CN107921804A - 用于喷墨印刷的改良的转印纸 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及适用于高速喷墨印刷的转印纸，其包含基层和膜层，所述膜层通过具有100至500ml/min的孔隙度而适用于接收粘稠油墨并从所述粘稠油墨释放分散染料，其中膜包含成膜材料。

Description

用于喷墨印刷的改良的转印纸
本发明属于转印纸领域。具体而言，本发明涉及可以用于数码升华转印中的喷墨印刷的转印纸。
转印纸用于数码升华转印，以将图像从打印机转移至衬底。首先在转印纸上印刷该图像，之后通过应用热和压力将图像转移至衬底。可以通过接触印刷(例如通过轮转丝网印刷)或者通过无接触印刷(如喷墨印刷)在转印纸上印刷图像。在过去的几十年中，因为喷墨印刷的多功能性和低成本，其在印刷小批量或样品中得到普及。如整体并入本文的EP1102682中所述，由于用于喷墨印刷的专门的转印纸的发展，可以在转移效率、色彩亮度、印刷清晰度(无渗色)、印刷均度和/或图像密度方面获得优良的印刷质量。
但是，喷墨印刷的缺点是，虽然实现相同的印刷质量，印刷通常应慢于接触印刷。一般而言，该问题是喷墨印刷固有的。对于常规喷墨印刷，即纸自身为衬底的喷墨印刷(即，无转印)而言，通过引入允许更快印刷例如高至100m/min的新型油墨而得到了极大改善。这通过较高的液滴配量频率(例如40kHz)实现。用于例如Xaar、Kyocera和Ricoh生产的打印头的商品化的这些油墨含有在快速(或者高速)打印期间防止喷墨打印头的喷嘴堵塞并允许油墨更快渗入纸衬底的成分，以防止因油墨粘附至排出导辊(discharge lead roller)而导致的偏移和重影。
整体并入本文的US8795424和EP2551305描述了上述提及的用于高速喷墨印刷的油墨的实例。这些油墨通常通过高含量的甘油或二醇或其衍生物(如高至约50wt.％的乙二醇或其衍生物和1,3-丙二醇或其衍生物)来表征，其中化合物被用作湿润剂(也被称作保湿剂)或渗透剂。这些湿润剂或渗透剂的存在导致印刷后的油墨的更高的粘度和伴随的更长的干燥时间。用于较慢的传统喷墨印刷的传统油墨在25℃下具有如约3至5mPa·s的典型粘度，而新的用于高速喷墨印刷的油墨在25℃下通常具有7至15mPa·s或者甚至高至100mPa·s的粘度(在该方面，参见例如WO2011079402)。
本发明发现，当在升华转印中使用用于高速印刷的粘稠油墨时，油墨的较长干燥时间是有问题的，这是因为降低了印刷的质量。如EP1102682中所述，尤其是用上述提及的当前用于喷墨印刷的转印纸时将遇到这一问题。较慢干燥的缺点是，例如，在辊滚动时印刷图像在纸背面偏移。这可导致转移时重影，并将损坏纸印刷面上的印刷图像。这还可导致打印机中导辊的污染。
WO2014095762描述了包含涂布有水性液体的具有0-1000ml/min的孔隙度的衬底的转印纸，其在干燥之后产生具有大于100ml/min的孔隙度的涂层。基纸的低孔隙度是必要的，从而降低所应用的水性液体的有效量。
本发明涉及用于高速喷墨印刷的改良的转印纸，优选使用上述提及的粘稠油墨。通过提供这样的转印纸来实现这一目标，即所述转印纸包含基层和膜层，所述膜层通过具有100至500ml/min的孔隙度而适用于接收粘稠油墨并释放粘稠油墨，其中膜包含成膜材料，其中基层包含具有高于1000ml/min的孔隙度的基纸。出人意料地，根据本发明的转印纸允许油墨快速渗透纸，从而缩短干燥时间，而无任何由于例如渗色或重影而导致的印刷质量的降低。这是出人意料的，这是因为大多数粘稠油墨包含促渗剂(参见，例如EP2551305)，并且预期与通常用于转印相比，当应用于多孔层时，这将导致印刷质量损失。
在不希望受任何理论束缚的情况下，据信高于1000ml/min的基纸的高孔隙度有助于本发明的纸的快速干燥，因为这一高孔隙度据信使得能够吸收油墨中存在的任何湿润剂或渗透剂。本发明的基层通常由基纸形成。基纸优选具有高于2000ml/min的孔隙度，更优选2500-3000ml/min的孔隙度。基纸可由常规纸浆即来源于木材的木质纤维素纤维材料制备。该层为膜层和在印刷过程中用于转印纸的处理的转印纸的结构提供支撑。
膜层适用于或者适合于在印刷过程中接收油墨。这意味着膜层位于纸的将在其上进行印刷的一侧。如在例如AB Lorentzen&Wettre,Kista,Sweden的L&W Bendtsen Tester上经ISO 5636-3所确定的，膜层的孔隙度为100至500ml/min，优选150至300ml/min。
本发明的发明人发现，根据本发明的膜层的孔隙度是有利的，因为它导致较短的干燥时间，同时转移效率仍然较高。据信由于膜层不完全封闭(即孔隙度不低于100ml/min)，促进了尤其是粘性组分如乙二醇的吸收。然而，膜层足够封闭(即根据本发明，孔隙度足够高)，以使分散染料保留在膜层顶部，这导致了高转移效率。由于基层的孔隙度通常高出许多倍(即高于1000ml/min，优选约2000至3000ml/min)，因此可在膜层位于基层上时确定膜层的孔隙度。
在图像质量和干燥时间方面，根据本发明的膜层的孔隙度对于粘稠油墨而言是最优的。因此，值得注意的是，膜层使得能够缩短干燥周期，同时防止油墨渗色，以使不同色彩的油墨进入其它各区域，引起色彩对比度和均匀度的损失。因此，油墨的更快干燥导致更清晰的图像以及喷墨印刷之后当纸滚动时纸背面无油墨偏移。
通常，对于填充度100％的印刷而言，优选的干燥时间短于2min。对于填充度100％的印刷而言，更优选地，干燥时间短于1min，最优选短于30秒，例如1至25秒。填充度是印刷在纸上的油墨的量。例如，填充度300％意为三种色彩以最高色彩密度/强度一种接一种印刷。填充度100％意为以最高色彩密度/强度应用一种色彩。
除了膜层的接收功能之外，该层还适用于或适合于在转移至衬底期间释放油墨的分散染料。可以理解，在将图像印刷在转印纸上之后，油墨将干燥，并且油墨的分散染料可经热和/或压力转移至衬底。根据本发明的膜层的孔隙度防止油墨的染料太深地渗入纸内。这通常导致转印纸高至80％或者更高的高转移效率。转移效率是转移过程中转移至衬底的分散染料的相对量。
在本发明的背景下，粘稠油墨通常意为如通过ASTM D445或等同技术所确定的，在25℃，具有高于约5mPa·s的粘度的任何油墨。
成膜层包含成膜材料，成膜材料通常包含亲水聚合材料，如羧甲基纤维素(CMC)、聚乙烯醇(PVA)、藻酸盐、明胶、淀粉或其混合物。通常优选CMC。在本发明的优选实施方案中，使用具有0.2至0.3的取代度的CMC。
然而，对于包含尤其大量的乙二醇(衍生物)(例如，30至50wt.％)并因此与包含更多水的传统油墨相比稍微更疏水的粘稠型油墨而言，可以优选更低的取代度，例如0.05至0.15。可选地或者另外，成膜材料中可以存在更疏水的聚合材料，如乙基纤维素、(甲基)羟丙基纤维素或醋酸纤维素，以获得膜层所期望的亲水特性。谨慎选择膜层的亲水特征将促进渗透，从而缩短油墨的干燥时间。
在不希望受理论束缚的情况下，本发明的发明人相信，当使用具有低孔隙度(例如低于100ml/min)的膜层的转印纸时，粘稠油墨通常较长的干燥时间可能是因为成膜材料和粘稠油墨的亲水性不匹配。因此，术语粘稠油墨可以涵盖包含高于25wt.％，优选高于40wt.％的乙二醇(衍生物)，如乙二醇醚的任何油墨。然而，术语粘稠油墨还可以涵盖具有相同的干燥特性(缓慢干燥)但具有较低乙二醇(衍生物)含量的油墨。
成膜材料还可以包含填料，如矿物质。特别适用的是页硅酸盐矿物质，如云母；粘土矿物质，如高岭土、滑石或蒙脱石；或以上的组合。优选地，将高岭土和/或滑石用作填料。基于膜层的总干重，填料的量可以高至20％，例如0-15wt.％，优选1-10wt.％。填料据信还能够增强油墨中存在的湿润剂或渗透剂的吸收。
成膜材料还可以包含添加物，如影响膜层的亲水性的盐。
由单位面积的干重所表示的膜层厚度通常为约1至10g/m2。在本发明的优选实施方案中，膜层具有2至4g/m2的厚度或干重。
优选地，膜层均匀覆盖基层。膜均匀覆盖基层意为膜层覆盖基层，以使在用扫描电子显微镜观察时，与未覆盖的基层相比，膜层覆盖的基层中可见的空隙数目均匀降低(超过1cm2的区域)，以便该区域内的印刷质量实际是一致的。膜层厚度的相关变化通常为膜单位面积干重的±100％，优选±50％。
可以理解，由于膜层适用于接收油墨，因此该层位于转印纸的将在其上进行印刷的一侧。因此，用于在膜层上进行喷墨印刷的转印纸的用途是本发明的具体方面。
优选地，膜层位于基层的网面。由于网面比毛毯面更光滑，因此在网面应用膜层促进基层的均匀覆盖。然而，通过在基层的毛毯面应用更多成膜材料，也可以实现在该侧的基层的均匀覆盖。
基层优选具有20至150g/m2，更优选40至70g/m2的干重。
在优选实施方案中，转印纸的干重为30至150g/m2，更优选50至70g/m2，最优选约66g/m2。然而，由于具有增加的强度的基纸的不断发展，转印纸的干重甚至可以更低，只要并不因此不利地影响特性。可以通过下述在基层上形成膜层从而生产根据本发明的转印纸：在基层上施加成膜材料，随后在至少一部分基层上涂布成膜材料，以使膜层均匀覆盖至少一部分基层。成膜材料通常作为10-25wt.％的水溶液应用。该成膜材料优选作为粘稠胶体应用，以促进材料在基层上涂布。通常通过辊式涂布机、迈耶棒涂布机或刀片涂布机实现均匀覆盖，随后将膜层干燥。
膜层的孔隙度可受在基层上所应用的成膜材料的类型、量和/或浓度，基层的孔隙度以及填料的存在的影响。
在另一具体实施方案中，将成膜材料喷至基层上，以在基层上形成成膜材料小液滴。然后液滴融合在一起，以形成均匀的覆盖。
可以通过选择基层上所应用的成膜材料的合适的量来获得膜层的所期望的孔隙度。
可以理解，除了基层和膜层之外，转印纸可以包含其它层。
可选地，阻挡层可以位于基层与膜层之间。
此外，膜层可以例如是两层，存在于基层的任一侧。这些膜层在组成和/或孔隙度方面可以相同或者可以不同。
根据本发明的转印纸非常适用于利用粘稠油墨的高速喷墨印刷中。可以利用下述实例来阐明本发明。
实施例1
利用漂白的长纤维和短纤维以及4％填充材料的混合物形成纸浆。从该纸浆来形成具有2500ml/min的孔隙度的基层。
接下来，在基层上应用过量的15wt.％羧甲基纤维素(CMC，即成膜材料)水溶液。使用迈耶棒以移除所应用的CMC溶液的过量部分，使得在基层上保留湿重16.6g/m2的湿CMC层。干燥之后，如通过ISO 5636-3所确定的，形成具有2.5g/m2的干重和170ml/min的孔隙度的膜层。获得的转印纸具有64g/m2的干重。
实施例2
通过与实施例1所阐明的类似方法生产多种其它转印纸。
在测试中使用了所有的转印纸，以确定干燥时间。出于该目的，利用适用于印刷Kyocera油墨的打印机，使用市售的Sensient,Elvajet SY 370油墨来印刷测试图案，并确定图案的干燥时间(参见表1)。
表1.转印纸的干燥时间

Claims (13)

1.适用于高速喷墨印刷的转印纸，其包含基层和膜层，所述膜层通过具有100至500ml/min的孔隙度而适用于接收粘稠油墨并从所述粘稠油墨释放分散染料，其中所述膜包含成膜材料，其中所述基层包含具有高于1000ml/min的孔隙度的基纸。
2.如权利要求1所述的转印纸，其中所述成膜材料包含羧甲基纤维素、聚乙烯醇、藻酸盐、明胶和/或淀粉。
3.如前述权利要求中任一项所述的转印纸，其中所述膜层具有150至300ml/min的孔隙度。
4.如前述权利要求中任一项所述的转印纸，其中所述成膜材料包含0-15wt％的一种或多种填料。
5.如前述权利要求所述的转印纸，其中所述一种或多种填料选自页硅酸盐矿物质，优选云母；粘土矿物质，优选高岭土、滑石或蒙脱石；或以上的组合。
6.如前述权利要求中任一项所述的转印纸，其中所述基纸具有高于2000ml/min，优选2500-3000ml/min的孔隙度。
7.如前述权利要求中任一项所述的转印纸，其中所述膜层具有1至10g/m2，优选2至4g/m2的干重。
8.如前述权利要求中任一项所述的转印纸，其中所述基层具有20至150g/m2，优选40至70g/m2的干重。
9.生产前述权利要求中任一项所述的转印纸的方法，其包括通过下述在所述基层上形成膜层：在所述基层的至少一部分上施加成膜材料，随后在所述基层上涂布所述成膜材料，以使所述膜层均匀覆盖所述基层。
10.升华转印的方法，其中通过喷墨印刷机将图像印刷在权利要求1-8中任一项所述的转印纸的膜层上。
11.如权利要求10所述的方法，其中用粘稠油墨印刷所述图像。
12.升华转印的方法，其中通过应用压力和/或热，将已印刷在权利要求8或9所述的转印纸的膜层上的图像转移至衬底。
13.权利要求1-8中任一项所述的转印纸在利用粘稠油墨的高速喷墨印刷中的用途。
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