一种用于喷墨数字印刷纸张的水性涂布液及制备方法

1.本发明涉及一种用于喷墨数字印刷纸张的水性涂布液及制备方法，属于涂布技术领域。


背景技术：

2.目前，数字印刷技术正朝着设计快、成本低、个性化的喷墨技术方向发展。从全球市场来看，高速喷墨印刷技术所涉及的应用领域已经越来越广泛，很多国际印刷设备巨头已不再局限于生产销售传统的印刷设备，纷纷把喷墨印刷设备当作新的利润增长点。无疑，喷墨印刷是印刷技术的发展方向。
3.但是，目前，速度、成本和质量是制约其发展的一些客观因素，必须依靠生产设备厂商、软硬件厂商、墨水研发生产厂商及印刷纸张厂商的共同努力。只有这样，喷墨印刷技术才能成为印刷市场的主流，喷墨印刷产品才能成为客户的最爱。
4.目前，喷墨印刷专用的纸张具有特定的涂层，价格较高，而具有价格优势的传统印刷纸张并不适于喷墨印刷，与胶印印刷质量相比，表现为色彩还原不足、“荷叶边”，尤其是图文印迹边缘的“毛刺”现象尤其突出。原因是喷墨印刷缺乏压印过程，采用的是低颜料含量和低粘度的水性油墨，与纸张的相互作用行为，与传统的印刷油墨不同。
5.因此，对传统印刷原纸进行表面改性处理，是提高传统印刷纸张喷墨印刷质量、降低印刷成本的一个有效途径。
6.因此，提供一种用于喷墨数字印刷纸张的水性涂布液及制备方法，使其适用于喷墨印刷，降低成本，就成为该技术领域急需解决的技术难题。


技术实现要素：

7.针对现有技术中存在的问题，本发明的目的之一是提供一种用于喷墨数字印刷纸张的水性涂布液，使其适用于喷墨印刷，降低成本。
8.本发明的上述目的是通过以下技术方案达到的：
9.一种用于喷墨数字印刷纸张的水性涂布液，其重量配比如下：
10.10％-30％的颜料，1％-10％的聚乙烯醇(pva)，1％-3％的水溶性羟丙基甲基纤维素，5％-10％的丙烯酸酯乳液，0.1％-2.0％的分散润湿剂，0.45％-1.25％的流平剂，0.01％-0.10％的消泡剂，余量为去离子水。
11.优选地，其重量配比如下：
12.20％的颜料，5％的聚乙烯醇(pva)，2％的水溶性羟丙基甲基纤维素，8％的丙烯酸酯乳液，1.1％的分散润湿剂，0.85％的流平剂，0.05％的消泡剂，余量为去离子水。
13.优选地，所述颜料为亲水性二氧化硅、高岭土、al2o3或caco3。
14.优选地，所述分散润湿剂为非离子表面活性剂，具体为聚乙二醇、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸铵、甘油聚氧乙烯醚、二元醇中的一种或多种的混合物。
15.优选地，所述流平剂为异佛尔酮、二丙酮醇、solvesso150、丙烯酸类、有机硅类或
氟碳化合物类。
16.优选地，所述有机硅类为硅油、聚二甲基硅氧烷、聚醚聚酯改性有机硅氧烷或烷基改性有机硅氧烷。
17.优选地，所述消泡剂为醇类、脂肪酸、脂肪酸酯、磷酸酯类、矿物油类或酰胺。
18.优选地，所述酰胺为单酰胺、双酰胺、三烷基三聚氰胺、氰脲酰氯三聚氰胺或脂肪胺；磷酸酯类包括单烷基、双烷基磷酸酯或氟化烷基磷酸酯；脂肪酸，如月桂酸、棕榈酸等；脂肪酸酯，如脂肪酸甘油脂、动植物油等；脂肪酸皂，如硬脂酸和棕榈酸的钙、铝、镁皂；脂肪醇、醚包括直链和支链醇、醚。
19.本发明的另一目的是提供上述用于喷墨数字印刷纸张的水性涂布液的制备方法。
20.本发明的上述目的是通过以下技术方案达到的：
21.一种用于喷墨数字印刷纸张的水性涂布液的制备方法，其步骤如下：
22.(1)、将部分去离子水加入搅拌机中，将聚乙烯醇加入搅拌机中，缓慢搅拌至聚乙烯醇粉末完全浸入水中，然后调整搅拌速度至500rpm，至聚乙烯醇溶解完全，得聚乙烯醇水溶液；
23.(2)、将部分去离子水加入搅拌机中，将水溶性羟丙基甲基纤维素加入搅拌机中，缓慢搅拌至水溶性羟丙基甲基纤维素完全浸入水中，然后调整搅拌速度至500rpm，至水溶性羟丙基甲基纤维素溶解完全，得水溶性羟丙基甲基纤维素水溶液；
24.(3)、将步骤(1)制备的聚乙烯醇水溶液和步骤(2)制备的水溶性羟丙基甲基纤维素水溶液混合均匀，加入颜料，缓慢搅拌至颜料浸入液体，再加入分散润湿剂、流平剂、消泡剂，快速搅拌分散30min，使干粉颗粒被充分润湿，得到预分散好的流体；
25.(4)、将步骤(3)制备得到的预分散好的流体转移至砂磨机上，经过砂磨机的高剪切力研磨分散，至其粒径小于100纳米，得到基墨；
26.(5)、向步骤(4)制备得到的基墨中加入丙烯酸酯乳液、去离子水、消泡剂，搅拌均匀，过滤、罐装，得到用于喷墨数字印刷纸张的水性涂布液。
27.优选地，所述颜料为亲水性二氧化硅、高岭土、al2o3或caco3。
28.优选地，所述分散润湿剂为非离子表面活性剂，具体为聚乙二醇、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸铵、甘油聚氧乙烯醚、二元醇中的一种或多种的混合物。
29.优选地，所述流平剂为异佛尔酮、二丙酮醇、solvesso150、丙烯酸类、有机硅类或氟碳化合物类。
30.优选地，所述有机硅类为硅油、聚二甲基硅氧烷、聚醚聚酯改性有机硅氧烷或烷基改性有机硅氧烷。
31.优选地，所述消泡剂为醇类、脂肪酸、脂肪酸酯、磷酸酯类、矿物油类或酰胺。
32.优选地，所述酰胺为单酰胺、双酰胺、三烷基三聚氰胺、氰脲酰氯三聚氰胺或脂肪胺；磷酸酯类包括单烷基、双烷基磷酸酯或氟化烷基磷酸酯；脂肪酸，如月桂酸、棕榈酸等；脂肪酸酯，如脂肪酸甘油脂、动植物油等；脂肪酸皂，如硬脂酸和棕榈酸的钙、铝、镁皂；脂肪醇、醚包括直链和支链醇、醚。
33.优选地，步骤(1)中，聚乙烯醇(pva)的加入量为水性涂布液总量的1％-10％。
34.优选地，步骤(2)中，水溶性羟丙基甲基纤维素的加入量为水性涂布液总量的1％-3％。
35.优选地，步骤(3)中，颜料的加入量为水性涂布液总量的10％-30％；分散润湿剂的加入量为水性涂布液总量的0.1％-2.0％；流平剂的加入量为水性涂布液总量的0.45％-1.25％；消泡剂的加入量为水性涂布液总量的0.005％-0.05％。
36.优选地，步骤(5)中，丙烯酸酯乳液的加入量为水性涂布液总量的5％-10％；消泡剂的加入量为水性涂布液总量的0.005％-0.05％。
37.有益效果：
38.本发明的用于喷墨数字印刷纸张的水性涂布液及制备方法，适合于在胶版纸、铜版纸表面涂布，包括但不限于胶版纸、铜版纸，还有白卡纸、灰底白卡纸、面标纸等，使其适用于喷墨印刷，降低成本。
39.涂布后的纸张表面光滑、细腻、均匀，网点更清晰，色彩表现力好、层次丰富，使得图像清晰而准确的再现。在光泽度、平滑度、强度、白度、亮度方面均有很大改进。
40.下面通过具体实施方式对本发明做进一步说明，但并不意味着对本发明保护范围的限制。
具体实施方式
41.除非特别说明，本发明以下实施例中所用原料均为本领域常用的市场可购的常规原料；所用方法均为本领域常用的方法；所用设备均为本领域常用之设备。
42.实施例1
43.一种用于喷墨数字印刷纸张的水性涂布液，其重量配比如下：
44.20千克的颜料亲水性二氧化硅，5千克的聚乙烯醇(pva)，2千克的水溶性羟丙基甲基纤维素，8千克的丙烯酸酯乳液，1.1千克的分散润湿剂聚丙烯酸，0.85千克的流平剂异佛尔酮，0.05千克的消泡剂单酰胺，73千克去离子水；
45.制备步骤如下：
46.(1)、将20千克去离子水加入搅拌机中，将5千克的聚乙烯醇加入搅拌机中，缓慢搅拌至聚乙烯醇粉末完全浸入水中，然后调整搅拌速度至500rpm，至聚乙烯醇溶解完全，得聚乙烯醇水溶液；
47.(2)、将20千克去离子水加入搅拌机中，将2千克的水溶性羟丙基甲基纤维素加入搅拌机中，缓慢搅拌至水溶性羟丙基甲基纤维素完全浸入水中，然后调整搅拌速度至500rpm，至水溶性羟丙基甲基纤维素溶解完全，得水溶性羟丙基甲基纤维素水溶液；
48.(3)、将步骤(1)制备的聚乙烯醇水溶液和步骤(2)制备的水溶性羟丙基甲基纤维素水溶液混合均匀，加入20千克的颜料亲水性二氧化硅，缓慢搅拌至颜料浸入液体，再加入1.1千克的分散润湿剂聚丙烯酸，0.85千克的流平剂异佛尔酮，0.025千克的消泡剂单酰胺，快速搅拌分散30min，使干粉颗粒被充分润湿，得到预分散好的流体；
49.(4)、将步骤(3)制备得到的预分散好的流体转移至砂磨机上，经过砂磨机的高剪切力研磨分散，至其粒径小于100纳米，得到基墨；
50.(5)、向步骤(4)制备得到的基墨中加入8千克的丙烯酸酯乳液、43千克的去离子水、0.025千克的消泡剂单酰胺，搅拌均匀，过滤、罐装，得到用于喷墨数字印刷纸张的水性涂布液。
51.实施例2
52.一种用于喷墨数字印刷纸张的水性涂布液，其重量配比如下：
53.10千克的颜料高岭土，10千克的聚乙烯醇(pva)，3千克的水溶性羟丙基甲基纤维素，10千克的丙烯酸酯乳液，2.0千克的分散润湿剂甘油聚氧乙烯醚，1.25千克的流平剂二丙酮醇，0.10千克的消泡剂氟化烷基磷酸酯，63.65千克去离子水；
54.制备步骤如下：
55.(1)、将20千克去离子水加入搅拌机中，将聚乙烯醇加入搅拌机中，缓慢搅拌至聚乙烯醇粉末完全浸入水中，然后调整搅拌速度至500rpm，至聚乙烯醇溶解完全，得聚乙烯醇水溶液；
56.(2)、将20千克去离子水加入搅拌机中，将水溶性羟丙基甲基纤维素加入搅拌机中，缓慢搅拌至水溶性羟丙基甲基纤维素完全浸入水中，然后调整搅拌速度至500rpm，至水溶性羟丙基甲基纤维素溶解完全，得水溶性羟丙基甲基纤维素水溶液；
57.(3)、将步骤(1)制备的聚乙烯醇水溶液和步骤(2)制备的水溶性羟丙基甲基纤维素水溶液混合均匀，加入颜料，缓慢搅拌至颜料浸入液体，再加入分散润湿剂、流平剂、一半的消泡剂，快速搅拌分散30min，使干粉颗粒被充分润湿，得到预分散好的流体；
58.(4)、将步骤(3)制备得到的预分散好的流体转移至砂磨机上，经过砂磨机的高剪切力研磨分散，至其粒径小于100纳米，得到基墨；
59.(5)、向步骤(4)制备得到的基墨中加入丙烯酸酯乳液、23.65千克去离子水、另一半的消泡剂，搅拌均匀，过滤、罐装，得到用于喷墨数字印刷纸张的水性涂布液。
60.实施例3
61.一种用于喷墨数字印刷纸张的水性涂布液，其重量配比如下：
62.30千克的颜料al2o3，1千克的聚乙烯醇(pva)，1千克的水溶性羟丙基甲基纤维素，5千克的丙烯酸酯乳液，0.1千克的分散润湿剂聚甲基丙烯酸铵，0.45千克的流平剂硅油，0.01千克的消泡剂脂肪酸甘油脂，62.44千克去离子水；
63.制备步骤如下：
64.(1)、将20千克去离子水加入搅拌机中，将聚乙烯醇加入搅拌机中，缓慢搅拌至聚乙烯醇粉末完全浸入水中，然后调整搅拌速度至500rpm，至聚乙烯醇溶解完全，得聚乙烯醇水溶液；
65.(2)、将20千克去离子水加入搅拌机中，将水溶性羟丙基甲基纤维素加入搅拌机中，缓慢搅拌至水溶性羟丙基甲基纤维素完全浸入水中，然后调整搅拌速度至500rpm，至水溶性羟丙基甲基纤维素溶解完全，得水溶性羟丙基甲基纤维素水溶液；
66.(3)、将步骤(1)制备的聚乙烯醇水溶液和步骤(2)制备的水溶性羟丙基甲基纤维素水溶液混合均匀，加入颜料，缓慢搅拌至颜料浸入液体，再加入分散润湿剂、流平剂、一半的消泡剂，快速搅拌分散30min，使干粉颗粒被充分润湿，得到预分散好的流体；
67.(4)、将步骤(3)制备得到的预分散好的流体转移至砂磨机上，经过砂磨机的高剪切力研磨分散，至其粒径小于100纳米，得到基墨；
68.(5)、向步骤(4)制备得到的基墨中加入丙烯酸酯乳液、22.44千克去离子水、另一半的消泡剂，搅拌均匀，过滤、罐装，得到用于喷墨数字印刷纸张的水性涂布液。
69.对实施例1得到的用于喷墨数字印刷纸张的水性涂布液用常规的检测仪器在常规条件下进行检测，其结果如下表1所示：
70.表1
[0071][0072]
由表1可以看出，本发明制备的用于喷墨数字印刷纸张的水性涂布液在光泽度、平滑度、强度、白度、亮度等方面均有很大改善。
[0073]
对比实施例1
[0074]
胶版纸，表面太粗糙，墨滴喷上后迅速铺展吸收(小于70
°
)。
[0075]
对比实施例2
[0076]
铜版纸表面比较密实，墨滴喷上后接触角大于90
°
，不易吸收，也不易控制网点再现。
[0077]
实用实施例1
[0078]
用常规方法在胶版纸表面涂布本发明的用于喷墨数字印刷纸张的水性涂布液，水在涂布后的纸张上的接触角大于70
°
。
[0079]
实用实施例2
[0080]
用常规方法在铜版纸表面涂布本发明的用于喷墨数字印刷纸张的水性涂布液，水在涂布后的纸张上的接触角小于90
°
，墨滴喷到纸张上后有很好的网点再现、色彩还原。
[0081]
涂布本发明的用于喷墨数字印刷纸张的水性涂布液后，纸张表面光滑、细腻、均匀，网点才可以更清晰，色彩表现力好、层次丰富，使得图像清晰而准确的再现。在光泽度、平滑度、强度、白度、亮度等方面均有很大改善。
[0082]
本发明的有益效果：
[0083]
1、水在涂布本发明的用于喷墨数字印刷纸张的水性涂布液后的纸张上的接触角大于70
°
，小于90
°
，使墨滴喷到纸张上后有很好的网点再现、色彩还原；
[0084]
2、颜料选用粒径小的，可以在表面形成一层致密层，阻止喷墨墨水中颜料扩散，墨水中的颜料固着在表面，色彩再现性好；
[0085]
3、聚乙烯醇、羟丙基甲基纤维素、丙烯酸酯乳液都是吸水性的，既可以快速吸收喷墨墨水中的水分，快速干燥，含有的极性基团多，形成的涂层表面张力可使水在其上的角度在70
°‑
90
°
之间。
[0086]
以上所述仅为本发明专利的较佳实施例而已，并不用以限制本发明专利，凡在本发明专利的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明专利的保护范围之内。