调色剂接受组合物的制作方法

专利名称：调色剂接受组合物的制作方法
扭旦 冃足
随着数字成像技术的快速发展，传统的单色电子照相印刷逐渐被高图 像质量的全色电子照相印刷取代。电子照相印刷技术能够按照需要制备本 身质量良好的印刷物而不需要专业技能，例如在印刷厂进行常规胶版印刷 (平版印刷)所需的技能。
全色电子照相印刷操作的印刷质量通常受到印刷介质性质的限制，所 述印刷介质通常是非涂布纸。为了提高彩色电子照相印刷的图像质量，使 用为电子照相印刷所设计的带涂层印刷介质，例如涂布纸。这些带涂层印 刷介质通常涂布有用于促进调色剂转移和总体图像质量的无机颜料组合物 和其它功能材料。另外，使用这些和其它传统的印刷介质涂层和传统的涂 布方法提高非涂布印刷介质的光泽度和表面平滑度。对于带涂层印刷介质， 常常使用砑光操作来向介质施加压力和热量，从而获得高光泽度和表面平 滑度。但是，这些类型的涂布介质的薄片光泽度低于照相印刷应用的要求, 而且在调色剂被电子照相打印机中的熔化机构固定时薄片光泽度往往减
通常，为了获得所需的高光泽度和表面平滑度，可以用功能材料如聚 丙烯酸类和聚酯聚合物涂布印刷介质的图像接受侧。在一些情况中，这类 材料不适合一些采用高温和高压熔化的高端电子照相印刷机。因为高熔化 温度时，介质最外层上的热塑性涂层发生改变，造成光泽度下降。此外， 这些材料可能具有较低的硬度，因而常常导致在印刷过程和后使用阶段中 出现表面刮擦问题。而且，许多传统的成膜涂料是基于溶剂的，在制造业 中并非环境友好。
发明概述在本发明体系和方法的一个方面，电子照相介质包括支撑基材、无机 次层和图像接受层，其中所述图像接受层包括可交联树脂涂层结构。
附图简要说明
以下


了本发明体系和方法的各种实施方式，是本说明书的一 部分。所述的实施方式仅仅是本发明体系和方法的例子，不限制本发明的 范围。
图1是依据一个示例性实施方式的印刷介质的截面图。 图2是依据一个示例性实施方式的包括任选的背面支撑层的印刷介质 的截面图。
图3是说明依据一个示例性实施方式的形成印刷介质的方法的流程图。
在所有附图中，相同的附图标记表示类似但不必完全相同的要素。
发明详述
本发明说明书揭示了一种可用于制备电子照相印刷所用介质的示例性 介质涂料组合物。更具体而言，本发明体系和方法提供一种调色剂接受组 合物，该组合物包含能在环境条件或升高温度下交联的聚合物材料。所得 介质具有高光泽外观、稳定的光泽水平和极佳的抗刮擦性。依据一个示例
性实施方式，由可交联苯乙烯马来酸酐(SMA)(包括其水解酸和偏酯形式) 或可交联聚氨酯形成调色剂接受组合物。在下文中将更详细地描述本发明 介质涂料组合物及其使用方法。
在揭示和描述本发明体系和方法的具体实施方式
之前，应该理解，本 发明的体系和方法不局限于本文揭示的具体方法和材料，因而它们可以在 一定程度上变化。也应该理解，本文使用的术语仅仅是出于说明具体实施 方式的目的，无意对发明进行限制，因为本发明体系和方法的范围仅仅由 所附权利要求及其等同项限定。
本说明书和所附权利要求中使用的术语"电子照相印刷"应广义理解 为包括利用光使静电荷分布发生变化从而形成照相图像的任何方法，包括但不限于激光印刷。
可以以范围形式显示浓度、数量和其它用数字表示的数据。应该理解， 使用这种范围形式只是为了方便和简洁，应该灵活地将其解释成不仅包括 作为范围界限明确列举的数值，而且包括所有包含在该范围内的单个数值或 子范围，就如同各数值和子范围都已明确列举。例如，应该将约1重量％至
约20重量％的重量范围解释为不仅包括明确列举的1重量％至约20重量％ 的浓度界限，还包括诸如2重量％、 3重量％、 4重量％之类的单个浓度和 诸如5重量％至15重量％、 10重量％至20重量％等之类的子范围。
在以下说明中，为了解释的目的，各种具体的详细描述仅仅是为了提 供对本发明体系和方法的透彻的理解所给出的，本发明体系和方法是为了
形成用于电子照相印刷的介质涂料组合物。但是，对本领域技术人员显而 易见的是，本发明方法可以在没有这些具体细节的情况下进行。说明书中 提及的"一个实施方式"或"一种实施方式"指关于该实施方式中描述的 具体特征、结构或性质包括在至少一个实施方式中。在说明书中不同地方 出现的术语"在一个实施方式中"不一定需要涉及所有相同的实施方式。
示例性结构
图1是依据一个示例性实施方式的电子照相介质(100)的截面图。如图 l所示，该示例性电子照相介质(100)至少包括三层本文中称为基底介质 (IIO)的支撑基材，设置在所述基底介质上的一个或多个次层(120)，在一个 或多个次层上形成的图像接受层(130)。依据本发明的示例性实施方式，次 层(120)为基底介质(110)的表面提供足够的平滑度，从而在所得介质(IOO) 上产生所需的光泽水平。下面将更详细地描述基底介质(IIO)、次层(120)和 图像接受层(130)。
如图1所示，基底介质(110)形成电子照相介质的支撑结构。仅仅是为 了解释，本文中将本发明示例性电子照相介质(100)描述为以聚合物膜为基 底的介质。但是，本领域普通技术人员应理解，各种基底介质材料可用于 本发明体系和方法，包括但不限于聚合物膜，例如聚酯白膜或聚酯透明 膜，在一侧或两侧都具有挤出聚合物树脂的纤维素纸，纤维素纸料和/或它们的组合。此外，基材可包括第一和第二相反的面，在这些面上可形成各
种本发明实施方式的层。在一个示例性实施方式中，基底介质(iio)沿着基 本整个长度方向的厚度约为0.025毫米至0.5毫米。
另外，在形成原料基底介质(110)的过程中，可以在上述基底介质材料 中引入各种填料。依据一个示例性实施方式，可引入控制基底介质(110)
的物理性质的填料包括但不限于研磨碳酸^、沉淀碳酸转、二氧化钛、
高岭粘土和硅酸盐。依据一个示例性实施方式，填料的含量约为原料基底
介质(110)的0-20重量％。依据另一个示例性实施方式，填料的含量约为原 料基底介质(110)的5-15重量％。
继续看图l，用一个或多个无机次层(120)覆盖基底介质(110)。依据一 个示例性实施方式，无机次层(120)建立在基底介质(110)和顶部图像接受层 (130)之间，以提高基底介质(110)的表面光洁度。另外，依据一个示例性实 施方式，无机次层(120)可以有利地增强介质的不透明性、亮度、表面平滑 度和/或色调。依据一个示例性实施方式，无机次层包括占无机次层(120)约 5-95重量％的无机颜料干燥涂层。合适的无机颜料包括但不限于二氧化钛、 水合氧化铝、碳酸钙、硫酸钡、氧化硅、高亮度高岭粘土、氧化锌和/或它 们的组合。
另外，依据一个示例性实施方式，无机次层(120)还包含5-95重量％的 粘结剂。依据一个示例性实施方式，无机次层(120)中的粘结剂部分用于结 合无机颜料，从而在基底介质(110)上形成粘着单层。另外，依据一个示例 性实施方式，无机次层(120)中的粘结剂组分将次层与基底介质(110)和图像 接受层(130)结合在一起。依据一个示例性实施方式，无机次层(120)中的粘 结剂部分可包括但不限于水溶性粘结剂、水分散性粘结剂、对基材和颜料 具有高粘结能力的聚合物乳液、和/或它们的组合。适用于无机次层(120) 的粘结剂的具体例子包括但不限于聚乙烯醇、淀粉衍生物、明胶、纤维素 衍生物、丙烯酰胺聚合物、丙烯酸类聚合物或其共聚物、乙酸乙烯酯胶乳、 聚酯、偏二氯乙烯胶乳、苯乙烯-丁二烯、丙烯腈-丁二烯共聚物、苯乙烯丙 烯酸类共聚物以及它们的共聚物和/或组合。
继续看图1，在无机次层(120)上形成图像接受层(130)，形成所得介质(IOO)的最外层。依据一个示例性实施方式，图像接受层(130)包括可交联聚 合物树脂涂布的结构。特别地，依据一个示例性实施方式，图像接受层(130) 包括可交联聚氨酯或可交联SMA树脂。在下文中将更详细地描述示例性的 可交联聚合物树脂。
依据第一示例性实施方式，可交联聚合物树脂包括可交联聚氨酯树脂。 依据一个示例性实施方式，可交联聚合物树脂包括亲水性聚氨酯低聚物， 例如具有两个或更多个反应性官能团(例如羟基或胺)的水溶性或水分散性 聚氨酯低聚物，具有两个或更多个可能被封闭的异氰酸酯官能团的交联剂。 适用于本发明示例性图像接受层(130)的聚氨酯低聚物具体包括通过异氰酸 酯或封端异氰酸酯化合物和二醇、三醇或多元醇/多胺预聚物或它们的组合 进行加聚反应得到的具有氨基甲酸酯键的化合物。
可用于制备本发明示例性图像接受层(130)的聚氨酯低聚物的异氰酸酯 化合物包括但不限于异氰酸酯；甲苯二异氰酸酯；1,6-己二异氰酸酯；二苯 基甲烷二异氰酸酯；1,3-二(异氰酸甲酯基)环己垸；1,4-环己基二异氰酸酯； 对亚苯基二异氰酸酯；2,2,4(2,4，4)-三甲基-1,6-己二异氰酸酯；4，4'-二环己基 甲烷二异氰酸酯；3,3'-二甲基二苯基-4，4'-二异氰酸酯；间二甲苯二异氰酸 酯；四甲基二甲苯二异氰酸酯；1,5-萘二异氰酸酯；二甲基三苯基甲烷四异 氰酸酯；三苯基甲垸三异氰酸酯；和/或三(异氰酸苯酯基)卤代磷酸酯/盐。
用于制备本发明示例性图像接受层(130)的聚氨酯低聚物的二醇、三醇 和多元醇可包括但不限于以下1,4-丁二醇；1，3-丙二醇；1,2-乙二醇；1,2-丙二醇；1，6-己二醇；2-甲基-l,3-丙二醇；2，2-二甲基-l,3-丙二醇或新戊二 醇；环己垸二甲醇；1,2,3-丙三醇；2-乙基-2-羟甲基-l,3-丙二醇和/或聚环氧
乙烷、聚环氧丙垸和/或它们的组合。另外，可使用含两个或多个选自下组
的官能团的化合物制备聚氨酯低聚物羟基、胺或它们的组合。
依据一个示例性实施方式，所得聚氨酯分散体是基于在NCO/OH的当 量比为1.2-2.2、优选1.4-2.0的条件下制备的聚氨酯低聚物。因此，所得聚 氨酯分散体是无异氰酸酯的化合物。通过凝胶渗透色谱(GPC)测量的聚氨酯 低聚物的分子量为20,000至200,000。依据一个示例性实施方式， 一些商品 化的水分散性聚氨酯可用于本发明的示例性体系和方法。例如，依据一个示例性实施方式，以下商品可用作本发明示例性体系和方法中的低聚物
聚酯基聚氨酯U910、 U938 U2101和U420;聚醚基聚氨酯U205、 U410、 U500和U400N;聚碳酸酯基聚氨酯U930、 U933、 U915和U911;和蓖麻 油基聚氨酯CUR21、 CUR69、 CUR99和CUR991 ，所有这些都可购自阿伯 德克公司(Alberdingk Inc.)。
依据一个示例性实施方式，上述聚氨酯低聚物交联形成交联聚氨酯树 脂的反应通过低聚物材料与水分散性交联剂反应来实现。在一个示例性实 施方式中，交联剂是具有两个或多个被封闭的反应性异氰酸酯基团的封端 多异氰酸酯。封端多异氰酸酯可选自脂族或脂环族或芳族多异氰酸酯。脂 族多异氰酸酯的例子是1，4-丁二异氰酸酯和1,6-己二异氰酸酯的聚合物，环 状多异氰酸酯的例子是异佛尔酮二异氰酸酯和4,4'-亚甲基-二-(环己基异氰 酸酯)的聚合物。芳族异氰酸酯聚合物的例子是对亚苯基二异氰酸酯、二苯 基甲垸-4,4'-二异氰酸酯和2,4-或2,6-甲苯二异氰酸酯的聚合物。其它多异 氰酸酯如三苯基甲烷-4，4',4"-三异氰酸酯、1,2,4-苯三异氰酸酯和多亚甲基 多苯基异氰酸酯也是合适的例子。
要使这些多异氰酸酯交联剂可分散在水中，则将反应性异氰酸酯基完 全封闭，这样在涂料干燥过程中多异氰酸酯在较高温度下解封闭，产生能 与聚氨酯低聚物的活性氢原子反应的游离异氰酸酯基，从而进行与聚氨酯 低聚物的交联反应。依据一个示例性实施方式，可用于封闭反应性异氰酸 酯基的化合物包括但不限于脂族、脂环族、芳族单醇、二醇醚、酚类化 合物、胺和聚烯烃二醇、或它们的混合物。
可用于本发明示例性体系和方法的商品封端多异氰酸酯交联剂包括但 不限于可从罗迪阿公司(Rhodia AG)购得的Rhodocoat WT 2102;可从巴斯 夫公司(BASF)购得的BasonatLR 8878;和可从拜尔公司(Bayer)购得的 Desmodur DA和Bayhydur 3100， Bayhydur VP LS 2306。任选地，可使用现 有技术中已知的交联催化剂如液体有机金属化合物(例如有机锡)来加快交 联反应。
依据另一个示例性实施方式，用于形成图像接受层(130)的可交联聚合 物树脂由苯乙烯马来酸酐(SMA)化合物(包括SMA的水解酸、酯和半酯形式和它们的组合)形成。依据该示例性实施方式，使用苯乙烯马来酸酐(SMA)， 特别是较高分子量的变体，例如来自乔治亚州-太平洋公司(Georgia-Pacific) 的Novacote2000(仅仅是例举)，在涂布到以支撑原料基底介质(l IO)为基础 的无机次层(120)上时形成高光泽度和非常平滑的层。依据一个示例性实施 方式，在用来自拜克-加德纳(Byk-Gardner)的光泽计以20度的角度测量时， 这些SMA图像接受层(130)的光泽度可以高达50个光泽度单位。类似地，SMA 在照片基底基材、PET膜等其它平滑基材上也将形成高光泽度层。但是，SMA 可能产生较脆的介质(IOO)，在将原料基底介质(110)弯曲或扭曲时，往往造 成其破裂。
如果存在复合膜，则该复合膜可以形成在原料基底介质和无机次层 (120)上，以改善SMA层的性质。依据一个示例性实施方式，通过形成复合 膜，可以减轻易碎性质，而且不会降低高光泽度性质，所述复合膜由SMA 与以下之一的组合制备胺端接的聚环氧乙垸(PEO)、聚环氧丙烷(PPO)或 它们的共聚物或组合。依据该示例性实施方式，加入胺端接的PEO/PPO化 合物能够加强膜的韧性，原因在于在交联结构中引入了脆性较低的组分。 SMA通过其羧酸官能团与胺端接的PEO/PPO化合物的胺官能团的交联反应 可以在熔化时保持薄片光泽度。可以对线型PEO/PPO链的两端都进行端接， 或者PEO/PPO可以通过PEO/PPO链的支化具有更高的胺官能度。交联的 聚合物膜的PEO/PPO链段可以在保持高光泽度性质的同时消除SMA的脆 性特征。
依据本发明的示例性实施方式，SMA与胺端接的PEO/PPO的比例可 以为100:1至约2.5:1。 SMA与胺端接的PEO/PPO的比例更高也不足以消 除破裂的问题，而更低的比例造成发粘，不能进给通过打印机。依据本发 明示例性体系和方法可与SMA组合的胺端接的PEO/PPO化合物的可商购 例子包括但不限于可从亨斯曼公司(Huntsman Corporation)购得的 Jeffamine XTJ-500、 Jeffamine XTJ-502和Jeffamine XTJ D-2000。
依据本发明的示例性体系和方法，本发明技术证明了与传统电子照相 体系相比，光泽度和平滑度以及光泽度持久性得到改善。依据一个示例性 实施方式，用本发明示例性层技术开发的基材在75度的光泽水平大于90
10%，在20度的光泽水平大于30%。另外，与传统砑光涂布介质、浇注涂布
介质等相比，本发明技术在类似或更低的成本下实施。
图2显示了依据一个示例性实施方式的另一种电子照相介质(200)的结 构。如图2所示，该示例性电子照相介质(200)结构至少包括四个组件支 撑基底介质(IIO)，设置在该基底介质上的多个次层(120)，形成在次层上的 图像接受层(130)，形成在支撑基底介质(110)背面上的任选的背面支撑层 (140)。
依据一个示例性实施方式，支撑基底介质(IIO)、次层(120)和图像接受 层(130)与图1中所述的完全相同。但是，与图1中所述的结构不同的是， 图2所示的示例性结构包括背面支撑层(140)。依据该示例性实施方式，背 面支撑层(140)可包括各种无机颜料、聚合物颗粒、聚合物粘结剂、增滑剂、 功能添加剂和/或它们的组合。依据一个示例性实施方式，在支撑基底层(110) 的背面上形成的无机颜料可包括但不限于碳酸钙颗粒。此外，可用于形成 背面支撑层(140)的示例性聚合物颗粒包括但不限于聚乙烯珠粒。另外，可 用于本发明示例性结构的增滑剂包括但不限于聚合蜡。
通常，依据图2所示的本发明示例性实施方式，背面支撑层(140)可有
利地促进片与片之间和/或片与印刷装置的上料辊之间的摩擦控制。此外， 背面支撑层(140)可在介质中形成开放结构，这样在调色剂熔化的高湿度条 件下，水蒸气可以从介质中释放而不会产生气泡。而且，上述背面涂层有 利于平衡在基材相反面上建立的层的内应力，从而可以最大程度地减少巻 曲。
示例性形成方法
图3显示了依据一个示例性实施方式形成本发明示例性电子照相介质 (IOO)的示例性方法。如图3所示，本发明的示例性方法首先从提供所需的 基底介质(步骤300)开始。然后，在所需基底介质的至少一侧上涂布无机次 层(步骤310)。在涂布后，可以在新沉积的无机次层上涂布图像接受层(步骤 320)。最后，在所需基底基质的背面上形成任选的背面支撑层(步骤300)。 下面将更详细地描述上述介质形成方法。如上所述，本发明示例性方法的第一步包括提供所需的基底介质(步骤 300)。如上所述，所需的基底介质可包括但不限于聚合物膜，例如聚酯 白膜或聚酯透明膜，在一侧或两侧都具有挤出聚合物树脂的纤维素纸，纤 维素纸料和/或它们的组合。依据一个示例性实施方式，所需基底介质作为 整巻材料提供。或者，所需基底介质可以各种形式提供，包括但不限于切 割基材、条带和/或巻。
在提供所需基底介质后，在所需基底介质的至少一侧上涂布无机次层 (步骤310)。依据一个示例性实施方式，使用各种涂布方法将无机次层涂布 在所需基底介质的至少一侧上，所述涂布方法包括但不限于刮涂法、棒 涂法、气刀涂布法、帘式涂布法、缝模涂布法、浇注涂布法、挤出涂布法、 转移涂布法、施胶压制涂布法、喷射涂布法或它们的组合。
在将无机次层涂布在所需基底介质的至少一侧(步骤310)后，可以在
新沉积的无机次层上涂布图像接受层(步骤320)。类似于上述无机次层，可
以使用各种涂布方法将图像接受层涂布在无机次层上，所述涂布方法包括
但不限于刮涂法、棒涂法、气刀涂布法、帘式涂布法、缝模涂布法、浇 注涂布法、挤出涂布法、转移涂布法、施胶压制涂布法、喷射涂布法或它
们的组合。另外，依据一个示例性实施方式，可使用在线(on-machine)或离 线(off-machine)涂布机将无机次层和图像接受层施加到所需基底介质上。
最后，在所需基底介质的背面上形成任选的背面支撑层(步骤300)。同 样，可以使用各种涂布方法形成任选的背面支撑层，所述涂布方法包括但 不限于刮涂法、棒涂法、气刀涂布法、帘式涂布法、缝模涂布法、浇注 涂布法、挤出涂布法、转移涂布法、施胶压制涂布法、喷射涂布法或它们 的组合。
依据一个示例性实施方式，无机次层、图像接受层和任选的背面支撑 层可独立地形成，并且在之后的层形成之前先干燥。所沉积的层可使用任 何已知的干燥方法独立地固化或干燥，所述干燥方法包括但不限于对流、 传导、红外辐射、暴露于大气或它们的组合。
或者，可以使用湿施涂方法在所需基材上同时形成无机次层、图像接 受层和任选的背面支撑层中的两个或更多个层。依据该示例性实施方式，可以在前面的层完全固化之前先施加后面的层。在施涂和固化后，对所得基材结构进行切割、包装，用于运输和之后的应用。
总体而言，本发明示例性体系和方法提供一种调色剂接受组合物，该组合物包含能在环境条件或升高温度下交联的聚合物材料。所得介质在整个电子照相印刷过程中具有稳定的高光泽外观，以及极佳的抗刮擦性。
上述说明仅仅是阐述和描述了本发明体系和方法的示例性实施方式。这些说明不旨在以任何精确揭示的形式穷尽或限制本发明的体系和方法。
根据上述说明，可以进行许多修改和变化。本发明体系和方法的范围旨在通过所附权利要求限定。
权利要求
1.一种电子照相介质(100，200)，其包括基底介质(110)；在所述基底介质(110)的第一侧上形成的至少一个次层(120)；和在所述至少一个次层(120)上形成的图像接受层(130)；其中所述图像接受层(130)包括交联的树脂涂层结构。
2. 如权利要求1所述的电子照相介质(100,200)，其特征在于，所述至 少一个次层(120)包含5-95重量％的无机颜料。
3. 如权利要求1所述的电子照相介质(100,200)，其特征在于，所述图 像接受层(130)包含交联的聚氨酯树脂。
4. 如权利要求1所述的电子照相介质(100，200)，其特征在于，所述可 交联的树脂涂层结构包含苯乙烯马来酸酐(SMA)化合物。
5. 如权利要求1所述的电子照相介质(100,200)，其特征在于，还包括 与所述基底介质(110)结合的背面支撑层(140)。
6. 如权利要求1所述的电子照相介质(100,200)，其特征在于，所述介 质在75度的光泽水平大于90%，在20度的光泽水平大于30%。
7. —种电子照相介质(100,200)，其包括 基底介质(110);在所述基底介质(110)的第一侧上形成的至少一个次层(120)，其中所 述至少一个次层(120)包含5-95重量％的无机颜料；和在所述至少一个次层(120)上形成的图像接受层(130);其中所述图像接受层(130)包括交联的树脂；所述介质(110)在75度的光泽水平大于90个光泽度单位，在20度的 光泽水平大于30个光泽度单位。
8. 如权利要求7所述的电子照相介质(100,200)，其特征在于，所述交 联的树脂包含可交联聚氨酯低聚物或可交联SMA树脂中的一种。
9. 一种形成电子照相介质(IOO, 200)的方法，其包括 生产基底介质(110);和在所述基底介质(110)的第一侧上涂布次层(120);在所述次层(120)上沉积图像接受层(130); 其中所述图像接受层(130)包括交联的树脂。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括在所述基底介质 (110)的第二侧上沉积背面支撑层(140)。
全文摘要
在本发明体系和方法的一个方面，电子照相介质(100，200)包括基底介质(110)，在所述基底介质(110)的第一侧上形成的至少一个次层(120)，在所述至少一个次层(120)上形成的图像接受层(130)，其中所述图像接受层(130)包括交联的树脂涂层结构。
文档编号G03G5/10GK101600996SQ200880003266
公开日2009年12月9日 申请日期2008年1月10日 优先权日2007年1月30日
发明者R·J·麦克马纳斯, X·周 申请人:惠普发展公司，有限责任合伙企业