CN1283723A - 高光泽喷墨记录材料 - Google Patents

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Abstract

本发明披露了一种喷墨记录材料,该喷墨记录材料具有高光泽和优异的干燥性能,该材料包含:支承材料和包含颜料的油墨接收层,其中所述的颜料是细碎的粒径从约0.01—1.0微米的无机颜料,并且其中所述颜料的初级粒子有内孔体积。

Description

高光泽喷墨记录材料
本申请享有于1999年6月22日提交的临时申请No.60/143，336的优先权。
本发明涉及一种用于喷墨印刷方法的记录材料，所述记录材料具有高光泽和优异的油墨干燥性能。此外，本发明还涉及该喷墨记录材料的制备方法。
近年来，连同电子媒体的全面扩展，彩色打印输出的生产技术也得到了明显提高。该技术的目的在于使彩色打印输出的图像质量适应银盐照相术的水平。
一种重要的技术是喷墨印刷方法，该方法在过去的一些年里提供了改善的图像质量。在喷墨印刷法中，将细墨滴施加至记录材料上。人们对该技术中使用的喷墨记录材料提出很高的要求。所述的要求例如：高分辨率，印刷点的高颜色密度，快速吸墨作用，足够的耐擦牢度，短的油墨干燥时间，不渗墨，在印刷点的横向上没有染料扩散，斑点少，耐晒牢度和高耐水牢度以及尺寸稳定性。对于商业用途的另一重要的要求是表面光泽。对于制备美术图形来说，这种要求是特别重要的，而且这种要求对于制作提供照片外观的图像也是十分重要的。
能够提供高光泽的这类记录纸例如是：备有记录层的树脂涂布的纸张。DE196 18 607 A1描述了以产生高光泽为目的的聚烯烃涂布纸的用途。然而，聚烯烃层起着油墨阻挡层的作用，并因此使干燥时间变得很长，这是因为油墨不能被纸基吸收所致。
由于通过油墨扩散进入记录层亲水聚合物中完成的干燥速度很慢，因此，需要快得多的油墨的毛细管吸收作用。通过使用带微孔结构的颜料，可以实现油墨的毛细管吸收作用。例如，可以使用沉淀二氧化硅，其粒径从5-10微米，并且其具有使油墨进行良好吸收的足够的孔体积。然而，由于颜料的尺寸，不能产生光泽。
通过使用细碎的颜料可以产生光泽，所述颜料的粒径小于可见光的波长，例如如JP09323475所述。所述的颜料尤其包括：粒径从10-30纳米的胶体二氧化硅。为避免形成更大的次级粒子，对颜料的表面进行阳离子或阴离子改性。尽管这类颜料不会对光泽产生不利影响，但记录材料的吸收能力仍将下降。
已知的细碎颜料还包括平均粒径约6纳米的热解二氧化硅。然而，其表面没有改性并且其没有内孔体积的这些颜料强烈地倾向于形成其大小在可见光波长范围内的聚集体。因此，仍不能产生足够的光泽。
此外，借助将记录层热辊层压至支承材料上，并利用极为光滑的加热圆筒表面对得到的产物进行处理从而得到具有高光泽表面的记录材料已属于公知内容。所述的记录材料例如披露于JP63-265680中。
EP 0 810 101 A1描述了：带有多孔油墨接收层的记录介质，所述接收层包含勃姆石结构的水合氧化铝。在针状颗粒的最大长度方向上或片状颗粒的最大直径方向上，水合氧化铝的粒径范围为1-50纳米。水合氧化铝中次级粒子的孔体积优选范围为0.1-1.0cm3／g。初级粒子没有内孔体积。该记录材料将提供高光泽。
PJ98-119417A披露了一种用于喷墨印刷方法的记录纸，所述记录纸包含支承材料，油墨渗透层和油墨溶胀层。油墨渗透层可以由粒径为10-200纳米的胶体二氧化硅组成。所述二氧化硅可以是阳离子或阴离子改性的，借此，就印刷后油墨的迁移性而言，优选阳离子胶体二氧化硅。所述的胶体二氧化硅没有内孔体积。油墨渗透层的厚度从5-50微米。该文献的教导试图克服图像的印刷区和非印刷区中光泽的不同。
因此，本发明的目的是提供一种兼有高光泽和优异干爆性能的记录材料。
利用如下的记录材料将实现这一目的，所述记录材料包含：支承材料和包含至少一种高度颜料化的，细碎的无机颜料的油墨吸收层，所述颜料的初级粒子具有内孔体积。
包含在记录材料中的颜料是粒径从0.01-1.0微米，特别是0.02-0.5微米的细碎的无机颜料。特别优选的是，粒径从0.1-0.3微米的颜料。所述颜料可以选自：元素周期表第Ⅱa族元素和铝的氧化物，碳酸盐，硅酸盐或硫酸盐。优选的化合物包括：二氧化硅，氧化铝，硫酸钡，碳酸钙和硅酸镁。记录层中的颜料含量，以干燥层的重量计从50-90％重量。
特别优选的是粒径小于0.3微米的二氧化硅。然而，也可以有利地使用平均粒径低于0.3微米的氧化铝或二氧化硅和氧化铝的混合物。按照本发明的另一实施方案，使用粒径从0.2-0.3微米的阳离子改性的二氧化硅。
用于本发明的颜料的初级粒子具有0.1-3.0cm3/g，特别是0.5-1.5cm3/g的内孔体积。
在本发明记录层中使用的粘结剂可以选自：亲水胶体的和/或水溶性的粘结剂，如聚乙烯醇，聚乙烯吡咯烷酮，聚乙酸乙烯酯，明胶，淀粉，淀粉衍生物，酪蛋白，纤维素酯，藻酸盐，聚乙二醇，聚丙烯酸或其混合物。在记录层中特别合适的粘结剂是聚乙烯醇。聚乙烯醇的皂化度可以从75-93摩尔％，或者可以完全皂化。业已发现，粘度从35-100cp，特别是50-75cp的高分子聚乙烯醇是特别优选的。上述粘度数据是根据包含4％重量聚乙烯醇的水溶液得到的，测量值在20℃下记录。记录层中颜料与粘结剂的质量比约为1∶1至10∶1，特别是约7∶1至9∶1。
另外，记录层还可以包含添加剂，如交联剂，分散剂，增塑剂，荧光增白剂和染料固定剂。染料固定剂例如包含阳离子剂，如季多铵盐，阳离子聚胺，阳离子聚丙烯酰胺和阳离子聚乙烯亚胺。特别优选的是：季羟基官能的或氨基官能的聚丙烯酸酯和基于聚胺/表氯醇树脂或聚酰胺胺(polyamidamin)/表氯醇树脂的加成产物。染料固定剂的量，以干燥层的重量计至多为5％重量。如果染料固定剂的量高于约5％重量的话，记录材料的光泽将受负面影响。在油墨记录层中，染料固定聚合物与粘结剂的质量比可以从1∶2至1∶20，特别是1∶4至1∶10。
记录层的涂层重量可以从约10-30克/米2，特别是15-25克/米2。
根据本发明的优选实施方案，记录材料具有被施加至油墨记录层上的覆盖层。优选的是，所述覆盖层包含亲水胶体的和/或水溶性的聚合物，如明胶，淀粉，淀粉衍生物，酪蛋白，纤维素酯，藻酸盐，聚乙烯醇，改性的聚乙烯醇，聚乙烯吡咯烷酮，聚乙酸乙烯酯，聚乙二醇，聚丙烯酸或得自这些粘结剂的混合物。特别优选的是聚乙烯醇，和聚乙烯吡咯烷酮-均聚物和/或聚乙烯吡咯烷酮-共聚物。
在干燥覆盖层中，粘结剂的含量，以干燥层计，可以从20-90％重量，优选从40-90％重量，最优选从50-80％重量。
覆盖层可以包含其它添加剂，如交联剂，增塑剂，荧光增白剂和分散剂。此外，覆盖层还可以包含无机氧化物和/或氢氧化物。特别适用于此的是氧化铝，热解氢氧化铝和氧化铝水合物。无机氧化物与粘结剂的质量比从1∶1至1∶100，特别是1∶2至1∶50。
根据另一优选实施方案，覆盖层还包括至少一种阳离子聚合物，该聚合物不应对油墨记录层中的颜料产生干扰。特别优选的是：季羟基官能的或氨基官能的丙烯酸酯均聚物和/或丙烯酸酯共聚物。覆盖层中阳离子聚合物的量，以干燥层计为1-30％重量，特别是为5-20％重量。
覆盖层的涂层重量为0.1-3克/米2，特别是为0.5-2克/米2。
作为支承材料，可以使用任何种类的原纸。优选使用表面施胶纸张，压光或非压光纸张或高度施胶原纸。可以利用酸性或中性施胶剂对原纸进行施胶。尤其合适的是表面粗糙度低于300 Sheffield单位(根据TAPPI 538粗糙度测量)的纸张。所述原纸应当具有高的尺寸稳定性并且应当能吸收包含在油墨中的水份，而不会发生卷曲。特别合适的是由包含针叶木硫酸盐纤维浆和桉树属植物浆的纸浆混合物制备的具有高尺寸稳定性均纸张。DE 196 02 793 B1披露了一种用于喷墨记录材料的原纸，在此将其引入作为参考。
根据本发明特别优选的实施方案，为了使纸张表面能有开孔结构，不对原纸进行太强的施胶。特别优选的纸张是粗糙度低于200  Sheffield单位的那些纸张。原纸的定量通常可以从50-300克/米2。根据另一优选的实施方案，支承材料在其背面上涂布有树脂。作为树脂，可以使用聚烯烃或聚酯。用作原纸涂层的聚烯烃优选为低密度聚乙烯(LDPE)和/或高密度聚乙烯(HDPE)。另外可以包含颜料和其它添加剂的树脂层的涂层重量至少为5克/米2，更优选的是高达20克/米2。然而，氧化钡涂布且压光的原纸也适合用作支承体。
对于在支承材料上施用本发明的各层的过程来说，可以使用任何常规的涂布和计量方法，如辊涂法，凹涂法和压料法(nip process)，气刷或窜墨刮刀计量(bleed knife metering)。特别优选的是所谓的“湿-湿”法，其中，借助多段涂布装置或缝型模头涂布机施加所述的两层。
在施加这些层之后，以及在对这些层干燥之后，对涂布纸进行压光，以便进一步增加平滑度。
下面的实施例将进一步解释本发明。
实施例
实施例1-5
制备五个喷墨记录材料(实施例1-5)，所述记录材料主要由原纸，涂布在原纸一表面上的A层，和施加至A层上的B层(覆盖层)组成。所述喷墨记录材料的制备方法将在随后进行详细描述。
用低密度聚乙烯(LDPE)涂布中性施胶原纸的正面。涂布物质包含约10％重量的二氧化钛。涂布量为20克/米2。用LDPE和HDPE(高密度聚乙烯)的混合物涂布原纸的背面，涂布量为20克/米2。所得到原纸的定量为160克/米2。
为制备A层，将表1的涂布物质施加至原纸的正面上，以便制备A层。将含有表2组成的第二涂布物质施加至湿层A上，以便制备B层。干燥层B的涂布量为0.5±0.2克/米2。在表中指出的各种用量均以层的干燥重量计的重量百分比表示。
表1
    A层的组成     用量，wt％
   A1    A2     A3     A4
二氧化硅，粒径：0.2-0.3微米，内孔体积：0.7-1．0cm3/g氧化铝，粒径：130-140纳米，内孔体积1．2cm3/g聚乙烯醇，皂化度：98％摩尔，粘度：62-72cp(4％水溶液，20℃)阳离子聚合物：甲基丙烯酸氨基甲酯聚酰胺/多胺-表氯醇硼酸     88-9-21     84-123-1     79-164-1     -84123-1
    涂布量，克/米2(干燥)     35     35     35     35
表2
    B层的组成 用量，wt％
    B1     B2
    聚乙烯醇，皂化度：98％摩尔(Airvol350)聚乙烯吡咯烷酮，MW 60 kDa氢氧化铝，10-30埃甲基丙烯酸氨基甲酯季聚铵盐     62-20153     -95--5
于是，制得了下面的记录材料：
表3
                          实施例
    1     2     3     4     5
   A1+B1    A2+B1    A3+B1    A2+B2    A4+B1
                            对比实施例
将表4所示的油墨接收层施加至在其两个表面上有聚乙烯涂层且定量为150克/米2的原纸上，施加量为15克/米2。在104℃对油墨接收层干燥之后，分别以获得2克/米2干燥涂布量的用量，将实施例的覆盖层B2施加至该油墨接收层C1或C2上。然后，对覆盖层进行干燥。
表4
    对比实施例的油墨接收层     C1     C2
胶体二氧化硅，平均粒径：0.01-0.03微米(LudoxSK)热解二氧化硅，平均粒径：6纳米(AerosilA300)聚乙烯醇，皂化度：98％摩尔硼酸 用量，wt％
    79.8-20.00.2     -88.811.00.2
                        测试结果利用720dpi(每英寸的象点)的喷墨打印机Epson 740，对根据实施例和对比实施例制得的记录纸进行印刷。借助测试印刷图像，测量颜色密度和干燥时间。利用实验室反射仪RL3(Dr.Lange制造)，根据DIN67 530，以及60°的测量角，测量没有印刷的材料的光泽度。就颜色青色，品红，黄色，和黑色，利用428型X-Rite密度计测量颜色密度。
印刷材料的干爆性能按如下进行测量：
印刷DIN A5图像。在印刷机完成印刷之后，立即取下印刷品，并借助将手指轻轻地在图像上磨擦试着将其弄脏。如果没有发现图像明显被并脏，那么将干燥时间分成小于10秒(很好)，或大于10秒(不够)。测试结果列于表5。
表5

Claims (21)

1．一种包含支承材料和包含颜料的油墨接收层的喷墨记录材料，其中所述的颜料是细碎的无机颜料，其粒径从约0.01-1.0微米，并且其中所述颜料的初级粒子具有内孔体积。
2．根据权利要求1的喷墨记录材料，其中初级颜料粒子的内孔体积从约0.1-3.0cm3/g。
3．根据权利要求1的喷墨记录材料，其中所述的细碎无机颜料的平均粒径小于约0.3微米。
4．根据权利要求2的喷墨记录材料，其中所述的细碎无机颜料的平均粒径小于约0.3微米。
5．根据权利要求1的喷墨记录材料，其中所述细碎的无机颜料为二氧化硅。
6．根据权利要求5的喷墨记录材料，其中所述的二氧化硅为阳离子改性的二氧化硅。
7．根据权利要求1的喷墨记录材料，其中所述细碎的无机颜料是氧化铝。
8．根据权利要求1的喷墨记录材料，其中油墨接收层包含作为粘结剂的聚乙烯醇。
9．根据权利要求8的喷墨记录材料，其中所述聚乙烯醇的皂化度从约75-98％摩尔。
10．根据权利要求8的喷墨记录材料，其中所述的聚乙烯醇是完全水解的聚乙烯醇。
11．根据权利要求1的喷墨记录材料，其中颜料和粘结剂在油墨接收层中的比例从约10∶1至1∶1。
12．根据权利要求1的喷墨记录材料，其中油墨接收层包含阳离子染料固定剂。
13．根据权利要求1的喷墨记录材料，其中覆盖层被提供在油墨接收层的表面上。
14．根据权利要求13的喷墨记录材料，其中所述的覆盖层包含亲水性胶体的和/或水溶性的聚合物。
15．根据权利要求14的喷墨记录材料，其中所述的聚合物为聚乙烯吡咯烷酮均聚物和/或聚乙烯吡咯烷酮共聚物。
16．根据权利要求14的喷墨记录材料，其中所述的聚合物是聚乙烯醇。
17．根据权利要求13的喷墨记录材料，其中所述的覆盖层包含氧化铝和/或氢氧化铝。
18．根据权利要求13的喷墨记录材料，其中覆盖涂层的涂布量小于约2克/米2。
19．根据权利要求1的喷墨记录材料，其中支承材料是未涂布的或树脂涂布的原纸。
20．根据权利要求19的喷墨记录材料，其中所述的树脂涂布纸是利用聚烯烃树脂涂布至一面或两面上的原纸。
21．一种制备喷墨记录材料的方法，所述喷墨记录材料包含支承体，包含颜料的油墨接收层，和覆盖层，其中所述的颜料为细碎的无机颜料，其粒径从约0.01-1．0微米，并且其中所述颜料的初级粒子有内孔体积；所述方法包括：将包含颜料的油墨接收层涂布至支承材料上，然后通过湿-湿涂布法将覆盖层施加至油墨接收层上。
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