CN102333658B - 照相纸用的预应力底材、照相纸和制造耐卷曲纸的方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种用于照相纸的预应力底材。该预应力底材包括：(a)基纸，(b) 在所述基纸正面上的顶面预应力涂层，所述顶面预应力涂层包含第一预应力混合物，所述第一预应力混合物至少含有第一颜料、第一粘合材料；和(c)在所述基纸背面上的背面预应力涂层，所述背面预应力涂层包含第二预应力混合物，所述第二预应力混合物至少含有第二颜料、第二粘合材料。所述预应力底材具有朝向背面的预定弯曲程度并且能够对抗在使用预应力底材时出现的卷曲力。

Description

照相纸用的预应力底材、照相纸和制造耐卷曲纸的方法

背景技术

本发明涉及含有树脂涂布的照片基底（base）或底材(substrate)的微孔型喷墨照相纸，并且更具体地，本发明涉及这种照相底材和配制以降低或抵消卷曲的纸。

发明内容

对于本发明的示例性实施方案的详细说明，以下将参照附图，其中：

图1是根据多个实施方案的在原基纸(raw base paper)的两面上均具有层的预应力(pre-stressed)照片产品结构的示意性截面视图。该截面是横切基本上平面产品的长度从前到后（印刷面到背面）截取的。

图2是根据多个实施方案的在原基纸的两面上均具有层的另一预应力照片产品结构的示意性截面视图。

图3A-B是相片纸结构的示意图，显示与在23℃和50%相对湿度下在最终相片纸中产生的应力相比，在32℃和20%相对湿度下在同一相片纸中产生的对比应力变化。A：现有技术照片产品和现有技术照片产品的卷曲表示；B：根据多个实施方案的预应力照片产品，和该产品的卷曲表示。

图4A-B为相片纸结构的示意图，显示与在23℃和50%相对湿度下在最终相片纸中产生的应力相比，在15℃和80%相对湿度下在同一相片纸中产生的对比应力变化。A：现有技术照片产品的横截面和现有技术照片产品的卷曲表示；B：根据多个实施方案的预应力照片产品的横截面，其下表示该产品的卷曲表示。

图5A-B是示出当经历环境条件湿/冷、干/冷、湿/热和干/热时在最终相片纸中所产生的卷曲的示意图。A：对比的现有技术相片纸；B：根据多个实施方案的预应力相片纸。

图6是示出对比的现有技术照片基底和根据多个实施方案的最终相片纸产品随着环境条件卷曲如何变化的图。X轴是三种不同的环境条件。

图7是示出根据多个实施方案的预应力照片基底（由实施例1例示）随着环境条件卷曲如何变化的图。Y轴是平均卷曲，而X轴是三种不同的环境条件。

图8是示出根据多个实施方案的预应力照片基底随着背面涂层中的水溶性粘合剂水平变化的卷曲变化图。

图9是示出根据多个实施方案的预应力照片基底随着前面涂层重量变化的卷曲变化图。

图10是示出根据多个实施方案的预应力照片基底和对比的现有技术照片基底的图像模糊度和锐度水平的图。

注意事项和术语

在以下说明书和权利要求书通篇之中使用某些术语来指代特定的体系组件。本领域技术人员将理解，电脑公司可通过不同名称指代一个组件。该文件无意于区分名称不同但功能相同的组件。在以下讨论中以及在权利要求书中，术语“包括”和“包含”以开放形式使用，并因而应当解释为是指“包括，但不限于…”。

“原基底(raw base)”是指含有任何合适类型的纤维素纤维或者已知用于造纸中的纤维的组合的基纸。可以包含造纸领域中已知的各种功能性或者性能添加剂。

“纤维配比”是指构成纸的基本成分，通常包括来自树或其他植物的纤维素纤维。

术语“水分散性粘合剂”是指不能可观地溶于水中，但能够分散于水中的聚合物材料。

“水溶性粘合剂”是可溶于水中的粘合剂材料，如聚乙烯醇(PVA)、淀粉衍生物、明胶、纤维素衍生物、丙烯酰胺聚合物等。

照相纸或照相基纸的“卷曲”是指平面纸张的边缘向上或向上弯曲。卷曲通常由于纸环境中，或者印刷之中或之后的温度和湿度变化而发生。

当提及预应力照相纸产品或中间的预应力基纸时，术语“基本上平坦”是指产品向上或向下的卷曲大小在± 5 mm之内。

“预应力基纸”是指原基纸形式（例如，还未挤出的），其通过设计具有预定的负卷曲。

详述

下面的讨论涉及本发明的多个实施方案。尽管这些实施方案中的一个或多个可能是优选的，但所公开的实施方案不应解释为，或另外用作限制本公开（包括权利要求）的范围。此外，本领域技术人员将理解，以下描述具有广泛的应用，并且任何实施方案的讨论仅仅意在示例该实施方案，而并非旨在表示本公开（包括权利要求）的范围限于该实施方案。

微孔型喷墨照相纸通常包含树脂涂布的相片基底或底材。在许多情况下，所述纸是在原造纸原料上的多种材料层的复合材料。作为这些材料对温度和湿度的不同灵敏度的结果，以及由于图像接收层材料和后面的印刷介质之间在制造、干燥、印刷和储存过程中的差别膨胀或收缩，这些照相纸往往卷曲。在包含多个涂层或层的复合材料纸中，不同材料的膨胀和收缩的问题增加。相片纸的卷曲使得处理和储存复杂化，并且由于审美原因也是有害的。对于数码照相印刷如喷墨印刷而言，在纸于使用或储存过程中可能遇到的所有环境条件下，平坦纸张都是高度有利的。当相片纸具有过多正卷曲（即，朝向图像接收层）时，喷墨印刷头将往往刮擦纸，导致打印卡纸或打印缺陷。过多的负卷曲（即，朝向背面）可在纸张处理盒中导致续纸问题。

为抵制卷曲，通常在制造过程中通过向纸的背面施涂过量树脂对相片基纸预加应力。该过量的树脂导致基纸朝着背面卷曲。然后，当前面涂层被施涂并干燥，或者另外暴露于引起卷曲的条件时，预应力背面卷曲趋于抗衡前面涂布和干燥应力，使得最终相片纸变平。当将聚乙烯(PE)施涂于前面（即，成像面）和背面二者时，背面PE重量与前面PE重量之比通常大于1.5。然而，能够被施涂于纸的背面的树脂量存在实际的限制。不仅附加树脂的成本是要关心的问题，而且能够以此方式抵消的卷曲量也存在限制。在许多情况下，提高背面PE的量产生了并非均匀地补偿环境条件中的变化的卷曲补偿。结果，印刷介质在一种条件下可能为平坦的纸张，而在另一环境条件下明显卷曲。在许多情况下出现喷墨相片纸在温度和相对湿度不同极端情况下的差别卷曲。因而，存在对开发减少或抵消喷墨照相纸中的卷曲的方式的持续兴趣。

预应力的原基纸

在造纸机中，或者在造纸机和离线涂布机的组合中在制造相片基纸的过程中在树脂挤出工艺之前，生产如图1的截面图所图示的预应力原基纸12。通过向原基纸的每一面上施涂不同颜料涂层将预应力构建到原基纸100中。在前面上的颜料涂层101不同于在背面上的颜料涂层104。一个这样的区别是用于形成各个涂层101、104的粘合剂材料的性质。具体而言，在前面上的粘合剂材料中的水溶性粘合剂(WSB₁)的重量%小于在背面上的粘合剂材料中的水溶性粘合剂(WSB₂)的重量%。WSB₁的重量%是WSB₁的干重除以WSB₁与水分散性粘合剂(WDB₁)的组合干重。WSB₂的重量%是WSB₂的干重相对于WSB₁与WDB₂的组合干重。在一种示例性的实施方案中，在前面颜料涂层101中的水溶性粘合剂（相对于该层中的全部粘合剂材料）的wt%为0wt%至50wt%，并且在背面颜料涂层104中的水溶性粘合剂（相对于该层中的全部粘合剂材料）的wt%为50wt%至100wt%。在一些实施方案中，在涂层101和104中所用的颜料为同一种类。在一些实施方案中，在涂层101和104中所用的颜料为不同种类。在一些实施方案中，涂层101中所用颜料的粒度比涂层104中所用的要小。如下将进一步说明预应力原基纸的组成：

基本原料

参照图1，预应力喷墨相片基纸14包括原基本原料100，例如具有向其施涂的涂料组合物的纤维素纸。原基纸包含任意合适类型的纤维素纤维，或者已知用于造纸的纤维组合。例如，其可由纸浆纤维制成，所述纸浆纤维源自准备用于造纸纤维的硬木树、软木树，或者硬木和软木树的组合。对于一些应用而言，所有的或一部分纸浆纤维获自非木纤维，如南非槿麻、***、黄麻、亚麻、剑麻和蕉麻，例如竹子和甘蔗渣（bagass）。某些类型的重复利用的的纸浆纤维也适合使用。可加入的添加剂包括，但不限于内部施胶剂如脂肪酸金属盐和/或脂肪酸、烷基烯酮二聚体乳化产物和/或环氧化的高级脂肪酸酰胺；烯基或烷基琥珀酸酐乳化产物和松香衍生物；助流剂如阳离子型聚丙烯酰胺和阳离子型淀粉或阴离子型二氧化硅基体系；干补强剂如阳离子型、阴离子型或两性聚丙烯酰胺，聚乙烯醇，阳离子化淀粉和蔬菜半乳甘露聚糖；湿补强剂如多胺聚酰胺表氯醇树脂；定影剂如水溶性铝盐、氯化铝和硫酸铝；pH调节剂如氢氧化钠、碳酸钠和硫酸；和着色剂如颜料、着色染料，和荧光增白剂。

取决于给定应用的具体要求，多种填料中的任一种可以在形成原基纸的过程中以各种量包含于纸张浆料中，来控制最终基纸的物理性质或者代替纤维以节省成本。一些合适的填料为研磨碳酸钙、沉淀碳酸钙、二氧化钛、高岭土粘土和ATH，仅举出若干个，可以结合到纸浆中。在一些实施方案中，纤维素基纸的基重为50至250gsm，并且在一些实施方案中，填料含量为10～30wt%。

预应力涂料

正面预应力涂层和背面预应力涂层101、104包含选定的颜料和粘合材料，所述粘合材料含有选定的粘合剂或粘合剂的组合。颜料涂层还可包含一种或多种其他添加剂如消泡剂、表面活性剂、流平剂、染料和光学漂白剂(OBA)。粘合材料提供颜料粒子中的粘合附着性，并且还提供颜料粒子与原基底原料的纤维素纤维之间的附着性。合适的水溶性粘合剂的实例包括，但不限于聚乙烯醇、淀粉衍生物、明胶和纤维素衍生物。合适的水分散性粘合剂的实例包括，但不限于丙烯酸类聚合物或共聚物、醋酸乙烯酯胶乳、聚酯、偏二氯乙烯胶乳，和苯乙烯-丁二烯或丙烯腈-丁二烯共聚物胶乳。

预应力涂层101、104中使用的合适颜料包括具有相对较低表面积（例如，小于100 m²/g）的无机颜料。合适的颜料的实例包括，但不限于粘土、高岭土、碳酸钙、滑石、二氧化钛、二氧化硅、硅酸钙、ATH和沸石。另外，有机颜料如聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯及其共聚物，和聚四氟乙烯(Teflon®)粉末，以及这些颜料的组合可以用于涂料101和/或涂料104中。在一些实施方案中，有机颜料为固态形式。在一些实施方案中，使用“中空”有机粒子。

正面预应力涂层。正面预应力涂层101含有作为水溶性粘合剂和水分散性粘合剂的混合物的粘合材料，其中水溶性粘合剂(WSB₁)小于涂层101中的全部粘合材料(TBM₁)的50重量%。在一些情况下，WSB₁小于TBM₁的20 wt%。因而，在一些实施方案中，正面预应力涂层101仅含有水分散性粘合剂(即，100 wt%WDB₁)，而根本没有水溶性粘合剂(WSB₁)。正面预应力涂层101还含有选定的无机或有机颜料。在一些实施方案中，塑料颜料占涂层101中的全部颜料的约5–10 wt%。在一些实施方案中，预应力涂层101中的颜料重量为施涂于前表面的预应力涂料组合物的总干重的50～85%。

参照图2，在图1所示实施方案的变体中，正面预应力涂层101’包含上涂层102和位于基纸100与上涂层102之间的下涂层103。在一些实施方案中，下涂层103含有平均表面积较小的颜料（即，平均尺寸较大的颜料粒子），例如Omaya的HYDROCARB 60（研磨碳酸钙）；而上涂层102含有平均表面积相对较大的颜料（即，平均尺寸较小的颜料粒子），例如SMI的OPACARB A40沉淀碳酸钙，或者塑料颜料如Dow Chemical的DPP 3720。在一些实施方案中，在涂层102、103中使用相同尺寸的颜料粒子。在一些情况下在涂层102和103中使用相同的粘合材料。在其他情况下，涂层102和103中的粘合材料不同。在顶面预应力涂层101'中，第一预应力涂层102和下涂层103含有粘合剂，例如上述那些水溶性和水分散性粘合剂。在一些实施方案中，包括单独涂层102、103的顶面预应力涂层构造潜在地提供更好的挤出基底和最终产品品质如非图像（unimaged）光泽和感官光泽或图像清晰度。

背面预应力涂层。在背面预应力涂层104中，水溶性粘合剂的量（基于用于层中的全部粘合剂的重量百分比）大于50%。因而，在一些实施方案中，背面预应力涂层104仅含有水溶性粘合剂（即，100 wt%水溶性粘合剂），而根本没有水分散性粘合剂。在其他实施方案中，背面预应力涂层104包含水溶性粘合剂和水分散性粘合剂的混合物。在一些实施方案中，背面预应力涂层104的涂层重量为顶面预应力涂层101的涂层重量的1至3倍。用于配制各个预应力涂层101、102、103和104 (图1–2)的粘合剂的类型和量与所选颜料的类型和量，以及在所得的涂层中所希望的预应力的程度有关。例如，小粒度/较高表面积的颜料比大粒度/较低表面积的颜料需要更多的粘合剂来将单个的粒子保持在一起。粘合剂数量与颜料类型和数量以及预应力程度的关系进一步描述和例示在下文实施例1-7中。在一些实施方案中，背面预应力涂层104也分成两个不同的层（未显示），类似于上文针对顶面预应力涂层101所述的层102和103。例如，如果背面层需要极高的涂层重量，则涂层104可作为两个单独的涂层来施涂。

在一些实施方案中，预应力涂布的原基纸12使得与其他预应力基纸相比可以使用显著减少量的背面聚乙烯膜（聚合物膜层120），以使最终喷墨照相纸底材或相片介质10达到期望的预应力水平。

预应力照相基纸

如图1和2中的示意性截面图所图示的那样，预应力照相基纸或底材包括布置在顶面预应力层101或101’上的第一聚合物膜110和布置在背面预应力层104上的第二聚合物膜120。一些合适的聚合物膜包括，但不限于高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、线型低密度聚乙烯(LLDPE)、聚丙烯(PP)，以及这些聚合物的任意组合。在一些实施方案中，背面上的聚合物膜120与正面上的聚合物膜的重量比小于2.0，并且在一些实施方案中，该比例小于1.5。

预应力喷墨照相纸

仍然参照图1和2，预应力喷墨照相纸或相片打印介质10包括布置在上述照相基纸14的聚合物膜层110上的多孔图像接收层200。图像接收层含有任何合适的多孔喷墨图像接收组合物，如高孔隙率无机氧化物分散体，外加粘合剂和本领域技术人员已知的其他添加剂。例如，在一些实施方案中，高孔隙率无机氧化物分散体包含任意数目的无机氧化物组，包括但不限于用含有官能团的硅烷偶联剂处理的火成二氧化硅或氧化铝。在一些实施方案中，微孔墨接收层200包含约20–40 gsm的高孔隙率无机氧化物分散体，外加粘合剂和其他添加剂。

在一些实施方案中，所得到的预应力涂布的原基纸12扩展了最大预应力能力，超过了先前在常规非预应力基纸中可能的能力。各种实施方案的仍然其他的潜在优点包括某些预应力照相基纸14和最终预应力照相纸10提高的不透明性。预应力原基纸12、预应力照相基纸14和最终预应力照相纸10的某些实施方案潜在提高了产品相称环境湿度变化的能力。在许多实施方案中，提供相片基底14，其能够具有在纸张的正面和背面之间更相等的膨胀和收缩响应。使用该相片基底产生将在使用产品的各环境条件下潜在保持更接近于平坦纸张的最终涂布产品10。

制造工艺

参照图1或2，用于喷墨图像接收层200的预应力基纸14的生产通常包括在移动的连续丝上形成分布在机头箱中的纸浆浆料，其中水通过重力或在真空辅助下从浆料中排出。然后湿纸张通过压机、干燥机和压延机，并且所得到的纸最后卷成大卷。上述预应力颜料涂层用造纸机上的在线计量精整压机施涂。各个预应力涂层也可以使用离线涂布机如棒式、辊式、刮刀、幕帘式、瀑布式、凹版式、气刀涂布机等进行施涂。然后在造纸机上在线或者用硬夹具、软夹具或超压延机离线压延预应力涂布的原基底12。从所得到的预应力原基底12，通过使用挤出机在每一面上挤出聚合物树脂层，产生树脂涂布的基纸14。然后，使用涂布机如幕帘或槽模涂布机将微孔墨接收层200涂布到树脂涂布的基纸14上。

通过合并含水介质、选定的颜料、一种或多种水溶性粘合剂、一种或多种水分散性粘合剂和任何希望的添加剂来制备第一预应力涂料混合物，用于形成正面预应力涂层101。通过合并含水介质、选定的颜料、一种或多种水溶性粘合剂，和任何希望的添加剂来类似地制备第二预应力涂料混合物，用于形成背面预应力涂层104。在一些情况下，第二预应力涂料混合物也包含一种或多种水分散性粘合剂。

使用任意合适的技术和设备将预应力涂料混合物或组合物分别施涂于原基纸100的正面和背面。例如，可以在制造原基纸的过程中通过在线表面施胶压榨工艺如膜施胶压机，或使用膜涂布机施涂预应力涂料混合物，如上所述那样。或者，在制造原基纸之后，使用任意合适的涂布技术，包括但不限于槽模涂布机、瀑布、辊式涂布机、幕帘涂布机、刮刀涂布机、棒式涂布机、气刀涂布机、凹版施涂、气刷施涂以及本领域技术人员已知的其他技术和设备，将涂料离线施涂。在一些情况下，将涂料组合物直接同时施涂于基本原料的两面上。

参照图2，在其中第一预应力涂层101’包含单独的预应力涂层102和预应力下涂层103的方法的实施方案中，将含有不同颜料和粘合剂组合（如上所述）以及合适含水介质的各自的涂料混合物以各自的顺序施涂于基底100。在一些实施方案中，在形成预应力上涂层102之前首先施涂下涂层103并干燥。在某些替代实施方案中，使用多层涂布机如多层幕帘或瀑布涂布机同时施涂上涂层102和103。在其中涂层104类似地分成两个单独涂层（未显示）的实施方案中，如以上针对涂层102和103所述将它们施涂。

在已施涂预应力涂层101或101’和104（图1和2）之后，然后将所得到的预应力涂布的基纸12压延以提高表面光滑性，这将潜在地提高最终产品的感官光泽。可以使用任何合适的在线或离线压延技术，包括但不限于硬夹具、软夹具或超压延机技术。

在将第一和第二预应力涂料混合物施涂于原基纸100的各正面和背面之后，将其干燥并压延，这产生预应力涂布的原基纸12。然后在顶面预应力涂层101或101'上使涂布的原基纸挤出涂布有第一聚合物树脂层110。类似地，向背面预应力涂层104施涂第二聚合物树脂层120，与向顶面预应力涂层施涂第一聚合物混合物的时间为同时或不同的时间。在一些实施方案中，挤出次序包括首先挤出树脂层120，接着挤出树脂层110，以尽可能减小对产品图像面的可能损害。一些合适的可挤出树脂包括但不限于高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、线型低密度聚乙烯(LLDPE)、聚丙烯(PP)，以及这些聚合物的组合。在一些情况下，所得到的背面上的聚合物膜120与正面上的聚合物膜的重量比小于2.0。在一些情况下，该比例小于1.5。在形成聚合物膜层110、120之后，所得到的产品为挤出的照相基纸14。在一些实施方案中，然后通过施涂含有高孔隙率无机金属氧化物分散体的组合物在聚合物层110上形成多孔图像接收层200，所述高孔隙率无机金属氧化物分散体可包含一种或多种无机金属氧化物组。这种无机金属氧化组包括但不限于用含有官能团的硅烷偶联剂处理的火成二氧化硅或氧化铝。硅烷偶联剂包含官能部分（或者试剂向无机微粒表面提供期望的改进性质的部分），其共价结合硅烷基团。有机硅烷试剂可变得共价结合或者另外被吸引至半金属氧化物或金属氧化物微粒的表面。有机硅烷试剂的官能部分可以直接结合硅烷基团，或者可以与硅烷基团例如通过1至10个碳原子或其他已知间隔基团适当隔开。有机硅烷试剂的硅烷基团可以通过存在于试剂上的羟基、卤化物基团，或烷氧基结合至多孔介质涂料组合物的半金属氧化物或金属氧化物微粒上。或者，在一些情况下，有机硅烷试剂可以仅仅结合至无机微粒的表面。术语“官能部分”是指有机硅烷试剂向无机金属氧化物微粒的表面提供功能的部分。根据本发明的实施方案，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，官能部分为伯胺、仲胺、叔胺或季胺。在一个实施方案中，所述胺在多孔墨接收层的pH和/或墨吸收层的pH小于约6，并优选为约3至约5时用作官能部分特别有用。这样的pH值导致胺被质子化或阳离子化，其可吸引喷墨墨中可能存在的阴离子着色剂。

在一些实施方案中，设计所得的预应力照相纸以针对图像层的特定要求（例如，张力或压缩力）调节其在15–32℃和20–80%相对湿度的任何环境条件下的卷曲补偿。

下文描述新型预应力照相基纸和预应力照相纸的实施例。这些实施例仅仅是说明性的，无意于以任何方式限制权利要求。

实施例

使用以下程序制得一系列预应力基纸：

(1) 在造纸机上制造在该实施例中用于介质的纸底材，所述纤维配比由80%–100%硬木纤维、0%–20%软木，和至多25%的具有烷基烯酮二聚体(AKD)内施胶剂的沉淀碳酸钙组成。底材纸的基重为约160–170 gsm。原基纸底材在背面预应力涂层中涂布有不同涂层重量和不同水平的水溶性粘合剂。

(2) 在该实施例中用于各介质的涂料组合物在实验室中制备。将适当量的水首先装入容器中，接着装入无机颜料和其他聚合物粘合剂和/或添加剂如聚乙烯醇。任选地，可以将其他涂料添加剂如pH控制剂、保水剂、增稠剂和表面活性剂加入容器中。

(3) 使用迈耶棒在板式涂布站中通过手动泄降（drawdown）以少量，或者通过配备有槽模作为计量装置的试验涂布机以大量完成涂布工艺。涂层中的涂层重量对于背面而言为约5至约30 gsm，而对正面而言为0至25 gsm。表面涂料组合物的示例性配方作为非限制性实例示于表1和表2中。份数是按干重计，而涂层重量为干涂层重量。各个组分份数除以涂料份数的总和产生干重分数，这对应于上述水溶性粘合剂(WSB)和水分散性粘合剂(WDB)的术语。

表1

表2

表1和2中确定的组分的来源如下：OPACARB A40为来自SMI的沉淀碳酸钙；HYDROCARB 60为来自Omaya的研磨碳酸钙；CaCl₂为来自Tetra Technologies, Inc.的盐；Glycerol为来自Aldrich的增塑剂；MOWIOL 6-98为获自Clariant Corporation的聚乙烯醇；ROVENE 4040 为获自Mallard Creek Polymers, Inc.的苯乙烯-丁二烯胶乳乳液；淀粉来自Grain Processing Corporation，而DPP 3720为来自Dow Chemical的塑料颜料。GLYOXAL为来自BASF的交联剂。

(4) 然后使用实验室软质压延机在23℃和1000～3000磅每平方英寸(psi)的压力下对预应力涂布的原基纸进行压延。

(5) 在实验室压延上述涂布的基底之后，将样品实验室层合或试验挤出。实验室层合用来向涂布的基底（预应力基底：表2中的样品1-6）的两面上施涂防潮材料。对于样品1-6的两面而言，用于层合的膜具有相同的厚度（即，在两面上为15 gsm）。对于不同组的预应力涂布的样品，用试验挤出机挤出防潮材料，以将PE施涂于基底（表2中的样品7和8）的两面上。将约15 gsm的LDPE挤出到样品7和8的正面上，并且将25 gsm的比例为60/40的HDPE/LDPE挤出到样品7和8的背面上。样品9代表使用常规设计的对比样品，并且用作样品7和8的对照。对比样品9具有与样品7和8相同的施涂PE量。

(6) 然后在不同的环境室中评价层合或试验挤出的底。

如图3B所图示，在施涂墨接收层200之后，当相片纸处于相对温暖、干燥的环境条件（例如，32℃/20%相对湿度）时，涂布原基纸12中的预应力涂层101和104将保持向下卷曲（即，边缘弯曲朝向纸的背面）。边缘卷曲是在给定环境条件下产生特定力的结果。纸张向下凹陷的构造在图3B中图示在相应层状产品的下方。图中的箭头表示多个层的拉伸或收缩（即，张力或压缩力）方向。箭头长度表示各个层的相对拉伸或收缩力。

在层110、120的挤出施涂过程中被“锁住”的偏压应力在施涂膜层110、120和图像层200以形成最终相片基纸14之后保持环境响应性。因此，相片基纸14也将如希望的那样具有朝向背面的预定弯曲程度，以抗衡最终相片纸产品10的正面上的多孔图像接收层200所产生的应力。相反，如图3A中所图示的对比常规（现有技术）相片纸的原基纸300的正面和背面上各自的树脂层310、320，当处于32℃/20%的条件时将朝向卷曲（即，边缘弯曲向上，朝着纸的正面）。向上卷曲图示在相应的对比相片纸产品的下方。当用喷墨打印机打印照相纸时，向上卷曲常常导致图像缺陷和纸张续纸问题。

以下参照图4B，当如图3B的相片纸处于相对较冷、较湿的环境条件（例如，15℃/80%RH）时，预应力涂层104膨胀，这将抗衡来自墨接收层200的膨胀应力。该抗衡力将防止最终产品朝着背面过多卷曲。关于对比的常规相片纸在类似的冷湿条件下，如图4A中所示，背面PE层320将在墨接收层400膨胀时收缩。与图3A相比，层310和320的拉伸和收缩方向相反，如箭头方向所指示。来自320和400的合力将导致最终相片纸与23℃/50%RH的条件下相比具有大得多的向下卷曲（即朝向背面）。

照相基纸或成品相片纸的卷曲量通过将样品纸张在温度和相对湿度的特定条件（例如，23℃和50%RH）下放置在平面上来测量。测量样品纸张的4个角端处自平面的高度，并且纸张的卷曲量由4个角处的高度平均值来表示。常规相片纸通常在TAPPI标准条件23℃/50%RH下表现出在50%RH下的约-5 mm至约5 mm的卷曲量。

在最终相片纸（图3B和4B）中，背面预应力颜料涂层104中的水溶性粘合剂将抗衡由图像接收涂层200中产生的应力。这具有潜在的实际用途，原因在于，原基底100上的背面预应力涂层104设计成在使用印刷介质的过程中以类低于图像接收层200的方式来响应。例如，当介质处于热干条件（例如，32℃/20%RH）时，背面预应力涂层104将收缩，而该收缩将抗衡来自正面上（图像接收面）的图像接收层200的收缩应力。其还抗衡来自背面聚合物膜120（例如，PE层）的膨胀应力。通过背面预应力涂层104中（如图8中所示）的水溶性粘合剂的相对量，以及背面104和正面（顶面）101预应力涂层（如图9中所示）之间的图层重量之差，控制涂布的原基底12中的预应力量。

在图5A-B中图示出了对应于示例性产品的最终相片纸和典型现有技术相片纸中产生的弯曲的对比。显示了当经历环境条件湿/冷、干/冷、湿/热和干/热（15℃/80%RH；15℃/20%RH；30℃/80%RH；和32℃/20%RH）时，与在23℃/50%RH下的标准技术协会（standard Technical Association）对于纸浆和纸工业的(TAPPI)条件相比，在最终相片纸中所产生的相对弯曲。图5A示出对比的现有技术相片纸（HP高级相片纸，Hewlett-Packard Company）的结果，而图5B示出示例性预应力相片纸在相同条件下的结果。

图6所示的图说明在典型（现有技术）原基底、树脂涂布的相片纸和最终喷墨照相纸中卷曲随着环境条件如何变化。X轴为三种不同的环境条件（23℃/50%RH、32℃/20%RH和15℃/80%RH）。卷曲水平示于Y轴（负卷曲数值代表朝着背面卷曲）。高的负卷曲代表高水平的预应力。在这些实例中，当将基底在23℃/50%RH下与在32℃/20%RH下进行比较时，预应力减小，而相比于23℃/50%RH，在基底处于15℃/80%RH时预应力水平提高。

图7中所示的图类似于图6，区别在于其显示对于实施例中样品1的示例性预应力相片基底，卷曲随着环境条件如何变化。平均卷曲大小（Y轴）对三种不同环境条件，即23℃/50%RH、32℃/20%RH和15℃/80%RH（X轴）作图。图7中的箭头显示当经历对于相片纸来说在历史上就为麻烦点的两种所示环境区时，从23℃/50%RH的变化方向。不同于现有技术设计，当将基底在23℃/50%RH下与在32℃/20%RH下进行比较时，示例性样品（Y轴中所示的卷曲朝向背面）的预应力增加，而相比于23℃/50%RH，当基底处于15℃/80%RH条件下时，预应力水平下降。在32℃/20%RH下的高预应力将有助于降低朝着图像面的卷曲，原因在于微孔图像层收缩和背面PE膨胀。在15℃/80%RH下的预应力下降也将由于微孔图像层膨胀和背面PE收缩而避免朝着背面的过多负卷曲。结果是，最终相片纸将在所有环境条件下保持平坦或接***坦。

样品2和3的示例性预应力相片基底的卷曲变化随着背面涂层中的水溶性粘合剂的水平变化显示在图8的曲线中。给出了对于预应力涂布的原基纸12和层合相片基纸14（如图1所示构造）的数据。负卷曲表明朝着背面的卷曲。高的负卷曲表明高水平的预应力。在该图中，背面预应力涂层104中的水溶性粘合剂（由PVA例示）的重量%变化，而正面涂层101和和背面涂层104的重量保持恒定，分别在8 gsm和15 gsm。背面涂层104中的PVA水平示于X轴。背面涂层中的PVA水平增加将增加预应力的水平（向背面卷曲）。这说明在一些实施方案中可能的预应力改变范围。

图9是示出实施例的样品3-6的示例性预应力原基纸12和层合相片基纸14的卷曲变化的图。给出了预应力涂布的原基纸12和层合相片基纸14（如图1所图示的结构）的数据。负卷曲表明朝着背面的卷曲。高的负卷曲表明高水平的预应力。在该图中，正面涂层重量变化，而背面涂层重量保持恒定为15 gsm，并且在背面涂层104中水溶性粘合剂（由PVA例示）的重量%保持恒定为15重量%。在该图中说明了其他设计灵活性。

图10是示出与现有技术相片基底相比的示例性预应力相片基底的相对图像模糊度和锐度的图。这些打印质量使用Quality Engineering Associates, Inc的DIAS仪进行测量。样品相片基底的较低模糊度值和较高锐度值与较好的图像清晰度或感官光泽有关联。实施例中的样品8，在正面涂层101'中包含两层设计，如图2所示，具有最好的锐度和最小的模糊度。样品7在正面具有一层预应力涂层设计（即图1的层101），比样品9（代表性的现有技术设计）具有更好的锐度和较小的模糊度。

本文所述的用于喷墨打印的照相纸的某些实施方案在一系列环境条件下提供改进的卷曲控制，同时保持最终产品的感官图像光泽。在一些实施方案中，所公开的制造预应力树脂涂布的原基纸的方法提供在宽范围的环境条件，包括在15-32℃和20-80%相对湿度下将保持平坦或接***坦的最终相片纸。在一些实施方案中，在最终相片纸中的预应力向下卷曲的初始程度在15–32℃和20–80%相对湿度范围的任何环境条件下为约-5 mm至约5 mm。最终相片纸在接收喷墨打印图像之后，在上述环境条件（例如，在储存或海运过程中）范围内耐受正卷曲和负卷曲。在一些实施方案中，在用于喷墨印刷之后，印完的相片纸在上述温度和湿度范围内基本上保持平坦或者具有不超过约± 5 mm的向上或向下卷曲。预应力相片纸的实施方案使得在使用期间被印刷头刮擦以及在打印机的纸张处理盒中导致续纸问题的风险降低。因而，也降低了导致印刷卡纸或印刷缺陷的可能性。

根据某些实施方案，提供用于照相纸的预应力底材，其包括：(a) 具有正面和背面的基纸，(b) 在所述正面上的顶面预应力涂层，所述顶面预应力涂层包含第一预应力混合物，所述第一预应力混合物至少含有第一颜料、包含第一水溶性粘合剂(WSB₁)和第一水分散性粘合剂(WDB₁)的第一粘合材料(TBM₁)；和(c) 在所述背面上的背面预应力涂层，所述背面预应力涂层包含第二预应力混合物，所述第二预应力混合物至少含有第二颜料、包含第二水溶性粘合剂(WSB₂)和任选的第二水分散性粘合剂(WDB₂)的第二粘合材料(TBM₂)，其中TBM₁中的WSB₁的重量%小于TBM₂中的WSB₂的重量%。预应力底材具有朝向背面的预定弯曲程度并且能够对抗在图像接收层涂布和最终产品使用期间出现的卷曲力。

在一些实施方案中，顶面预应力涂层包含：(b₁) 含有第一颜料和第一粘合材料的第一预应力涂层，和(b₂) 布置在基纸的正面和第一预应力涂层之间的预应力下涂层，所述预应力下涂层含有第三颜料和第三粘合材料(TBM₃)。

在一些实施方案中，在预应力下涂层中的第三颜料与第一预应力涂层中的第一颜料相比，具有相等或更低的平均表面积和相等或更高的平均粒度。在一些实施方案中，预应力下涂层中的TBM₃包含第三水溶性粘合剂(WSB₃)和第三水分散性粘合剂(WSB₃)。在一些实施方案中，预应力下涂层中的TBM₃与TBM₁相同。在一些实施方案中，WSB₁的量小于50重量%的TBM₁，而WSB₂的量大于50重量%的TBM₂。在一些实施方案中，TBM₁小于10 wt%的WSB₁，并且TBM₂大于10 wt%的WSB₂。

在一些实施方案中，背面预应力涂层包含的涂层重量为顶面预应力涂层的1-3倍。在一些实施方案中，顶面预应力涂层包含的涂层重量为约5至约25 gsm，并且背面预应力涂层包含的涂层重量为约10至30 gsm。在一些实施方案中，底材处于15℃和20–80%相对湿度，或者30℃和20–80%相对湿度时，所述底材具有朝向背面的弯曲。

在一些实施方案中，上述预应力底材，还包括：(d) 在顶面预应力涂层上的第一聚合物膜层；和(e)在背面预应力涂层上的第二聚合物膜层。在一些实施方案中，第二聚合物膜层的涂层重量与第一聚合物膜层的涂层重量之比小于2。

根据某些实施方案，提供一种照相纸，其包括上述膜涂布的预应力底材（也称作预应力照相基纸），和布置在第一聚合物膜层上的微孔图像接收层。在一些实施方案中，照相纸还包括在所述图像接收层上的印刷喷墨图像，并且所述含图像的照相纸在约15–32℃和约20–80%相对湿度的环境条件下耐卷曲。

根据仍然其他的实施方案，提供一种用于制造上述耐卷曲纸的方法，其包括：(a) 向原基纸的正面上施涂包含第一预应力混合物的顶面预应力涂层，所述第一预应力混合物至少含有第一颜料以及包含第一水溶性粘合剂(WSB₁)和第一水分散性粘合剂(WDB₁)的第一粘合材料(TBM₁)；和(b) 向所述基纸的背面上施涂第二预应力混合物以在所述背面上形成背面预应力涂层，所述第二预应力混合物含有第二颜料以及包含第二水溶性粘合剂(WSB₂)和任选的第二水分散性粘合剂(WDB₂)的第二粘合材料(TBM₂)。施涂于正面的TBM₁中的WSB₁的重量%比施涂于背面的TBM₂中的WSB₂的重量%小，由此获得在15–32℃和20–80%相对湿度的环境条件下耐卷曲的预应力基纸。

在上述方法的一些实施方案中，(a)包括：(a₁) 向正面施涂第三预应力混合物以在正面上形成预应力下涂层，所述第三预应力混合物包含第三颜料以及含有第三水溶性粘合剂和第三水分散性粘合剂的第三粘合材料，(a₂) 向预应力下涂层上施涂第一预应力混合物，以在预应力下涂层上形成第一预应力涂层。

在上述方法的一些实施方案中，预应力下涂层中的第三颜料具有与第一预应力涂层中的第一颜料相等或更低的平均表面积和相等或更高的平均粒度。在一些实施方案中，预应力下涂层中的第三粘合材料包含第三水溶性粘合剂和第三水分散性粘合剂。在一些实施方案中，预应力下涂层中的第三粘合材料与第一预应力涂层中的第一粘合材料相同。在一些实施方案中，顶面预应力涂层中的WSB₁小于50重量%的TBM₁，而背面预应力涂层中的WSB₂大于50重量%的TBM₂。

在某些实施方案中，上述方法还包括步骤：(c)在顶面预应力涂层上形成第一聚合物膜；以及(d)在背面预应力涂层上形成第二聚合物膜，以获得预应力照相基纸。在一些实施方案中，第一和第二聚合物膜满足：第二聚合物膜与第一聚合物膜的重量比小于2。

在一些实施方案中，上述方法包括：(b') 在(c)和d)之前，将来自(b)的预应力基纸压延至造纸机上。在一些实施方案中，在步骤(c)中，所述成型（forming）包括将第一聚合物膜挤出到顶面预应力涂层上，并且在步骤(d)中，所述成型包括将第二聚合物膜挤出到背面预应力涂层上。在一些实施方案中，上述方法包括步骤(e)，将多孔墨接收层施涂到第一聚合物膜上。

上述讨论旨在说明本发明的原理和各种实施方案。一旦完全理解以上公开内容，则对于本领域技术人员而言多种变化和改动将变得显而易见。上面的权利要求旨在被解释为包括所有这类变化和改动。

Claims (14)

1.一种用于照相纸(10)的预应力底材(12)，包括：

(a) 具有正面和背面的基纸(100)，

(b) 在所述正面上的顶面预应力涂层(101)，所述顶面预应力涂层包含第一预应力混合物，所述第一预应力混合物至少含有第一颜料、包含第一水溶性粘合剂和第一水分散性粘合剂的第一粘合材料；和

(c) 在所述背面上的背面预应力涂层(104)，所述背面预应力涂层包含第二预应力混合物，所述第二预应力混合物至少含有第二颜料、包含第二水溶性粘合剂和任选的第二水分散性粘合剂的第二粘合材料，其中第一粘合材料中的第一水溶性粘合剂的重量%小于第二粘合材料中的第二水溶性粘合剂的重量%，

其中所述预应力底材(12)具有朝向背面的预定弯曲程度并且能够对抗在图像接收层涂布和最终产品使用期间出现的卷曲力，

其中所述背面预应力涂层(104)包含的涂层重量为所述顶面预应力涂层(101)的1-3倍。

2.根据权利要求1所述的预应力底材，其中在(b)中，所述顶面预应力涂层(101')包括：

(b₁) 含有所述第一颜料和所述第一粘合材料的第一预应力涂层(102)，和

(b₂) 布置在所述基纸的所述正面和所述第一预应力涂层(102)之间的预应力下涂层(103)，所述预应力下涂层(103)包含第三颜料和第三粘合材料。

3.根据权利要求2所述的预应力底材，其中在所述预应力下涂层(103)中的所述第三颜料与所述第一预应力涂层(102)中的所述第一颜料相比，具有相等或更低的平均表面积和相等或更高的平均粒度。

4.根据权利要求2所述的预应力底材，其中在所述预应力下涂层中的所述第三粘合材料包含第三水溶性粘合剂和第三水分散性粘合剂。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的预应力底材，其中所述第一水溶性粘合剂的量小于所述第一粘合材料的50重量%，而所述第二水溶性粘合剂的量大于所述第二粘合材料的50重量%。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的预应力底材，其中：

所述第一水溶性粘合剂小于第一粘合材料的20重量%。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的预应力底材，其中当所述底材处于15℃和20–80%相对湿度，或者30℃和20–80%相对湿度时，所述底材具有朝向背面的所述弯曲。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的预应力底材，还包括：

(d) 在所述顶面预应力涂层(101)上的第一聚合物膜层(110)；和

(e) 在所述背面预应力涂层(104)上的第二聚合物膜层(120)。

9.根据权利要求8所述的预应力底材，其中所述第二聚合物膜层(120)的涂层重量与所述第一聚合物膜层(110)的涂层重量之比小于2。

10.一种照相纸(10)，包括：

根据权利要求8或9所述的预应力底材；和

布置在所述第一聚合物膜层(110)上的微孔图像接收层(200)。

11.根据权利要求10所述的照相纸，其中所述纸还包括在所述图像接收层上的印刷喷墨图像，并且所述含图像的照相纸在15–32℃和20–80%相对湿度的环境条件下耐卷曲。

12.一种制造耐卷曲纸的方法，其包括：

(a) 向原基纸的正面上施涂包含第一预应力混合物的顶面预应力涂层，所述第一预应力混合物至少含有第一颜料以及包含第一水溶性粘合剂和第一水分散性粘合剂的第一粘合材料；和

(b) 向所述基纸的背面上施涂第二预应力混合物以在所述背面上形成背面预应力涂层，所述第二预应力混合物含有第二颜料以及包含第二水溶性粘合剂和任选的第二水分散性粘合剂的第二粘合材料，

其中施涂于所述正面的第一粘合材料中的第一水溶性粘合剂的重量%比施涂于所述背面的第二粘合材料中的第二水溶性粘合剂的重量%小，

其中所述背面预应力涂层(104)包含的涂层重量为所述顶面预应力涂层(101)的1-3倍，

由此获得在15–32℃和20–80%相对湿度的环境条件下耐卷曲的预应力基纸。

13.根据权利要求12所述的方法，其中在(a)中，所述施涂包括：

(a₁) 向所述正面施涂第三预应力混合物以在所述正面上形成预应力下涂层(103)，所述第三预应力混合物包含第三颜料以及含有第三水溶性粘合剂和第三水分散性粘合剂的第三粘合材料，

(a₂) 向所述预应力下涂层上施涂所述第一预应力混合物，以在所述预应力下涂层(103)上形成第一预应力涂层(102)。

14.根据权利要求12或13所述的方法，还包括：

(c) 在所述顶面预应力涂层上形成第一聚合物膜；以及

(d) 在所述背面预应力涂层上形成第二聚合物膜，以获得预应力照相基纸。

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