一种防水高光喷墨记录介质的制作方法

专利名称：：一种防水高光喷墨记录介质的制作方法
技术领域：
：本发明涉及喷墨用记录材料，特别涉及高光泽、防水性好、高抗划伤、油墨吸收性高、喷墨打印性能优良的防水高光喷墨记录介质。技术背景喷墨打印作为图像输出的手段之一近几年愈来愈被市场和民众所接受，尤其是近几年随着打印机墨滴控制技术日臻完善，喷墨打印能够提供更细腻、更精美的图像和更快捷的打印速度，使得喷墨打印在图像输出市场的竞争中占据了优势地位。由于打印机技术的飞速发展，使得打印速度和打印精度不断提高，一方面，由于不断加快的打印速度，要求喷墨记录介质在吸墨能力、固墨能力和快干性等能力上要随之提高；另一方面，由于打印精度的不断提高，使得喷墨打印用于照片输出的比重逐渐加大，这就要求喷墨输出介质在高光泽、色彩饱和度、防水性、防紫外老化和抗划伤等性能上也要相应提高，以获得可与卤化银体系形成的图像相比的图像质量和存放期。为了满足喷墨输出介质高光泽的要求，申请号为02121763.7的中国专利公开了一种喷墨记录材料，并提出了用水合氧化铝作为涂层来获得喷墨输出介质的高光泽；申请号为200310101035.6的中国专利公开了喷墨记录用纸状介质，并提出用硅胶作为光泽层来提高喷墨输出介质的光泽度。然而使用水合氧化铝作为涂层在获得高光泽的同时使涂层的抗划伤性能大大降低，使喷墨输出介质在使用中受到限制。如果使用硅胶作为涂层或使用铸涂的方法来获得高光泽，由于硅胶涂层的表面空隙较低，会影响喷墨输出介质的吸墨速度和吸墨量。铸涂同样会使涂层的空隙率大大降低，所以采用硅胶涂层或铸涂的方法，喷墨输出介质的快干性和吸墨量很难达到要求，难以适应越来越快的打印速度的要求。为了满足喷墨输出介质防水性的要求，中国专利公开号为CN1576045A的专利文件提出在涂层中加入甲醛、戊二醛等交联剂来提高喷墨输出介质的防水能力。申请号为200410047227.8的中国专利申请公开了喷墨记录用纸及其制造方法，并提出加入能用电离放射线交联的亲水性树脂提高防水能力。由于甲醛或戊二醛和聚乙烯醇的交联反应速度较快，使得涂布液加入甲醛或戊二醛后易出现凝集而无法顺利形成涂层，从而使涂布生产过程难以控制。加入能用电离放射线交联的亲水性树脂来提高防水性，生产工艺过程复杂，且在亲水性树脂在用电离放射线交联过程中涂层容易出现裂纹等瑕疵，使表观质量下降。申请号为200380107252.4的中国专利公开了一种油墨吸收性优异、适于高速记录的喷墨记录材料，其在基底材料上形成的油墨接受层具有形成在所述基底材料上的、包含颜料(例如湿式二氧化硅微粒)和粘结剂的第一涂布层，形成在所述第一涂布层上的、包含颜料(例如气相法二氧化硅、氧化铝等)和粘结剂的第二涂布层，以及形成在所述第二涂布层上的第三涂布层，该层含有包含胶态颗粒、氧化铝和/或假勃姆石的微粒颗粒的颜料。上述专利中，要想使材料同时在高光泽度、高抗划伤能力、优良的喷墨打印性能、良好的防水性和优良的表观质量等性能上获得满意效果的喷墨输出介质是非常困难的。
发明内容本发明的目的在于提供一种高光泽、喷墨打印性能优良、防水性好、表面强度良好、固墨性好的防水高光喷墨记录介质，适用于颜料墨水和染料墨水，尤其是对于染料墨水的固墨能力和吸墨能力更加优良的喷墨记录介质。为实现上述目的，本发明采用的技术方案是一种防水高光喷墨记录介质，包括支持体和至少两层油墨吸收层，吸墨层含有比表面积不同的无机颜料、亲水性有机粘结剂、组合交联剂和阳离子分散剂，其中，靠近支持体的油墨吸收层中所含的无机颜料的粒径大于远离支持体的油墨吸收层中所含的无机颜料的粒径；组合交联剂是硼化合物和改性的氨基树脂的混合物。上述防水高光喷墨记录介质，所述靠近支持体的油墨吸收层中的无机颜料是气相法二氧化硅或沉降法二氧化硅，气相法二氧化硅的比表面积为90200m2/g，沉降法二氧化硅的粒径为25微米。上述防水高光喷墨记录介质，所述远离支持体的油墨吸收层中的无机颜料是气相法二氧化硅和氧化铝，气相法二氧化硅的比表面积为200380m7g，氧化铝的一次粒径为550纳米上述防水高光喷墨记录介质，所述靠近支持体的油墨吸收层中的无机颜料的二次粒径为0.25微米。上述防水高光喷墨记录介质，所述远离支持体的油墨吸收层中的无机颜料的二次粒径为0.020.2微米。上述防水高光喷墨记录介质，所述氧化铝和气相法二氧化硅的重量比为l:99:1。上述防水高光喷墨记录介质，所述硼化合物和改性的氨基树脂的重量比为4:11:2。上述防水高光喷墨记录介质，所述阳离子分散剂为有机高分子聚合物。本发明32使用的支持体，可以是聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、二乙羧酸树脂、三乙酸酯树脂、丙烯酸树脂、聚对苯二甲酸乙二酯树脂等树脂薄膜，也可以是铜板纸、涂料纸、铸涂纸和涂塑纸等纸基材料，优选采用厚度为50250微米厚的涂塑纸基(RC纸基)为支持体。该喷墨记录介质主要依靠多孔的油墨吸收层来达到充足的油墨吸收能力，油墨吸收层中无机颜料颗粒的加入，在无机颜料颗粒之间形成空隙，从而达到足够的吸墨能力。无机颜料的种类、颗粒形状和大小对油墨吸收层的空隙率和涂层的光泽度有直接的影响，要达到满意的吸墨能力和光泽度，无机颜料的种类、颗粒形状和大小应满足一定的条件。为了保证介质具有足够的吸墨能力，需要使用颗粒直径较大的无机颜料来保证油墨吸收层的空隙率，但无机颜料的颗粒直径过大，就无法得到高光泽的涂层。所以为了获得能同时兼顾吸墨能力和高光泽的油墨吸收层，本发明的吸墨层含有比表面积不同的无机颜料，亲水性有机粘结剂和组合交联剂，其中，靠近支持体的油墨吸收层中所含的无机颜料的粒径大于远离支持体的油墨吸收层中所含的无机颜料的粒径，靠近支持体油墨吸收层中的较大颗粒无机颜料使介质获得较好的吸墨能力，远离支持体油墨吸收层中的较小颗粒无机颜料使介质得到较高的光泽。常用的颜料有碳酸钙、二氧化钛、气相法二氧化硅、沉降法二氧化硅、氧化铝、氧化锆等无机颜料，其粒径为微米级或纳米级，本发明中，靠近支持体的油墨吸收层中的无机颜料是气相法二氧化硅或沉降法二氧化硅，气相法二氧化硅的比表面积为90200mVg，沉降法二氧化硅的粒径为25微米;远离支持体的油墨吸收层中的无机颜料是气相法二氧化硅和氧化铝，气相法二氧化硅的比表面积为200380m2/g，氧化铝的一次粒径为550纳米。气相法二氧化硅为通过火焰水解生产的气相法二氧化硅，采用高速剪切乳化机、超声波分散器、三辊研磨机、砂磨机或高压均化器等设备把聚集的二氧化硅颗粒分散成0.020.5微米的二次颗粒。沉降法二氧化硅为多孔型二氧化硅，采用高速剪切乳化机、超声波分散器、三辊研磨机、砂磨机或高压均化器等设备把聚集的二氧化硅颗粒分散成0.55.0微米的颗粒。本发明远离支持体油墨吸收层中所使用的氧化铝由于其颗粒本身易带正电的性质，所以对带有负电荷的油墨有很强的固定能力。当墨滴被喷射到上涂层表面时，涂层中带有正电的氧化铝颗粒就会和带有负电的墨水显色集团发生作用，从而使墨水被固定在介质的上涂层中，避免了墨水向下涂层或横向的洇渗，因而使图像色彩饱满、清晰。采用一次粒径为550纳米的氧化铝颗粒，优选采用一次粒径为530纳米的平板状水合氧化铝颗粒。釆用小颗粒的平板状氧化铝颗粒作为上涂层，不但可以提高涂层的固墨能力，而且其涂层对于光线的反射能力也比球状颗粒要强，从而能够提高涂层的光泽度。但是单独的氧化铝涂层的抗划伤能力的缺陷会大大制约喷墨记录介质的使用，为了提高上涂层的抗划伤能力，在上涂层中还需加入气相法二氧化硅颗粒。由于气相法二氧化硅颗粒的加入使得涂层中平板状氧化铝颗粒的排列发生一定的紊乱，这虽会使涂层的光泽度有一定的下降，但使得涂层的空隙率大大增加，提高涂层的吸墨能力。所以调节涂层中氧化铝和气相法二氧化硅的比例，可以获得光泽度、固墨能力和吸墨能力都能达到令人满意的喷墨记录介质。本发明中的氧化铝和气相法二氧化硅的重量比为l:94:1，优选l:44:1。为获得连续性的、强度和韧性都能达到要求的油墨吸收层，形成油墨吸收层的涂布液中需加入亲水性有机粘结剂。本发明的远离支持体的油墨吸收层和靠近支持体的油墨吸收层中所用的亲水性粘结剂可以是聚乙烯醇、羧甲基纤维素、聚乙烯吡咯烷酮、明胶等，优选采用皂化度超过80%以上、聚合度为10005000的聚乙烯醇，更优选聚合度为17005000的聚乙烯醇。聚乙烯醇的聚合度过小涂层容易出现裂纹的弊病，聚合度过大则会使涂布液的黏度大，从而使涂布过程难以控制。为了使油墨吸收层具有良好的防水性能，同时很好地避免涂层产生翘曲、脆裂等弊病，本发明的油墨吸收层中含有组合交联剂，所述组合交联剂是硼化合物和改性氨基树脂的组合物，其重量比为4:11:2。在已知的喷墨记录介质中，常用的交联剂为硼化合物，硼化合物可以是偏硼酸、原硼酸、硼酸、硼酸钠、硼酸钾、硼酸铵等物质。但是，单独硼化合物作为交联剂，容易造成涂层的防水性差或使涂层出现翘曲、脆裂等弊病。为解决这个问题，本发明采用了组合交联剂，它是硼化合物和改性氨基树脂的组合物，其重量比为4:11:2，所述硼化物是硼酸或硼酸盐中的至少一种；所述改性氨基树脂可以是由甲醇、乙醇、丙醇、丁醇等物质改性的尿素树脂、三聚氰二胺树脂，三聚氰胺树脂等树脂。二氧化硅颗粒在水分散体系中由于颗粒表面和水作用形成硅醇基而带有负电荷，硅醇基和涂布液中的有机粘结剂因为氢键作用而发生凝集现象，从而无法得到表观良好的涂层。所以二氧化硅颗粒在形成涂布液之前需要使用阳离子分散剂将二氧化硅颗粒硅表面的硅醇基进行屏蔽。本发明所使用的阳离子分散剂为有机高分子聚合物，常用的有机高分子阳离子化合物有聚乙烯亚胺及其盐、聚乙烯胺及其盐、聚烯丙胺及其盐、丙烯酰胺共聚物、双氰胺类共聚物、仲胺和表卤代醇的縮合体盐，本发明优选使用二甲基二烯丙基氯化铵共聚物，平均分子量为2000200000，优选5000100000。上述阳离子聚合物的用量相对于无机颜料为120重量%，优选110重量％。本发明的涂布液中还可以加入表面活性剂、荧光增白剂、紫外线吸收剂、抗氧化剂、消泡剂、防腐剂、PH值调节剂等添加剂。本发明的涂布方式可以釆用公知的涂布方法。如滑珠涂布方式、挤压涂布方式、气刀涂布方式、刮刀涂布方式等，为了提高涂布效率，优选采用可多层一次涂布的方式，如多层挤压涂布方式。为了提高涂层的附着力，在塑料薄膜或用树脂覆盖的纸等耐水性支持体上进行涂布之前，采用放电处理、火焰处理、紫外线处理或等离子体处理等方式进行处理。在本发明中，涂布油墨吸收层后，通冷风将涂层冷却到20。C以下，能够有效防止在干燥过程中出现细小裂纹等弊病，对于涂层的吸墨能力也有提高。本发明得到的喷墨记录介质，光泽度高、防水性和油墨吸收性好；抗划伤能力强；喷墨打印性能优良、色彩饱和。具体实施方式下面通过实施例详细说明本发明。实施例1靠近支持体油墨吸收层涂布液的配制气相法二氧化硅(德固萨A-90，比面积为90mVg)IOO份(重量份，下同)，二甲基二烯丙基氯化铵共聚物(平均分子量为80000)5份，硼酸5份，乙醇改性脲醛树脂2份，聚乙烯醇(可乐丽pva235皂化度88y。，平均聚合度3500)20份，OP-10(天津富晨试剂)0.5份，将二氧化硅釆用高剪切乳化机分散到二次粒径为0.5微米，再加入聚乙烯醇等其他助剂，混合均匀形成靠近支持体油墨吸收层涂布液。远离支持体油墨吸收层涂布液的配置气相法二氧化硅(德固萨A-200，比面积为200m7g)100份，二甲基二烯丙基氯化铵共聚物(平均分子量为20000)5份，氧化铝(一次粒径为12纳米)100份，硼酸5份，乙醇改性脲醛树脂2份，聚乙烯醇(可乐丽pva235皂化度88y。，平均聚合度3500)30份，0P-10(天津富晨试剂)0.8份，氯化铝0.9份，将二氧化硅和氧化铝采用高剪切乳化机分散到二次粒径为0.2微米，再加入聚乙烯醇等其他助剂，混合均匀形成远离支持体油墨吸收层涂布液。使用坡流挤压涂布机将靠近支持体油墨吸收层和远离支持体油墨吸收层一次涂布于涂塑纸基(RC纸基)上，用8"C冷风对涂层进行冷却45秒后，进入温度80°C，相对湿度15%—20%的干燥道内进行干燥。涂布层干重22g/m2。对用上述方法制成的喷墨记录介质进行以下几种测试评价，其结果记录于表1。实施例2将实施例1中靠近支持体油墨吸收层涂布液的比面积为90m7g的气相法二氧化硅更换为比面积为200mVg气相法二氧化硅(德固萨A-200)，采用高剪切乳化机分散到二次粒径为0.2微米，乙醇改性脲醛树脂更换为乙醇改性三聚氰胺树脂，其他条件同实施例l，得到实施例2喷墨记录介质，评价结果见表l。实施例3将实施例1中靠近支持体油墨吸收层涂布液的比面积为90m7g的气相法二氧化硅更换为沉降法二氧化硅(北京航天赛德SD-520，平均粒径约2微米)，采用高剪切乳化机分散到二次粒径为2微米，靠近和远离支持体油墨吸收层涂布液的硼酸用量更换为4份，乙醇改性脲醛树脂的用量更换为l份，其他条件同实施例l，得到实施例3喷墨记录介质，评价结果见表l。实施例4将实施例1中靠近支持体油墨吸收层涂布液的比面积为90m7g的气相法二氧化硅更换为沉降法二氧化硅(北京航天赛德SD-640，平均粒径约4微米)，采用高剪切乳化机分散到二次粒径为4微米，靠近和远离支持体油墨吸收层涂布液的硼酸用量更换为2份，乙醇改性脲醛树脂的用量更换为4份，其他条件同实施例l，得到实施例4喷墨记录介质，评价结果见表l。实施例5将实施例1中靠近支持体油墨吸收层涂布液的比面积为90mVg的气相法二氧化硅更换为沉降法二氧化硅(北京航天赛德SD-960，平均粒径约5微米)，采用高剪切乳化机分散到二次粒径为5微米，其他条件同实施例l，得到实施例5喷墨记录介质，评价结果见表l。实施例6将实施例1中靠近支持体油墨吸收层涂布液的比面积为90m7g的气相法二氧化硅更换为比面积为150m2/g气相法二氧化硅(德固萨A-150)，其他条件同实施例1，得到实施例6喷墨记录介质，评价结果见表l。实施例7将实施例1中远离支持体油墨吸收层涂布液的比面积为200m7g的气相法二氧化硅更换为比面积为300mVg气相法二氧化硅(德固萨A-300)，采用高剪切乳化机分散到二次粒径为0.1微米，其他条件同实施例l，得到实施例7喷墨记录介质，评价结果见表l。实施例8将实施例1中远离支持体油墨吸收层涂布液的比面积为200m7g的气相法二氧化硅更换为比面积为380mVg气相法二氧化硅(德固萨A-380)，采用高剪切乳化机分散到二次粒径为0.02微米，其他条件同实施例l，得到实施例8喷墨记录介质，评价结果见表l。实施例9将实施例1中远离支持体油墨吸收层涂布液的一次粒径为12纳米氧化铝更换为一次粒径为5纳米氧化铝，氧化铝用量更换为180份，比面积为200m2/g的气相法二氧化硅的用量更换为20份，其他条件同实施例l，得到实施例9喷墨记录介质，评价结果见表l。实施例10将实施例1中远离支持体油墨吸收层涂布液的一次粒径为12纳米氧化铝更换为一次粒径为50纳米氧化铝，氧化铝用量更换为20份，比面积为200mVg的气相法二氧化硅的用量更换为180份，其他条件同实施例l，得到实施例10喷墨记录介质，评价结果见表l。比较例将实施例1中远离支持体油墨吸收层涂布液的比面积为200mVg的气相法二氧化硅更换为沉降法二氧化硅(北京航天赛德SD-520，平均粒径约2微米)，其他条件同实施例l，得到比较例喷墨记录介质，评价结果见表l。<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>由表l中给出的数据可以看出，本发明得到的喷墨记录介质，在光泽度、防水性、抗划伤能力、吸墨能力和色彩饱和度都能达到很好的效果。表1中的各项性能通过下述方法进行测试。l.光泽度使用XGP便携式镜向光泽度仪测量喷墨记录介质的60度角的光泽度。2.防水性将喷墨记录介质裁切为10cmX10cm的方快，放入25'C的水中浸泡60秒，悬挂于8(TC的干燥箱干燥，待介质完全干燥后，目测其出现的裂纹条数。按照下述标准进行评价。V:没有出现裂纹。出现裂纹l-3条。出现裂纹4-10条。X:出现裂纹多于10条。3.抗划伤能力用抗划伤仪在室温条件下对喷墨记录介质进行抗划伤实验，记录临界砝码质量。4.油墨吸收性使用Canonip4300喷墨打印机，采用原装Canon染料墨水，分别打印100%青色、品色、黄色、红色、绿色、蓝色和黑色色块，冈附印完毕后，在打印部分用PPC用纸重叠，轻轻按压，目测观察复制到PPC用纸上的油墨复制程度，按以下标准进行评价。V:完全没有复制。稍有复制。X:大量复制。5.色彩饱和度使用Canonip4300喷墨打印机，釆用原装Canon染料墨水，打印100%黑色色块，用X-Rite361型密度计测量色块的反射密度。权利要求1.一种防水高光喷墨记录介质，它包括支持体和至少两层油墨吸收层，其特征在于吸墨层含有比表面积不同的无机颜料、亲水性有机粘结剂、组合交联剂和阳离子分散剂，其中，靠近支持体的油墨吸收层中所含的无机颜料的粒径大于远离支持体的油墨吸收层中所含的无机颜料的粒径；组合交联剂是硼化合物和改性的氨基树脂的组合物。2.根据权利要求1所述防水高光喷墨记录介质，其特征在于所述靠近支持体的油墨吸收层中的无机颜料是气相法二氧化硅或沉降法二氧化硅，气相法二氧化硅的比表面积为90200m7g，沉降法二氧化硅的粒径为25微米。3.根据权利要求2所述防水高光喷墨记录介质，其特征在于所述远离支持体的油墨吸收层中的无机颜料是气相法二氧化硅和氧化铝，气相法二氧化硅的比表面积为200380mVg，氧化铝的一次粒径为550纳米。4.根据权利要求3所述防水高光喷墨记录介质，其特征在于所述靠近支持体的油墨吸收层中的气相法二氧化硅的二次粒径为0.25微米。5.根据权利要求4所述防水高光喷墨记录介质，其特征在于所述远离支持体的油墨吸收层中的无机颜料的二次粒径为0.020.2微米。6.根据权利要求1、2、3、4或5所述防水高光喷墨记录介质，其特征在于所述氧化铝和气相法二氧化硅的重量比为l:99:1。7.根据权利要求6所述防水高光喷墨记录介质，其特征在于所述组合交联剂中的硼化合物和改性氨基树脂的重量比为4:11:2。8.根据权利要求7所述防水高光喷墨记录介质，其特征在于所述阳离子分散剂为有机高分子聚合物。全文摘要一种防水高光喷墨记录介质，它包括支持体和至少两层油墨吸收层，所述吸墨层含有比表面积不同的无机颜料、亲水性有机粘结剂、组合交联剂和阳离子分散剂，其中，靠近支持体的油墨吸收层中所含的无机颜料的粒径大于远离支持体的油墨吸收层中所含的无机颜料的粒径；组合交联剂是硼化合物和改性的氨基树脂的组合物。本发明记录介质光泽度高、防水性和油墨吸收性好，抗划伤能力强，喷墨打印性能优良，色彩饱和，适用于颜料墨水和染料墨水。文档编号B41M5/50GK101579974SQ200910074公开日2009年11月18日申请日期2009年6月23日优先权日2009年6月23日发明者柳艳敏,盖树人申请人:中国乐凯胶片集团公司;保定乐凯数码影像有限公司