專利名稱：高光澤噴墨記錄材料的制作方法
本申請享有于1999年6月22日提交的臨時申請No.60/143，336的優(yōu)先權。
本發(fā)明涉及一種用于噴墨印刷方法的記錄材料，所述記錄材料具有高光澤和優(yōu)異的油墨干燥性能。此外，本發(fā)明還涉及該噴墨記錄材料的制備方法。
近年來，連同電子媒體的全面擴展，彩色打印輸出的生產技術也得到了明顯提高。該技術的目的在于使彩色打印輸出的圖像質量適應銀鹽照相術的水平。
一種重要的技術是噴墨印刷方法，該方法在過去的一些年里提供了改善的圖像質量。在噴墨印刷法中，將細墨滴施加至記錄材料上。人們對該技術中使用的噴墨記錄材料提出很高的要求。所述的要求例如高分辨率，印刷點的高顏色密度，快速吸墨作用，足夠的耐擦牢度，短的油墨干燥時間，不滲墨，在印刷點的橫向上沒有染料擴散，斑點少，耐曬牢度和高耐水牢度以及尺寸穩(wěn)定性。對于商業(yè)用途的另一重要的要求是表面光澤。對于制備美術圖形來說，這種要求是特別重要的，而且這種要求對于制作提供照片外觀的圖像也是十分重要的。
能夠提供高光澤的這類記錄紙例如是備有記錄層的樹脂涂布的紙張。DE196 18 607 A1描述了以產生高光澤為目的的聚烯烴涂布紙的用途。然而，聚烯烴層起著油墨阻擋層的作用，并因此使干燥時間變得很長，這是因為油墨不能被紙基吸收所致。
由于通過油墨擴散進入記錄層親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細管吸收作用。通過使用帶微孔結構的顏料，可以實現(xiàn)油墨的毛細管吸收作用。例如，可以使用沉淀二氧化硅，其粒徑從5-10微米，并且其具有使油墨進行良好吸收的足夠的孔體積。然而，由于顏料的尺寸，不能產生光澤。
通過使用細碎的顏料可以產生光澤，所述顏料的粒徑小于可見光的波長，例如如JP09323475所述。所述的顏料尤其包括粒徑從10-30納米的膠體二氧化硅。為避免形成更大的次級粒子，對顏料的表面進行陽離子或陰離子改性。盡管這類顏料不會對光澤產生不利影響，但記錄材料的吸收能力仍將下降。
已知的細碎顏料還包括平均粒徑約6納米的熱解二氧化硅。然而，其表面沒有改性并且其沒有內孔體積的這些顏料強烈地傾向于形成其大小在可見光波長范圍內的聚集體。因此，仍不能產生足夠的光澤。
此外，借助將記錄層熱輥層壓至支承材料上，并利用極為光滑的加熱圓筒表面對得到的產物進行處理從而得到具有高光澤表面的記錄材料已屬于公知內容。所述的記錄材料例如披露于JP63-265680中。
EP 0 810 101 A1描述了帶有多孔油墨接收層的記錄介質，所述接收層包含勃姆石結構的水合氧化鋁。在針狀顆粒的最大長度方向上或片狀顆粒的最大直徑方向上，水合氧化鋁的粒徑范圍為1-50納米。水合氧化鋁中次級粒子的孔體積優(yōu)選范圍為0.1-1.0cm3／g。初級粒子沒有內孔體積。該記錄材料將提供高光澤。
PJ98-119417A披露了一種用于噴墨印刷方法的記錄紙，所述記錄紙包含支承材料，油墨滲透層和油墨溶脹層。油墨滲透層可以由粒徑為10-200納米的膠體二氧化硅組成。所述二氧化硅可以是陽離子或陰離子改性的，借此，就印刷后油墨的遷移性而言，優(yōu)選陽離子膠體二氧化硅。所述的膠體二氧化硅沒有內孔體積。油墨滲透層的厚度從5-50微米。該文獻的教導試圖克服圖像的印刷區(qū)和非印刷區(qū)中光澤的不同。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種兼有高光澤和優(yōu)異干爆性能的記錄材料。
利用如下的記錄材料將實現(xiàn)這一目的，所述記錄材料包含支承材料和包含至少一種高度顏料化的，細碎的無機顏料的油墨吸收層，所述顏料的初級粒子具有內孔體積。
包含在記錄材料中的顏料是粒徑從0.01-1.0微米，特別是0.02-0.5微米的細碎的無機顏料。特別優(yōu)選的是，粒徑從0.1-0.3微米的顏料。所述顏料可以選自元素周期表第Ⅱa族元素和鋁的氧化物，碳酸鹽，硅酸鹽或硫酸鹽。優(yōu)選的化合物包括二氧化硅，氧化鋁，硫酸鋇，碳酸鈣和硅酸鎂。記錄層中的顏料含量，以干燥層的重量計從50-90％重量。
特別優(yōu)選的是粒徑小于0.3微米的二氧化硅。然而，也可以有利地使用平均粒徑低于0.3微米的氧化鋁或二氧化硅和氧化鋁的混合物。按照本發(fā)明的另一實施方案，使用粒徑從0.2-0.3微米的陽離子改性的二氧化硅。
用于本發(fā)明的顏料的初級粒子具有0.1-3.0cm3/g，特別是0.5-1.5cm3/g的內孔體積。
在本發(fā)明記錄層中使用的粘結劑可以選自親水膠體的和/或水溶性的粘結劑，如聚乙烯醇，聚乙烯吡咯烷酮，聚乙酸乙烯酯，明膠，淀粉，淀粉衍生物，酪蛋白，纖維素酯，藻酸鹽，聚乙二醇，聚丙烯酸或其混合物。在記錄層中特別合適的粘結劑是聚乙烯醇。聚乙烯醇的皂化度可以從75-93摩爾％，或者可以完全皂化。業(yè)已發(fā)現(xiàn)，粘度從35-100cp，特別是50-75cp的高分子聚乙烯醇是特別優(yōu)選的。上述粘度數(shù)據(jù)是根據(jù)包含4％重量聚乙烯醇的水溶液得到的，測量值在20℃下記錄。記錄層中顏料與粘結劑的質量比約為1∶1至10∶1，特別是約7∶1至9∶1。
另外，記錄層還可以包含添加劑，如交聯(lián)劑，分散劑，增塑劑，熒光增白劑和染料固定劑。染料固定劑例如包含陽離子劑，如季多銨鹽，陽離子聚胺，陽離子聚丙烯酰胺和陽離子聚乙烯亞胺。特別優(yōu)選的是季羥基官能的或氨基官能的聚丙烯酸酯和基于聚胺/表氯醇樹脂或聚酰胺胺(polyamidamin)/表氯醇樹脂的加成產物。染料固定劑的量，以干燥層的重量計至多為5％重量。如果染料固定劑的量高于約5％重量的話，記錄材料的光澤將受負面影響。在油墨記錄層中，染料固定聚合物與粘結劑的質量比可以從1∶2至1∶20，特別是1∶4至1∶10。
記錄層的涂層重量可以從約10-30克/米2，特別是15-25克/米2。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，記錄材料具有被施加至油墨記錄層上的覆蓋層。優(yōu)選的是，所述覆蓋層包含親水膠體的和/或水溶性的聚合物，如明膠，淀粉，淀粉衍生物，酪蛋白，纖維素酯，藻酸鹽，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，聚丙烯酸或得自這些粘結劑的混合物。特別優(yōu)選的是聚乙烯醇，和聚乙烯吡咯烷酮-均聚物和/或聚乙烯吡咯烷酮-共聚物。
在干燥覆蓋層中，粘結劑的含量，以干燥層計，可以從20-90％重量，優(yōu)選從40-90％重量，最優(yōu)選從50-80％重量。
覆蓋層可以包含其它添加劑，如交聯(lián)劑，增塑劑，熒光增白劑和分散劑。此外，覆蓋層還可以包含無機氧化物和/或氫氧化物。特別適用于此的是氧化鋁，熱解氫氧化鋁和氧化鋁水合物。無機氧化物與粘結劑的質量比從1∶1至1∶100，特別是1∶2至1∶50。
根據(jù)另一優(yōu)選實施方案，覆蓋層還包括至少一種陽離子聚合物，該聚合物不應對油墨記錄層中的顏料產生干擾。特別優(yōu)選的是季羥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。覆蓋層中陽離子聚合物的量，以干燥層計為1-30％重量，特別是為5-20％重量。
覆蓋層的涂層重量為0.1-3克/米2，特別是為0.5-2克/米2。
作為支承材料，可以使用任何種類的原紙。優(yōu)選使用表面施膠紙張，壓光或非壓光紙張或高度施膠原紙?？梢岳盟嵝曰蛑行允┠z劑對原紙進行施膠。尤其合適的是表面粗糙度低于300 Sheffield單位(根據(jù)TAPPI 538粗糙度測量)的紙張。所述原紙應當具有高的尺寸穩(wěn)定性并且應當能吸收包含在油墨中的水份，而不會發(fā)生卷曲。特別合適的是由包含針葉木硫酸鹽纖維漿和桉樹屬植物漿的紙漿混合物制備的具有高尺寸穩(wěn)定性均紙張。DE 196 02 793 B1披露了一種用于噴墨記錄材料的原紙，在此將其引入作為參考。
根據(jù)本發(fā)明特別優(yōu)選的實施方案，為了使紙張表面能有開孔結構，不對原紙進行太強的施膠。特別優(yōu)選的紙張是粗糙度低于200 Sheffield單位的那些紙張。原紙的定量通?？梢詮?0-300克/米2。根據(jù)另一優(yōu)選的實施方案，支承材料在其背面上涂布有樹脂。作為樹脂，可以使用聚烯烴或聚酯。用作原紙涂層的聚烯烴優(yōu)選為低密度聚乙烯(LDPE)和/或高密度聚乙烯(HDPE)。另外可以包含顏料和其它添加劑的樹脂層的涂層重量至少為5克/米2，更優(yōu)選的是高達20克/米2。然而，氧化鋇涂布且壓光的原紙也適合用作支承體。
對于在支承材料上施用本發(fā)明的各層的過程來說，可以使用任何常規(guī)的涂布和計量方法，如輥涂法，凹涂法和壓料法(nip process)，氣刷或竄墨刮刀計量(bleed knife metering)。特別優(yōu)選的是所謂的“濕-濕”法，其中，借助多段涂布裝置或縫型模頭涂布機施加所述的兩層。
在施加這些層之后，以及在對這些層干燥之后，對涂布紙進行壓光，以便進一步增加平滑度。
下面的實施例將進一步解釋本發(fā)明。
實施例實施例1-5制備五個噴墨記錄材料(實施例1-5)，所述記錄材料主要由原紙，涂布在原紙一表面上的A層，和施加至A層上的B層(覆蓋層)組成。所述噴墨記錄材料的制備方法將在隨后進行詳細描述。
用低密度聚乙烯(LDPE)涂布中性施膠原紙的正面。涂布物質包含約10％重量的二氧化鈦。涂布量為20克/米2。用LDPE和HDPE(高密度聚乙烯)的混合物涂布原紙的背面，涂布量為20克/米2。所得到原紙的定量為160克/米2。
為制備A層，將表1的涂布物質施加至原紙的正面上，以便制備A層。將含有表2組成的第二涂布物質施加至濕層A上，以便制備B層。干燥層B的涂布量為0.5±0.2克/米2。在表中指出的各種用量均以層的干燥重量計的重量百分比表示。
表1
表2
于是，制得了下面的記錄材料表3
對比實施例將表4所示的油墨接收層施加至在其兩個表面上有聚乙烯涂層且定量為150克/米2的原紙上，施加量為15克/米2。在104℃對油墨接收層干燥之后，分別以獲得2克/米2干燥涂布量的用量，將實施例的覆蓋層B2施加至該油墨接收層C1或C2上。然后，對覆蓋層進行干燥。
表4
測試結果利用720dpi(每英寸的象點)的噴墨打印機Epson 740，對根據(jù)實施例和對比實施例制得的記錄紙進行印刷。借助測試印刷圖像，測量顏色密度和干燥時間。利用實驗室反射儀RL3(Dr.Lange制造)，根據(jù)DIN67 530，以及60°的測量角，測量沒有印刷的材料的光澤度。就顏色青色，品紅，黃色，和黑色，利用428型X-Rite密度計測量顏色密度。
印刷材料的干爆性能按如下進行測量印刷DIN A5圖像。在印刷機完成印刷之后，立即取下印刷品，并借助將手指輕輕地在圖像上磨擦試著將其弄臟。如果沒有發(fā)現(xiàn)圖像明顯被并臟，那么將干燥時間分成小于10秒(很好)，或大于10秒(不夠)。測試結果列于表5。
表5
權利要求
1．一種包含支承材料和包含顏料的油墨接收層的噴墨記錄材料，其中所述的顏料是細碎的無機顏料，其粒徑從約0.01-1.0微米，并且其中所述顏料的初級粒子具有內孔體積。
2．根據(jù)權利要求1的噴墨記錄材料，其中初級顏料粒子的內孔體積從約0.1-3.0cm3/g。
3．根據(jù)權利要求1的噴墨記錄材料，其中所述的細碎無機顏料的平均粒徑小于約0.3微米。
4．根據(jù)權利要求2的噴墨記錄材料，其中所述的細碎無機顏料的平均粒徑小于約0.3微米。
5．根據(jù)權利要求1的噴墨記錄材料，其中所述細碎的無機顏料為二氧化硅。
6．根據(jù)權利要求5的噴墨記錄材料，其中所述的二氧化硅為陽離子改性的二氧化硅。
7．根據(jù)權利要求1的噴墨記錄材料，其中所述細碎的無機顏料是氧化鋁。
8．根據(jù)權利要求1的噴墨記錄材料，其中油墨接收層包含作為粘結劑的聚乙烯醇。
9．根據(jù)權利要求8的噴墨記錄材料，其中所述聚乙烯醇的皂化度從約75-98％摩爾。
10．根據(jù)權利要求8的噴墨記錄材料，其中所述的聚乙烯醇是完全水解的聚乙烯醇。
11．根據(jù)權利要求1的噴墨記錄材料，其中顏料和粘結劑在油墨接收層中的比例從約10∶1至1∶1。
12．根據(jù)權利要求1的噴墨記錄材料，其中油墨接收層包含陽離子染料固定劑。
13．根據(jù)權利要求1的噴墨記錄材料，其中覆蓋層被提供在油墨接收層的表面上。
14．根據(jù)權利要求13的噴墨記錄材料，其中所述的覆蓋層包含親水性膠體的和/或水溶性的聚合物。
15．根據(jù)權利要求14的噴墨記錄材料，其中所述的聚合物為聚乙烯吡咯烷酮均聚物和/或聚乙烯吡咯烷酮共聚物。
16．根據(jù)權利要求14的噴墨記錄材料，其中所述的聚合物是聚乙烯醇。
17．根據(jù)權利要求13的噴墨記錄材料，其中所述的覆蓋層包含氧化鋁和/或氫氧化鋁。
18．根據(jù)權利要求13的噴墨記錄材料，其中覆蓋涂層的涂布量小于約2克/米2。
19．根據(jù)權利要求1的噴墨記錄材料，其中支承材料是未涂布的或樹脂涂布的原紙。
20．根據(jù)權利要求19的噴墨記錄材料，其中所述的樹脂涂布紙是利用聚烯烴樹脂涂布至一面或兩面上的原紙。
21．一種制備噴墨記錄材料的方法，所述噴墨記錄材料包含支承體，包含顏料的油墨接收層，和覆蓋層，其中所述的顏料為細碎的無機顏料，其粒徑從約0.01-1．0微米，并且其中所述顏料的初級粒子有內孔體積；所述方法包括將包含顏料的油墨接收層涂布至支承材料上，然后通過濕-濕涂布法將覆蓋層施加至油墨接收層上。
全文摘要
本發(fā)明披露了一種噴墨記錄材料,該噴墨記錄材料具有高光澤和優(yōu)異的干燥性能,該材料包含:支承材料和包含顏料的油墨接收層,其中所述的顏料是細碎的粒徑從約0.01—1.0微米的無機顏料,并且其中所述顏料的初級粒子有內孔體積。
文檔編號B41M5/50GK1283723SQ0012250
公開日2001年2月14日 申請日期2000年6月22日 優(yōu)先權日1999年8月10日
發(fā)明者J·谷, K·B·卡斯珀 申請人:費利克斯·朔勒爾紙業(yè)技術公司