CN108025580B - 流平组合物 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及流平组合物，其可包含80重量％至95重量％水、0.5重量％至15重量％有机溶剂和0.2重量％至6重量％表面活性剂。该流平组合物可进一步包含1重量％至10重量％具有100Mw至8000Mw的重均分子量的阳离子聚离子亚基化合物和1重量％至10重量％聚合物粘合剂。

Description

流平组合物
背景
喷墨印刷技术已用于印刷应用的所有领域，从传统家庭和办公应用到高速商业和工业印刷。这部分归因于其产生经济、高品质、多色印刷品的能力。各种类型的介质已用于喷墨成像，包括多孔介质、光滑介质、胶印介质、涂布介质等。具有纹理的介质也已用于印刷基底，但此类纹理化介质的使用对某些印刷技术可构成挑战。
附图简述
从联系附图作出的下列详述中可看出本公开的附加特征和优点，所述附图通过举例一起图示说明本技术的特征。
图1是根据本公开的实例的具有图像接收层但没有流平组合物层的压花(embossed)印刷介质的剖视图；
图2是根据本公开的实例的如图1中所示但包括在将印刷介质压花后施加的流平组合物层的压花印刷介质的剖视图；
图3显示根据本公开的实例的包括在将印刷介质压花前施加的图像接收层和流平组合物层的压花印刷介质的剖视图；且
图4图示说明根据本技术的实例制备压花印刷介质的方法。
现在将提及本文中举例说明的若干实例，并且在本文中将使用具体言辞描述它们。但是要理解的是，无意由此限制本公开的范围。
详述
喷墨印刷已渗透许多领域，其中部分由于其在各种印刷条件下和用各种印刷加工(print finishes)生成高图像品质的潜力，成像是合意的。例如，数字印刷介质的一些用户期望在“压花”表面上印刷。压花通常是在制造过程中将纹理引入介质基底表面的方法的一部分。随后在压花表面上印刷可提供美学上合意的最终产品。但是，随着纹理深度提高和表面变得越来越粗糙，一些印刷系统，如喷墨系统在产生可接受的图像品质方面具有麻烦。在这些情况下，墨水会汇集(pool)在纹理化表面的“谷”中，以致“峰”吸收较少墨水或被薄薄地涂布。换言之，在谷中可发生“墨水积聚(ink puddling)”，造成不均匀墨水覆盖和不可接受的图像品质。
本公开涉及解决这种墨水积聚问题，其可改进倾向于发生墨水积聚的表面，包括压花表面上的印刷图像品质。
相应地，本公开涉及流平组合物。在一些实例中，流平组合物可包含80重量％至95重量％水、0.5重量％至15重量％有机溶剂和0.2重量％至6重量％表面活性剂。还可存在形成液体载体的其它液体组分。该流平组合物还包含1重量％至10重量％分散在该液体载体中的具有100Mw至8000Mw的重均分子量的阳离子聚离子亚基化合物(ionenepolymer)和1重量％至10重量％聚合物粘合剂。
在关于流平组合物的进一步细节中，该配制物可以不含着色剂。在另一实例中，可存在着色剂。在再一些实例中，可以视需要存在荧光增白剂、增白剂或其它添加剂。在另一实例中，该流平组合物可包含阻燃剂。在另一实例中，水可以以85重量％至90重量％存在，有机溶剂可以以1重量％至10重量％存在，表面活性剂可以以0.3重量％至3重量％存在，阳离子聚离子亚基化合物可以以2重量％至8重量％存在，且聚合物粘合剂可以以1重量％至8重量％存在。
在另一实例中，压花印刷介质可包括介质基底、以3gsm至50克/平方米(gsm)的涂布重量施加到介质基底上的图像接收层，其中将该图像接收层压花，并将流平组合物层以0.2gsm至3gsm的涂布重量施加到图像接收层上。该图像接收层可包含具有0.1μm至20μm的平均粒度的颜料填料和聚合物粘合剂。该流平组合物层可包含水、有机溶剂(例如与水组合以形成液体载体)和分散在该液体载体中的阳离子聚离子亚基化合物。
在某些具体实例中，可以将图像接收层在施加流平组合物之前压花，或可以在施加流平组合物之后压花。在任一情况下，该流平组合物可用于防止原本在压花图像的谷中可能发生的积聚。更详细地，该流平层可进一步包含聚合物粘合剂、阻燃剂和/或表面活性剂。此外，图像接收层可以以5gsm至30gsm的涂布重量施加和/或流平组合物层以0.5gsm至2gsm的涂布重量施加。更详细地，该压花印刷介质还可包括施加在印刷介质和图像接收层之间的基层。
在另一实例中，制备压花印刷介质的方法可包括以3gsm至50gsm的涂布重量将图像接收层施加到介质基底上、以0.2gsm至3gsm的涂布重量将流平组合物层施加到图像接收层上，和将施加后的图像接收层或流平组合物层压花。该图像接收层可包含具有0.1μm至20μm的平均粒度的颜料填料和聚合物粘合剂。施加到图像接收层上的流平组合物可包含以1∶1至98∶2的比率包含水和有机溶剂的液体载体和分散在该液体载体中的阳离子聚离子亚基化合物。在一个实例中，将图像接收层在施加流平组合物层之前压花，在另一实例中，将图像接收层在施加流平组合物之后，即透过流平组合物压花。
可通过压凸(embossing)和压凹(un-embossing)技术制造纹理化介质。此类技术是在纸和其它材料中制造凸起或凹陷浮雕图像和设计的方法。压凸图案相对于背景凸起，而压凹图案凹陷到材料表面中。在一些实例中，该纹理化介质是已压花并能够保持其固有成像和性能性质的介质。纹理化介质可通过使所述介质在具有图案化表面的辊之间经过而将图案压花到介质中来获得。对本公开而言，术语“压花”包括通过相对于背景使图案凸起而压凸、通过图案凹陷到背景中而压凹，或两者的组合的纹理化介质。
标准压花机通常包括两个(或更多个)辊：压花辊和支承辊。压花辊可以被激光雕刻由图形设计师设计的特定图案。支承辊可具有橡胶覆面或纸/羊毛型背衬。印刷介质可经过压花辊和支承辊之间的辊隙。该辊隙通常用液压系统加压。在压花过程后，该印刷介质表面会仿制压花辊的设计图案。压花纹理的深度取决于各种因素，如纸表面性质、压花压力、机器速度和雕刻深度和图案。
将纹理、图案和/或设计压花到介质上的技术可涉及通过在由压花辊形成的压力辊隙之间对介质表面加压(force)而模制介质表面。也可以通过使用可机械或化学蚀刻有特定图案和/或设计的压花滚筒获得纹理化可印刷介质。可以使用在压力下的压花辊制造纹理化介质。在纹理化过程中通过产生大约5μm至大约90或150μm的压花深度改变该介质。在某些具体实例中，压花可产生大约20至大约80μm、大约30μm至大约70μm、大约40μm至大约60μm的峰-谷平均差值。Parker Print Surface(PPS)粗糙度可以为例如在压花辊上1600psi压力下大约0.45μm至大约127.5μm不等。作为具体实例，图案的载荷和深度提高表面粗糙度。共聚焦显微镜Zygo表面粗糙度可从0.2310Rq Rz(rmsmic)提高到2.0850Rq Rz(rmsmic)。静摩擦系数通常不变，但动摩擦系数通常随着表面积降低而略微降低。在一些实例中，该可印刷介质的表面粗糙度可以根据PPS方法大于5μm。
关于可用于制备该流平组合物的液体载体，尤其可存在水和有机溶剂，在一些实例中，还可包含表面活性剂。水和有机溶剂可以1∶1至98∶2、2∶1至95∶5、3∶1至90∶10、或4∶1至50∶1的比率存在于该液体载体中。
该有机溶剂可以是任何合适的溶剂，并且被指定为包括单一有机溶剂化合物或有机溶剂化合物的混合物。该有机溶剂可以在室温下为液态。在一个实例中，该载体溶剂可以是具有羟基-OH的化合物。在一个实例中，该有机溶剂可以是水混溶性有机溶剂。在一个实例中，该一种或多种有机溶剂可包括短链醇、短链醛、短链酮、短链酯、短链羧酸或其组合。本文所用的“短链”是指具有直链或支链的任何C1-C6有机化合物。在另一实例中，该有机溶剂可以是甲醇、乙醇、三羟甲基丙烷、丙醇、丁醇或其组合。丙醇可包括1-丙醇和/或2-丙醇(异丙醇)。丁醇可包括正丁醇、仲丁醇、异丁醇和/或叔丁醇。在一个实例中，该有机溶剂可包括丙酮、乙腈、乙酸、1，4-二氧杂环己烷、吡啶、丁酮、乙酸甲酯或任何其它类似的溶剂。在另一些实例中，该有机溶剂可以是甘油、三乙酸甘油酯、2-乙基-2-羟甲基-1，3-丙二醇、丙二醇、多元醇、二乙二醇、四乙二醇、聚葡萄糖、1，5-戊二醇、2-吡咯烷酮、N-甲基吡咯烷酮、乙氧基化甘油、聚乙二醇或其组合。可用的有机溶剂的其它示例性种类可包括多元醇、多元醇酯、糖醇或其组合。
如上文论述，在一个实例中，该有机溶剂可以是水混溶性有机溶剂。本文所用的词语“混溶性”或“水混溶性”是指可以以形成均匀单相液体组合物的比率溶解在水中或与水混合的溶剂。换言之，该液体载体的组分可以溶解或混合而没有液相分离。但是，在该流平组合物中可以包含不与该液体载体混溶的其它组分，如粘合剂和聚离子亚基化合物(即这些组分可分散或悬浮在该单相液体组合物中而不溶解)。该均匀单相液体组合物可具有例如大于85达因/cm的表面能。
在一个实例中，该有机溶剂不是水混溶性溶剂。例如，该有机溶剂可与水形成乳液或稳定的多相液体载体。该多相液体载体可包含乳化剂或其它稳定剂以保持稳定的多相液体载体。
在一个实例中，有机溶剂可以以0.5重量％至15重量％存在于该流平组合物中。在另一实例中，有机溶剂可以以1重量％至10重量％的量存在于该流平组合物中。在另一实例中，有机溶剂可以以1重量％至8重量％的量存在于该流平组合物中。在另一实例中，有机溶剂可以以2重量％至5重量％的量存在于该流平组合物中。
在一些实例中，该流平组合物还可包含表面活性剂。可以使用任何合适的表面活性剂，如阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂或其组合。可使用的几种市售非离子表面活性剂包括乙氧基化醇，如来自Dow Chemical制造的
Figure BPA0000254462110000051
系列的那些(例如
Figure BPA0000254462110000052
来自Air Products and Chemicals，Inc.制造的
Figure BPA0000254462110000053
系列(例如
Figure BPA0000254462110000054
和
Figure BPA0000254462110000055
)和DynolTM系列(例如DynolTM607和DynolTM604)的表面活性剂；氟化表面活性剂，如来自E.I.DuPont deNemours and Company制造的
Figure BPA0000254462110000056
系列的那些(例如
Figure BPA0000254462110000057
和
Figure BPA0000254462110000058
表面活性剂)；烷氧基化表面活性剂，如Evonik制造的
Figure BPA0000254462110000059
Omnova制造的氟化
Figure BPA00002544621100000510
非离子表面活性剂(例如PF159非离子表面活性剂)；或其组合。可用于该流平组合物的合适的阳离子表面活性剂例如包括长链胺和/或它们的盐、丙烯酸化二胺、多胺和/或它们的盐、季铵盐、聚氧乙烯化长链胺、季铵化聚氧乙烯化长链胺和/或其组合。
在一个实例中，表面活性剂可以以0.2重量％至6重量％的量存在于该流平组合物中。在另一实例中，表面活性剂可以以0.3重量％至4重量％的量存在于该流平组合物中。在另一实例中，表面活性剂可以以0.5重量％至3重量％的量存在于该流平组合物中。在另一实例中，表面活性剂可以以0.75重量％至2重量％的量存在于该流平组合物中。
在一些实例中，该流平组合物可包含阻燃剂或防火化合物。可以使用任何合适的阻燃剂。在一个实例中，该阻燃剂可以是含磷化合物。在一个实例中，该阻燃剂可选自水溶性含磷化合物。合适的含磷化合物的一个实例是具有含磷的封闭4至6元环结构的膦酸酯。此类化合物的一个实例是具有下列结构的甲基膦酸(5-乙基-2-甲基-2-氧代-1，3，2-二氧杂磷杂环己-5-基)甲基甲基酯(5-ethyl-2-methyl-1，3，2-dioxaphosphorinan-5-yl)methyl dimethylphosphonate P-oxide)：
Figure BPA0000254462110000061
另一实例包括具有下列结构的甲基膦酸-P，P′-二氧代-双[(5-乙基-2-甲基-1，3，2-二氧杂磷杂环己-5-基)甲基]酯(bis[(5-ethyl-2-methyl-1，3，2-dioxaphosphorinan-5-yl)methyl]methylphosphonate P，P′-dioxide)：
Figure BPA0000254462110000062
其它具有含磷的封闭4至6元环结构的膦酸酯可选自一些市售产品，如来自Shanghai Xusen Co Ltd，China的
Figure BPA0000254462110000063
和来自Thor，Germany的
Figure BPA0000254462110000064
按总固体百分比计，该防火化合物可以以5重量％至50重量％或10重量％至40重量％存在，尽管这些范围仅是示例性的并且无意构成限制。也值得注意，所有这些防火化合物可以独自或互相组合使用，或与含磷酯组合使用以提供所需涂料特性，如粘度，或最终产品的改进的特性，包括增强的耐火性和柔性。
在一个实例中，阻燃剂或防火化合物可以以0.1重量％至10重量％的量存在于总流平组合物中。在另一实例中，阻燃剂可以以0.2重量％至8重量％的量存在于流平组合物中。在另一实例中，阻燃剂可以以0.3重量％至6重量％的量存在于流平组合物中。在另一实例中，阻燃剂可以以0.5重量％至4重量％的量存在于流平组合物中。
现在转向聚离子亚基化合物，这些是具有离子基团作为主链的一部分的聚合物，意味着离子基团可存在于主链单元上或离子基团可作为直接连接到主链单元的元素上的附加基团存在，即该离子基团是该聚合物的重复单元的一部分。本技术的聚离子亚基化合物可以与液体载体(其包含水、有机溶剂和在一些情况下包含表面活性剂或其它液体)混溶或可分散在其中。在一个实例中，该聚离子亚基化合物可在已将水和有机溶剂混合在一起后溶解或分散在液体载体中。在另一实例中，该聚离子亚基化合物可在合并水和有机溶剂以形成液体载体之前溶解或分散在水或有机溶剂中。在形成液体载体之前将聚离子亚基化合物分散在水或有机溶剂中的一些实例中，最初将聚离子亚基化合物分散在其中的液体载体部分还可包含表面活性剂和/或其它液体。
在一个实例中，该聚离子亚基化合物可以是阳离子带电聚合物。例如，该聚离子亚基化合物可以是天然存在的聚合物，如阳离子明胶、阳离子葡聚糖、阳离子壳聚糖、阳离子纤维素或阳离子环糊精。该聚离子亚基化合物也可以是合成改性的天然存在的聚合物，如改性壳聚糖，例如羧甲基壳聚糖或N，N，N-三甲基壳聚糖氯化物。
在一个实例中，该聚离子亚基化合物是具有离子基团作为主链的一部分的聚合物，如具有下列结构的烷氧基化季聚胺：
Figure BPA0000254462110000071
其中R、R1和A可以是相同基团或不同基团，如直链或支链C2-C12亚烷基、C3-C12羟亚烷基、C4-C12二羟亚烷基或二烷基亚芳基；X可以是任何合适的抗衡离子，如卤素或其它类似带电的阴离子；且m是适合提供具有100Mw至8000Mw的重均分子量的聚合物的数值。氮在一些实例中可以被季铵化。
在另一实例中，该聚离子亚基化合物可以是具有下列结构的聚合物，其具有附加到主链单元的元素上的离子基团，如季铵化聚(4-乙烯基吡啶)：
Figure BPA0000254462110000072
仍在这一实例中，上述聚合物可以重复以提供具有100Mw至8000Mw的重均分子量的聚合物。
在再一实例中，该聚离子亚基化合物可包括聚胺和/或其盐、聚丙烯酸酯二胺、季铵盐、聚氧乙烯化胺、季铵化聚氧乙烯化胺、聚双氰胺、聚二烯丙基二甲基氯化铵聚合盐或季铵化二甲基氨基乙基(甲基)丙烯酸酯聚合物。在另一实例中，该聚离子亚基化合物可包括聚亚胺和/或其盐，如线性聚乙烯亚胺、支化聚乙烯亚胺或季铵化聚乙烯亚胺。在另一实例中，该聚离子亚基化合物可包括取代聚脲，如聚[双(2-氯乙基)醚-alt-1，3双[3-(二甲基氨基)丙基]脲]或季铵化聚[双(2-氯乙基)醚-alt-1，3-双[3-(二甲基氨基)丙基]。在另一实例中，该聚离子亚基化合物可以是乙烯基聚合物和/或其盐，如季铵化乙烯基咪唑聚合物、改性阳离子乙烯醇聚合物或烷基胍聚合物。
在一个实例中，阳离子聚离子亚基化合物可以以1重量％至10重量％存在于该流平组合物中。在另一实例中，阳离子聚离子亚基化合物可以以2重量％至8重量％存在于该流平组合物中。在另一实例中，阳离子聚离子亚基化合物可以以3重量％至7重量％存在于该流平组合物中。在另一实例中，阳离子聚离子亚基化合物可以以4重量％至6重量％存在于该流平组合物中。此外，在一个实例中，阳离子聚离子亚基化合物可具有100Mw至8000Mw的重均分子量。
在一些实例中，如果需要，该流平组合物还可含有聚合物粘合剂以提供流平组合物层和图像接收层之间的良好粘合。该聚合物粘合剂可以是任何合适的粘合剂，包括非离子聚合物、阳离子带电聚合物或任何其它合适的粘合剂或其混合物。在一个实例中，该聚合物粘合剂可包括非离子聚合物，如聚乙烯醇、乙酸乙烯酯乳液或偏二氯乙烯乳液；或阳离子带电聚合物，如阳离子淀粉、聚乙烯基吡咯烷酮或阳离子聚丙烯酸酯。
在一个实例中，聚合物粘合剂可从该流平组合物中省略，但如果存在，其可通常以总流平组合物干重量的1重量％至10重量％被包含。在另一实例中，聚合物粘合剂可以以1重量％至8重量％存在于该流平组合物中。在另一实例中，聚合物粘合剂可以以2重量％至5重量％存在于该流平组合物中。在另一实例中，聚合物粘合剂可以以3重量％至4重量％存在于该流平组合物中。
在一个具体实例中，该流平组合物可以在剪切混合机中制备。举例说明一个具体实例，流平组合物可包含(按重量计)87.5份水、5份
Figure BPA0000254462110000081
(可获自SFN，Inc.的聚离子亚基化合物)、1份
Figure BPA0000254462110000082
Figure BPA0000254462110000091
(可获自DuPont Co.的含氟表面活性剂)、3.5份RaycatTM78(可获自Specialty Polymers的聚合物粘合剂)、2份来自Thor，Germany的
Figure BPA0000254462110000092
和3份2-乙基-2-羟甲基-1，3-丙二醇(可获自Aldrich，Inc.)。浓度和具体成分可扩展到例如本文中公开的范围和组分。混合后的最终固体含量在这一实例中可以为大约11重量％，但良好范围可以为大约3重量％至25重量％固体含量或5重量％至15重量％固体含量。该流平组合物层可以以例如0.2gsm至3gsm、或0.5gsm至2gsm、或1gsm至3gsm的涂布重量施加到基底样品上。可以使用配备Mayer棒施加站或其它施加器的实验室涂布机涂布流平组合物层，例如刮刀涂布装置、幕涂装置等。例如可以在热空气干燥通道中或通过施加辐射热实现干燥。该流平组合物可以在纹理深度的整个范围内的任何合适的水平施加。在一个实例中，该流平组合物可以在5至175微米、10至150微米或20至120微米的深度施加。这可以用测量“Rz”的标准表面轮廓测量设备，如触针或非接触式共聚焦显微镜测量。这一参数按照定义(ASME Y.14.36M/1996)是各取样中的最高峰与最低谷之间的平均距离。
如上文论述，可将该流平组合物施加到介质基底上以制备压花印刷介质。介质基底可以由任何合适的材料制备。例如，支承介质基底可以由天然纤维制造并可包含仅来自硬木物种或混合硬木物种和软木物种的天然纤维素纤维。在一个实例中，硬木纤维与软木纤维的比率可以在大约100∶0至大约50∶50的范围内。该天然纤维素纤维可以被加工成各种纸浆，包括但不限于，无木纸浆，如漂白或未漂白的牛皮纸化学浆和漂白或未漂白的亚硫酸盐化学浆；含木纸浆，如磨木浆、热磨机械浆和化学-热磨机械浆中的一种或多种；非木天然纤维，如竹纤维、蔗渣纤维、再生纤维、棉纤维中的一种或多种的纸浆；和两种或更多种纸浆的组合，或两种或更多种纸浆的混合物。支承介质基底的上述纤维组合物可包含合成纤维和天然纤维。合成聚合物纤维/天然纤维的量可以在总纤维的大约10重量％至大约80重量％的范围内。在一些实例中，该介质基底中的总纤维的按重量计的合成聚合物纤维的量为大约20重量％至大约70重量％，或大约30重量％至大约60重量％。在另一实例中，该支承基底是聚合物膜。
在一个具体实例中，在理解这些具体材料和重量值可扩展的情况下，可以使用包含大约22份软木漂白牛皮纸浆、65份硬木漂白牛皮纸浆和13份再生纤维的100份纤维混合物制造该介质基底。可以在水中机器破碎该纸浆和纤维的混合物。软木和硬木牛皮纸浆都可以使用双盘精磨机分开精磨并以上文提到的比率与其它纤维混合。在基底中可包含大约20重量％至大约25重量％具有小于0.1毫米平均长度的细料。可以将无机粒子混合物添加到该纤维配料中以实现大约13重量％的目标灰分含量。该无机粒子可包含10份比1.5份重量比的重质碳酸钙粉末和TiO2粉末。可以使用商业
Figure BPA0000254462110000101
造纸机制造该基底。在将该复合纸幅(web)干燥后，可以将该纸幅送至具有杆计量(rod metering)施胶机的表面施胶站。可以在该基底纸幅的表面上施加表面施胶溶液并干燥。
在这些或其它能够接收和承载压花图案的介质基底上，可以由图像接收层组合物施加一个或多个图像接收层。一个或多个图像接收层的功能是提供可接受的表面以使墨水可沉积到其上并产生可接受的印刷品质。一个或多个图像接收层可利于图像品质和图像耐久性。
该图像接收层可以是单层或具有相同或不同涂料组合物的多层。图像接收层的总涂布重量可落在任何合适的范围内。在一个实例中，干涂布重量可以为大约3克/平方米(gsm)至大约50gsm。在另一实例中，该干涂布重量可以为大约5gsm至大约30gsm。在另一实例中，该干涂布重量可以为大约5gsm至大约20gsm。在另一实例中，该干涂布重量可以为大约10gsm至大约20gsm。可通过本领域中已知的任何方法，包括Meyer棒施加器、刮刀涂布机、幕涂机等施加涂层。一经涂布，该图像接收组合物干燥以形成图像接收层。在一些实例中，该图像接收层的厚度为大约5微米(μm)至大约40微米(μm)。
在一些实例中，该图像接收层含有一种或多种颜料填料。可以使用任何合适的颜料填料。该颜料填料可以是无机和/或有机颗粒。该颜料填料可以是固体粉末形式或它们可以分散在浆料中。无机颜料填料的一些非限制性实例包括硅酸铝、高岭土、碳酸钙、二氧化硅、氧化铝、勃姆石、云母、滑石或它们的组合或混合物。该无机颜料填料可包括粘土或粘土混合物。该无机颜料填料可包括碳酸钙或碳酸钙混合物。碳酸钙可以是重质碳酸钙(GCC)、沉淀碳酸钙(PCC)、改性GCC或改性PCC中的一种或多种。该无机颜料填料还可包括碳酸钙和粘土的混合物。在一些实例中，该无机颜料填料可包括两种不同的碳酸钙颜料(例如GCC和PCC)。
有机颜料填料的实例包括，但不限于，存在于分散浆料中或固体粉末中的聚苯乙烯及其共聚物、聚甲基丙烯酸酯及其共聚物、聚丙烯酸酯及其共聚物、聚烯烃及其共聚物和它们的组合的粒子。在一个实例中，该颜料填料可包括聚乙烯、聚丙烯及其组合。另外，该颜料填料可包括硅胶(例如可获自Grace Co.的
Figure BPA0000254462110000111
)、改性(例如表面改性、化学改性等)碳酸钙(例如
Figure BPA0000254462110000112
C3301和5010，其都可获自Omya，Inc.)、沉淀碳酸钙(例如可获自Specialty Minerals，Inc.的
Figure BPA0000254462110000113
)或其组合。在一个实例中，该颜料可以以图像接收层的总重量％的大约50重量％至大约95重量％，或该图像接收层的65重量％至85重量％的干量存在。
在这些情况的每一种中，该颜料填料可具有0.1μm至20μm的粒度。在一些实例中，该颜料填料可具有0.2μm至18μm的粒度。在一些实例中，该颜料填料可具有0.5μm至15μm的粒度。
在一些实例中，该图像接收层包含聚合物粘合剂。可以使用任何合适的聚合物粘合剂。在一个实例中，该聚合物粘合剂可以是水性基聚合物粘合剂。合适的聚合物粘合剂的实例包括聚乙烯醇、苯乙烯-丁二烯乳液、丙烯腈-丁二烯胶乳及其组合。此外，除上述粘合剂外，可添加其它水性粘合剂，包括淀粉(包括氧化淀粉、阳离子化淀粉、酯化淀粉、酶变性淀粉等)、明胶、酪蛋白、大豆蛋白、纤维素衍生物，包括羧甲基纤维素、羟乙基纤维素等；丙烯酸类乳液、乙酸乙烯酯乳液、偏二氯乙烯乳液、聚酯乳液和聚乙烯基吡咯烷酮。合适的聚合物粘合剂的其它实例包括水性基粘合剂，如聚乙烯醇(其实例包括可获自KurarayAmerica，Inc.的
Figure BPA0000254462110000114
和
Figure BPA0000254462110000115
)、苯乙烯-丁二烯乳液、丙烯腈-丁二烯胶乳及其组合。在一个实例中，该图像接收层中存在的聚合物粘合剂的量可以为按干重量计大约5至大约40份/100份颜料填料。在另一些实例中，聚合物粘合剂的量为按干重量计大约7份至大约40份/100份颜料填料，或按干重量计大约10份至大约40份/100份颜料填料，或按干重量计大约15份至大约40份/100份颜料填料。在一些实例中，该图像接收层中的聚合物粘合剂的量为按干重量计大约5份至大约35份/100份颜料填料，或按干重量计大约5份至大约30份/100份颜料填料，或按干重量计大约5份至大约25份/100份颜料填料。
在另一实例中，该图像接收层可以是“富聚合物”组合物。本文所述的“富聚合物”组合物是指其中该组合物中的聚合物成分的重量百分比不小于20重量％的组合物。在另一实例中，该组合物的聚合物分数不小于40重量％。富聚合物组合物可提供在墨水耐久性和防沾污性方面具有优异性能的印刷介质。
富聚合物组合物可包含聚烯烃化合物，如聚烯烃均聚物、聚烯烃共聚物、改性聚烯烃及其组合。按照定义，如本文所述的“聚烯烃”是指通过烯烃单体的聚合形成的聚合物材料，即CnH2n及其衍生物，其中n在大约7,000至大约20,000的范围内。可用的聚烯烃的一些非限制性实例包括聚乙烯均聚物、聚丙烯均聚物、聚四氟乙烯(PTFE)、聚酰胺、酰胺改性聚乙烯、酰胺改性聚丙烯、PTFE改性聚乙烯、PTFE改性聚丙烯、马来酸酐改性聚乙烯、马来酸酐改性聚丙烯、氧化聚乙烯、氧化聚丙烯、聚氯乙烯、聚氯丙烯及其组合。
该富聚合物组合物还可包含表现出在支承介质基底上或在下一层的表面上制造层压组合物的很强能力的任何聚合物。此类聚合物的一些实例包括但不限于聚乙烯醇、苯乙烯-丁二烯乳液、丙烯腈-丁二烯胶乳及其任何组合。除上述粘合剂外，可添加其它水性粘合剂，包括：淀粉(包括氧化淀粉、阳离子化淀粉、酯化淀粉、酶变性淀粉等)、明胶、酪蛋白、大豆蛋白、纤维素衍生物，包括羧甲基纤维素、羟乙基纤维素等；丙烯酸类乳液、乙酸乙烯酯乳液、偏二氯乙烯乳液、聚酯乳液和聚乙烯基吡咯烷酮。合适的聚合物粘合剂的其它实例包括水性基粘合剂，如聚乙烯醇(其实例包括可获自Kuraray America，Inc.的
Figure BPA0000254462110000121
和
Figure BPA0000254462110000122
)、苯乙烯-丁二烯乳液、丙烯腈-丁二烯胶乳及其组合。在另一实例中，该富聚合物组合物可包含可交联聚合物，如聚氨酯、丙烯酸-氨基甲酸酯杂化聚合物和基于环氧化物的聚合物。
该图像接收层还可包含胶乳成膜剂。提供该图像接收层的胶乳成膜剂以促进形成可随后以图像形式沉积在印刷介质上的胶乳墨水的膜(即图像)。该胶乳成膜剂可以是任何种类的具有水相容性和温度挥发性(temperature volatility)的化学试剂，其能够降低墨水胶乳颗粒的弹性模量并提供暂时增塑以促进聚合物链运动以增强由胶乳墨水颗粒形成胶乳墨水膜。胶乳成膜剂的代表性实例包括但不限于柠檬酸盐/酯或癸二酸盐/酯化合物、乙氧基醇、二醇低聚物和其它低分子量聚合物、二醇醚、甘油缩醛、阴离子型、阳离子型或非离子型并具有多于12个碳的主链的表面活性剂、环酰胺样内酰胺，例如β-内酰胺、γ-内酰胺和δ-内酰胺、其中两种或更多种的组合、或其中两种或更多种的混合物。在一些实例中，该胶乳墨水成膜剂是环酰胺样内酰胺，如β-内酰胺、γ-内酰胺和δ-内酰胺或其混合物。在一个实例中，该胶乳墨水成膜剂是γ-内酰胺。γ-内酰胺的代表性实例包括但不限于N-甲基-2-吡咯烷酮、5-甲基-2-吡咯烷酮和2-吡咯烷酮。
颜料填料的量与成膜剂的量的比率可以(按重量计)在大约200∶1至大约10∶1的范围内。在一些实例中，颜料填料与成膜剂的量的比率在大约150∶1至大约10∶1、或大约100∶1至大约10∶1、或大约80∶1至大约10∶1、或大约65∶1至大约10∶1、或大约50∶1至大约10∶1、或大约35∶1至大约10∶1的范围内。在一些实例中，颜料填料与成膜剂的量的比率在大约200∶1至大约15∶1、或大约200∶1至大约20∶1、或大约200∶1至大约25∶1、或大约200∶1至大约30∶1、或大约200∶1至大约35∶1、或大约200∶1至大约40∶1的范围内。在一些实例中，颜料填料与成膜剂的量的比率在大约100∶1至大约11∶1、或大约50∶1至大约12∶1、或大约35∶1至大约13∶1、或大约30∶1至大约14∶1的范围内。
在一个具体实例中，尽管可以如本文所述扩展材料选择和在所给量以外的范围，但可以在高剪切混合机中制备该图像接收组合物。该图像接收组合物可包含大约80份
Figure BPA0000254462110000131
(可获自Omya NA)、20份
Figure BPA0000254462110000132
(可获自Omya NA)、15份
Figure BPA0000254462110000133
(可获自BASF)、1份2-吡咯烷酮(可获自Aldrich，Inc.)、0.5份
Figure BPA0000254462110000134
Figure BPA0000254462110000135
(可获自BYK，Inc.)和0.2份
Figure BPA0000254462110000136
(可获自BYK，Inc.)。混合后的最终固体含量可以为25重量％至75重量％，例如52重量％，并且通过布氏粘度计在100rpm下测得的粘度可以为120至250厘泊(cps)，例如180cps。图像接收层可以以3gsm至50gsm，例如20gsm的涂布重量以多结构化涂层施加到介质基底样品上。可以使用配备Mayer棒施加站的生产涂布机以湿叠干顺序涂布涂层。可以在8米热空气干燥通道中以每分钟30米的总涂布速度实现干燥。
如所提到，将流平组合物施加到图像接收层上，在一些实例中直接施加到图像接收层上。在一个具体实例中，与仅具有图像接收层(即不具有流平组合物层)的压花印刷介质相比，将流平组合物层以0.2gsm至3gsm的干涂布重量添加到图像接收层上可改进压花印刷介质的印刷品质(减少墨水的积聚)。在一个具体实例中，具有1gsm至3gsm的干涂布重量的流平组合物层可比具有0.5gsm干涂布重量的流平组合物层的压花印刷介质更多地改进压花印刷介质的印刷品质。
现在参照附图，图1显示压花印刷介质100的一个实例。介质基底110已涂布有图像接收层120。任选地，可与印刷介质120一起包括基层150，其涂布在介质基底上。根据本公开的实例，该基层在一些实例中可被视为介质基底的一部分。从图1中可以看出，已将该图像接收层压花以提供具有纹理化表面的压花印刷介质。但是，压花印刷介质100不包括流平组合物层。不存在流平组合物层可导致墨水积聚和相关的不合意的印刷效果。
相比之下，图2显示包括介质基底210、图像接收层220和流平组合物层230的压花印刷介质200的一个实例。在一个实例中，可与印刷介质220一起包括基层250。流平组合物层230可将墨水积聚减至最低并产生美观得多的印刷品质。如通过流平组合物不精确依循压花印记可以看出，这一特定实例代表其中在施加流平组合物层之前将印刷介质压花的实施方案。
图3显示压花印刷介质300的另一实例。这一实施方案也包括介质基底310、图像接收层320和流平组合物层330。在一个实例中，可与印刷介质320一起包括基层350。与图2相比，如通过流平组合物层压花更紧密依循图像接收层的表面所示，图3代表其中在施加流平组合物层之后将印刷介质压花的实施方案。应注意，这些图是示意性的，因此不应推断出压花不影响这些层如何接合(interface)。相反，表明与不具有流平组合物外覆层(overcoat)的图像接收层相比，流平组合物在压花形式的图像接收层上的存在提供在墨水积聚方面优异的结果。
图4描述了制备压花印刷介质的方法400。该方法包括各种步骤，它们可以依循或不依循任何特定顺序。步骤可包括410，以3gsm至50gsm的涂布重量将图像接收层施加到介质基底上，420，以0.2gsm至3gsm的涂布重量将流平组合物层施加到图像接收层上，和430，将施加后的图像接收层或流平组合物层压花。该图像接收层可包含具有0.1μm至20μm的平均粒度的颜料填料和聚合物粘合剂。施加到图像接收层上的流平组合物可包含含有水和有机溶剂的液体载体和分散在该液体载体中的阳离子聚离子亚基化合物。在一个实例中，将图像接收层在施加流平组合物层之前压花，在另一实例中，将图像接收层在施加流平组合物之后，即透过流平组合物压花。
要指出，除非文中清楚地另行规定，本说明书和所附权利要求书中所用的单数形式“一个”、“一种”和“该”包括复数对象。
“基底”或“介质基底”包括可根据本公开的实例涂布的任何基材，如膜基底、聚合物基底、传统纸基底、照相原纸(photobase)基底、胶印介质基底等。此外，预涂布和膜涂布的基底可被视为同样可根据本公开的实例涂布的“基底”。
本文所用的术语“大约”用于为数值范围端点提供灵活性，其中给定值可以“略高于”或“略低于”该端点。这一术语的灵活度可取决于特定变量并可基于经验和本文中的相关描述确定。
如本文所用，为方便起见，可能在通用列表中存在多个项目、结构要素、组成要素和/或材料。但是，这些列表应该像该列表的各成员作为单独和独特的成员逐一规定的那样解释。因此，如果没有作出相反的指示，此类列表的任一成员不应仅基于它们出现在同一组中而被解释为同一列表中的任何其它成员的事实等同物。
浓度、尺寸、量和其它数值数据在本文中可以以范围格式呈现。要理解的是，这样的范围格式仅为方便和简要起见使用，并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，还包括该范围内包含的所有独立的数值或子范围，就像明确列举各数值和子范围那样。例如，大约1重量％至大约20重量％的重量比范围应被解释为不仅包括1重量％和大约20重量％的明确列举的界限，还包括独立重量，如2重量％、11重量％、14重量％和子范围，如10重量％至20重量％、5重量％至15重量％等。
作为进一步注解，在本公开中，要指出，在论述流平组合物、压花印刷介质和制备压花印刷介质的方法时，这些论述各自可被认为适用于各实例，无论它们是否在该实例的上下文中明确论述。因此，例如，在论述关于流平组合物本身的细节时，此类论述也涉及本文所述的压花印刷介质和制备压花印刷介质的方法，反之亦然。
下面举例说明本公开的实施例。但是，要理解的是，这些实施例仅例示或举例说明本公开的原理的应用。本领域技术人员可以在不背离本公开的精神和范围的情况下设计出许多修改和替代性的组合物、方法和系统。所附权利要求书旨在涵盖这样的修改和布置。
实施例
实施例1-介质基底
使用包含大约22份软木漂白牛皮纸浆、65份硬木漂白牛皮纸浆和13份再生纤维的100份纤维混合物制备介质基底。在水中机器破碎该纸浆和纤维的混合物。软木和硬木牛皮纸浆都使用双盘精磨机分开精磨并与其它纤维混合。在基底中包含大约20重量％至大约25重量％具有小于0.1毫米平均长度的细料。将无机粒子混合物添加到该纤维配料中以实现大约13重量％的目标灰分含量。该无机粒子包含10份比1.5份重量比的重质碳酸钙粉末和TiO2粉末。使用商业Fourdrinier造纸机制造该基底。在将该复合纸幅干燥后，将该纸幅送至具有杆计量施胶机的表面施胶站。在该基底纸幅的表面上施加表面施胶溶液并干燥。
实施例2-图像接收层
根据下表制备图像接收层以涂布在实施例1中所述的介质基底上：
表1
Figure BPA0000254462110000161
在高剪切混合机中制备该图像接收组合物。混合后的最终固体含量为52重量％，并且通过布氏粘度计在100rpm下测得的粘度为180厘泊(cps)。将图像接收层以20gsm的涂布重量以多结构化涂层施加到介质基底样品上。使用配备Mayer棒施加站的生产涂布机以湿叠干顺序涂布涂层。在8米热空气干燥通道中以每分钟30米的总涂布速度实现干燥。
实施例3-流平组合物
由根据下表2的流平组合物制备和施加流平组合物层：
表2
Figure BPA0000254462110000171
注-在一个实例中，可通过添加含磷阻燃剂，例如大约2重量％来自Thor Ltd，Germany的
Figure BPA0000254462110000172
修改表2的流平组合物。
在剪切混合机中制备该流平组合物。混合后的最终固体含量为大约11重量％。以1gsm至3gsm的涂布重量将流平组合物层施加到基底样品上。使用配备Mayer棒施加站的实验室涂布机涂布流平组合物层。使用热空气干燥通道进行干燥。
可以在压花之前或之后施加流平涂层。但是，在本实施例中，如图2中所示，在涂布图像接收层之后(但在施加流平组合物之前)用压花机将基底压花。该压花留下大约50微米的峰-谷平均差值。施加流平组合物的纹理深度的总范围为10至150微米。这可以用测量“Rz”的标准表面轮廓测量设备，如触针或非接触式共聚焦显微镜测量。这一参数按照定义(ASME Y.14.36M/1996)是各取样中的最高峰与最低谷之间的平均距离。
实施例4-印刷品质和积聚评估
对照不包含流平组合物(样品B)、不压花(样品C)或不压花并且不施加流平组合物(样品D)的其它印刷介质评估根据实施例3制备的压花印刷介质(样品A)。将各样品使用具有6墨水颜色系统：青色、品红色、黄色、黑色、浅青色和浅品红色的60英寸宽的大幅面热喷墨印刷机印刷。各墨水是含有为耐久性添加的胶乳的有色(pigmented)水性墨水。印刷模式是16道、双向、本色模式(in native color mode)(无颜色打底(rendering))，并且加热器在50℃和110℃的设定点。
由多个检查员在具有D65荧光照明的受控灯箱下根据既定程序，即ISO 10526：1999/CIE S005/E-1998目视检查各样品。除生成数值数据，如光学密度和色域外，检查员尤其查看总体图像品质并给予各样品1(差图像品质)至5(良好图像品质)的简单评级。具体对这一试验而言，1归因于墨水积聚，其是其中墨水密度看起来在纹理的凹槽或谷中较高和在纹理的峰上较低。分数2、3和4以递减顺序区分积聚程度，且分数5归因于墨水在压花纹理的谷和峰中都均匀覆盖。
如实施例3中所述制备样品A。用图像接收层涂布介质基底，随后将该印刷介质压花。然后将流平组合物层施加到该印刷介质上。最后，印刷和评估该印刷介质。样品A得到印刷评级5。
以与样品A相同的方式制备样品B，除了不将流平组合物层施加到印刷介质上。样品B仅得到印刷评级1。
以与样品A相同的方式制备样品C，除了不将印刷介质压花。样品C得到印刷评级5。
以与样品A相同的方式制备样品D，除了不将印刷介质压花并且不施加流平组合物层。样品D得到印刷评级5。
这些实施例说明在不存在压花时，施加流平组合物层仍提供良好的图像品质(样品C)。此外，在不将印刷介质压花时，在没有流平组合物的情况下，图像品质仍高(样品D)，表明压花引起与差图像品质相关的积聚问题。换言之，如果没有压花，则不需要流平组合物。但是，在将介质压花时，该流平组合物具有使原本不良表面可接受用于实现高印刷品质的影响。
实施例5
将各种涂布重量的流平组合物层施加到压花印刷介质上以测定哪些水平可有效克服墨水积聚。施加四种流平组合物层涂布重量并用上文在实施例4中描述的印刷评级标度目视评估。具体测试0.5gsm、1gsm、1.5gsm和2gsm的涂布重量。
0.5gsm的涂布重量得到印刷评级4，这是非常好的。但是，1gsm、1.5gsm和2gsm的涂布重量都得到印刷评级5。这一实施例说明，即使极小涂布重量的流平组合物也可在压花印刷介质上显著改进总体印刷品质。即使0.5gsm的涂布重量得到印刷评级4，该印刷品质仍比实施例4中的样品B(其中将印刷介质压花，但不施加流平组合物层)改进(从1到4)。
已参照某些实施例描述了本技术，并且本领域技术人员会认识到，可以在不背离本公开的精神的情况下作出各种修改、变动、省略和替代。因此本公开仅意在受下列权利要求书的范围限制。

Claims (14)

1.流平组合物，其包含：
80重量%至95重量%水；
0.5重量%至15重量%有机溶剂；
0.2重量%至6重量%表面活性剂；
1重量%至10重量%具有100 Mw至8000 Mw的重均分子量的阳离子聚离子亚基化合物；和
1重量%至10重量%聚合物粘合剂，
其中所述阳离子聚离子亚基化合物是阳离子明胶、阳离子葡聚糖、阳离子壳聚糖、阳离子纤维素、阳离子环糊精、羧甲基壳聚糖、N,N,N-三甲基壳聚糖氯化物、烷氧基化季聚胺、聚胺盐、聚丙烯酸酯二胺、聚氧乙烯化胺、季铵化聚氧乙烯化胺、聚双氰胺、季铵化二甲基氨基乙基(甲基)丙烯酸酯聚合物、季铵化聚乙烯亚胺、聚脲、聚[双(2-氯乙基)醚-alt-1,3双[3-(二甲基氨基)丙基]脲]、季铵化聚[双(2-氯乙基)醚-alt-1,3-双[3-(二甲基氨基)丙基]、乙烯基聚合物或其盐、季铵化乙烯基咪唑聚合物、改性阳离子乙烯醇聚合物、烷基胍聚合物或其组合。
2.权利要求1的流平组合物，其中所述流平组合物不含着色剂。
3.权利要求1的流平组合物，其中所述流平组合物进一步包含含磷阻燃剂。
4.权利要求1的流平组合物，其中水以85重量%至90重量%存在，所述有机溶剂以1重量%至10重量%存在，所述表面活性剂以0.3重量%至3重量%存在，所述阳离子聚离子亚基化合物以2重量%至8重量%存在，且所述聚合物粘合剂以1重量%至8重量%存在。
5.压花印刷介质，其包括：
介质基底；
以3 gsm至50 gsm的涂布重量施加到所述介质基底上的图像接收层，其中所述图像接收层包含具有0.1 µm至20 µm的平均粒度的颜料填料和聚合物粘合剂，其中将所述图像接收层压花；和
以0.2 gsm至3 gsm的涂布重量施加到所述图像接收层上的流平组合物层，其中所述流平组合物层包含：
含有水和有机溶剂的液体载体，和
分散在所述液体载体中的权利要求1的阳离子聚离子亚基化合物。
6.权利要求5的压花印刷介质，其中在将图像接收层和流平组合物层都施加到介质基底上之后，将所述压花印刷介质压花。
7.权利要求5的压花印刷介质，其中在施加图像接收层之后但在施加流平组合物层之前，将所述压花印刷介质压花。
8.权利要求5的压花印刷介质，其中所述流平组合物层进一步包含聚合物粘合剂。
9.权利要求5的压花印刷介质，其中所述流平组合物层进一步包含含磷阻燃剂。
10. 权利要求5的压花印刷介质，其中所述图像接收层以5 gsm至30 gsm的涂布重量施加。
11. 权利要求5的压花印刷介质，其中所述流平组合物层以0.5 gsm至2 gsm的涂布重量施加。
12.权利要求5的压花印刷介质，其进一步包括施加在介质基底和图像接收层之间的基层。
13.制备压花印刷介质的方法，其包括：
以3 gsm至50 gsm的涂布重量将图像接收层施加到介质基底上，其中所述图像接收层包含具有0.1 µm至20 µm的平均粒度的颜料填料和聚合物粘合剂；
以0.2 gsm至3 gsm的涂布重量将流平组合物层施加到图像接收层上，其中所述流平组合物层包含：
以1:1至98:2的重量比包含水和有机溶剂的液体载体，和
分散在所述液体载体中的权利要求1的阳离子聚离子亚基化合物；和
在施加所述流平组合物之前或之后将所述图像接收层压花。
14.权利要求13的方法，其中在施加所述流平组合物层之前将所述图像接收层压花。
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