噴墨介質(zhì)的制作方法
【專利摘要】在一個(gè)實(shí)例中，噴墨介質(zhì)(210)包括含有纖維素纖維、合成纖維和聚合粘合劑的基底層(200)。在基底層(200)的至少一面上設(shè)置阻隔層(201)，阻隔層(201)包括顏料填料和至少30重量%的聚合物樹(shù)脂。
【專利說(shuō)明】噴墨介質(zhì)
[0001]背景
噴墨印刷可以在多種介質(zhì)上制造圖像。這些介質(zhì)可以是傳統(tǒng)裁切大小的片材和商業(yè)大幅面介質(zhì)，如條幅和壁紙。許多噴墨墨水是含有水溶性染料或水分散性顏料的水基墨水。當(dāng)噴墨墨水或其它流體接觸纖維素基介質(zhì)時(shí)，該介質(zhì)由于流體被纖維素纖維吸收而不合意地膨脹、卷曲或起皺。這種膨脹在大幅面介質(zhì)如條幅和壁紙中特別不合意。卷曲的條幅會(huì)難以安裝在面板、框架或表面上。卷曲的壁紙與相鄰紙幅失配，以致壁紙圖像不連續(xù)。
[0002]附圖簡(jiǎn)述
附圖圖解本文中描述的原理的各種實(shí)施方案并且是說(shuō)明書(shū)的一部分。所示實(shí)施方案僅是實(shí)例并且不限制權(quán)利要求書(shū)的范圍。
[0003]圖1是根據(jù)本文所述的原理的一個(gè)實(shí)例的一個(gè)示例性噴墨材料分配系統(tǒng)的圖。
[0004]圖2A-2C是顯示根據(jù)本文所述的原理的一個(gè)實(shí)例的多種示例性噴墨介質(zhì)的截面圖。
[0005]在所有附圖中，相同標(biāo)號(hào)是指類似但不一定相同的要素。
[0006]詳述
噴墨印刷可以在多種介質(zhì)上制造圖像。這些介質(zhì)可以是傳統(tǒng)裁切大小的片材和商業(yè)大幅面介質(zhì)，如條幅和壁紙。許多噴墨墨水是含有水溶性染料或水分散性顏料的水基墨水。當(dāng)噴墨墨水或其它流體接觸纖維素基介質(zhì)時(shí)，該介質(zhì)由于溶液被纖維素吸收而不合意地膨脹、卷曲或起皺。
[0007]壁紙和用作標(biāo)識(shí)的大幅面介質(zhì)的膨脹或卷曲特別不合意。壁紙和其它大幅面介質(zhì)常常暴露在高濕環(huán)境中。例如，條幅可能暴露于高濕和高熱。壁紙可能被浸在水中以激活粘性背襯。大幅面介質(zhì)的大尺寸可能放大了甚至相對(duì)較低膨脹百分比的效應(yīng)。例如，2%的膨脹在用于臺(tái)式印刷的8.5 X 11英寸紙張上不顯著。但是，I米寬的條幅的2%膨脹導(dǎo)致條幅寬度改變2厘米。這會(huì)造成條幅與周圍物體之間的顯著間隙或重疊。如上所述，卷曲的條幅難以安裝到面板、框架或表面中。卷曲的壁紙與相鄰紙幅失配，以致壁紙圖像不連續(xù)。[0015]在下列說(shuō)明書(shū)中，為了解釋說(shuō)明，闡述許多具體細(xì)節(jié)以提供本系統(tǒng)和方法的充分理解。但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見(jiàn)的是，可以不靠這些具體細(xì)節(jié)實(shí)踐本裝置、系統(tǒng)和方法。在說(shuō)明書(shū)中提到“一個(gè)實(shí)施方案”、“一個(gè)實(shí)例”或類似詞語(yǔ)是指聯(lián)系該實(shí)施方案或?qū)嵗枋龅奶囟ㄒ?、結(jié)構(gòu)或特征包括在至少這個(gè)實(shí)施方案中，但不一定包括在其它實(shí)施方案中。術(shù)語(yǔ)“在一個(gè)實(shí)施方案中”或類似術(shù)語(yǔ)在說(shuō)明書(shū)中各處的各種情況不一定都是指同一實(shí)施方案。
[0008]濃度、量和其它數(shù)值數(shù)據(jù)在本文中可以以范圍格式表示。要理解的是，這樣的范圍格式僅為方便和簡(jiǎn)要使用，并應(yīng)靈活地解釋為不僅包括作為該范圍的界限明確列舉的數(shù)值，還包括該范圍內(nèi)包含的所有獨(dú)立數(shù)值或子范圍，就像明確列舉各數(shù)值和子范圍那樣。例如，大約I重量％至大約20重量％的重量范圍應(yīng)被解釋為不僅包括I重量％至大約20重量％的明確列舉的濃度界限，還包括獨(dú)立濃度，如2重量％、3重量％、4重量％和子范圍，如5重量％至15重量％，10重量％至20重量％等。[0009]圖1圖解可用于將顏料基嗔墨墨水(160)施加到嗔墨介質(zhì)(170)上的不例性嗔墨系統(tǒng)(100)。如圖1中所示，本系統(tǒng)包括計(jì)算裝置(110)，其通過(guò)伺服機(jī)構(gòu)(120)可控耦合至具有布置在其上的噴墨印刷頭(150)的可移動(dòng)托架(moveable carriage) (140)。儲(chǔ)墨器(130)通過(guò)可移動(dòng)托架(140)耦合到噴墨印刷頭(150)上。許多輥(180)與噴墨分配器(150)相鄰設(shè)置并將噴墨介質(zhì)(170)選擇性定位。下面更詳細(xì)描述系統(tǒng)(100)的上述部件。
[0010]如圖1中所示可控耦合到伺服機(jī)構(gòu)(120)的計(jì)算裝置(110)控制噴墨墨水(160)在噴墨介質(zhì)(170)上的選擇性沉積?？梢允褂猛ㄟ^(guò)計(jì)算裝置(110)托管(hosted)的程序形成所需圖像或文本的表達(dá)。隨后將該表達(dá)轉(zhuǎn)化成控制伺服機(jī)構(gòu)(120)以及可移動(dòng)托架(140)和噴墨分配器(150)的伺服指令。圖1中所示的計(jì)算裝置(110)可以是，但無(wú)論如何不限于，工作站、個(gè)人電腦、筆記本電腦、數(shù)碼相機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)或任何其它含處理器的裝置。
[0011]圖1中所示的本印刷系統(tǒng)(100)的可移動(dòng)托架(140)是可移動(dòng)材料分配器，其可包括構(gòu)造成分配噴墨墨水(160)的許多噴墨材料分配器(150)。可移動(dòng)托架(140)可以由計(jì)算裝置(110)控制并可以由構(gòu)成伺服機(jī)構(gòu)(120)的例如軸系統(tǒng)、帶系統(tǒng)、鏈系統(tǒng)等可控移動(dòng)。在可移動(dòng)托架(140)運(yùn)行時(shí)，計(jì)算裝置(110)可以告知用戶運(yùn)行條件以及為用戶提供用戶界面。
[0012]當(dāng)在噴墨介質(zhì)(170)上印刷圖像或文本時(shí)，計(jì)算裝置(110)可控地定位可移動(dòng)托架(140)并指導(dǎo)一個(gè)或多個(gè)噴墨分配器(150)在噴墨介質(zhì)(170)上的預(yù)定位置作為數(shù)字尋址滴(digitally addressed drop)選擇性分配噴墨墨水，由此形成所需圖像或文本。本印刷系統(tǒng)(100)使用的噴墨材料分配器(150)可以是構(gòu)造成實(shí)施本方法的任何類型的墨水分配器，包括但無(wú)論如何不限于，熱驅(qū)動(dòng)噴墨分配器、機(jī)械驅(qū)動(dòng)噴墨分配器、靜電驅(qū)動(dòng)噴墨分配器、磁驅(qū)動(dòng)分配器、壓電驅(qū)動(dòng)分配器、連續(xù)噴墨分配器等。另外，本噴墨介質(zhì)(170)可以從非噴墨源，例如但無(wú)論如何不限于絲網(wǎng)印刷、模印(stamping)、壓印(pressing)、凹版印刷等接收油墨。
[0013]流體連接到噴墨材料分配器(150)上的儲(chǔ)墨器(130)容納和向噴墨材料分配器供應(yīng)噴墨墨水(160)。儲(chǔ)墨器(130)可以是構(gòu)造成在印刷前氣密密封顏料基噴墨墨水(160)的任何容器。
[0014]圖1還圖解本系統(tǒng)的促進(jìn)顏料基噴墨墨水(160)接受(reception)到噴墨介質(zhì)(170)上的部件。如圖1中所示，許多定位輥(180)可以在印刷操作過(guò)程中運(yùn)送噴墨介質(zhì)(170)和/或固定噴墨介質(zhì)(170)的位置?；蛘?，可以使用許多帶、輥、基底或其它運(yùn)送裝置在印刷操作過(guò)程中運(yùn)送噴墨介質(zhì)(170)和/或固定噴墨介質(zhì)(170)的位置。
[0015]下述不例性噴墨介質(zhì)具有提聞的抗水性、尺寸穩(wěn)定性和提聞的圖像質(zhì)量。一般而言，示例性噴墨介質(zhì)包括介質(zhì)基底、阻隔層和圖像接收層。在一些實(shí)例中，該示例性噴墨介質(zhì)可包括水活性粘合層或壓敏粘合層。
[0016]介質(zhì)基底
介質(zhì)基底是為介質(zhì)提供機(jī)械強(qiáng)度并提供涂層在其上形成的表面的基層(base layer)。在一個(gè)實(shí)例中，介質(zhì)基底包括纖維素纖維和合成纖維。纖維素纖維可以由硬木或軟木物類制成并可具有0.5至3毫米的平均纖維長(zhǎng)度。硬木與軟木纖維的比率可以為100:0至50:50。在一個(gè)實(shí)例中，硬木/軟木纖維比為按重量計(jì)大約70:30。纖維素纖維具有許多優(yōu)點(diǎn)，包括低成本、易得性、良好的粘合特性和在基底制造過(guò)程中良好的加工特性。但是，原纖維素纖維容易吸收流體。當(dāng)纖維素纖維吸收顯著量的液體時(shí)，它們可表現(xiàn)出強(qiáng)度、剛度的損失和降低的尺寸穩(wěn)定性。
[0017]通過(guò)有機(jī)單體的聚合制成合成纖維。合成纖維包括由聚烯烴、聚酰胺、聚酯、聚氨酯、聚碳酸酯和聚丙烯酸類形成的纖維。例如，在介質(zhì)基底中可包括合成聚烯烴纖維，如聚乙烯纖維、聚乙烯共聚物纖維、聚丙烯和丙烯共聚物纖維。合成纖維可改進(jìn)介質(zhì)基底的許多特性，如抗水性和尺寸穩(wěn)定性。
[0018]在一些情況下，造紙廠收到的合成纖維的長(zhǎng)度可長(zhǎng)于在傳統(tǒng)造紙機(jī)上加工的最佳值。例如，收到的合成纖維可能為5-10毫米長(zhǎng)，這在造紙廠的篩網(wǎng)上難以縱向和橫向取向。合成纖維可以在造紙廠中通過(guò)精磨法(refining process)縮短成1_3毫米。這一長(zhǎng)度與纖維素纖維的長(zhǎng)度相當(dāng)。在一些實(shí)施方案中，可希望使用更長(zhǎng)的合成纖維，只要該合成纖維不會(huì)不利地影響在造紙廠的篩網(wǎng)上形成介質(zhì)基底。在一個(gè)實(shí)例中，該合成纖維具有10-40微米的直徑及2-3毫米的長(zhǎng)度。基底中所用的合成纖維的量取決于纖維長(zhǎng)度。較長(zhǎng)合成纖維的使用允許用較低量的合成纖維改進(jìn)介質(zhì)的尺寸穩(wěn)定性。一般而言，合成纖維的成本高于纖維素纖維。為了確定最佳基礎(chǔ)基底配方(base substrate formulation),可以考慮和平衡許多因素，包括材料成本、所選纖維的機(jī)械加工性能和基底的最終用途。在一個(gè)實(shí)例中，在基底層中對(duì)于100份天然纖維可以包括5至65重量份合成纖維。在選擇合成纖維時(shí)，也可以考慮合成纖維的其它性質(zhì)以制造具有所需特性的介質(zhì)基底。例如，合成纖維的熔點(diǎn)和玻璃化轉(zhuǎn)變溫度會(huì)影響介質(zhì)基底的特性。如果合成纖維的熔點(diǎn)和玻璃化轉(zhuǎn)變溫度太低，該合成纖維可具有低勁度且基底可能沒(méi)有所需剛度。如果該合成纖維的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和熔點(diǎn)太高，在纖維和介質(zhì)基底的加工中可能有其它困難。在一個(gè)示例性實(shí)施方案中，該合成纖維可能具有熔點(diǎn)范圍為大約100-140°C的結(jié)晶結(jié)構(gòu)。
[0019]在基底層中可以包括許多附加添加劑以使合成纖維與纖維素纖維更相容?？梢詫⒕酆险澈蟿┗蚓酆险澈蟿┑幕旌衔锾砑拥交字?。在一個(gè)實(shí)施方案中，可以將0.1至30%聚合粘合劑(按總纖維重量計(jì))添加到基底中。例如，可以加入5-10%聚合粘合劑或粘合劑的混合物。粘合劑包括水溶性聚合物，如聚乙烯醇、淀粉衍生物、明膠、纖維素衍生物、丙烯酰胺聚合物和水分散性聚合物，如丙烯酸聚合物或共聚物、乙酸乙烯酯膠乳、聚酯、偏二氯乙烯膠乳和苯乙烯-丁二烯或丙烯腈-丁二烯共聚物膠乳?？梢詫⒄澈蟿┡c纖維預(yù)混。也可以使用水性偶聯(lián)劑以改進(jìn)纖維之間的粘合。
[0020]一些合成纖維，如聚烯烴纖維具有可造成合成纖維與纖維素纖維分離的非極性和高結(jié)晶表面結(jié)構(gòu)。聚烯烴纖維的實(shí)例包括聚乙烯纖維、聚乙烯共聚物纖維、聚丙烯纖維和聚丙烯共聚物纖維。合成纖維的分離會(huì)產(chǎn)生具有差成形和機(jī)械強(qiáng)度的介質(zhì)。為了克服這些挑戰(zhàn)，合成纖維可以在電暈室(corona chamber)中在室溫和大氣下預(yù)處理。在電暈處理過(guò)程中，可以將極性基團(tuán)，如羥基、酮和羧基接枝到纖維上。在另一實(shí)施方案中，合成纖維可以用30-50重量％濃度的H2SO4溶液預(yù)洗以“氧化”和“蝕刻”表面以改進(jìn)其親水性。為了改進(jìn)所述基礎(chǔ)基底的不透明性和降低成本，也可以將無(wú)機(jī)填料如碳酸鈣和Ti02與天然和合成纖維配混。在一個(gè)實(shí)例中，基底總重量的最多25%是無(wú)機(jī)填料。
[0021]如上論述，合成纖維比纖維素纖維昂貴。因此，希望使用最低量的合成纖維實(shí)現(xiàn)所需介質(zhì)特性。為了降低合成纖維量，可以使用總纖維重量的最多5%的防濕劑。在一個(gè)實(shí)例中，該防濕劑可以是聚烯烴蠟基膠乳。聚烯烴蠟基膠乳的實(shí)例是Michelman Inc,Cincinati, USA以商品名Michem? Lube和Michem? Emulsion制造的膠乳。該防濕劑降低纖維素纖維的吸濕。因此，需要較少合成纖維就能保持介質(zhì)的尺寸穩(wěn)定性。
[0022]陽(yáng)隔層
可以在基底的至少一面上沉積阻隔層。該阻隔層是減少外部濕氣滲透到基底中的富樹(shù)脂顏料涂層。該阻隔層包括一種或更多種類型的顏料顆粒和聚合物樹(shù)脂粘合劑。術(shù)語(yǔ)“富樹(shù)脂”是指包括比將顏料顆?；ハ嗾澈虾蛯⒆韪魧优c下方基底粘合所需的比例(其通常為總涂料量的5-20重量％)大的聚合物樹(shù)脂組分比例的組合物。例如，富樹(shù)脂阻隔層可包括總顏料填料的至少30重量％的量的聚合物樹(shù)脂。在一個(gè)實(shí)例中，該阻隔層包括占阻隔層總重量的60至80%樹(shù)脂。聚合物樹(shù)脂既用于將顏料團(tuán)聚在一起，又充當(dāng)防止從環(huán)境中吸濕的防濕層。這提高噴墨介質(zhì)的尺寸穩(wěn)定性。在阻隔層中可以使用多種樹(shù)脂組合物。例如，該樹(shù)脂組合物可包括，但不限于，由疏水加成單體的聚合形成的樹(shù)脂。疏水加成單體的實(shí)例包括，但不限于，丙烯酸C1-C12烷基酯和甲基丙烯酸C1-C12烷基酯(例如丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯、丙烯酸異丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸異丁酯、丙烯酸仲丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸辛酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丙酯、甲基丙烯酸異丙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸異丁酯、甲基丙烯酸仲丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯)和芳族單體(例如苯乙烯、甲基丙烯酸苯酯、甲基丙烯酸鄰甲苯酯、甲基丙烯酸間甲苯酯、甲基丙烯酸對(duì)甲苯酯、甲基丙烯酸芐酯)、含羥基的單體(例如丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸輕乙酯)、含羧基(carboxylica containing)的單體(例如丙烯酸、甲基丙烯酸)、乙烯酯單體(例如乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、苯甲酸乙烯酯、特戊酸乙烯酯、己酸乙烯基-2-乙酯、新癸酸乙烯酯(vinylversatate))、乙烯基苯單體、C1-C12燒基丙烯酰胺和C1-C12烷基甲基丙烯酰胺(例如叔丁基丙烯酰胺、仲丁基丙烯酰胺、N，N-二甲基丙烯酰胺)、交聯(lián)單體(例如二乙烯基苯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、雙(丙烯酰氨基)亞甲基)及其組合。特別地，由丙烯酸烷基酯、甲基丙烯酸烷基酯、乙烯酯和苯乙烯衍生物的聚合/或共聚制成的聚合物可以是有用的?？梢允褂枚喾N多樣的聚合法制造聚合物。例如，可以使用本體聚合、溶液聚合、乳液聚合或其它合適的方法制造聚合物。在一個(gè)實(shí)施方案中，在水性溶劑，如水存在下的乳液聚合可用于制造上述聚合物樹(shù)脂。在一個(gè)實(shí)例中，使用乳液聚合制造粒度為0.1至5微米的聚合物膠乳樹(shù)脂。粒度范圍在一些實(shí)施方案中可以更窄。例如，粒度可以為0.5至3微米，在一個(gè)實(shí)施方案中，膠乳樹(shù)脂的平均粒度為1.2微米。
[0023]聚合物樹(shù)脂的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg是影響所需性能的另一因素。在一個(gè)實(shí)施方案中，聚合物樹(shù)脂的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為20至50 C。
[0024]為了改進(jìn)丙烯酸聚合物樹(shù)脂的粘合能力和膠乳穩(wěn)定性，可以使羧酸單體或羧酸單體的組合共聚到聚合物樹(shù)脂鏈上。羧酸單體的實(shí)例包括，但不限于，丙烯酸、甲基丙烯酸和衣康酸。羧酸單元的效率取決于分子結(jié)構(gòu)并可以通過(guò)中和值表征，該中和值是指中和I克聚合物樹(shù)脂所需的以毫克計(jì)的氫氧化鉀(KOH)的質(zhì)量。一般而言，中和值越高，親水性越高。紙涂料中所用的大多數(shù)聚合物粘合劑具有超過(guò)150毫克/克的中和值。為在阻隔層中產(chǎn)生優(yōu)異的防潮性，聚合物樹(shù)脂的中和值可明顯低于150毫克/克。例如，聚合物樹(shù)脂的中和值可以為大約20-70毫克/克。
[0025]在阻隔涂層組合物中還可存在無(wú)機(jī)顏料。在一個(gè)實(shí)施方案中，阻隔涂層中的無(wú)機(jī)顏料可具有0.2微米至1.5微米的平均尺寸。這些無(wú)機(jī)顏料可以是粉末或淤漿形式，實(shí)例包括，但不限于，二氧化鈦、水合氧化鋁、碳酸鈣、硫酸鋇、二氧化硅、粘土 (如高亮度高嶺土)和氧化鋅。在一個(gè)實(shí)施方案中，可以使用碳酸鈣。碳酸鈣具有許多合意性質(zhì)，包括高亮度、光澤度、不透明度、良好流變性和良好涂布能力。另外，碳酸鈣可相對(duì)經(jīng)濟(jì)地獲得。
[0026]在一個(gè)實(shí)施方案中，可以在基底的兩面上都沉積阻隔層。阻隔層的涂層重量為
0.01至10克/平方米。例如，阻隔層的涂層重量可以為I至5克/平方米。與其它方法，如用樹(shù)脂浸透基底層相比，這些阻隔層的使用具有許多優(yōu)點(diǎn)，包括改進(jìn)的表面光滑性、更低成本、更低材料消耗和更好的可再循環(huán)性。
[0027]圖像接收層
在至少一個(gè)阻隔層上形成圖像接收層。在僅從一側(cè)(“圖像側(cè)”)觀看介質(zhì)的情況下，僅在該側(cè)上形成圖像接收層。該圖像接收層可以是最外層或可具有一個(gè)或多個(gè)覆蓋涂層。圖像接收層的功能是接收噴墨墨水，吸收墨水載液并穩(wěn)定墨水中的著色劑。
[0028]在一個(gè)示例性實(shí)施方案中，該圖像接收層可包括一種或多種類型的顏料和聚合粘合劑。選擇第一種類型的顏料，顏料A，以產(chǎn)生提供印刷介質(zhì)的合意物理性質(zhì)，如不透明度、白度和亮度的多孔和光滑的涂層。這種顏料在結(jié)構(gòu)上無(wú)孔，但可由于其堆積幾何而產(chǎn)生多孔結(jié)構(gòu)。例如，顏料A可具有非球形形態(tài)?？梢允褂每v橫比(其是指顆粒的平均長(zhǎng)度/平均寬度的分?jǐn)?shù))測(cè)量非球形形態(tài)。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，顏料A顆粒的平均縱橫比為大約25至300。例如，縱橫比可具有大約70至180的范圍。具有這些縱橫比的顆粒可具有針狀幾何形狀。通過(guò)“針”分離度測(cè)定這些針狀顏料的堆積密度。具有較高縱橫比的顏料具有較大的不規(guī)則性和較松散堆積的結(jié)構(gòu)，針?lè)蛛x較大。這些松散堆積結(jié)構(gòu)可顯著提高墨水吸收而不犧牲其它物理性質(zhì)，如亮度、白度、光澤度和不透明度。
[0029]第二種類型的顏料，顏料B，進(jìn)一步增強(qiáng)墨水載液的吸收能力和改進(jìn)顏料A的加工能力。顏料B選自具有球形或類球形形態(tài)的無(wú)機(jī)填料并且在結(jié)構(gòu)上是多孔的。例如，顏料B可以是通過(guò)在升高的溫度下對(duì)含水粘土施以煅燒或通過(guò)化學(xué)處理形成的結(jié)構(gòu)化高嶺土。顏料B中可包含的顆粒的另一實(shí)例是用膠體二氧化硅接枝的粘土的反應(yīng)產(chǎn)物。
[0030]第三種類型的無(wú)機(jī)顆粒，顏料C，選自具有存在受控孔隙率的海綿狀結(jié)構(gòu)的顆粒。顏料C用于改進(jìn)由水性墨水形成的圖像的耐久性并進(jìn)一步改進(jìn)包括顏料A和顏料B的圖像接收層的吸墨性。一般而言，可以由無(wú)孔亞微米顆粒的聚集(它們形成二級(jí)多孔結(jié)構(gòu))或通過(guò)使用具有海綿狀形態(tài)的材料形成顏料C的海綿狀結(jié)構(gòu)?；诶绲幌抻诰哂羞@種海綿狀結(jié)構(gòu)的沸石、氧化鋁和二氧化硅的化合物的顆粒可用作顏料C，盡管也可以使用能與這些材料起到類似作用的任何其它合適的材料。對(duì)圖像接收層的制造和沉積而言合意的是，該無(wú)孔亞微米顆粒可分散在與顏料A和顏料B相同的漿料中。例如，由硅酸鈉溶液的酸化(經(jīng)過(guò)沉淀和脫水)制成的某些種類的硅膠可用作顏料C。這些顆粒除它們吸收噴墨墨水中所含的液體的固有能力外還可起到許多作用。不受任何理論限制，這些顆粒被認(rèn)為充當(dāng)包括顏料A和顏料B的涂層結(jié)構(gòu)中的間隔物(spacers)。在一些實(shí)施方案中，在顏料C的顆粒大于顏料A和顏料B的顆粒時(shí)，可以增強(qiáng)這種間隔功能。例如，顏料C的平均粒度可以為2至15微米。在一些實(shí)施方案中，顏料C的平均粒度可以為3至8微米。顏料的孔隙體積可以為0.5-2.0毫米/克，吸收(使用標(biāo)準(zhǔn)化油試驗(yàn)測(cè)得)可以為80-300克/100克顆粒。
[0031 ] 該圖像接收層還包括將顏料粘合在一起并粘合至下方的層的聚合粘合劑。聚合粘合劑直接影響圖像接收層的耐久性、耐候性、防潮性和耐劃傷性。為了實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)，選擇防水聚合粘合劑。該聚合物粘合劑可以是各種聚合材料，包括上文就阻隔層規(guī)定的那些。例如，防水聚合粘合劑可具有小于40的酸值，或可以在熱下自交聯(lián)。圖像接收層中的聚合粘合劑以足以粘合無(wú)機(jī)顏料和將顏料粘合至阻隔層并符合可運(yùn)行性或耐久性的量存在。在一個(gè)實(shí)施方案中，該粘合劑以每100份無(wú)機(jī)顏料大約5至35份的量存在。
[0032]圖像接收層中還可使用其它組分，如加工助劑，如保水劑(water retentionagent)、粘度改進(jìn)劑和pH控制劑。圖像接收層中還可包括其它功能添加劑,如色調(diào)調(diào)節(jié)劑(染料)、熒光增白劑、殺生物劑。
[0033]根據(jù)許多因素選擇圖像接收層的涂層重量，包括圖像質(zhì)量、加工約束條件和成本。太薄的圖像接收層不利地降低墨水容量并造成印刷圖像缺陷，如滲墨或延長(zhǎng)墨水干燥時(shí)間。太厚的圖像接收層可能造成涂層質(zhì)量問(wèn)題并提高材料成本。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，圖像接收層的涂層重量為15至45克/平方米。例如，涂層重量可以為20至35克/平方米。
[0034]壓敏粘合層
在該介質(zhì)中還可包括壓敏粘合層。壓敏粘合層是在與圖像接收層相反的介質(zhì)側(cè)上的粘合劑薄層。壓敏粘合層將該介質(zhì)粘合到載體結(jié)構(gòu)如壁(wall)或其它介質(zhì)載體表面上。壓敏粘合層還可允許將該介質(zhì)重新定位。
[0035]壓敏粘合層可包括作為溶劑分散體或水分散體施加的聚丙烯酸酯基聚合物或共聚物?？梢允褂枚喾N合適的在線或離線涂布技術(shù)施加壓敏粘合層。
[0036]離型層
在壓敏粘合層上設(shè)置離型層(release layer)以便容易從壓敏粘合層上除去背襯片層(backing sheet)。根據(jù)一個(gè)實(shí)例,離型層可以由有機(jī)娃聚合物形成?？梢酝ㄟ^(guò)在線或離線涂布機(jī)在溶劑或水分散體中施加離型層。
[0037]背襯片層
根據(jù)一個(gè)實(shí)例，背襯丑星可以是涂蠟紙以防止壓敏粘合層在使用前被污染。也可以使用各種其它背襯丑星構(gòu)造。
[0038]預(yù)施加的水活性粘合層
預(yù)施加的水活性粘合層在暴露于水時(shí)被活化。預(yù)施加的水活性粘合層可包括水、堿、聚乙酸乙烯酯-巴豆酸共聚物、增稠劑和二醇。將預(yù)施加的水活性粘合層活化并置于所需載體表面上方，然后與載體表面接觸。如上論述，可以通過(guò)將基底浸在水中來(lái)活化預(yù)施加的水活性粘合層。
[0039]噴墨介質(zhì)的實(shí)例
圖2A-2C是示例性噴墨介質(zhì)的截面圖。這些截面圖僅用于圖解說(shuō)明而非按比例繪制。具體而言，已增加層厚度以使層可見(jiàn)。層的相對(duì)厚度僅是近似的而非成比例。上文給出各種層的組成、結(jié)構(gòu)和其它信息。
[0040]圖2A是示例性噴墨介質(zhì)，其包括介質(zhì)基底(200)，在其上表面和下表面上都具有阻隔層(201-1，201-2)。如上論述，介質(zhì)基底(200)可包括纖維素纖維、合成纖維、顏料和樹(shù)脂。根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)例，該基底包括纖維素纖維，其是平均纖維長(zhǎng)度為大約0.5至3毫米的硬木與軟木纖維的組合。硬木/軟木比可以為全硬木纖維至全軟木纖維。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，纖維素中硬木/軟木纖維的重量比為30:100至70:100。該合成纖維可以是直徑大約10-40微米且長(zhǎng)度大約2-3毫米的聚烯烴或其它合適的纖維。合成纖維/纖維素纖維的重量比為10:100至60:100。
[0041]如上論述，也可以在基底中摻入各種顏料和樹(shù)脂。例如,可以將最多25重量％的無(wú)機(jī)填料和最多5重量％的防濕劑摻入基底中。還可以摻入各種其它添加劑。該基底可具有90至200克/平方米的每單位面積重量。
[0042]如上論述，阻隔層(201)是減輕或防止外部濕氣滲入介質(zhì)基底的富樹(shù)脂顏料涂層。例如，阻隔層可包括不小于阻隔層中的總顏料填料的30重量％的量的聚合物樹(shù)脂粘合劑。在阻隔層中可以使用多種多樣的樹(shù)脂組合物。例如，該樹(shù)脂可以是具有低疏水性和20-70的酸值的聚丙烯酸膠乳。低酸值有助于改進(jìn)阻隔層的疏水特性。該阻隔層可具有大約5至25克/平方米的每單位面積重量。
[0043]在介質(zhì)(170)的一面或兩面上沉積受墨層(202)。在圖2A中所示的實(shí)例中，僅在介質(zhì)(170)的上表面上沉積受墨層(202)。受墨層(202)可包括至少三種不同類型的顏料和聚合粘合劑。選擇第一種類型的顏料以產(chǎn)生提供印刷介質(zhì)的合意物理性質(zhì)，如光滑度、不透明度、白度和亮度的光滑和致密涂層。第二種類型的顏料提供水性墨水吸收能力。防水聚合粘合劑將顏料粘合在一起并粘合至下方的層。聚合粘合劑可以是具有小于40至70的酸值或可以在熱下自交聯(lián)的多種聚合材料。圖像接收層中所用的粘合劑的量不小于圖像接收層中所含的總無(wú)機(jī)顏料的30重量％。該受墨層可具有25至35克/平方米的每單位面積重量。
[0044]介質(zhì)(210)可用于各種用途，包括壁紙或標(biāo)牌。由于介質(zhì)(210)在背面上不包括粘合層，可以在安裝過(guò)程中單獨(dú)施加粘合劑或可以使用其它固定技術(shù)。
[0045]圖2B是包括如上所述的基底層(200)、阻隔層(201)和圖像接收層(202)的示例性噴墨介質(zhì)(212)的截面圖。在介質(zhì)(212)的下表面或背面上設(shè)置附加的層。這些附加層包括壓敏粘合層(203)、離型層(204)和背襯片層(206)。壓敏粘合層(203)直接粘合到阻隔層(203)上。如上論述，離型層(204)允許在安裝介質(zhì)(212)之前從壓敏粘合層(203)上剝離背襯片層(206)。離型層(204)與背襯片層(206) —起除去。
[0046]圖2B中的介質(zhì)構(gòu)造成在含有圖像接收層(202)的上表面上印刷，然后通過(guò)除去背襯片層(206)和離型層(204)安裝。隨后使用壓敏粘合層(203)將介質(zhì)(212)固定在所需位置。
[0047]圖2C是包括上述基底(200)、阻隔層(201)和圖像接收(202)層的示例性噴墨介質(zhì)(214)的截面圖。附加的水活化粘合層(205)直接粘合至下方的阻隔層(201-2)。在圖像接收層(202)上沉積墨水以形成所需圖像。然后將介質(zhì)(214)浸在水中或在水活性粘合層(205)上沉積水。這活化了粘合層(205)，其可隨后用于將介質(zhì)(214)固定就位。
[0048]產(chǎn)品構(gòu)造&配方的實(shí)施例
使用上述原理和配方構(gòu)造兩種示例性介質(zhì)樣品，介質(zhì)A和介質(zhì)B。將介質(zhì)樣品的性能與標(biāo)準(zhǔn)介質(zhì)樣品，介質(zhì)C進(jìn)行比較。
[0049]在中試造紙機(jī)中用包括70%纖維素纖維和30%合成纖維的紙漿制造介質(zhì)A。該纖維素纖維包括70重量％硬木纖維和30重量％軟木纖維。該合成纖維是高密度聚乙烯(HDPE)和低密度聚乙烯(LDPE)以大約1:1比的混合物。在基底中包括大約12重量％顏料組合物。在此實(shí)施例中，該顏料組合物包括90%碳酸鈣和10% 二氧化鈦。在基底中包括大約5重量％聚乙烯蠟分散體作為防濕劑。使用大約8至10重量％丙烯酸乳液作為粘合劑。盡管可能包括多種多樣的附加添加劑，但在此實(shí)施例中不使用其它濕強(qiáng)劑(wet strengtheningagent)。
[0050]在中試造紙機(jī)中用包括70%纖維素纖維和30%合成纖維的漿料制造介質(zhì)B。該纖維素纖維包括70重量％硬木纖維和30重量％軟木纖維。如上文就介質(zhì)A所論述，該合成纖維是高密度聚乙烯(HDPE)和低密度聚乙烯(LDPE)以大約1:1比的混合物。在基底中包括大約12重量％顏料組合物(90%碳酸鈣和10% 二氧化鈦)。首先將基底幅(substrate web)干燥，然后在表面施膠過(guò)程中用聚丙烯酸樹(shù)脂浸透，再干燥。介質(zhì)B具有與介質(zhì)A大致相同的基重和厚度。
[0051]介質(zhì)C是對(duì)照介質(zhì)并且不用合成纖維或樹(shù)脂粘合劑制造。在此實(shí)施例中，在中試造紙機(jī)中用包括由70%硬木和30%軟木制成的100%纖維素纖維的漿料制造介質(zhì)C。在基底中包括大約12重量％顏料組合物(90%碳酸鈣和10% 二氧化鈦)。首先將基底幅干燥，然后使用氧化淀粉表面施膠過(guò)程，再干燥。介質(zhì)C具有與介質(zhì)A和介質(zhì)B大致相同的基重和厚度。
[0052]介質(zhì)A、B和C各自在兩面上都用相同阻隔層組合物涂布。阻隔層配方包括64重量％重質(zhì)碳酸韓和35重量％聚丙烯酸膠乳。通過(guò)棒計(jì)量的紙涂布機(jī)(rod metered papercoater)在基底幅上施加涂料溶液。
[0053]介質(zhì)A、B和C各自在一面上用相同圖像接收層組合物涂布。圖像接收層包括由具有針狀文石晶體的沉淀碳酸鈣、煅燒粘土和沉淀二氧化硅和/或硅膠混合物制成的無(wú)機(jī)顏料。在圖像接收層中以每100份無(wú)機(jī)顏料35-40份包括含有苯乙烯-丙烯酸聚合物的聚合粘合劑。使用棒計(jì)量的紙涂布機(jī)在各介質(zhì)上施加涂料溶液。
.[0054]試駘結(jié)果
圖表I描述各介質(zhì)A、B和C的測(cè)量由吸濕造成的介質(zhì)膨脹的試驗(yàn)結(jié)果。如上論述，由吸濕造成的介質(zhì)膨脹不合意。在第一試驗(yàn)中，介質(zhì)A、B和C在環(huán)境室中在30°C和80%相對(duì)濕度下放置3天。然后測(cè)量介質(zhì)的膨脹。如圖表I的第一列中所示，介質(zhì)A膨脹0.5-0.8%，介質(zhì)B膨脹1.5-2.0%。這一結(jié)果表明介質(zhì)A的基底層中的聚乙烯蠟分散體和丙烯酸乳液比介質(zhì)B的基底層中所用的樹(shù)脂浸潰更有效排濕(excluding moisture)和保持尺寸穩(wěn)定。使用介質(zhì)C作為對(duì)照并具有4-7%的尺寸變化。試驗(yàn)結(jié)果表明，介質(zhì)A和介質(zhì)B都比介質(zhì)C明顯更耐高濕。
[0055]第二試驗(yàn)涉及將該介質(zhì)在水中浸潰3分鐘。這模擬壁紙介質(zhì)背面上的水活化粘合層的活化。介質(zhì)A又表現(xiàn)出0.8-1.3%膨脹的最低膨脹。介質(zhì)B表現(xiàn)出大于介質(zhì)A的的膨脹兩倍的膨脹一2.0-4.0%膨脹。在水中浸潰損害介質(zhì)C，并且不能測(cè)量其膨脹。
[0056]圖表I

I30C/80RH儲(chǔ)存j在水中浸漬3分f
介質(zhì) A0.5-0.8% 一 0.8-1.3%
介質(zhì) B1.5-2.0% 一 2.0-4.0%
介質(zhì)C (對(duì)比) 丨4-7%I受損，不可測(cè)
[0057]圖表2顯示用于比較介質(zhì)A和商業(yè)大幅面介質(zhì)DURAGRAPHIX壁紙之間的圖像質(zhì)量的三個(gè)試驗(yàn)的結(jié)果。第一試驗(yàn)是測(cè)量在基底上印刷的一組顏色的鮮艷度的8點(diǎn)色域試驗(yàn)(8 point Gamut test ),較高測(cè)量值表明較高鮮艷度。使用相同打印機(jī)在介質(zhì)A和DURAGRAPHIX壁紙上沉積相同墨水。在圖表2中所示的所有試驗(yàn)中，使用HP Z3200印刷機(jī)將HP水性噴墨墨水分配到基底上。如該圖表的第二列中所示，介質(zhì)A具有417，405的8點(diǎn)色域值，而DURAGRAPHIX壁紙表現(xiàn)出僅257，485的8點(diǎn)色域值。這清楚表明印刷墨水在介質(zhì)A上比在DURAGRAPHIX紙上更鮮艷。
[0058]下一試驗(yàn)測(cè)量沉積在基底上的黑色墨水的L*min，較低值表明較合意和較暗的色調(diào)。沉積在介質(zhì)A上的黑色墨水表現(xiàn)出15.19的L*min，而沉積在DURAGRAPHIX壁紙上的黑色墨水表現(xiàn)出17.86的L*min。
[0059]第三試驗(yàn)涉及測(cè)量在浸入水中后流失的黑色墨水。由于壁紙?jiān)诎惭b過(guò)程中有意暴露在水并在安裝后暴露于環(huán)境水和濕度，非常希望墨水不會(huì)因暴露于水而流失。在這種情況下，沉積在介質(zhì)A上的黑色墨水在浸入水中后沒(méi)有表現(xiàn)出墨水流失。沉積在DURAGRAPHIX壁紙上的黑色墨水在浸入水中后表現(xiàn)出輕微黑色墨水流失。
[0060]圖表2
【權(quán)利要求】
1.噴墨介質(zhì)(210)，其包含: 包含纖維素纖維、合成纖維和聚合粘合劑的基底層(200);和 位于所述基底層(200)的至少一面上的阻隔層(201)，所述阻隔層(201)包含顏料填料和至少30重量％的聚合物樹(shù)脂。
2.權(quán)利要求1的噴墨介質(zhì)，其中所述聚合物樹(shù)脂具有20-70的酸值。
3.權(quán)利要求1的噴墨介質(zhì)，其中所述纖維素纖維包含硬木纖維和軟木纖維，其中所述纖維素中硬木纖維與軟木纖維的重量比為30:100至70:100。
4.權(quán)利要求1的噴墨介質(zhì)，其中所述合成纖維包含具有10-40微米的直徑和2-3毫米的平均纖維長(zhǎng)度的纖維。
5.權(quán)利要求4的噴墨介質(zhì)，其中所述合成纖維是具有結(jié)晶結(jié)構(gòu)和100-140C的熔點(diǎn)范圍的聚烯烴纖維。
6.權(quán)利要求1的噴墨介質(zhì),其中合成纖維與纖維素纖維的重量比為10:100至60:100。
7.權(quán)利要求1的噴墨介質(zhì)，進(jìn)一步包含位于所述阻隔層(201)上的圖像接收層(202)，所述圖像接收層(202)包含第一類型顏料和第二類型顏料，所述第一類型顏料包含粒度為0.5至3.0微米的顆粒，所述第二類型顏料包含具有5-15微米的粒度、1.5-3毫升/克的孔隙體積和200-400克/100克顆粒的吸收容量的顆粒。
8.權(quán)利要求7的噴墨介質(zhì)，其中所述圖像接收層(202)進(jìn)一步包含酸值小于40的聚合物粘合劑，其中聚合物粘合劑在所述圖像接收層中的量為所述圖像接收層中的顏料總重量的至少30%。.
9.權(quán)利要求8的噴墨介質(zhì)，其中所述圖像接收層(202)包含所述圖像接收層中的顏料總重量的35-50重量份的量的聚合物粘合劑。
10.權(quán)利要求7的噴墨介質(zhì)，其中所述圖像接收層(202)包含在熱下自交聯(lián)的聚合粘合劑。
11.權(quán)利要求1的噴墨介質(zhì)，進(jìn)一步包含粘合在所述阻隔層(201)上的壓敏離型層(203)和位于所述壓敏離型層(203)上的離型層(204)和背襯片層(206)。
12.權(quán)利要求1的噴墨介質(zhì)，進(jìn)一步包含在與圖像接收層(202)相反的噴墨介質(zhì)(214)側(cè)上位于所述阻隔層(201)上的水活化粘合層(205)。
13.權(quán)利要求1的噴墨介質(zhì)，其中所述合成纖維是高密度聚乙烯纖維和低密度聚乙烯纖維的混合物。
14.噴墨介質(zhì)，其包含: 基底層(200)，其包含: 纖維素纖維，其中硬木纖維占所述纖維素纖維的30至70重量％ ； 具有10-40微米的直徑、2-3毫米的平均纖維長(zhǎng)度、結(jié)晶結(jié)構(gòu)和100-140 C的熔點(diǎn)范圍的聚烯烴纖維，所述聚烯烴纖維以所述纖維素纖維的10至60重量％的量包含在所述基底層中； 和聚合粘合劑；和 位于所述基底層(200)的至少一面上的阻隔層(201)，所述阻隔層(201)包含顏料填料和酸值為20-70的聚合物樹(shù)脂；和 位于所述阻隔層(201)上的圖像接收層(202)，所述圖像接收層(202)包含第一類型顏料和第二類型顏料，第一類型顏料包含粒度為0.5至3.0微米的顆粒，第二類型顏料包含具有5-15微米的粒度、1.5-3毫升/克的孔隙體積和200-400克/100克顆粒的吸收容量的顆粒。
15.介質(zhì)片材(200)，其包含: 基底層(200)，其包含: 包含大約70%纖維素纖維和30%合成纖維的纖維，其中所述纖維素纖維包含大約70重量％硬木纖維和30重量％軟木纖維，且所述合成纖維包含高密度聚乙烯纖維和低密度聚乙烯纖維的1:1比率的混合物；包含碳酸鈣和氧化鈦的顏料組合物，所述顏料組合物為纖維素和合成纖維的大約12重量% ； 聚乙烯蠟分散體，聚乙烯蠟分散體的量為所述纖維素和合成纖維的大約5重量％ ;和 丙烯酸乳液粘合 劑，所述丙烯酸乳液粘合劑為所述纖維素和合成纖維的8-10重量％ ；和 圖像接收層。
【文檔編號(hào)】B41M5/00GK103442898SQ201180069463
【公開(kāi)日】2013年12月11日 申請(qǐng)日期:2011年3月29日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月29日
【發(fā)明者】X.周, 巫緒龍, D.埃德蒙德森 申請(qǐng)人:惠普發(fā)展公司，有限責(zé)任合伙企業(yè)