CN1789553A

CN1789553A - 高光泽喷绘纸及其涂布浆料

Info

Publication number: CN1789553A
Application number: CN 200410077399
Authority: CN
Inventors: 夏成林; 钟兆圣; 李凤仙; 陈家文; 施东山; 陈仰深
Original assignee: 陈家文
Priority date: 2004-12-16
Filing date: 2004-12-16
Publication date: 2006-06-21

Abstract

本发明涉及一种高光泽喷绘纸，在原纸层正面和背面分别形成有固态的正涂层和背涂层，正涂层包括紧贴原纸层的底膜层和底膜层以上的面膜层，不同的膜层中，颜料、分散剂、粘合剂、增白剂的种类和/或配比不相同；在面膜层中均匀分散有由二氧化硅和/或碳酸钙的初级微粒聚集而成的二级粒子，在二级粒子的表面附着有分散剂膜，而面膜层中的粘合剂包括PVA和EVA，二级粒子的粒径为300nm～500nm；面膜层中的分散剂为聚丙烯酸钠、聚苯乙烯－顺丁烯二酸铵、聚三甲基烯丙基氯化铵三种聚合物电解质。本发明的高光泽喷绘纸以国内通用纸品作为涂布基材、涂布原料易得、配方简单、涂层对水性油墨固色性能好、防霉耐水、单位成本较低。

Description

高光泽喷绘纸及其涂布浆料

【技术领域】

本发明涉及印刷用纸，更具体地说，本发明涉及一种喷墨打印机用的高光泽涂布纸。

【背景技术】

传统的高档彩印均采用涂布了吸墨涂层的高光泽印刷用纸(俗称为涂布纸)，这些涂布纸包括原纸及原纸表面上的涂层，原纸本身在造纸浆过程中添加或不添加某些助剂，而涂层是由颜料、分散剂、荧光剂、成膜剂、粘合剂、润滑剂及其他助剂成分组成复合物涂布液，将复合物涂布液涂布在纤维为主的原纸的表面上，经过干燥及平滑处理即得到传统高光泽印刷用纸。根据涂布液在原纸表面上的涂布量多少依次分为铜版纸、普通涂布纸、轻量涂布纸、微涂布纸、双面涂布纸(双胶纸)等等。通常涂布量越多，原纸表面的覆盖率越高，表面的颜料也就越致密，纸张对油墨的吸收、网点的再现、印刷的光泽度亦随之提高。但是，传统的涂布纸只能适用于传统接触式印刷技术，色彩油墨只能借助各种载有油墨的载体接触纸张表面而转印到纸张上去，显然印刷工艺复杂、印刷设备较复杂、庞大，不能适应数字信息大众化的需要。

随着信息产业的飞速发展和社会文化生活水平的不断提高，电子数字格式的图形和媒体正在日益占领传统纸件媒体的领地。采用计算机来传输和处理电子数字格式的图文具有传播速度快、便于编辑、便于转换等许多优点，由此计算机图文输出应运而生且迅速商业化，计算机输出图形其中一种打印设备是喷墨打印机。喷墨打印机以其价廉、便携、适宜单位和家用等显著优点，成为一种被广泛采用的无接触式印刷技术(non impact printingtechnology)，它是在计算机指令下直接将各种色彩的墨水，以1～4微微升体积的墨滴，喷射到纸张表面的吸墨介质材料中，大量的彩色墨滴在纸张表面最终组合成为色彩艳丽的图案。因此，喷墨打印要求纸张对于彩色水性墨滴能快速固色、快干、不产生洇色、具有高解像度、高光泽度、耐潮湿和耐久性且成本较低等。这对彩色喷绘纸提出了很高的要求。显然，传统的涂布纸包括传统的高档涂布纸已不能胜任上述数字化打印的要求。

为解决上述技术问题，有中国专利申请文件99805274.4公开了一种喷墨记录纸，该纸包含中性原纸，该原纸以木浆为主要原料，其上涂有涂布液，该涂布液含有荧光增白剂、可溶于水的粘合剂和阳离子聚合物固定剂，其中涂布纸的ISO白度不低于95％，荧光强度为7--15％。其中，优选采用碳酸钙为填料来制成原纸，而且通过特定的处理将原纸的灰分含量调节至5--20％，并含有特定混合比的特定荧光增白剂和特定阳离子聚合物固定剂；其中，荧光增白剂为二氨基1，2-二苯乙烯-二磺酸衍生物，阳离子聚合物固定剂为聚乙烯醇-阳离子单体接枝聚合物，然后，采用造纸机上的施胶机涂布上述涂布液得到成品纸。据称该纸记录表面上没有涂布颜料，是所谓普通纸类型的喷墨记录纸，它的印刷部位具有耐水性、表面强度高、且所记录图像的涂布量和颜色重现性优良。但是，该文件未限定粘合剂的具体品种，碳酸钙类是作为填料预先加入到纸浆中而无涂布颜料层，也未详述成品纸表面涂层的具体结构及无颜料纸张表面的微观特点。

又有中国专利申请00118295.1的文件公开了一种喷墨记录材料及其生产方法，其包含形成于基底材料上的多层油墨定影层，多层油墨定影层包括一个最外层油墨定影层和相互重叠在一起的一层或多层中间油墨定影层，其每层中包含粘合剂和颜料，颜料从二氧化硅、铝硅酸盐、氧化铝和沸石中选择，每层中的颜料以微小二次颗粒的形式存在，二次颗粒的平均大小为1微米或更小，每个二次颗粒由多个一次颗粒相互聚集在一起而形成，且最外层油墨定影层经过使用一抛光铸涂表面的铸涂膜过程而形成。该技术在油墨定影层中采用了分子上具有一或多个阳离子基团的阳离子化合物如氯化二烯丙基二甲基铵-丙烯酰胺共聚物、聚酯聚氨酯改性产品等。据称该成品纸具有很好的光泽度，并能在其上记录具有高色涂布量的清晰图象。该文件公开了正面涂层的结构层次、颜料种类和结构、粘合剂的阳离子类的聚氨酯组成、颜料与粘合剂的配比范围，但是并没有涉及增白剂，也没有设计纸张背面的涂层，而且该技术中增白剂是预先加入到纸浆中的。

还有中国专利申请02811308.X的文件公开了一种打印照片用高光泽喷墨记录用纸，该技术是把原纸用气刀涂布机涂敷铸涂液后，在浸涂机处酸性溶液流到辊上使铸涂液凝胶化，接着经过压辊和铸鼓之间的辊隙，使之与被加热的镜面状的铸鼓压接，干燥后得以完成的。因使用了至少含有胶质二氧化硅、塑性颜料、聚乙烯醇(PVA)及聚二甲基二烯丙基氯化铵(poly-Dadmac)的物质作为涂敷液，所以仅用一层的涂敷层，就能得到与现有2层涂敷层的照片打印用高光泽喷墨记录用纸同等的或以上的特性，即具有光泽度的同时还具备优良的喷墨特性。据称该技术避免了为涂布“两层或三层涂敷层”所“存在制造工序复杂的缺点”。该文件公开了二氧化硅无机类颜料、聚乙烯醇粘合剂、高分子电解质，但未公开颜料中的塑性颜料具体内容，公开的PVA类粘合剂的配比仅为二氧化硅颜料量的5％以下，且该工艺还需采用聚丙烯酸水溶液进行后续胶凝处理，工艺较繁琐。

还有中国专利申请97191617.9的文件公开了一种涂布纸用添加剂和组合物及以此制成的涂布纸，其涂布纸用添加剂含：(a)多胺类化合物和多胺类环氧树脂反应得到的分子中N(氮)含量为6-16.5重量％的树脂合成物100重量份，(b)SP(溶解性参数)9.5-12.5而且能够溶解上述树脂合成物的有机溶剂20--300重量份，(c)表面活性剂0.1-15重量份，和(d)水10--100重量份，及其组合物，以及在纸单面或两面上，用涂布液组合物以2-40g/m²的厚度进行涂布制成的涂布纸。据称，通过采用多胺类化合物和多胺类环氧树脂反应得到的合成树脂，具有很好的耐水性，同时为改善由此带来的油墨吸收不均匀性，又采用了特定表面活性剂，使得该成品纸不仅耐水性好且湿润时着墨性能优良，同时具有优良的表面强度和印刷光泽。该技术公开了含氮的合成树脂添加剂，将其加入到粘结剂配比为6-20、颜料量为100的组合物中得到涂布液，其粘结剂选自范围广泛的丁苯胶乳、丙烯类胶乳甚至天然粘结剂，基本不限制粘结剂的选择，涂布液制备工艺较为复杂，且涂层对于水性油墨的性能不明。

目前，如上列举的喷墨纸张的涂布配方多来源于日本等发达国家，显然各种原料和技术的研发均基于其本国的市场和技术，并不适宜中国国内厂家自己的生产和工艺。

【发明内容】

针对现有技术的上述缺点，本发明所要达到的技术目的是要提供一种能以国内通用纸品作为涂布基材、涂布原料易得、配方简单、涂层对水性油墨固色性能好、防霉耐水、单位成本较低的高光泽喷绘纸及其涂布浆料。

为此，本发明的技术方案是一种高光泽喷绘纸，该喷绘纸包括原纸层，在该原纸层正面和背面分别形成有固态的正涂层和背涂层，所述的涂层为一层或多层的复合物的膜层叠合而成，不同的膜层中复合物组成包括：颜料、分散剂、粘合剂、增白剂和其他助剂的种类和/或配比等不相同；所述正涂层包括紧贴原纸层的底膜层和底膜层以上的面膜层，在所述面膜层中均匀分散有由二氧化硅和/或碳酸钙的初级微粒聚集而成的二级粒子，在所述二级粒子的表面附着有分散剂膜，而所述面膜层中的粘合剂包括聚乙烯醇PVA和乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA；所述面膜层中，所述初级微粒的粒径为20nm～100nm，所述二级粒子的粒径为300nm～500nm；所述面膜层中的分散剂为聚丙烯酸钠、聚苯乙烯-顺丁烯二酸铵、聚三甲基烯丙基氯化铵三种聚合物电解质其中一种或一种以上。尽管国外包括发达国家在涉及纸浆到涂布的工艺过程，公开了种种眼花缭乱的喷绘纸生产配方，但本发明不为国外的繁杂多样的配方所牵制，从根本上剖析高光泽喷绘纸分散固定水性油墨关键的微观机理，最终分析认定：在喷墨打印纸上，颗粒性颜料仍然不失为一种有效地分散、固定油墨的功能材料，即使对于水性油墨来说，传统的无机颗粒性颜料仍然能够发挥其高效的功能，关键在于采用合适粒径的初级微粒、控制二级颗粒的合适粒度以及二级颗粒表面的理化性质的配合，但这其中，不论采用何种有机或无机颜料，不论分散剂或其它功能助剂如何变化更新，颗粒的表面能性质仍然是其最基本的因素。基于这一认识，结合国内造纸企业的市场、现有通用双胶纸品现状以及国内市场对高光泽喷绘纸的需求状况，确定了利用通用双胶纸作为涂布基材、通用双胶纸的底膜层作为基层、充分利用国内现有易得的各种造纸化工产品和精细化工助剂作为原料来制备面膜层涂料的原则。本发明在国内廉价易得的颜料、粘合剂及其它助剂中寻找三大类的最佳配合：二氧化硅粉和碳酸钙粉均为国内普遍采用且廉价的颜料，如果采用其初级粒径为20～100nm的品种，因其表面能很高，干燥状态下，极易聚集成为较大颗粒的二级粒子；但二氧化硅微粒在水中时，其与水接触的表面上形成少量的硅酸，硅酸在水中有少量的离解，从而在其颗粒表面会自然地形成有双电层，对于微粒又具有稳定作用。综合考虑二氧化硅微粒的上述聚集状态特点，选择国内易得合适的分散剂如聚丙烯酸钠等聚合物电解质，利用其既具有的疏水高分子骨架和等当量的平衡离子，既控制二氧化硅初级微粒的聚集过程，使得这些二氧化硅初级微粒能在浆液中形成适当粒径如300～500nm的二级粒子，又可以在二氧化硅表面形成保护层，能调节二级粒子表面的疏水程度，这样的二级粒子相互之间以一定的紧密程度进行排列，即可形成微观尺寸合适、对水性油墨吸附固定性能良好的孔隙。这些二级粒子间的孔隙大小和分布密度是纸品对水性油墨的分散性、固定性好坏的决定因素；此外，聚乙烯醇PVA和乙烯-醋酸乙烯树脂EVA为国内大量生产、价廉易得的粘合剂，其粘合性能和亲水性似乎很平常，但加大其比例份量，加上前述的分散剂的配合作用，充分利用其较为平衡的亲水和疏水性能，本发明使得上述三种主要和较为普通组分达到很好的配合，采用其配方的浆料涂布通用双面涂胶纸，得到的定影面膜层具备了极佳的固色性、打印分辨率、快干性和色彩艳丽效果；而且，涂布浆料配方简单、防霉耐水、单位成本较低。

为了广泛适应国内通用纸品的现状，更加发挥本发明的上述优点，本发明采取如下较具体改进措施：所述面膜层与所述背涂层具有不同的复合物组成，所述底膜层和背涂层具有相等或相近的涂布量；面膜层中的所述聚合物电解质的聚合度n的范围为10～1000；优选的聚合度n范围为50～800。其中聚丙烯酸钠的结构式(D1)表示如下：

其中聚苯乙烯-顺丁烯二酸铵结构式(D2)表示如下：

其中聚三甲基烯丙基氯化铵结构式(D3)表示如下：

面膜层中的所述粘合剂相对所述颜料的重量配比范围为70％～110％；面膜层中的所述分散剂相对所述颜料的重量配比范围为1％～20％。

为了抑制由于颜料和粘合剂用量较大产生的白度下降问题，主要针对特定的粘合剂，本发明的面膜层中，采用的增白剂为双(三嗪基氨基)二苯乙烯类、4，4’-二(2-磺酸苯乙烯基)联苯类、吡唑啉类三种荧光增白剂其中之一、或其中二或三种。所述双(三嗪基氨基)二苯乙烯类增白剂的通式F1为：

其中，R₁、R₂分别为：-CH₃、-CH₂CH₃、基团其中之一，R₃、R₄分别为 CH₃O-基团其中之一；

所述4，4’-二(2-磺酸苯乙烯基)联苯类增白剂具有如下的结构式F2为：

所述吡唑啉类增白剂的通式F3为：

其中，R₇为：氨基、烷基、芳基其中之一，R₅、R₆为相同或不同的如下取代基：-Cl、-SO₂CH₃、-SO₂NH₂；所述面膜层中，所述增白剂相对所述颜料的重量配比范围为0.5％～10％。

结合国内双胶纸的通用纸品的规格型号和浆料特点，本发明的原料纸品中，所述原纸层的单位重量为50～230g/m²，所述正涂层的涂布量为10～20g/m²。

本发明具体涂布工艺实施例可以尽量简化为：面膜层和所述背涂层均为单一膜层；所述正涂层的涂布量为所述背涂层涂布量的2～4倍。

为达到的本发明技术目的另一相关技术方案是：一种高光泽喷绘纸面膜层的涂布浆料，该浆料包含有颜料、分散剂、粘合剂、增白剂及其他助剂，所述颜料为二氧化硅和/或碳酸钙，而所述颜料粉末的初级粒径为20nm～100nm；所述粘合剂为聚乙烯醇PVA和乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA；所述分散剂为聚丙烯酸钠、聚苯乙烯-顺丁烯二酸铵、聚三甲基烯丙基氯化铵三种聚合物电解质其中一种或一种以上；所述增白剂为双(三嗪基氨基)二苯乙烯类荧光增白剂、4，4’-二(2-磺酸苯乙烯基)联苯类荧光增白剂、吡唑啉类荧光增白剂其中一种或一种以上。上述浆料中的聚丙烯酸钠、聚苯乙烯-顺丁烯二酸铵、聚三甲基烯丙基氯化铵等分散剂和双(三嗪基氨基)二苯乙烯类荧光增白剂、4，4’-二(2-磺酸苯乙烯基)联苯类荧光增白剂、吡唑啉类荧光增白剂的具体结构参见(D1)、(D2)、(D3)，(F1)、(F2)、(F3)表示的结构式。

上述浆料具体配方：以所述颜料的重量份为基础，所述涂布浆料中的各组分含量如下：颜料：100，粘合剂：70-110，分散剂：1-20，增白剂：0.5-10，水份：700-900。

总之，本发明的的结构改进具有实施简便、有效、成本低廉的优点。

以下，结合具体实施例对本发明的技术解决方案作进一步说明。

【具体实施方式】

采用了如表1所列的多种组分配方，均加水800重量份，配比制得的涂布浆料，在辊涂设备上对180g/m²的双胶纸采用100g/m²的浆料涂布量进行涂布，制得本发明高光泽喷绘纸实施例，这些高光泽喷绘纸产品的耐水性、光泽度和白度数据也列在表中。因为光泽度、白度、耐水性诸参数可直接反映涂层、膜层的孔隙细腻程度、孔隙的大小、数量等性质。其中，光泽度测试采用SBD-1数字白度计；白度测定采用GB/T9754-1988标准方法。

表1

表1中：C1为二氧化硅，C2为碳酸钙；

D1为聚丙烯酸钠，

D2为聚苯乙烯-顺丁烯二酸铵，

D3为聚三甲基烯丙基氯化铵；

F1为双(三嗪基氨基)二苯乙烯，

F2为4，4’-二(2-磺酸苯乙烯基)联苯，

F3为吡唑啉类荧光增白剂。

试用证明：本发明的高光泽喷绘纸完全能够胜任彩色水性油墨的喷墨打印，彩色打印质量精美，吸墨性能强，成像清晰，色彩艳丽，吸水性好，不产生洇色。

Claims

1、一种高光泽喷绘纸，该喷绘纸包括原纸层，在该原纸层正面和背面分别形成有固态的正涂层和背涂层，所述正涂层包括紧贴原纸层的底膜层和底膜层以上的面膜层，不同的膜层中，颜料、分散剂、粘合剂、增白剂的种类和/或配比不相同；在所述面膜层中均匀分散有由二氧化硅和/或碳酸钙的初级微粒聚集而成的二级粒子，在所述二级粒子的表面附着有分散剂膜，其特征在于：所述面膜层中的粘合剂包括聚乙烯醇PVA和乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA；所述面膜层中，所述初级微粒的粒径为20nm～100nm，所述二级粒子的粒径为300nm～500nm；所述面膜层中的分散剂选自聚丙烯酸钠、聚苯乙烯-顺丁烯二酸铵、聚三甲基烯丙基氯化铵三种聚合物电解质其中一种或一种以上。

2、如权利要求1所述的高光泽喷绘纸，其特征在于：所述面膜层与所述背涂层具有不同的复合物组成；所述面膜层中的聚合物电解质的聚合度范围为10～1000。

3、如权利要求1或2所述的高光泽喷绘纸，其特征在于：所述面膜层中的所述粘合剂相对所述颜料的重量配比范围为70％～110％；面膜层中的所述分散剂相对所述颜料的重量配比范围为1％～20％。

4、如权利要求3所述的高光泽喷绘纸，其特征在于：所述面膜层中，所述增白剂选自双(三嗪基氨基)二苯乙烯类、4，4’-二(2-磺酸苯乙烯基)联苯类、吡唑啉类三种荧光增白剂其中一种或一种以上。

5、如权利要求1或2所述的高光泽喷绘纸，其特征在于：所述双(三嗪基氨基)二苯乙烯类增白剂的通式F1为：

其中，R₁、R₂分别为：-CH₃、-CH₂CH₃、

基团其中之一，R₃、R₄分别为 CH₃O-基团其中之一；

所述4，4’-二(2-磺酸苯乙烯基)联苯类增白剂具有如下的结构式F2：

所述吡唑啉类增白剂的通式F3为：

其中，R₇为：氨基、烷基、芳基其中之一，R₅、R₆为相同或不同的如下取代基：-Cl、-SO₂CH₃、-SO₂NH₂。

6、如权利要求1或2所述的高光泽喷绘纸，其特征在于：所述面膜层中，所述增白剂相对所述颜料的重量配比范围为0.5％～10％。

7、如权利要求1或2所述的高光泽喷绘纸，其特征在于：所述原纸层的单位重量为50～230g/m²，所述正涂层的涂布量为10～20g/m²。

8、如权利要求1或2所述的高光泽喷绘纸，其特征在于：所述面膜层和背涂层均为单一膜层结构；所述正涂层的涂布量为所述背涂层涂布量的2～4倍。

9、一种高光泽喷绘纸面膜层的涂布浆料，该浆料包含有颜料、分散剂、粘合剂、增白剂及其他助剂，所述颜料为二氧化硅和/或碳酸钙，其特征在于：所述颜料粉末的初级粒径为20nm～100nm；所述粘合剂为聚乙烯醇PVA和乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA；所述分散剂选自聚丙烯酸钠、聚苯乙烯-顺丁烯二酸铵、聚三甲基烯丙基氯化铵三种聚合物电解质其中一种或一种以上；所述增白剂选自双(三嗪基氨基)二苯乙烯类荧光增白剂、4，4’-二(2-磺酸苯乙烯基)联苯类荧光增白剂、吡唑啉类荧光增白剂其中一种或一种以上。

10、如权利要求9所述的高光泽喷绘纸面膜层的涂布浆料，其特征在于：以所述颜料的重量份为基础，所述涂布浆料中的各组分含量如下：颜料：100，粘合剂：70-110，分散剂：1-20，增白剂：0.5-10，水份：700-900。