CN111016489A - 一种可降解并抗划伤的微孔型喷墨打印相纸及其制备方法 - Google Patents

一种可降解并抗划伤的微孔型喷墨打印相纸及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及彩喷打印介质领域，提供了一种可降解并抗划伤的微孔型喷墨打印相纸的制备方法，包括抗划伤吸墨层，可降解淋膜层，纸基层。其中抗划伤吸墨层中含有纳米纤维素，纳米纤维素在涂层中形成一种三维网络结构，可显著增强涂层牢度以及硬度，进而提高涂层耐摩擦、抗划伤性。所述微孔型喷墨打印相纸安全环保、降解率高、抗划伤性好，打印图像色泽鲜亮，精度高。

Description

一种可降解并抗划伤的微孔型喷墨打印相纸及其制备方法
技术领域
本发明涉及到数码打印彩喷介质领域，尤其是一种可降解并抗划伤的微孔型喷墨打印相纸及其制备方法。
背景技术
可降解材料按照降解外因因素分类，可分为光降解材料、生物降解材料以及环境降解材料。光降解材料：受到太阳光照射后可进行分解而降解；生物降解材料：由于真菌、细菌等自然界微生物作用下，最终分解为二氧化碳和水；环境降解材料：在光、热、水、微生物以及机械力等自然条件作用下而分解。
随着“数字”时代的发展，彩喷数码打印已经逐步替换了传统印刷，以此也拉动喷绘打印产业以及对喷墨打印介质的需求。尤其是这几年的发展以及整合，人们对于中高端的打印介质的质量要求越来越高。其中具有接近传统照片成像水平的彩喷打印介质就是研究与开发的热点之一，特别是微孔型喷墨打印相纸以其优异的性能受到了广泛的关注。但目前，普通的微孔型喷墨相纸抗划伤性能普遍较差，在生产过程中容易被其他硬度较高的物体所磨损、划伤，从而影响照相纸外观以及成像要求。
目前，微孔型喷墨打印相纸所使用的基纸为RC相纸基纸，绝大多数是一种双面聚乙烯淋膜纸。其具备了不易吸水，有一定刚度的同时具有合适的柔软性等特点。但聚乙烯膜材料是一种不可降解的材料，其在土壤中需要大约30年的时间才能分解，导致这种传统RC相纸难以降解。随着时代的发展，相纸销量的提高，这种难以降解的RC相纸将会给环境造成较大的破坏。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可降解并抗划伤的微孔型喷墨打印相纸及其制备方法。该相纸安全环保、降解率高、抗划伤性好，打印图像色泽鲜亮，精度高。
本发明为了实现上述目的而采用一下技术方案：
一种可降解并抗划伤的微孔型喷墨打印相纸，其特征在于其结构包括：抗划伤吸墨层，可降解淋膜层，纸基层；
所述抗划伤吸墨层包括以下重量份数计的组分：
纳米氧化铝 100份
粘合剂 10-20份
纳米纤维素 5-10份
PH调节 0.5-1.0份
硅烷偶联剂 0.5-1.0份
消泡剂 1-2份
流平剂 0.2-0.5份
交联剂 0.1-0.5份。
进一步的，所述粘合剂为聚乙烯醇；
所述纳米纤维素直径为20-50nm，长度为1-10μm，纳米纤维素在涂层中形成一种三维网络结构，增强涂层牢度以及硬度，提高涂层耐摩擦、抗划伤性；
所述PH调节剂为醋酸或硝酸中的一种；
所述消泡剂为异丙醇和正丁醇按照重量比为3：1混合的混合物，实验发现此配比的混合物消泡效果最佳；
所述流平剂为聚醚改性聚二甲基硅氧烷和氟改性的丙烯酸共聚物中的一种；
所述交联剂为乙二醛和硼砂或硼酸按照重量比为2：1混合的混合物，实验发现此配比下交联后涂层的牢度和硬度综合表现最佳。
进一步的，所述可降解淋膜层为聚乳酸膜、PBAT膜中的一种或两者的共混物，其厚度为10-40微米。
进一步的，一种可降解并抗划伤的微孔型喷墨打印相纸，其制备方法为：在纸基层正反两面分别淋膜一层可降解淋膜层，得到可降解RC相纸基纸；接着，在可降解RC相纸基纸一面涂布一层抗划伤吸墨层，烘干后得到一种可降解并抗划伤的微孔型喷墨打印相纸，烘干温度优选为75℃～90℃，可有效防止因表层干燥速度过快而导致的涂层开裂问题。
与现有技术对此，本发明具有以下技术效果和突出优点：
本发明制备的可降解并抗划伤的微孔型喷墨打印相纸在接近传统照片成像效果的基础上，赋予了相纸较优的表面抗划伤性以及可降解性能，且制备工艺简单，易于实现工业化生产。聚乳酸膜、PBAT膜以及两者的共混物膜作为一类已成功商品化的生物降解膜，使用其代替传统PE膜作为相纸基纸淋膜层，赋予了相纸纸基可生物降解性能；纳米纤维素是由纤维素纳米化（超微细化）而成的一种可再生、可降解的环保材料，本发明在吸墨涂层中引入纳米纤维素，纳米纤维素本身具有纳米尺寸，易分散于涂层中，并通过氢键相互作用形成一种三维网络结构，从而提高涂层牢度和涂层保水能力，可防止涂层干燥速度过快而导致涂层开裂等涂布缺陷。纳米纤维素本身硬度高，刚性好，在涂层中形成网格结构后，能明显提高涂层硬度，相当于在涂层表面形成一层筛网状结构，当相纸与其他尖锐物品接触时，能起到防摩擦以及抗划伤的作用，从而提高涂层的抗划伤性。另一方面，纳米纤维素是纳米尺寸，在合适的添加量的情况下，对于高光涂层的光泽度影响不明显。
附图说明：
图1为本发明所述的可降解并抗划伤喷墨打印相纸的剖面示意图
其中：1-抗划伤吸墨层，2-可降解淋膜层，3-纸基层，4-可降解淋膜层。
具体实施方式：
下面结合实例对本发明的具体实施方式进一步详细说明：
如图1 所示，本发明所述的可降解并抗划伤的微孔型喷墨相纸共其结构包括：抗划伤吸墨层（1），可降解淋膜层（2）、（4），纸基层（3）；
实例中，纸基层（3）采用全木浆或混合木浆抄造，然后在双面淋膜可降解淋膜层（2）、（4），得到可降解RC相纸基纸；
所述可降解淋膜层（2）、（4）为聚乳酸膜和PBAT膜中的一种或两者的共混物膜；
抗划伤吸墨层（1）包括以下重量份数计的组分：纳米氧化铝100份，粘合剂10-20份，纳米纤维素5-10份，pH调节剂0.5-1.0份，硅烷偶联剂0.5-1.0份，消泡剂1-2份，流平剂0.2-0.5份，交联剂0.1-0.5份。涂布量为25-30 g/m2。所述的粘合剂为聚乙烯醇；所述的pH调节剂为10%浓度的醋酸或硝酸水溶液的一种；所述消泡剂为异丙醇和正丁醇按照重量比为3：1混合的混合物；所述的流平剂为氟改性的丙烯酸共聚物；所述交联剂为乙二醛和硼砂按照重量比为2：1混合的混合物。
本发明所述的可降解并抗划伤的微孔型喷墨相纸的制备方法，具体包括以下步骤：
（1）制备可降解RC相纸基纸
纸基层（3）使用全木浆或混合木浆抄造而成的原纸纸基，然后双面淋膜可降解淋膜层（2）、（4）而成，光泽度高于50%（60°，GB/ 8941-2007）。
（2）配制抗划伤吸墨层涂料
分散液的配制：在500 r/min的搅拌状态下，将100份纳米氧化铝、5-10份纳米纤维素、0.5-1份PH调节剂以及0.5-1份硅烷偶联剂缓慢添加到去离子水中，然后将搅拌速度提至2000-2300 r/min，高速分撒30-45min，得到固含量为20-25%的分散液；
分散液的熟化：将上述配制好的分散液置于60±5℃的水浴箱中，熟化12h以上，以保证硅烷偶联剂水解完全；
成料的配制：在200-300r/min的搅拌速度和50-60℃的恒温条件下，将10-20份粘合剂、1-2份消泡剂，0.2-0.5份流平剂，0.1-0.5份交联剂缓慢加入到上述已熟化的分散液中，搅拌30min，得到抗划伤吸墨层涂料。
（3）相纸涂布
使用螺纹间隙刮棒在可降解RC相纸基纸上涂布抗划伤吸墨层涂料并干燥后形成抗划伤吸墨层（1），涂布量为25-30 g/m2。
该抗划伤吸墨层（1）含有纳米纤维素，纳米纤维素为可再生材料，本身硬度高。在抗划伤吸墨层（1）中会形成一种三维网格结构，增加涂层牢度以及硬度，从而提高涂层的表面抗划伤性。而且该抗划伤吸墨层（1）中，纳米氧化铝与粘合剂质量比为5:1-10:1之间，所以含有大量的孔隙，因此吸墨速度快，吸墨能力强。
为了便于理解，下面通过具体实例对本发明进一步说明。
实施例1
制备可降解RC相纸基纸，纸基层（3）使用全木浆或混合木浆抄造而成的原纸纸基，然后双面淋膜可降解淋膜层（2）、（4）而成，光泽度高于50%（60°，GB/ 8941-2007）；
所述可降解淋膜层（2）、（4）为聚乳酸膜；
抗划伤吸墨层（1）包括以下重量份数计的组分：纳米氧化铝100份，粘合剂10份，纳米纤维素5份，PH调节剂1.0份，硅烷偶联剂1.0份，消泡剂2份，流平剂0.2份，交联剂0.5份。所述的粘合剂为聚乙烯醇；所述的pH调节剂为10%浓度的醋酸；所述消泡剂为异丙醇和正丁醇按照重量比为3：1混合的混合物；所述的流平剂为氟改性的丙烯酸共聚物；所述交联剂为乙二醛和硼砂按照重量比为2：1混合的混合物；
使用螺纹间隙刮棒在可降解RC相纸基纸上涂布抗划伤墨水吸收层涂料并干燥后形成抗划伤吸墨层（1），涂布量为30 g/m2。
实施例2
本实施例同实施例1，所不同之处在于：抗划伤吸墨层（1）包括以下重量份数计的组分中，纳米纤维素10份，得到实施例2抗划伤吸墨层（1），评价结果见下表。
实施例3
本实施例同实施例1，所不同之处在于：抗划伤吸墨层（1），涂布量为25 g/m2。，得到实施例3抗划伤吸墨层（1），评价结果见下表。
实施例4
本实施例同实施例1，所不同之处在于：抗划伤吸墨层（1）包括以下重量份数计的组分中，纳米纤维素10份；抗划伤吸墨层（1），涂布量为25 g/m2。得到实施例4抗划伤吸墨层（1），评价结果见下表。
对比例1
本对比例1同实施例1，所不同之处在于：抗划伤吸墨层（1）包括以下重量份数计的组分中，无纳米纤维素，得到对比例1抗划伤吸墨层（1），评价结果见下表。
对比例2
本对比例1同实施例1，所不同之处在于：可降解淋膜层（2）、（4），双面淋膜聚乙烯膜，评价结果见下表。
依据GB/T 6739-2006和GB/T 8941-2007规定的方法测试对比例和实施例制备的可降解并抗划伤微孔型喷墨相纸的表面硬度与光泽渡，测试结果如下表 所示。
光泽度 涂层铅笔硬度 降解时间
实施例1 58 4H 6-12个月
实施例2 58 4H 6-12个月
实施例3 52 3H 6-12个月
实施例4 52 3H 6-12个月
对比例1 60 B 6-12个月
对比例2 65 B 不降解

Claims (9)

1.一种可降解并抗划伤的微孔型喷墨打印相纸，其特征在于其结构包括：抗划伤吸墨层，可降解淋膜层，纸基层；
所述抗划伤吸墨层包括以下重量份数计的组分：
纳米氧化铝 100份
粘合剂 10-20份
纳米纤维素 5-10份
PH调节 0.5-1.0份
硅烷偶联剂 0.5-1.0份
消泡剂 1-2份
流平剂 0.2-0.5份
交联剂 0.1-0.5份。
2.根据权利要求1所述的一种可降解并抗划伤的微孔型喷墨打印相纸，其特征是粘合剂为聚乙烯醇。
3.根据权利要求1所述的一种可降解并抗划伤的微孔型喷墨打印相纸，其特征是纳米纤维素直径为20-50nm，长度为1-10μm。
4.根据权利要求1所述的一种可降解并抗划伤的微孔型喷墨打印相纸，其特征是pH调节剂为醋酸或硝酸中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种可降解并抗划伤的微孔型喷墨打印相纸，其特征是消泡剂为异丙醇和正丁醇按照重量比为3：1混合的混合物。
6.根据权利要求1所述的一种可降解并抗划伤的微孔型喷墨打印相纸，其特征是流平剂为聚醚改性聚二甲基硅氧烷和氟改性的丙烯酸共聚物中的一种。
7.根据权利要求1所述的一种可降解并抗划伤的微孔型喷墨打印相纸，其特征是交联剂为乙二醛和硼砂或硼酸按照重量比为2：1混合的混合物。
8.根据权利要求1所述的一种可降解并抗划伤的微孔型喷墨打印相纸，其特征是可降解淋膜层为聚乳酸膜、PBAT膜中的一种或两者的共混物，厚度为10-40微米。
9.根据权利要求1所述的一种可降解并抗划伤的微孔型喷墨打印相纸，其制备方法为：在纸基层正反两面分别淋膜一层可降解淋膜层，得到可降解RC相纸基纸；接着，在可降解RC相纸基纸一面涂布一层抗划伤吸墨层，烘干后得到一种可降解并抗划伤的微孔型喷墨打印相纸。
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