一種相片級高光防水彩色噴墨列印紙的製作方法
2023-07-13 06:14:46 2
專利名稱：一種相片級高光防水彩色噴墨列印紙的製作方法
技術領域：
本發明涉及彩色噴墨列印紙的技術領域，更具體地說，涉及一種相片級高光防水彩色噴墨列印紙。
背景技術：
經過國人20多年的努力，中國的列印耗材已經成為全球列印耗材的重要組成部分，隨著IT行業及數位相機、噴墨印表機在社會上的迅猛發展，其下遊配套的材料——彩色噴墨列印紙緊跟其後，成為市場需求增長快速且利潤極大的產品，並以每年25％以上的速度遞增。
世界範圍內的相片級高光防水彩色噴墨列印紙基本被愛普生、柯達、惠普、富士等跨國公司所壟斷，但隨著產品的更新換代，國內也有廠家生產此類產品，但是絕大部分生產廠家的高光彩色噴墨列印紙，其塗層材料多以矽溶膠為主體材料，限於矽溶膠行業技術的制約，現有的高光彩色噴墨列印紙用於室外大型噴繪尚能滿足列印要求，但對畫像濃度要求極高，成像清晰的相片級噴墨列印已不能滿足要求。
中國專利CN1544252中公開了「一種防水高光噴墨列印介質」，其中陳述了粒徑在8-15納米氧化鋁的使用。由於納米氧化鋁的顆粒太小，其滲透性過強，塗層的孔隙度不夠高，因而影響塗層的吸墨性能；同時，由於納米氧化鋁的比面積大，必須使用較多的粘劑，才不至於使塗層脫落，但過多的粘結劑會堵塞塗層的孔隙，使列印介質乾燥變慢，引起墨水堆積，致使列印圖像的質量變差。
中國專利CN1730281中公開了一種「高光澤防水彩色噴墨列印相紙」。該列印相紙的吸墨層為一種含有顏料顆粒尺寸150納米以下的氧化鋁材料，當納米氧化鋁的粒徑較大時，造成塗層的光澤度不夠，同時，該專利對納米氧化鋁如何使用並未做出合理的解釋，因而缺乏可操作性。
中國專利CN1558025中公開了「高光澤彩色噴墨相片紙的製造方法」，但是，該專利對油墨接受層沒有進行深入的闡述。
發明內容
本發明的目的在於提供一種在塗料中加入納米級改性氧化鋁粉的相片級高光防水彩色噴墨列印紙。
為了達到上述目的，本發明採用的技術方案如下一種相片級高光防水彩色噴墨列印紙，包括基材和塗布於基材表面的塗層，其特徵在於上述塗層中主要含有用強陽離子分散劑改性的納米級改性氧化鋁和粘結劑。
由於納米級氧化鋁的透明性好，比表面積大，形成的空隙吸墨層，使塗層具有嚴格粒徑要求和適宜的吸收性，所以塗層具有很高的光澤度，並且具有良好的墨水吸收性。
上述納米級改性氧化鋁可以由納米級氧化鋁與強陽離子分散劑反應而成。
上述納米級氧化鋁可以優選粒徑為30～80納米的氧化鋁，其比表面積為150～250m2/g。
上述強陽離子分散劑為改性聚胺(PloyFIX-700)、氯化三甲基十二烷基銨、或者氯化十八烷基二甲基苄基銨。上述改性聚胺(PloyFIX-700)為合成聚合物，是日本昭和高分子株式會社的產品。
由於納米氧化鋁的顆粒表面帶負電荷(陰離子型)，所以納米氧化鋁具有疏水性，這就使其在水中極難分散，因而本發明選用了一種強陽離子分散劑，置換出氧化鋁顆粒表面的陰離子，使納米氧化鋁的顆粒表面帶正電荷，由於粒子表面電荷密度升高，離子間斥力相應增加，因而具有親水性，即納米氧化鋁發生了改性，從而解決了納米氧化鋁在水中極難分散的問題。
將經水稀釋後的強陽離子分散劑高速攪拌，並加入上述納米氧化鋁，納米氧化鋁便在水中分散。添加強陽離子分散劑以後，減少或避免了納米氧化鋁顆粒之間的團聚。塗料濃度可以在10～30％之間，而納米改性氧化鋁在塗料中的濃度為5-20％，因而粘度較低，有利於列印紙的塗布加工。同時，由於改性後的氧化鋁顆粒表面帶正電荷，可以與噴墨墨水中帶負電荷的染料產生靜電吸附，因此，圖像的質量好。噴墨列印乾燥後，即使塗層上有過量的液體，也不會將吸附在氧化鋁顆粒上的染料帶走，從而使列印影像具有高的耐水性。
為使塗層與紙基有良好的粘附及光澤度，上述粘結劑可以是矽溶膠粘結劑。
上述納米級改性氧化鋁與粘結劑的重量比可以優選5～20∶3～10。
上述矽溶膠粘結劑可以優選粒徑小於20納米的無機矽溶膠(mSiO2.nH2O)，上述無機矽溶膠(mSiO2.nH2O)為陽離子納米級矽溶膠粘結劑，其比面積高達250m2/g。
由於納米氧化鋁的比表面積大，顆粒疏鬆，因而在塗層內需要使用較多的粘結劑。顏料是塗層漿料中的第一重要的成分，而粘結劑則是塗層漿料中的第二重要的成分，但是，粘結劑通常會降低塗層的吸收能力和列印顏色質量。為避免粘結劑對列印質量的影響，本發明優選粒徑小於20納米的無機矽溶膠。由於所選納米無機矽溶膠的膠體粒子微細(10-20nm)，粘度較低，因此易於滲透氧化鋁，當納米無機矽溶膠其水分蒸發時，膠體粒子牢固地附著在氧化鋁顆粒表面，粒子間形成矽氧結合，以使塗層牢固地附著在基材上，而納米無機矽溶膠的比面積高達250m2/g，因而有良好的吸墨性能。
為了改善列印紙的防水性及固色性。塗層中還可以含有少量的固色劑及防水劑。確保列印乾燥後水性油墨能牢固地吸附在塗層上，列印完全乾燥後浸水無溶墨現象。
上述固色劑可以優選丙烯酸酯類。
上述防水劑可以優選氨基樹脂或三聚氰胺甲醛樹脂。
上述塗層中還可以含有少量的粘合劑，該粘合劑可以優選聚乙烯醇(1788)，聚乙烯醇的主要是起粘結作用和提高粘度作用。
上述塗層中還可以含有消泡劑、潤滑劑、降粘劑、保水劑、防黴防腐劑、抗氧化劑、增塑劑(例如丙三醇)、增亮劑、螢光增白劑、表面活性劑等其它微量助劑。在塗料中有選擇性地添加上述助劑，可以達到改善塗布工藝和滿足紙張列印性能及其它物理性能目的。
上述基材可以是普通相紙或者塗有底層的普通相紙。
本發明的彩色噴墨列印紙，其塗層所用的塗料可以通過以下方法配製。
一、配方原料 重量百分比(wt％)納米級氧化鋁 5～20矽溶膠粘結劑(濃度30％) 3～10強陽離子分散劑 0.5～2粘合劑(聚乙烯醇1788) 0～3增塑劑(丙三醇) 0～2增白劑JB 0～0.5防水劑(三聚氰胺甲醛樹脂) 0～2固色劑(丙烯酸酯類) 0～5去離子水 70～90二、塗布液配製1、將陽離子分散劑用去離子水稀釋；2、在高速攪拌的條件下，向稀釋的強陽離子分散劑的溶液，加入納米氧化鋁，從而製得改性納米氧化鋁溶液；3、在攪拌同時，向上述改性納米氧化鋁溶液加入矽溶膠粘結劑及粘合劑水溶液；4、在高速攪拌的條件下，依次投入增塑劑、增白劑JB、防水劑、固色劑，從而製得塗布液。
三、噴墨用紙加工條件塗布液濃度根據設備要求，調整塗布液的濃度，一般為10～30％；塗布量固體成份5～15g/m2；塗布基材定量120～230g/m2相片級原紙；乾燥條件100℃×30秒；塗布方法超級壓光或鑄塗。
四、使用上述塗布液獲得的列印紙的性能測定結果如下光澤度(60°)，％＞45；白度，％＞70；防水性列印圖像乾燥後，浸入蒸餾水10秒，無有溶墨現象；洇滲無；吸墨性列印後無油墨堆積現象；乾燥速度＜15秒；
注光澤度按GB/T456的規定進行；白度按GB/T7974的規定進行；吸墨性用EPSON2100印表機，用黃色、品紅、青色、黑色對這四種顏色進行試驗，墨水為水溶性顏料而製成；乾燥速度在環境溫度(23±2)℃，相對溼度(55±10)％的條件下測定。
本發明對照現有技術的有益效果是，由於其塗層中含有粒徑為30～80納米改性氧化鋁和粒徑小於20納米的無機矽溶膠，改性氧化鋁不但透明性好，比表面積大，能形成空隙度高的塗層，而且顆粒表面帶正電荷，可以與噴墨墨水中帶負電荷的染料產生靜電吸附；納米無機矽溶膠的膠體粒子微細，粘度較低，易於滲透氧化鋁，當納米無機矽溶膠其水分蒸發時，膠體粒子牢固地附著在氧化鋁顆粒表面，粒子間形成矽氧結合，以使塗層牢固地附著在基材上，矽溶膠的比面積高達250m2/g，有良好的吸墨性能。因此，本發明的彩色噴墨列印紙，既能吸收水性油墨又能使墨滴不向周邊擴散；又能使噴繪影像的畫面質量接近或達到銀鹽攝影畫面效果，彩色還原逼真、色牢度好，色彩鮮明、豐滿，密度大，圖像清晰、有層次感，解像力好；具有高的光澤性、耐水性，噴墨列印後噴繪畫面可迅速乾燥；具備防水性能，非列印部分的白度高，能適應各種品牌、型號的彩色噴墨印表機。
具體實施例方式
下面結合具體實施例對本發明做進一步的說明。
實施例1一、配方原料 重量百分比(wt％)粒徑30～80納米的氧化鋁(AL2O3)20g粒徑小於20納米的無機矽溶膠(濃度30％)8g改性聚胺PloyFIX-700(強陽離子分散劑) 2g去離子水70g二、塗布液配製1、將陽離子分散劑——改性聚胺(PloyFIX-700)用去離子水稀釋；
2、在高速攪拌的條件下，向稀釋的改性聚胺溶液，加入納米氧化鋁，從而製得改性納米氧化鋁溶液；3、在攪拌同時，向上述改性納米氧化鋁溶液加入無機矽溶膠，從而製得塗布液。
三、噴墨用紙加工條件塗布液濃度上述塗布液的濃度為30％，納米改性氧化鋁在塗料中的濃度為20％；塗布量固體成份10g/m2；塗布基材定量230g/m2相片級原紙；乾燥條件100℃×30秒；塗布方法超級壓光或鑄塗。
四、使用上述塗布液獲得的列印紙的性能測定結果如下光澤度(60°)，％＞55，按GB/T456的規定進行；白度，％＞70，按GB/T7974的規定進行；防水性列印圖像乾燥後，浸入蒸餾水10秒，無有溶墨現象；洇滲無；吸墨性用EPSON2100印表機，用黃色、品紅、青色、黑色對這四種顏色進行試驗，墨水為水溶性顏料而製成，列印後無油墨堆積現象；乾燥速度在環境溫度(23±2)℃，相對溼度(55±10)％的條件下測定，小於10秒。
實施例2一、配方原料 重量粒徑30～80納米的氧化鋁(AL2O3) 18g粒徑小於20納米的無機矽溶膠(濃度30％) 7g改性聚胺PloyFIX-700(強陽離子分散劑) 1g聚乙烯醇1788(粘合劑) 1g丙三醇(增塑劑) 0.7g增白劑JB 0.3g三聚氰胺甲醛樹脂(防水劑) 0.5g丙烯酸酯類(固色劑) 1.5g
去離子水70g二、塗布液配製1、將陽離子分散劑——改性聚胺(PloyFIX-700)用去離子水稀釋；2、在高速攪拌的條件下，向稀釋的改性聚胺溶液，加入納米氧化鋁，從而製得改性納米氧化鋁溶液；3、在攪拌同時，向上述改性納米氧化鋁溶液加入納米無機矽溶膠及聚乙烯醇(1788)水溶液；4、在高速攪拌的條件下，依次投入增塑劑丙三醇、增白劑JB及防水劑三聚氰胺甲醛樹脂、固色劑丙烯酸酯類，從而製得塗布液。
三、噴墨用紙加工條件塗布液濃度上述塗布液的濃度為30％，納米改性氧化鋁在塗料中的濃度為18％；塗布量固體成份15g/m2；塗布基材定量230g/m2相片級原紙；乾燥條件100℃×30秒；塗布方法超級壓光或鑄塗。
四、使用上述塗布液獲得的列印紙的性能測定結果如下光澤度(60°)，％＞55，按GB/T456的規定進行；白度，％＞90，按GB/T7974的規定進行；防水性列印圖像乾燥後，浸入蒸餾水10秒，無有溶墨現象；洇滲無；吸墨性用EPSON2100印表機，用黃色、品紅、青色、黑色對這四種顏色進行試驗，墨水為水溶性顏料而製成，列印後無油墨堆積現象；乾燥速度在環境溫度(23±2)℃，相對溼度(55±10)％的條件下測定，小於10秒。
實施例3一、配方原料 重量粒徑30～80納米的氧化鋁(AL2O3) 6g粒徑小於20納米的無機矽溶膠(濃度30％) 4g氯化三甲基十二烷基銨(強陽離子分散劑) 1g增白劑JB 0.3g
氨基樹脂(防水劑) 0.5g丙烯酸酯類(固色劑) 1g去離子水 87.2g二、塗布液配製1、將陽離子分散劑——氯化三甲基十二烷基銨用去離子水稀釋；2、在高速攪拌的條件下，向稀釋的氯化三甲基十二烷基銨溶液，加入納米氧化鋁，從而製得改性納米氧化鋁溶液；3、在攪拌同時，向上述改性納米氧化鋁溶液加入納米無機矽溶膠；4、在高速攪拌的條件下，依次投入增白劑JB及防水劑氨基樹脂、固色劑丙烯酸酯類，從而製得塗布液。
三、噴墨用紙加工條件塗布液濃度上述塗布液的濃度為12.8％，納米改性氧化鋁在塗料中的濃度為6％；塗布量固體成份5g/m2塗布基材定量130g/m2相片級原紙；乾燥條件100℃×30秒；塗布方法超級壓光或鑄塗。
四、使用上述塗布液獲得的列印紙的性能測定結果如下光澤度(60°)，％＞48，按GB/T456的規定進行；白度，％＞80，按GB/T7974的規定進行；防水性列印圖像乾燥後，浸入蒸餾水10秒，無有溶墨現象；洇滲無；吸墨性用EPSON2100印表機，用黃色、品紅、青色、黑色對這四種顏色進行試驗，墨水為水溶性顏料而製成，列印後無油墨堆積現象；乾燥速度在環境溫度(23±2)℃，相對溼度(55±10)％的條件下測定，小於15秒。
實施例4一、配方原料 重量粒徑30～80納米的氧化鋁(AL2O3) 11g粒徑小於20納米的無機矽溶膠(濃度30％) 6g氯化十八烷基二甲基苄基銨(強陽離子分散劑) 1.5g
聚乙烯醇1788(粘合劑)0.5g丙三醇(增塑劑) 0.6g增白劑JB0.4g三聚氰胺甲醛樹脂(防水劑)0.5g丙烯酸酯類(固色劑) 1g去離子水78.5g二、塗布液配製1、將陽離子分散劑——氯化十八烷基二甲基苄基銨用去離子水稀釋；2、在高速攪拌的條件下，向稀釋的氯化十八烷基二甲基苄基銨溶液，加入納米氧化鋁，從而製得改性納米氧化鋁溶液；3、在攪拌同時，向上述改性納米氧化鋁溶液加入納米無機矽溶膠及粘合劑聚乙烯醇水溶液；4、在高速攪拌的條件下，依次投入增塑劑丙三醇、增白劑JB及防水劑三聚氰胺甲醛樹脂、固色劑丙烯酸酯類，從而製得塗布液。
三、噴墨用紙加工條件塗布液濃度上述塗布液的濃度為21.5％，納米改性氧化鋁在塗料中的濃度為11％；塗布量固體成份8g/m2；塗布基材定量180g/m2相片級原紙；乾燥條件100℃×30秒；塗布方法超級壓光或鑄塗。
四、使用上述塗布液獲得的列印紙的性能測定結果如下光澤度(60°)，％＞50，按GB/T456的規定進行；白度，％＞90，按GB/T7974的規定進行；防水性列印圖像乾燥後，浸入蒸餾水10秒，無有溶墨現象；洇滲無；吸墨性用EPSON2100印表機，用黃色、品紅、青色、黑色對這四種顏色進行試驗，墨水為水溶性顏料而製成，列印後無油墨堆積現象；乾燥速度在環境溫度(23±2)℃，相對溼度(55±10)％的條件下測定，小於10秒。
權利要求
1.一種相片級高光防水彩色噴墨列印紙，包括基材和塗布於基材表面的塗層，其特徵在於上述塗層中主要含有用強陽離子分散劑改性的納米級改性氧化鋁和粘結劑。
2.如權利要求1所述的相片級高光防水彩色噴墨列印紙，其特徵在於所述納米級改性氧化鋁由納米級氧化鋁與強陽離子分散劑反應而成。
3.如權利要求2所述的相片級高光防水彩色噴墨列印紙，其特徵在於所述納米級氧化鋁其粒徑為30～80納米，其比表面積為150～250m2/g。
4.如權利要求2所述的相片級高光防水彩色噴墨列印紙，其特徵在於所述強陽離子分散劑為改性聚胺、氯化三甲基十二烷基銨、或者氯化十八烷基二甲基苄基銨。
5.如權利要求1所述的相片級高光防水彩色噴墨列印紙，其特徵在於所述納米級改性氧化鋁與粘結劑的重量比為5～20∶3～10。
6.如權利要求1所述的相片級高光防水彩色噴墨列印紙，其特徵在於所述粘結劑為矽溶膠粘結劑。
7.如權利要求6所述的相片級高光防水彩色噴墨列印紙，其特徵在於所述矽溶膠粘結劑為粒徑小於20納米的無機矽溶膠。
8.如權利要求1至7中任一項所述的相片級高光防水彩色噴墨列印紙，其特徵在於所述塗層中還含有固色劑及防水劑。
9.如權利要求8所述的相片級高光防水彩色噴墨列印紙，其特徵在於所述固色劑為丙烯酸酯類；所述防水劑為氨基樹脂或三聚氰胺甲醛樹脂。
10.如權利要求9所述的相片級高光防水彩色噴墨列印紙，其特徵在於所述塗層中還含有粘合劑、消泡劑、潤滑劑、降粘劑、保水劑、防黴防腐劑、抗氧化劑、增塑劑、增亮劑、螢光增白劑、表面活性劑。
全文摘要
一種相片級高光防水彩色噴墨列印紙，包括基材和塗布於基材表面的塗層，其特徵在於上述塗層中主要含有用強陽離子分散劑改性的納米級改性氧化鋁和粘結劑。由於其塗層中含有粒徑為30～80納米改性氧化鋁和粒徑小於20納米的無機矽溶膠，所以，本發明的彩色噴墨列印紙，既能吸收水性油墨又能使墨滴不向周邊擴散；又能使噴繪影像的畫面質量接近或達到銀鹽攝影畫面效果，彩色還原逼真、色牢度好，色彩鮮明、豐滿，密度大，圖像清晰、有層次感，解像力好；具有高的光澤性、耐水性，噴墨列印後噴繪畫面可迅速乾燥；具備防水性能，非列印部分的白度高，能適應各種品牌、型號的彩色噴墨印表機。
文檔編號D21H19/02GK1814913SQ200610034109
公開日2006年8月9日 申請日期2006年3月8日 優先權日2006年3月8日
發明者翟大昌 申請人:汕頭市新協包裝材料廠