CN113543976A - 印刷介质 - Google Patents
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Abstract
一种印刷介质可包括基于纤维素的纸基底,其具有第一表面和与第一表面相反的第二表面。可用带电处理层处理第一表面。吸墨层可位于带电处理层上。吸墨层可包含聚合物粘合剂和表面活化火成二氧化硅粒子。表面活化火成二氧化硅粒子可包含用带电多价铝盐和有机硅烷试剂表面活化的火成二氧化硅粒子。更详细地,受墨层可位于吸墨层上。受墨层可包含无定形二氧化硅粒子、氧化铝粒子或其组合。
Description
背景
喷墨印刷是一种非击打式印刷方法,其中电子信号控制和指导墨滴或墨流,其可沉积在各种基底上。现行喷墨印刷技术涉及通过热喷射、压电压力或振荡将墨滴经小喷嘴喷到介质表面上。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。可制备专用于特定喷墨印刷应用的印刷介质,并可制备更通用地横跨多印刷平台的另一些印刷介质。
附图简述
图1是根据本公开的一种示例性印刷介质的示意性横截面视图;
图2是根据本公开的一种示例性印刷介质的示意性横截面视图;
图3是代表根据本公开的一种制备印刷介质的示例性方法的流程图;和
图4是代表根据本公开的一种示例性印刷方法的流程图。
详述
本公开涉及例如印刷介质、制造印刷介质的方法和使用印刷介质的印刷方法。在一个实例中,印刷介质包括基于纤维素的纸基底,其包括第一表面和与第一表面相反的第二表面。在这一实例中用带电处理层处理第一表面。印刷介质进一步包括在带电处理层上的吸墨层。吸墨层在这一实例中包含聚合物粘合剂和表面活化火成二氧化硅粒子,其中表面活化火成二氧化硅粒子包含用带电多价铝盐和有机硅烷试剂表面活化的火成二氧化硅粒子。印刷介质还包括在吸墨层上的受墨层。受墨层在这一实例中包含无定形二氧化硅粒子、氧化铝粒子或其组合。在一个具体实例中,带电处理层包含电解质化合物,如氯化钙、乙酸钙或其组合。吸墨层的带电多价铝盐可包括例如氯化羟铝。此外,吸墨层的有机硅烷试剂可包括含胺的甲氧基硅烷。更详细地,受墨层可进一步包含无定形二氧化硅粒子和氧化铝粒子。氧化铝粒子可以是勃姆石氧化铝、无定形氧化铝的形式,或无定形二氧化硅粒子和氧化铝粒子可以是无定形二氧化硅-氧化铝粒子的形式。根据各种实例,带电处理层可在第一表面具有0.1 gsm至3 gsm的干基重,吸墨层可具有5 gsm至30 gsm的干基重,且受墨层具有0.1 gsm至5 gsm的干基重。可同样地用第二带电处理层处理第二表面,第二吸墨层在第二带电处理层上,且第二受墨层在第二吸墨层上。在一个实例中,第二带电处理层可在组成上与第一带电处理层相同,第二吸墨层可在组成上与第一吸墨层相同,且第二受墨层可在组成上与第一受墨层相同。吸墨层中的聚合物粘合剂在一些实例中可以是交联的。此外,表面活化火成二氧化硅粒子可以按干重量计40重量%至大约95重量%存在于吸墨层中。
在另一个实例中,一种制造印刷介质的方法包括用包含电解质化合物的处理溶液处理基于纤维素的纸基底的第一表面以形成带电处理层。这种方法还包括在施加包含聚合物粘合剂和表面活化火成二氧化硅粒子的吸墨涂料组合物以形成吸墨层之前涂布带电处理层。表面活化火成二氧化硅粒子在这一实例中包含用带电多价铝盐和有机硅烷试剂表面活化的火成二氧化硅粒子。更详细地,该方法包括用包含胶态二氧化硅粒子、氧化铝粒子或其组合的受墨涂料组合物涂布吸墨层以形成包含无定形二氧化硅粒子、氧化铝粒子或其组合的受墨层。在一个实例中,该方法可包括相继干燥在施加到第一表面后的处理溶液以形成带电处理层、在施加后的吸墨涂料组合物以形成吸墨层和在施加后的受墨涂料组合物以形成受墨层。在另一些实例中,可在湿压湿分层涂布法中施加涂层。更详细地,处理第一表面产生在第一表面具有0.1 gsm至3 gsm的干基重的带电处理层,涂布带电处理层产生具有5 gsm至30 gsm的干基重的吸墨层,且涂布吸墨层产生具有0.1 gsm至5 gsm的干基重的受墨层。
在另一个实例中,一种印刷方法包括将墨水组合物喷射到印刷介质上,其中所述印刷介质包括基于纤维素的纸基底,其包括第一表面和与第一表面相反的第二表面,其中用带电处理层处理第一表面。印刷介质还包括在带电处理层上的吸墨层。吸墨层在这一实例中包含聚合物粘合剂和表面活化火成二氧化硅粒子,其中表面活化火成二氧化硅粒子包含用带电多价铝盐和有机硅烷试剂表面活化的火成二氧化硅粒子。印刷介质还包括在吸墨层上的受墨层,其中受墨层包含无定形二氧化硅粒子、氧化铝粒子或其组合。在一个实例中,受墨层包含无定形二氧化硅粒子和氧化铝粒子,其中氧化铝粒子包括勃姆石氧化铝、无定形氧化铝,或无定形二氧化硅粒子和氧化铝粒子以无定形二氧化硅-氧化铝粒子的形式存在。
在这些实例中,要指出,当在本文中论述印刷介质和方法时,任何这样的论述可被认为适用于其它实例,无论在该实例的上下文中是否明确论述它们。因此,例如,在论述关于涂布印刷介质本身的细节时,这样的论述也涉及本文所述的方法,反之亦然。
现在参考图1,显示一种示例性印刷介质100,其包括基于纤维素的纸基底110,在基于纤维素的纸基底的第一表面112上具有带电处理层120。吸墨层130位于带电处理层上。接着,受墨层140位于吸墨层上。如下文更详细描述,带电处理层可包含例如携带电荷的多价金属盐。受墨层可包含将表面活化火成二氧化硅粘合在一起的聚合物粘合剂。表面活化火成二氧化硅可被有机硅烷试剂,如氨基硅烷试剂或一些其它有机硅烷试剂表面活化。表面活化火成二氧化硅也可被多价铝盐,例如氯化羟铝表面活化。受墨层可包含也通过聚合物粘合剂保持在一起的无定形二氧化硅粒子。在各种层中也可存在其它成分。各自层的厚度或施加密度可基于干基重(在层已干燥到例如小于大约6重量%水含量后)。例如,带电处理层的干基重可为0.1 gsm至3 gsm、0.5 gsm至3 gsm或0.5至2 gsm。例如,吸墨层可具有5gsm至30 gsm、5 gsm至20 gsm或10 gsm至20 gsm的干基重。受墨层可具有0.1 gsm至5 gsm、0.1 gsm至3 gsm、0.5 gsm至3 gsm或0.5 gsm至2 gsm的干基重。作为注释,尽管图1所示的印刷介质实例在第二表面114上未涂布或未处理,但这种第二表面可用任何类型的其它涂料组合物或显示为施加在第一表面上的一些或所有层(以任何顺序)涂布。在一些实例中,第二表面例如可在其上具有带电处理层,没有吸墨层和/或受墨层。第二表面可具有胶粘剂层和离型衬层,以使第二表面可用作背胶印刷介质或用于施加到另一表面上的另一些印刷介质。换言之,图1中举例显示的印刷介质意在显示其各种层如此处显示和描述的示例性印刷介质,并且可向这些层添加许多类型的其它层以补充所显示和描述的印刷介质的功能。
关于图2,显示替代性的印刷介质200,其具有参考图1描述的所有相同的组成和结构细节,但在这一实例中,在基于纤维素的纸基底110的两面都存在各种层。也就是说,在第二表面114上,存在第二带电处理层120B、第二吸墨层130B和第二受墨层140B。各种“第二”层也可具有如图1中对各层描述的相同结构特征和组成细节。下面更详细给出图1和图2的附加结构细节和组成细节。
现在转向本文所述的印刷介质的具体组分和结构,已经简要描述了几种材料并将在下文中更详细描述。例如,关于“基于纤维素的纸基底”,这种基底可通常不透明以及可高效吸收以接收带电处理层。这种纸基底被定义为不包括在其上的合成聚合物涂层,但可能有一些聚合物分散在其中。例如,用于具有与聚合物薄膜一起挤出的纤维素芯的印刷介质的“照相原纸(photobase)”不被认为是如本文定义的“基于纤维素的纸基底”,因为其上包括聚合物涂层。纤维素本身是存在于棉、各种硬木和软木、绿色植物的细胞壁等中的天然聚合物。也存在可使用的合成纤维素材料。在一些实例中,基于纤维素的纸基底可包含“一种或多种木纤维”,其是指纤维素纤维和可能存在的一些其它纸纤维。可能存在硬木纤维和软木纤维的任一种或两种和/或两者的混合物。本文所用的术语“硬木纤维”或“硬木浆”是指衍生自落叶树(被子植物),如白杨、桦树、橡树、山毛榉、枫树和/或桉树的木料的纤维浆。本文所用的术语“软木纤维”或“软木浆”是指衍生自针叶树(裸子植物),如各种冷杉、云杉和松木,例如火炬松(loblolly pine)、湿地松(slash pine)、科罗拉多云杉(Coloradospruce)、香脂冷杉(balsam fir)和/或花旗松(Douglas fir)的木料的纤维浆。因此,可用的纤维素材料的一些实例包括天然纤维素材料、合成纤维素纤维(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)。更详细地,在一些实例中,基底是可由含有10:90至90:10、20:80至80:20、30:70至70:30、60:40至40:60、50:50至90:10或60:40至80:20,例如70:30的纤维比(硬木纤维数/软木纤维数)的浆料制备的基于纤维素的纸基底。硬木纤维可具有例如0.3 mm至3 mm或0.5 mm至1.5 mm的平均长度。这些相对较短的纤维在一些实例中可增强基于纤维素的纸基底的成型和平滑度。硬木纤维可以是漂白或未漂白的硬木纤维。代替原始硬木纤维,在一些实例中可使用最多为总硬木纤维含量的20%的其它具有相同长度的纤维作为硬木纤维。其它纤维可以是再生纤维、不可脱墨(non-deinkable)纤维、未漂白纤维、合成纤维、机械纤维或其组合。软木纤维具有例如1mm至10 mm或2 mm至7 mm的平均长度。这些相对较长的纤维可增强纸基底的机械强度。这些纤维可通过任何制浆法,例如化学制浆法制备。两种合适的化学制浆法包括牛皮纸浆法和亚硫酸盐法。
基底材料的纤维可由化学浆、机械浆、热机械浆、化学机械浆或化学热机械浆制成。木浆的实例包括,但不限于,牛皮纸浆和亚硫酸盐纸浆,其各自可以是或可以不是漂白的。基底也可包含非纤维素纤维。用于制造纤维素基材的纸浆也可含有最多10重量%(相对于总固体计)的添加剂。合适的添加剂可选自干强剂、湿强剂、填料、助留剂、染料、荧光增白剂(即光学增白剂)、表面活性剂、施胶剂、杀生物剂、消泡剂或其组合。
基于纤维素的纸基底在一些实例中可被认为具有开放结构,因为它们可包括一些适用于接收本文所述的带电处理层的空隙。也就是说,在一些实例中,基于纤维素的纸基底可包含除基于纤维素的纤维外的组分,如聚合物粘合剂,例如0.1重量%至10重量%。如果使用粘合剂,可用的合适的粘合剂包括淀粉、蛋白质、亲水聚合物粘合剂如聚乙烯醇等。同样地,也可存在无机填料,如碳酸钙、粘土和TiO2,最多为基于纤维素的纸的30重量%的总浓度。此外,在造纸机的湿端也可使用浆内施胶剂,并包括如下材料:松香;用矾(alum)(Al2(SO4)3)沉淀的松香;松香酸和松香酸同系物,如新松香酸和左旋海松酸;硬脂酸和硬脂酸衍生物;碳酸铵锆;硅酮和含硅酮的化合物;通用结构CF3(CF2)nR的含氟化合物,其中R是阴离子官能团、阳离子官能团或其它官能团且n可为1至1000;淀粉和淀粉衍生物;甲基纤维素;羧甲基纤维素(CMC);聚乙烯醇;藻酸盐;蜡;蜡乳液;烷基烯酮二聚体(AKD);烯基烯酮(alkenyl ketene)二聚体乳液(AnKD);烷基琥珀酸酐(ASA);含阳离子淀粉的ASA或AKD的乳液;包含矾的ASA;和/或其它已知的浆内施胶剂;及其混合物。在一些应用中,浆内施胶剂的量可在大约0.3 Kg/T原纸原料(raw base paper stock)至10 Kg/T的范围内。
一旦用选择使用的纤维素纤维材料(包含选择使用的任何增白剂,例如二氧化钛,粘合剂、填料、施胶剂、杀生物剂等)制备开放纸基底,随后对开放纸基底的一个或两个表面应用多价金属盐处理。如提到,多价金属盐处理包括施加多价金属盐,如CaCl2以将0.1 gsm至3 gsm(每处理面)多价金属盐加载到开放纸基底中。在一个实例中,聚合物粘合剂或聚合物粘合剂如淀粉和聚乙烯醇的混合物,与加工控制剂,如增稠剂和pH调节剂一起,可与多价盐配制成处理组合物。这些多价金属盐的存在可提供几个额外优点,包括改进的图像品质、色域和颜色丰富度,以及其它印刷改进。
基于纤维素的纸基底材料的纤维可由化学浆、机械浆、热机械浆、化学机械浆或化学热机械浆制成。可能存在的其它添加剂包括如下组分:干强剂、湿强剂、填料、助留剂、染料(或颜料)、光学增白剂、荧光增白剂、表面活性剂、杀生物剂、消泡剂、pH调节剂、螯合剂、防腐剂和/或类似物。例如,可通过包含光学增白剂(OBA)或荧光增白剂(FWA)改变记录介质的纸亮度和/或白度。OBA或FWA通常是吸收在电磁谱的300-360 nm的紫外线辐射能量并在可见范围的主要蓝光波长区(通常420-470 nm)重新发射能量的化合物。作为注释,这些和其它类型的添加剂可包含在施加到基于纤维素的纸基底上的任何层中。
基于纤维素的纸基底的基重可取决于印刷介质的应用的性质。例如,较轻重量的基重可用于杂志、报纸、书籍、手册,例如可折叠手册,宣传资料等。另一方面,较重重量可用于例如明信片、包装应用、自立式海报等。因此,基于纤维素的纸基底可具有例如40克/平方米(g/m2或gsm)至300 gsm、60 gsm至250 gsm或100 gsm至200 gsm的基重。
基于纤维素的纸基底可提供一定的流体吸收。Bristow轮测量可用于本公开的印刷介质上的吸收的定量测量,其中将固定量的流体经狭缝施加到以不同速度移动的介质条上。在一些实例中,本公开的印刷基底可具有如通过Bristow轮吸墨法测得的不小于10 ml/m2 x s1/2的吸墨速率(Bristow轮是也被称为Paprican动态吸附测试仪的装置,型号LBA92,Op Test Equipment Inc.制造)。在另一些实例中,基于纤维素的纸基底可具有10Sheffield平滑度单位(SU)至150 SU的表面平滑度。在另一些实例中,该印刷基底可具有20SU至100 SU或30 SU至90 SU的表面平滑度。可用Hagerty平滑度测试仪(根据T-538 om-96的Tappi方法)测量表面平滑度。这种方法是在试样(在底面上以平板玻璃为衬)和两个加压的同心环形脊(annular lands)(它们从顶面压入样品)之间的空气流的测量。空气流率与纸的表面粗糙度相关。该数值越高,表面越粗糙。在另一些实例中,可制备或选择具有例如80%至98%或85%至94%或90%至92%的TAAPI亮度的基于纤维素的纸基底。可使用TAPPIStandard T452, “Brightness of pulp, paper and paperboard (directionalreflectance at 457 nm)”借助Technidyne Brightmeter测量Tappi亮度。
将带电处理层施加到基于纤维素的纸基底上并且其可通过在印刷介质上印刷墨水组合物时提供带电相互作用(electric charging interaction)而为印刷介质提供多种改进。“带电相互作用”可以是指带正电荷或带负电荷的物质可与带相反电荷的物质耦合在一起,例如来自墨水组合物的物质与带电处理层中的带相反电荷的物质相互作用。在一个方面,带电处理层可引发墨水着色剂从分散墨水连接料附聚(沉淀(crashing out))以促进印刷图像的快速干燥。在另一方面,带电处理层可充当墨水固定层,因为其可通过上述带电相互作用固定或以其它方式限制带负电荷的着色剂的移动性以防止沿z轴(被定义为垂直于印刷介质的平面)迁移。此外,带电处理层也可提供对着色剂的固定并减轻沿x轴和y轴(平行于印刷介质的平面)的随机着色剂迁移,从而提供印刷图像的良好边缘锐度和消除渗墨。因此,带电处理层可通过为crashing墨水分散体引入电荷和固定墨水组合物组分中的着色剂来提供这些益处。这种特征可以另外或替代性地化学和/或物理结合到墨水组合物颜料并在允许墨水溶剂流入基于纤维素的纸基底的同时防止颜料进一步渗入基于纤维素的纸基底。因此,在一些实例中,带电处理层可防止着色剂,例如颜料和/染料渗入基底,这可增强图像品质,例如光密度、色域、边缘锐度等。因此,通过允许溶剂渗入基于纤维素的纸基底和通过固定带电物质,如着色剂,可增强图像品质。这些性质作为实例提供,因为可能有墨水组合物不以这种方式与带电处理层相互作用,但是由于这种特征,本公开的印刷介质可被认为是通用的,因为它们对许多不同类型的墨水组合物有效。
在本文的实例中,带电处理层可作为溶液施加,以在层中留下带电电解质化合物。“电解质化合物”包括例如可溶解在导电的电解质溶液中但在基于纤维素的纸基底上干燥后可留在带电处理层中的固体化合物。电解质化合物可以是多价金属盐并在干燥后,多价金属盐作为带电处理层留在基于纤维素的纸基底上。所用多价金属盐可包含来自基于周期表的第II族金属、第III族金属、过渡金属或其组合的多价金属。这些多价金属盐可进一步包含选自氯离子、碘离子、溴离子、硝酸根、硫酸根、亚硫酸根、磷酸根、氯酸根、乙酸根、甲酸根或其组合的阴离子。其具体实例包括氯化钙、乙酸钙、硝酸钙、甲酸钙、氯化镁、氯化钡、硫酸锰、硝酸镁、乙酸镁、甲酸镁、氯化锌、硫酸锌、硝酸锌、甲酸锌、氯化锡、硝酸锡、氯化锰、硫酸锰、硝酸锰、甲酸锰、硫酸铝、硝酸铝、氯化铝、乙酸铝等。也就是说,已发现氯化钙(CaCl2)和乙酸钙效果特别好并且可以是成本有效的选择。这些金属盐可独自使用或两种或更多种组合使用。表面处理溶液中的金属盐浓度可以是任何功能性浓度,但在一些实例中,可超过临界饱和浓度包含在涂料配制物中。
在一个实例中,多价金属盐可如所述作为溶液施加,但在配制物中可能存在其它组分(溶解或分散的),它们作为干材料随处理层留下。实例包括聚合物粘合剂、施胶剂、光学增白剂(OBA)、加工或施加添加剂等。除水载体外也可包含有机溶剂,如丁醇,以增强施加时的涂布加工性质。用于施加带电处理层的溶液可包含例如0.1重量%至30重量%固体,或例如5重量%至20重量%固体。在水和溶剂蒸发后,留下的包含多价金属盐的干处理层可以0.1gsm至3 gsm存在。关于带电处理层中可能存在的其它组分,这些可以相对较小的浓度,例如0.1重量%至10重量%存在。可存在的示例性施胶剂包括但不限于淀粉和淀粉衍生物;羧甲基纤维素(CMC);甲基纤维素;藻酸盐;蜡;蜡乳液;烷基烯酮二聚体(AKD);烷基琥珀酸酐(ASA);烯基烯酮二聚体乳液(AnKD);含阳离子淀粉的ASA或AKD的乳液;包含矾的ASA;水溶性聚合物材料,如聚乙烯醇,明胶、丙烯酰胺聚合物、丙烯酸系聚合物或共聚物、乙酸乙烯酯胶乳、聚酯、偏二氯乙烯胶乳、苯乙烯-丁二烯、丙烯腈-丁二烯共聚物、苯乙烯丙烯酸系共聚物和共聚物;和这些试剂的各种组合。具体关于淀粉添加剂,可使用的合适淀粉的更具体实例包括玉米淀粉、木薯淀粉、小麦淀粉、大米淀粉、西米淀粉和马铃薯淀粉。这些淀粉物质可以是未改性淀粉、酶改性淀粉、热或热-化学改性淀粉或化学改性淀粉。化学改性淀粉的实例是转化淀粉,如酸流动性(acid fluidity)淀粉、氧化淀粉或焦糊精;衍生化淀粉,如羟烷基化淀粉、氰乙基化淀粉、阳离子淀粉醚、阴离子淀粉、淀粉酯、淀粉接枝物或疏水淀粉。
然后可在带电处理层上施加如上文提到的吸墨层,并将其作为层安置在带电处理层上。吸墨层可包含例如聚合物粘合剂和表面活化火成二氧化硅粒子。表面活化火成二氧化硅粒子可包含用带电多价铝盐和有机硅烷试剂表面活化的火成二氧化硅粒子。多价铝盐可以是例如带电三价铝盐,如氯化羟铝,有时称为ACH。例如,吸墨层的有机硅烷试剂可包括含胺的甲氧基硅烷,例如N-(正丁基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷。可使用如下所述的其它三价铝盐和/或其它有机硅烷试剂,但这些在上文作为具体实例提供。
在将吸墨层施加到带电处理层时,涂料组合物可以是吸墨层(或墨水融合层(inkfusion layer))。该涂料组合物含有按吸墨层的总重量计大约40重量%至大约95重量%的表面活化火成二氧化硅粒子。在另一些实例中,吸墨层含有按吸墨层的总重量计大约65重量%至大约85重量%的表面活化火成二氧化硅粒子。可存在其它一种或多种组分,如聚合物粘合剂,其可例如以1重量%至60重量%、5重量%至40重量%或10重量%至35重量%存在。在一些实例中,可包含交联剂,如用于聚乙烯醇粘合剂的硼酸。如果存在,可以0.1重量%至10重量%、0.5重量%至5重量%或1重量%至3重量%包含交联剂。
已经发现火成二氧化硅粒子提供用于施加带电多价铝盐和有机硅烷试剂的良好基材。火成二氧化硅有时被称为热解法二氧化硅,因为其在火焰中制成并可具有熔结成分支的、链状、三维二次粒子的无定形二氧化硅的极小微滴,其随后附聚成三次粒子。因此,火成二氧化硅具有低堆积密度和高表面积。在一些实例中,表面活化火成二氧化硅粒子的表面积在大约20至大约800平方米/克的范围内或在大约100至大约350平方米/克的范围内。可以例如通过BET等温吸附法测量表面积。
本文所用的火成二氧化硅可表征为“纳米级”颜料粒子,因为其可具有在纳米(10-9米)范围内的平均粒度。在一些实例中,(表面活化的)火成二氧化硅粒子可具有例如在1纳米(nm)至300 nm、2 nm至150 nm或5 nm至100 nm的范围内的平均粒度。这些粒子可具有任何合适的形态,如球形或不规则。术语“平均粒度”在本文中用于描述直径或平均直径,其可随单个粒子的形态而变。在一个实例中,各粒子可具有球形的形态。球形粒子(例如球形或近球形)具有>0.84的球形度。因此,任何具有<0.84的球形度的单个粒子被认为是非球形的(不规则形状)。球形粒子和不规则粒子的粒度可由其平均直径,例如横跨粒子的多个尺寸的平均值或由有效直径(其是具有与非球形粒子相同的质量和密度的球体的直径)提供。
关于用于火成二氧化硅的表面改性或处理的有机硅烷试剂,在一个实例中,有机硅烷试剂可用于为火成二氧化硅的表面提供带正电荷的部分,或在一些情况下,在表面或表面附近提供另一所需功能,例如紫外线吸收剂、螯合剂、受阻胺光稳定剂、还原剂、疏水基团、离子基团、缓冲基团或用于后续反应的官能团。据此,术语“有机硅烷”或“有机硅烷试剂”包括包含共价连接到硅烷基团的官能部分(或为无机微粒表面提供所需改性性质的试剂的部分)的组合物。有机硅烷试剂可共价连接或以其它方式被吸引到半金属氧化物微粒或金属氧化物微粒的表面。有机硅烷试剂的官能部分可直接连接到硅烷基团或可与硅烷基团适当间隔,如间隔1至12个碳原子或其它已知的间隔基长度(例如包括直链、支链或脂环族基团)。有机硅烷试剂的硅烷基团可连接到火成二氧化硅表面羟基,但也可经由试剂上存在的任何卤化物基团或烷氧基连接。换言之,连接机制可以是或不是上文提到的烃基,但作为实例提到这种类型的结构。或者,在一些情况下,有机硅烷试剂可以仅被吸引到火成二氧化硅的表面。根据本公开的实例,官能部分可以是特定应用所需的任何部分。在一个实施方案中,官能部分可以是伯胺、叔胺或季胺。
可用的有机硅烷包括甲氧基硅烷、卤代硅烷、乙氧基硅烷、烷基卤代硅烷、烷基烷氧基硅烷或其它已知的反应性硅烷,其中任何一种可被一个或多个官能团,包括胺、环氧基、含硫基团,例如巯基,或杂环芳基进一步改性。根据本发明使用的一种有机硅烷是氨基硅烷,其中一个或多个官能部分是胺,其可以是伯胺、仲胺或叔胺。作为可用于此类微粒的改性的氨基硅烷试剂的实例,如下提供式1:
在上式1中,0至2个R基团可以是H、-CH3、-CH2CH3或-CH2CH2CH3;1至3个R基团可以是羟基、卤素或烷氧基;且1至3个R基团可以是胺(或如果不是氨基硅烷,是其它官能团)。另外,在式1中,R也可包括将胺官能团与硅烷基团隔开的间隔基和/或可存在延伸到胺(或其它)官能部分外的其它部分。如果官能团包括胺基团,氨基硅烷试剂的实例包括γ-氨基丙基三乙氧基硅烷,单氨基硅烷、二氨基硅烷、三氨基硅烷等。如提到,可使用其它官能团代替含胺的部分,如含环氧的部分、含硫部分、杂环部分等。可用的一些具体的示例性氨基硅烷包括3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、3-氨基乙基氨基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基乙基氨基丙基三乙氧基硅烷、3-氨基乙基氨基乙基氨基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基乙基氨基乙基氨基丙基三乙氧基硅烷、3-氨基丙基倍半硅氧烷、(正丁基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、(正丁基)-3-氨基丙基三乙氧基硅烷、双-(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)胺、N-苄基-N-氨基乙基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷(例如盐酸盐)、N-苯基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-(2-氨基乙基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-(正丁基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-氨基乙基-3-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-(三乙氧基甲硅烷基丙基)-二亚乙基三胺、聚(乙烯亚胺)三甲氧基硅烷、双(2-羟乙基)-3-氨基丙基三乙氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、氨基乙基氨基丙基三甲氧基硅烷、氨基乙基氨基乙基氨基丙基三甲氧基硅烷等。可用的非氨基硅烷的有机硅烷基团(其它有机硅烷)的实例是3-巯丙基三甲氧基硅烷、3-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、双(三乙氧基甲硅烷基丙基)二硫、3-脲基丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、氯化N-(三甲氧基甲硅烷基丙基)异硫脲、N-(三乙氧基甲硅烷基丙基)-O-聚环氧乙烷、3-(三乙氧基甲硅烷基)丙基琥珀酸酐、3-(2-咪唑啉-1-基)丙基三乙氧基硅烷、聚(乙烯亚胺)三甲氧基硅烷等。例如,可使用这些或其它有机硅烷试剂的任何组合处理火成二氧化硅表面。
或者,有机硅烷可由通式(RO)4-XSiYX表示,其中X是1至3。因此,1至3个R基团包括适合共价连接到火成二氧化硅的表面羟基上的部分。在一些实例中,一个或多个R基团可独立地为包含1至12个碳原子的烃基。因此,硅原子或有机硅烷可连接火成二氧化硅的表面羟基处的一个或多个氧并因此连接到其表面。例如,烃基可与在该连接反应中释放的氢反应。因此,例如,RO基团在中性至酸性环境中可水解,以使反应进行以生成共价键。更详细地,1至3个Y基团可独立地包括氨基或一些其它官能团,和在一些实例中,可包括含有1至12个碳原子的烃基。
如上所述,有机硅烷试剂可用于处理吸墨层的火成二氧化硅。但是,根据本文中的实例,受墨层中的火成二氧化硅也可用多价铝盐,如在一些实例中,三价或四价铝盐处理。可用的示例性多价铝盐包括氯化羟铝(ACH)、聚氯化铝(PAC)、聚羟基氯化铝等。这些是一类可溶性带电铝盐,其中氯化铝已部分与碱反应。与Al的量相比的OH的相对量可决定特定产物的碱度。具体关于ACH,这种化合物通常以Aln(OH)mCl(3n-m)的形式表示,其中n可以是1至50,且m可以是1至150。碱度可由该式中的m/(3n)项确定。ACH可通过使水合氧化铝AlCl3与铝粉在受控条件下反应制备。确切组成取决于所用铝粉的量和反应条件。通常,可进行该反应以产生碱度为40%至83%的产物。ACH可作为溶液供应,但也可作为固体供应。也有其它提及ACH的方式,其可在单一混合物中表现出许多不同的分子大小和构型。ACH中的一种示例性的稳定离子物质可具有式[Al12(OH)24AlO4(H2O)12]7+。其它实例包括[Al6(OH)15]3+、[Al8(OH)20]4+、[Al13(OH)34]5+、[Al21(OH)60]3+等。
用于描述ACH和/或其它带电多价铝化合物组分的各种名称包括例如羟基氯化铝(8CI);A 296;ACH 325;ACH 331;ACH 7-321;Aloxicoll;Aloxicoll LR;碱式氯化铝;Aluminol ACH;氯化羟铝;氯化羟基铝(aluminium chlorohydroxide);羟基氯化铝氧化物,碱性;氧化氯化铝(aluminium chloride oxide);氯化羟铝(aluminum chlorohydrate);aluminium chlorohydrol;氯化羟基铝;羟基氯化铝;碱式氯化铝(aluminumhydroxychloride);aluminum oxychloride;Aquarhone;Aquarhone 18;Astringen;Astringen 10;Banoltan white;碱式氯化铝;水合碱式氯化铝;Berukotan AC-P;CartafixLA;Cawood 5025;Chlorhydrol;Chlorhydrol Micro-Dry;Chlorhydrol Micro-Dry SUF;E200;E 200 (coagulant);Ekoflock 90;Ekoflock 91;GenPac 4370;Gilufloc 83;Hessidrex WT;HPB 5025;Hydral;Hydrofugal;Hyper Ion 1026;Hyperdrol;Kempac 10;Kempac 20;Kemwater PAX 14;Locron;Locron P;Locron S;Nalco 8676;OCAL;Oulupac180;PAC;PAC (盐);PAC 100W;PAC 250A;PAC 250AD;PAC 300M;PAC 70;Paho 2S;PALC;PAX;PAX 11S;PAX 16;PAX 18;PAX 19;PAX 60p;PAX-XL 1;PAX-XL 19;PAX-XL 60S;PAX-XL61S;PAX-XL 69;PAX-XL 9;Phacsize;Phosphonorm;(14) 聚(羟基铝)氯化物(poly(aluminum hydroxy) chloride);聚氯化铝;Prodefloc AC 190;Prodefloc AL;ProdeflocSAB 18;Prodefloc SAB 18/5;Prodefloc SAB 19;Purachem WT;Reach 101;Reach 301;Reach 501;Sulzfloc JG;Sulzfloc JG 15;Sulzfloc JG 19;Sulzfloc JG 30;TAI-PAC;Taipac;Takibine;Takibine 3000;Tanwhite;TR 50;TR 50(无机化合物);UPAX 20;VikramPAC-AC 100S;WAC;WAC 2;Westchlor 200;Wickenol 303;Wickenol CPS 325 Aluminumchlorohydrate Al2ClH5O5或Al2(OH)5Cl·2H2O或[Al(OH)2Cl]x或Al6(OH)15Cl3;Al2(OH)5Cl]x;氯化羟基铝;碱式氯化铝;氯化铝,碱式;羟基氯化铝;[Al2(OH)nCl6-n]m;[Al(OH)3]nAlCl3;或Aln(OH)mCl(3n-m)(其中通常0<m<3n)。通过使火成二氧化硅粒子与如上所述的铝化合物接触,铝化合物可与火成二氧化硅粒子的表面缔合。这可通过共价缔合或通过静电相互作用以形成阳离子带电火成二氧化硅,其可例如通过ζ电位仪测量以进行检验。
因此,吸墨层的火成二氧化硅可用多价铝盐以及有机硅烷试剂进行表面处理。如所述,在吸墨层中也可存在聚合物粘合剂。“聚合物粘合剂”可以是可以在内聚性吸墨层中将表面活化火成二氧化硅粒子粘合在一起,同时仍保留表面活化火成二氧化硅的功能,例如允许来自墨水的液体填充火成二氧化硅粒子之间的空隙的量使用的任何聚合物物质。可用的聚合物粘合剂材料可包括聚乙烯醇、聚乙烯醇的共聚物、聚乙烯醇的衍生物、聚环氧乙烷、明胶、PVP、聚乙烯基吡咯烷酮的共聚物、聚氨酯、胶乳乳液聚合物,例如丙烯酸系、甲基丙烯酸系、苯乙烯丙烯酸系或甲基丙烯酸系等,或类似物。
也可存在其它添加剂,如用于聚合物粘合剂的交联剂。例如,对于聚乙烯醇,交联剂可以是硼酸、甲醛、戊二醛(glutalehyde)、乙二醛(glycoxal)、Curesan 199 (BASF)、Curesan 200 (BASF)等,对于聚乙烯醇,或用于聚合物粘合剂的增塑剂。用于聚乙烯醇的交联剂的实例是硼酸、甲醛、戊二醛、乙二醛、Curesan 199 (BASF)、Curesan 200 (BASF)等。用于聚乙烯醇的增塑剂的实例可包括甘油、乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、吗啉、甲基吡咯烷酮、聚乙二醇等。
可在吸墨层顶部上施加受墨层。受墨层在本文的实例中是在其上印刷时最先接触墨水组合物的印刷介质的层。因此,其接收墨水组合物。这种薄层除具有光泽表面外还可提供多孔和耐划伤的特征。在含颜料的墨水的情况下,该层可提供其中一些颜料可渗透该层并落在吸墨层上的表面,因此有助于印刷图像的良好耐久性——以耐划伤性、耐摩擦性和/或耐水性的形式。该层也有助于光泽度、色域和黑色光密度等的可接受的水平。对于基于染料的墨水,这种受墨层也是有益的,因为其可允许染料着色剂渗透该层并因此充当“顶部保护(overprotection)层”以避免印刷图像中的机械损伤,同时有助于实现与其在含颜料的墨水的情况下类似的印刷品质性能。此外,在一些实例中,对于阴离子染料,有机硅烷试剂可以是阳离子型的并可与染料相互作用。受墨层可相对较薄地以0.1 gsm至5 gsm、0.1 gsm至3 gsm、0.5 gsm至3 gsm或0.5 gsm至2 gsm的干基重施加。
受墨层可包含无定形二氧化硅粒子、氧化铝粒子或两者的组合。当将受墨层干燥时,无定形二氧化硅粒子和/或氧化铝粒子可堆积成液体可渗透的多孔层。无定形二氧化硅是细的无定形、无孔和通常球形二氧化硅粒子在液相中的悬浮液。通常将它们悬浮在静电稳定化的水相中。胶态二氧化硅表现出2.0 g/cm3至2.4 g/cm3或2.1 g/cm3至2.3 g/cm³的粒子密度。无定形二氧化硅粒子也可被表征为“纳米级”颜料粒子,因为它们可具有在纳米(10-9米)范围的平均粒度。在一些实例中,无定形二氧化硅粒子可具有在例如10 nm至500nm、15 nm至350 nm或20 nm至200 nm的范围内的平均粒度(如先前对火成二氧化硅粒子定义的)。这些粒子可具有任何合适的形态,如球形或不规则,但通常可以是球形,仍如先前定义的。
在另一些实例中,受墨层可包含氧化铝粒子,如无定形氧化铝粒子。也可存在无定形二氧化硅粒子和氧化铝粒子的组合、无定形二氧化硅粒子和无定形氧化铝粒子的组合、无定形二氧化硅-氧化铝粒子等。无定形二氧化硅-氧化铝粒子可包括与氧化铝复合的无定形二氧化硅粒子并可通过水合氧化铝沉淀到无定形二氧化硅水凝胶上、通过二氧化硅溶胶与氧化铝溶胶反应或通过硅酸盐与铝盐在溶液中的共沉淀制备。这些各种类型的粒子或粒子组合的任一种也可被表征为“纳米级”颜料粒子,因为它们可具有在纳米(10-9米)范围的平均粒度。这些组合中的无定形二氧化硅粒子可如上所述定义。氧化铝粒子、无定形氧化铝粒子或复合的无定形二氧化硅-氧化铝粒子可具有在例如20 nm至500 nm、20 nm至400 nm、20 nm至300 nm、20 nm至200 nm或50 nm至150 nm的范围内的平均粒度。这些粒子可具有任何合适的形态,如球形或不规则,但通常可以是球形,仍如先前定义的。在一些实例中,可存在一起共分散在受墨层中的无定形二氧化硅粒子和氧化铝粒子(无定形或其它)。如果两者都存在,无定形二氧化硅粒子与氧化铝粒子的重量比可为例如20:1至1:3、15:1至1:3、10:1至1:3、10:1至1:2或10:1至1:1。
在受墨层中除无定形二氧化硅粒子和/或氧化铝粒子外,在一些实例中也可存在聚合物粘合剂以将无定形粒子粘合在一起,留出空间以供来自墨水组合物的流体穿过其进入吸墨层。再次,聚合物粘合剂可以是可以将无定形二氧化硅粒子一起粘合成多孔受墨层的量使用的任何聚合物物质。可用的聚合物粘合剂材料可包括聚乙烯醇、聚乙烯醇的共聚物、聚乙烯醇的衍生物、聚环氧乙烷、明胶、PVP、聚乙烯基吡咯烷酮的共聚物、聚氨酯、胶乳乳液聚合物,例如丙烯酸系、甲基丙烯酸系、苯乙烯丙烯酸系或甲基丙烯酸系等,或类似物。受墨层也可含有残留表面活性剂或润湿剂(以在流体施加时润湿和均匀涂布基底)、分散剂(以在配制物储存过程中保持稳定胶体)、粘度改性剂(以实现所选制造设备可接受的粘度)和/或盐(有助于在配制物储存过程中保持稳定胶体的那些)等。
在另一个实例中,如图3中所示,一种制造印刷介质的方法整体显示为300并可包括310用包含电解质化合物的处理溶液处理基于纤维素的纸基底的第一表面以形成带电处理层。这种方法也包括320用包含聚合物粘合剂和表面活化火成二氧化硅粒子的吸墨涂料组合物涂布带电处理层以形成吸墨层。表面活化火成二氧化硅粒子在这一实例中包含用带电多价铝盐和有机硅烷试剂表面活化的火成二氧化硅粒子。更详细地,该方法包括330用包含无定形二氧化硅粒子、氧化铝粒子或其组合的受墨涂料组合物涂布吸墨层以形成受墨层。在一个实例中,该方法可包括相继干燥在施加到第一表面后的处理溶液以形成带电处理层、在施加后的吸墨涂料组合物以形成吸墨层和在施加后的受墨涂料组合物以形成受墨层。更详细地,处理第一表面产生在第一表面具有0.1 gsm至3 gsm的干基重的带电处理层,涂布带电处理层产生具有5 gsm至30 gsm的干基重的吸墨层,且涂布吸墨层产生具有0.1gsm至5 gsm的干基重的受墨层。
本文所述的印刷介质可提供用各种墨水和印刷机生成高品质和耐久印刷图像的能力,因此表现出良好的通用性。可实现具有良好图像品质(如鲜艳色域、良好的黑色光密度、低渗墨、良好聚结、良好耐久性能等)的图像并在一些实例中可足够快速干燥以在高速印刷中表现良好。因此,如图4中图示说明,本公开也涉及一种印刷方法400,其可包括410将墨水组合物喷射到印刷介质上。该印刷介质可包括基于纤维素的纸基底,其包括第一表面和与第一表面相反的第二表面。可用带电处理层处理第一表面。印刷介质还可包括在带电处理层上的吸墨层。吸墨层在这一实例中包含聚合物粘合剂和表面活化火成二氧化硅粒子,其中表面活化火成二氧化硅粒子包含用带电多价铝盐和有机硅烷试剂表面活化的火成二氧化硅粒子。印刷介质在这一实例中还包括在吸墨层上的受墨层,其中受墨层包含无定形二氧化硅粒子、氧化铝粒子或其组合。在一个实例中,受墨层可包含无定形二氧化硅粒子和氧化铝粒子。
要指出,除非上下文清楚地另行规定,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。
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“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,可能在通用名单中陈述多个项目、结构要素、组成要素和/或材料。但是,这些名单应该像该名单的各成员作为单独和唯一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,此类名单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名单的任何其它成员的事实等同物。
浓度、量和其它数值数据在本文中可能以范围格式呈现。要理解的是,这样的范围格式仅为方便和简要起见使用,因此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,就像明确列举各个数值和子范围那样。例如,大约1重量%至大约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,还包括独立浓度,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%)。
要理解的是,本公开不限于本文中公开的特定方法和材料。还要理解的是,本文所用的术语仅用于描述特定实施方案并且无意构成限制,因为保护范围由权利要求及其等同物限定。
实施例
下面举例说明本公开的几个实施例。但是,要理解的是,下面仅举例说明本公开的原理的应用。可在不背离本公开的范围的情况下设计出许多修改和替代性的组合物、方法、系统等。所附权利要求书意在涵盖这样的修改和布置。
实施例1 – 用于在基于纤维素的纸基底上施加带电处理层的处理组合物的制备
如下根据下表1制备多种带电处理层涂料组合物,其可用于处理根据本公开的基于纤维素的纸基底:
表1
要注意,为从涂料组合物或配制物中蒸发或干燥水以留下带电处理层之前的涂料组合物或配制物形式的带电处理层提供上述重量百分比。在干燥后,剩余组分提供涂布在基于纤维素的纸基底的表面上和在一定程度上浸渗到基于纤维素的纸基底的表面中的固体的干重量百分比。例如,T1和T2分别都具有100重量%氯化钙和乙酸钙的理论干重量%。T3和T4具有大约9重量%的氯化钙的干重量%,大约91重量%羟乙基淀粉,等等。作为注释,如果在施加吸墨层之前除去所有水,将存在这些理论干重量百分比。在实践中,并非所有水或其它液体都可在加工过程中蒸发或干透,因此带电处理层内的干组分的实际重量百分比可能略小于固体的理论剩余重量百分比。
实施例2 – 用于施加到带电处理层上的吸墨层涂料组合物的制备
如下根据下表2制备多种吸墨层涂料组合物,其可用于涂布根据本公开的带电处理层:
表2
实施例3 –用于施加到吸墨层上的受墨层涂料组合物的制备
如下根据下表3制备多种受墨层涂料组合物,其可用于涂布根据本公开的吸墨层:
表3
实施例4 -实施例印刷介质样品和对比印刷介质样品的制备
根据实施例1-3中描述的各种层制备各种印刷介质样品。更具体地,根据下表4制备印刷介质样品A-H。基于纤维素的纸基底具有147 gsm的基重并由含有多于大约80重量%木纤维(大约4:1的硬木纤维/软木纤维重量比)的纤维浆形成。基于纤维素的纸基底还含有添加到湿原料纤维结构中的大约11重量%无机填料(碳酸盐、二氧化钛和粘土的混合物)。将所有层相继施加到基于纤维素的纸基底的两面上。
关于各种层的施加,要注意,最终没有完全制成样品E,因为火成二氧化硅由于缺乏如本文所述的表面处理而无法分散在水中。关于其它样品,首先将带电处理层(T3)(对比样品H除外)以大约2 gsm的干基重施加到基于纤维素的纸基底的两面。将涂层干燥以留下带电处理层。接着在两面上都施加吸墨层(对比样品C和F除外),然后干燥。接着,将受墨层施加到两面上(对比样品D除外),然后干燥。使用Mayer棒施加各种层(然后在施加之间干燥)。在这一实施例中,各种印刷介质样品没有压光(对比样品C除外,将其压光以实现无图像部分和图像部分的相对类似的最低水平光泽度),这是本公开的印刷介质构造的一个益处,尽管在一些实例中可使用压光。
根据表4制备各种印刷介质,为所有层提供的g/m2或gsm基于干基重计。要注意,没有完成样品E,因为吸墨层组合物A2没有以适合形成涂层的方式充分分散在水中。其它制备的印刷介质样品如下显示在表4中:
表4
实施例5 – 印刷在印刷介质样品A-H上的墨水的印刷性能
表5A-7B举例说明对上表4中给出的8个印刷介质样品中的七(7)个进行的测试。没有评估样品E,因为其没有成功制备。对于印刷性能评估,为特定测试在各种印刷介质样品上印刷相同的图像序列。在印刷和在一些情况下对图像施以耐久性挑战后,用根据在这一实施例中在下表7B后的程序概括的分数评估印刷品的图像品质。一些值可用仪器测量,如色域、L* min、黑色图像光泽度和无图像光泽度。另一些值无法仅用仪器测量,而是在进行指定测试程序后评估,以1至5给出性能分数(其中1代表最差性能,3代表最低限度可接受的目标性能,且5代表最佳性能)。所有测试在23℃和50% R.H.下进行。为不同测试生成诊断图,包括使用HP Glossy Brochure Paper media selection印刷的适用于各种测试程序的印刷矩形、印刷条带等。HP PageWide Pro PW777 Multifunction Printer和HP OfficeJetPro X579 Printer使用“演示(presentation)”模式印刷。HP DeskJet 2130 Printer使用“正常(normal)”模式。基于印刷模式和介质选择,通过印刷机驱动程序规定墨水密度和印刷速度。多种类型的墨水和多种类型的印刷机用于这种评估。例如,在表5A和5B中,用于收集的数据的墨水是由HP PageWide Pro PW777 Multifunction Printer(具有Ink SupplyHP 990A)印刷的含颜料的墨水。在表6A和6B中,HP OfficeJet Pro X579 Printer与含颜料的墨水一起使用(具有Ink Supplies HP 970和HP 971)。在表7A和7B中,HP DeskJet 2130Printer与基于染料的墨水一起使用(具有Ink Supply HP 63)。并非每个测试都使用所有三种印刷机和所有三种墨水进行,但提供数据如下:
表5A
进行的印刷介质测试 | 样品A | 样品B | 样品C | 样品D |
双面划痕(Duplex Scratch) - 视觉 | 5 | 4 | 5 | 1 |
黑色手指涂抹(Black Finger Smudge) - 视觉 | 5 | 5 | 5 | 3 |
磨损(Burnish) - 视觉 | 5 | 5 | 1 | 5 |
色域 | 492k | 496k | 429k | 490k |
L* min | 3.09 | 2.85 | 7.52 | 2.7 |
黑色图像光泽度(60°) | 50.9 | 57.7 | 26.9 | 51.5 |
无图像光泽度(60°) | 21.8 | 26.8 | 16.3 | 15.8 |
表5B
表6A
进行的印刷介质测试 | 样品A | 样品B | 样品C | 样品D |
磨损 - 视觉 | 5 | 5 | 1 | 3 |
黑色图像光泽度(60°) | 42.7 | 51.1 | 11 | 50.8 |
*无图像光泽度(60°) | 21.8 | 26.8 | 16.3 | 15.8 |
表6B
*无图像光泽度(60°)是与表5A和5B中相同的测量,但包括在表6A和6B中以提供与在这些表中也提供的黑色图像光泽度的比较。
表7A
进行的印刷介质测试 | 样品A | 样品B | 样品C | 样品D |
黑色涂抹(Black smudge) - 视觉 | 5 | 4 | 1 | 4 |
图像光泽度表面均匀性 – 视觉 | 5 | 5 | 2 | 5 |
磨损 - 视觉 | 5 | 4 | 1 | 3 |
聚结 - 视觉 | 5 | 5 | 3 | 5 |
表7B
在表5A-7B中可以看出,对于来自三种不同印刷机的三种不同类型的墨水,印刷介质样品A和B胜过所有其余实施例,即对比印刷介质样品C-H。尽管一些对比印刷介质样品在一些类别中表现良好,但它们都在一些类别中表现普通并且所有对比印刷介质都在至少一个类别中表现不佳。相反,对于所有三种墨水,样品A和B都在测试的所有类别中表现得非常好或高于平均水平。
用于生成表5A-7B中所示的数据的测试程序如下:
用使用HP Brochure Glossy、演示模式设置印刷的印刷诊断图评估双面划痕。第一面上的诊断图是暴露于划擦的一个图。在将第一面成像后,由印刷机翻转片材,这允许在第二面的成像过程中,成像的第一面相对于印刷机的塑料肋(ribs)摩擦。在印刷后,检查成像的第一面在图像区中的划擦。对于极端划擦(分数1),在图像被塑料肋摩擦的区域中,墨水图被完全除去,形成横穿该图的白线。如果没有划擦迹象,实现分数5。
用使用HP Brochure Glossy、演示模式设置印刷的印刷诊断图评估黑色手指涂抹。在印刷后,这种评估在三(3)个时间进行手指涂抹测试,即在0分钟、1 分钟和2分钟。在这三个时间,使用干净干燥的手指紧压涂抹各组图(或涂抹块(smudge blocks))。通过比较印刷涂抹块与紧邻印刷涂抹块的区域以检查印刷区域的墨水去除和墨水转移到其相邻区域,目视进行涂抹块的评估。分数1表示甚至在2分钟时也明显抹污。分数5表示在大于1分钟时没有抹污。在0分钟(几乎即时干燥),可能存在或不存在非常轻微的抹污(几乎不可见)。
用使用HP PageWide Pro PW777 Multifunction Printer和HP DeskJet 2130Printer印刷的印刷诊断图评估磨损。作为红色区域填充图(red area fill plots)制备图。所用印刷机设置是HP Brochure Glossy、演示模式(HP PageWide Pro PW777Multifunction Printer)或正常模式(HP DeskJet 2130 Printer)。磨损装置是带有加重滑板(weighted sled)的倾斜滑道以测试在两张介质片材上印刷的两个单独图的印刷图像面与印刷图像面的摩擦。磨损在此被定义为与由接触其它介质片材或由触摸(handling)造成的对成像介质表面的损伤相关。对于这种测试,在测试磨损前允许图像干燥24小时。要指出,与印刷介质的无接触区域相比,损伤通常倾向于改变被摩擦的区域的光泽度。例如,磨损可在挪动印刷介质片材(轻接触)时发生。为了模拟在使用者触摸印刷介质时经常发生的磨损,实验室测试包括获取具有实心填充红色图的样品印刷介质、沿片材的长轴切割2.5英寸条带、从条带的一端除去2.5英寸正方形并将该正方形胶粘到加重滑板的底面上。将印刷条带的剩余部分夹到滑道上。将滑板置于受试条带的顶部以使印刷的红色正方形和印刷的红色条带面对面接触(红色印刷面对着红色印刷面)。然后抬起滑道的一侧直至斜度足够让滑板滑下斜坡。然后目视检查印刷的红色条带的损伤。分数1表示明显损伤,分数5表示无损伤。
用使用HP Brochure Glossy、演示模式设置印刷的印刷诊断图评估色域,并在各种印刷介质片材上印刷各种颜色的多个印刷图(色域矩形)。所用印刷机设置为HPBrochure Glossy、演示模式。具体地,使用8种颜色(青色、品红色、黄色、黑色、蓝色、红色、绿色、白色)的L*a*b*值计算色域体积,L*a*b*值用X-RITE®939光密度计(X-RiteCorporation)使用D65光源和2o观察角测量。在黑色印刷区域上进行L*min值测试,并用X-RITE®939光密度计使用D65光源和2o观察角测量。色域测量(色域)代表介质上被墨水覆盖的颜色空间的量。对于色域评估,印刷诊断图成像以干燥24小时,并测量指定的8种颜色的L*a*b*颜色空间值并使用测得的L*a*b*值进行色域计算。表5A和5B中的值是测量值和计算值,由L*a*b*值计算色域。
使用用于色域评估的印刷黑色诊断图(黑色矩形)测定L* min,100%黑色。所用印刷机设置为HP Brochure Glossy、演示模式。使用X-RITE®939光密度计(X-RiteCorporation)使用D65光源和2o观察角测量L*值并收集这种黑色L*数据并在收集色域数据时单独报告在表5A和5B中。
使用用于色域评估的印刷黑色诊断图(黑色矩形)测定在60°的黑色图像光泽度。所用印刷机设置为HP Brochure Glossy、演示模式。由作为色域图的一部分印刷的黑色矩形收集黑色图像光泽度数据。使用BYK Gardner micro-TRI-光泽度计收集在60°的光泽度数据。在收集光泽度数据之前,使印刷的黑色矩形干燥24小时。
使用用于测定色域以及用于几个其它评估的上文概述的色域颜色图(或矩形块)评估聚结。对于这种评估,目视检查7种印刷颜色(6种颜色和黑色)的单独印刷的各种颜色的印刷均匀性。分数1表示单色明显和显著地不均匀性。例如,分数1具有含不同颜色的小的子区域,而非看见均匀的绿色区域。分数5表示对于所有各种颜色样品,在单个图上的颜色均匀。
使用用于测定色域以及用于几个其它评估的上文概述的色域颜色图(或矩形块)评估图像光泽度表面均匀性。对于这种评估,目视检查7种印刷颜色(6种颜色和黑色)的各种单独印刷颜色的表面光泽度均匀性。分数1表示单色印刷区内的光泽度看起来斑驳。光泽度的不均匀性为大约1-2 mm2的量级。分数5表示对于所有各种颜色样品,在单个图上的表面光泽度均匀。
要理解的是,本公开不限于本文中公开的特定工艺步骤和材料,因为这样的工艺步骤和材料可有所改变。还要理解的是,本文所用的术语用于描述特定实例。这些术语无意构成限制,因为本公开的范围意在仅受所附权利要求及其等同物限制。
Claims (15)
1.一种印刷介质,其包括:
基于纤维素的纸基底,其包括第一表面和与所述第一表面相反的第二表面,用带电处理层处理所述第一表面;
在所述带电处理层上的吸墨层,所述吸墨层包含聚合物粘合剂和表面活化火成二氧化硅粒子,其中所述表面活化火成二氧化硅粒子包含用带电多价铝盐和有机硅烷试剂表面活化的火成二氧化硅粒子;和
在所述吸墨层上的受墨层,所述受墨层包含无定形二氧化硅粒子、氧化铝粒子或其组合。
2.根据权利要求1的印刷介质,其中用氯化钙、乙酸钙或其组合使所述带电处理层带电。
3.根据权利要求1的印刷介质,其中所述吸墨层的带电多价铝盐包括氯化羟铝。
4.根据权利要求1的印刷介质,其中所述吸墨层的有机硅烷试剂包括含胺的甲氧基硅烷。
5.根据权利要求1的印刷介质,其中所述受墨层包含无定形二氧化硅粒子和氧化铝粒子,其中氧化铝粒子包括勃姆石氧化铝粒子、无定形氧化铝粒子,或无定形二氧化硅粒子和氧化铝粒子以无定形二氧化硅-氧化铝粒子的形式存在。
6.根据权利要求1的印刷介质,其中所述带电处理层在第一表面具有0.1 gsm至3 gsm的干基重,所述吸墨层具有5 gsm至30 gsm的干基重,且所述受墨层具有0.1 gsm至5 gsm的干基重。
7.根据权利要求1的印刷介质,其中用第二带电处理层处理所述第二表面,第二吸墨层在所述第二带电处理层上,且第二受墨层在所述第二吸墨层上。
8.根据权利要求1的印刷介质,其中所述带电处理层在组成上与所述第二带电处理层相同,所述吸墨层在组成上与所述第二吸墨层相同,且所述受墨层在组成上与所述第二受墨层相同。
9.根据权利要求1的印刷介质,其中所述吸墨层中的聚合物粘合剂是交联的。
10.根据权利要求1的印刷介质,其中所述表面活化火成二氧化硅粒子以按干重量计40重量%至大约95重量%存在于所述吸墨层中。
11.一种制造印刷介质的方法,其包括:
用包含电解质化合物的处理溶液处理基于纤维素的纸基底的第一表面以形成带电处理层;
用包含聚合物粘合剂和表面活化火成二氧化硅粒子的吸墨涂料组合物涂布所述带电处理层以形成吸墨层,所述表面活化火成二氧化硅粒子包含用带电多价铝盐和有机硅烷试剂表面活化的火成二氧化硅粒子;和
用包含胶态二氧化硅粒子、氧化铝粒子或两者的受墨涂料组合物涂布所述吸墨层以形成包含无定形二氧化硅粒子、氧化铝粒子或其组合的受墨层。
12.根据权利要求11的方法,其进一步包括相继干燥:
在施加到第一表面后的处理溶液以形成带电处理层,
在施加后的吸墨涂料组合物以形成吸墨层,和
在施加后的受墨涂料组合物以形成受墨层。
13.根据权利要求11的方法,其中处理第一表面产生在第一表面具有0.1 gsm至3 gsm的干基重的带电处理层,涂布带电处理层产生具有5 gsm至30 gsm的干基重的吸墨层,且涂布吸墨层产生具有0.1 gsm至5 gsm的干基重的受墨层。
14.一种印刷方法,其包括将墨水组合物喷射到印刷介质上,其中所述印刷介质包括:
基于纤维素的纸基底,其包括第一表面和与所述第一表面相反的第二表面,用带电处理层处理所述第一表面;
在所述带电处理层上的吸墨层,所述吸墨层包含聚合物粘合剂和表面活化火成二氧化硅粒子,其中所述表面活化火成二氧化硅粒子包含用带电多价铝盐和有机硅烷试剂表面活化的火成二氧化硅粒子;和
在所述吸墨层上的受墨层,所述受墨层包含无定形二氧化硅粒子、氧化铝粒子或其组合。
15.根据权利要求14的方法,其中所述受墨层包含无定形二氧化硅粒子和氧化铝粒子,其中氧化铝粒子包括勃姆石氧化铝、无定形氧化铝,或无定形二氧化硅粒子和氧化铝粒子以无定形二氧化硅-氧化铝粒子的形式存在。
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