喷墨介质的制作方法
【专利摘要】在一个实例中，喷墨介质(210)包括含有纤维素纤维、合成纤维和聚合粘合剂的基底层(200)。在基底层(200)的至少一面上设置阻隔层(201)，阻隔层(201)包括颜料填料和至少30重量%的聚合物树脂。
【专利说明】喷墨介质
[0001]背景
喷墨印刷可以在多种介质上制造图像。这些介质可以是传统裁切大小的片材和商业大幅面介质，如条幅和壁纸。许多喷墨墨水是含有水溶性染料或水分散性颜料的水基墨水。当喷墨墨水或其它流体接触纤维素基介质时，该介质由于流体被纤维素纤维吸收而不合意地膨胀、卷曲或起皱。这种膨胀在大幅面介质如条幅和壁纸中特别不合意。卷曲的条幅会难以安装在面板、框架或表面上。卷曲的壁纸与相邻纸幅失配，以致壁纸图像不连续。
[0002]附图简述
附图图解本文中描述的原理的各种实施方案并且是说明书的一部分。所示实施方案仅是实例并且不限制权利要求书的范围。
[0003]图1是根据本文所述的原理的一个实例的一个示例性喷墨材料分配系统的图。
[0004]图2A-2C是显示根据本文所述的原理的一个实例的多种示例性喷墨介质的截面图。
[0005]在所有附图中，相同标号是指类似但不一定相同的要素。
[0006]详述
喷墨印刷可以在多种介质上制造图像。这些介质可以是传统裁切大小的片材和商业大幅面介质，如条幅和壁纸。许多喷墨墨水是含有水溶性染料或水分散性颜料的水基墨水。当喷墨墨水或其它流体接触纤维素基介质时，该介质由于溶液被纤维素吸收而不合意地膨胀、卷曲或起皱。
[0007]壁纸和用作标识的大幅面介质的膨胀或卷曲特别不合意。壁纸和其它大幅面介质常常暴露在高湿环境中。例如，条幅可能暴露于高湿和高热。壁纸可能被浸在水中以激活粘性背衬。大幅面介质的大尺寸可能放大了甚至相对较低膨胀百分比的效应。例如，2%的膨胀在用于台式印刷的8.5 X 11英寸纸张上不显著。但是，I米宽的条幅的2%膨胀导致条幅宽度改变2厘米。这会造成条幅与周围物体之间的显著间隙或重叠。如上所述，卷曲的条幅难以安装到面板、框架或表面中。卷曲的壁纸与相邻纸幅失配，以致壁纸图像不连续。[0015]在下列说明书中，为了解释说明，阐述许多具体细节以提供本系统和方法的充分理解。但是，本领域技术人员显而易见的是，可以不靠这些具体细节实践本装置、系统和方法。在说明书中提到“一个实施方案”、“一个实例”或类似词语是指联系该实施方案或实例描述的特定要素、结构或特征包括在至少这个实施方案中，但不一定包括在其它实施方案中。术语“在一个实施方案中”或类似术语在说明书中各处的各种情况不一定都是指同一实施方案。
[0008]浓度、量和其它数值数据在本文中可以以范围格式表示。要理解的是，这样的范围格式仅为方便和简要使用，并应灵活地解释为不仅包括作为该范围的界限明确列举的数值，还包括该范围内包含的所有独立数值或子范围，就像明确列举各数值和子范围那样。例如，大约I重量％至大约20重量％的重量范围应被解释为不仅包括I重量％至大约20重量％的明确列举的浓度界限，还包括独立浓度，如2重量％、3重量％、4重量％和子范围，如5重量％至15重量％，10重量％至20重量％等。[0009]图1图解可用于将颜料基嗔墨墨水(160)施加到嗔墨介质(170)上的不例性嗔墨系统(100)。如图1中所示，本系统包括计算装置(110)，其通过伺服机构(120)可控耦合至具有布置在其上的喷墨印刷头(150)的可移动托架(moveable carriage) (140)。储墨器(130)通过可移动托架(140)耦合到喷墨印刷头(150)上。许多辊(180)与喷墨分配器(150)相邻设置并将喷墨介质(170)选择性定位。下面更详细描述系统(100)的上述部件。
[0010]如图1中所示可控耦合到伺服机构(120)的计算装置(110)控制喷墨墨水(160)在喷墨介质(170)上的选择性沉积。可以使用通过计算装置(110)托管(hosted)的程序形成所需图像或文本的表达。随后将该表达转化成控制伺服机构(120)以及可移动托架(140)和喷墨分配器(150)的伺服指令。图1中所示的计算装置(110)可以是，但无论如何不限于，工作站、个人电脑、笔记本电脑、数码相机、个人数字助理(PDA)或任何其它含处理器的装置。
[0011]图1中所示的本印刷系统(100)的可移动托架(140)是可移动材料分配器，其可包括构造成分配喷墨墨水(160)的许多喷墨材料分配器(150)。可移动托架(140)可以由计算装置(110)控制并可以由构成伺服机构(120)的例如轴系统、带系统、链系统等可控移动。在可移动托架(140)运行时，计算装置(110)可以告知用户运行条件以及为用户提供用户界面。
[0012]当在喷墨介质(170)上印刷图像或文本时，计算装置(110)可控地定位可移动托架(140)并指导一个或多个喷墨分配器(150)在喷墨介质(170)上的预定位置作为数字寻址滴(digitally addressed drop)选择性分配喷墨墨水，由此形成所需图像或文本。本印刷系统(100)使用的喷墨材料分配器(150)可以是构造成实施本方法的任何类型的墨水分配器，包括但无论如何不限于，热驱动喷墨分配器、机械驱动喷墨分配器、静电驱动喷墨分配器、磁驱动分配器、压电驱动分配器、连续喷墨分配器等。另外，本喷墨介质(170)可以从非喷墨源，例如但无论如何不限于丝网印刷、模印(stamping)、压印(pressing)、凹版印刷等接收油墨。
[0013]流体连接到喷墨材料分配器(150)上的储墨器(130)容纳和向喷墨材料分配器供应喷墨墨水(160)。储墨器(130)可以是构造成在印刷前气密密封颜料基喷墨墨水(160)的任何容器。
[0014]图1还图解本系统的促进颜料基喷墨墨水(160)接受(reception)到喷墨介质(170)上的部件。如图1中所示，许多定位辊(180)可以在印刷操作过程中运送喷墨介质(170)和/或固定喷墨介质(170)的位置。或者，可以使用许多带、辊、基底或其它运送装置在印刷操作过程中运送喷墨介质(170)和/或固定喷墨介质(170)的位置。
[0015]下述不例性喷墨介质具有提闻的抗水性、尺寸稳定性和提闻的图像质量。一般而言，示例性喷墨介质包括介质基底、阻隔层和图像接收层。在一些实例中，该示例性喷墨介质可包括水活性粘合层或压敏粘合层。
[0016]介质基底
介质基底是为介质提供机械强度并提供涂层在其上形成的表面的基层(base layer)。在一个实例中，介质基底包括纤维素纤维和合成纤维。纤维素纤维可以由硬木或软木物类制成并可具有0.5至3毫米的平均纤维长度。硬木与软木纤维的比率可以为100:0至50:50。在一个实例中，硬木/软木纤维比为按重量计大约70:30。纤维素纤维具有许多优点，包括低成本、易得性、良好的粘合特性和在基底制造过程中良好的加工特性。但是，原纤维素纤维容易吸收流体。当纤维素纤维吸收显著量的液体时，它们可表现出强度、刚度的损失和降低的尺寸稳定性。
[0017]通过有机单体的聚合制成合成纤维。合成纤维包括由聚烯烃、聚酰胺、聚酯、聚氨酯、聚碳酸酯和聚丙烯酸类形成的纤维。例如，在介质基底中可包括合成聚烯烃纤维，如聚乙烯纤维、聚乙烯共聚物纤维、聚丙烯和丙烯共聚物纤维。合成纤维可改进介质基底的许多特性，如抗水性和尺寸稳定性。
[0018]在一些情况下，造纸厂收到的合成纤维的长度可长于在传统造纸机上加工的最佳值。例如，收到的合成纤维可能为5-10毫米长，这在造纸厂的筛网上难以纵向和横向取向。合成纤维可以在造纸厂中通过精磨法(refining process)缩短成1_3毫米。这一长度与纤维素纤维的长度相当。在一些实施方案中，可希望使用更长的合成纤维，只要该合成纤维不会不利地影响在造纸厂的筛网上形成介质基底。在一个实例中，该合成纤维具有10-40微米的直径及2-3毫米的长度。基底中所用的合成纤维的量取决于纤维长度。较长合成纤维的使用允许用较低量的合成纤维改进介质的尺寸稳定性。一般而言，合成纤维的成本高于纤维素纤维。为了确定最佳基础基底配方(base substrate formulation),可以考虑和平衡许多因素，包括材料成本、所选纤维的机械加工性能和基底的最终用途。在一个实例中，在基底层中对于100份天然纤维可以包括5至65重量份合成纤维。在选择合成纤维时，也可以考虑合成纤维的其它性质以制造具有所需特性的介质基底。例如，合成纤维的熔点和玻璃化转变温度会影响介质基底的特性。如果合成纤维的熔点和玻璃化转变温度太低，该合成纤维可具有低劲度且基底可能没有所需刚度。如果该合成纤维的玻璃化转变温度和熔点太高，在纤维和介质基底的加工中可能有其它困难。在一个示例性实施方案中，该合成纤维可能具有熔点范围为大约100-140°C的结晶结构。
[0019]在基底层中可以包括许多附加添加剂以使合成纤维与纤维素纤维更相容。可以将聚合粘合剂或聚合粘合剂的混合物添加到基底中。在一个实施方案中，可以将0.1至30%聚合粘合剂(按总纤维重量计)添加到基底中。例如，可以加入5-10%聚合粘合剂或粘合剂的混合物。粘合剂包括水溶性聚合物，如聚乙烯醇、淀粉衍生物、明胶、纤维素衍生物、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、乙酸乙烯酯胶乳、聚酯、偏二氯乙烯胶乳和苯乙烯-丁二烯或丙烯腈-丁二烯共聚物胶乳。可以将粘合剂与纤维预混。也可以使用水性偶联剂以改进纤维之间的粘合。
[0020]一些合成纤维，如聚烯烃纤维具有可造成合成纤维与纤维素纤维分离的非极性和高结晶表面结构。聚烯烃纤维的实例包括聚乙烯纤维、聚乙烯共聚物纤维、聚丙烯纤维和聚丙烯共聚物纤维。合成纤维的分离会产生具有差成形和机械强度的介质。为了克服这些挑战，合成纤维可以在电晕室(corona chamber)中在室温和大气下预处理。在电晕处理过程中，可以将极性基团，如羟基、酮和羧基接枝到纤维上。在另一实施方案中，合成纤维可以用30-50重量％浓度的H2SO4溶液预洗以“氧化”和“蚀刻”表面以改进其亲水性。为了改进所述基础基底的不透明性和降低成本，也可以将无机填料如碳酸钙和Ti02与天然和合成纤维配混。在一个实例中，基底总重量的最多25%是无机填料。
[0021]如上论述，合成纤维比纤维素纤维昂贵。因此，希望使用最低量的合成纤维实现所需介质特性。为了降低合成纤维量，可以使用总纤维重量的最多5%的防湿剂。在一个实例中，该防湿剂可以是聚烯烃蜡基胶乳。聚烯烃蜡基胶乳的实例是Michelman Inc,Cincinati, USA以商品名Michem? Lube和Michem? Emulsion制造的胶乳。该防湿剂降低纤维素纤维的吸湿。因此，需要较少合成纤维就能保持介质的尺寸稳定性。
[0022]阳隔层
可以在基底的至少一面上沉积阻隔层。该阻隔层是减少外部湿气渗透到基底中的富树脂颜料涂层。该阻隔层包括一种或更多种类型的颜料颗粒和聚合物树脂粘合剂。术语“富树脂”是指包括比将颜料颗粒互相粘合和将阻隔层与下方基底粘合所需的比例(其通常为总涂料量的5-20重量％)大的聚合物树脂组分比例的组合物。例如，富树脂阻隔层可包括总颜料填料的至少30重量％的量的聚合物树脂。在一个实例中，该阻隔层包括占阻隔层总重量的60至80%树脂。聚合物树脂既用于将颜料团聚在一起，又充当防止从环境中吸湿的防湿层。这提高喷墨介质的尺寸稳定性。在阻隔层中可以使用多种树脂组合物。例如，该树脂组合物可包括，但不限于，由疏水加成单体的聚合形成的树脂。疏水加成单体的实例包括，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、丙烯酸异丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、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、甲基丙烯酸异丙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸仲丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯)和芳族单体(例如苯乙烯、甲基丙烯酸苯酯、甲基丙烯酸邻甲苯酯、甲基丙烯酸间甲苯酯、甲基丙烯酸对甲苯酯、甲基丙烯酸苄酯)、含羟基的单体(例如丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸轻乙酯)、含羧基(carboxylica containing)的单体(例如丙烯酸、甲基丙烯酸)、乙烯酯单体(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))、乙烯基苯单体、C1-C12烧基丙烯酰胺和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)、交联单体(例如二乙烯基苯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、双(丙烯酰氨基)亚甲基)及其组合。特别地，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。可以使用多种多样的聚合法制造聚合物。例如，可以使用本体聚合、溶液聚合、乳液聚合或其它合适的方法制造聚合物。在一个实施方案中，在水性溶剂，如水存在下的乳液聚合可用于制造上述聚合物树脂。在一个实例中，使用乳液聚合制造粒度为0.1至5微米的聚合物胶乳树脂。粒度范围在一些实施方案中可以更窄。例如，粒度可以为0.5至3微米，在一个实施方案中，胶乳树脂的平均粒度为1.2微米。
[0023]聚合物树脂的玻璃化转变温度Tg是影响所需性能的另一因素。在一个实施方案中，聚合物树脂的玻璃化转变温度为20至50 C。
[0024]为了改进丙烯酸聚合物树脂的粘合能力和胶乳稳定性，可以使羧酸单体或羧酸单体的组合共聚到聚合物树脂链上。羧酸单体的实例包括，但不限于，丙烯酸、甲基丙烯酸和衣康酸。羧酸单元的效率取决于分子结构并可以通过中和值表征，该中和值是指中和I克聚合物树脂所需的以毫克计的氢氧化钾(KOH)的质量。一般而言，中和值越高，亲水性越高。纸涂料中所用的大多数聚合物粘合剂具有超过150毫克/克的中和值。为在阻隔层中产生优异的防潮性，聚合物树脂的中和值可明显低于150毫克/克。例如，聚合物树脂的中和值可以为大约20-70毫克/克。
[0025]在阻隔涂层组合物中还可存在无机颜料。在一个实施方案中，阻隔涂层中的无机颜料可具有0.2微米至1.5微米的平均尺寸。这些无机颜料可以是粉末或淤浆形式，实例包括，但不限于，二氧化钛、水合氧化铝、碳酸钙、硫酸钡、二氧化硅、粘土 (如高亮度高岭土)和氧化锌。在一个实施方案中，可以使用碳酸钙。碳酸钙具有许多合意性质，包括高亮度、光泽度、不透明度、良好流变性和良好涂布能力。另外，碳酸钙可相对经济地获得。
[0026]在一个实施方案中，可以在基底的两面上都沉积阻隔层。阻隔层的涂层重量为
0.01至10克/平方米。例如，阻隔层的涂层重量可以为I至5克/平方米。与其它方法，如用树脂浸透基底层相比，这些阻隔层的使用具有许多优点，包括改进的表面光滑性、更低成本、更低材料消耗和更好的可再循环性。
[0027]图像接收层
在至少一个阻隔层上形成图像接收层。在仅从一侧(“图像侧”)观看介质的情况下，仅在该侧上形成图像接收层。该图像接收层可以是最外层或可具有一个或多个覆盖涂层。图像接收层的功能是接收喷墨墨水，吸收墨水载液并稳定墨水中的着色剂。
[0028]在一个示例性实施方案中，该图像接收层可包括一种或多种类型的颜料和聚合粘合剂。选择第一种类型的颜料，颜料A，以产生提供印刷介质的合意物理性质，如不透明度、白度和亮度的多孔和光滑的涂层。这种颜料在结构上无孔，但可由于其堆积几何而产生多孔结构。例如，颜料A可具有非球形形态。可以使用纵横比(其是指颗粒的平均长度/平均宽度的分数)测量非球形形态。根据一个实施方案，颜料A颗粒的平均纵横比为大约25至300。例如，纵横比可具有大约70至180的范围。具有这些纵横比的颗粒可具有针状几何形状。通过“针”分离度测定这些针状颜料的堆积密度。具有较高纵横比的颜料具有较大的不规则性和较松散堆积的结构，针分离较大。这些松散堆积结构可显著提高墨水吸收而不牺牲其它物理性质，如亮度、白度、光泽度和不透明度。
[0029]第二种类型的颜料，颜料B，进一步增强墨水载液的吸收能力和改进颜料A的加工能力。颜料B选自具有球形或类球形形态的无机填料并且在结构上是多孔的。例如，颜料B可以是通过在升高的温度下对含水粘土施以煅烧或通过化学处理形成的结构化高岭土。颜料B中可包含的颗粒的另一实例是用胶体二氧化硅接枝的粘土的反应产物。
[0030]第三种类型的无机颗粒，颜料C，选自具有存在受控孔隙率的海绵状结构的颗粒。颜料C用于改进由水性墨水形成的图像的耐久性并进一步改进包括颜料A和颜料B的图像接收层的吸墨性。一般而言，可以由无孔亚微米颗粒的聚集(它们形成二级多孔结构)或通过使用具有海绵状形态的材料形成颜料C的海绵状结构。基于例如但不限于具有这种海绵状结构的沸石、氧化铝和二氧化硅的化合物的颗粒可用作颜料C，尽管也可以使用能与这些材料起到类似作用的任何其它合适的材料。对图像接收层的制造和沉积而言合意的是，该无孔亚微米颗粒可分散在与颜料A和颜料B相同的浆料中。例如，由硅酸钠溶液的酸化(经过沉淀和脱水)制成的某些种类的硅胶可用作颜料C。这些颗粒除它们吸收喷墨墨水中所含的液体的固有能力外还可起到许多作用。不受任何理论限制，这些颗粒被认为充当包括颜料A和颜料B的涂层结构中的间隔物(spacers)。在一些实施方案中，在颜料C的颗粒大于颜料A和颜料B的颗粒时，可以增强这种间隔功能。例如，颜料C的平均粒度可以为2至15微米。在一些实施方案中，颜料C的平均粒度可以为3至8微米。颜料的孔隙体积可以为0.5-2.0毫米/克，吸收(使用标准化油试验测得)可以为80-300克/100克颗粒。
[0031 ] 该图像接收层还包括将颜料粘合在一起并粘合至下方的层的聚合粘合剂。聚合粘合剂直接影响图像接收层的耐久性、耐候性、防潮性和耐划伤性。为了实现这些目标，选择防水聚合粘合剂。该聚合物粘合剂可以是各种聚合材料，包括上文就阻隔层规定的那些。例如，防水聚合粘合剂可具有小于40的酸值，或可以在热下自交联。图像接收层中的聚合粘合剂以足以粘合无机颜料和将颜料粘合至阻隔层并符合可运行性或耐久性的量存在。在一个实施方案中，该粘合剂以每100份无机颜料大约5至35份的量存在。
[0032]图像接收层中还可使用其它组分，如加工助剂，如保水剂(water retentionagent)、粘度改进剂和pH控制剂。图像接收层中还可包括其它功能添加剂,如色调调节剂(染料)、荧光增白剂、杀生物剂。
[0033]根据许多因素选择图像接收层的涂层重量，包括图像质量、加工约束条件和成本。太薄的图像接收层不利地降低墨水容量并造成印刷图像缺陷，如渗墨或延长墨水干燥时间。太厚的图像接收层可能造成涂层质量问题并提高材料成本。根据一个实施方案，图像接收层的涂层重量为15至45克/平方米。例如，涂层重量可以为20至35克/平方米。
[0034]压敏粘合层
在该介质中还可包括压敏粘合层。压敏粘合层是在与图像接收层相反的介质侧上的粘合剂薄层。压敏粘合层将该介质粘合到载体结构如壁(wall)或其它介质载体表面上。压敏粘合层还可允许将该介质重新定位。
[0035]压敏粘合层可包括作为溶剂分散体或水分散体施加的聚丙烯酸酯基聚合物或共聚物。可以使用多种合适的在线或离线涂布技术施加压敏粘合层。
[0036]离型层
在压敏粘合层上设置离型层(release layer)以便容易从压敏粘合层上除去背衬片层(backing sheet)。根据一个实例,离型层可以由有机娃聚合物形成。可以通过在线或离线涂布机在溶剂或水分散体中施加离型层。
[0037]背衬片层
根据一个实例，背衬丑星可以是涂蜡纸以防止压敏粘合层在使用前被污染。也可以使用各种其它背衬丑星构造。
[0038]预施加的水活性粘合层
预施加的水活性粘合层在暴露于水时被活化。预施加的水活性粘合层可包括水、碱、聚乙酸乙烯酯-巴豆酸共聚物、增稠剂和二醇。将预施加的水活性粘合层活化并置于所需载体表面上方，然后与载体表面接触。如上论述，可以通过将基底浸在水中来活化预施加的水活性粘合层。
[0039]喷墨介质的实例
图2A-2C是示例性喷墨介质的截面图。这些截面图仅用于图解说明而非按比例绘制。具体而言，已增加层厚度以使层可见。层的相对厚度仅是近似的而非成比例。上文给出各种层的组成、结构和其它信息。
[0040]图2A是示例性喷墨介质，其包括介质基底(200)，在其上表面和下表面上都具有阻隔层(201-1，201-2)。如上论述，介质基底(200)可包括纤维素纤维、合成纤维、颜料和树脂。根据一个示例性实例，该基底包括纤维素纤维，其是平均纤维长度为大约0.5至3毫米的硬木与软木纤维的组合。硬木/软木比可以为全硬木纤维至全软木纤维。根据一个实施方案，纤维素中硬木/软木纤维的重量比为30:100至70:100。该合成纤维可以是直径大约10-40微米且长度大约2-3毫米的聚烯烃或其它合适的纤维。合成纤维/纤维素纤维的重量比为10:100至60:100。
[0041]如上论述，也可以在基底中掺入各种颜料和树脂。例如,可以将最多25重量％的无机填料和最多5重量％的防湿剂掺入基底中。还可以掺入各种其它添加剂。该基底可具有90至200克/平方米的每单位面积重量。
[0042]如上论述，阻隔层(201)是减轻或防止外部湿气渗入介质基底的富树脂颜料涂层。例如，阻隔层可包括不小于阻隔层中的总颜料填料的30重量％的量的聚合物树脂粘合剂。在阻隔层中可以使用多种多样的树脂组合物。例如，该树脂可以是具有低疏水性和20-70的酸值的聚丙烯酸胶乳。低酸值有助于改进阻隔层的疏水特性。该阻隔层可具有大约5至25克/平方米的每单位面积重量。
[0043]在介质(170)的一面或两面上沉积受墨层(202)。在图2A中所示的实例中，仅在介质(170)的上表面上沉积受墨层(202)。受墨层(202)可包括至少三种不同类型的颜料和聚合粘合剂。选择第一种类型的颜料以产生提供印刷介质的合意物理性质，如光滑度、不透明度、白度和亮度的光滑和致密涂层。第二种类型的颜料提供水性墨水吸收能力。防水聚合粘合剂将颜料粘合在一起并粘合至下方的层。聚合粘合剂可以是具有小于40至70的酸值或可以在热下自交联的多种聚合材料。图像接收层中所用的粘合剂的量不小于图像接收层中所含的总无机颜料的30重量％。该受墨层可具有25至35克/平方米的每单位面积重量。
[0044]介质(210)可用于各种用途，包括壁纸或标牌。由于介质(210)在背面上不包括粘合层，可以在安装过程中单独施加粘合剂或可以使用其它固定技术。
[0045]图2B是包括如上所述的基底层(200)、阻隔层(201)和图像接收层(202)的示例性喷墨介质(212)的截面图。在介质(212)的下表面或背面上设置附加的层。这些附加层包括压敏粘合层(203)、离型层(204)和背衬片层(206)。压敏粘合层(203)直接粘合到阻隔层(203)上。如上论述，离型层(204)允许在安装介质(212)之前从压敏粘合层(203)上剥离背衬片层(206)。离型层(204)与背衬片层(206) —起除去。
[0046]图2B中的介质构造成在含有图像接收层(202)的上表面上印刷，然后通过除去背衬片层(206)和离型层(204)安装。随后使用压敏粘合层(203)将介质(212)固定在所需位置。
[0047]图2C是包括上述基底(200)、阻隔层(201)和图像接收(202)层的示例性喷墨介质(214)的截面图。附加的水活化粘合层(205)直接粘合至下方的阻隔层(201-2)。在图像接收层(202)上沉积墨水以形成所需图像。然后将介质(214)浸在水中或在水活性粘合层(205)上沉积水。这活化了粘合层(205)，其可随后用于将介质(214)固定就位。
[0048]产品构造&配方的实施例
使用上述原理和配方构造两种示例性介质样品，介质A和介质B。将介质样品的性能与标准介质样品，介质C进行比较。
[0049]在中试造纸机中用包括70%纤维素纤维和30%合成纤维的纸浆制造介质A。该纤维素纤维包括70重量％硬木纤维和30重量％软木纤维。该合成纤维是高密度聚乙烯(HDPE)和低密度聚乙烯(LDPE)以大约1:1比的混合物。在基底中包括大约12重量％颜料组合物。在此实施例中，该颜料组合物包括90%碳酸钙和10% 二氧化钛。在基底中包括大约5重量％聚乙烯蜡分散体作为防湿剂。使用大约8至10重量％丙烯酸乳液作为粘合剂。尽管可能包括多种多样的附加添加剂，但在此实施例中不使用其它湿强剂(wet strengtheningagent)。
[0050]在中试造纸机中用包括70%纤维素纤维和30%合成纤维的浆料制造介质B。该纤维素纤维包括70重量％硬木纤维和30重量％软木纤维。如上文就介质A所论述，该合成纤维是高密度聚乙烯(HDPE)和低密度聚乙烯(LDPE)以大约1:1比的混合物。在基底中包括大约12重量％颜料组合物(90%碳酸钙和10% 二氧化钛)。首先将基底幅(substrate web)干燥，然后在表面施胶过程中用聚丙烯酸树脂浸透，再干燥。介质B具有与介质A大致相同的基重和厚度。
[0051]介质C是对照介质并且不用合成纤维或树脂粘合剂制造。在此实施例中，在中试造纸机中用包括由70%硬木和30%软木制成的100%纤维素纤维的浆料制造介质C。在基底中包括大约12重量％颜料组合物(90%碳酸钙和10% 二氧化钛)。首先将基底幅干燥，然后使用氧化淀粉表面施胶过程，再干燥。介质C具有与介质A和介质B大致相同的基重和厚度。
[0052]介质A、B和C各自在两面上都用相同阻隔层组合物涂布。阻隔层配方包括64重量％重质碳酸韩和35重量％聚丙烯酸胶乳。通过棒计量的纸涂布机(rod metered papercoater)在基底幅上施加涂料溶液。
[0053]介质A、B和C各自在一面上用相同图像接收层组合物涂布。图像接收层包括由具有针状文石晶体的沉淀碳酸钙、煅烧粘土和沉淀二氧化硅和/或硅胶混合物制成的无机颜料。在图像接收层中以每100份无机颜料35-40份包括含有苯乙烯-丙烯酸聚合物的聚合粘合剂。使用棒计量的纸涂布机在各介质上施加涂料溶液。
.[0054]试骀结果
图表I描述各介质A、B和C的测量由吸湿造成的介质膨胀的试验结果。如上论述，由吸湿造成的介质膨胀不合意。在第一试验中，介质A、B和C在环境室中在30°C和80%相对湿度下放置3天。然后测量介质的膨胀。如图表I的第一列中所示，介质A膨胀0.5-0.8%，介质B膨胀1.5-2.0%。这一结果表明介质A的基底层中的聚乙烯蜡分散体和丙烯酸乳液比介质B的基底层中所用的树脂浸溃更有效排湿(excluding moisture)和保持尺寸稳定。使用介质C作为对照并具有4-7%的尺寸变化。试验结果表明，介质A和介质B都比介质C明显更耐高湿。
[0055]第二试验涉及将该介质在水中浸溃3分钟。这模拟壁纸介质背面上的水活化粘合层的活化。介质A又表现出0.8-1.3%膨胀的最低膨胀。介质B表现出大于介质A的的膨胀两倍的膨胀一2.0-4.0%膨胀。在水中浸溃损害介质C，并且不能测量其膨胀。
[0056]图表I
I30C/80RH储存j在水中浸渍3分f
介质 A0.5-0.8% 一 0.8-1.3%
介质 B1.5-2.0% 一 2.0-4.0%
介质C (对比) 丨4-7%I受损，不可测
[0057]图表2显示用于比较介质A和商业大幅面介质DURAGRAPHIX壁纸之间的图像质量的三个试验的结果。第一试验是测量在基底上印刷的一组颜色的鲜艳度的8点色域试验(8 point Gamut test ),较高测量值表明较高鲜艳度。使用相同打印机在介质A和DURAGRAPHIX壁纸上沉积相同墨水。在图表2中所示的所有试验中，使用HP Z3200印刷机将HP水性喷墨墨水分配到基底上。如该图表的第二列中所示，介质A具有417，405的8点色域值，而DURAGRAPHIX壁纸表现出仅257，485的8点色域值。这清楚表明印刷墨水在介质A上比在DURAGRAPHIX纸上更鲜艳。
[0058]下一试验测量沉积在基底上的黑色墨水的L*min，较低值表明较合意和较暗的色调。沉积在介质A上的黑色墨水表现出15.19的L*min，而沉积在DURAGRAPHIX壁纸上的黑色墨水表现出17.86的L*min。
[0059]第三试验涉及测量在浸入水中后流失的黑色墨水。由于壁纸在安装过程中有意暴露在水并在安装后暴露于环境水和湿度，非常希望墨水不会因暴露于水而流失。在这种情况下，沉积在介质A上的黑色墨水在浸入水中后没有表现出墨水流失。沉积在DURAGRAPHIX壁纸上的黑色墨水在浸入水中后表现出轻微黑色墨水流失。
[0060]图表2
【权利要求】
1.喷墨介质(210)，其包含: 包含纤维素纤维、合成纤维和聚合粘合剂的基底层(200);和 位于所述基底层(200)的至少一面上的阻隔层(201)，所述阻隔层(201)包含颜料填料和至少30重量％的聚合物树脂。
2.权利要求1的喷墨介质，其中所述聚合物树脂具有20-70的酸值。
3.权利要求1的喷墨介质，其中所述纤维素纤维包含硬木纤维和软木纤维，其中所述纤维素中硬木纤维与软木纤维的重量比为30:100至70:100。
4.权利要求1的喷墨介质，其中所述合成纤维包含具有10-40微米的直径和2-3毫米的平均纤维长度的纤维。
5.权利要求4的喷墨介质，其中所述合成纤维是具有结晶结构和100-140C的熔点范围的聚烯烃纤维。
6.权利要求1的喷墨介质,其中合成纤维与纤维素纤维的重量比为10:100至60:100。
7.权利要求1的喷墨介质，进一步包含位于所述阻隔层(201)上的图像接收层(202)，所述图像接收层(202)包含第一类型颜料和第二类型颜料，所述第一类型颜料包含粒度为0.5至3.0微米的颗粒，所述第二类型颜料包含具有5-15微米的粒度、1.5-3毫升/克的孔隙体积和200-400克/100克颗粒的吸收容量的颗粒。
8.权利要求7的喷墨介质，其中所述图像接收层(202)进一步包含酸值小于40的聚合物粘合剂，其中聚合物粘合剂在所述图像接收层中的量为所述图像接收层中的颜料总重量的至少30%。.
9.权利要求8的喷墨介质，其中所述图像接收层(202)包含所述图像接收层中的颜料总重量的35-50重量份的量的聚合物粘合剂。
10.权利要求7的喷墨介质，其中所述图像接收层(202)包含在热下自交联的聚合粘合剂。
11.权利要求1的喷墨介质，进一步包含粘合在所述阻隔层(201)上的压敏离型层(203)和位于所述压敏离型层(203)上的离型层(204)和背衬片层(206)。
12.权利要求1的喷墨介质，进一步包含在与图像接收层(202)相反的喷墨介质(214)侧上位于所述阻隔层(201)上的水活化粘合层(205)。
13.权利要求1的喷墨介质，其中所述合成纤维是高密度聚乙烯纤维和低密度聚乙烯纤维的混合物。
14.喷墨介质，其包含: 基底层(200)，其包含: 纤维素纤维，其中硬木纤维占所述纤维素纤维的30至70重量％ ； 具有10-40微米的直径、2-3毫米的平均纤维长度、结晶结构和100-140 C的熔点范围的聚烯烃纤维，所述聚烯烃纤维以所述纤维素纤维的10至60重量％的量包含在所述基底层中； 和聚合粘合剂；和 位于所述基底层(200)的至少一面上的阻隔层(201)，所述阻隔层(201)包含颜料填料和酸值为20-70的聚合物树脂；和 位于所述阻隔层(201)上的图像接收层(202)，所述图像接收层(202)包含第一类型颜料和第二类型颜料，第一类型颜料包含粒度为0.5至3.0微米的颗粒，第二类型颜料包含具有5-15微米的粒度、1.5-3毫升/克的孔隙体积和200-400克/100克颗粒的吸收容量的颗粒。
15.介质片材(200)，其包含: 基底层(200)，其包含: 包含大约70%纤维素纤维和30%合成纤维的纤维，其中所述纤维素纤维包含大约70重量％硬木纤维和30重量％软木纤维，且所述合成纤维包含高密度聚乙烯纤维和低密度聚乙烯纤维的1:1比率的混合物；包含碳酸钙和氧化钛的颜料组合物，所述颜料组合物为纤维素和合成纤维的大约12重量% ； 聚乙烯蜡分散体，聚乙烯蜡分散体的量为所述纤维素和合成纤维的大约5重量％ ;和 丙烯酸乳液粘合 剂，所述丙烯酸乳液粘合剂为所述纤维素和合成纤维的8-10重量％ ；和 图像接收层。
【文档编号】B41M5/00GK103442898SQ201180069463
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2011年3月29日 优先权日:2011年3月29日
【发明者】X.周, 巫绪龙, D.埃德蒙德森 申请人:惠普发展公司，有限责任合伙企业