专利名称：用于喷墨打印的涂层介质的利记博彩app
用于喷墨打印的涂层介质
背景技术：
数码喷墨技术的一些最近趋势包括从染料分子到颜料粒子，油墨着色剂的改进， 以及在商业或工业打印业务中应用的高速数码打印的改进。用于胶版印刷和其它模拟打印工业的传统涂布纸，在使用数码喷墨打印机打印时，不能提供好的图像质量、打印质量和/ 或持久性。喷墨打印机使用的介质或纸张决定了打印于其上的图像质量。
详细说明用于喷墨打印机的油墨一般为水性油墨，其包括少量的染料或颜料着色剂，以及大量的水和助溶剂作为油墨载体。因此，纸张的吸收性能很大程度上影响了打印质量。喷墨打印纸张通常具有原纸，其涂布有油墨接收层，即，墨滴在其上沉淀的层，以提高纸张的亲墨性。该油墨接收层一般包括具有大表面积或多孔性的颜料粒子作为主要颜料。常用的颜料包括二氧化硅、氧化铝和其它金属氧化物。这些颜料能够为喷墨打印提供具有快速吸收性和足够容量的涂层。另一方面，这些颜料花费更高，因此，基于这些颜料的涂布纸，与传统模拟打印中相同等级的产品或电子照相技术中数码打印的涂层介质相比，不是很具有竞争力。另一缺点在于，当涂层配方基于这些大表面积的颜料时，因为颜料分散需要大量的水或溶剂，所以颜料的总固体含量一般较低。因而，在制造涂层介质过程中，需要很多能量用于去除涂层中的水份或溶剂，因此涂布速度受到干燥能力的限制。这导致了高额的机器运行成本和增加了最终产品的总成本。为了能和传统的模拟打印或数字相片冲印竞争，低成本的涂布纸是帮助喷墨技术降低其每页总成本，和扩大其在打印工业上应用的关键因素之一。在现有涂布纸工业中，低成本的涂层颜料包含沉淀碳酸钙、重质碳酸钙、高岭土及其它。基于这些传统颜料的涂层配方的原材料成本较低。基于这些低成本颜料的配方一般具有较高的固体含量，通常范围为 60-70wt. %。因为这样高的固体含量，所以这些配方，在涂布之后，用于移除水份需要的能量大大减少了，保证了高速涂布。因此，总的生产运行成本可以保持在较低的水平。然而， 基于这些低成本颜料的涂布纸通常具有相对稠密的涂层结构，尤其，是在与基于大表面积的二氧化硅颜料的喷墨涂布纸相比较时。因此，这种涂布纸的吸收率低，并且吸收量也不够高，不能达到喷墨打印的要求。当使用喷墨打印机打印这种涂布纸时，被打印出的纸张有多个缺点，包括漫长的干燥时间、图像中大量的聚点和颗粒、不理想的洇纸图案、印刷色斑、低耐磨擦度和低耐水性，等等。本发明提供一种新型的，用于喷墨介质的着色涂层组合物。当涂布有这种新型涂层组合物的打印介质应用于喷墨打印时，该打印介质具有高油墨吸收率(即，快速吸收油墨中的液体组分，例如，水)，在打印后，能提高图像质量，包括减少颗粒感并提高图像光泽度。同时，涂层组合物不需要依靠使用高价颜料，例如二氧化硅或氧化铝。本发明还提供了制造涂层打印介质的方法，其包括提供支撑基底；将该基底的一面或者两面涂布上新型涂层组合物；干燥涂层基底；并可选择地轧光涂布后的基底。本发明的这种新型涂层组合物是水性着色分散体，包括至少两种不同的无机颜料，其中一种是改性碳酸钙(MCC)，和至少一种亲水性或水溶性粘合剂。另一种无机颜料是沉淀碳酸钙(PCC)或粘土。适合的粘土材料包括煅烧粘土、高岭土或其它适合涂层的层状硅酸盐。在一个实施方式中，该新型涂层组合物包括3种不同的无机颜料:MCC、PCC 和粘土的结合。在这所用的“改性碳酸钙”是指现有的碳酸钙(重质的或沉淀的)，其经过磷酸和CO2气体以及多种其它添加剂的后处理，例如可溶硅酸盐，用于改变原始粒子的化学组成和结构。这种后处理导致，颜料粒子由多种钙化合物的壳包围原始的碳酸盐分子核组成。合适的MCC材料可以表现的形式为结构化钙矿物的淤浆分散体，所述结构化钙矿物主要包括碳酸钙[CaCO3]、磷酸钙和/或硅酸钙[Ca2SiO4]。磷酸钙包括含钙离子和磷酸根离子的化合物，包括但不限于磷酸八钙[Cii8H2 (PO4) 6-5H20]。作为一个非限制性的例子，这种形式的MCC是Omya公司的Omyajet 5010。涂层组合物中无机颜料的总量为 20wt. % -50wt. %。“ wt. %〃是指干燥重量百分比，是基于干燥的涂层组合物总重量。为了与喷墨打印一致，涂层介质应该具有快速吸收性和大吸收容量。传统的PCC 不能满足这些需求，因为它们趋向于在涂布层中形成一种相对稠密堆积的结构，归因于小型粒子的尺寸和粒子的规律取向。粘土通常更为扁平，当它们包含在涂层内时，它们在涂层中的定位是，趋向于产生特别密封的和渗透性差的涂层。单独的MCC不会产生理想的打印效果，因为其粒子尺寸大，吸收快速。只用MCC作为无机颜料涂布，通常的结果是渗透性太厉害，导致在打印介质上产生显著的透墨和渗墨。另外，MCC也可能相当易碎，需要强效的轧光。强效的轧光导致粒子破裂，进一步导致斑驳的打印图像。研究发现，包括在此所述的 MCC与PCC或粘土之一组合或者与两者组合的复合颜料涂层，能够达到理想的吸收率和打印质量。本发明的新型涂层组合物还包括，作为可选成分的聚合辅颜料。合适的聚合辅颜料包括塑性颜料(例如，聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸酯、聚丙烯酸酯、它们的共聚物和/或它们的组合)。合适的固体球形塑性颜料在商业上，从DowChemical公司可购买，例如DPP 756A 或HS 3020。涂层组合物中聚合辅颜料可以为1份-10份，基于100份无机颜料计。这种新型涂层组合物还包括一种或多种粘合剂，其包括，但不限于，亲水或水溶性粘合剂，例如聚乙烯醇及其衍生物(例如羧基化聚乙烯醇、磺化聚乙烯醇、乙酰乙酰基化聚乙烯醇、及它们混合物)、聚苯乙烯一丁二烯、聚乙烯一聚醋酸乙烯酯共聚物、淀粉、明胶、 酪蛋白、海藻酸盐/酯、羧基纤维素材料、聚丙烯酸及其衍生物、聚乙烯基吡咯烷酮、酪蛋白、聚乙二醇、聚氨酯(例如，改性聚氨酯树脂分散体)、聚酰胺树脂(例如，含表氯醇的聚酰胺)、聚(乙烯基吡咯烷酮一醋酸乙烯酯)共聚物、聚(醋酸乙烯酯一乙烯)共聚物、聚(乙烯醇一环氧乙烷)共聚物、苯乙烯丙烯酸酯共聚物、树脂乳胶、苯乙烯丁二烯乳胶或它们的混合物，但不限于此。总之，加入粘合剂的量应足够结合无机颜料，在优选实施方式中，粘合剂的用量范围约为10-20份，基于100份无机颜料计。该新型涂层组合物还包括其他涂层添加剂，例如表面活性剂、流变改性剂、消泡剂、光学增白剂、灭微生物剂、PH调节剂、染料和其他用于进一步加强涂层性能的添加剂。可选择加入的添加剂总量范围为0-10份，基于100份无机颜料计。在这些添加剂中，流变改性剂有益于解决流动性问题。合适的流变改性剂包括聚羧酸酯基化合物、聚羧酸酯基碱溶胀性乳液、或它们的衍生物。在一定的PH值下，该流变改性剂有助于粘度的增长，发生在低切力下、在高切力下或者在高、低切力两种情况下。在一些实施方式中，加入流变改性剂，在低切力下，用于维持相对低的粘度；在高切力下，用于增加粘度。希望提供一种涂层配方，在混合期间、抽吸期间和储存阶段，不是太粘， 但在高切力的作用下，有合适的粘度。满足该要求的一些流变改性剂的例子，包括但不限于，MerocolIFS(来自 BASF 公司)、Cartocoat RM 12 (来自 Clariant 公司)、Acrysol TT-615 (来自Rohm和Haas公司)和Acumer 9300 (来自Rohm和Haas公司)。涂层组合物中流变改性剂量可以为0. 1-2份，更优选地，0. 1-0. 5份，基于100份无机颜料计。涂布有涂层组合物的支撑基底，可为适合应用于喷墨打印机的页面或连续卷材的形式。该支撑基底可以是由纤维素纤维制成的原纸。更具体地说，该原纸可以是由化学纸浆、机械纸浆、热机械纸浆和/或化学和机械纸浆的组合制成。该原纸还可以包括常规的添加剂，例如内部施胶剂和填料。在纸浆转化成纸幅或基底前，加入所述内部添加剂。它们可以从常规的用于打印纸张的内部施胶剂中选取。填料可以是任何在传统的纸张制作中使用的特定类型。作为非限制性的例子，该填料可以选自碳酸钙、滑石粉、粘土、高岭土、二氧化钛及它们的组合。其它适用的基底包括布料、无纺布、毡和合成(非纤维素)纸张。该支撑基底可以是未涂布的原纸或预涂布的纸张。另外，该原纸还经过轧光处理或不经过轧光处理。上述新型涂层组合物应用到支撑基底的一面或双面，在其上形成涂层。双面涂布的介质为夹层结构，即，支撑基底的两面都涂布上同样的涂层，两面都能打印上图像或文本。每面涂层的涂布重量可以为10-45gsm(克/每平方米)。本发明的涂层组合物可应用各种合适的涂布方法中的任一种涂布到支撑基底上，例如刮刀涂布、气刀涂布、计量棒涂布、帘式涂布、或其它合适的技术。为了得到适用于喷墨打印的低成本涂层介质，相对低的生产成本和配方材料成本是必需的。因此，优选使用低成本的涂布方法，像刮刀涂布或计量棒涂布，并且涂布工艺以高速进行。双面涂层的介质，取决于工厂内生产机器的装置，在制造时，基底一次性传送，两面都被涂布，或者通过分开的传送，每面分别被涂布。涂布步骤之后，接着涂层介质进入干燥步骤，移除涂层和基底中的水份和其它挥发性组分。干燥装置包括，但不限于，红外线(IR)干燥器、热轧辊和热气浮干燥器。涂布步骤之后，涂层介质还可轧光处理，以增加光泽度和/或产生光滑的表面。当采用轧光步骤时，涂层介质可以采用在线或离线轧光机进行轧光，其可以是软辊轧光机或高度轧光机。轧光机的轧辊可以加热或不加热，并且通常向轧辊施加压力。浓度、量和其他数据在这以范围的形式给出。应了解，这些范围形式只是为了方便和简洁起见，应灵活性地理解为不只包括作为范围边界明确列出的数值，还包括上述范围内的所有单个数值或子范围，就像每个数值和子范围都被明确的列出。例如，大约1份-20 份应理解为不单单包括明确列出的浓度边界1份至20份，还包括单个浓度值例如2份、3 份、4份等。下列实施例用于说明本发明的代表性实施方式，但无论如何不应看作是对本发明的限制。所有份数都是指干燥后的份数，以干燥重量为基础，另有说明的除外。
具体实施例方式
实施例1涂层组合物Al，其代表本发明新型涂层组合物的一个示例，以及作为对比的涂层组合物Cl根据表1中的配方制备。对比组Cl的配方和Al的配方大致相同，除了 MCC用两种不同硅胶替代，分别是heos Silicas公司的硅胶feisil 23F和Grace Davison公司的 silicaA25按照50 50混合而成。 表权利要求
1.一种用于喷墨打印的涂层介质，包括支撑基底；和形成在所述支撑基底的至少一面上的涂层，所述涂层包括至少一种粘合剂和3种不同的无机颜料沉淀碳酸钙(PCC)、粘土和改性碳酸钙(MCC)，其中所述的改性碳酸钙(MCC)由结构化钙矿物构成，所述结构化钙矿物包括碳酸钙 [CaCO3]，以及磷酸钙和硅酸钙[Qi2SiO4]的至少一种。
2.一种用于喷墨打印的涂层介质，包括支撑基底；和形成在所述支撑基底的至少一面上的涂层，所述涂层包括至少一种粘合剂和3种不同的无机颜料沉淀碳酸钙(PCC)、粘土和改性碳酸钙(MCC)，其中所述的改性碳酸钙(MCC)由重质或沉淀碳酸钙构成，所述重质或沉淀碳酸钙经过磷酸和(X)2气体后处理。
3.权利要求2的涂层介质，其中所述的改性碳酸钙(MCC)包括颜料粒子，每个粒子都具有围绕碳酸盐分子的核的钙化合物外壳。
4.权利要求2的涂层介质，其中，根据BristowWheel吸收试验方法，测得所述的涂层介质的Bristow吸收率约为15ml/m2。
5.权利要求1的涂层介质，其中，所述粘土选自煅烧粘土、高岭土和层状硅酸盐。
6.权利要求1的涂层介质，其中，所述支撑基底是含有纤维素纤维的纸基材。
7.权利要求1的涂层介质，其中，所述涂层包括两种不同的粘合剂，其选自水溶性和亲水性粘合剂。
8.权利要求1的涂层介质，其中，所述涂层进一步包括聚合辅颜料，量约为1份-10份， 基于总共100份的无机颜料计。
9.权利要求1的涂层介质，其中，所述涂层中无机颜料的总量约为20wt.% -50wt. %, 基于涂层的总干重计。
10.权利要求1的涂层介质，其中，所述涂层中的所述粘合剂量约为10份-20份，基于总共100份的无机颜料计。
11.一种用于喷墨打印的涂层介质，包括支撑基底；和形成在支撑基底的至少一面上的涂层，所述涂层包括至少一种粘合剂和至少两种不同的无机颜料改性碳酸钙(MCC)，以及沉淀碳酸钙(PCC)或粘土 ；其中所述的改性碳酸钙(MCC)由结构化钙矿物构成，所述结构化钙矿物包括碳酸钙 [CaCO3]，以及磷酸钙和硅酸钙[Qi2SiO4]的至少一种。
12.权利要求11的涂层介质，其中，根据BristowWheel吸收试验方法，测得所述的涂层介质的Bristow吸收率约为15ml/m2。
13.权利要求11的涂层介质，其中，所述粘土选自煅烧粘土、高岭土和层状硅酸盐。
14.权利要求11的涂层介质，其中，所述的支撑基底是包含纤维素纤维的纸基材。
15.权利要求11的涂层介质，其中，所述的粘合剂选自水溶性和亲水性粘合剂。
16.权利要求15的涂层介质，其中，所述的涂层包含两种不同的粘合剂。
17.权利要求11的涂层介质，其中，所述涂层进一步包括聚合辅颜料，量约为1份-10份，基于总共100份的无机颜料计。
18.一种形成用于喷墨打印的涂层介质的方法，包括(a)制备水性涂层组合物，所述水性涂层组合物包括至少一种粘合剂和至少两种不同的无机颜料改性碳酸钙(MCC)，以及沉淀碳酸钙(PCC)或粘土，其中所述的改性碳酸钙 (MCC)由重质或沉淀碳酸钙构成，所述重质或沉淀碳酸钙经由磷酸和CO2气体后处理；(b)将涂层组合物应用到支撑基底的表面；和(c)干燥涂层基底，以便在所述基底上形成油墨接收层。
19.权利要求18所述的方法，进一步包括，在干燥之后，对涂层基底的轧光步骤。
20.权利要求18所述的方法，其中所述的改性碳酸钙(MCC)由结构化钙矿物构成，所述结构化钙矿物包括碳酸钙[CaCO3]，以及磷酸钙和硅酸钙[Ca2SiO4]的至少一种。
全文摘要
一种用于喷墨打印的涂层介质，其包括支撑基底和在其至少一面上形成的涂层。该涂层包括至少一种粘合剂和至少两种不同的无机颜料改性碳酸钙(MCC)，以及沉淀碳酸钙(PCC)或粘土。
文档编号B41M5/50GK102510808SQ201080034049
公开日2012年6月20日 申请日期2010年10月29日 优先权日2009年10月30日
发明者C·托莱斯, J·斯韦, X·曾 申请人:惠普开发有限公司