CN108349270B - 涂覆的印刷介质 - Google Patents

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Abstract

一种涂覆的印刷介质可包括基重为35gsm至250gsm的基础原料，和以按干重计1gsm至50gsm涂覆至所述基础原料的涂层。所述基础原料可包括65wt％至95wt％的纤维素纤维，其中80wt％至100wt％的纤维素纤维是化学浆；和5wt％至35wt％的无机颜料填料。所述涂层可包括无机颜料颗粒，所述无机颜料颗粒具有0.2μm至3.5μm的平均等效球径；定影剂，所述定影剂包括金属盐、阳离子胺聚合物、季铵盐、季鏻盐或它们的混合物；和聚合物共混物，所述聚合物共混物包括水溶性聚合物和水分散性聚合物，所述水分散性聚合物具有大于‑40mV的ζ电位，其中水溶性聚合物与水分散性聚合物的重量比为1:25至1:1。

Description

涂覆的印刷介质
背景技术
喷墨印刷成为在各种介质，特别是纸的表面上记录图像的流行方式有数个原因。这些原因中的一些包括低的印刷机噪音、可变的记录内容、高速记录的能力以及多色记录。此外，消费者可以以相对低的价格获得这些优点。然而，虽然喷墨印刷有了很大的发展，但伴随该发展的是本领域中增加的需求，例如，更高的速度、更高的分辨率、全色图像形成、增加的稳定性等。另外，喷墨印刷技术在高速商业印刷市场上变得更流行，与更费力的胶版和凹版印刷技术竞争。通常用于这些更传统的类型的印刷(例如，胶版和凹版印刷)的涂覆的介质可在高速喷墨印刷设备上在一定程度上可接收地发挥作用，但就图像质量、油墨渗墨(bleed)、边缘粗糙度，以及其他类似性能仍有改进的空间。
附图说明
结合附图，本公开的另外的特征和优点将从随后的详细说明变得明显，其通过实施例一起阐释了本发明技术的特征。
图1示出了根据本发明技术的实施例的涂覆的介质基板的横截面图。
图2示出了根据本发明技术的实施例的可选的涂覆的介质基板的横截面图。
图3示出了根据本发明技术的实施例的制备涂覆的介质基板的方法的流程图。
图4示出了根据本发明技术的实施例的印刷系统。
现在将参考本文示出的数个实施例，并且本文将使用具体语言来描述这些实施例。然而，应理解不旨在限制本公开的范围。
具体实施方式
高速喷墨卷筒纸印刷是近年来发展起来的印刷技术，并且通常以每分钟数百英尺的速率使用连续纸幅来进行。作为连续卷纸的纸幅沿着纸路径传送，该纸路径通常包括用于将一系列墨滴喷射到卷筒纸上的固定喷墨打印头。当在该新型的技术中使用标准胶版印刷介质时，印刷介质可能是有问题的。图像质量差通是由于油墨渗墨，加上差的黑色光密度差和差的色域。其他问题包括当使用双面印刷时的“图像透印(image strike through)”，这是由油墨通过印刷介质的过度渗透和/或差的介质不透明度造成的。此外，胶印介质通常干燥很慢，这限制了可以进行印刷的速度。
本公开涉及特别适用于高速卷筒纸印刷的印刷介质。例如，该印刷介质可呈现快速油墨吸收同时容易将着色剂定影到介质表面上，从而得到高的图像质量和良好的耐久性，即使当在高速条件下非常快速地印刷时。因此，本公开涉及涂覆的印刷介质、包括该涂覆的印刷介质的印刷系统，以及制备涂覆的印刷介质的方法。该印刷介质可包括基重为35gsm至250gsm的基础原料，以及按干燥涂覆组成计，以1gsm至50gsm向基础原料涂覆的涂层。基础原料可包括65wt％至95wt％的纤维素纤维，其中80wt％至100wt％的纤维素纤维呈化学浆形式(因此不超过20wt％的纤维素纤维是机械浆)，以及5wt％至35wt％的无机颜料填料。涂层可包括平均等效球径为0.2μm至3.5μm的无机颜料颗粒，以及定影剂，所述定影剂包括金属盐、阳离子胺聚合物、季铵盐、季鏻盐或它们的混合物。涂层还可包括聚合物共混物，其包含水溶性聚合物和水分散性聚合物，所述水分散性聚合物具有-40mV至0mV的ζ电位，其中，水溶性聚合物与水分散性聚合物的重量比为1:25至1:1。
在另一实施例中，印刷系统可包括喷墨油墨以及上述和本文其他地方描述的涂覆的印刷介质。根据本文的实施例，喷墨油墨可以特别适合印刷在具有良好光密度、色域、降低的边缘粗糙度和通常可接受的图像质量的涂覆的印刷介质上。在一个实施例中，喷墨油墨可为基于颜料的喷墨油墨，其适于与可存在于涂覆的印刷介质的涂层中的定影剂相互作用。
在另一实施例中，制备涂覆的印刷介质的方法可包括将该涂层组合物施加至基重为5gsm至250gsm的基础原料，以及干燥基础原料上的涂层组合物以留下按干重计1gsm至50gsm的涂层。基础原料可包括65wt％至95wt％的纤维素纤维，其中80wt％至100wt％的纤维素纤维是化学浆，以及5wt％至35wt％的无机颜料填料。涂层组合物可包括水(其在干燥过程中基本上被除去)；平均等效球径为0.2μm至3.5μm的无机颜料颗粒，例如碳酸钙颗粒、其他颜料颗粒；和定影剂，所述定影剂包括金属盐、阳离子胺聚合物、季铵盐、季鏻盐或它们的混合物。涂层组合物可进一步包括聚合物共混物，其包含水溶性聚合物和水分散性聚合物，所述水分散性聚合物具有-40mV至0mV的ζ电位，其中水溶性聚合物与水分散性聚合物的重量比为1:25至1:1。
注意，在这些实施例中，当讨论涂覆的印刷介质、系统和制备该涂覆的印刷介质的方法时，这些讨论中的每一项都可视为适用于这些实施例中的每一个，无论它们是否在该实施例的上下文中被明确讨论过。因此，例如，在讨论关于涂覆的印刷介质本身的细节时，这种讨论也涉及本文描述的系统和方法，反之亦然。
如所提到的，本发明的技术涉及用于喷墨应用的涂覆的介质，但当涉及具有高速印刷速度的卷纸筒印刷机应用的需求时也是有用的，例如，使用在每分钟100英尺或更大的速率下的HP T200卷纸筒印刷机或HP T300卷纸筒印刷机。本发明的技术特别有利于从快速印刷大量高质量图像的高级印刷介质(例如杂志、目录、书籍、手册、直递邮件、标签或其他类似印刷作业)受益的印刷应用。
具体参考基础原料，该介质基板可为由纤维素纤维浆制成的纤维素基础原料。在该实施例中，纤维素纤维浆本身包括80wt％至100wt％的化学浆，其中仅有至多20wt％的非化学处理的或机械浆作为存在的最大量。在本公开的涂覆的印刷介质中主要使用化学浆，是因为本文中使用的涂层以可能不如其他较厚涂层具有很强的覆盖能力的方式设计。因此，已认识到，通过主要使用化学浆，出现基础原料的较少泛黄，并且可以制备更白且更明亮的涂覆的印刷介质，即使使用更薄和/或更便宜的涂层，也可以持续更长一段时间。例如，基础原料的ISO亮度的范围通常为75％至98％，但也可以有更高的值。基础原料中的无机颜料填料可以是许多无机填料颗粒中的任一种，例如沉淀的碳酸钙、磨碎的碳酸钙、粘土、二氧化钛或它们的组合。在一个实施例中，无机填料是沉淀的碳酸钙或磨碎的碳酸钙，而二氧化钛作为第二种无机填料存在，例如，基础纸原料的1wt％至10wt％的二氧化钛和约5wt％至34wt％的碳酸钙作为一个整体。在一个实施例中，基础原料可以没有粘土。在一个更详细的实施例中，基于PPS(Parker Print Surf)测试，基础原料的平滑度可高至5μm。
现在转向涂层，如所提到的，按干重计，施加厚度的范围可为1gsm至50gsm。在更具体的细节中，并且为了提供一些可选的范围，对于一些如广告资料、书籍、年报、杂志、直接邮寄和高质量目录的应用，可以使用每面5gsm至30gsm的涂覆重量，并且在更具体的细节中，可以使用每面8gsm至15gsm。对于一些诸如书籍、目录、时间表、手册的应用，可以使用较低的涂覆重量，例如范围为每面1gsm至20gsm、通常每面3gsm至14gsm的那些应用。对于一些如美术纸的特殊的应用(其中更高的厚度可能是有益的)，涂覆重量可为每面20gsm至50gsm。这些仅为实施例。此外，这些涂层可以作为单层涂层施加，或通过采用双或三涂层工艺，特别是用于较厚的涂层。
如所提到的，表面涂层组合物可包括无机颜料、定影剂和聚合物共混物。就无机颜料颗粒而言，可以使用碳酸钙颗粒，例如磨碎的碳酸钙(GCC)或沉淀的碳酸钙(PCC)。例如，GCC 60适于使用，其具有1.5μm的平均颗粒直径(d50)。另一方面，PCC或霰石PCC在微观尺度上可以呈针状结构的形式，即，它们具有大于25:1的高的长宽(长度比宽度)比。该结构导致在涂层表面上充满相对较大比例的空隙的松散涂层。
碳酸钙颗粒或者可以可选地呈现以下形式：与胶态硅石反应的碳酸钙、中间煅烧进入碳酸钙的二氧化钛(titanium dioxide inter-calcined into calcium carbonate)、中间煅烧进入碳酸钙的二氧化硅(silicon dioxide inter-calcined into calciumcarbonate)、中间煅烧进入碳酸钙的氢氧化铝(aluminum trihydroxide inter-calcinedinto calcium carbonate)、中间煅烧进入碳酸钙的氧化锆(zirconium oxide inter-calcined into calcium carbonate)、霰石沉淀的碳酸钙。可选地，GCC或PCC可以结合在一起，或者任一个(或两者)可以与一种或多种这些碳酸钙反应或中间煅烧的复合化合物结合。在任一情况下，碳酸钙微粒通常可以以40wt％至99wt％(基于干燥涂层组分)、40wt％至95wt％或60wt％至90wt％包含在涂层组合物中。
除了碳酸钙颗粒，或者可选地，在一些具体实施例中，其他无机颜料颗粒也可以分散在涂层中，即，除了碳酸钙颗粒或者代替碳酸钙颗粒。为了清楚起见，在一个实施例中，存在碳酸钙颗粒，而在另一实施例中，存在碳酸钙颗粒与第二种共分散的无机颜料颗粒的混合物。然而，还要注意的是，同样可以使用其他无机颜料颗粒来代替碳酸钙颗粒。例如，可以在存在或没有碳酸钙颗粒的情况下使用具有板状形态或结构的无机颜料颗粒，并且这些颗粒可有助于提供下层基础原料的“覆盖”能力。因此，碳酸钙颗粒(和/或可存在的任何另外的无机颜料颗粒)可覆盖基础纸原料表面上的纤维并使介质表面平滑。该覆盖功能发挥作用以降低基础原料的表面粗糙度的不均匀性，并进一步发挥作用以增加涂覆的印刷介质的不透明性、亮度、白度、光泽度和/或表面平滑度。在一个实施例中，可以使用的具有板状结构的颜料是硅酸铝。硅酸铝具有约0.9微米至约1.6微米的中值ESD(等效球径)。利用该特定无机颜料颗粒类型，在一个实施例中，按重量计不超过5％具有大于4.5微米的ESD，并且不超过10％的颗粒具有小于0.3微米的ESD。更高百分比的小ESD颗粒容易降低覆盖效果。例如，这些颜料颗粒的长宽比、ESD与其平均厚度的比率范围可为约10至约50。
还有其他无机颜料颗粒可以用作颜料，其可以生成微孔结构以改善油墨吸收。例子包括煅制二氧化硅和硅胶，以及某些结构化颜料。结构化颜料包括已特别制备来产生微孔结构的那些颗粒。这些结构化颜料的例子包括煅烧粘土或多孔粘土，其为粘土与胶态硅石的反应产物。可以存在其他无机颗粒，例如二氧化钛(TiO2)、二氧化硅(SiO2)、氢氧化铝(ATH)、碳酸钙(CaCO3)或氧化锆(ZrO2)颗粒，或者这些化合物可以以中间煅烧进入结构化粘土的形式存在。在一个实施例中，无机颜料颗粒可以基本上为非多孔矿物质颗粒，其具有当固化成涂层时可以产生多孔涂层结构的特殊形态。
在涂层组合物或涂层中，按干重计在这两种情况下可以存在40wt％至99wt％、50wt％至95wt％或60wt％至95wt％的无机颜料颗粒。
注意，在为基础原料描述的无机颜料填料与为涂层组合物描述的无机颜料颗粒之间，在材料选择上存在一些重叠。因此，为了避免混淆，使用术语“填料”来描述基础原料中使用的无机颜料，并且使用术语“颗粒”来描述涂层组合物或涂层中使用的无机颜料。
涂层或涂层组合物还可包括定影剂(fixative或fixing agent)，所述定影剂可以在涂覆的印刷介质的外表面处或外表面附近化学结合、物理结合和/或静电结合标记材料(例如喷墨油墨)，以提供可接受的耐水性(water-fastness)、耐涂抹性(smear-fastness)和整体图像稳定性。定影剂的另一功能是减少油墨干燥时间。定影剂的例子为金属盐、阳离子胺聚合物、季铵盐或季鏻盐。金属盐可为水溶性单价或多价金属盐。金属盐可包括阳离子，比如第I族金属、第II族金属、第III族金属或过渡金属，例如，钠、钙、铜、镍、镁、锌、钡、铁、铝或铬离子。阴离子种类可为氯离子、碘离子、溴离子、硝酸根离子、硫酸根离子、亚硫酸根离子、磷酸根离子、氯酸根离子、醋酸根离子或各种组合。在一些实施例中，可以使用单一定影剂，或者可以使用定影剂的组合，例如与阳离子胺聚合物或一种季盐掺混的金属盐。例如，涂层中存在的定影剂可以是1wt％至20wt％(基于涂层组合物的干重或固体)。
如所提到的，涂层还包括聚合物共混物，其为两种或多种聚合物化合物的混合物。一种聚合物化合物为水分散性聚合物，而另一种为水溶性聚合物。水分散性聚合物可以包括聚合物胶乳或聚合物乳液，其中聚合物核被具有中等均重分子量至大的均重分子量(例如80,000至1,500,000Mw)的表面活性剂所包围。聚合物核可以被连续液相分散，以形成乳液状组合物。水分散性聚合物的例子包括但不限于丙烯酸聚合物或共聚物胶乳、乙酸乙烯酯胶乳、聚酯胶乳、偏氯乙烯胶乳、苯乙烯-丁二烯胶乳、丙烯腈-丁二烯共聚物胶乳、苯乙烯丙烯酸共聚物胶和/或类似物。如所提到的，水分散性聚合物可为胶乳聚合物，例如丙烯酸聚合物或共聚物、乙酸乙烯酯聚合物或共聚物、聚酯聚合物或共聚物、偏氯乙烯聚合物或共聚物、丁二烯聚合物或共聚物、苯乙烯-丁二烯聚合物或共聚物、丙烯腈-丁二烯聚合物或共聚物。在另一实施例中，水分散性聚合物可包括乙酸乙烯酯类聚合物、丙烯酸聚合物、苯乙烯聚合物、于苯乙烯-丁二烯(SBR)类聚合物、聚酯类聚合物、氯乙烯类聚合物、酸类聚合物等。在一个方面中，水分散性颗粒可为聚合物或共聚物，包括丙烯酸聚合物、乙烯基-丙烯酸共聚物和丙烯酸-聚氨酯共聚物。在另一方面中，胶乳颗粒可为阳离子丙烯酸酯胶乳。在一个具体方面中，胶乳可为乙酸乙烯酯聚合物。
通常，水分散性聚合物可包括均重分子量(Mw)为5,000至500,000的颗粒。在一个实施例中，水分散性聚合物的范围为50,000Mw至300,000Mw。在一些实施例中，平均颗粒直径可为10nm至5μm，并且在另外的实施例中，为10nm至500nm，并在其他实施例中，为50nm至250nm。水分散性聚合物的粒径分布没有特别限制，并且可以使用具有宽粒径部分的聚合物或者具有单分散粒径分布的胶乳。还可以组合使用各自具有单分散粒径分布的两种或更多种聚合物细微颗粒。
另一方面，水溶性聚合物可为具有亲水性官能团，例如，-OH、-COOH、-COC的大分子。水溶性聚合物的例子包括但不限于聚乙烯醇、淀粉衍生物、明胶、纤维素和纤维素衍生物、聚环氧乙烷、聚乙烯吡咯烷酮或丙烯酰胺聚合物。“水溶性”，意思是聚合物可为至少部分水溶性的、大部分(至少50％)水溶性的，或在一些实施例中，完全(至少99％)水溶性的。
水溶性聚合物和水分散性聚合物以1:25至1:1的干重比包含在涂层中。在某一实施例中，按干重计，存在的水分散性聚合物比水溶性聚合物更多。因此，实施例包括重量比的范围为1:25至24:25、1:10至24:25、1:5至9:10、2:5至4:5或4:7至5:7的水溶性聚合物与水分散性聚合物。在任一种情况中，如果水溶性聚合物过多，则可导致所得印刷品差的湿润耐久性以及用于形成涂层的涂层组合物混合物的过高粘度。另一方面，如果水分散性聚合物在共混物中的含量过高，则该超剂量可导致与定影剂相互作用并得到不稳定的涂层组合物。因此，为了在所得涂层中提供理想的涂层稳定性和有效性，水溶性和水分散性聚合物之间适当的比率是有利的。
此外，当水分散性聚合物与无机颜料颗粒和定影剂在水性涂层溶液中混合时，水分散性聚合物的电动力学还涉及涂层组合物的性能相关的性质，例如，结合力和组合物稳定性。电动力学性质是以ζ电位测量的。本文中所用的术语“ζ电位”是指分散颗粒与附着至分散颗粒的流体的固定层之间的电位差，并且与表面电荷和电泳迁移率相关。已经认识到，本文中使用的水分散性聚合物的ζ电位可以大于-40mV，并且是更典型的。已发现这样的ζ电位产生了一种具有理想的稳定性和流变性以及可接受的结合性能的水性涂层溶液。如果ζ电位过低，则粘结剂将与金属盐油墨定影剂发生不利反应并产生凝胶。另一方面，具有过高ζ电位的粘结剂将引起无机颜料浆料沉淀。因此，在一个实施例中，ζ电位可为-40mV至0mV。
另外，水分散性聚合物的玻璃化转变温度(Tg)是需要考虑的另一个因素。例如，对于特定的涂层组合物或涂层，可以考虑理想的最低成膜温度。在一个实施例中，水分散性聚合物的Tg可为-30℃至50℃、-30℃至30℃，或者通常在-20℃至20℃的范围内。
聚合物共混物(基于所有聚合物共同作为整体)可以按干重计以1wt％至25wt％、2wt％至20wt％或5wt％至15wt％包含在涂层组合物或涂层中。上面提供了水溶性聚合物与水分散性聚合物的重量比。
现在转向附图，图1和图2提供了根据本公开的实施例制备的涂覆的印刷介质的横截面图。在图1中，涂覆的印刷介质通常显示为100。涂覆的印刷介质包括本文所描述的基础原料110以及同样本文中描述的涂层120。图2显示了涂覆的印刷介质200，其在基础原料210的两面都被涂覆。更具体地，基础原料的每一面涂覆有涂层220。由于本发明技术的涂覆的印刷介质特别适用于高速喷墨卷筒纸印刷，例如以大于每分钟100英尺的速率下的卷对卷(roll to roll)，在喷墨油墨中吸收水性液体的能力有助于获得期望的图像质量。吸收能力在某种意义上与基础原料和涂层的孔隙率有关，这与用于施加涂层的涂层组合物有关。可基于印刷纸中存在的垂直和水平的总连接空隙来测量纸的孔隙率。因此，孔隙率是吸收率或纸张接收喷墨油墨的能力的指标。在一个实施例中，涂覆的印刷介质的孔隙率可通过使用由制浆造纸工业技术协会(Technical Association of the Pulp and PaperIndustry，TAPPI)定义为“纸的透气度(谢菲尔德(Sheffield)方法)”，测试方法T 547 om-07的方法测量纸的空气阻力来表示。可以使用该方法通过迫使空气通过纸、测量气流速率以及以谢菲尔德单位报告结果来测量涂覆的印刷介质的孔隙率。根据本公开，涂覆的印刷介质的孔隙率可通过调节涂层组合物和/或涂覆工艺来获得。具有少量空隙的涂覆的印刷介质可能表明差的孔隙率值，导致印刷过程中延长的干燥时间和/或油墨涂抹或渗墨。然而，过高的空隙值呈现过度多孔结构，其可能吸收大部分油墨着色剂进入基纸中，从而产生低光密度(褪色)图像。因此，在一个实施例中，本公开的最终的成品涂覆纸的孔隙率(由透气度表示)的范围在一个实施例中为15至40谢菲尔德单位(使用Parker Print-Surf测试仪)。
可通过表面施胶压榨法，例如通过使用池式施胶压榨机(puddle-size press)、薄膜施胶压榨机等，将用于制备涂层的涂层组合物施加在基础原料上。池式施胶压榨机可配置为具有水平、垂直和倾斜辊。薄膜施胶压榨机可包括剂量系统，例如门辊计量(gate-rollmetering)、刮刀计量(blade metering)、麦勒棒计量(Meyer rod metering)或狭缝计量(slot metering)。对于一些实施例，具有短程(short-dwell)刀片计量的薄膜施胶压榨机可以用作涂覆头以施加涂层溶液。对于具有较薄涂层的涂覆的印刷介质，可使用离线涂布机，或者可以涂覆多个涂层来累积所需厚度。合适的沉积技术/制造工艺的一些其他非限制性实施例包括辊涂(roll-coating)、常规狭缝模具加工(slot-die processing)、刮刀涂布(blade coating)、韧性刮刀涂布(bent blade coating)、棒涂(rod coating)、剪切辊涂(shear roll coating)、狭缝模具瀑布式涂布(slot-die cascade coating)、池式涂布(pond coating)、帘式涂布(curtain coating)和/或其他可比性方法，包括使用循环和非循环涂布技术的那些。在某些情况下，喷涂、浸涂和/或铸涂(cast-coating)技术可以适用于沉积。
在另一实施例中，如所提到的，根据本公开的实施例，涂层组合物可用于将涂层施加在基础原料上。注意，当论述涂层时，应理解，带有水的涂层组合物(和可选的其他挥发性物质)用于一旦水和其他可能出现干燥的组分主要从涂层中除去，就携带将留在涂层中的固体。可能保留一些残余水分，但应理解，例如，大部分水将通过干燥工艺而被去除。因此，本文中关于涂层的任何论述都与涂层组合物有关，并且应被视为支持所描述的涂层组合物的实施例。例如，本文中使用的重量浓度是就干重而言，这些数字也与涂层组合物本身有关。
据此，现在转向图3，制备涂覆的印刷介质的方法300可包括以下步骤：施加310涂层组合物至基重为35gsm至250gsm的基础原料，以及干燥320基础原料上的涂层组合物以留下按干重计1gsm至50gsm的涂层。基础原料可包括65wt％至95wt％的纤维素纤维，其中80wt％至100wt％的纤维素纤维为化学浆；以及5wt％至35wt％的无机颜料填料。涂层组合物(用于形成层)可包括水；平均等效球径为0.2μm至3.5μm的碳酸钙颗粒；定影剂，所述定影剂包括金属盐、阳离子胺聚合物、季铵盐、季鏻盐或它们的混合物；和包含水溶性聚合物和水分散性聚合物的聚合物共混物，所述水分散性聚合物具有大于-40mV的ζ电位，其中水溶性聚合物与水分散性聚合物的干重比为1:25至1:1。在一个具体实施例中，可在500psi至2500psi以及室温至250℃的范围的热和压力下，压延涂覆的印刷介质。可以使用任何类型的压延设备，例如超级压延机、软夹压延机或硬夹压延机，来压延涂覆样品至期望的平滑度。用于控制平滑度和/或光泽度的参数可以通过控制夹具、压力、温度和/或速度。
本公开的涂覆的印刷介质可与喷墨印刷系统中的喷墨油墨配对。例如，图4描绘了这样的系统400，其中喷墨油墨410与本公开的涂覆的印刷介质420配对。喷墨油墨可为基于水的油墨，例如基于水的喷墨油墨。喷墨油墨通常包括分散或溶解于油墨载体中的着色剂。如本文所用的，“液体载体”或“油墨载体”是指着色剂放置于其中以形成油墨的液体流体。油墨载体可包括各种化合物，例如水表面活性剂、溶剂、共溶剂、抗结剂、缓冲剂、杀菌剂、掩蔽剂、粘度调节剂、表面活化剂等。虽然并不是液体载体本身的一部分，但除了着色剂之外，液体载体还可携带固体添加剂，例如聚合物、胶乳、UV可固化材料、增塑剂等。
通常，本文所论述的着色剂可包括颜料和/或染料。如本文所用的，“染料”是指通常为水溶性且将颜色赋予油墨载体的化合物或分子。如本文所用的，“颜料”，当在着色剂的上下文中具体讨论时，可以是由小分子、低聚物或附着至其的聚合物(自分散)分散的或与之共分散(与颜料表面缔合的单独分散剂)的赋予颜色的颗粒。
典型的油墨载体配方可包括水，并且可进一步包括总计以0.1wt％至40wt％存在的共溶剂，这取决于喷墨结构，但是也可以使用超出该范围的量。此外，可存在非离子、阳离子和/或阴离子表面活性剂，含量范围可为0.01wt％至10wt％。除了助色剂之外，配方的余量还可以为纯净水和其他可选添加剂，例如粘度调节剂、杀菌剂、缓冲剂等，此外，喷墨油墨可以可选地包括其他固体，例如胶乳颗粒。
要注意，如本发明说明书和所附权利要求中所用的，单数形式“一个(a)”、“一个(an)”和“所述(the)”包括复数指代，除非该内容另外明确指出。
当提及与数字印刷机有关的“高速”时，诸如HP T200卷筒纸印刷机或HP T300卷筒纸印刷机的印刷机呈现的印刷速度与被认为的“高速”是相称的。例如，HP T300卷筒纸印刷机可以以每分钟400英尺的速率在介质上印刷。这种能力会被认为是高速的。在另一实施例中，并且更一般地，以每分钟100英尺印刷也会被认为是高速的。
“Parker Print Surf”测试或“PPS”测试是指重复各种类型的印刷(例如，胶版印刷、凹版印刷和凸版印刷工艺)的条件的粗糙度测试，其中操作者可以选择0.5mPa、1.0mPa或2.0mPa的负荷。因此，纸可以在印刷过程中出现的相同压缩负荷下进行测试。根据本公开的实施例，本文提供的值使用1.0mPa的负荷。
按照ISO2470方法，术语“ISO亮度”是指量化如其会在由冷白荧光和一些未过滤的日光的混合照明(即C/2°)的环境中被感知到的纸的亮度的欧洲标准。
不规则形状的颗粒的“等效球径”或“ESD”在本文中被定义为体积与不规则形状的颗粒等效的球形的直径。
如本文所用的，术语“约”用于为数值范围端点提供灵活性，条件是给定值可能“略高于”或“略低于”端点。该术语的灵活性程度可由特定变量指定，并且可基于经验和本文的相关描述确定。
如本文所用的，为了方便起见，多个项目、结构元素、组成元素和/或材料可以出现在共同列表中。然而，这些列表应被理解为，如同列表中的每个成员都被各自地标识为独立且唯一的成员。因此，在没有相反指示的情况下，仅根据他们在共同组中的出现，这样的列表中的单独成员不应被解释为与同一列表中的任何其他成员事实上等同。
浓度、尺寸、量和其他数值数据在本文中可以以范围的形式呈现。应理解，这样的范围形式仅仅是为了方便和简洁而使用，并应被灵活地解释为不仅包括明确列举为范围界限的数值，而且还包括该范围内的所有单个数值或子范围，就如同每个数值和子范围都被明确列举一样。例如，约1wt.％至约20wt.％的重量比范围应被解释为不仅包括明确列举的界限约1wt.％和约20wt.％，而且还包括单个重量比，例如2wt.％、11wt.％、14wt.％，以及子范围，例如10wt.％至20wt.％、5wt.％至15wt.％等。
实施例
以下实施例说明一些目前已知的本公开的涂层组合物和所得涂层。然而，应理解，以下仅是本发明的组合物、系统和方法的原理的示例性或说明性应用。在不背离本公开的精神和范围的情况下，可以设计出大量修改和可替代的组合物、系统和方法。所附权利要求旨在涵盖这样的修改和安排。因此，虽然以上已经描述过的实施例具有特殊性，但下面结合目前被认为是可接受的实施例提供进一步的细节。
实施例1
制备6个根据本公开的实施例适于施加至基础原料介质的涂层组合物。对这些组合物中的每个最初评价涂层混合稳定性(Coating Mix Stability)，因为其与水分散性聚合物组分的ζ电位(ZP)有关。制备6个涂层组合物，并且与涂层混合稳定性有关的数据见下表1中。此外，制备这些涂层组合物的每一个并以8gsm(基于干重)将其施加至根据本公开的实施例制备的基础原料，即，基重为35gsm至250gsm、65wt％至95wt％的纤维素纤维，其中80wt％至100wt％的纤维素纤维为化学浆，以及5wt％至35wt％的无机颜料填料。使用HPA50颜料油墨利用HP CM8060MFP Edgeline打印机(来自惠普公司，Palo Alto，CA)打印每个样品。印刷工艺包括2次通行和6次干燥旋转以模拟高速数字卷筒纸印刷喷墨打印。测定湿润耐久性，并且值也提供在下表1中。
表1
Figure BDA0001629462940000101
*添加CaCl2盐之后形成凝胶。
1湿润耐久性通过评价使用橡胶橡皮上的水润浸纸垫摩擦和涂抹印刷图像时的退化来测定。当纸垫在印刷图像上被擦过一次时，将橡皮安装在推力冲刺仪(force sprint)上以提供一致性可重复的压力，随后移除工具并进行视觉评价。
从上表1中可见，ζ电位在-40mV与0mV之间的水分散性聚合物呈现最佳的涂层混合稳定性和湿润耐久性评分。
实施例2
制备3个根据本公开的实施例适于施加至基础原料介质的涂层组合物。对这些组合物中的每个最初评价干燥耐久性和湿润耐久性。制备这3个涂层组合物并以8gsm(基于干重)将其施加至根据本公开的实施例制备的基础原料，即，基重为35gsm至250gsm、65wt％至95wt％的纤维素纤维，其中80wt％至100wt％的纤维素纤维为化学浆，以及5wt％至35wt％的无机颜料填料。使用HP A50颜料油墨利用HP CM8060MFP Edgeline打印机(来自惠普公司，Palo Alto，CA)打印每个样品。印刷工艺包括2次通行和6次干燥旋转以模拟高速数字卷筒纸印刷喷墨打印。测定湿润耐久性，并且值也提供在下表2中。
表2
Figure BDA0001629462940000111
1耐久性湿润耐久性通过评价使用橡胶橡皮上的水润浸纸垫摩擦和涂抹印刷图像时的退化来测定。当纸垫在印刷图像上被擦过一次时，将橡皮安装在推力冲刺仪上以提供一致性可重复的压力，随后移除工具并进行视觉评价。
从上表2中可见，缺少水分散性聚合物(并且将其用另外的水溶性聚合物代替)提供差的湿润耐久性，而缺少水溶性聚合物(并且将其用另外的水分散性聚合物代替)提供差的干燥耐久性。两种聚合物的组合提供具有湿润耐久性和干燥耐久性性能的可接受的结果
实施例3
将从实施例1中发现涂层在涂层混合稳定性和湿润耐久性方面都理想的涂层组合物，以8gsm涂覆在两个不同类型的基础原料上。使用100wt％化学浆类型的纤维的纤维素纤维制备基础原料1。使用70wt％化学浆类型纤维和30wt％机械浆类型纤维的纤维素纤维制备基础原料2。两个样品的基础原料都是根据本公开的实施例另外同样制备的，即，基重为5gsm至250gsm、65wt％至95wt％的纤维素纤维(以上面和表3中所列的重量比)和5wt％至35wt％的无机颜料填料。下表3示出了针对每个样品的涂层组合物/涂层(按干重计)和基础原料以及泛黄数据。较低的ΔE表示2周时间内较少的泛黄。
表3
Figure BDA0001629462940000121
可见，与机械浆相比，通过使用较大浓度的化学浆，显著减少了泛黄，即使在存在作为涂层涂覆至基础原料的涂层组合物的情况下。
虽然已经参考某些实施例描述了本公开，但在不背离本公开的精神的情况下，可以进行各种修改、改变、省略和取代。因此，本公开旨在仅由随后的权利要求的范围所限制。

Claims (16)

1.一种涂覆的印刷介质，其包括：
基重为35gsm至250gsm的基础原料，所述基础原料包括：
65wt％至95wt％的纤维素纤维，其中80wt％至100wt％的所述纤维素纤维是化学浆，和
5wt％至35wt％的无机颜料填料，
以按干重计1gsm至50gsm涂覆至所述基础原料的涂层，所述涂层包括：
无机颜料颗粒，所述无机颜料颗粒具有0.2μm至3.5μm的平均等效球径，定影剂，所述定影剂包括金属盐、阳离子胺聚合物、季铵盐、季鏻盐或它们的混合物，和
聚合物共混物，所述聚合物共混物包括水溶性聚合物和水分散性聚合物，所述水分散性聚合物具有大于-40mV的ζ电位，其中，水溶性聚合物与水分散性聚合物的干重比为1:5至9:10。
2.如权利要求1所述的涂覆的印刷介质，其中，在所述基础原料中的所述无机颜料填料包括沉淀的碳酸钙、磨碎的碳酸钙、粘土、二氧化钛或它们的组合。
3.如权利要求1所述的涂覆的印刷介质，其中，所述基础原料具有75％至98％的ISO亮度和5微米或更小的PPS平滑度。
4.如权利要求1所述的涂覆的印刷介质，其中，所述无机颜料颗粒基本上由碳酸钙颗粒组成。
5.如权利要求1所述的涂覆的印刷介质，其中，所述无机颜料颗粒包括碳酸钙颗粒，所述碳酸钙颗粒呈以下形式：磨碎的碳酸钙颗粒、沉淀的碳酸钙颗粒、与胶态硅石反应的碳酸钙、中间煅烧进入碳酸钙的二氧化钛、中间煅烧进入碳酸钙的二氧化硅、中间煅烧进入碳酸钙的氢氧化铝、中间煅烧进入碳酸钙的氧化锆或它们的混合物。
6.如权利要求5所述的涂覆的印刷介质，其中所述碳酸钙颗粒呈霰石沉淀的碳酸钙的形式。
7.如权利要求1所述的涂覆的印刷介质，其中，所述无机颜料颗粒包括煅制二氧化硅、硅胶、煅烧粘土、与胶态硅石反应的多孔粘土、二氧化钛、二氧化硅、氢氧化铝、氧化锆、中间煅烧进入粘土的二氧化钛、中间煅烧进入粘土的二氧化硅、中间煅烧进入粘土的氢氧化铝、中间煅烧进入粘土的氧化锆或它们的混合物。
8.如权利要求1所述的涂覆的印刷介质，其中，所述无机颜料颗粒包括平均等效球径为0.9μm至1.6μm的硅酸铝，其中，不超过5wt％的颗粒大于4.5μm，并且超过10wt％的颗粒小于0.3μm，并且其中，所述硅酸铝具有平均等效球径与平均厚度比为10:1至50:1的板状结构，其中，所述厚度是在横跨所述板状结构的最短距离处测量的。
9.如权利要求1所述的涂覆的印刷介质，其中，所述水分散性聚合物具有-30℃至50℃的玻璃化转变温度。
10.如权利要求1所述的涂覆的印刷介质，其中，所述涂覆的印刷介质具有以透气度测量的15谢菲尔德单位至40谢菲尔德单位的孔隙率。
11.一种印刷系统，其包括：
喷墨油墨；和
如权利要求1所述的涂覆的印刷介质。
12.一种制备涂覆的印刷介质的方法，其包括：
将涂层组合物施加至基重为35gsm至250gsm的基础原料，
所述基础原料包括：
65wt％至95wt％的纤维素纤维，其中80wt％至100wt％的所述纤维素纤维为化学浆，和
5wt％至35wt％的无机颜料填料，
所述涂层组合物包括：
水，
无机颜料颗粒，所述无机颜料颗粒具有0.2μm至3.5μm的平均等效球径，
定影剂，所述定影剂包括金属盐、阳离子胺聚合物、季铵盐、季鏻盐或它们的混合物，和
聚合物共混物，所述聚合物共混物包括水溶性聚合物和水分散性聚合物，所述水分散性聚合物具有大于-40mV的ζ电位，其中，水溶性聚合物与水分散性聚合物的重量比为1:5至9:10；和
干燥所述基础原料上的所述涂层组合物，以留下按干重计1gsm至50gsm的涂层。
13.如权利要求12所述的方法，其中，所述基础原料中的所述无机颜料填料包括沉淀的碳酸钙、磨碎的碳酸钙、粘土、二氧化钛或它们的组合，并且其中，所述基础原料具有75％至98％的ISO亮度和5微米或更小的PPS平滑度。
14.如权利要求12所述的方法，其中，所述无机颜料颗粒包括磨碎的碳酸钙颗粒、沉淀的碳酸钙颗粒、与胶态硅石反应的碳酸钙、中间煅烧进入碳酸钙的二氧化钛、中间煅烧进入碳酸钙的二氧化硅、中间煅烧进入碳酸钙的氢氧化铝、中间煅烧进入碳酸钙的氧化锆、煅制二氧化硅、硅胶、煅烧粘土、与胶态硅石反应的多孔粘土、二氧化钛、二氧化硅、氢氧化铝、氧化锆、中间煅烧进入粘土的二氧化钛、中间煅烧进入粘土的二氧化硅、中间煅烧进入粘土的氢氧化铝、或中间煅烧进入粘土的氧化锆、硅酸铝或它们的混合物。
15.如权利要求12所述的方法，其中，所述无机颜料颗粒包括霰石沉淀的碳酸钙。
16.如权利要求12所述的方法，进一步包括在500psi至2500psi的压力下以及在室温至250℃的温度下，压延所述基础原料上的所述涂层。
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