CN104245341B - 介质组合物 - Google Patents

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Abstract

本申请描述的是介质组合物。该介质组合物包含基底和一个油墨接受层，该油墨接受层包含粘合剂，该粘合剂包含乙烯‑乙烯醇共聚物，其具有75摄氏度或更低的玻璃化转变温度，175摄氏度或更低的熔点温度，并且/或150摄氏度或更低的结晶温度。该油墨接受层可以使用挤出技术施加于基底上。

Description

介质组合物
背景技术
用于大幅面打印的介质通常由聚氯乙烯(PVC)制成。PVC特别适用于户外标识(signage)，因为它是耐候和耐褪色的。然而，PVC的耐候性提供优势的同时，耐候性也意味着相比于纤维素材料，PVC在垃圾填埋场不易降解或分解。PVC的另一不期望的特性在于，它具有较差的可再循环性。
聚氯乙烯中存在的氯会导致额外的环境问题。全球环境压力正在促使打印业减少使用PVC。但当用于大幅面打印应用中时，由除了PVC外的材料制成的介质在通过大幅面打印机用乳胶油墨打印时遭受差的性能。
附图的简单说明
图1是介质的示意图。
图2是一个图表，示出了Soamol E3808和G-Soamol GS654B的性能。
图3是一个图表，示出了油墨接受层的实验组合物。
图4是一个图表，示出具有不同油墨接受层的介质的图像质量特性。
图5是一个图表，示出具有不同油墨接受层的介质的耐用性。
图6是一个图表，示出具有不同油墨接受层的介质的可制造性。
图7是一个图表，示出具有不同油墨接受层的介质的物理特性。
详细说明
本文描述的是接受在其上的打印图像的介质。该介质是由除了PVC以外的材料制得，但不具有非PVC介质的负面属性。本文所描述的介质包括基底和包含聚合物粘合剂的油墨接受层。聚合物粘合剂包括可挤出的无定形乙烯-乙烯醇(EVOH)共聚物，该共聚物具有与传统的EVOH共聚物相比更低的玻璃化转变温度，更低的熔点，和/或更低的结晶温度。与不含PVC的其它介质相比，该介质在大规模的打印应用中可以提供改进的性能。
如本文中所使用的，与不含PVC的其他介质相比的“改进的性能”，一般是指与“图像质量”相关的改进性能。“图像质量”是指应用到介质之后的油墨的丰满、强度、清晰度和整体图像特性。图象质量的量度包括色域、光密度等。“改进的性能”也可以指在摩擦或以其他方式物理地与各种物体接合时改进的地耐涂抹或耐脏污性(resistance to smearingor blurring)。
本文所描述的介质可以应用于多种打印系统。特别提及的是便于大幅面打印应用的打印系统。大幅面打印可用于制作横幅、海报、标识等。大幅面打印可以生产用于室内应用和室外应用的产品。便于大幅面打印的打印设备实例包括商品名为DESIGNJETTM的购自Hewlett-Packard的打印机。其它的打印设备包括热喷墨打印设备、压电喷墨打印应用、以及其他形式的喷墨打印。
现在参照图1，示出了介质100的示意图。该介质可以包括油墨接受层或喷墨接收层102，连接层104，以及基底层106和108(基底可包括机织部分106和挤出部分108)。
本文中，术语“介质”指的是用于打印应用的任何类型介质。在此描述的大幅面打印应用的介质仅是为了说明目的。然而，介质并不局限于任何特定的尺寸。此外，除非明确声明该介质可以具有任何组分类型、材质选择、介质材料或结构的布置、化学组分、分层顺序、层数、层取向、厚度值、孔隙度参数、材料数量以及其它相关因素。
该介质不是油墨专用的。由于介质不是油墨专用的，所以该介质可以与各种油墨、染料、颜料、液体调色剂组合物、固体调色剂组合物、升化染料(sublimation dye)、蜡、胶乳、溶剂、弱溶剂、可UV固化剂等一起使用。
基底106和/或108可以是任意尺寸。尺寸可以是任何大小或厚度。作为一个实例，基底106和/或108可以具有均匀的厚度或非均匀的厚度。厚度可以在0.025毫米至1毫米之间。在另一实例中，该厚度可以是0.15-0.25mm。虽然这里为了说明的目的描述了适合于大幅面打印应用(使用打印宽度为36英寸-126英寸的打印机)的基底尺寸，但是，基底106和/或108可以是任何大小的。
基底106和/或108由任何适于打印的材料制成。该材料可以包括纸浆、湿纸、干纸等的任意组合。基底106和/或108可以是纤维状和/或多孔的。基底106和/或108可以是平板、辊、网、带、膜等形式。基底106和/或108可以具有透明、半透明和/或不透明的特性。
基底106和/或108可以由任何适于打印的材料制成，只要该材料不包括氯。例如，基底106和/或108不由PVC制成。基底106和/或108可以包括纤维素木材、布、非织造织物、机织织物、毡、合成的或非纤维素纸、玻璃或含玻璃产品、金属、聚酯或任何组合或混合物。各种有机聚合物的组合物可用于形成基底106和/或108。
聚烯烃是可用于形成基底106和/或108的有机聚合物组合物的实例。聚烯烃是衍生自一种或多种简单烯烃单体的一类聚合物。烯烃是含有至少一个碳碳双键的不饱和化合物。只有一个双键且无其它官能团的最简单的无环烯烃构成了具有通式CnH2n的烃的同系物。
聚烯烃的类型，包括高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、聚丙烯、乙烯丙烯共聚物等。聚烯烃类基底提供了可再循环的传统的PVC类基底的替代物。聚烯烃基底是最常用的PVC的替代物，以减少环境担忧。具有聚烯烃基底的打印制品的一个实例可以以商品名HDPE Reinforced Banner购自Hewlett-Packard。参照图1，元件106可以是机织的HDPE，元件108可以是挤出的HDPE。
传统的基底包括PVC。对PVC固有的环境担忧促使打印行业选择具有替代基底例如聚烯烃的介质。然而，仅包括聚烯烃的介质倾向于遭受差的性能。
对于聚烯烃类基底，在打印过程中用于干墨(例如胶乳墨)的固化温度必须小于90℃。聚烯烃的熔点接近130℃，所以在高于90℃时温度下，聚烯烃类基底易变形。当聚烯烃基底在低于90℃的温度下固化时，该基底表现出差耐久性，包括打印图像的耐干和湿摩擦性。
为减少或消除差的图像质量和差的耐湿性，介质还包括油墨接受层(也称为喷墨接受层)102。如本文使用的，“油墨接受层”指的是在一个或多个层，其在打印过程中接受至少一部分输送给介质的油墨材料。
油墨接受层102可以相对于基底106和/或108在任何位置和以任何取向布置。油墨接受层102可以被布置在基底106和/或108内，和/或布置在基底106和/或108的表面上。聚烯烃类基底106和/或108以及油墨接受层102，可以被用作PVC类基底的替代物，从而通过消除PVC类基底的使用而解决PVC固有的环境担忧。
油墨接受层102可以作为涂层被布置在基底106和/或108的表面上。油墨接受层102可以涂覆基底106和/或108的至少一部分。油墨接受层102可以涂覆基底106和/或108的至少25％。根据另一个实施例，油墨接受层102可以涂覆基底106和/或108的至少50％。油墨接受层102可以沿其整个长度具有1μm～50μm的均匀厚度。在另一实施例中，厚度可以是15μm～25μm。
例如，油墨接受层102的涂层重量至少为10g/m2。在另一个实施例中，油墨接受层102的涂层重量至少为20g/m2。进一步地，油墨接受层102的涂层重量至少为30g/m2。
虽然在本文中描述的是涂层，但是，可以理解，油墨接受层102也可以浸渍在基底106和/或108中从而被基底106和/或108支撑。油墨接受层102也可以采取涂覆和浸渍的结合的形式。
油墨接受层102可有利于油墨粘附在介质，从而改善图像质量。为此目的，油墨接受层102包括至少一种粘合剂。当用于本文中时，术语“粘合剂”通常是指这样的组合物，其能够化学、物理、静电或其他方式地将一种或多种材料以给定的配方或结构保持在一起，以提供机械强度、粘结性等。
油墨接受层102的粘合剂包括聚合物粘合剂。聚合物粘合剂是乙烯-乙烯醇(EVOH)共聚物。术语“共聚物”是指聚合物组成，其是两种或更多种不同的单体的产品，或是用来形成聚合物结构或骨架的两种或更多种不同聚合物的产品。
EVOH共聚物是乙烯和乙烯醇的共聚物。EVOH共聚物可以具有不同的乙烯量和乙烯醇量，从而可以提供多种性能。对乙烯和乙烯醇的量进行选择，使得EVOH共聚物表现出低结晶度。换句话说，此处使用的EVOH共聚物是高度无定形的。具有低结晶度、高无定形的EVOH共聚物产生具有良好的拉伸性的用于打印应用的EVOH共聚物。
高度无定形的EVOH与其它类型的EVOH具有相似或相同的化学配方。然而，与其他类型的EVOH相比，高度无定形的EVOH具有低的结晶温度。低结晶温度意味着该材料具有较低的形成晶体结构的倾向。低的形成晶体结构的倾向导致更加无定形的结构。在一个例子中，EVOH的结晶温度为至多150℃。根据另一例子，EVOH的结晶温度为至多140℃。在另一个例子中，EVOH的结晶温度为至多130℃。
高度无定形的EVOH的熔点温度具有这样的熔点温度，该温度意味着在打印过程的典型固化温度下，该材料具有较低的渗色(bleed)或脏污(smudge)倾向。在一个例子中，EVOH的熔点温度为至多175℃。在另一个例子中，EVOH的熔点温度为至多165℃。根据进一步的实例中，熔点温度为至多155℃。
高度无定形的EVOH也显示出有助于其有利性质的玻璃化转变温度。在一个实例中，玻璃化转变温度至多为75℃。根据另一个实例中，玻璃化转变温度至多为55℃。在进一步的例子中，玻璃化转变温度至多为45℃。
EVOH共聚物可以商品名SOARNOLTM商购自日本大阪的Nippon Gohsei，。无定形级的EVOH共聚物可以商品名G-SOARNOLTM商购自日本大阪的Nippon Gohsei。Nippon Gohsei的美国供应商是Soarus，L.L.C。EVOH共聚物也可以商品名商购自Lisle，Illinois的Eval Company ofAmerica。
可挤出的油墨接受层102可以包括附加的粘合剂。可以在油墨接受层或其它层中使用的附加粘合剂的例子包括：聚丙烯酸，聚乙二醇，聚氨酯，聚酰胺树脂，聚(乙酸乙烯酯-乙烯)共聚物，聚丙烯酸酯，聚甲基丙烯酸酯，以及它们的混合物。
油墨接受层102可以包括附加的组分。附加组分可包括颜料组合物。术语“颜料”通常是指用于为给定配方赋予颜色、不透明度、结构支撑等的材料。颜料组合物可以是有机性质的、无机性质的、合成的或它们的组合。颜料组合物的例子是勃姆石或假勃姆石。
附加组分也可包括：增滑剂，其降低油墨接受层的摩擦水平；油墨固定剂，其化学、物理或静电地将油墨材料粘合至油墨接受层、或油墨接受层内或油墨接受层上或以其他方式固定至油墨接受层、或油墨接受层内或油墨接受层上。除了或者替代上述的那些，也可以在油墨接受层中掺入多种其它的附加成分。附加成分的例子包括杀生物剂，UV/光防护剂和/或吸收剂，褪色控制剂(fade-control agent)，填料，防腐剂，润湿剂，增塑剂，等等。
如果需要的话，基底106或108可以至少部分地被选定的涂层材料或制剂涂覆，其基本上是非多孔的、非吸收性的且油墨可渗透的。该涂层可具有1～40μm的均匀厚度。根据另一实例，该涂层可以具有从10μm～30μm的均匀厚度。
该涂层可由许多组合物制备而成。组合物可根据若干因素选择选择，所述因素包括被输送的油墨类型、将使用介质的打印系统等等。聚乙烯是代表性的非多孔、非吸墨涂层。可以被用来实现非多孔、非吸墨涂层的其它组合物包括各种有机聚合物，如聚苯乙烯，聚对苯二甲酸乙二醇酯，聚碳酸酯，树脂，聚四氟乙烯，聚酰胺，聚丙烯，乙酸纤维素，丙烯酸酯，或它们的混合物。该涂层可以包括多种其他成分，以形成更多的吸收材料层。这些不同的成分包括一种或多种颜料，粘合剂，填料，UV/光稳定剂，增滑剂，防腐剂，等等。
介质也可以采用附加的材料层或“连接层”104或“中间层”。连接层104可以具有从1μm到50μm的厚度值。连接层104还可以有10μm到40μm的厚度。
连接层104可以从许多不同的成分制成。该不同的成分可包括颜料，粘合剂，填料，UV/光稳定剂，一般的稳定剂，油墨固定剂等。
介质100可通过使油墨接受层的粘合剂接触基底而制成。油墨接受层的粘合剂可以包括在基底内。附加地，或可替代地，粘合剂可以涂布在基底的表面上。附加的层和/或涂层可以类似地添加至基底。
介质100可通过挤出涂布工艺制成。将可挤出的EVOH共聚物树脂挤出在聚烯烃类基底106和108的表面上，以形成油墨接受层102。可挤出EVOH共聚物的低结晶度提高了不同聚合物之间的相容性，带来了更快的挤出涂布速度和更低的制造成本。
挤出涂布可以在高达320摄氏度的温度下进行。挤出涂布的工艺包括，将树脂从狭缝模头排出到移动的网上，该网然后通过包括橡胶包覆压力辊和镀铬冷却辊的辊隙，其使熔融膜冷却回到固体状态，并赋予塑料表面所需要的涂饰(finish)。
根据另一实例，挤出涂布工艺可形成四层结构的介质100。稀松布(scrim)106可以用作聚烯烃类基底的中间物。稀松布106可以是能够给介质100提供结构、完整性等的任何物质。稀松布106给进一步的支撑层提供了附加的粘合性，使得介质可以被用于其预期的用途。稀松布106可以是聚烯烃。
将聚烯烃如HDPE108挤压到稀松布的背面，从而制得HDPE基底。可以将连接层104挤出到正面上。可以将油墨接受层102挤出到基底正面的表面上，以形成最终的介质100。
具有聚烯烃类基底和可挤出EVOH共聚物油墨接受层的介质100，具有优于传统PVC基介质的优点。具有聚烯烃类基底和EVOH共聚物油墨接受层的介质是可再循环的和环境友好的。由于具有聚烯烃类基底和EVOH共聚物油墨接受层的介质不含有氯，所有有关使用氯的环境问题得到缓解。
具有聚烯烃类基底和EVOH油墨接受层的介质100还具有优于未涂布的聚烯烃类基底的优点。当固化温度设定高于90℃时，聚烯烃类基底膜因其较低的熔点(其接近于固化温度)，会发生变形。因此，对聚烯烃类基底，固化温度必须设置为低于90℃，从而导致差的湿耐久性。当与未涂布的聚烯烃类基底和具有更结晶EVOH共聚物油墨接受层的聚烯烃类基底相比时，可挤出的无定形EVOH共聚物油墨接受层为打印图像带来了改进的湿耐久性。此外，可挤出的无定形EVOH共聚物油墨接受层还带来了改进的整体图像质量，包括改进的色域、改进的聚结和改进的渗色控制。
油墨接受层中使用的可挤出、无定形EVOH共聚物具有优于其它更结晶EVOH共聚物的附加优点。相比于更结晶EVOH共聚物，可挤出的无定形EVOH共聚物具有更好的拉伸性。
实验
EVOH共聚物
图2示出Soamol E3808EVOH共聚合物和G-Soarnol SG654B EVOH共聚物之间的比较。如图2中所示，Soamol E3808和G-Soamol SG654B具有相同的化学性质。但是，G-SoamolSG654B具有比Soamol E3808低的结晶温度。结晶温度表示随温度下降至该材料开始结晶的温度。因此，较低结晶温度表示该材料具有较低的形成晶体结构的倾向，从而形成了更加无定形的结构。由于G-Soamol SG654B的结晶温度比Soarnol E3808低，所以G-Soamol SG654B更无定形并比SoamolE3808更少结晶。
制备具有不同油墨接受层的介质
根据挤出工艺在230℃的加工温度下制备介质。每个介质有聚烯烃基底，它包括挤出的HDPE背涂层和高密度聚乙烯织造层。连接层是由具有80干重比率(％)的Lotader 5500和具有20干重比率(％)的Lotader4210制成。油墨接受层的组成可变，如附图3所示。
在第一对照(对照1)中，油墨接受层包含100％(干重)的Soamol E3808。
在第二对照(对照2)中，油墨接受层包含80％(干重)的Soamol E3808和20％(干重)Orevac9304，乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)。
在实施例1-4中，油墨接受层包括更无定形的G Soamol(G-Soamol GS634和G-Soamol GS654B)。
在实施例1中，油墨接受层包含100％(干重)的G-Soamol GS634。
在实施例2中，油墨接受层包含100％(干重)的G-Soamol GS654B。
在实施例3中，油墨接受层包括80％(干重)的G-Soamol GS634和20％(干重)的Orevac9304。
在实施例4中，油墨接受层包含80％(干重)的G-Soamol GS654B和20％(干重)的Orevac9304。
这些样品随后使用L25500以10便(pass)打印模式进行打印，并在80℃下固化和保持24小时，其后对图像质量和耐久性进行评价。
图像质量
如附图4中所示，以色域和60度下的平均图像光泽来确定对照1、对照2和实施例1-4中的图象质量。
使用工业标准Spetrolino分光光度计通过测定72色对色域进行测定。数值越高，色域方面越好。在对照1、实施例1和实施例2的第一组中，每个实施例1和实施例2都显示出比对照1更好的色域，在对照2、实施例3和实施例4的第二组中，实施例4显示出比对照2更好的色域。
关于60度下的平均图像光泽，更高的数值也反映了更好的图象光泽。在组1中，实施例2显示出比对照(对照1)具有更好的图像光泽。在组2中，实施例4显示出比对照(对照2)更好的图像光泽。
耐久性
如图5中所示，针对对照1、对照2和实施例1-4确定了耐摩擦性。使用泰伯磨擦试验机(Taber Rub Tester)测定摩擦耐久性。针对水摩擦5个循环后，windex摩擦5个循环后(和干摩擦5个循环后的评级根据1至5标度的视觉评级1为最差，5为最好。
在对照1、实施例1和实施例2的组中，实施例2表现出比对照1更好的水摩擦、windex摩擦和干摩擦耐久性。在对照2、实施例3和实施例4的组中，实施例3和实施例4显示出比对照2更好的水摩擦、windex摩擦和干摩擦耐久性。
可制造性
图6示出了对照2、实施例3和实施例4的聚合物混溶性，可制造特性。聚合物混溶性评级是基于标度1至5的视觉评级，其中5是最好的。实施例4表现出比实施例3更高的聚合物混溶性，实施例3表现出比对照2更高的聚合物混溶性。
物理性能
图7是显示对照1、实施例1和实施例2的物理性质的图。对照1具有173℃的熔融温度，58℃的玻璃化转变温度，和152℃的结晶温度。实施例1具有175℃的熔融温度，59℃的玻璃化转变温度，和153℃的结晶温度。表现出比对照1与实施例1两者优异的图像质量和耐久性的实施例2具有160℃的熔融温度，53℃的玻璃化转变温度，129℃的结晶温度。
数值数据例如温度、浓度、时间、比率和等在本文中是以范围的形式进行描述。范围形式仅仅是为了方便和简洁。范围形式应当被灵活地解释，以不仅包括明确记载为范围端值的数值，而且还包括了范围内所有被包含的单个数值或子范围，如同每个数值和子范围被明确地列举一样。
当在本文中报告时，任何数值数据是指隐含地包括了术语“约”。进行测量时因可能发生的实验误差所产生的值，都被包括在数值数据中。
可以对所描述的上述的例子进行许多变化和修改。所有这些修改和变化都旨在包括在本公开内容的范围内，并且由所附权利要求保护。应当指出的是，单数形式“一”，“一个”和“该”也包括复数形式的引用，除非上下文另有明确说明。

Claims (13)

1.介质组合物，其包含：
聚烯烃类基底；和
油墨接受层，其包含粘合剂，该粘合剂包含结晶温度为150摄氏度或更低的乙烯 - 乙烯醇共聚物。
2.如权利要求1所述的介质组合物，其中该粘合剂包含结晶温度为140摄氏度或更低的乙烯 - 乙烯醇共聚物。
3.如权利要求1所述的介质组合物，其中该粘合剂包含玻璃化转变温度为75摄氏度或更低的乙烯 - 乙烯醇共聚物。
4.如权利要求1所述的介质组合物，其中该粘合剂包含熔点温度为175摄氏度或更低的乙烯 - 乙烯醇共聚物。
5.如权利要求1所述的介质组合物，其中该油墨接受层具有至少为10g/m2的涂层重量。
6.如权利要求1所述的介质组合物，其中该油墨接受层具有至少20 g/m2的涂层重量。
7.制备如权利要求1所述的介质组合物的方法，该方法包括：
将无定形乙烯 - 乙烯醇共聚物挤出涂布在聚烯烃类基底的表面上，该共聚物具有150摄氏度或更低的结晶温度。
8.如权利要求7所述的方法，其中所述结晶温度为140摄氏度或更低。
9.如权利要求7所述的方法，其中该乙烯 - 乙烯醇共聚物具有75摄氏度或更低的玻璃化转变温度。
10.如权利要求7所述的方法，其中该乙烯 - 乙烯醇共聚物具有55摄氏度或更低的玻璃化转变温度。
11.如权利要求7所述的方法，其中该乙烯 - 乙烯醇共聚物具有175摄氏度或更低的熔点温度。
12.如权利要求7所述的方法，其中该乙烯 - 乙烯醇共聚物具有165摄氏度或更低的熔点温度。
13.如权利要求7所述的方法，其中该乙烯 - 乙烯醇共聚物具有75摄氏度或更低的玻璃化转变温度， 175摄氏度或更低的熔点温度，和150摄氏度或更低的结晶温度。
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