可印刷記錄介質(zhì)的制作方法
【專利摘要】含有基礎(chǔ)基底和具有按涂料組合物總重量計約3至約65重量%的總固含量并包含約10至約90重量%的具有約40至約500納米粒度的淀粉納米顆粒和約10至約90重量%的水溶性二價或多價金屬鹽的涂層的可印刷記錄介質(zhì)。本文還描述了制造該可印刷記錄介質(zhì)的方法和使用該記錄介質(zhì)產(chǎn)生印刷圖像的方法。
【專利說明】可印刷巧錄介質(zhì)
[000。 背景 噴墨印刷是一種非擊打式(non-impact)印刷方法，其中電子信號控制并引導(dǎo)可沉積在 各種基底上的墨滴或墨流。當前的噴墨印刷技術(shù)設(shè)及通過熱噴射、壓電式壓力或振蕩迫使 墨滴通過小噴嘴到介質(zhì)表面上。由于許多原因，包括低印刷機噪音、高速記錄和多色記錄能 力，運種技術(shù)已成為在各種介質(zhì)表面，特別是紙上記錄圖像的流行方式。噴墨卷筒紙印刷 (inkjet web printing)是特別好地適用于商業(yè)和工業(yè)印刷的技術(shù)。
[0002] 迅速變得明確的是，使用運樣的印刷技術(shù)印刷的圖像的圖像質(zhì)量強烈依賴于所用 記錄介質(zhì)的構(gòu)造。因此，已經(jīng)開發(fā)出通常?？谠O(shè)計的改進的記錄介質(zhì)。但是，盡管已經(jīng)進行 許多開發(fā)，但尋找有效的可印刷記錄介質(zhì)通常帶來挑戰(zhàn)。因此，研究繼續(xù)開發(fā)運樣的介質(zhì)基 底。
[0003] 附圖簡述 附圖例示了本發(fā)明記錄介質(zhì)的各種實施方案并且是說明書的一部分。圖1和2是根據(jù)本 公開的實施方案的可印刷記錄介質(zhì)的剖視圖。
[0004] 發(fā)明詳述 在公開和描述本公開的具體實施方案之前，要理解的是，本公開不限于本文中公開的 特定工藝和材料。還要理解的是，本文所用的術(shù)語僅用于描述具體實施方案并且無意為限 制性的，因為保護范圍將由權(quán)利要求及其等同內(nèi)容限定。在描述和要求保護本制品和方法 中，將使用下列術(shù)語:除非文中清楚地另行規(guī)定，單數(shù)形式"一個"、"一種"和"所述"包括復(fù) 數(shù)指代。濃度、量和其它數(shù)值數(shù)據(jù)在本文中可W范圍格式呈現(xiàn)。要理解的是，運樣的范圍格 式僅為方便和簡要起見使用，應(yīng)靈活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)涵蓋的全部數(shù)值或子范圍，如同明確列舉了每個數(shù)值和子范圍一樣。例如， "約1重量%至約20重量%"的重量范圍應(yīng)被解釋為不僅包括1重量%至20重量％的明確列舉的 濃度界限，還包括個體濃度，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。除非另行指明，所有百分比按重量計（重量％)。本文所用的"圖像"是指 用可見或不可見墨水組合物沉積在材料或基底上的標記、標志、符號、圖形、指示和/或外形 (appearance)。圖像的實例可包括字符、詞語、數(shù)字、字母數(shù)字符號、標點、文本、線條、下劃 線、突出顯示等。
[0005] 本公開設(shè)及含有基礎(chǔ)基底和涂層的可印刷記錄介質(zhì)，所述涂層具有按涂料組合物 (coating compos it ion)總重量計約3至約65重量％的總固含量并包含約10至約90重量％的 粒度為約40至約500納米的淀粉納米顆粒和約10至約90重量%的水溶性二價或多價金屬鹽。 本公開還設(shè)及使用該記錄介質(zhì)產(chǎn)生印刷圖像的方法和制造該可印刷記錄介質(zhì)的方法。
[0006] 本文所述的可印刷記錄介質(zhì)提供在實現(xiàn)高速印刷的同時表現(xiàn)出優(yōu)異圖像質(zhì)量（良 好的滲色(bleed)和聚結(jié)(coalescence)性能）的印刷圖像和制品。高速印刷在本文中是指 可WW50 fpm或更高的速度下完成該印刷方法。
[0007] 本文所述的可印刷介質(zhì)具有快速吸收速率。"快速吸收速率"是指墨水的水、溶劑 和/或載體可被介質(zhì)W快速速率吸收W致該墨水組合物沒有機會相互作用并造成滲色和/ 或聚結(jié)問題。吸收速率取決于并受印刷速度和墨水用量影響。印刷速度越快且墨水用量越 高，對更快被介質(zhì)吸收的要求就越高。具有最大墨水密度，尤其是間色的良好診斷圖 (diagnostic plot)傾向于聚結(jié)，且經(jīng)過原色和間色的區(qū)域填充(area fills)的所有原色 和間色線的圖案傾向于滲色。如果在所需印刷速度下不存在滲色或聚結(jié)，吸收速率則是足 夠的。Bristow wheel測量可用于介質(zhì)上的吸收的定量測量，其中經(jīng)狹縫將固定量的流體施 加到W不同速度移動的介質(zhì)條上。
[0008] 該可印刷記錄介質(zhì)因此呈現(xiàn)出驅(qū)使墨水載體從頂部表面快速至介質(zhì)本體的快速 吸收速率，并呈現(xiàn)出在容易將墨水組合物中存在的著色劑固定到介質(zhì)表面上的同時保留大 量墨水載體的高容量。運些特征使得在噴墨印刷工藝條件下提供良好圖像質(zhì)量。該可印刷 記錄介質(zhì)因此非常適合用于噴墨印刷工藝。據(jù)信，該可印刷記錄介質(zhì)的涂料組合物改進含 有其的介質(zhì)的物理品質(zhì)，所述品質(zhì)包括但不限于，表面光滑度、白度、亮度、不透明度、顏色 (a*、b*)、抗黃變、剛度和尺寸穩(wěn)定性。根據(jù)本公開的可印刷記錄介質(zhì)可W是具有照片圖像 質(zhì)量的紙基印刷介質(zhì)。該印刷介質(zhì)提供真正的高印刷質(zhì)量、高呈色范圍和良好的墨水吸收。 快速墨水吸收速度和著色劑易固定在介質(zhì)表面上的組合實現(xiàn)了表現(xiàn)在呈色范圍和黑色和 彩色光學(xué)密度方面的良好圖像質(zhì)量。
[0009] 可印刷記錄介質(zhì) 圖1和圖2例示了如本文所述的可印刷記錄介質(zhì)（100)。如圖1中所例示的，可印刷介質(zhì) (100)包括支承基礎(chǔ)基底（110)和施加在基礎(chǔ)基底（110)的一面上的涂層（120)。如果將涂覆 面用作圖像接收面，另一面，即背面可W完全沒有任何涂層或可W被其它化學(xué)品（例如施膠 劑）或涂層涂覆W滿足某些特征，如平衡最終產(chǎn)品的卷曲或改進印刷機中的送紙（sheet feeding)。如圖2中所例示的，可W在支承基底（110)的兩個相反面上都施加涂層（120)。雙 面涂覆介質(zhì)因此具有夾層結(jié)構(gòu)，即支承基底(110)的兩面都被涂覆且兩面都可被印刷。
[0010] 布置在支承基礎(chǔ)基底（110)上的涂層（120)可在該介質(zhì)的至少一面上形成具有約 0.5至約20克/平方米(g/m2或gsm)的涂層重量的涂層。該涂層可具有每面約0.5至約15 gsm 或約2至約10 gsm的涂層重量。在一些實例中，該可印刷記錄介質(zhì)含有施加到支承基礎(chǔ)基底 (110)的僅一面上并具有約0.5至約20 gsm的涂層重量的涂層（120)。在一些其它實例中，該 可印刷記錄介質(zhì)含有施加到支承基礎(chǔ)基底（110)的兩面上并具有每面約0.5至約15 gsm的 涂層重量的涂層(120)。
[0011] 基礎(chǔ)基底 如圖1中所例示，可印刷介質(zhì)（100)含有基礎(chǔ)基底（110)，其支承一個或多個涂層（120) 并充當?shù)撞炕讓?。運樣的印刷介質(zhì)基礎(chǔ)基底（即基底或基礎(chǔ)基底或支承基底)含有充當在 其上施加涂層的基礎(chǔ)的材料。該基礎(chǔ)基底為所得可印刷介質(zhì)提供完整性。該印刷介質(zhì)上的 涂層量在干燥狀態(tài)下至少足W保留施加到該印刷介質(zhì)上的所有墨水?；A(chǔ)基底（110)可具 有約0.025毫米至約0.5毫米的沿基本整個長度的厚度。
[0012] 該基礎(chǔ)基底可包括可支承涂料組合物的任何材料，例如天然材料(如包括纖維素 纖維的基料(base))或合成材料(如包括合成聚合物纖維的基料)或非織物材料(如聚合物 膜)或經(jīng)涂覆的材料(如膠印出版紙(offset publishing paper)、膠印直郵廣告紙(offset direct mail paper)、膠印交易用紙（offset transactional paper))或包裝材料（如實屯、 漂白紙板、再生涂覆紙板(recycled coated board)、牛皮紙、瓦愣紙)或它們的混合物。該 基礎(chǔ)基底材料對施加到該材料上的墨水具有良好親合力和良好相容性。
[0013] 基底的實例包括，但不限于，天然纖維素材料、合成纖維素材料(例如二乙酸纖維 素、Ξ乙酸纖維素、丙酸纖維素、下酸纖維素、乙酸下酸纖維素和硝化纖維素）、包含一種或 多種聚合物，例如聚締控、聚醋、聚酷胺、乙締共聚物、聚碳酸醋、聚氨醋、聚環(huán)氧燒、聚醋酷 胺、聚對苯二甲酸乙二醇醋、聚乙締、聚苯乙締、聚丙締、聚碳酸醋、聚乙締醇縮醒、聚烷基嗯 挫嘟（polya化yloxazolines)、聚苯基嗯挫嘟（polypheny 1 oxazolines)、聚乙締亞胺、聚乙 締基化咯燒酬和上述兩種或更多種的組合的材料。在一些實例中，該介質(zhì)基底包括紙基，包 括紙、硬紙板、紙板、與塑料層壓的紙和用樹脂涂覆的紙。該基礎(chǔ)基底可包含聚合物粘合劑。 例如當使用非纖維素纖維時，可包含運樣的聚合粘合劑。該基礎(chǔ)基底可包括纖維素纖維和 合成纖維。纖維素纖維可由硬木或軟木物種制成。該基底材料的纖維可W由化學(xué)漿料、機械 漿料、熱機械漿料、化學(xué)機械漿料或化學(xué)熱機械漿料生產(chǎn)。木漿的實例包括，但不限于，牛皮 紙漿和亞硫酸鹽漿料，其各自可W是漂白或未漂白的。軟木的實例包括，但不限于，松樹、云 杉和鐵杉。硬木的實例包括，但不限于，枠樹、楓樹、橡樹、白楊和山楊。合成纖維可W由有機 單體聚合制成。該基礎(chǔ)基底還可包括非纖維素纖維。
[0014] 基礎(chǔ)基底的基重取決于印刷介質(zhì)的應(yīng)用的性質(zhì)，其中例如，較輕重量用于雜志、書 籍和Ξ折頁，較重重量用于明信片和包裝應(yīng)用。該基底可具有約30克/平方米(g/m2或gsm) 至約400 gsm的基重。
[0015] 在一些實例中，該基礎(chǔ)基底是紙基基底。在一些其它實例中，該支承基礎(chǔ)基底是具 有約50至約300克/平方米的基重的紙基基底。
[001引涂層 該可印刷介質(zhì)含有布置到基礎(chǔ)基底（110)上的涂層(120)。在一些實例中，涂層(120)存 在于基礎(chǔ)基底（110)的至少一面上。在一些其它實例中，在基礎(chǔ)基底（110)的兩面上都存在 涂層（120)。涂層（120)包括包含約10至約90重量%的具有約40至約500納米粒度的淀粉納米 顆粒和約10至約90重量%的水溶性二價或多價金屬鹽的涂料配方。
[0017] 涂層（120)具有按組合物的總重量計約3至約65重量％的總固含量。在一些實例中， 該涂料組合物具有按組合物的總重量計約5至約55重量％的總固含量。如本文所用，總固含 量的百分比代表該配制品中存在的固體成分的百分比。換言之，其代表一旦揮發(fā)物蒸發(fā)(在 該具體情況中，在液體載體蒸發(fā)時），留在該組合物中的固體成分和/或組分的總量。不與任 何理論相關(guān)聯(lián)，據(jù)信運樣"高"的固含量百分比有助于降低對干燥能量的需求且此外實現(xiàn)更 快涂覆速度。
[0018] 在一些實例中，該涂層包含約10至約90重量%的具有約40至約500納米粒度的淀粉 納米顆粒;和約10至約90重量%的水溶性二價或多價金屬鹽.在一些其它實例中，該涂層包 含約20至約80重量％的具有約40至約500納米粒度的淀粉納米顆粒;和約20至約80重量％的 水溶性二價或多價金屬鹽。在又一些其它實例中，該涂層包含約40至約60重量%的具有約40 至約500納米粒度的淀粉納米顆粒;和約40至約60重量%的水溶性二價或多價金屬鹽。
[0019] 該淀粉納米顆粒是具有約40至約500納米的平均粒度的不溶性淀粉顆粒。在一些 其它實例中，該淀粉納米顆粒是具有約50至約300納米的平均粒度的不溶性淀粉顆粒。在一 些其它實例中，該淀粉納米顆粒是具有約60至約150納米的平均粒度的不溶性淀粉顆粒。
[0020] 不與任何理論相關(guān)聯(lián)，但可W說，本公開的淀粉納米顆粒是不溶性的，具有窄粒度 分布并形成穩(wěn)定的水性聚合物膠體。本文所述的淀粉納米顆?？捎傻矸哿Ａ贤ㄟ^反應(yīng)性擠 出法生產(chǎn)。因此，在一些實例中，該淀粉納米顆粒是經(jīng)擠出的淀粉納米顆粒。在一些其它實 例中，該淀粉納米顆粒可W是交聯(lián)淀粉納米顆粒在水性液體中的淀粉分散體的形式。
[0021] 該淀粉納米顆粒分散體可W由W下步驟制成：將包含淀粉的水性液體作為原材 料，所述混合物然后可W在擠出機中在交聯(lián)劑存在下用剪切力加工。然后可W將所得混合 物分散在合適的溶劑，如水和/或另一徑基溶劑，如醇中至4至50重量％的濃度，或至10至40 重量%的濃度。在一些實例中，通過使用剪切力加工淀粉和同時交聯(lián)形成該淀粉納米顆粒。 使用剪切力加工在本文中是指機械處理，其例如是在升高的溫度(高于40°C，或在一個實例 中高于60°C，低于該聚合物的降解點，最多200°C，或在一個實例中最多140°C)下在高剪切 條件下進行的擠出處理。
[0022] 在一些其它實例中，該擠出法包括交聯(lián)。交聯(lián)可W是可逆的，即在機械處理步驟后 交聯(lián)鍵(crosslink)部分或完全斷裂。可逆交聯(lián)劑的實例是二醒和聚醒、酸酢和混合?。ɡ?如班巧酸酢和乙酸酢)等。淀粉納米顆粒因此可通過使用剪切力加工淀粉和同時交聯(lián)而形 成分散體。將淀粉轉(zhuǎn)化成熱塑性烙體，然后轉(zhuǎn)變成干式交聯(lián)的（dry cross-linked)納米顆 粒的附聚物。在一些實例中，該淀粉納米顆粒為分散到水性液體中的交聯(lián)淀粉納米顆粒的 淀粉分散體的形式。
[0023] 擠出法在本文中是指設(shè)及W下步驟的方法:將原材料，如淀粉裝載到在擠出機一 端的料斗中。然后將原材料從該料斗連續(xù)進料到加熱室中，在此該材料軟化并被其中的電 機驅(qū)動的進料螺桿攜帶行進。隨著淀粉被運送通過該室，其是烙融的并W穩(wěn)定速率經(jīng)模頭 被擠出該室。烙體的立即冷卻導(dǎo)致了淀粉的再凝固。
[0024] "淀粉"本文中是指天然淀粉或改性淀粉衍生物。在一些實例中，該淀粉是天然淀 粉。天然淀粉來源的非限制性實例包括玉米淀粉、木馨淀粉、小麥淀粉、稻米淀粉、西米淀粉 和馬鈴馨淀粉。改性淀粉的非限制性實例包括酶改性淀粉、熱和熱-化學(xué)改性淀粉和化學(xué)改 性淀粉。在一些實例中，該化學(xué)改性淀粉選自化學(xué)轉(zhuǎn)化淀粉，如酸流度(acid fluidity)淀 粉、氧化淀粉和焦糊精;衍生的淀粉，如徑基-烷基化淀粉、氯基-乙基化淀粉、陽離子淀粉 酸、陰離子淀粉、淀粉醋、接枝淀粉(starch graft)和疏水淀粉。也可W使用含有至少50重 量%淀粉的淀粉與其它生物聚合物的混合物作為原材料。合適的生物聚合物W其它多糖，如 纖維素和樹膠W及蛋白質(zhì)(例如明膠、乳清蛋白）為例。
[0025] 該涂層可包含約10至約90重量％的淀粉納米顆粒;或約20至約80重量％的淀粉納米 顆粒;或約40至約60重量%的具有約40至約500納米粒度的淀粉納米顆粒。
[0026] 除淀粉納米顆粒外，該涂層還包含水溶性二價或多價金屬鹽。水溶性二價或多價 金屬鹽可W按涂層總重量計占約10至約90重量％;或約20至約80重量％;或約40至約60重量％ 的量存在于該涂層中。
[0027] 術(shù)語"水溶性"意在廣義理解為易溶于水的物類。因此，水溶性鹽可指在1大氣壓和 2〇〇°C下具有大于15g/100g出0的溶解度的鹽。在一些實例中，該涂層包含有機水溶性金屬 鹽。有機金屬鹽是由陽離子和陰離子構(gòu)成的離子化合物，其具有式例如（CJWiCOOlO* 化2〇)m，其中r是陽離子物類，包括第I族金屬、第II族金屬、第III族金屬和過渡金屬，例如 鋼、鐘、巧、銅、儀、鋒、儀、領(lǐng)、鐵、侶和銘離子。陰離子物類可包括η的值為1至35的任何帶負 電荷的碳物類。水合物(出0)是m的值為0至20的連接到鹽分子上的水分子。
[0028] 水溶性二價或多價鹽的實例包括，但不限于，氯化巧、硫酸儀、乙酸巧、水合乙酸 巧、一水合乙酸巧、乙酸儀、四水合乙酸儀、丙酸巧、水合丙酸巧、一水合葡萄糖酸巧和甲酸 巧和其它運樣的鹽，無水或水合形式。該多價金屬可W是二價或Ξ價陽離子。該多價金屬鹽 可為選自Mg2+、Ca2+、Ba2+、Zn2+和A1 3+的陽離子與合適的抗衡離子結(jié)合。二價陽離子，如Ca2+和 Mg2+可能特別有用。也可W使用陽離子的組合。
[0029] 該涂層中所用的二價或多價金屬鹽的具體實例包括，但不限于，氯化巧、乙酸巧、 硝酸巧、泛酸巧、氯化儀、乙酸儀、硝酸儀、硫酸儀、氯化領(lǐng)、硝酸領(lǐng)、氯化鋒、硝酸鋒、氯化侶、 美圣基氯化侶(aluminum hy化oxychloride)和硝酸侶。本文所用的二價或多價金屬鹽還可包 括化(：12、1旨(：12、1旨8〇4、化(騰)2和1旨(^3)2，包括運些鹽的水合形式。在一些實例中，該水溶 性二價或多價鹽可選自乙酸巧、水合乙酸巧、一水合乙酸巧、乙酸儀、四水合乙酸儀、丙酸 巧、水合丙酸巧、一水合葡萄糖酸巧、甲酸巧及其組合。
[0030] 在一些實例中，該涂層包含約10至約90重量％的水溶性二價金屬鹽;或約20至約80 重量%的水溶性二價金屬鹽或約40至約60重量%的水溶性二價金屬鹽。合適的二價水溶性金 屬鹽包括，但不限于，含巧或儀的化合物?？购怆x子可廣為不同并包括氯離子、硫酸根、硝酸 根、氨氧根等。此類材料的示例是氯化巧、氯化儀和氨氧化巧。在一些實例中，本文所用的水 溶性二價金屬鹽是水溶性巧鹽，如氯化巧或丙酸巧。水溶性二價金屬鹽可選自氯化巧、氯化 儀、硫酸儀、甲酸巧、乙酸巧、硝酸巧、泛酸巧、一水合乙酸巧、丙酸巧、水合丙酸巧、巧樣酸巧 及其組合。
[0031] 在一些實例中，該金屬鹽是氯化巧和/或丙酸巧。在另一些實例中，該金屬鹽是氯 化巧和丙酸巧的混合物。在又一些其它實例中，該金屬鹽是氯化巧。
[0032] 該涂料組合物可進一步包含基于該涂料組合物總重量的約1至約20重量%的填料。 在一些實例中，填料總量為按涂料組合物總重量計約5至約15重量％。不受制于任何理論，據(jù) 信將填料添加到該涂料組合物中改進印刷在其上的圖像的整體質(zhì)量(如呈色范圍）并改進 含有所述涂料組合物的經(jīng)涂覆的介質(zhì)片材的亮度和白度。在一些實例中，該表面涂料組合 物包含填料W進一步改進可噴墨印刷基底表面特征，如平滑度、印刷品形成（print format ion)和整體圖像質(zhì)量。
[0033] 在一些實例中，該填料可W是無機顏料或有機顏料。該顏料可W是顏料漿料或顏 料分散體的形式。填料可W是有機顏料。有機顏料的非限制性實例包括苯乙締型塑料顏料、 丙締酸型塑料顏料、聚乙締、聚甲基丙締酸甲醋、聚苯乙締及其共聚物、聚四氣乙締 (Teflon 粉末和它們的任何組合。有機顏料的其它實例包括，但不限于，微囊、脈樹脂、Ξ聚氯胺樹 脂等。該有機顏料可W是固體顆粒形式或所謂"中空"顆粒形式，換言之，其中在顆粒中存在 空隙體積。
[0034] 該填料可W是無機顏料。無機顏料的非限制性實例包括碳酸巧、重質(zhì)碳酸巧、沉淀 碳酸巧、改性碳酸巧，如憐酸巧和娃酸巧，高嶺±、般燒粘±、滑石、硫酸巧、硫酸領(lǐng)、二氧化 鐵、氧化鋒、硫化鋒、碳酸鋒、鍛白、娃酸侶、娃藻上、娃酸巧、娃酸儀、合成非晶二氧化娃、膠 體二氧化娃、膠體氧化侶、擬薄水侶石、氨氧化侶、氧化侶、鋒領(lǐng)白、沸石、碳酸儀、氨氧化儀 和它們的各種組合。該填料可W是選自二氧化娃、粘±、高嶺±、碳酸鹽、滑石、二氧化鐵和 沸石的無機顏料。在一些實例中，無機顏料選自氣相二氧化娃、硅膠、沉淀二氧化娃、膠體二 氧化娃、氣相氧化侶、勃姆石、擬薄水侶石或其混合物。在另一些實例中，該填料是重質(zhì)碳酸 巧。
[0035] 該涂料組合物可進一步含有其它添加劑。此類添加劑的非限制性實例包括潤濕 劑、泡沫控制劑、分散劑、巧光增白劑(OBAs)、染料和表面活性劑?？蒞并入此類添加劑W改 進涂料組合物和施用性質(zhì)。在一些實例中，該涂料組合物是含有液體載體的液體組合物。本 文所用的術(shù)語"液體載體"被定義為包括可用于將淀粉納米顆粒攜帶到基底上的液體組合 物。可W使用多種多樣的液體載體組分。運樣的液體載體可包括各種不同試劑的混合物，包 括但不限于表面活性劑、助溶劑、緩沖劑、生物殺滅劑、粘度改進劑、馨合劑、穩(wěn)定劑和水。
[0036] 在一些實例中，在按組合物總重量計約10至約65%的總固含量下，該涂料組合物的 粘度可W為約10厘泊至約1500厘泊。在一些其它實例中，在按組合物重量計20至45%的固含 量下，該涂料組合物的粘度為約50厘泊至約1000厘泊。在又一些其它實例中，在按組合物總 重量計約10至約25%的總固含量下，該涂料組合物的粘度為約10至約300厘泊。
[0037] 制造可印刷記錄材料的方法 制造可印刷記錄介質(zhì)的方法包括:提供支承基礎(chǔ)基底（110);將涂層組合物（120)施加 到基礎(chǔ)基底的至少一面上；并然后干燥和壓光所述經(jīng)涂覆的基底。所述涂層組合物具有按 涂料組合物總重量計約3至約65重量％的總固含量并包含約10至約90重量％的具有約40至約 500納米粒度的淀粉納米顆粒和約10至約90重量%的水溶性二價或多價金屬鹽。
[0038] 可W使用各種合適的涂覆方法之一將涂層（120)施加到基底（110)上。涂覆方法的 非限制性實例包括施膠機(size-press)、氣刀、凹版印刷、柔版印刷、膠版印刷、狹縫模頭 (slot die)、幕涂（curtain)、噴涂、刮涂(blade)、漉涂(roll)和Meyer棒。施膠壓棒包括膠 泥施膠機(puddle-sized press)、膜施膠機（fiIm-sized press)等。膠泥施膠機可配置為 具有水平、垂直或傾斜漉。膜施膠機可包括計量系統(tǒng)，如口漉計量、刮刀計量、Meyer棒計量 或狹縫計量。在一個實例中，可W使用具有短駐留刮刀計量的膜施膠機作為用于施加該涂 料組合物的涂施頭。膜施膠機可用于將涂料組合物施加到紙基底上。可W與造紙機離線或 在線（in-line)將涂料組合物施加到紙基底上。
[0039] 在一些實例中，在涂覆步驟后，該介質(zhì)可經(jīng)過干燥過程W除去涂層和基底中存在 的水和其它揮發(fā)性組分。該干燥道(化ying pass)可包括幾個不同的干燥區(qū)，包括但不限于 紅外（IR)干燥器、熱表面漉和熱空氣浮箱化ot air floatation box)。在一些其它實例中， 在涂覆步驟后，經(jīng)涂覆的介質(zhì)可通過壓光或超級壓光（super calendering)步驟獲得光澤 或鍛光表面。當需要壓光步驟時，該經(jīng)涂覆的產(chǎn)品經(jīng)過在線或離線壓光機，其可W是硬壓區(qū) 化ard-nip)壓光機、軟壓區(qū)（soft-nip)壓光機或超級壓光機。壓光機中的漉可W是經(jīng)加熱 或未經(jīng)加熱的并可W對壓光漉施加一定的壓力。此外，該經(jīng)涂覆的產(chǎn)品可經(jīng)過壓花機或其 它機械漉裝置W改變表面特征，如紋理、平滑度、光澤度等。
[0040] 在一些實例中，該涂料組合物由W下步驟制成:將包括淀粉和二價或多價鹽的水 性液體作為原材料，該混合物然后在擠出機中在交聯(lián)劑存在下用剪切力加工。然后可W將 所得混合物分散在合適的溶劑，如水和/或另一徑基溶劑，如醇中至4至50重量％的濃度，或 至10至40重量%的濃度。
[0041 ]制造涂料組合物的方法可包括首先在攬拌下將淀粉納米顆粒粉末分散到水中。在 一些實例中，在將淀粉納米顆粒粉末添加到水中之前將水的pH調(diào)節(jié)到約9.5(用例如蘇打 粉）。所述鹽可干燥地添加或在添加到淀粉納米顆粒分散體中之前預(yù)溶解在水中。也可W單 獨在水中在攬拌下制備填料。將填料粉末或漿料添加到淀粉納米顆粒鹽分散體中并在高剪 切下混合W獲得均勻分散體。使用水調(diào)節(jié)最終涂料固體百分比W實現(xiàn)目標涂層重量。在一 些實施方案中，本公開的涂料組合物用于用來制造可印刷記錄介質(zhì)的基底的涂層。
[00創(chuàng)產(chǎn)生印刷圖像的方法 產(chǎn)生印刷圖像的方法或印刷法包括提供如本文中定義的可印刷記錄介質(zhì);在所述印刷 介質(zhì)的涂層上施加墨水組合物W形成印刷圖像;和干燥所述印刷圖像W提供例如具有增強 的品質(zhì)的印刷圖像。
[0043] 該可印刷記錄介質(zhì)含有基礎(chǔ)基底和具有按涂料組合物總重量計約3至約65重量％ 的總固含量并包含約10至約90重量％的具有約40至約500納米粒度的淀粉納米顆粒和約10 至約90重量%的水溶性二價或多價金屬鹽的涂層。
[0044] 在一些實例中，用于產(chǎn)生圖像的印刷法是噴墨印刷法。噴墨印刷法在本文中是指 其中將墨滴流噴射到記錄基底或介質(zhì)上W形成所需印刷圖像的方法。可W通過任何合適的 噴墨印刷技術(shù)在記錄介質(zhì)上安置墨水組合物。噴墨法的實例包括如利用靜電吸引噴墨的電 荷控制法、利用壓電元件的振動壓力的按需滴墨法(drop-on-demand method)、其中將電信 號轉(zhuǎn)化成聲束的聲學(xué)噴墨法和利用由加熱墨水形成的氣泡造成的壓力的熱噴墨法的方法。 此類噴墨印刷技術(shù)的非限制性實例因此包括熱、聲學(xué)和壓電噴墨印刷。在一些實例中，使用 噴墨噴嘴將墨水組合物施加到記錄介質(zhì)上。在一些其它實例中，使用熱噴墨印刷頭將墨水 組合物施加到記錄介質(zhì)上。
[0045] 在一些實例中，該印刷法能夠印刷大于約50英尺/分鐘（fpm)(即具有大于約50 fpm的印刷速度）。本文所述的印刷法因此可被視為高速印刷法。卷筒紙速度(web-speed)可 W為約100至約4000英尺/分鐘(fpm)。在一些其它實例中，該印刷法是能夠印刷約100至約 1000英尺/分鐘的印刷法。在又一些其它實例中，該印刷法能W大于約200英尺/分鐘(fpm) 的卷筒紙速度印刷。
[0046] 在一些實例中，該印刷法是高速卷筒紙印刷機印刷法。"卷筒紙印刷機"在本文中 是指該印刷技術(shù)包括跨越紙幅寬度的噴墨噴嘴陣列。該陣列因此能夠例如在卷筒紙上在 20"、30"和42"或更寬的寬幅(wide web)上印刷。在一些實例中，如本文所述的印刷法僅單 程印刷。紙僅一次在各噴嘴和印刷頭下方經(jīng)過，運不同于掃描型印刷機，其中印刷頭在紙的 同一區(qū)域上移動多次并在每道過程中使用總墨水的僅一部分。單程印刷一次性放下來自各 噴嘴/印刷頭的100%墨水，因此對紙在非常少量時間內(nèi)處理所有墨水的能力具有更高要求。
[0047] 如上文提到，根據(jù)本文所述的原理的印刷介質(zhì)可用于在印刷介質(zhì)的一個或多個表 面上印刷圖像。在一些實例中，該印刷圖像的方法包括沉積含有顆粒狀著色劑的墨水。在印 刷過程期間印刷介質(zhì)的溫度取決于例如印刷機的一個或多個性質(zhì)?？蒞使用任何合適的印 刷機，例如但不限于，膠印機和噴墨印刷機。在一些實例中，該印刷機是Η P T 3 5 0 C 010 r Inkjet Webpress印刷機(Hewlett Packard Inc.)?？蒞在印刷后干燥印刷圖像。該干燥階 段可W通過例如但不限于熱空氣、電加熱器或光福照(例如IR燈)或此類干燥方法的組合進 行。為了實現(xiàn)最佳性能，建議在該印刷介質(zhì)允許的能夠?qū)崿F(xiàn)良好圖像質(zhì)量而不變形的最大 溫度下干燥墨水。干燥過程中的溫度的實例為例如約60°C至約205°C，或約120°C至約180 °C。該印刷法可進一步包括干燥過程，其中通過干燥除去可存在于墨水組合物中的溶劑(如 水）。作為進一步步驟，可W將該可印刷記錄介質(zhì)送至熱空氣干燥系統(tǒng)。該印刷法還可包括 使用與已噴射到介質(zhì)上的墨水組合物中存在的顏料一起留下的固定劑(f iXing agent)。 實施例
[004引成分:
表1。
[00例實施例1 -涂層配制品 用根據(jù)如下表2中所例示的配方1至11制成的涂料組合物制備一系列經(jīng)涂覆的紙樣品。 在所有配制品中，在燒杯中使用正常臺式混合設(shè)備將化學(xué)品混合在一起。數(shù)值表示基于該 涂料組合物的總干重量計各組分的重量百分比(wt %)。涂層配制品1、2和3是對比例。
[0050] 在配制品1至13中，測量總固含量和布魯克菲爾德粘度。使用CEM Microwave測量 固含量并使用化ookfield DVII Viscometer在100 rpm下測量布魯克菲爾德粘度。粘度W cps表示?；旌纤胁牧蟇提供具有約15%的總固含量的涂料組合物?？偣毯縒基于該涂 料組合物的總重量計的重量百分比表示。Penford Gum? 280通過W下步驟制備的淀粉溶液： 在使用Cowles葉片W中等剪切混合的同時在室溫下在水中加入淀粉。將運樣的混合物在90 °C下煮30分鐘，然后冷卻至室溫。Ecosphere?2202是含有平均粒度為約70納米的顆粒的納 米顆粒淀粉溶液（使用Malvern Instruments供應(yīng)的Zetasizer Nano ZS, Model No. ZEN3600測量Ecos地ere?2202溶液的粒度），其通過W下步驟制備:將納米顆粒添加到溫水 (120了）中；通過添加蘇打粉(~0.1 %)，將抑調(diào)節(jié)到9.5。將該混合物使用CowleS葉片在中等 剪切下和在約50°C的溫度下混合30分鐘。氯化巧和丙酸巧是預(yù)溶解的溶液。
表2。
[0化。實施例2:可印刷記錄介質(zhì)性能 用根據(jù)配方1至13制備的涂料組合物制備一系列經(jīng)涂覆的紙樣品。通過使用Mayer棒系 統(tǒng)W3克/平方米(g/m2)的涂層重量在原紙料上涂覆各涂料組合物?；A(chǔ)基底是具有約70% 硬木和30%軟木纖維配比的60克/平方米的紙。該基料含有約10%灰分(無機填料）。然后通過 普通熱風(fēng)槍干燥經(jīng)涂覆的樣品。在干燥后，使用單壓區(qū)實驗室超級壓光機在低壓力和溫度 條件(80了，1000 psi，1壓區(qū)）下壓光經(jīng)涂覆的記錄介質(zhì)。
[0化2] 使用腫Office jet Pro 8100印刷機用顏料基墨水宣傳冊印刷模式 (Brochure Print Mode)"和"普通紙印刷模式（Plain Paper Print Mode)"印刷可印刷記 錄介質(zhì)樣品。（宣傳冊印刷模式和普通紙印刷模式的顏色配置(color profiles)不同。運些 模式還使用不同的墨水量并具有不同的GCR(灰部置換)）。
[0053] 測量印刷性能（呈色范圍、K0D、滲色和聚結(jié)）。所有結(jié)果例示在表3和表4中。表3例 示了 W "宣傳冊模式"印刷的可印刷記錄介質(zhì)的圖像性能。表4例示了 W "普通紙模式"印刷 的可印刷記錄介質(zhì)的圖像性能。
[0化4] 黑色光學(xué)密度(K0D)使用X-RITE?939 Spectro-光密度計測量區(qū)域填充的反射比。 K0D值越高，所得黑色圖像越深。在黑色印刷區(qū)上進行L*min值測試并用X-RITE?939 Spec化0-光密度計、使用D65光源和2°觀察角測量。運種測量確定該黑色有多"黑"。較低分 數(shù)指示較好性能。色域測量代表該介質(zhì)上被墨水覆蓋的顏色空間的量。使用用X-RITE叫39 Specho-光密度計(X-Rite Corporation)、使用D65光源和2°觀察角測得的8種顏色(青色、 品紅、黃色、黑色、紅色、綠色、藍色、白色）的L相*b*值計算色域體積。較高分數(shù)指示較好性 能。視覺評估聚結(jié)和干燥時間并相應(yīng)評級（1是最差等級，5是最好等級）。_
表4
【主權(quán)項】
1. 可印刷記錄介質(zhì)，其包含： a. 基礎(chǔ)基底； b. 涂層，其具有按涂料組合物總重量計約3至約65重量%的總固含量并包含： i .約10至約90重量%的具有約40至約500納米粒度的淀粉納米顆粒， 和ii .約10至約90重量%的水溶性二價或多價金屬鹽。2. 權(quán)利要求1的可印刷記錄介質(zhì)，其中所述涂層包含： a.約20至約80重量%的具有約40至約500納米粒度的淀粉納米顆粒； 和b.約20至約80重量%的水溶性二價或多價金屬鹽。3. 權(quán)利要求1的可印刷記錄介質(zhì)，其中所述涂層包含： a.約40至約60重量%的具有約40至約500納米粒度的淀粉納米顆粒 和b.約40至約60重量%的水溶性二價或多價金屬鹽。4. 權(quán)利要求1的可印刷記錄介質(zhì)，其中所述涂層的水溶性二價或多價金屬鹽選自乙酸 鈣、水合乙酸鈣、一水合乙酸鈣、乙酸鎂、四水合乙酸鎂、丙酸鈣、水合丙酸鈣、一水合葡萄糖 酸鈣、甲酸鈣及其組合。5. 權(quán)利要求1的可印刷記錄介質(zhì)，其中所述涂層的金屬鹽是氯化鈣和/或丙酸鈣。6. 權(quán)利要求1的可印刷記錄介質(zhì)，其中所述涂層的總固含量為按涂料組合物總重量計 約5至約55重量％。7. 權(quán)利要求1的可印刷記錄介質(zhì)，其中所述涂層的淀粉納米顆粒具有約60至約150納米 的平均粒度。8. 權(quán)利要求1的可印刷記錄介質(zhì)，其中所述涂層組合物進一步包含按涂料組合物總重 量計占約1至約20重量%的量的填料。9. 權(quán)利要求8的可印刷記錄介質(zhì)，其中所述填料是選自二氧化娃、粘土、高嶺土、碳酸 鹽、滑石、二氧化鈦和沸石的無機顏料。10. 權(quán)利要求8的可印刷記錄介質(zhì)，其中所述填料是重質(zhì)碳酸鈣。11. 權(quán)利要求1的可印刷記錄介質(zhì)，其中所述涂層在所述介質(zhì)的至少一面上具有約0.5 gsm至約20 gsm的涂層重量。12. 權(quán)利要求1的可印刷記錄介質(zhì)，其中所述涂層被施加在基礎(chǔ)基底的兩個表面上并具 有每面約0.5至約15 gsm的涂層重量。13. 制造可印刷記錄介質(zhì)的方法，其包括： a. 提供支承基底； b. 施加涂層，其具有涂料組合物總重量的約3至約65重量％的總固含量并包含約10至 約90重量%的具有約40至約500納米粒度的淀粉納米顆粒和約10至約90重量%的水溶性二價 或多價金屬鹽； c. 干燥和壓光經(jīng)涂覆的基底。14. 產(chǎn)生印刷圖像的方法，其包括： a. 獲得可印刷記錄介質(zhì)，其含有基礎(chǔ)基底和具有按涂料組合物總重量計約3至約65重 量%的總固含量并包含約10至約90重量%的具有約40至約500納米粒度的淀粉納米顆粒和約 10至約90重量%的水溶性二價或多價金屬鹽的涂層； b. 在所述印刷介質(zhì)的涂層上施加墨水組合物以形成印刷圖像； C.和干燥所述印刷圖像。15.權(quán)利要求14的方法，其中經(jīng)由噴墨噴嘴將所述墨水組合物施加到所述可印刷記錄 介質(zhì)上。
【文檔編號】B41M1/26GK105939866SQ201480073763
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2014年1月21日
【發(fā)明人】L.帕爾, 巫緒龍
【申請人】惠普發(fā)展公司，有限責任合伙企業(yè)