專(zhuān)利名稱(chēng):在噴墨打印用紙生產(chǎn)中用于涂覆原紙的粘結(jié)劑和涂裝漆的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及用于涂裝漆(Streichfarbe),特別是水性涂裝漆的粘結(jié)劑,它在噴墨打印用紙生產(chǎn)中用于涂覆原紙,涉及包含這樣的粘結(jié)劑的涂裝漆,以及涉及采用此方式生產(chǎn)的噴墨打印用紙和涉及它們的生產(chǎn)方法。
背景技術(shù):
已知噴墨打印用紙是具有不同品質(zhì)和基于不同的紙涂層并因而是多種多樣的。在噴墨打印用紙的開(kāi)發(fā)中,尤其照相紙受到特別的關(guān)注,但它非常昂貴,因此由于成本原因而不適于“普通”彩色印刷物,如經(jīng)常在辦公室日常工作中所需的那些。
另一方面,標(biāo)準(zhǔn)紙經(jīng)常在噴墨打印中僅產(chǎn)生不足夠的顏色深度,具有過(guò)長(zhǎng)的干燥時(shí)間和/或缺乏令人滿(mǎn)意的邊緣清晰度。
此外,照相紙的單位面積重量對(duì)于常規(guī)辦公室應(yīng)用通常太高。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出用于涂裝漆的粘結(jié)劑,用該涂裝漆可以允許生產(chǎn)便宜的噴墨打印用紙,該噴墨打印用紙采用噴墨油墨顯示相對(duì)高的顏色密度和因此可以在許多情況下替代較高等級(jí)和昂貴的品質(zhì)的噴墨照相紙。
此目的根據(jù)本發(fā)明在開(kāi)頭所述類(lèi)型的粘結(jié)劑情況下由如下方式實(shí)現(xiàn)該粘結(jié)劑包括作為第一粘結(jié)劑組分的明膠,和由至少一種另外的粘結(jié)劑組分構(gòu)成的級(jí)分,該另外的粘結(jié)劑組分選自乙烯醇聚合物、碳水化合物和碳水化合物衍生物,其中粘結(jié)劑中明膠的固體含量大于所述一種或多種另外的粘結(jié)劑組分的固體含量的總和。
盡管明膠已經(jīng)在許多情況下用于照相紙的吸墨層,但它們?cè)谏a(chǎn)方面復(fù)雜和因此相應(yīng)地昂貴。
作為吸墨層中的粘結(jié)劑的明膠一方面保證優(yōu)異的顏色深度,但在無(wú)光澤紙上的邊緣清晰度不總是令人滿(mǎn)意的。
同樣,基于聚乙烯醇(PVA)的吸墨層是已知的,但其經(jīng)常僅具有低顏色深度。
令人驚奇的是,當(dāng)摻混有其它粘結(jié)劑組分時(shí),按本發(fā)明的以明膠作為粘結(jié)劑主要組分的粘結(jié)劑顯示關(guān)于顏色深度方面的非常好的結(jié)果和關(guān)于邊緣清晰度方面優(yōu)化。
這使得可以生產(chǎn)涂裝漆,用該涂裝漆可以生產(chǎn)用于噴墨打印的便宜的紙品質(zhì),該紙品質(zhì)是關(guān)于顏色深度方面的至少中等的品質(zhì)和僅為此要求低的涂層重量。
這最終的結(jié)果是,可在紙生產(chǎn)中采用相對(duì)低成本的裝置操作,這向紙?zhí)峁┻M(jìn)一步的成本優(yōu)點(diǎn)和因此在噴墨彩色打印中提供更寬的應(yīng)用范圍。
與主要組分明膠結(jié)合,不僅僅乙烯醇聚合物和共聚物而且碳水化合物和它們的衍生物都可用于改進(jìn)涂裝漆的邊緣清晰度和加工行為而沒(méi)有顯著損害由明膠保證的顏色深度。
當(dāng)碳水化合物,特別是淀粉衍生物用作另外的粘結(jié)劑組分時(shí),優(yōu)選羥烷基化淀粉衍生物,例如羥丙基淀粉衍生物。
明膠的固體含量與另外的粘結(jié)劑組分的固體含量之比以1.1∶1-2.5∶1的范圍使用。
另一方面,為優(yōu)化涂裝漆的加工性能,基于所有粘結(jié)劑組分的固體含量,也即粘結(jié)劑組分明膠的固體含量,碳水化合物或一種或多種碳水化合物衍生物的比例優(yōu)選為至少5wt%,更優(yōu)選使用碳水化合物和/或碳水化合物衍生物的固體含量為8-11wt%,基于所有粘結(jié)劑組分的固體含量計(jì)。
如在開(kāi)頭所述,本發(fā)明也涉及在噴墨打印用紙生產(chǎn)中用于涂覆原紙的涂裝漆,它包括本發(fā)明的粘結(jié)劑和一種或多種無(wú)機(jī)顏料。
粘結(jié)劑/顏料比優(yōu)選為1∶1-1∶3,特別地1∶1.3-1∶2.5。
為了進(jìn)一步改進(jìn)顏色固定,涂裝漆也可包括陽(yáng)離子化劑。
單獨(dú)通過(guò)在粘結(jié)劑中使用明膠就已經(jīng)獲得明顯的顏色固定,該明膠是聚電解質(zhì),使得最后還可以通過(guò)陽(yáng)離子化劑進(jìn)一步達(dá)到優(yōu)化。
陽(yáng)離子化劑優(yōu)選選自陽(yáng)離子聚丙烯酸酯、殼聚糖產(chǎn)物和殼聚糖衍生物、聚DADMAC、多胺、明膠以外的聚酰胺,和聚亞胺。
在涂裝漆中,陽(yáng)離子化劑的使用數(shù)量?jī)?yōu)選為2-17wt%,基于涂裝漆的固體含量。
為可以使用其中不可能進(jìn)行涂裝漆的復(fù)雜處理的涂覆裝置,優(yōu)選向涂裝漆中加入用于穩(wěn)定粘結(jié)劑中的所述一種或多種無(wú)機(jī)顏料的試劑。由此穩(wěn)定了顏料在粘結(jié)劑中的懸浮液。對(duì)此適用的一種方式是簡(jiǎn)單地含有一定比例的碳水化合物或碳水化合物衍生物。用于穩(wěn)定顏料在粘結(jié)劑中的懸浮液的特定穩(wěn)定劑優(yōu)選選自環(huán)氧丙烷/環(huán)氧乙烷嵌段共聚物和聚乙烯基吡咯烷酮。
基于顏料含量計(jì)的約0.5-2wt%的數(shù)量對(duì)于穩(wěn)定顏料懸浮液通常是足夠的。
顏料自身優(yōu)選選自硅酸鋁、無(wú)定形二氧化硅、碳酸鈣、膨潤(rùn)土、沸石、滑石、硫酸鋇、硫酸鈣、二氧化鈦、緞光白、氫氧化鋁和高嶺土(粘土)。
本發(fā)明也涉及噴墨打印用紙,其中將根據(jù)本發(fā)明的涂裝漆施加到原紙的一側(cè)或兩側(cè)上。最多至15g/m2和更大的每側(cè)涂層重量是可能的,但在此在紙的每一側(cè)上最多至7g/m2,特別是最多至6g/m2的涂層重量對(duì)于目的在于較不昂貴的市場(chǎng)領(lǐng)域的品質(zhì)是足夠的。
本發(fā)明的涂裝漆是固體含量為約25-50wt%的含水體系。向上和向下的偏差毫無(wú)疑義地是可能的。粘度優(yōu)選設(shè)定為700-2500mPas。從此范圍向下或向上的偏差不是特別關(guān)鍵的。
本發(fā)明表明,明膠是非常適于生產(chǎn)噴墨涂裝漆的粘結(jié)劑。
由于明膠作為有機(jī)的和可完全生物降解的粘結(jié)劑的特殊性能,該粘結(jié)劑作為再生原材料也滿(mǎn)足生態(tài)要求,提供了生產(chǎn)低成本噴墨涂裝漆的可能性,該噴墨涂裝漆用于生產(chǎn)改進(jìn)的辦公室用紙,該辦公室用紙可以在彩色打印中得到至少中等的品質(zhì)。
在此情況下,明膠的兩性特征起特殊的作用,其中突出的凝膠形成傾向和由此導(dǎo)致的涂裝漆和噴墨印刷油墨在紙表面上的固定允許使用低成本顏料,例如沉淀碳酸鈣或沸石,同時(shí)具有良好的結(jié)果。這樣的非常便宜的顏料目前為止未成功地用于噴墨打印用紙的生產(chǎn),特別地甚至未成功地用于生產(chǎn)可以由噴墨打印機(jī)打印的照相紙。
在較高涂層重量的情況下,紙的品質(zhì)水平可以進(jìn)一步顯著增加,直到對(duì)應(yīng)于高品質(zhì)常規(guī)噴墨打印用紙的品質(zhì)。
最后,本發(fā)明涉及生產(chǎn)噴墨打印用紙的方法。通過(guò)簡(jiǎn)單地采用根據(jù)本發(fā)明的涂裝漆涂覆原紙(在一側(cè)或兩側(cè)上),就可以生產(chǎn)得到能提供至少中等品質(zhì)的印刷物的噴墨打印用紙。
此外,根據(jù)本發(fā)明的涂裝漆可以由所謂的膜壓機(jī)施加到紙上,和因此可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程,該過(guò)程中原紙可以在它的生產(chǎn)之后直接和在需要時(shí)在兩側(cè)上由最多至7g/m2的涂層重量涂覆。與采用刮刀的刮涂的涂層相比較,這另外節(jié)省了加工步驟和另外的干燥步驟,在兩側(cè)上涂覆的紙的情況下,還節(jié)省進(jìn)一步的另外涂覆步驟和干燥步驟。同樣可以省去通過(guò)施膠壓機(jī)的紙?zhí)幚怼?br>
膜壓機(jī)中的涂覆通常在約60℃的溫度下進(jìn)行,在該溫度下明膠還不膠凝化。這另外簡(jiǎn)化根據(jù)本發(fā)明的明膠基涂裝漆方案的應(yīng)用。
單獨(dú)地采用其它粘結(jié)劑,例如聚乙烯醇或明膠,不可能得到可比的低成本和高品質(zhì)的印刷物。
具體實(shí)施例方式
以下根據(jù)實(shí)施例更詳細(xì)地解釋本發(fā)明的這些和進(jìn)一步優(yōu)點(diǎn)。
實(shí)施例在表1中總結(jié)的實(shí)施例1-4顯示,與常規(guī)通用辦公室用紙(用于黑白色應(yīng)用的復(fù)印/激光和噴墨打印紙)相比,可以采用原紙的根據(jù)本發(fā)明的低成本涂層達(dá)到顯著優(yōu)越的噴墨打印結(jié)果。
表1
除非另外明確說(shuō)明,所有數(shù)值以重量份計(jì)與通用紙相比特別改進(jìn)如下性能-顏色密度和邊緣清晰度;-抗彎折性。
在與中等品質(zhì)的特殊常規(guī)噴墨打印用紙(例如由PVA粘結(jié)劑涂覆的紙)的比較中也發(fā)現(xiàn)這些優(yōu)點(diǎn),這些紙?jiān)诖擞米鲗?duì)比例。
實(shí)施例同時(shí)表明,不僅僅采用高等級(jí)顏料,其形式為無(wú)定形沉淀二氧化硅(例如Sipernat 570)或具有氧化鋁級(jí)分的二氧化硅(例如Aerosil Mox 170)(在表中一起稱(chēng)為SiO2/Al2O3),可在涂層中達(dá)到該結(jié)果,而且采用非常便宜的顏料,例如沉淀碳酸鈣、膨潤(rùn)土(例如Jetsil SK 50)和沸石(例如沸石4A)也可以達(dá)到該結(jié)果。
在所有實(shí)施例1-14中,低起霜明膠(Gelitaimagel NP)用作明膠,改性馬鈴薯淀粉醚Emsol K55(低粘度)用作淀粉或淀粉衍生物和Moviol 4-98用作PVA粘結(jié)劑組分。
上述明膠是從骨材料獲得的、低起霜的B型明膠。其它低起霜明膠類(lèi)型可以同樣使用,而如果使用高起霜明膠類(lèi)型,值得推薦的是對(duì)配方的細(xì)微的適應(yīng)性調(diào)整(濃度;粘度)。
Lumiten PR 8540,一種聚乙烯基吡咯烷酮,用作濕潤(rùn)和穩(wěn)定劑。
使用的陽(yáng)離子化劑是Catiofast CS或Induquat ECR 69L,一種陽(yáng)離子聚丙烯酸酯。
通過(guò)光密度計(jì)(Getrag SPM 50)測(cè)定顏色密度。
在所謂Xenotester(氙燈老化試驗(yàn)機(jī))(1154W/m2的輻射強(qiáng)度)中在23℃和50%相對(duì)空氣濕度下加速老化24h之后測(cè)試耐曬牢度。
然而在一些應(yīng)用中,當(dāng)使用表1中實(shí)施例的配方時(shí),發(fā)現(xiàn)太強(qiáng)的粉塵傾向,這指示表面上存在的顏料不足夠地被粘結(jié)劑基體粘結(jié)。
表2中總結(jié)的實(shí)施例由它們的配方抑制了粉塵,使得可以由此經(jīng)涂覆的紙覆蓋甚至在此方面是關(guān)鍵的應(yīng)用領(lǐng)域。低比例淀粉制劑,例如Emsol K115(中等粘度的馬鈴薯淀粉醚)在此就已是有幫助的。
表2
除非另外明確說(shuō)明,所有數(shù)值以重量份計(jì)K=Emsol K115添加劑不能發(fā)現(xiàn)由添加劑引起已經(jīng)由表1的實(shí)施例達(dá)到的有利性能的任何損害。
與PVA標(biāo)準(zhǔn)紙(對(duì)比紙)和參考紙(866 INKJET PAPER DT PLOT,100-120g/m2,制造商為Cham Paper Group)相比,該參考紙是非常高等級(jí)的無(wú)光澤噴墨打印用紙,采用表2的實(shí)施例配方關(guān)于各種不同性能方面進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試結(jié)果列在表3中。
同樣在表1的基本配方的基礎(chǔ)上,開(kāi)發(fā)適于通過(guò)膜壓機(jī)向原紙上施加的配方。這些進(jìn)一步實(shí)施例的配方在表4中總結(jié)。
采用膜壓機(jī)而不采用刮刀施加涂層具有多個(gè)優(yōu)點(diǎn),其特別使得可以通過(guò)如下方式有效地進(jìn)行生產(chǎn)在需要時(shí)在一個(gè)加工步驟中在兩側(cè)上,可以將涂層施加到直接得自生產(chǎn)過(guò)程的原紙。這因此省去在單獨(dú)加工步驟之間紙的多次復(fù)雜的處理,并同樣可以節(jié)省多個(gè)干燥步驟和施膠壓機(jī)的使用。
采用由表4的實(shí)施例的配方生產(chǎn)的紙,獲得表5中總結(jié)的測(cè)試值。
可以通過(guò)膜壓機(jī)達(dá)到的涂層重量通常完全足以獲得非常高等級(jí)噴墨打印用紙,其可以非常經(jīng)濟(jì)地生產(chǎn)。如可以從表5看出的那樣,印刷品質(zhì)不以任何方式受影響,而是相反地可以獲得品質(zhì)僅輕微低于高等級(jí)參考紙的紙。如果增加涂層的數(shù)量,則可以達(dá)到品質(zhì)的進(jìn)一步提高。
表3
++非常好+良好未輸入無(wú)數(shù)據(jù)存在表4
除非另外明確說(shuō)明,所有數(shù)值以重量份計(jì)K=Emsol K115添加劑表5
++非常好+良好未輸入無(wú)數(shù)據(jù)存在以上的實(shí)施例都采用適于噴墨打印的原紙完成。與使用其它原紙達(dá)到的結(jié)果的比較顯示某些差異,但總是相同的趨勢(shì),使得當(dāng)使用替代的原紙時(shí)可以通過(guò)對(duì)配方進(jìn)行細(xì)微改變,使它們可以適應(yīng)于其它原紙的不同情況。
權(quán)利要求
1.一種用于水性涂裝漆的粘結(jié)劑,它用于在噴墨打印用紙生產(chǎn)中涂覆原紙,在此粘結(jié)劑包括作為第一粘結(jié)劑組分的明膠,和由至少一種另外的粘結(jié)劑組分構(gòu)成的級(jí)分,該另外的粘結(jié)劑組分選自乙烯醇聚合物和共聚物以及碳水化合物和它們的衍生物,其中粘結(jié)劑中明膠的固體含量大于所述一種或多種另外的粘結(jié)劑組分的固體含量的總和。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的粘結(jié)劑,其特征在于乙烯醇聚合物選自聚乙烯醇(PVA)和(部分)水解的聚乙烯醇。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的粘結(jié)劑,其特征在于乙烯醇共聚物選自聚乙烯醇/聚環(huán)氧烷共聚物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)的粘結(jié)劑,其特征在于碳水化合物和它們的衍生物選自淀粉和淀粉衍生物,特別是羥烷基化淀粉衍生物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)的粘結(jié)劑,其特征在于明膠的固體含量與所述另外的粘結(jié)劑組分的固體含量的比為1.1∶1-2.5∶1。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)的粘結(jié)劑,其特征在于基于所有粘結(jié)劑組分的固體含量計(jì),所述一種或多種碳水化合物或碳水化合物衍生物的比例為至少5wt%。
7.在噴墨打印用紙生產(chǎn)中用于涂覆原紙的涂裝漆,其包括根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)的粘結(jié)劑,和一種或多種無(wú)機(jī)顏料。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的涂裝漆,其特征在于涂裝漆也包括陽(yáng)離子化劑。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8的涂裝漆,其特征在于涂裝漆也包括用于穩(wěn)定粘結(jié)劑中的一種或多種無(wú)機(jī)顏料的試劑。
10.根據(jù)權(quán)利要求7-9中任一項(xiàng)的涂裝漆,其特征在于顏料選自硅酸鋁、無(wú)定形二氧化硅、碳酸鈣、膨潤(rùn)土、沸石、滑石、硫酸鋇、硫酸鈣、二氧化鈦、緞光白、氫氧化鋁和高嶺土(粘土)。
11.根據(jù)權(quán)利要求7-10中任一項(xiàng)的涂裝漆,其特征在于陽(yáng)離子化劑選自陽(yáng)離子聚丙烯酸酯、殼聚糖和殼聚糖衍生物、聚DADMAC、多胺、除明膠以外的聚酰胺,和聚亞胺。
12.根據(jù)權(quán)利要求7-11中任一項(xiàng)的涂裝漆,其特征在于穩(wěn)定劑選自環(huán)氧丙烷/環(huán)氧乙烷嵌段共聚物和聚乙烯基吡咯烷酮。
13.噴墨打印用紙,從具有根據(jù)權(quán)利要求7-12中任一項(xiàng)的涂裝漆的涂層的原紙生產(chǎn)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的噴墨打印用紙,其特征在于采用所述涂裝漆的原紙的涂層在每個(gè)表面上是最多至15g/m2。
15.根據(jù)權(quán)利要求13或14的噴墨打印用紙,其特征在于采用所述涂裝漆的原紙的涂層在每個(gè)表面上是最多至7g/m2。
16.生產(chǎn)噴墨打印用紙的方法,其包括采用根據(jù)權(quán)利要求7-12中任一項(xiàng)的涂裝漆在一側(cè)或兩側(cè)上涂覆原紙一次。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的方法,其特征在于原紙的涂覆在膜壓機(jī)中進(jìn)行。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的方法,其特征在于采用涂裝漆在兩側(cè)上同時(shí)涂覆原紙。
19.根據(jù)權(quán)利要求17或18的方法,其特征在于直接在原紙的生產(chǎn)之后,將涂裝漆通過(guò)膜壓機(jī)施加到原紙上。
全文摘要
為獲得用于涂裝漆的粘結(jié)劑,周該涂裝漆可以生產(chǎn)便宜的噴墨打印用紙,該噴墨打印用紙采用噴墨油墨顯示相對(duì)高的顏色密度和因此可以在許多情況下替代較高等級(jí)和昂貴的品質(zhì)的噴墨照相紙,提出如下方案該粘結(jié)劑包括作為第一粘結(jié)劑組分的明膠,和由至少一種另外的粘結(jié)劑組分構(gòu)成的級(jí)分,該另外的粘結(jié)劑組分選自乙烯醇聚合物和共聚物以及碳水化合物和它們的衍生物,其中粘結(jié)劑中明膠的固體含量大于所述一種或多種另外的粘結(jié)劑組分的固體含量的總和。
文檔編號(hào)C09D189/06GK1938160SQ200580010458
公開(kāi)日2007年3月28日 申請(qǐng)日期2005年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月6日
發(fā)明者J·艾科爾, A·拉布, D·凱斯提爾斯, B·科勒 申請(qǐng)人:格利達(dá)股份公司