专利名称：数码打样纸的涂布液及采用该涂布液制备数码打样纸的工艺的制作方法
技术领域：
本发明属于喷墨打印耗材技术领域，特别是涉及数码打样纸，尤其是一 种数码打样纸的涂布液以及采用该涂布液制备数码打样纸的工艺。
技术背景数码打样纸是数码打样工艺中的信息记录载体，是决定数码打样效果好 坏的决定性因素。数码打样是当前印刷工业中联系印前与印刷的关键环节， 是印刷生产中进行质量控制和管理的一种重要手段，对控制印刷质量、减少 印刷风险、降低成本极为重要。数码打样为印刷提供相关的标准，为用户提 供印刷成品的质量标准或验收标准。数码打样在当前的印前工业中应用极其广泛，并且逐渐取代了传统打样。据统计，2006年喷墨数码打样占67%成为 占主导地位的打样技术，模拟打样仅占20%:软打样占10%;机上打样占3 %。对于数码打样纸，国内每年需求量约为4000万平方米。当前国内市场上与数码打样喷墨打印机配套的数码打样纸主要是依赖进 口，主要有台湾的EASICOLOR以及美国EPSON等品牌。国内尚未发现可与国 外相媲美的涂布液及制备优质数码打样纸的方法。发明内容本发明的目的是克服现有技术的不足之处，提供一种吸墨速度快、色彩 还原真实并具有与印刷铜版纸相似光泽度的数码打样纸的涂布液。本发明的另一个目的是提供一种使用上述涂布液制备数码打样纸的工艺。本发明是通过以下技术方案来实现的一种数码打样纸的涂布液，其特征在于其组成成分及重量百分比分别为氧化铝15 20酸3. 0 8. 0水溶性聚合物1. 5 2. 0固化剂3. 0 5. 0分散剂0. 3 0. 5添加剂1. 5 2. 5有机溶剂3. 0 7. 0表面活性剂0. 01 0. 1 其余加水至100%。而且，所述的氧化铝的初级粒径为8 20nm，该初级粒径是采用X射线衍 射测量真空干燥后的粉体颗粒120晶面的颗粒直径。而且，所述的酸包括无机酸或有机酸，无机酸如硫酸、盐酸、硝酸、硼 酸；有机酸如羧酸类、甲酸、乙酸、草酸、水杨酸，柠檬酸。而且，所述的水溶性聚合物为聚乙烯醇、明胶、聚乙烯吡咯垸酮、聚丙 稀酸的其中一种，或者是其中两种或两种以上混合物；该聚乙烯醇为阳离子 改性聚乙烯醇或非离子改性聚乙烯醇或阴离子改性聚乙烯醇或硅氧烷改性聚 乙烯醇的其中一种或者是其中两种或两种以上的混合物，该聚乙烯醇的聚合 度为3000 10000，醇解度70% 99%。而且，所述的固化剂为环氧化合物、环氮化合物、蜜胺类、醛类、硼化 合物，等固化剂的其中一种。而且，所述的分散剂为硅烷类分散剂，如天津宇通化工的1227。而且，所述的添加剂为二元共聚物、偶联剂或/和消泡剂，偶联剂为硅烷 类WD-70、 A-188;消泡剂为乳化硅油类复合性消泡剂，如美国道康宁的消 泡剂1410、 1430、 Ciba EFKA 2023。而且，所述的有机溶剂为水溶性有机溶剂，为常温下水中的溶解度为100^或更高的溶剂，如乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、正丁醇、乙二醇、二甘 醇、甘油、醇醚类及衍生物如乙二醇单甲醚、乙二醇单丁醚、丙二醇单甲醚、 一縮二乙二醇单甲醚、 一縮二丙二醇单甲醚；酮类如丙酮、甲乙酮；N-甲基 吡咯烷酮，N， N-二甲基乙酰胺；胺类溶剂如乙醇胺、三乙醇胺。而且，所述的表面活性剂为美国陶氏化学的非离子表面活性剂TX-IOO或 NP-10等。一种采用所述的数码打样纸的涂布液制备数码打样纸的工艺，其制备步(1) .在150 250rpm慢速搅拌情况下，按重量配比在水中缓慢加入酸、氧 化铝、有机溶剂，然后高速剪切85 95分钟，并在剪切的过程中先后分别按 重量配比加入分散剂、添加剂及固化剂，得到氧化铝的分散液；(2) .将聚乙烯醇PVA235配成10%溶液并与分散液混合，再按重量配比加 入表面活性剂，搅拌均匀，制得涂布液；(3) .将制得的涂布液在45 55t:下保温，静止消泡；(4) .将涂布液涂布铺展到纸基材上，经过低温干燥段使涂膜定型，再通过 75 8(TC热风干燥成膜，经设备处理最终成膜，即完成涂布，干燥后的厚度 为35 40um。本发明的优点及有益效果是 1. 本发明的纳米粉体是在水性体系中的分散，符合环保要求；并通过调 整分散工艺和改进分散配方，实现了在水性体系中粉体的纳米级别分散。2. 本发明是通过二元共聚物控制涂布纸张的光泽度，能够有效调控涂布 纸的光泽度和白度。3. 本发明的涂布液体系高于冻点温度的涂布液在运动中具有很好的流动 性，铺展到基材上时具有很好的流平性能，同时由于具有冻点温度能产生一 定的触变性，可以解决高涂布量的涂膜在干燥过程中由于干燥时间长、定型 速度慢、涂膜容易受到干燥环境的干扰而影响质量的问题。具体实施方式
本发明通过以下实施例进一步详述。需要说明的是下述实施例是说明 性的，不是限定性的，不能以下述实施例来限定本发明的保护范围。 本发明的各组分均为市售产品。本发明的构成组分及其重量百分比分别为:氧化铝15 20酸3. 0 8. 0水溶性聚合物1.5 2.0固化剂3. 0 5. 0分散剂0. 3 0. 5添加剂1. 5 2. 5有机溶剂3. 0 7. 0表面活性剂0. 01 0. 1其余加水至100%。通过上述成分组成的涂布液，具有明显的凝胶效应，即黏度上升非常明显，涂布液在60 90分钟内会发生凝胶而丧失其流动性，特别在冻点温度和 冻点温度以下黏度更容易上升。水溶性聚合物和聚脂化合物构成粘接铝粉颗粒的胶粘剂，合适比例的胶 粘剂含量在保持优选的空隙率前提下增加吸墨层的机械强度防止涂膜在干燥 过程中粉化或开裂。如果铝粉与胶粘剂的混合比例控制过高，涂层易于粉化 或开裂；如果控制过低，过多的胶粘剂将占据孔隙而影响吸墨能力。同时，为提高打印介质的防水性，涂层中加入可以与水溶性树脂发生交联的交联剂。一般情况下，铝粉在PH值为4. 5的水性体系中具有最低的黏度和最稳定的分 散性能。因此本发明涂布液需要将ra值控制在弱酸性以确保涂布液的稳定性， 在弱酸环境中，铝粉颗粒表面电位为正。用来将涂布液调至弱酸性的酸类物 质很多，无机酸如硫酸、盐酸、硝酸等；有机酸如羧酸类、甲酸、乙酸、草 酸、水杨酸、柠檬酸等。酸类物质优选在氧化铝分散慢搅拌阶段加入。
本发明涂布液需要用酸将PH值控制在3. 0 6. 0之间，以确保涂布液的 稳定性，PH值过低，容易破坏铝的孔容结构，使施胶层的吸墨能力下降，PH 值控制过高，涂布液的黏度偏高而无法满足生产需要。此外，用于形成的涂布液，还可根据需要添加偶联剂、消泡剂以及流平 剂等。若氧化铝的初级粒径大于20nm，构成涂膜后的表面不规则，发生漫反射 影响表面光泽，若粒径小于8nm，乳液易于沉淀而无法成膜。在本发明中，涂布液通过涂布系统在基材上涂布并通过干燥系统干燥制 成，涂布系统可采用的涂布方式如浸涂涂布、铸涂涂布、挤压涂布等。本发明的涂布克重，以干重计，20-25g/m2;如果涂布克重太低，涂层吸 墨易不足，图像质量下降，如果涂布克重太高，涂层容易开裂，图像质量也 下降。十二垸基二甲基苄基氯化胺(分散剂1227) 1. 1(Y-甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷(睦烷偶联剂WD-70)0. 8乙酸甲氧基丙酯(消泡剂Ciba EFKA 2023) 0.2通过涂布液1制备数码打样纸的工艺步骤是(1) .在水中加入醋酸、氧化铝、异丙醇高速剪切90分钟(分散盘线速度 大于25米/秒)，并在剪切的过程中先后加入十二烷基二甲基苄基氯化胺，以 及丙基三甲氧基硅烷、乙酸甲氧基丙酯等添加剂，氮丙啶，得到氧化铝的分散 液。(2) .将聚乙烯醇PVA235配成10%溶液，并与氧化铝的分散液混合，再加 入表面活性剂，搅拌均匀，制得涂布液l，(3) .涂布液在5(TC下保温，静止消泡。(4) .涂布液铺展到干重20克/平方米的纸基材上，经过低温干燥段，使涂 膜定型，再通过8(TC热风干燥成膜，干燥后的厚度为35 40um。实施例1:配方(涂布液l)氧化铝醋酸异丙醇(有机溶剂)单位克丙烯酸酯-苯乙烯(二元共聚物)氮丙啶(固化剂环氮化合物)PVA235 (聚合度3500，醇解度88%) 辛基酚聚氧乙烯醚(表面活性剂TX-100) 水
实施例2:配方(涂布液2)氧化铝单位乙醇(有机溶剂)十二烷基二甲基苄基氯化胺(分散剂1227)乙烯基三乙酰氧基硅垸(硅烷偶联剂A-188)丙烯酸酯-苯乙烯(二元共聚物)氮丙啶(固化剂环氮化合物)PVA235 (聚合度3500，醇解度88%) 辛基酚聚氧乙烯醚(表面活性剂TX-100) 水制备工艺步骤同于实施例l。:克45 12 15 1. 1 0.8 4.2 10.6 4. 5 0.2 158. 6实施例3:配方(涂布液3)氧化铝一縮二乙二醇单甲醚(有机溶剂) 十二烷基二甲基苄基氯化胺(分散剂1227) 乙酸甲氧基丙酯(消泡剂2023) 丙烯酸酯-苯乙烯(二元共聚物) 氮丙啶(环氮化合物) PVA235 (聚合度3500，醇解度88。％) 辛基酚聚氧乙烯醚(表面活性剂TX-IOO) 水制备工艺步骤同于实施例l。单位克 45 15 12 1. 1 0.2 4.2 10.6 9.0 0. 2 161.6实施例4:配方(涂布液4) 单位: 氧化铝-縮二丙二醇单甲醚(有机溶剂) 一缩二烷基二甲基苄基氯化胺(分散剂1227)克 45 15 12 1. 1 丙烯酸酯-苯乙烯(二元共聚物) 4.2氮丙啶(环氮化合物) 10.6 PVA235 (商品名，聚合度3500，醇解度88%) 9.0壬基酚聚氧乙烯醚(表面活性剂NP-IO) 0.2水 161.6制备工艺歩骤同于实施例1。实施例5:配方(涂布液5) 单位克氧化铝 45硝酸 9.5 乙醇胺(有机溶剂) 9 十二烷基二甲基苄基氯化胺(分散剂1227) 1.1氮丙啶(环氮化合物) 10.6PVA235 (聚合度3500，醇解度88%) 9.0壬基酚聚氧乙烯醚(表面活性剂NP-IO) 0.2丙烯酸酯-苯乙烯(二元共聚物) 4.2水 164.6 制备工艺步骤同于实施例1。实施例6:配方(涂布液6) 单位克氧化铝 45硝酸 9.5三乙醇胺(有机溶剂) 9十二烷基二甲基苄基氯化胺(分散剂1227) 1.1 (Y -甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷(硅烷偶联剂WD~70) 0. 8乙酸甲氧基丙酯(消泡剂2023) 0.2氮丙啶(环氮化合物) 10.6PVA133 (商品名，聚合度3300，醇解度94%) 9.0壬基酚聚氧乙烯醚(表面活性剂NP-10) 0.2丙烯酸酯-苯乙烯(二元共聚物) 4.2水 164.6制备工艺步骤同于实施例1。
权利要求
1.一种数码打样纸的涂布液，其特征在于其组成成分及重量百分比分别为氧化铝 15～20酸 3.0～8.0水溶性聚合物 1.5～2.0固化剂 3.0～5.0分散剂 0.3～0.5添加剂 1.5～2.5有机溶剂 3.0～7.0表面活性剂 0.01～0.1其余加水至 100％。
2. 根据权利要求1所述的数码打样纸的涂布液，其特征在于所述的氧 化铝的初级粒径为8 20nm，该初级粒径是采用X射线衍射测量真空干燥后的 粉体颗粒120晶面的颗粒直径。
3. 根据权利要求1所述的数码打样纸的涂布液，其特征在于所述的酸 包括无机酸或有机酸，无机酸如硫酸、盐酸、硝酸、硼酸；有机酸如羧酸类、 甲酸、乙酸、草酸、水杨酸，柠檬酸。
4. 根据权利要求1所述的数码打样纸的涂布液，其特征在于所述的水溶性聚合物为聚乙烯醇、明胶、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙稀酸的其中一种，或者是其中两种或两种以上混合物；该聚乙烯醇为阳离子改性聚乙烯醇或非离 子改性聚乙烯醇或阴离子改性聚乙烯醇或硅氧烷改性聚乙烯醇的其中一种或 者是其中两种或两种以上的混合物，该聚乙烯醇的聚合度为3000 10000，醇 解度70% 99%。
5. 根据权利要求1所述的数码打样纸的涂布液，其特征在于所述的固 化剂为环氧化合物、环氮化合物、蜜胺类、醛类、硼化合物，等固化剂的其中一种。
6. 根据权利要求1所述的数码打样纸的涂布液，其特征在于所述的分散剂为硅烷类分散剂，如天津宇通化工的1227。
7. 根据权利要求1所述的数码打样纸的涂布液，其特征在于所述的添加剂为二元共聚物、偶联剂或/和消泡剂，偶联剂为硅烷类WD-70、 A-188;消 泡剂为乳化硅油类复合性消泡剂，如美国道康宁的消泡剂1410、 1430、 Ciba EFKA 2023。
8. 根据权利要求1所述的数码打样纸的涂布液，其特征在于所述的有 机溶剂为水溶性有机溶剂，为常温下水中的溶解度为10%或更高的溶剂，如 乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、正丁醇、乙二醇、二甘醇、甘油、醇醚类及衍 生物如乙二醇单甲醚、乙二醇单丁醚、丙二醇单甲醚、 一縮二乙二醇单甲醚、 一縮二丙二醇单甲醚；酮类如丙酮、甲乙酮；N-甲基吡咯烷酮，N， N-二甲基 乙酰胺；胺类溶剂如乙醇胺、三乙醇胺。
9. 根据权利要求1所述的数码打样纸的涂布液，其特征在于所述的表 面活性剂为美国陶氏化学的非离子表面活性剂TX-100或NP-IO。
10. —种采用如权利要求1所述的数码打样纸的涂布液制备数码打样纸的 工艺，其特征在于其制备步骤是(1) .在150 250rpm慢速搅拌情况下，按重量配比在水中缓慢加入酸、 氧化铝、有机溶剂，然后高速剪切85 95分钟，并在剪切的过程中先后分别 按重量配比加入分散剂、添如剂及固化剂，得到氧化铝的分散液；(2) .将聚乙烯醇PVA235配成10%溶液并与分散液混合，再按重量配比加 入表面活性剂，搅拌均匀，制得涂布液；(3) .将制得的涂布液在45 55'C下保温，静止消泡；(4) .将涂布液涂布铺展到纸基材上，经过低温干燥段使涂膜定型，再通过 75 8(TC热风干燥成膜，经设备处理最终成膜，即完成涂布，干燥后的厚度 为35 40um。
全文摘要
本发明涉及一种数码打样纸的涂布液以及采用该涂布液制备数码打样纸的工艺，其组成成分为氧化铝、酸、水溶性聚合物、固化剂、添加剂、硅烷类分散剂、有机溶剂、表面活性剂及水；并通过恒温的供料系统和涂布系统，将具有冻点温度的涂布液保持在高于冻点温度的涂布温度下涂布于基材形成涂膜，涂膜经过一干燥段进行干燥，经特殊设备处理最终成膜。本发明的涂布液体系高于冻点温度的涂布液在运动中具有很好的流动性，铺展到基材上时具有很好的流平性能，同时由于具有冻点温度能产生一定的触变性，可以解决高涂布量的涂膜在干燥过程中由于干燥时间长、定型速度慢、涂膜容易受到干燥环境的干扰而影响质量的问题。
文档编号D21H19/00GK101158130SQ200710150
公开日2008年4月9日 申请日期2007年11月19日 优先权日2007年11月19日
发明者东 吕, 涛 宋, 贾国成, 邓昌友 申请人:天津大唐影像材料科技有限公司