CN105939866B - 可印刷记录介质 - Google Patents

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Abstract

含有基础基底和具有按涂料组合物总重量计约3至约65重量%的总固含量并包含约10至约90重量%的具有约40至约500纳米粒度的淀粉纳米颗粒和约10至约90重量%的水溶性二价或多价金属盐的涂层的可印刷记录介质。本文还描述了制造该可印刷记录介质的方法和使用该记录介质产生印刷图像的方法。

Description

可印刷记录介质
背景
喷墨印刷是一种非击打式（non-impact）印刷方法，其中电子信号控制并引导可沉积在各种基底上的墨滴或墨流。当前的喷墨印刷技术涉及通过热喷射、压电式压力或振荡迫使墨滴通过小喷嘴到介质表面上。由于许多原因，包括低印刷机噪音、高速记录和多色记录能力，这种技术已成为在各种介质表面，特别是纸上记录图像的流行方式。喷墨卷筒纸印刷（inkjet web printing）是特别好地适用于商业和工业印刷的技术。
迅速变得明确的是，使用这样的印刷技术印刷的图像的图像质量强烈依赖于所用记录介质的构造。因此，已经开发出通常专门设计的改进的记录介质。但是，尽管已经进行许多开发，但寻找有效的可印刷记录介质通常带来挑战。因此，研究继续开发这样的介质基底。
附图简述
附图例示了本发明记录介质的各种实施方案并且是说明书的一部分。图1和2是根据本公开的实施方案的可印刷记录介质的剖视图。
发明详述
在公开和描述本公开的具体实施方案之前，要理解的是，本公开不限于本文中公开的特定工艺和材料。还要理解的是，本文所用的术语仅用于描述具体实施方案并且无意为限制性的，因为保护范围将由权利要求及其等同内容限定。在描述和要求保护本制品和方法中，将使用下列术语：除非文中清楚地另行规定，单数形式“一个”、“一种”和“所述”包括复数指代。浓度、量和其它数值数据在本文中可以范围格式呈现。要理解的是，这样的范围格式仅为方便和简要起见使用，应灵活解释为不仅包括作为该范围的界限明确列举的数值，还包括该范围内涵盖的全部数值或子范围，如同明确列举了每个数值和子范围一样。例如，“约1重量%至约20重量%”的重量范围应被解释为不仅包括1重量%至20重量%的明确列举的浓度界限，还包括个体浓度，如2重量%、3重量%、4重量%，和子范围，如5重量%至15重量%、10重量%至20重量%等。除非另行指明，所有百分比按重量计（重量%）。本文所用的“图像”是指用可见或不可见墨水组合物沉积在材料或基底上的标记、标志、符号、图形、指示和/或外形（appearance）。图像的实例可包括字符、词语、数字、字母数字符号、标点、文本、线条、下划线、突出显示等。
本公开涉及含有基础基底和涂层的可印刷记录介质，所述涂层具有按涂料组合物（coating composition）总重量计约3至约65重量%的总固含量并包含约10至约90重量%的粒度为约40至约500纳米的淀粉纳米颗粒和约10至约90重量%的水溶性二价或多价金属盐。本公开还涉及使用该记录介质产生印刷图像的方法和制造该可印刷记录介质的方法。
本文所述的可印刷记录介质提供在实现高速印刷的同时表现出优异图像质量（良好的渗色（bleed）和聚结（coalescence）性能）的印刷图像和制品。高速印刷在本文中是指可以以50 fpm或更高的速度下完成该印刷方法。
本文所述的可印刷介质具有快速吸收速率。“快速吸收速率”是指墨水的水、溶剂和/或载体可被介质以快速速率吸收以致该墨水组合物没有机会相互作用并造成渗色和/或聚结问题。吸收速率取决于并受印刷速度和墨水用量影响。印刷速度越快且墨水用量越高，对更快被介质吸收的要求就越高。具有最大墨水密度，尤其是间色的良好诊断图（diagnostic plot）倾向于聚结，且经过原色和间色的区域填充（area fills）的所有原色和间色线的图案倾向于渗色。如果在所需印刷速度下不存在渗色或聚结，吸收速率则是足够的。Bristow wheel测量可用于介质上的吸收的定量测量，其中经狭缝将固定量的流体施加到以不同速度移动的介质条上。
该可印刷记录介质因此呈现出驱使墨水载体从顶部表面快速至介质本体的快速吸收速率，并呈现出在容易将墨水组合物中存在的着色剂固定到介质表面上的同时保留大量墨水载体的高容量。这些特征使得在喷墨印刷工艺条件下提供良好图像质量。该可印刷记录介质因此非常适合用于喷墨印刷工艺。据信，该可印刷记录介质的涂料组合物改进含有其的介质的物理品质，所述品质包括但不限于，表面光滑度、白度、亮度、不透明度、颜色（a*、b*）、抗黄变、刚度和尺寸稳定性。根据本公开的可印刷记录介质可以是具有照片图像质量的纸基印刷介质。该印刷介质提供真正的高印刷质量、高呈色范围和良好的墨水吸收。快速墨水吸收速度和着色剂易固定在介质表面上的组合实现了表现在呈色范围和黑色和彩色光学密度方面的良好图像质量。
可印刷记录介质
图1和图2例示了如本文所述的可印刷记录介质(100)。如图1中所例示的，可印刷介质(100)包括支承基础基底(110)和施加在基础基底(110)的一面上的涂层(120)。如果将涂覆面用作图像接收面，另一面，即背面可以完全没有任何涂层或可以被其它化学品（例如施胶剂）或涂层涂覆以满足某些特征，如平衡最终产品的卷曲或改进印刷机中的送纸（sheet feeding）。如图2中所例示的，可以在支承基底(110)的两个相反面上都施加涂层(120)。双面涂覆介质因此具有夹层结构，即支承基底(110)的两面都被涂覆且两面都可被印刷。
布置在支承基础基底(110)上的涂层(120)可在该介质的至少一面上形成具有约0.5至约20克/平方米（g/m2或gsm）的涂层重量的涂层。该涂层可具有每面约0.5至约15 gsm或约2至约10 gsm的涂层重量。在一些实例中，该可印刷记录介质含有施加到支承基础基底(110)的仅一面上并具有约0.5至约20 gsm的涂层重量的涂层(120)。在一些其它实例中，该可印刷记录介质含有施加到支承基础基底(110)的两面上并具有每面约0.5至约15 gsm的涂层重量的涂层(120)。
基础基底
如图1中所例示，可印刷介质(100)含有基础基底(110)，其支承一个或多个涂层(120)并充当底部基底层。这样的印刷介质基础基底（即基底或基础基底或支承基底）含有充当在其上施加涂层的基础的材料。该基础基底为所得可印刷介质提供完整性。该印刷介质上的涂层量在干燥状态下至少足以保留施加到该印刷介质上的所有墨水。基础基底(110)可具有约0.025毫米至约0.5毫米的沿基本整个长度的厚度。
该基础基底可包括可支承涂料组合物的任何材料，例如天然材料（如包括纤维素纤维的基料（base））或合成材料（如包括合成聚合物纤维的基料）或非织物材料（如聚合物膜）或经涂覆的材料（如胶印出版纸（offset publishing paper）、胶印直邮广告纸（offsetdirect mail paper）、胶印交易用纸（offset transactional paper））或包装材料（如实心漂白纸板、再生涂覆纸板（recycled coated board）、牛皮纸、瓦楞纸）或它们的混合物。该基础基底材料对施加到该材料上的墨水具有良好亲合力和良好相容性。
基底的实例包括，但不限于，天然纤维素材料、合成纤维素材料（例如二乙酸纤维素、三乙酸纤维素、丙酸纤维素、丁酸纤维素、乙酸丁酸纤维素和硝化纤维素）、包含一种或多种聚合物，例如聚烯烃、聚酯、聚酰胺、乙烯共聚物、聚碳酸酯、聚氨酯、聚环氧烷、聚酯酰胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、聚乙烯醇缩醛、聚烷基噁唑啉（polyalkyloxazolines）、聚苯基噁唑啉（polyphenyl oxazolines）、聚乙烯亚胺、聚乙烯基吡咯烷酮和上述两种或更多种的组合的材料。在一些实例中，该介质基底包括纸基，包括纸、硬纸板、纸板、与塑料层压的纸和用树脂涂覆的纸。该基础基底可包含聚合物粘合剂。例如当使用非纤维素纤维时，可包含这样的聚合粘合剂。该基础基底可包括纤维素纤维和合成纤维。纤维素纤维可由硬木或软木物种制成。该基底材料的纤维可以由化学浆料、机械浆料、热机械浆料、化学机械浆料或化学热机械浆料生产。木浆的实例包括，但不限于，牛皮纸浆和亚硫酸盐浆料，其各自可以是漂白或未漂白的。软木的实例包括，但不限于，松树、云杉和铁杉。硬木的实例包括，但不限于，桦树、枫树、橡树、白杨和山杨。合成纤维可以由有机单体聚合制成。该基础基底还可包括非纤维素纤维。
基础基底的基重取决于印刷介质的应用的性质，其中例如，较轻重量用于杂志、书籍和三折页，较重重量用于明信片和包装应用。该基底可具有约30克/平方米（g/m2或gsm）至约400 gsm的基重。
在一些实例中，该基础基底是纸基基底。在一些其它实例中，该支承基础基底是具有约50至约300克/平方米的基重的纸基基底。
涂层
该可印刷介质含有布置到基础基底(110)上的涂层(120)。在一些实例中，涂层(120)存在于基础基底(110)的至少一面上。在一些其它实例中，在基础基底(110)的两面上都存在涂层(120)。涂层(120)包括包含约10至约90重量%的具有约40至约500纳米粒度的淀粉纳米颗粒和约10至约90重量%的水溶性二价或多价金属盐的涂料配方。
涂层(120)具有按组合物的总重量计约3至约65重量%的总固含量。在一些实例中，该涂料组合物具有按组合物的总重量计约5至约55重量%的总固含量。如本文所用，总固含量的百分比代表该配制品中存在的固体成分的百分比。换言之，其代表一旦挥发物蒸发（在该具体情况中，在液体载体蒸发时），留在该组合物中的固体成分和/或组分的总量。不与任何理论相关联，据信这样“高”的固含量百分比有助于降低对干燥能量的需求且此外实现更快涂覆速度。
在一些实例中，该涂层包含约10至约90重量%的具有约40至约500纳米粒度的淀粉纳米颗粒；和约10至约90重量%的水溶性二价或多价金属盐. 在一些其它实例中，该涂层包含约20至约80重量%的具有约40至约500纳米粒度的淀粉纳米颗粒；和约20至约80重量%的水溶性二价或多价金属盐。在又一些其它实例中，该涂层包含约40至约60重量%的具有约40至约500纳米粒度的淀粉纳米颗粒；和约40至约60重量%的水溶性二价或多价金属盐。
该淀粉纳米颗粒是具有约40至约500纳米的平均粒度的不溶性淀粉颗粒。在一些其它实例中，该淀粉纳米颗粒是具有约50至约300纳米的平均粒度的不溶性淀粉颗粒。在一些其它实例中，该淀粉纳米颗粒是具有约60至约150纳米的平均粒度的不溶性淀粉颗粒。
不与任何理论相关联，但可以说，本公开的淀粉纳米颗粒是不溶性的，具有窄粒度分布并形成稳定的水性聚合物胶体。本文所述的淀粉纳米颗粒可由淀粉粒料通过反应性挤出法生产。因此，在一些实例中，该淀粉纳米颗粒是经挤出的淀粉纳米颗粒。在一些其它实例中，该淀粉纳米颗粒可以是交联淀粉纳米颗粒在水性液体中的淀粉分散体的形式。
该淀粉纳米颗粒分散体可以由以下步骤制成：将包含淀粉的水性液体作为原材料，所述混合物然后可以在挤出机中在交联剂存在下用剪切力加工。然后可以将所得混合物分散在合适的溶剂，如水和/或另一羟基溶剂，如醇中至4至50重量%的浓度，或至10至40重量%的浓度。在一些实例中，通过使用剪切力加工淀粉和同时交联形成该淀粉纳米颗粒。使用剪切力加工在本文中是指机械处理，其例如是在升高的温度（高于40℃，或在一个实例中高于60℃，低于该聚合物的降解点，最多200℃，或在一个实例中最多140℃）下在高剪切条件下进行的挤出处理。
在一些其它实例中，该挤出法包括交联。交联可以是可逆的，即在机械处理步骤后交联键（crosslink）部分或完全断裂。可逆交联剂的实例是二醛和聚醛、酸酐和混合酐（例如琥珀酸酐和乙酸酐）等。淀粉纳米颗粒因此可通过使用剪切力加工淀粉和同时交联而形成分散体。将淀粉转化成热塑性熔体，然后转变成干式交联的（dry cross-linked）纳米颗粒的附聚物。在一些实例中，该淀粉纳米颗粒为分散到水性液体中的交联淀粉纳米颗粒的淀粉分散体的形式。
挤出法在本文中是指涉及以下步骤的方法：将原材料，如淀粉装载到在挤出机一端的料斗中。然后将原材料从该料斗连续进料到加热室中，在此该材料软化并被其中的电机驱动的进料螺杆携带行进。随着淀粉被运送通过该室，其是熔融的并以稳定速率经模头被挤出该室。熔体的立即冷却导致了淀粉的再凝固。
“淀粉”本文中是指天然淀粉或改性淀粉衍生物。在一些实例中，该淀粉是天然淀粉。天然淀粉来源的非限制性实例包括玉米淀粉、木薯淀粉、小麦淀粉、稻米淀粉、西米淀粉和马铃薯淀粉。改性淀粉的非限制性实例包括酶改性淀粉、热和热-化学改性淀粉和化学改性淀粉。在一些实例中，该化学改性淀粉选自化学转化淀粉，如酸流度（acid fluidity）淀粉、氧化淀粉和焦糊精；衍生的淀粉，如羟基-烷基化淀粉、氰基-乙基化淀粉、阳离子淀粉醚、阴离子淀粉、淀粉酯、接枝淀粉（starch graft）和疏水淀粉。也可以使用含有至少50重量%淀粉的淀粉与其它生物聚合物的混合物作为原材料。合适的生物聚合物以其它多糖，如纤维素和树胶以及蛋白质（例如明胶、乳清蛋白）为例。
该涂层可包含约10至约90重量%的淀粉纳米颗粒；或约20至约80重量%的淀粉纳米颗粒；或约40至约60重量%的具有约40至约500纳米粒度的淀粉纳米颗粒。
除淀粉纳米颗粒外，该涂层还包含水溶性二价或多价金属盐。水溶性二价或多价金属盐可以按涂层总重量计占约10至约90重量%；或约20至约80重量%；或约40至约60重量%的量存在于该涂层中。
术语“水溶性”意在广义理解为易溶于水的物类。因此，水溶性盐可指在1大气压和200℃下具有大于15g/100g H2O的溶解度的盐。在一些实例中，该涂层包含有机水溶性金属盐。有机金属盐是由阳离子和阴离子构成的离子化合物，其具有式例如(CnH2n+1COO-M+)*(H2O)m，其中M+是阳离子物类，包括第I族金属、第II族金属、第III族金属和过渡金属，例如钠、钾、钙、铜、镍、锌、镁、钡、铁、铝和铬离子。阴离子物类可包括n的值为1至35的任何带负电荷的碳物类。水合物（H2O）是m的值为0至20的连接到盐分子上的水分子。
水溶性二价或多价盐的实例包括，但不限于，氯化钙、硫酸镁、乙酸钙、水合乙酸钙、一水合乙酸钙、乙酸镁、四水合乙酸镁、丙酸钙、水合丙酸钙、一水合葡萄糖酸钙和甲酸钙和其它这样的盐，无水或水合形式。该多价金属可以是二价或三价阳离子。该多价金属盐可为选自Mg2+、Ca2+、Ba2+、Zn2+和Al3+的阳离子与合适的抗衡离子结合。二价阳离子，如Ca2+和Mg2+可能特别有用。也可以使用阳离子的组合。
该涂层中所用的二价或多价金属盐的具体实例包括，但不限于，氯化钙、乙酸钙、硝酸钙、泛酸钙、氯化镁、乙酸镁、硝酸镁、硫酸镁、氯化钡、硝酸钡、氯化锌、硝酸锌、氯化铝、羟基氯化铝（aluminum hydroxychloride）和硝酸铝。本文所用的二价或多价金属盐还可包括CaCl2、MgCl2、MgSO4、Ca(NO3)2和Mg(NO3)2，包括这些盐的水合形式。在一些实例中，该水溶性二价或多价盐可选自乙酸钙、水合乙酸钙、一水合乙酸钙、乙酸镁、四水合乙酸镁、丙酸钙、水合丙酸钙、一水合葡萄糖酸钙、甲酸钙及其组合。
在一些实例中，该涂层包含约10至约90重量%的水溶性二价金属盐；或约20至约80重量%的水溶性二价金属盐或约40至约60重量%的水溶性二价金属盐。合适的二价水溶性金属盐包括，但不限于，含钙或镁的化合物。抗衡离子可广为不同并包括氯离子、硫酸根、硝酸根、氢氧根等。此类材料的示例是氯化钙、氯化镁和氢氧化钙。在一些实例中，本文所用的水溶性二价金属盐是水溶性钙盐，如氯化钙或丙酸钙。水溶性二价金属盐可选自氯化钙、氯化镁、硫酸镁、甲酸钙、乙酸钙、硝酸钙、泛酸钙、一水合乙酸钙、丙酸钙、水合丙酸钙、柠檬酸钙及其组合。
在一些实例中，该金属盐是氯化钙和/或丙酸钙。在另一些实例中，该金属盐是氯化钙和丙酸钙的混合物。在又一些其它实例中，该金属盐是氯化钙。
该涂料组合物可进一步包含基于该涂料组合物总重量的约1至约20重量%的填料。在一些实例中，填料总量为按涂料组合物总重量计约5至约15重量%。不受制于任何理论，据信将填料添加到该涂料组合物中改进印刷在其上的图像的整体质量（如呈色范围）并改进含有所述涂料组合物的经涂覆的介质片材的亮度和白度。在一些实例中，该表面涂料组合物包含填料以进一步改进可喷墨印刷基底表面特征，如平滑度、印刷品形成（printformation）和整体图像质量。
在一些实例中，该填料可以是无机颜料或有机颜料。该颜料可以是颜料浆料或颜料分散体的形式。填料可以是有机颜料。有机颜料的非限制性实例包括苯乙烯型塑料颜料、丙烯酸型塑料颜料、聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯及其共聚物、聚四氟乙烯（Teflon®）粉末和它们的任何组合。有机颜料的其它实例包括，但不限于，微囊、脲树脂、三聚氰胺树脂等。该有机颜料可以是固体颗粒形式或所谓“中空”颗粒形式，换言之，其中在颗粒中存在空隙体积。
该填料可以是无机颜料。无机颜料的非限制性实例包括碳酸钙、重质碳酸钙、沉淀碳酸钙、改性碳酸钙，如磷酸钙和硅酸钙，高岭土、煅烧粘土、滑石、硫酸钙、硫酸钡、二氧化钛、氧化锌、硫化锌、碳酸锌、缎白、硅酸铝、硅藻土、硅酸钙、硅酸镁、合成非晶二氧化硅、胶体二氧化硅、胶体氧化铝、拟薄水铝石、氢氧化铝、氧化铝、锌钡白、沸石、碳酸镁、氢氧化镁和它们的各种组合。该填料可以是选自二氧化硅、粘土、高岭土、碳酸盐、滑石、二氧化钛和沸石的无机颜料。在一些实例中，无机颜料选自气相二氧化硅、硅胶、沉淀二氧化硅、胶体二氧化硅、气相氧化铝、勃姆石、拟薄水铝石或其混合物。在另一些实例中，该填料是重质碳酸钙。
该涂料组合物可进一步含有其它添加剂。此类添加剂的非限制性实例包括润湿剂、泡沫控制剂、分散剂、荧光增白剂（OBAs）、染料和表面活性剂。可以并入此类添加剂以改进涂料组合物和施用性质。在一些实例中，该涂料组合物是含有液体载体的液体组合物。本文所用的术语“液体载体”被定义为包括可用于将淀粉纳米颗粒携带到基底上的液体组合物。可以使用多种多样的液体载体组分。这样的液体载体可包括各种不同试剂的混合物，包括但不限于表面活性剂、助溶剂、缓冲剂、生物杀灭剂、粘度改进剂、螯合剂、稳定剂和水。
在一些实例中，在按组合物总重量计约10至约65%的总固含量下，该涂料组合物的粘度可以为约10厘泊至约1500厘泊。在一些其它实例中，在按组合物重量计20至45%的固含量下，该涂料组合物的粘度为约50厘泊至约1000厘泊。在又一些其它实例中，在按组合物总重量计约10至约25%的总固含量下，该涂料组合物的粘度为约10至约300厘泊。
制造可印刷记录材料的方法
制造可印刷记录介质的方法包括：提供支承基础基底(110)；将涂层组合物(120)施加到基础基底的至少一面上；并然后干燥和压光所述经涂覆的基底。所述涂层组合物具有按涂料组合物总重量计约3至约65重量%的总固含量并包含约10至约90重量%的具有约40至约500纳米粒度的淀粉纳米颗粒和约10至约90重量%的水溶性二价或多价金属盐。
可以使用各种合适的涂覆方法之一将涂层(120)施加到基底(110)上。涂覆方法的非限制性实例包括施胶机（size-press）、气刀、凹版印刷、柔版印刷、胶版印刷、狭缝模头（slot die）、幕涂（curtain）、喷涂、刮涂（blade）、辊涂（roll）和Meyer棒。施胶压榨包括胶泥施胶机（puddle-sized press）、膜施胶机（film-sized press）等。胶泥施胶机可配置为具有水平、垂直或倾斜辊。膜施胶机可包括计量系统，如门辊计量、刮刀计量、Meyer棒计量或狭缝计量。在一个实例中，可以使用具有短驻留刮刀计量的膜施胶机作为用于施加该涂料组合物的涂施头。膜施胶机可用于将涂料组合物施加到纸基底上。可以与造纸机离线或在线（in-line）将涂料组合物施加到纸基底上。
在一些实例中，在涂覆步骤后，该介质可经过干燥过程以除去涂层和基底中存在的水和其它挥发性组分。该干燥道（drying pass）可包括几个不同的干燥区，包括但不限于红外（IR）干燥器、热表面辊和热空气浮箱（hot air floatation box）。在一些其它实例中，在涂覆步骤后，经涂覆的介质可通过压光或超级压光（super calendering）步骤获得光泽或缎光表面。当需要压光步骤时，该经涂覆的产品经过在线或离线压光机，其可以是硬压区（hard-nip）压光机、软压区（soft-nip）压光机或超级压光机。压光机中的辊可以是经加热或未经加热的并可以对压光辊施加一定的压力。此外，该经涂覆的产品可经过压花机或其它机械辊装置以改变表面特征，如纹理、平滑度、光泽度等。
在一些实例中，该涂料组合物由以下步骤制成：将包括淀粉和二价或多价盐的水性液体作为原材料，该混合物然后在挤出机中在交联剂存在下用剪切力加工。然后可以将所得混合物分散在合适的溶剂，如水和/或另一羟基溶剂，如醇中至4至50重量%的浓度，或至10至40重量%的浓度。
制造涂料组合物的方法可包括首先在搅拌下将淀粉纳米颗粒粉末分散到水中。在一些实例中，在将淀粉纳米颗粒粉末添加到水中之前将水的pH调节到约9.5（用例如苏打粉）。所述盐可干燥地添加或在添加到淀粉纳米颗粒分散体中之前预溶解在水中。也可以单独在水中在搅拌下制备填料。将填料粉末或浆料添加到淀粉纳米颗粒盐分散体中并在高剪切下混合以获得均匀分散体。使用水调节最终涂料固体百分比以实现目标涂层重量。在一些实施方案中，本公开的涂料组合物用于用来制造可印刷记录介质的基底的涂层。
产生印刷图像的方法
产生印刷图像的方法或印刷法包括提供如本文中定义的可印刷记录介质；在所述印刷介质的涂层上施加墨水组合物以形成印刷图像；和干燥所述印刷图像以提供例如具有增强的品质的印刷图像。
该可印刷记录介质含有基础基底和具有按涂料组合物总重量计约3至约65重量%的总固含量并包含约10至约90重量%的具有约40至约500纳米粒度的淀粉纳米颗粒和约10至约90重量%的水溶性二价或多价金属盐的涂层。
在一些实例中，用于产生图像的印刷法是喷墨印刷法。喷墨印刷法在本文中是指其中将墨滴流喷射到记录基底或介质上以形成所需印刷图像的方法。可以通过任何合适的喷墨印刷技术在记录介质上安置墨水组合物。喷墨法的实例包括如利用静电吸引喷墨的电荷控制法、利用压电元件的振动压力的按需滴墨法（drop-on-demand method）、其中将电信号转化成声束的声学喷墨法和利用由加热墨水形成的气泡造成的压力的热喷墨法的方法。此类喷墨印刷技术的非限制性实例因此包括热、声学和压电喷墨印刷。在一些实例中，使用喷墨喷嘴将墨水组合物施加到记录介质上。在一些其它实例中，使用热喷墨印刷头将墨水组合物施加到记录介质上。
在一些实例中，该印刷法能够印刷大于约50英尺/分钟（fpm）（即具有大于约50fpm的印刷速度）。本文所述的印刷法因此可被视为高速印刷法。卷筒纸速度（web-speed）可以为约100至约4000英尺/分钟（fpm）。在一些其它实例中，该印刷法是能够印刷约100至约1000英尺/分钟的印刷法。在又一些其它实例中，该印刷法能以大于约200英尺/分钟（fpm）的卷筒纸速度印刷。
在一些实例中，该印刷法是高速卷筒纸印刷机印刷法。“卷筒纸印刷机”在本文中是指该印刷技术包括跨越纸幅宽度的喷墨喷嘴阵列。该阵列因此能够例如在卷筒纸上在20”、30”和42”或更宽的宽幅（wide web）上印刷。在一些实例中，如本文所述的印刷法仅单程印刷。纸仅一次在各喷嘴和印刷头下方经过，这不同于扫描型印刷机，其中印刷头在纸的同一区域上移动多次并在每道过程中使用总墨水的仅一部分。单程印刷一次性放下来自各喷嘴/印刷头的100%墨水，因此对纸在非常少量时间内处理所有墨水的能力具有更高要求。
如上文提到，根据本文所述的原理的印刷介质可用于在印刷介质的一个或多个表面上印刷图像。在一些实例中，该印刷图像的方法包括沉积含有颗粒状着色剂的墨水。在印刷过程期间印刷介质的温度取决于例如印刷机的一个或多个性质。可以使用任何合适的印刷机，例如但不限于，胶印机和喷墨印刷机。在一些实例中，该印刷机是HP T350 ColorInkjet Webpress印刷机（Hewlett Packard Inc.）。可以在印刷后干燥印刷图像。该干燥阶段可以通过例如但不限于热空气、电加热器或光辐照（例如IR灯）或此类干燥方法的组合进行。为了实现最佳性能，建议在该印刷介质允许的能够实现良好图像质量而不变形的最大温度下干燥墨水。干燥过程中的温度的实例为例如约60℃至约205℃，或约120℃至约180℃。该印刷法可进一步包括干燥过程，其中通过干燥除去可存在于墨水组合物中的溶剂（如水）。作为进一步步骤，可以将该可印刷记录介质送至热空气干燥系统。该印刷法还可包括使用与已喷射到介质上的墨水组合物中存在的颜料一起留下的固定剂（fixing agent）。
实施例
成分:
成分名 成分性质 供应商
Penford Gum® 280 淀粉 Penford Product Company
Ecosphere® 2202 纳米颗粒淀粉 EcoSynthetix Inc.
氯化钙 盐 Univar
丙酸钙 盐 Sigma Aldrich
Hydrocarb® 90 填料- 碳酸盐 Omya AG
表1。
实施例1 –涂层配制品
用根据如下表2中所例示的配方1至11制成的涂料组合物制备一系列经涂覆的纸样品。在所有配制品中，在烧杯中使用正常台式混合设备将化学品混合在一起。数值表示基于该涂料组合物的总干重量计各组分的重量百分比（wt %）。涂层配制品1、2和3是对比例。
在配制品1至13中，测量总固含量和布鲁克菲尔德粘度。使用CEM Microwave测量固含量并使用Brookfield DVII Viscometer在100 rpm下测量布鲁克菲尔德粘度。粘度以cps表示。混合所有材料以提供具有约15%的总固含量的涂料组合物。总固含量以基于该涂料组合物的总重量计的重量百分比表示。Penford Gum®280通过以下步骤制备的淀粉溶液：在使用Cowles叶片以中等剪切混合的同时在室温下在水中加入淀粉。将这样的混合物在90℃下煮30分钟，然后冷却至室温。Ecosphere®2202是含有平均粒度为约70纳米的颗粒的纳米颗粒淀粉溶液（使用Malvern Instruments供应的Zetasizer Nano ZS, Model No.ZEN3600测量Ecosphere®2202溶液的粒度），其通过以下步骤制备：将纳米颗粒添加到温水（120℉）中；通过添加苏打粉（~0.1%），将pH调节到9.5。将该混合物使用Cowles叶片在中等剪切下和在约50℃的温度下混合30分钟。氯化钙和丙酸钙是预溶解的溶液。
表2。
实施例2: 可印刷记录介质性能
用根据配方1至13制备的涂料组合物制备一系列经涂覆的纸样品。通过使用Mayer棒系统以3克/平方米（g/m2）的涂层重量在原纸料上涂覆各涂料组合物。基础基底是具有约70%硬木和30%软木纤维配比的60克/平方米的纸。该基料含有约10%灰分（无机填料）。然后通过普通热风枪干燥经涂覆的样品。在干燥后，使用单压区实验室超级压光机在低压力和温度条件（80℉，1000 psi，1压区）下压光经涂覆的记录介质。
使用HP Office jet Pro 8100印刷机用颜料基墨水以“宣传册印刷模式（Brochure Print Mode）”和“普通纸印刷模式（Plain Paper Print Mode）”印刷可印刷记录介质样品。（宣传册印刷模式和普通纸印刷模式的颜色配置（color profiles）不同。这些模式还使用不同的墨水量并具有不同的GCR（灰部置换））。
测量印刷性能（呈色范围、KOD、渗色和聚结）。所有结果例示在表3和表4中。表3例示了以“宣传册模式”印刷的可印刷记录介质的图像性能。表4例示了以“普通纸模式”印刷的可印刷记录介质的图像性能。
黑色光学密度（KOD）使用X-RITE®939 Spectro-光密度计测量区域填充的反射比。KOD值越高，所得黑色图像越深。在黑色印刷区上进行L*min值测试并用X-RITE®939Spectro-光密度计、使用D65光源和2o观察角测量。这种测量确定该黑色有多“黑”。较低分数指示较好性能。色域测量代表该介质上被墨水覆盖的颜色空间的量。使用用X-RITE®939Spectro-光密度计（X-Rite Corporation）、使用D65光源和2o观察角测得的8种颜色（青色、品红、黄色、黑色、红色、绿色、蓝色、白色）的L*a*b*值计算色域体积。较高分数指示较好性能。视觉评估聚结和干燥时间并相应评级（1是最差等级，5是最好等级）。
可印刷记录介质 色域 L*min KOD 干燥时间 聚结
样品1（对比） 220590 25.3 1.36 2 1
样品2（对比） 178873 28.8 1.24 5 3
样品3（对比） 220281 25.6 1.34 4 2
样品4 230286 24.1 1.39 4 5
样品5 260075 21.9 1.48 4.5 5
样品6 255078 22.7 1.43 5 5
样品7 262910 22.4 1.44 4.5 5
样品8 250795 22.9 1.41 5 5
样品9 257029 22.7 1.44 5 5
样品10 248508 21.6 1.46 5 5
样品11 250394 22.6 1.44 4.5 5
表3
可印刷记录介质 色域 L*min KOD 干燥时间 聚结
样品1 （对比） 192472 30.8 1.18 1 1
样品2 （对比） 191727 29.6 1.20 3 2
样品3 （对比） 208710 26.7 1.28 2 2.5
样品4 218717 26.4 1.30 2 4.5
样品5 239234 24.3 1.37 3 5
样品6 246481 22.5 1.43 4 5
样品7 240964 24.1 1.42 5 5
样品8 253584 21.0 1.50 4 5
样品9 244612 23.1 1.39 4.5 5
样品10 225403 24.8 1.36 5 4.5
表4。

Claims (14)

1.可印刷记录介质，其包含：
a. 基础基底；
b. 涂层，其具有按涂料组合物总重量计3至65重量%的总固含量并包含：
i. 20至80重量%的具有40至500纳米粒度的淀粉纳米颗粒；
和ii. 20至80重量%的水溶性二价或多价金属盐。
2.权利要求1的可印刷记录介质，其中所述涂层包含：
i. 40至60重量%的具有40至500纳米粒度的淀粉纳米颗粒
和ii. 40至60重量%的水溶性二价或多价金属盐。
3.权利要求1的可印刷记录介质，其中所述涂层的水溶性二价或多价金属盐选自乙酸钙、水合乙酸钙、一水合乙酸钙、乙酸镁、四水合乙酸镁、丙酸钙、水合丙酸钙、一水合葡萄糖酸钙、甲酸钙及其组合。
4.权利要求1的可印刷记录介质，其中所述涂层的金属盐是氯化钙和/或丙酸钙。
5.权利要求1的可印刷记录介质，其中所述涂层的总固含量为按涂料组合物总重量计5至55重量%。
6.权利要求1的可印刷记录介质，其中所述涂层的淀粉纳米颗粒具有60至150纳米的平均粒度。
7.权利要求1的可印刷记录介质，其中所述涂层组合物进一步包含按涂料组合物总重量计占1至20重量%的量的填料。
8.权利要求7的可印刷记录介质，其中所述填料是选自二氧化硅、粘土、高岭土、碳酸盐、滑石、二氧化钛和沸石的无机颜料。
9.权利要求7的可印刷记录介质，其中所述填料是重质碳酸钙。
10.权利要求1的可印刷记录介质，其中所述涂层在所述介质的至少一面上具有0.5gsm至20 gsm的涂层重量。
11.权利要求1的可印刷记录介质，其中所述涂层被施加在基础基底的两个表面上并具有每面0.5至15 gsm的涂层重量。
12.制造可印刷记录介质的方法，其包括：
a. 提供支承基底；
b. 施加涂层，其具有涂料组合物总重量的3至65重量%的总固含量并包含20至80重量%的具有40至500纳米粒度的淀粉纳米颗粒和20至80重量%的水溶性二价或多价金属盐；
c. 干燥和压光经涂覆的基底。
13.产生印刷图像的方法，其包括：
a. 获得可印刷记录介质，其含有基础基底和具有按涂料组合物总重量计3至65重量%的总固含量并包含20至80重量%的具有40至500纳米粒度的淀粉纳米颗粒和20至80重量%的水溶性二价或多价金属盐的涂层；
b. 在所述可印刷记录介质的涂层上施加墨水组合物以形成印刷图像；
c. 和干燥所述印刷图像。
14.权利要求13的方法，其中经由喷墨喷嘴将所述墨水组合物施加到所述可印刷记录介质上。
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