CN104053554B - 印刷介质涂层 - Google Patents
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Abstract
喷墨印刷介质(100),包括在介质(100)的至少一侧上成层的涂层(110),所述涂层(110)包括多价离子源和在所述多价离子的存在下形成粘附膜的乳胶粘结剂。涂层(110)包括钙离子(Ca2+)和在钙离子(Ca2+)的存在下形成粘附膜的乳胶粘结剂。印刷介质涂层(110)包括:多价离子源;和在所述多价离子的存在下形成粘附膜的乳胶粘结剂。
Description
技术领域
印刷中使用的介质的类型可包括混合到之后将被涂布到介质上的涂层中的一定百分比的二价或多价阳离子。可加入二价或多价阳离子,以提供一定水平的油墨渗漏控制。然而,加入二价或多价阳离子可干扰粘合剂膜的形成。这可造成粘结剂相对更容易受到水或湿表面造成的损坏。在一些情况下,用人手操作印刷介质可造成指纹或掌纹显示在制成品中,导致差的产品。
附图说明
附图说明本文描述的原理的各种实例,并且是说明书的一部分。实施例不限制权利要求书的范围。
图1为根据本文描述的原理的一个实施例的印刷介质的截面图。
图2为具有根据本说明书的一种示例涂层制剂的印刷介质的图像,所述图像已经过根据本文描述的原理的一个实施例的指纹检测。
图3为具有根据本说明书的另一种示例涂层制剂的印刷介质的图像,所述图像已经过根据本文描述的原理的一个实施例的指纹检测。
图4为具有根据本说明书的另一种示例涂层制剂的印刷介质的图像,所述图像已经过根据本文描述的原理的一个实施例的湿耐磨性检测。
图5为具有根据一种对比示例涂层制剂的涂层的印刷介质的对比图像,所述图像已经过根据本文描述的原理的一个实例的湿耐磨性检测。
全部附图中,相同的附图标记表示相似但不必相同的元件。
具体实施方式
如上述,各种类型的印刷介质可包括提供多价阳离子源的化学品。多价阳离子的一个实例是钙2+(Ca2+)。可通过例如氯化钙(GaCl2)提供这些多价阳离子。可将例如钙2+(Ca2+)的多价阳离子加入涂层混合物或浆料中,以控制介质中油墨的渗漏。具体地,多价阳离子可用于在印刷过程中,在介质的表面上絮凝油墨颜料。结果,多价阳离子防止印制品的颜色与颜色间的渗色(color-to-colorbleed)、色域的损失和降低的光密度。
还可将粘结剂包装加入涂层浆料中,以将组分结合到粘附(coherent)涂层中。一些粘结剂,例如聚乙烯醇,在涂层制剂中会过于水溶。由于相对高的pH水平(即pH>7),例如硼酸的交联剂不能被使用,这也可能是事实。加入例如聚乙烯醇的水溶性或水分散性粘结剂可导致湿气耐久性的问题。例如,当将油墨喷射到涂布的介质的表面上时,水的引入将导致印刷在介质上的图像的变形。由于印刷装置的操作者操作印刷品,他们手上的汗可足以去除介质的油墨和涂层。
可将乳胶粘结剂加入涂层中,以补充或取代聚乙烯醇。当在介质的干燥过程中加热时,乳胶粘结剂结合并作用为使涂层结合到一起。然而,在一些多价阳离子的存在下,乳胶粘结剂可能不能产生充分耐用的涂层。乳胶粘结剂在钙离子(Ca2+)的存在下不能形成充分耐用的涂层的故障可能是由于乳胶颗粒上的不耐受的官能团、悬浮所述乳胶颗粒的不耐受钙离子(Ca2+)的分散剂、乳胶制剂中不耐受钙离子(Ca2+)的添加剂、或乳胶制剂中其它不耐受钙离子(Ca2+)的化学品。
在本说明书和所附权利要求书中,术语“多价阳离子”意思是被广泛地理解为可与另一种元素或分子形成多于一价键的任何阳离子。在一个实施例中,用在介质上的涂层的制剂中的多价阳离子为钙离子(Ca2+)。在这个实施例中,可通过包含氯化钙(CaCl2)而为制剂提供钙离子(Ca2+)。
在该说明书和所附权利要求书中,以干燥份表示任何制剂的组分,设定指定制剂中干燥无机颜料的总的干燥份为100干燥份。其它涂层组分表达为相对于100份无机颜料的比的份。
在下面的说明中,为了解释的目的,说明了具体的细节以提供对本发明的***和方法的充分的理解。然而,对本领域技术人员来说显而易见的是,可不需要这些具体的细节而实行本装置、***和方法。说明书中引用“实施例”或相似的语言表示如说明包括结合所包括的实施例说明的特定的特征、结构或特征,而可不包括在其它实施例中。
图1为根据本文描述的原理的一个实施例的印刷介质的截面图。如上述,印刷介质(100)包括支撑基板(105)和涂层(110)。在一个实施例中,可在上侧和下侧上都用涂层(110)涂布印刷介质(100)。可涂布介质的两侧,使两侧都可接收印刷图像,或便于***印刷介质到印刷装置中。另外,在一个实施例中,涂层的厚度可为7至10μm厚。在一些实施例中,可使用例如刮刀涂布机的涂布机以每平方米10克(gramps)将涂层沉积到印刷介质的表面上。
其上涂布有涂层(110)制剂的支撑基板(105)可采取适用在喷墨印刷机中的片或连续的网格的形态。支撑基板(110)可为纤维素纤维制造的原纸。更具体地,可由化学浆、机械浆、热机械浆和/或化学浆和机械浆的组合生产原纸。原纸还可包括添加剂,例如内部施胶剂和填料。在浆转变为纸网或基板前将内制剂加入浆中。作为非限制性实例,填料可选自碳酸钙(CaCO3)、云母、粘土、高岭土、二氧化钛(TiO2)和它们的组合。其它合适的基板包括布、无纺织物、毡和合成(非纤维素)纸。支撑基板可为非涂布的纸坯或预涂布的纸。此外,原纸可为压光处理或非压光处理的。
涂层(110)可包括沉淀碳酸钙(PCC)、研磨碳酸钙(GCC)、改性碳酸钙(MCC)、乳胶、聚乙烯醇(PVA)、氯化钙(CaCl2)、蜡乳液、消泡剂、光学增白剂和染料。下面将更详细地说明涂层(110)的制剂的实例。在一个实例中,除一些或全部的沉淀碳酸钙(PCC)或改性碳酸钙(MCC)之外,还可将粘土颜料或任何无机颜料加入制剂中,或将粘土颜料或任何无机颜料加入制剂中以取代一些或全部沉淀碳酸钙(PCC)或改性碳酸钙(MCC)。
改性碳酸钙(MCC)材料可采取结构化钙矿物的浆料分散体的形态,所述结构化钙矿物可由碳酸钙(CaCO3)、磷酸钙、硅酸钙(Ca2SiO4)或它们的组合组成。磷酸钙包括含有钙离子和磷酸根离子的化合物,并且可包括但不限于磷酸八钙(Ca8H2(PO4)6-5H2O)。改性碳酸钙的非限制性实例为从Omya有限公司获得的5020。在一个实例中,改性碳酸钙在涂层组合物中的总量为10至30干燥份之间。在另一个实例中,改性碳酸钙在涂层组合物中的总量为20干燥份。
沉淀碳酸钙(PCC)材料还可采用结构化钙矿物的浆料分散体的形态。沉淀碳酸钙(PCC)的非限制性实例为从SpecialtyMineral有限公司获得的A40。在一个实例中,沉淀碳酸钙(PCC)在涂层组合物中的总量为90至70干燥份之间。在另一个实例中,沉淀碳酸钙(PCC)在涂层组合物中的总量为80干燥份。
涂层组合物可进一步包括作为流变控制剂的聚乙烯醇(PVA)和用于任何被加入制剂的光学增白剂或作为另外的粘结剂的载体。在一个实例中,聚乙烯醇(PVA)可具有相对低的分子量,具有相对中等的水解。在另一个实例中,聚乙烯醇(PVA)可具有相对高的分子量,具有相对高的水解(highdrolysis)。可加到涂层制剂中的聚乙烯醇(PVA)的非限制性实例可包括从ChangChunPetrochemical有限公司获得的PVABF-5和从KurarayAmerica有限公司获得的15-99。在一个实例中,在涂层组合物中存在的聚乙烯醇(PVA)的总量为0和7干燥份之间。在另一个实例中,在涂层组合物中存在的聚乙烯醇(PVA)的总量为0.1和1干燥份之间。在再一个实例中,在涂层组合物中存在的聚乙烯醇(PVA)的总量为0.5干燥份。在另一个实例中,在涂层组合物中存在的聚乙烯醇(PVA)的总量为1和3干燥份之间。在再一个实例中,涂层组合物中存在的聚乙烯醇(PVA)的总量为2干燥份。
涂层组合物可进一步包括氯化钙(CaCl2)。如上简述,可在制备印刷介质(100)以接收油墨时加入氯化钙(CaCl2)。氯化钙(CaCl2)用于絮凝沉积在印刷介质(100)表面上的油墨颜料。油墨颜料的絮凝防止印刷品颜色与颜色间的渗色、色域的损失和降低的光密度。在一个实例中,氯化钙(CaCl2)在涂层组合物中的总量为8和10干燥份之间。在另一个实例中,氯化钙(CaCl2)在涂层组合物中的总量为9干燥份。
涂层制剂中的其它组分还可包括蜡乳液。可加到涂层制剂中的蜡乳液的非限制性实例为来自Keim-Additec的E846。在一个实例中,蜡乳液在涂层组合物中的总量可为1和1.6干燥份之间。在另一个实施例中,蜡乳液在涂层组合物中的总量可为1.8干燥份。
涂层制剂可进一步包括光学增白剂。可加到涂层制剂中的光学增白剂的非限制性实例为来自ClariantInternational有限公司的在一个实例中,光学增白剂在涂层组合物中的总量为0.1和1.8干燥份之间。在另一个实例中,光学增白剂在涂层组合物中的总量为0.1干燥份。在再一个实施例中,光学增白剂在涂层组合物中的总量为1.8干燥份。
更进一步,涂层制剂可包括消泡剂。可加到涂层制剂中的消泡剂的非限制性实例为从CHEMIEGMBH获得的103。在一个实例中,消泡剂在涂层组合物中的总量为0.2和0.3干燥份之间。在另一个实例中,消泡剂在涂层组合物中的总量为0.25干燥份。
再进一步,涂层制剂可包括一种或更多类型的粘土颜料。粘土可选自由煅烧的粘土、高岭土、层状硅酸盐、氧化硅、氢氧化铝、氧化铝、勃姆石、拟薄水铝石、其它中组成的组中。
还可将各种染料加入涂层制剂中。染料的非限制性实例为来自Clariant有限公司的Violet在一个实例中,染料在涂层组合物中的总量为0.007干燥份。
涂层(110)还可包括乳胶。乳胶可为,可在涂层制剂中存在的多价阳离子的存在下形成粘附膜的任何形态的乳胶。在一个实例中,乳胶可为在钙离子的存在下形成粘附膜的任何形态的乳胶。可通过上述氯化钙(CaCl2)提供钙2+(Ca2+)。可加入涂层制剂中的乳胶的非限制性实例为来自StyronSuomiOy的XZ96750。在一个实例中,乳胶在涂层组合物中的总量为5和15干燥份之间。在另一个实例中,乳胶在涂层组合物中的总量为7和10干燥份之间。在再一个实例中,乳胶在涂层组合物中的总量为9干燥份。在另一个实例中,乳胶在涂层组合物中的总量为8干燥份。
如上述,在钙离子(Ca2+)的存在下,聚乙烯醇可用作粘结剂。然而,聚乙烯醇为水溶性粘结剂。当包含作为粘结剂的聚乙烯醇的涂层(110)被干燥并用在喷墨印刷***中之后,在印刷介质(100)的表面上引入水将不能形成耐水性或不溶于水的膜以保护印刷的表面。当涂层制剂的pH水平大于7时尤其如此,从而防止作为交联剂的硼酸在制剂中的使用。
因此,该制剂中存在的乳胶粘结剂用作防止印刷的图像在水的存在下被损坏的不溶于水的粘结剂。乳胶粘结剂可进一步为多价离子耐受,使乳胶可在多价离子的存在下形成不溶于水的膜。具体地,乳胶粘结剂可为钙离子(Ca2+)耐受,使乳胶可在来自被加入制剂中的氯化钙(CaCl2)的钙离子(Ca2+)的存在下形成不溶于水的膜。
在本申请的一个实例中,乳胶粘结剂可包括分散剂或在乳胶分散体的制造过程中加入的其它添加剂。分散剂或添加剂可用于使乳胶的胶体颗粒在水中悬浮。另外,分散剂或添加剂可具有坠向乳胶颗粒的例如羧酸酯基(COO-)的官能团,所述官能团对涂层制剂中例如钙2+(Ca2+)的多价离子具有化学亲和性。当在被涂布到印刷介质(100)后干燥涂层时,形成经得起水涂布的粘附膜。
在一些实例中,乳胶粘结剂可由包含例如苯乙烯(C6H5CH=CH2):
的单体或它们的组合的胶乳组成。具体地,在一些实例中,乳胶粘结剂可包括胶乳,例如苯乙烯丁二烯橡胶(SBR)、苯乙烯-(丁基)丙烯酸酯(S(B)A)、聚醋酸乙烯酯(PVAc)或它们的组合。
在一个实例中,涂层制剂可包括如下表(表1)中给出的组分:
组分 | 干燥份 |
Opacarb A40 | 80 |
Omyajet5020 | 20 |
XZ96750乳胶 | 9 |
PVA BF-5 | 0.5 |
CaCl2 | 9 |
Ultralube E846 | 1.8 |
Agitan103消泡剂 | 0.25 |
光学增白剂(OBA) | 0.1 |
染料 | 0.007 |
(表1)
表1中描述的上述涂层制剂可具有42.0的总固体百分比和8.1的pH。
使用表1中描述的上述制剂进行指纹检测。指纹检测包括在一部分印刷介质从印刷装置接收图像后,将其放在泡沫塑料衬里上。然后,用自来水湿润测试者的手指,并且用干纸巾轻轻地擦掉任何多余的水。然后测试者用力压制到印刷介质上,正好至泡沫塑料衬里变形。然后移去手指,并分析是否可看到任何损坏。图2为表1中上述制剂所进行的这样的指纹测试的图像。从检测中可看到,表1中描述的制剂防止了乳胶涂层在水的存在下被去除。
在另一个实施例中,涂层制剂可包括如下表(表2)中给出的组分:
组分 | 干燥份 |
Opacarb A40 | 80 |
Omyajet5020 | 20 |
XZ96750乳胶 | 8 |
Mowiol15-99(PVOH) | 2 |
CaCl2 | 9 |
Ultralube E846 | 1.8 |
NaOH | 0.1 |
Agitan103消泡剂 | 0.25 |
(表2)
检测上述乳胶以确定它们是否可在例如钙2+(Ca2+)的多价阳离子的存在下生成粘附膜。首先,向乳胶中加入钙盐(即CaCl2),随后加入上述制剂的其它组分。剧烈混合所述混合物15分钟。在混合后,将大约15mL的所得浆料放在小铝盘的底部,使浆料覆盖盘的底部。在110°F的烤箱中烘烤所述膜盘大约20分钟,使水分挥发。然后,将盘远离高温,并让其适应大约24个小时。为检测所得膜的强度,加入10mL的等分的去离子水(Dl)。将胶乳用作用于本制剂的乳胶粘结剂,在涂层制剂干燥并固定后,与单独的浮冰不同,所述胶乳形成粘附膜并且经得住水的加入。
图3为如上述且应用于上面表2中描述的制剂的指纹检测的图像。从检测中可看到,表2中描述的制剂防止在水的存在下大多数乳胶涂层被去除。
在另一个实施例中,涂层制剂可包括包括下表(表3)中提供的组分:
组分 | 干燥份 |
Opacarb A40 | 80 |
Omyajet5020 | 20 |
XZ96750乳胶 | 9 |
Mowiol15-99(PVOH) | 2 |
CaCl2 | 4.5 |
Ultralube E846 | 1.8 |
Leucophor(光学增白剂) | 0.5 |
染料 | 0.005 |
Agitan103消泡剂 | 0.35005 |
(表3)
检测上述涂层制剂以确定它是否可在例如钙2+(Ca2+)的多价阳离子的存在下生成粘附膜。具体地,开始湿耐磨性检测以确定涂层是否可以在水的存在下耐用(standup)。首先,印刷介质(图1,100)通过喷墨印刷装置接收图像。然后,将50μL的去离子水置于印刷介质上(图1,100)。让水静止30秒。装有棉签和2lb.重量的Sutherland检测仪被用于来回擦拭印刷品5个循环。图4为在具有根据上面表3中描述的制剂的涂层的印刷介质(图1,100)上进行的湿耐磨性检测的图像。
对于对比例,制备包括下表(表4)中提供的组分的涂层制剂。
组分 | 干燥份 |
Opacarb A40 | 80 |
Omyajet5020 | 20 |
Styronal D628乳胶 | 9 |
Mowiol15-99(PVOH) | 2 |
CaCl2 | 4.5 |
Ultralube E846 | 1.8 |
Leucophor(光学增白剂) | 0.5 |
染料 | 0.005 |
Agitan103消泡剂 | 0.35005 |
图5为在具有表4中的上述制剂的涂层的印刷介质(图1,100)上进行的湿耐磨性检测的图像。
如从图4与图5的比较可看到,与XZ96750相比,由BASFSE获得的D628提供更小的耐久性以及粘附膜。
说明书和附图描述了喷墨印刷介质。所述喷墨印刷介质包括例如钙2+(Ca2+)的多价离子源,所述多价离子源用于在油墨颗粒被接收到介质的表面上时絮凝油墨颗粒。介质进一步包括在多价离子的存在下形成粘附膜的乳胶粘结剂。该喷墨印刷介质可具有许多优点,包括介质表面上油墨颗粒的絮凝以及改善的乳胶粘结剂的耐湿性。
提供上述说明为了说明和描述本发明描述的实施例。该说明不旨在穷尽或限制这些原理至公开的任何精确的形式。在上述教导下许多修改和改变是可能的。
Claims (13)
1.一种喷墨印刷介质(100),包括:
在所述介质(100)的至少一侧上成层的涂层(110),所述涂层(110)包括:
多价阳离子源;和
在多价阳离子的存在下形成粘附膜的乳胶粘结剂,其中所述乳胶粘结剂不溶于水,并且包括在所述乳胶粘结剂的制造过程中被加入所述乳胶粘结剂中的分散剂,其中,所述分散剂具有对所述多价阳离子的化学亲和性,且所述分散剂具有坠向乳胶颗粒的羧酸酯基官能团。
2.如权利要求1所述的喷墨印刷介质(100),其中,所述乳胶粘结剂包括苯乙烯单体、1,3-丁二烯单体、丙烯腈单体或它们的组合。
3.如权利要求1所述的喷墨印刷介质(100),其中,所述乳胶粘结剂包括苯乙烯丁二烯、苯乙烯-(丁基)丙烯酸酯、聚醋酸乙烯酯或它们的组合。
4.如权利要求1所述的喷墨印刷介质(100),其中,所述乳胶粘结剂包括乳胶颗粒。
5.如权利要求1所述的喷墨印刷介质(100),其中,所述涂层(110)包括5至15个干燥份的所述乳胶粘结剂。
6.如权利要求1所述的喷墨印刷介质(100),其中,所述涂层(110)进一步包括聚乙烯醇,并且其中,所述涂层(110)包括0至7个干燥份的聚乙烯醇。
7.如权利要求1所述的喷墨印刷介质(100),其中,所述多价阳离子源是氯化钙(CaCl2)。
8.一种印刷介质涂层(110),包括:
多价阳离子源;和
在多价阳离子的存在下形成粘附膜的乳胶粘结剂,其中所述乳胶粘结剂不溶于水,并且包括在所述乳胶粘结剂的制造过程中被加入所述乳胶粘结剂中的分散剂,其中,所述分散剂具有对所述多价阳离子的化学亲和性,且所述分散剂具有坠向乳胶颗粒的羧酸酯基官能团。
9.如权利要求8所述的印刷介质涂层(110),其中,所述乳胶粘结剂包括苯乙烯单体、1,3-丁二烯单体、丙烯腈单体或它们的组合。
10.如权利要求8所述的印刷介质涂层(110),其中,所述乳胶粘结剂包括苯乙烯丁二烯、苯乙烯-(丁基)丙烯酸酯、聚醋酸乙烯酯或它们的组合。
11.如权利要求8所述的印刷介质涂层(110),其中,所述多价阳离子源为氯化钙(CaCl2)。
12.一种用于印刷介质的涂层(110),包括:
钙离子(Ca2+);和
在所述钙离子(Ca2+)的存在下形成粘附膜的乳胶粘结剂,其中所述乳胶粘结剂不溶于水,并且包括在所述乳胶粘结剂的制造过程中被加入所述乳胶粘结剂中的分散剂,其中,所述分散剂具有对多价阳离子的化学亲和性,且所述分散剂具有坠向乳胶颗粒的羧酸酯基官能团。
13.如权利要求12所述的涂层(110),其中,所述乳胶粘结剂包括苯乙烯单体、1,3-丁二烯单体、丙烯腈单体或它们的组合。
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