虑各涂料溶液的粘度，可以实施多层涂布。
实施例
以下实施例说明了目前已知的本发明的实施方式。因此，这些实施例不应被认为是本发明的限制，而仅仅用于说明如何根据现有的实验数据制得本发明的已知最佳组合物。因此，本文中揭示了组合物的代表性数值和它们的制备方法。
实施例1-卷曲控制涂层
可通过混合以下表1的组分配制卷曲控制涂料组合物：
表1
  组分   重量份数
  碳酸钙   100份
  聚乙烯醇   18份
  交联剂   2份
  增塑剂   1份
该组合物可以35克/米2的涂层重量涂布在基材上。可根据最终产品的卷曲要求，改变该涂层重量。
实施例2-照片感涂层1
可通过混合以下表2的组分配制照片感涂料组合物：
表2
  组分   重量份数
 聚酰胺珠粒(20微米)   50份
 聚乙烯醇   50份
 交联剂   3份
该组合物可以1.5克/米2的涂层重量涂布在基材上。该施涂操作可与卷曲控制涂层(例如实施例1中)同时进行，例如使用两层帘式涂布机进行。或者，可使用两通道式涂布方法(two-pass coating process)。
实施例3-照片感涂层2
可通过混合以下表3的组分配制照片感涂料组合物：
表3
  组分   重量份数
 聚酰胺珠粒(10微米)   50份
 滑石颜料   25份
 丙烯酸胶乳   25份
该组合物可以1克/米2的涂层重量涂布在卷曲控制层上。可使用棒涂、辊涂、刮涂、缝模涂布或帘式涂布之类的涂布方法完成该施涂操作。
实施例4-照片感涂层3
可通过混合以下表4的组分配制照片感涂料组合物：
表4
  组分   重量份数
  聚乙烯珠粒   75份
  碳酸钙   25份
  聚乙烯醇   25份
  交联剂   3份
  低密度聚乙烯乳液   1份
该组合物可以3克/米2的涂层重量涂布在卷曲控制层上。可使用棒涂机完成该施涂操作。
实施例5-测试数据
将具有卷曲控制涂层和实施例2对应的照片感涂层的基材与具有聚乙烯背面层的照片纸进行比较。用HP 8250打印机印刷基材，根据文中所述的过程测量和计算水蒸气传输速率。发现具有照片感涂层的基材的水蒸气传输速率为6.4克/米2/12小时，而不具有这种涂层的照片纸的水蒸气传输速率为1.6克/米2/12小时。另外，具有照片感涂层的基材的堆叠性能的相对目测结果评定为1-5级别标准中的级别5，而不具有照片感涂层的照片纸的堆叠性能评定为相同级别标准中的级别1。
虽然已经根据某些优选的实施方式描述了本发明，但是本领域技术人员将意识到，在不背离本发明精神的情况下可以作出各种修改、变化、省略和替代。因此，本发明仅受所附权利要求的范围的限定。

Claims (10)

1.一种用于喷墨油墨印刷的涂布基材，所述涂布基材具有成像面和相反的背面，所述成像面包含配制用于接受喷墨油墨组合物的油墨接受层涂料，所述背面包含最接近基材的卷曲控制涂层和在堆叠到之前印刷的涂布基材的新鲜印刷的油墨接受层上时用于提供抗刮性的覆盖照片感涂层，所述覆盖照片感涂层的接触角大于约90度，水蒸气传输速率大于约5克/米2/12小时。
2.如权利要求1所述的基材，其特征在于，所述成像面包括微孔涂层和最接近基材的阻挡涂层。
3.如权利要求1所述的基材，其特征在于，所述基材是原纸。
4.如权利要求1所述的基材，其特征在于，所述照片感涂层包含粒度为0.01微米至30微米的聚合物珠粒和粘结剂。
5.如权利要求1所述的基材，其特征在于，所述照片感层的涂层重量约为0.5克/米2至约5克/米2。
6.如权利要求1所述的基材，其特征在于，所述照片感层的接触角大于约110度。
7.如权利要求1所述的基材，其特征在于，所述照片感层的水蒸气传输速率大于约20克/米2/12小时。
8.一种制备喷墨印刷用印刷介质的方法，其包括：
a)在基材的成像面施加油墨接受层；
b)在基材的相反背面施加卷曲控制层；和
c)在基材的背面施加覆盖卷曲控制层的包含聚合物珠粒和粘结剂的照片感层；
所述照片感层的接触角大于90度，水蒸气传输速率大于约5克/米2/12小时。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述卷曲控制层和所述照片感层同时施加。
10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，施加所述照片感层至涂层重量约0.5克/米2至约5克/米2。
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