數字列印中的列印介質用的表面施膠組合物的製作方法

2023-05-30 17:35:26 2

專利名稱：數字列印中的列印介質用的表面施膠組合物的製作方法
數字列印中的列印介質用的表面施膠組合物對相關申請的交叉引用
N/A。關於聯邦贊助研究或開發的聲明 N/A。背景
列印技術可大致分成兩類:模擬和數字。常見的模擬技術是膠版列印、柔版列印、凹版列印和絲網列印。噴墨和電子照相列印是最盛行的數位技術。數字列印優於其模擬對應物的優點在於可以數字改變列印輸出，意味著每一列印頁可以不同。為了改變模擬印表機的列印輸出，必須製造新的一組成像板或模板。數字列印法在低運行長度(頁數)下更成本有效，而大頁數模擬列印更經濟。列印品質是列印方法之間的另一比較向量。模擬列印品通常具有較優的圖像品質並通常以較高列印速度運行，但數字列印隨著印表機硬體、列印油墨和列印介質的進步而接近I旲擬列印的品質和列印速度。自八十年代中期以來，電子照相(EP)列印一常稱作雷射列印，在需要高品質、看起來專業的列印信息的消費者中是流行的選擇。現有技術狀況的商業EP印表機如今具有與平版膠印印表機匹敵的圖像品質。噴墨印表機如今常見和實惠，並且即使在較低列印速度下也能獲得照片品質。它們用在家庭列印、辦公室列印和更最近，商業列印中。噴墨技術在商業列印市場中的關鍵優點在於列印寬度容易縮放並可實現高列印速度。數字列印中所 用的列印介質對列印屬性，如列印品質、印表機耐久性和可靠性以及列印速度(它們是對印表機製造商和最終用戶而言重要的屬性)具有各種影響。對列印介質製造商的挑戰在於製造可以使這些列印屬性保持最佳狀態的列印產品。附圖簡述
參照聯繫附圖考慮的下列詳述更容易理解本文所述的各種特徵，其中類似標號指定類似結構元件，且其中:


圖1顯示根據本文所述的原理的列印介質的一個實例的側視圖。圖2顯示根據本文所述的原理的數字列印系統的一個實例的方框圖。圖3顯示根據本文所述的原理製造表面施膠組合物的方法的一個實例的流程圖。圖4顯示根據本文所述的原理製造列印介質的方法的一個實例的流程圖。某些實例具有補充和代替上述附圖中圖解的特徵的其它特徵。下面參照上述附圖詳述這些和其它特徵。詳述
在本文中描述了表面施膠組合物、包括該表面施膠組合物的列印介質和包括該列印介質的數字列印系統的實例。此外，在本文中描述了製造該表面施膠組合物的方法和製造該列印介質的方法的實例。該表面施膠組合物是包括大分子材料、無機顏料和無機鹽的配製的水性混合物，其中相對於市售表面施膠組合物，一定量的無機顏料代替了一定量的大分子材料。該列印介質包括用該表面施膠組合物施膠的用於數字列印的基於纖維素的紙，且數字列印系統包括噴墨技術、乾電子攝影術(EP)和液體EP之一。
該表面施膠組合物在本文中也被稱作施膠壓榨(SP )表面施膠組合物。根據定義，「SP表面施膠組合物」或「SP表面施膠劑」在使用造紙設備(即造紙機)的施膠壓榨機的在線表面施膠法的過程中直接施加在或打算直接施加在基於纖維素的紙幅的表面上。在造紙過程中的在線表面施膠法中，用施膠壓榨機將至少包含具有大分子量的材料(即「大分子材料」)的溶液施加到紙幅表面。根據本文所述的原理的SP表面施膠組合物和製造列印介質的方法的實例有別於通常在紙塗布工藝中用離線塗布機添加到製成的紙上的紙塗料。例如，用單獨的塗布機以小於800米/分鐘(m/min.)的塗布速度離線施加紙塗料，其具有在紙的每面至少5克/平方米(gsm)或更大的幹塗層重量和大於大約1000釐泊(cP)的粘度。相反，根據本文中的原理的SP表面施膠組合物用造紙機或設備的施膠壓榨機以例如不小於800 m/min.和高達3，500 m/min.的造紙速度、紙幅的每面小於5 gsm的較低塗層乾重量和小於大約200 cP的較低粘度在線施加。此外，根據本文所述的原理的SP表面施膠組合物和製造列印介質的方法的實例有別於下面進一步描述的在造紙過程中的內部填料和內施膠。
該纖維素紙幅可以由任何合適的木漿或非木漿製成。合適的紙漿組合物的非限制性實例包括，但不限於，機械木漿、化學磨木漿、化學-機械漿、熱機械漿(TMP)和上述一種或多種的組合。在一些實例中，該纖維素紙幅包含漂白硬木化學牛皮紙漿。該漂白硬木化學牛皮紙漿在總纖維含量中含有例如多於70重量％的硬木纖維，其具有比軟木漿短的纖維結構(大約0.3至大約0.6毫米長度)。該較短纖維結構有助於良好形成例如卷或片形式的紙產品。
此外，可以將填料併入例如紙漿中以基本控制卷或片形式的紙產品的物理性質。填料顆粒填充纖維網絡的空隙空間並實質產生比沒有填料時更緻密、更平滑、更明亮和不透明的片材。填料還可顯著降低成本，因為填料通常比紙漿本身便宜。併入紙漿中的填料的實例包括，但不限於，重質碳酸鈣、沉澱碳酸鈣、二氧化鈦、高嶺土、矽酸鹽、塑料顏料、三水合氧化鋁和上述任何材料的組合。紙漿中的填料量可包括多達例如20重量％。在一些實例中，紙漿中的填料量為卷或片形式的紙產品的大約0%至大約20%。在另一實例中，填料量為卷或片形式的紙產品的大約5%至大約15%。在一些實例中，如果填料百分比大於20重量％，可以降低紙漿的纖維至纖維間粘合，這隨之可降低卷或片形式的所得紙產品的挺度和強度。
此外，可以包括例如內施膠。內施膠可改進紙漿纖維的內結合強度，也可控制卷或片形式的紙產品的抗水性液潤溼、滲透和吸收性。可以通過在造紙的溼部中將施膠劑添加到纖維配料(或紙漿纖維來源)中來實現內施膠加工。合適的內施膠劑的非限制性實例包括松香基施膠劑、蠟基施膠劑、纖維素-反應性施膠劑和另外的合成施膠劑和它們的組合或混合物。內施膠程度可通過Hercules Sizing Test (HST)值表徵。在一些實例中，該基於纖維素的紙幅具有存在I至50的低HST值的內施膠(即軟內施膠)。在一些實例中，HST值為大約I至大約10。過度內施膠可能影響例如紙產品上的列印品質，其可能造成列印在紙產品上的油墨的顏色與顏色間的滲色(color-to-color bleed)。
本文所用的冠詞「一」旨在具有其在專利領域中的普通含義，即「一種或多種」。例如「一填料」通常是指一種或多種填料，因此「所述填料」在本文中是指「所述一種或多種填料」。本文所用的術語「至少」是指數值等於或大於所列數值。本文所用的術語「大約」是指所列數值可相差+或_20%，例如「大約5」是指4至6的範圍。與兩個數值一起使用的術語「之間」，例如「在大約2至大約50之間」包括這兩個所列數值。本文中提供的任何數值範圍包括在所提供的範圍內或之間的數值。本文所用的術語「基本」是指大部分、或幾乎全部或全部，或例如大約51%至100%範圍的量。在本文中提到「頂部」、「底部」、「上部」、「下部」、「上」、「下」、「左」或「右」在本文中無意構成限制。此外，本文中的實例僅意在舉例說明並為論述而非作為限制給出。根據本文所述的原理的表面施膠組合物在水性混合物中包含大約25%至大約75%乾重量的量的天然或合成大分子材料；大約3%至大約20%乾重量的量的無機金屬鹽；和大於15%至大約60%乾重量的量的無機顏料，以使總乾重量等於大約100%。該水性混合物是在在線造紙中施膠壓榨(SP)施加的表面施膠組合物。與市場中的市售辦公列印紙的表面施膠相比，根據本文所述的原理的SP表面施膠組合物特別具有下列一項或多項:較低的大分子材料含量、較低的鹽含量和較高的無機顏料(填料)含量。在一些實例中，與市售辦公列印紙相比，根據本文所述的原理的SP表面施膠組合物具有下列每一項:較低的大分子材料含量、較低的鹽含量和較高的無機顏料(填料)含量。該大分子材料是充當SP表面施膠組合物的施膠劑和粘合劑的高分子量材料，如高分子量聚合材料。在一些實例中，該大分子材料包括合成聚合物和天然聚合物之一或兩者。特別地，根據定義，該大分子材料是水溶性或水分散性的，具有強成膜能力並可以將無機顏料顆粒粘合形成連續層。此外，根據定義，該大分子材料對無機金屬鹽呈惰性。本文所用的術語「成膜」是指，在乾燥過程中，或者說在從基於纖維素的紙幅中除去水性溶劑時，該大分子可形成連續網絡，或膠乳顆粒可聚集在一起以形成連續膜，或在宏觀層面對水性溶劑或水分的連續阻隔層。本文所用的術語「惰性」是指該大分子材料不與固定劑相互作用以致導致聚合物沉澱、膠凝或形成任何種類的固體顆粒，這不利地降低大分子材料的粘合能力和SP表面施膠組合物的鋪展能力。大分子材料中可用的合成聚合物的實例包括，但不限於，聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、丙烯酸膠乳、苯乙烯-丁二烯膠乳、聚乙酸乙烯酯膠乳和任何上述單體的共聚物膠乳和它們的組合或混合物。大分子材料中可用的天然聚合物的實例包括，但不限於，酪蛋白、大豆蛋白、多糖、纖維素醚、藻酸鹽、原生澱粉和變性澱粉、和任何上述聚合物的組合。澱粉種類包括，但不限於，玉米澱粉、馬鈴薯澱粉和小麥澱粉，和衍生澱粉和變性澱粉，包括但不限於，乙基化澱粉、氧化澱粉、陰離子澱粉和陽離子澱粉。例如，可以使用乙基化澱粉，如來自Grain Processing Corp., Muscatine, IA的K96F,或輕乙基醚衍生玉米澱粉,如來自Penford Products C0., Cedar Rapids, IA 的 Penford 280 Gum(即 2_ 輕乙基澱粉醚、輕乙基澱粉或乙基化澱粉)。在一些實例中，該大分子材料在水性混合物中的乾重量的量為大約25%至大約70%，或大約30%至大約60%，或大約30%至大約55%，或大約30%至大約50%，或大約30%至大約45%，或大約35%至大約60%，或大約40%至大約60%，或大約45%至大約60%，或大約50%至大約60%，或大約55%至大約75%，或大約30%至大約55%，或大約35%至大約55%，或大約40%至大約55%，或大約45%至大約55%。在一些實例中，該大分子材料的乾重量的量為大約33%，或大約41%，或大約45%，或大約54%，或大約72%。在一些實例中，該大分子材料的量基本等於水性混合物中無機顏料的量。在一些實例中，無機顏料的量大於水性混合物中大分子材料的量。
該無機顏料可以是任何種類的無機白色填料。可用的無機顏料的實例包括，但不限於，矽酸鋁、高嶺土、碳酸鈣、二氧化矽、氧化鋁、勃姆石、雲母和滑石和它們的組合或混合物。在一些實例中，該無機顏料包括粘土或粘土混合物。在一些實例中，該無機顏料包括碳酸鈣或碳酸鈣混合物。碳酸鈣可以是例如重質碳酸鈣(GCC)、沉澱碳酸鈣(PCC)、改性GCC和改性PCC中的一種或多種。此外，可以使用本文所述的任何無機顏料的其它組合。例如，該無機顏料可包括碳酸鈣和粘土的混合物。在另一實例中，該無機顏料可包括兩種不同的碳酸鈣(例如GCC和PCC)。在一個實例中，可以使用碳酸鈣，例如來自Omyajet AGAktiengesellschaft, Switzerland 的 OMYAJET C440 (GCC)。在另一實例中，可以使用碳酸鈣，例如來自 Minerals Technologies, Inc., NY 的 ALBAGLOS S (0.6 微米 PCC)。在另一實例中，可以使用矽鋁酸鹽粘土，例如來自INEOS Silicas, Joliet, IL的ZE0CR0S PF/S0
在一些實例中，該SP表面施膠組合物的無機顏料材料與溼部造紙中所用的上述內部填料基本相同。當該SP表面施膠組合物的無機顏料與內部填料基本相同時，可以實現成本節省和/或較低的製造複雜性。例如，使用GCC和PCC之一或兩者作為施膠壓榨中SP表面施膠組合物中的無機顏料和作為造紙溼部中的內部填料可通過體積槓桿和類似的儲存和供應系統提供較低的價格。
該無機顏料包含各自的填料的顆粒。該SP表面施膠組合物中的無機顏料顆粒的平均粒度為例如大約0.1至大約3微米。在一些實例中，平均粒度為大約0.5至大約1.5微米。在一些實例中，無機顏料顆粒具有由粒度分布指數(I)——根據下列公式的粒度比——表示的粒度分布:I = (D85/D15)172 其中D85是大約85%的無機顏料顆粒根據分布曲線在尺寸上小於這一值的以微米計的平均粒度(m)，且其中D15是大約15%的無機顏料顆粒在尺寸上小於這一值的平均粒度。例如，粒度分布指數(I)可以為大約I至大約10。在另一些實例中，粒度分布指數(I)可以為大約I至大約9，大約I至大約8，或大約I至大約7，或大約I至大約6，或大約I至大約5，或大約I至大約4，或大約1.5至大約4。
在一些實例中，無機顏料在水性混合物中的乾重量的量為大約8%至大約60%，或大約9%至大約60%，或大約10%至大約50%，或至少16%至大約60%，或大約20%至大約60%，或大約25%至大約50%，或大約30%至大約50%，或大約35%至大約50%，或大約40%至大約50%，或大約45%至大約50%，或大約45%至大約60%。在一些實例中，無機顏料的乾重量的量為大約9%，或大約27%，或大約41%，或大約45%，或大約49%乾重量。
在一些實例中，該無機顏料包含多種顏料填料。例如，該無機顏料可包含第一顏料填料，如碳酸鈣，和不同於第一顏料填料的第二顏料材料。例如，第二顏料填料可以是具有微孔結構或可以在造紙過程中在基於纖維素的紙的表面上固化過程中形成微孔結構的任何有機或無機顏料。特別地，在基於纖維素的紙上的固化微孔結構成為圖像接收層或表面。「圖像接收層或表面」是指適合從例如數字印表機接收油墨的列印介質表面。顏料填料的代表性實例(例如有利於該圖像接收層)包括碳酸鈣、沸石、二氧化矽、滑石、氧化鋁、三水合鋁(ATH)、矽酸鈣、高嶺土、煅燒粘 土和任何這些的組合或混合物。
第一顏料填料與第二顏料填料可以以大約3:1至大約20:1的比率提供。例如，第一顏料填料可以以大約24%至大約36%的乾重量的量提供，第二顏料填料可以以大約8%至大約12%的乾重量的量提供。在另一實例中，第一顏料填料可以以大約25%至大約35%的乾重量的量提供，第二顏料填料可以以大約5%至大約7%的乾重量的量提供。在另一實例中，第一顏料填料可以以大約30%至大約40%的乾重量提的量供，第二顏料填料可以以大約3%至大約4%的乾重量的量提供。在一些實例中，第一顏料填料是碳酸鈣材料且第二顏料填料是不同的碳酸鈣材料或矽鋁酸鹽粘土材料。在一些實例中，該無機金屬鹽是可溶於pH大約7至大約12的水性混合物的標準元素周期表第2或3族的金屬的多價金屬鹽。在一些實例中，可以使用金屬滷化物鹽，例如金屬氯化物或金屬溴化物鹽。在另一些實例中，可以使用金屬硝酸鹽。該無機金屬鹽的非限制性實例包括氯化鈣(CaCl2)、氯化鎂(MgCl2)、氯化鋁、氯化鈹、硝酸鈣、硝酸鎂、硝酸鋁和硝酸鈹和它們的組合或混合物。在一些實例中，無機金屬鹽在水性混合物中的乾重量的量為大約5%至大約20%，或大約6%至大約20%，或大約7%至大約20%，或大約8%至大約20%，或大約9%至大約20%，或大約9%至大約19%，或大約9%至大約15%，或大約10%至大約20%，或大約12%至大約20%，或大約15%至大約20%，或大約17%至大約20%，或大約18%至大約20%，或大約18%至大約19%，或大約9%至大約17%，或大約10%至大約15%。在一些實例中，無機金屬鹽的乾重量的量為9%至9.5%,或18%至18.5%,或18.5%至19%，或19%至19.5%。在一些實例中，一價金屬鹽可以代替多價鹽或與多價鹽混合使用。但是，至少在代替多價鹽使用時，以比上文為多價鹽提供的量多的量提供一價鹽以實現類似列印品質(下面進一步描述列印品質)，因為一價鹽的效率低於多價鹽。例如，可以使用標準周期表第I族的一價金屬的滷化物鹽。該表面施膠組合物的水性混合物具有大約7至大約12的pH。在一些實例中，該水性混合物的pH為例如大約7.5至大約12.5，或大約8至大約11，或大約8.5至大約11.5，或大約9至大約10.5，或大約9.5至大約12.5，或大約10至大約12。在一些實例中，該水性混合物的pH為大約8.5至大約12，或大約9至大約11，或大約9.5至大約10.5，或大約10至大約11。該表面施膠組合物的水性混合物具有大約10%至大約25%乾重量的目標固含量。在一些實例中，以乾重量計的實際固含量為大約11%至大約23%，或大約12%至大約22%。在一些實例中，實際固含量為12%至12.5%,或13%至14%，或13.5%至14%，或22%至22.5%。此外，該表面施膠組合物的水性混合物具有用布魯克菲爾德粘度計，BrookfieldEngineering Laboratories, MA以100 rpm心軸速度在室溫下測得的大約10 cP至大約200 cP的粘度。在一些實例中，該粘度為大約15 cP至大約190 cP，或大約20 cP至大約180 cP，或大約25 cP至大約170 cP，或大約30 cP至大約160 cP，或大約35 cP至大約170 cP，或大約40 cP至大約160 cP，或大約45 cP至大約150 cP，或大約50 cP至大約140 cP，或大約55 cP至大約130 cP，或大約60 cP至大約120 cP。在一些實例中，該粘度低於或等於大約100 cP，或低於或等於大約75 cP，或低於或等於大約50 cP，或在大約50cP至大約100 cP之間。在一些實例中，也可以將其它化學功能添加劑添加到該SP表面施膠組合物中。這些化學品包括，但不限於，螢光增白劑(0ΒΑ)、表面活性劑、流平劑、抗微生物劑和聚合分散劑。
在圖1中以側視圖顯示根據本文所述的原理的列印介質的一個實例。列印介質(100)包含基於纖維素的紙(110)和在基於纖維素的紙(110)上的施膠壓榨(SP)表面施膠劑(120)。SP表面施膠劑(120)基本是基本除去所有水(即在列印介質表面上乾燥)的上述SP表面施膠組合物，其在造紙過程中使用施膠壓榨機在線施加，然後乾燥。列印介質(100)中的SP表面施膠劑(120)具有在列印介質每面大約1.0克/平方米(gsm)至大約3.0 gsm的乾燥重量。在一些實例中，SP表面施膠劑(120)的乾燥重量小於大約3.0 gsm/面，例如小於大約2.8 gsm/面。在一些實例中，SP表面施膠劑(120)的乾燥重量為大約1.2 gsm至大約3.0 gsm/面，或大約1.4 gsm至大約2.8 gsm/面，大約1.5 gsm至大約2.7 gsm/面，或1.7 gsm至大約2.6 gsm/面，或大約1.8 gsm至大約2.5 gsm/面，或大約2 gsm至大約3 gsm/面，或大約1.5 gsm至大約2.5 gsm/面，或大約I gsm至大約2 gsm/面。
基於纖維素的紙幅(110)具有大約I秒至大約50秒的Hercules Sizing Test(HST)值。在一些實例中，HST值為大約I秒至大約25秒，或大約I秒至大約15秒。基於纖維素的紙(110)具有例如小於大約20秒的Hercules Sizing Test (HST)值。較低的HST值意味著SP表面施膠組合物提高的吸收和滲透到基於纖維素的紙幅中。此外，較低的HST值意味著改進的幹EP列印和染料基噴墨列印中的較低顏色與顏色間的滲色。例如，包含具有大於大約20秒的HST值的基於纖維素的紙幅(110)的列印介質(100)在用油墨列印時開始沿顏色與顏色間的邊界表現出普通觀察者可見的洇紙(feathering)或滲色效應。但是，當基於纖維素的紙幅(110)具有小於大約20秒的HST時，例如，列印介質(100)上的這樣的洇紙或滲色效應是普通觀察者不可見的。
在圖2中以方框圖顯示根據本文所述的原理的數字列印系統的一個實例。數字列印系統(200)是直接型列印系統，其包含用於沉積成像材料的裝置(210)和用於從沉積裝置(210)直接接收成像材料的列印介質(220)。術語「成像材料」在本文中意在表示油墨或色劑，並可以僅為了論述的簡潔性而在本文中稱作「油墨」。接收油墨的列印介質(220)與上述列印介質(100)基本相同。直接型數字列印系統(200)不包括模擬列印，例如膠版列印一其中油墨沉積在中間接收表面上，然後從中間表面轉印到列印介質上。在一些實例中，用於沉積成像材料的裝置(210)包括噴墨印表機(210)、幹EP印表機(即雷射印表機)(210)或液體EP (LEP) 印表機(210)。
從沉積裝置(210)沉積的成像材料包括染料基油墨和顏料基油墨，包括青(C)、品紅(M)、黃(Y)和黑(K)之類的顏色，它們以點形式精確混合產生數以千計的其它顏色。在一些實例中，顏料基油墨包括可被有機聚合物塗布或包封在有機聚合物中的顏料顆粒。該有機聚合物可改進顏料與列印介質(220)之間的粘合。
可存在於油墨中的有機顏料的實例包括，但不限於，茈、酞菁顏料(例如酞菁綠、酞菁藍)、花青顏料(Cy3、Cy5和Cy7)、萘酞菁顏料、亞硝基顏料、單偶氮顏料、雙偶氮顏料、雙偶氮縮合顏料、鹼性染料顏料、鹼性藍顏料、湖藍顏料、根皮紅顏料、喹吖啶酮顏料、酸性黃I和3的色澱顏料、異吲哚啉酮顏料、二噁嗪顏料、咔唑二噁嗪紫色顏料、茜素色澱顏料、甕顏料、phthaloxyamine顏料、胭脂紅色澱顏料、四氯異^引哚啉酮顏料、紫環酮顏料、硫靛顏料、蒽醌顏料和喹酞酮顏料和兩種或更多種上述顏料的混合物以及上述顏料的衍生物。
可存在於油墨中的無機顏料包括，但不限於，金屬氧化物(例如二氧化鈦、氧化鐵(例如紅氧化鐵、黃氧化鐵、黑氧化鐵和透明氧化鐵)、氧化鋁、氧化矽)、炭黑顏料(例如爐黑)、金屬硫化物、金屬氯化物和其中兩種或更多種的混合物。在圖3中以流程圖顯示根據本文所述的原理製造表面施膠組合物的方法的一個實例。製造該組合物的方法(300)包括將大約25%至大約75%乾重量的量的大分子材料與無機顏料和水合併形成水性組合物(310)。例如,將該大分子材料置於混合罐中，並將大於15%至大約60%乾重量的量的無機顏料與該大分子材料一起添加到該罐中。在一些實例中，將至少16%至大約50%的無機顏料與大約30%至大約55%的大分子材料一起添加到該罐中。還加入水。在一些實例中，該大分子材料是澱粉。該澱粉在添加到混合罐中之前可以預煮。例如，大約25%至大約75%乾重量的澱粉可以通過加熱至大約90°C持續大約30分鐘以預煮形成溶液。然後將該預煮的澱粉溶液與無機顏料和水一起添加到混合罐中。製造該組合物的方法(300)進一步包括將該水性組合物混合第一時間(320)。例如，該水性組合物在室溫下混合(320)大約15分鐘至大約45分鐘的第一時間。在一些實例中，第一時間為大約20分鐘至大約40分鐘，或大約25分鐘至大約35分鐘。例如，第一時間可以為大約30分鐘。製造該組合物的方法(300)進一步包括在第一時間後將無機金屬鹽添加(330)到該水性組合物中以形成混合物。例如，在混合或攪拌該水性混合物的同時漿大約3%至大約20%乾重量的量的無機金屬鹽添加(330)到該水性組合物中。例如，將大約9%至大約19%的量的多價鹽添加(330)到該水性組合物中。方法(300)進一步包括將該混合物混合(340)第二時間以形成表面施膠組合物。例如，該混合物在室溫下混合(340)大約5分鐘至大約20分鐘的第二時間。在一些實例中，第二時間為大約10分鐘至大約20分鐘，或大約10分鐘至大約15分鐘。例如，第二時間可以為大約10分鐘。在混合(340)該混合物的過程中，在混合過程中檢查和調節該混合物的pH、固含量和粘度直至下列一項或多項:例如，pH為7至大約12，目標固含量為大約10%至大約25%，粘度為大約10 cP至大約200 CP0在一些實例中，pH的調節包括添加氫氧化鈉(NaOH)和檢查pH。在一些實例中，固含量的調節和粘度的調節包括例如添加水和/或提高混合時間和/或混合功率或速度。在一些實例中，混合(340)該混合物直至該表面施膠組合物的pH、目標固含量和粘度都在所述範圍內。在圖4中以流程圖顯示根據本文所述的原理製造數字列印介質的方法的一個實例。製造列印介質的方法(400)包括使用施膠壓榨機在在線造紙過程中將表面施膠組合物添加(410)到基於纖維素的紙幅中。特別地，SP表面施膠組合物添加(410)到紙幅中在此與造紙工藝和設備集成和同步。其不是獨立或單獨的塗布步驟或在造紙的幹部(dry-endsection)後或在紙乾燥後用單獨的設備件，例如塗布機等施加。製造數字列印介質的方法(400)進一步包括將施膠紙乾燥(420)形成列印介質。在一些實例中，表面施膠劑在列印介質上的重量為在乾燥紙的每面大約1.5克/平方米(區8111)至大約3.0 gsm。該水性SP表面施膠組合物以每面大約15 gsm至大約30 gsm溼重量的量添加(410)到紙幅中以例如在將施膠紙乾燥(420)形成列印介質後實現每面大約1.5 gsm至大約3.0 gsm乾重量。通過造紙設備使用該設備的標準參數進行乾燥(420)。定義:
下面提供本文所用的術語和短語的定義，它們在本文中沒有不同地定義。
造紙的「溼部」是指造紙機的成網部(web-forming section),在此合併纖維、填料和其它添加劑的漿料並成形成溼的連續纖維網。造紙的「幹部」在本文中是指造紙機的壓榨部和乾燥部，兩者都位於溼部後。壓榨部包括「施膠壓榨機」，其中連續纖維網穿過在壓力下的施膠壓榨輥之間以擠出水。乾燥部包括加熱烘缸，施膠的連續纖維網經此進一步乾燥。在造紙的幹部用施膠壓榨機施加表面施膠劑。
實施例製備各種表面施膠組合物樣品並在列印介質上評估。各樣品根據本文所述的原理包含大分子材料、無機金屬鹽和無機顏料的水性混合物。樣品的差別在於使用不同的材料量和/或不同的無機顏料材料。表I列出製成的表面施膠組合物樣品、它們的成分及其量以及目標固含量值和實際固含量值。除非另行指明，份數和百分比按重量計，且除非另行指明，溫度為室溫。
權利要求
1.表面施膠組合物，其包含: 水性混合物，其包含大約25%至大約75%乾重量的量的大分子材料；大約3%至大約20%乾重量的量的無機金屬鹽；和至少16%至大約60%乾重量的量的無機顏料，以使總乾重量等於大約100%，所述水性混合物是施膠壓榨(SP)表面施膠組合物。
2.權利要求1的表面施膠組合物，其中所述大分子材料的量為大約30%至大約55重量％，所述無機金屬鹽的量為大約9%至大約19重量％且所述無機顏料的量為大約25%至大約50重量％。
3.權利要求1的表面施膠組合物，其中所述大分子材料的量為大約40%至大約45重量％，所述無機金屬鹽的量為大約9%至大約19重量％且所述無機顏料的量為大約40%至大約50重量％。
4.權利要求1的表面施膠組合物，其中所述大分子材料的量基本等於所述無機顏料的量，所述無機金屬鹽的量為大約9%至大約18.5重量％。
5.權利要求1的表面施膠組合物，其中所述大分子材料的量小於所述無機顏料的量，所述無機金屬鹽的量為大約9%至大約19重量％。
6.權利要求1的表面施膠組合物，其中所述無機顏料包含多種顏料填料，第一顏料填料是碳酸鈣，第二顏料填料是不同的碳酸鈣和粘土之一，第一顏料填料與第二顏料填料的比率為大約3:1至大約20:1。
7.權利要求1的表面施膠組合物，其中所述無機顏料具有大約I至大約10的粒度分布指數和大約0.1微米至大約3微米的平均粒度。
8.權利要求1的表面施膠組合物，其中所述水性混合物具有大約12%至大約22%乾重量的固含量，大約8至大約11的pH和大約10釐泊(cP)至大約200 cP的粘度。
9.權利要求1的表面施膠組合物，其中所述大分子材料選自乙基化澱粉、陰離子澱粉和陽離子澱粉，且其中所述無機金屬鹽選自標準元素周期表第2或3族的金屬的滷化物，且其中所述無機顏料選自粘土、碳酸鈣和矽酸鋁粘土中的一種或多種。
10.製造權利要求1的表面施膠組合物的方法(300)，所述方法包括: 合併(310)大分子材料、所述量的無機顏料和水以形成水性組合物； 將所述水性組合物混合第一時間(320)； 在第一時間後將所述量的無機金屬鹽添加(330)到所述水性組合物中以形成混合物；和 將所述混合物混合(340)第二時間以形成具有下列一項或多項的表面施膠組合物:大約7至12的pH、大約10%至大約25%的目標固含量和大約10釐泊(cP)至大約200 cP的粘度。
11.用於數字直接列印的列印介質(100)，所述列印介質(100)包含基於纖維素的紙(110)和在所述基於纖維素的紙上的施膠壓榨(SP)表面施膠劑(120)，所述SP表面施膠劑(120)包含: 大分子材料； 基本等於或大於所述大分子材料量的量的無機顏料；和 大約3%至大約20%乾重量的量的無機金屬鹽，以使總乾重量等於大約100%， 其中SP表面施膠劑(120)在列印介質(100)中的重量為每面大約1.5克/平方米(gsm)至大約 3 gsm。
12.權利要求11的用於數字直接列印的列印介質(100)，其中所述基於纖維素的紙(110)包含硬木漿和內部填料和/或內施膠，所述基於纖維素的紙(110)具有小於大約20秒的 Hercules Sizing Test (HST)值。
13.製造權利要求11的列印介質(100)的方法(400)，所述方法包括: 使用造紙設備的在線施膠壓榨機在造紙過程中將SP表面施膠劑添加(410)到所述基於纖維素的紙中；和 在造紙設備的乾燥部中乾燥(420)所述SP表面施膠紙。
14.數字列印系統(200)，其包含: 用於沉積成像材料的數字印表機(210);和 用於從數字印表機(210)直接接收成像材料的列印介質(220)、(100)，所述列印介質(220)、(100)在基於纖維素的紙(110)上包含施膠壓榨(SP)表面施膠劑(120)，所述SP表面施膠劑包含: 大約25%至75%乾重量的量的大分子材料； 大約3%至大約20%乾重量的量的無機金屬鹽；和 至少16%至大約60%乾重量的量的無機顏料，以使總乾重量等於大約100%， 其中SP表面施膠劑(120)在列印介質(220)、(100)中的重量為所述基於纖維素的紙的每面大約1.5克/平方米(gsm)至大約3 gsm。
15.權利要求14的數字列印系統(200)，其中數字印表機(210)是噴墨印表機或雷射印表機。`
全文摘要
施膠壓榨(SP)表面施膠組合物提供數字列印系統(200)中使用的列印介質(100)用的SP表面施膠劑(120)。該表面施膠組合物包括包含大約25%至大約75%乾重量的量的大分子材料；大約3%至大約20%乾重量的量的無機金屬鹽；和至少16%至大約60%乾重量的量的無機顏料的水性混合物，以使總乾重量等於大約100%。
文檔編號B41J2/01GK103201428SQ201080070215
公開日2013年7月10日 申請日期2010年11月17日 優先權日2010年11月17日
發明者周曉奇, G.A.溫格科諾, D.埃德蒙森 申請人:惠普發展公司，有限責任合夥企業