用于噴墨印刷的印刷介質(zhì)的制作方法
【專利摘要】一種印刷介質(zhì)，所述印刷介質(zhì)具有包括纖維素纖維的共混物的基礎(chǔ)基底、以約0Kg/噸所述印刷介質(zhì)至約1Kg/噸所述印刷介質(zhì)的有效量存在的施膠材料和以約4Kg/噸所述印刷介質(zhì)至約25Kg/噸所述印刷介質(zhì)的協(xié)同量存在的多價(jià)陽(yáng)離子鹽。
【專利說(shuō)明】用于噴墨印刷的印刷介質(zhì)
【背景技術(shù)】
[0001 ]在噴墨印刷中，小的油墨液滴被推動(dòng)至印刷介質(zhì)(例如一張紙)上的精確位置處以 產(chǎn)生圖像。油墨液滴部分地通過(guò)被吸收至印刷介質(zhì)中并且部分地通過(guò)油墨中液體載體介質(zhì) 物介質(zhì)的蒸發(fā)而干燥，從而在印刷介質(zhì)上形成圖像。利用這種印刷技術(shù)的噴墨印刷機(jī)通常 用于小規(guī)模印刷（例如在家中或在辦公室中）和用于大規(guī)模工業(yè)印刷。隨著印刷技術(shù)的進(jìn) 步，噴墨印刷機(jī)的速度已經(jīng)大幅增加，致使減少印刷紙張堆疊之間的延遲。
【附圖說(shuō)明】
[0002] 詳細(xì)的描述參考附圖加以描述。在附圖中，參考標(biāo)記最左邊的（多個(gè))數(shù)字標(biāo)識(shí)該 參考標(biāo)記首次出現(xiàn)的圖。相同數(shù)字用于整個(gè)附圖中來(lái)表示相同特征和組件：
[0003] 圖1為說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明主題的一個(gè)實(shí)施例針對(duì)不同Hercules施膠測(cè)試(HST)印刷 介質(zhì)的油墨轉(zhuǎn)移的變化的圖。
[0004] 圖2為說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明主題的一個(gè)實(shí)施例在針對(duì)不同HST印刷介質(zhì)的不同量的裝 載鹽的情況下印刷質(zhì)量的變化的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0005] 隨著噴墨印刷機(jī)被設(shè)計(jì)成更快地印刷，印刷介質(zhì)也必須更快地干燥以確保紙上沒 有油墨的涂抹或轉(zhuǎn)移。例如，在一些情況下，如果一張紙張上的油墨沒有在另一紙張呈堆疊 形式放在其上之前干燥，那么油墨可從一張紙張轉(zhuǎn)移至另一紙張。通常，用于噴墨印刷的印 刷介質(zhì)（下文也稱為印刷介質(zhì))包含由硬木纖維或軟木纖維或兩者的組合制成的基礎(chǔ)基底， 所述基礎(chǔ)基底具有填料，例如沉淀碳酸鈣(PCC)、粘土、滑石、T I 02或它們的組合，并且所 述印刷介質(zhì)用施膠材料(例如淀粉或烷基琥珀酸酐(ASA)或烷基烯酮二聚體(AKD))處理。
[0006] 所述施膠材料一般用于減少基礎(chǔ)基底中油墨的吸收，使得印刷質(zhì)量有所改進(jìn)，例 如，如通過(guò)印刷的圖像的光學(xué)密度所測(cè)量。然而，油墨吸收的減少導(dǎo)致更長(zhǎng)的油墨干燥時(shí) 間。因此，一般在油墨干燥時(shí)間與印刷質(zhì)量之間觀察到折衷，即當(dāng)紙被設(shè)計(jì)成更具吸收性 時(shí)，印刷質(zhì)量通常受到影響。
[0007] 本發(fā)明主題涉及用于噴墨印刷的印刷介質(zhì)。某些術(shù)語(yǔ)在通篇說(shuō)明書中用于指某些 組分并且被解釋為通過(guò)舉例的方式且出于解釋而非限制性目而被提及。
[0008] 當(dāng)提及數(shù)值或范圍時(shí)，術(shù)語(yǔ)"約"意指涵蓋當(dāng)進(jìn)行測(cè)量時(shí)可出現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)誤差所產(chǎn)生 的值。所述測(cè)量偏差通常在所陳述的數(shù)值的正或負(fù)10%內(nèi)。
[0009] 當(dāng)提及噴墨印刷的圖像時(shí)，術(shù)語(yǔ)"印刷質(zhì)量"或"PQ"可指一種或多種印刷特征，例 如光學(xué)密度(0D)或"印刷密度"、色域、邊緣銳度、透印以及印刷介質(zhì)的油墨干燥時(shí)間。
[0010] "黑色光學(xué)密度"（K〇D)為黑色圖像的光學(xué)密度并且測(cè)量為由反射系數(shù)測(cè)量值計(jì)算 的對(duì)數(shù)值。K0D = l〇g1Q(100/Rb)，其中Rb為黑色圖像的反射值，用％為單位表示。K0D值越高， 所獲得的黑色圖像越深。
[0011] "品紅色光學(xué)密度"（MOD)為品紅色圖像的光學(xué)密度并且測(cè)量為由反射系數(shù)測(cè)量值 計(jì)算的對(duì)數(shù)值。MOD = 1 og1Q(100/Rm)，其中1為品紅色圖像的反射值，用％為單位表示。MOD 值越高，所獲得的品紅色圖像越深。
[0012] "油墨干燥時(shí)間"是指油墨干燥使得其不會(huì)涂抹或轉(zhuǎn)移至其它表面所花費(fèi)的時(shí)間。
[0013] "基礎(chǔ)基底"包括傳統(tǒng)紙，如磨木紙、非磨木紙;合成紙，和再生紙，由所述再生紙可 制備印刷介質(zhì)。更一般來(lái)說(shuō)，基礎(chǔ)基底包括基于纖維素纖維和其它已知紙纖維的基底?；A(chǔ) 基底可具有任何尺寸（例如大小或厚度)或形式（如紙漿、濕紙和干紙）?；A(chǔ)基底可呈卷的 形式，或呈扁平或片狀結(jié)構(gòu)的形式，其可具有可變尺寸。具體來(lái)說(shuō)，基礎(chǔ)基底意圖包括普通 紙或未涂布紙或具有填料或表面顏料的紙。例如，根據(jù)印刷介質(zhì)的所需最終應(yīng)用，基礎(chǔ)基底 可為約2密耳至約30密耳厚。
[0014] 基礎(chǔ)基底可由硬木紙漿或軟木紙漿或二者的組合制得，并且可包括填料，例如沉 淀碳酸鈣(PCC)、其它形式的碳酸鈣(GCC)、粘土、滑石、Ti0 2或它們的組合。術(shù)語(yǔ)"硬木紙衆(zhòng)" 是指源于落葉樹(被子植物）的木質(zhì)物質(zhì)的纖維紙漿，所述落葉樹如樺樹、橡樹、山毛櫸、楓 樹以及桉樹。術(shù)語(yǔ)"軟木紙衆(zhòng)"是指源于針葉樹(裸子植物）的木質(zhì)物質(zhì)的纖維紙漿，所述針 葉樹如各種冷杉、云杉和松樹，例如火炬松、沼澤松、科羅拉多云杉(Colorado spruce)、香 脂冷杉以及花旗松(Douglas fir)。
[0015] "印刷介質(zhì)"是指由基礎(chǔ)基底制備并且適用于噴墨印刷的介質(zhì)(例如紙）。印刷介質(zhì) 可用于大的工業(yè)規(guī)模印刷或用于家庭或辦公室印刷機(jī)。如同基礎(chǔ)基底，所述印刷介質(zhì)可呈 卷的形式，或呈扁平或片狀結(jié)構(gòu)的形式，其可具有可變尺寸。此外，所述印刷介質(zhì)可除了根 據(jù)本發(fā)明主題向所述基礎(chǔ)基底提供的處理以外并且在所述處理之前或之后經(jīng)歷額外加工。 所述額外加工可包括如造紙工業(yè)中通?？蛇M(jìn)行的加工以形成書寫紙、繪圖紙、相片紙、涂布 紙等。例如，可使用額外成分，例如顏料、分散劑、光學(xué)增白劑、熒光染料、表面活性劑、消泡 劑、防腐劑、顏料、粘結(jié)劑、pH控制劑、涂料脫模劑、流變改性劑以及通常使用的且可與本發(fā) 明主題相容的任何其它合適的涂料或表面處理材料。
[0016] "Hercules施膠測(cè)試"（HST)是指基于Hercules綠色染料和2%甲酸溶液的混合物 穿透基底所花費(fèi)的時(shí)間來(lái)測(cè)試基底上的施膠的標(biāo)準(zhǔn)Hercules型方法，例如TAPPI標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試 方法T 530。測(cè)試結(jié)果一般以時(shí)間單位表示。
[0017] 比率、濃度、量和其它數(shù)值數(shù)據(jù)可在本文中以范圍形式呈現(xiàn)。應(yīng)理解的是，使用這 種范圍形式僅僅為了方便和簡(jiǎn)潔，并且應(yīng)靈活地解釋為不僅包括明確陳述為范圍的限值的 數(shù)值，而且包括該范圍內(nèi)涵蓋的所有單個(gè)數(shù)值或子范圍，就如同各數(shù)值和子范圍被明確陳 述。例如，約1~l〇Kg的重量范圍應(yīng)解釋為不僅包括約lKg至約10Kg的明確陳述的限值，而且 包括例如1至8Kg、2至5Kg等子范圍，以及在規(guī)定范圍內(nèi)的包括分?jǐn)?shù)(fractional amount)的 個(gè)別量，例如2Kg、3.5Kg和5Kg。
[0018] 應(yīng)認(rèn)識(shí)到，僅為了方便起見，各種術(shù)語(yǔ)已在上文中加以定義。這些定義應(yīng)依照本公 開的剩余部分來(lái)閱讀，并且如由本領(lǐng)域技術(shù)人員理解。本文中使用的各種術(shù)語(yǔ)具有本領(lǐng)域 中認(rèn)可且已知的含義;然而，為了方便和完整，上文已經(jīng)提供了特定術(shù)語(yǔ)及其含義。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明的主題，可制得所述印刷介質(zhì)，使得所述印刷介質(zhì)具高度吸收性并且 同時(shí)印刷質(zhì)量也很高，例如，如通過(guò)光學(xué)密度所測(cè)量。因此，根據(jù)本發(fā)明主題的印刷介質(zhì)可 實(shí)現(xiàn)快速干燥時(shí)間和高印刷質(zhì)量。在一個(gè)實(shí)施方式中，可通過(guò)將其它情況下通常用于紙中 的施膠的量降低至有效量以增加油墨的吸收速率并由此減少油墨干燥時(shí)間來(lái)獲得本發(fā)明 主題的印刷介質(zhì)。此外，本發(fā)明主題的印刷介質(zhì)可包括協(xié)同量的多價(jià)陽(yáng)離子鹽以改進(jìn)當(dāng)施 膠的量減少時(shí)在其它情況下可劣化的印刷質(zhì)量。
[0020] 在一個(gè)實(shí)施方式中，所述印刷介質(zhì)包含含有硬木纖維和軟木纖維的共混物的基礎(chǔ) 基底、以約〇Kg/噸所述印刷介質(zhì)至約lKg/噸所述印刷介質(zhì)的有效量存在的施膠材料以及以 約4Kg/噸至約25Kg/噸所述印刷介質(zhì)的協(xié)同量存在的多價(jià)陽(yáng)離子鹽。在一個(gè)實(shí)例中，所述施 膠材料可為烷基琥珀酸酐(ASA)，并且所述多價(jià)陽(yáng)離子鹽可為氯化鈣。此外，所述印刷介質(zhì) 可具有在約〇~10秒范圍內(nèi)的Hercules施膠測(cè)試(HST)，和至少1.15的黑色光學(xué)密度(K0D)。 在一個(gè)實(shí)例中，所述印刷介質(zhì)可具有在約〇. 3~4.5秒范圍內(nèi)的HST。因此，在一個(gè)實(shí)例中，施 膠材料的有效量可理解為產(chǎn)生約〇~10秒的HST的施膠材料的量。類似地，在一個(gè)實(shí)例中，所 述多價(jià)陽(yáng)離子鹽的協(xié)同量可理解為當(dāng)與有效量的施膠材料一起使用時(shí)產(chǎn)生至少1.15的K0D 的所述多價(jià)陽(yáng)離子鹽的量。
[0021] 在一個(gè)實(shí)例中，所述印刷介質(zhì)中的施膠材料的有效量的范圍可為約〇.25Kg/噸至 約0.75Kg/噸所述印刷介質(zhì)，而所述多價(jià)陽(yáng)離子鹽的協(xié)同量的范圍可為約5.5Kg/噸至約 20Kg/噸所述印刷介質(zhì)。
[0022] 合適的施膠材料的實(shí)例包括但不限于淀粉和淀粉衍生物、羧甲基纖維素(CMC)、甲 基纖維素、海藻酸鹽、蠟、蠟乳液、烷基烯酮二聚體(AKD)、烷基琥珀酸酐(ASA)、烯基烯酮二 聚體乳液(AnKD )、ASA或AKD與陽(yáng)離子淀粉的乳液、ASA混入的明礬、水溶性聚合物材料(例如 聚乙烯醇）、明膠、丙烯酰胺聚合物、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、苯乙烯-丁二烯、丙烯腈丁二烯共聚物、苯乙烯丙烯酸共聚物和共聚物以及它們 的組合。在多種應(yīng)用中，一些類型的淀粉用作表面施膠劑。合適的淀粉的實(shí)例為玉米淀粉、 木薯淀粉、小麥淀粉、大米淀粉、西米淀粉和馬鈴薯淀粉。這些淀粉種類可為非改性淀粉、酶 改性淀粉、熱和熱化學(xué)改性淀粉以及化學(xué)改性淀粉?；瘜W(xué)改性淀粉的實(shí)例為轉(zhuǎn)化淀粉，例如 酸流動(dòng)性淀粉、氧化淀粉和焦糊精;衍生淀粉，例如羥烷基化淀粉、氰乙基化淀粉、陽(yáng)離子淀 粉醚、陰離子淀粉、淀粉酯、淀粉接枝物和疏水性淀粉。
[0023] 另外，本發(fā)明主題的印刷媒劑包括協(xié)同量的（多種)多價(jià)陽(yáng)離子鹽以獲得如上文所 述的可接受的印刷質(zhì)量。在一個(gè)實(shí)例中，所述多價(jià)陽(yáng)離子鹽可選自由以下組成的組中：包括 氯化鈣(CaCl 2)、氯化鎂(MgCl2)、氯化鋁(A1C13)、硫酸鎂(MgS〇4)、乙酸鈣(Ca(C 2H3〇2)2)、丙酸 鈣Ca(C2H 5⑶0)2、乳酸鈣(C6H1QCa06 · χΗ20)、硝酸鈣Ca(N03)2和它們的組合?？苫谌绯杀?、 可用性、腐蝕減少的潛力和其它造紙廠工藝考慮因素的因素來(lái)選擇鹽的類型或鹽的組合。 在一個(gè)實(shí)例中，氯化鈣可為優(yōu)選的多價(jià)陽(yáng)離子鹽。在一個(gè)實(shí)施方式中，可使用造紙機(jī)施膠機(jī) 將所述鹽作為表面施膠處理的一部分涂覆在印刷介質(zhì)上。在其它實(shí)施方式中，可將所述鹽 作為造紙工藝中的不同階段的一部分涂覆。
[0024] 在一個(gè)實(shí)施方式中，本發(fā)明主題的印刷介質(zhì)包含含有纖維的纖維素共混物的基礎(chǔ) 基底、用以實(shí)現(xiàn)約〇~10秒的Hercules施膠測(cè)試(HST)的有效量的施膠材料和用以實(shí)現(xiàn)至少 1.15的黑色光學(xué)密度(K0D)的協(xié)同量的多價(jià)陽(yáng)離子鹽。所述基礎(chǔ)基底可為任何纖維素纖維 共混物，包括硬木纖維和軟木纖維，并且可包括填充材料。
[0025]在一個(gè)實(shí)例中，有效量的施膠材料實(shí)現(xiàn)約0.3~4.5秒的HST。例如，施膠材料的有 效量在約〇Kg/噸至約lKg/噸所述印刷介質(zhì)的范圍內(nèi)。在一個(gè)實(shí)例中，多價(jià)陽(yáng)離子鹽的協(xié)同 量在約4Kg/噸至約25Kg/噸所述印刷介質(zhì)的范圍內(nèi)。
[0026] 在一個(gè)實(shí)施方式中，所述多價(jià)陽(yáng)離子鹽為氯化鈣，并且膠料為ASA。此外，在一個(gè)實(shí) 施方式中，氯化鈣的協(xié)同量可在約4Kg/噸至25Kg/噸印刷介質(zhì)的范圍內(nèi)，具體地在8Kg/噸至 20Kg/噸印刷介質(zhì)的范圍內(nèi)，并且更具體地在約1 OKg/噸至15Kg/噸印刷介質(zhì)的范圍內(nèi)。應(yīng)理 解，可基于本發(fā)明主題使用除了氯化鈣之外的協(xié)同量的多價(jià)陽(yáng)離子鹽。在一個(gè)實(shí)例中，除了 氯化鈣之外的多價(jià)陽(yáng)離子鹽的協(xié)同量可基于印刷介質(zhì)的表面上所提供的陽(yáng)離子容量的相 等量來(lái)確定，所述陽(yáng)離子容量如由4kg/噸至25kg/噸氯化鈣鹽的范圍所提供以獲得至少 1.15的腳。
[0027] 本發(fā)明主題進(jìn)一步涉及一種通過(guò)以下步驟制備印刷介質(zhì)的方法:獲得包含比率范 圍在約100%(HW):0%(SW)至約30%(HW):70%(SW)的硬木(HW)纖維和軟木（SW)纖維的共 混物的基礎(chǔ)基底，選擇約0至lKg/噸所述印刷介質(zhì)的范圍內(nèi)的有效量的施膠材料，選擇約 4Kg/噸至25Kg/噸所述印刷介質(zhì)的范圍內(nèi)的協(xié)同量的多價(jià)陽(yáng)離子鹽，以及將所述施膠材料 和所述多價(jià)陽(yáng)離子鹽添加至所述基礎(chǔ)基底，例如在造紙工藝期間在施膠機(jī)處以形成所述印 刷介質(zhì)。
[0028]在一個(gè)實(shí)例中，有效量的施膠材料實(shí)現(xiàn)約0~10秒的Hercules施膠測(cè)試(HST)，并 且協(xié)同量的多價(jià)陽(yáng)離子鹽實(shí)現(xiàn)至少1.15的黑色光學(xué)密度(K0D)。
[0029] 基礎(chǔ)基底和纖維素纖維共混物
[0030]用于制造可噴墨印刷紙或印刷介質(zhì)的基礎(chǔ)基底包含任何類型的纖維素纖維，或已 知用于造紙的纖維的組合。例如，所述基底可由制備用于造紙纖維的源于闊葉樹、針葉樹或 闊葉樹和針葉樹的組合的紙漿纖維制得，所述造紙纖維通過(guò)已知的消化、精煉和漂白操作 獲得，所述操作例如通常用于機(jī)械、熱機(jī)械、化學(xué)和半化學(xué)、制漿或其它眾所周知的制漿工 藝的那些。對(duì)于一些應(yīng)用，全部或一部分的紙漿纖維是由非木質(zhì)草本植物獲得，所述草本植 物例如洋麻、大麻、黃麻、亞麻、劍麻、竹子和蕉麻。漂白或未漂白的紙漿纖維可用于制備用 于印刷介質(zhì)的合適的基礎(chǔ)基底。再生紙漿纖維也適合使用。在一些應(yīng)用中，所述基礎(chǔ)基底通 過(guò)組合約30%至約100% (重量)的硬木纖維和約0%至約70% (重量)的軟木纖維制得。 [0031]此外，多種填料中的任一種均可在基礎(chǔ)基底的形成期間以各種量包含于紙漿中， 以控制基礎(chǔ)基底的物理特性，這取決于用戶的特定需求。一些合適的填料為例如碳酸鈣、沉 淀碳酸鈣、二氧化鈦、高嶺土和硅酸鹽，其可加入紙漿中。對(duì)于許多基礎(chǔ)基底配方，紙漿中的 填料含量在約〇%至約40% (重量)干纖維紙漿的范圍內(nèi)。在那些應(yīng)用中的一些中，填料代表 約10%至約20% (重量）干纖維紙漿。在所述印刷介質(zhì)中，纖維素基礎(chǔ)基底可具有約35~ 250gsm范圍內(nèi)的定量(basis weight)，在一個(gè)實(shí)例中，具有約0.5%至35% (重量)填料。 [0032] 處理基礎(chǔ)基底以獲得印刷介質(zhì)
[0033]可在如上文所討論的施膠機(jī)中將有效量的施膠材料和協(xié)同量的陽(yáng)離子鹽添加至 所述基礎(chǔ)基底中。在一個(gè)實(shí)例中，所述施膠材料可選自由以下組成的組中：淀粉和淀粉衍生 物、羧甲基纖維素(CMC)、甲基纖維素、海藻酸鹽、蠟、蠟乳液、烷基烯酮二聚體(AKD)、烷基琥 珀酸酐(ASA)、烯基烯酮二聚體乳液(AnKD)、ASA或AKD與陽(yáng)離子淀粉的乳液、ASA混入的明 礬、水溶性聚合物材料(例如聚乙烯醇）、明膠、丙烯酰胺聚合物、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、苯乙烯-丁二烯、丙烯腈丁二烯共聚物、苯乙烯丙烯 酸共聚物和共聚物以及它們的組合。在多種應(yīng)用中，一些類型的淀粉用作表面施膠劑。合適 的淀粉的實(shí)例為玉米淀粉、木薯淀粉、小麥淀粉、大米淀粉、西米淀粉和馬鈴薯淀粉。這些淀 粉種類可為非改性淀粉、酶改性淀粉、熱和熱化學(xué)改性淀粉以及化學(xué)改性淀粉?；瘜W(xué)改性淀 粉的實(shí)例為轉(zhuǎn)化淀粉，例如酸流動(dòng)性淀粉、氧化淀粉和焦糊精;衍生淀粉，如羥烷基化淀粉、 氰乙基化淀粉、陽(yáng)離子淀粉醚、陰離子淀粉、淀粉酯、淀粉接枝物和疏水性淀粉。在一個(gè)實(shí)例 中，優(yōu)選的施膠材料可為ASA、AKD、淀粉和它們的組合中的一種或多種。在另一實(shí)例中，優(yōu)選 的施膠材料可為ASA。
[0034] 可基于印刷介質(zhì)的最終用途來(lái)選擇施膠材料，例如印刷介質(zhì)是否將用于照片印刷 或工業(yè)印刷等。此外，如應(yīng)理解，可基于造紙工藝的其它操作參數(shù)(例如成本、工藝條件等） 來(lái)選擇施膠材料?？纱_定施膠材料的有效量，使得印刷介質(zhì)實(shí)現(xiàn)約〇~10秒范圍內(nèi)的HST。在 一個(gè)實(shí)例中，可確定施膠材料的有效量以實(shí)現(xiàn)〇. 3~4.5秒范圍內(nèi)的HST。在另一實(shí)例中，有 效量的施膠材料實(shí)現(xiàn)〇. 3~1秒范圍內(nèi)的HST。
[0035] 由于內(nèi)部施膠和表面施膠控制了關(guān)于所涂覆的油墨的吸收容量和吸收速度，從而 影響HST，因此有效量的施膠材料可作為內(nèi)部施膠或表面施膠涂覆或者可分布于內(nèi)部施膠 與表面施膠之間。
[0036] 雖然所述多價(jià)陽(yáng)離子鹽的實(shí)例包括氯化鈣（CaCl2)、氯化鎂（MgCl2)、氯化鋁 (A1C1 3)、硫酸鎂(MgS〇4)、乙酸鈣（Ca(C2H3〇2) 2)、丙酸鈣Ca(C2H5⑶0)2、乳酸鈣C6H 1()Ca06 · χΗ20、硝酸鈣Ca(N03)2和它們的組合，但所述多價(jià)陽(yáng)離子鹽的選擇可本身基于成本、可用性、 腐蝕減少的潛力和造紙工藝參數(shù)中的一種或多種。例如，基于用于造紙工藝中的設(shè)備的構(gòu) 造材料，在一個(gè)實(shí)施方式中可選擇氯化鈣，而在另一實(shí)施方式中可選擇氯化鈣和丙酸鈣的 組合。類似地，基于其它工藝參數(shù)(例如加工溫度），可選擇合適的多價(jià)陽(yáng)離子鹽。此外，可確 定所選擇的多價(jià)陽(yáng)離子鹽的協(xié)同量，使得印刷介質(zhì)實(shí)現(xiàn)至少1.15的K0D。
[0037]此外，可與本發(fā)明主題相容的額外表面處理材料可應(yīng)用于造紙工藝，例如顏料、分 散劑、光學(xué)增白劑、熒光染料、表面活性劑、消泡劑、防腐劑、顏料、粘結(jié)劑、pH控制劑、涂料脫 模劑、流變改性劑等。
[0038]如本文所述而制備的印刷介質(zhì)有助于在提高的印刷質(zhì)量和減少的濕油墨涂抹下 更快的印刷速度，例如，當(dāng)印刷介質(zhì)的堆疊之間存在極少延遲或無(wú)延遲時(shí)。以下討論針對(duì)本 發(fā)明主題的各種實(shí)施例。盡管某些方法和組合物已經(jīng)在本文中作為實(shí)施例加以描述，但本 專利的涵蓋范圍并不限于此。相反，本發(fā)明主題涵蓋在字面上或在等同原則下完全落入權(quán) 利要求書的范圍內(nèi)的所有方法和組合物。
[0039] 實(shí)施例
[0040]在實(shí)施例中使用用于鹽的裝載、膠料的裝載和評(píng)價(jià)印刷質(zhì)量的以下一般方法。 [0041]用于鹽裝載的實(shí)驗(yàn)室涂層取樣(draw down)方法
[0042]鹽的裝載使用Mayer棒涂布機(jī)用8號(hào)棒進(jìn)行以獲得基礎(chǔ)基底上大約25微米厚的濕 涂層。
[0043]如實(shí)施例中所用的術(shù)語(yǔ)"紙張(sheet)"是指具有不同數(shù)量的膠料和鹽裝載于其上 以形成印刷介質(zhì)的基礎(chǔ)基底，并且包括不含鹽的基礎(chǔ)基底。
[0044] 印刷質(zhì)量
[0045] 使用反射密度計(jì)以光學(xué)密度（"0D"）的單位測(cè)量黑色光學(xué)密度和品紅色光學(xué)密度。 所述方法包括將有色固體塊印刷在紙張上，并且測(cè)量所印刷的圖像的光學(xué)密度。根據(jù)所用 的特定印刷機(jī)和所選擇的印刷模式以及密度計(jì)模式和色彩設(shè)定，0D可存在一些變化。測(cè)試 中所用的印刷機(jī)為使用油墨墨盒C4900A和C4901A的HP OfficeJet Pro 8500。印刷模式為 默認(rèn)普通紙模式。所用的密度計(jì)為具有6mm孔徑的X-RITE型938光密度計(jì)。密度測(cè)量設(shè)定為 可見色、狀態(tài)T和絕對(duì)密度模式。
[0046]通常，顏料黑的目標(biāo)光學(xué)密度(0D)("K0D"）在針對(duì)使用最常見黑色油墨的HP臺(tái)式 噴墨印刷機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)(普通紙、正常）印刷模式中為約或大于1.15。優(yōu)選地，所述K0D等于或大 于約1.20。顏料品紅的目標(biāo)光學(xué)密度(0D)( "MOD"）在針對(duì)使用最常見品紅色油墨的HP臺(tái)式 噴墨印刷機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)(普通紙、正常）印刷模式中為約或大于1.10。優(yōu)選地，所述MOD等于或大 于約1.15。
[0047] 實(shí)施例1
[0048]不含陽(yáng)離子鹽的已知HST的紙張的印刷質(zhì)量
[0049] 在本實(shí)施例中，取得在造紙機(jī)上由不同施膠水平制造的紙并且由按照TAPPI標(biāo)準(zhǔn) 測(cè)試方法T 530測(cè)量的HST值進(jìn)行表征。在這些紙張中的每一張上，在0秒的堆疊時(shí)間延遲和 3秒的堆疊時(shí)間延遲的情況下測(cè)量黑色油墨的％(?轉(zhuǎn)移。實(shí)施例的結(jié)果在下表1中列出并且 用圖表形式在圖1中以圖100說(shuō)明。
[0050] 表1:印刷質(zhì)量隨HST和堆疊延遲時(shí)間的變化
[0051]
[0058] 表2:K0D隨HST和鹽裝載水平的變化
[0059]
[0060] 如表2中所示的數(shù)據(jù)以圖表形式在圖2中說(shuō)明。因此，圖2為說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明主題的 一個(gè)實(shí)施例在針對(duì)不同HST紙張的不同量的裝載鹽的情況下印刷質(zhì)量的變化的圖200。如由 表2和圖200可見，具有0.3秒HST的低HST紙張?jiān)谛∮诩s4Kg鹽/噸紙的低鹽裝載下具有降低 的印刷質(zhì)量，并且當(dāng)添加更多鹽時(shí)，印刷質(zhì)量得到提高。還可見，在本實(shí)施例中約5.5~10Kg 鹽/噸紙張的鹽裝載提供可接受的印刷質(zhì)量。
[0061] 相比之下，較高HST紙張起初具有可接受的印刷質(zhì)量，但如圖100中可見，其也趨于 轉(zhuǎn)移更多的油墨并且具有更長(zhǎng)的油墨干燥時(shí)間。因此，從圖100和200可推斷出具有有效量 的膠料來(lái)實(shí)現(xiàn)低HST的紙張具有快速干燥時(shí)間，并且還可在添加協(xié)同量的鹽時(shí)顯示可接受 的印刷質(zhì)量。
[0062] 實(shí)施例3
[0063] HST隨膠料的量的變化
[0064] 取得具有70%硬木(HW)和30%軟木(SW)纖維以及4%PCC填料的基礎(chǔ)基底。所述基 礎(chǔ)基底不具有任何表面膠料。紙的定量為75gm/nf 2。在基礎(chǔ)基底的制造期間，如表3所示添 加不同量的ASA膠料以形成稱作L1~L6的基礎(chǔ)紙張。使用TAPPI標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法T 530測(cè)量 HST，并且通過(guò)Br i s tow輪使用呈液體的黑色噴墨油墨測(cè)量吸收。所用的Br i s tow輪測(cè)試方法 為ASTM D5455-93。發(fā)現(xiàn)不同的HST基礎(chǔ)紙張 L1~L6具有如表3所示的吸收和HST特征。
[0065] 表3: HST和吸收速率隨不同ASA膠料的變化
[0066]
[0067] 如由表3可見，當(dāng)ASA膠料的量增加時(shí)，HST增加并且平均吸收速率降低，即干燥時(shí) 間增加。此外，在較高ASA膠料，如基礎(chǔ)紙張 L4~L6中的膠料的情況下，觀察到印刷的油墨顯 示斑點(diǎn)狀或污點(diǎn)狀外觀，特別是在固體噴墨印刷區(qū)域中。另一方面，在較低ASA膠料，如紙張 L1~L3中的膠料的情況下，HST較低并且印刷斑點(diǎn)也較淺。然而，如實(shí)施例1和2所示，具有低 HST的紙張的印刷質(zhì)量也趨于較低。
[0068] 實(shí)施例4
[0069] 具有不同量的膠料并且裝載有特定量的陽(yáng)離子鹽的紙張的印刷質(zhì)量
[0070] 在本實(shí)施例中，取得如以上實(shí)施例3中所制備的具有不同量的ASA膠料的紙張 L1~ L6,并且用約8Kg鹽/噸紙張的氯化鈣裝載。為實(shí)現(xiàn)這種鹽裝載，制得氯化鈣于水中的3% (重 量)溶液，并且使用#8Mayer下降棒(drawdown rod)將所述溶液涂覆至所述紙張。接著干燥 紙張以獲得印刷介質(zhì)。以這種方式涂覆于75gsm基礎(chǔ)基底上的CaCl2的3%溶液大約等于8Kg 鹽/噸印刷介質(zhì)。接著使用先前所述的方法測(cè)量K0D和MOD。結(jié)果在下表4中列出。
[0071] 表4:在恒定鹽裝載下印刷質(zhì)量隨膠料的變化
[0072]
[0073]如由表4可見，在添加約8Kg/噸的氯化鈣鹽時(shí)，如通過(guò)K0D所測(cè)量的黑色油墨的印 刷質(zhì)量提高至可接受的水平，即使對(duì)于與高HST紙張(例如L4~L6)相比的低HST紙張(例如 L1~L3)也是如此。然而，如通過(guò)MOD對(duì)品紅色油墨所測(cè)量的印刷質(zhì)量對(duì)于L1仍保持較低。
[0074] 實(shí)施例5
[0075] 比較在不同裝載量的陽(yáng)離子鹽下具有少量和大量膠料的紙張的印刷質(zhì)量
[0076]為了比較在低HST和高HST紙張上印刷質(zhì)量隨著鹽裝載的變化，在本實(shí)施例中，將 不同鹽裝載量的氯化鈣鹽涂覆于具有最低HST(Ll)和最高HST(L6)的紙張上。對(duì)于裝載不同 量的鹽，制得具有〇 %、1 %、3 %、5 %、7 %和9 % (重量）的氯化鈣的氯化鈣于水中的溶液。使 用#8Mayer下降棒將所述溶液涂覆于所述紙張并且干燥所述紙張以獲得如下表5所示的具 有不同鹽裝載量的印刷介質(zhì)。如通過(guò)MOD所測(cè)量的使用品紅色油墨的印刷質(zhì)量的結(jié)果也顯 不于下表5中。
[0077]表5:印刷質(zhì)量隨鹽裝載和膠料的變化
[0078]
[0079]
[0080] 如由表5可見，當(dāng)鹽在約8~24Kg/噸紙的范圍內(nèi)并且優(yōu)選地在約13~24Kg/噸紙的 范圍內(nèi)裝載時(shí)，L1達(dá)到可接受水平的印刷質(zhì)量，即約1.1和超過(guò)1.1。相比之下，L6即使在約 3Kg/噸紙的鹽水平下也達(dá)到了可接受水平的印刷質(zhì)量。然而，L6還顯示較深的印刷斑點(diǎn)和 較長(zhǎng)的干燥時(shí)間。
[0081] 因此，從實(shí)施例1~5可見，雖然高HST印刷介質(zhì)在較低的鹽裝載下達(dá)到可接受水平 的印刷質(zhì)量，但所述高HST印刷介質(zhì)還顯示深印刷斑點(diǎn)和低吸收或長(zhǎng)的油墨干燥時(shí)間。另一 方面，具有有效量的膠料來(lái)實(shí)現(xiàn)快速干燥時(shí)間和淺印刷斑點(diǎn)的低HST印刷介質(zhì)可在協(xié)同量 的鹽裝載下達(dá)到可接受水平的印刷質(zhì)量
[0082] 因此，如實(shí)施例中可見，本公開可提供用于噴墨印刷的快速干燥印刷介質(zhì)，其呈現(xiàn) 淺印刷斑點(diǎn)和高印刷質(zhì)量?；谠谥苽溆∷⒔橘|(zhì)中使用的膠料的量和鹽裝載量，本發(fā)明主 題的印刷介質(zhì)可經(jīng)過(guò)調(diào)整以實(shí)現(xiàn)低HST和高0D。
[0083]本發(fā)明主題的其它實(shí)施方式通過(guò)考慮本說(shuō)明書將顯而易見。本文旨在將本說(shuō)明書 和實(shí)施例視為僅為說(shuō)明性的并且涵蓋其等價(jià)方式。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于噴墨印刷的印刷介質(zhì)，包含： 基礎(chǔ)基底，所述基礎(chǔ)基底包含纖維素纖維的共混物； 施膠材料，所述施膠材料以約OKg/噸所述印刷介質(zhì)至約lKg/噸所述印刷介質(zhì)的有效量 存在;和 多價(jià)陽(yáng)離子鹽，所述多價(jià)陽(yáng)離子鹽以約4Kg/噸所述印刷介質(zhì)至約25Kg/噸所述印刷介 質(zhì)的協(xié)同量存在。2. 如權(quán)利要求1所述的印刷介質(zhì)，其中所述施膠材料為烷基琥珀酸酐(ASA)。3. 如權(quán)利要求1所述的印刷介質(zhì)，其中所述多價(jià)陽(yáng)離子鹽為氯化鈣。4. 如權(quán)利要求1所述的印刷介質(zhì)，其中所述施膠材料的所述有效量的范圍為約0.25Kg/ 噸至約0.75Kg/噸所述印刷介質(zhì)。5. 如權(quán)利要求1所述的印刷介質(zhì)，其中所述多價(jià)陽(yáng)離子鹽的所述協(xié)同量的范圍為約 5.5Kg/噸至約20Kg/噸所述印刷介質(zhì)。6. 如權(quán)利要求1所述的印刷介質(zhì)，其中所述印刷介質(zhì)具有約0~10秒的范圍內(nèi)的 Hercules施膠測(cè)試(HST)。7. 如權(quán)利要求1所述的印刷介質(zhì)，其中所述印刷介質(zhì)具有至少1.15的黑色光學(xué)密度 (K0D)〇8. -種用于噴墨印刷的印刷介質(zhì)，包含： 基礎(chǔ)基底，所述基礎(chǔ)基底包含纖維素纖維共混物； 有效量的施膠材料以實(shí)現(xiàn)約〇~10秒的Hercules施膠測(cè)試(HST);和 協(xié)同量的多價(jià)陽(yáng)離子鹽以實(shí)現(xiàn)至少1.15的黑色光學(xué)密度(K0D)。9. 如權(quán)利要求8所述的印刷介質(zhì)，其中所述有效量的施膠材料實(shí)現(xiàn)約0.3~4.5秒的 HST〇10. 如權(quán)利要求8所述的印刷介質(zhì)，其中所述施膠材料的所述有效量的范圍為約OKg/噸 至約lKg/噸所述印刷介質(zhì)，并且其中所述多價(jià)陽(yáng)離子鹽的所述協(xié)同量的范圍為約4Kg/噸至 約2 5Kg/噸所述印刷介質(zhì)。11. 如權(quán)利要求8所述的印刷介質(zhì)，其中所述施膠材料選自由淀粉、淀粉衍生物、羧甲基 纖維素（CMC)、甲基纖維素、海藻酸鹽、蠟、蠟乳液、烷基烯酮二聚體(AKD)、烷基琥珀酸酐 (ASA)、烯基烯酮二聚體乳液(AnKD)、ASA與陽(yáng)離子淀粉的乳液、AKD與陽(yáng)離子淀粉的乳液、 ASA混入的明礬、聚乙烯醇、明膠、丙烯酰胺聚合物、丙烯酸聚合物、丙烯酸共聚物、乙酸乙烯 酯膠乳、聚酯、偏二氯乙烯膠乳、苯乙烯-丁二烯、丙烯腈丁二烯共聚物、苯乙烯丙烯酸共聚 物和它們的組合組成的組中。12. 如權(quán)利要求8所述的印刷介質(zhì)，其中所述多價(jià)陽(yáng)離子鹽選自由氯化鈣(CaCl2)、氯化 鎂(MgCl 2)、氯化鋁(A1C13)、硫酸鎂(MgS〇4)、乙酸鈣(Ca(C2H 3〇2)2)、丙酸鈣 Ca(C2H5COO)2、乳 酸鈣C6H 1QCa06 · χΗ20、硝酸鈣Ca(N03)2和它們的組合組成的組中。13. -種制備用于噴墨印刷的印刷介質(zhì)的方法，所述方法包括： 獲得包含硬木(HW)纖維和軟木(SW)纖維的共混物的基礎(chǔ)基底，所述硬木纖維與軟木纖 維的比率在約l〇〇%(HW):〇%(SW)至約3〇%(HW):7〇%(SW)的范圍內(nèi)； 選擇約0至lKg/噸所述印刷介質(zhì)的范圍內(nèi)的有效量的施膠材料； 選擇約4Kg/噸至25Kg/噸所述印刷介質(zhì)的范圍內(nèi)的協(xié)同量的多價(jià)陽(yáng)離子鹽；以及 在造紙工藝期間在施膠機(jī)處將所述施膠材料和所述多價(jià)陽(yáng)離子鹽添加至所述基礎(chǔ)基 底以形成所述印刷介質(zhì)。14. 如權(quán)利要求13所述的方法，其中所述施膠材料選自由淀粉、淀粉衍生物、羧甲基纖 維素（CMC)、甲基纖維素、海藻酸鹽、蠟、蠟乳液、烷基烯酮二聚體(AKD)、烷基琥珀酸酐 (ASA)、烯基烯酮二聚體乳液(AnKD)、ASA或AKD與陽(yáng)離子淀粉的乳液、ASA混入的明礬、聚乙 烯醇、明膠、丙烯酰胺聚合物、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、苯乙烯-丁二烯、丙烯腈丁二烯共聚物、苯乙烯丙烯酸共聚物和它們的各種組合組成 的組中。15. 如權(quán)利要求13所述的方法，其中所述多價(jià)陽(yáng)離子鹽選自由氯化鈣(CaCl2)、氯化鎂 (MgCl2)、氯化鋁(A1C1 3)、硫酸鎂(MgS〇4)、乙酸鈣(Ca(C2H3〇2) 2)、丙酸鈣 Ca(C2H5 ⑶ 0)2、乳酸 鈣C6H1()Ca06 · χΗ20、硝酸鈣Ca(N03)2和它們的組合組成的組中。
【文檔編號(hào)】B41M5/00GK105873770SQ201480072043
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2014年1月30日
【發(fā)明人】約翰·L·斯托費(fèi), 西爾克·庫(kù)爾特奈, 托馬斯·羅格·奧斯瓦爾德
【申請(qǐng)人】惠普發(fā)展公司，有限責(zé)任合伙企業(yè)