專利名稱：噴墨記錄介質(zhì)的制備方法
背景技術(shù)：
發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種制備噴墨記錄介質(zhì)的方法，所述噴墨記錄介質(zhì)的油墨吸收層是使用傳遞輥涂布機(jī)形成的。
現(xiàn)有技術(shù)描述噴墨記錄方法涉及用各種機(jī)構(gòu)噴射小油墨液滴，并通過(guò)使液滴附著在記錄介質(zhì)如紙上形成圖像和字母。這種記錄方法已在家庭中變得很普遍，因?yàn)樗苋菀赘咚龠M(jìn)行并提供全色印刷品、打印噪音小，而且打印設(shè)備便宜。在商業(yè)應(yīng)用中，非擊打式打印(NIP)以前已用于打印各種信息(公共費(fèi)用和信貸用發(fā)票和收據(jù)、運(yùn)單、廣告等)，而且具有行式打印頭(linehead)的高速噴墨打印機(jī)最近已開始代替現(xiàn)有方法。
用于噴墨記錄的記錄介質(zhì)大致分成其上未形成包含顏料的油墨吸收層的非涂布紙型，和其上形成了包含顏料的油墨吸收層的涂布紙型。較便宜的非涂布紙常用于家用頁(yè)式打印和商業(yè)報(bào)告，而能復(fù)制高分辨率圖像的涂布紙用于從數(shù)字照相機(jī)等打印輸出。
特別地，噴墨記錄往往具有各種用途，因此需要能雙面打印并能復(fù)制高分辨率圖像的廉價(jià)的涂布紙型噴墨記錄介質(zhì)。為了提高生產(chǎn)率和降低噴墨記錄介質(zhì)的造價(jià)，迫切需要一種能采用機(jī)內(nèi)涂布機(jī)的技術(shù)。
另外，在噴墨記錄介質(zhì)中還需要膠印適用性，因?yàn)樵谀承┣闆r下，噴墨印刷前先用膠印印刷底色(邊沿、徽標(biāo)標(biāo)記等)。
作為采用機(jī)內(nèi)涂布機(jī)的噴墨記錄介質(zhì)的制備技術(shù)，已經(jīng)公開了一種其中用機(jī)內(nèi)涂布機(jī)制備能用膠印方法印刷的噴墨記錄紙的技術(shù)(參見，例如，未經(jīng)審查的日本專利出版物(Kokai)2002-127587)和一種用于制備具有普通紙手感的噴墨記錄紙的技術(shù)(參見，例如，未經(jīng)審查的日本專利出版物(Kokai)Hei 4-219267)。另外，作為一種高速制備通用印刷紙的技術(shù)，已經(jīng)公開了一種采用門輥式涂布機(jī)制備印刷用涂布紙的技術(shù)(參見，例如，未經(jīng)審查的日本專利出版物(Kokai)Hei 6-25997)。
發(fā)明概述然而，用于上面所述的技術(shù)(Kokai 2002-127587)中的機(jī)內(nèi)涂布機(jī)僅接受氣刀涂布機(jī)，而且在該方法中難以采用其它機(jī)內(nèi)涂布機(jī)，如傳遞輥涂布機(jī)(門輥式涂布機(jī)、棒計(jì)量施膠機(jī)、刮刀計(jì)量施膠機(jī)等)。當(dāng)用傳遞輥涂布機(jī)涂布涂料時(shí)，需要降低涂料的高剪切粘度。當(dāng)在上面所述的技術(shù)(Kokai2002-127587)中，降低涂料中的固體含量以降低涂料的高剪切粘度時(shí)，難以用傳遞輥涂布機(jī)實(shí)現(xiàn)指定的涂布量。相反，當(dāng)增加涂料中的固體含量以獲得指定的涂布量時(shí)，在采用傳遞輥涂布機(jī)時(shí)就會(huì)遇到涂布缺陷。而且難以用氣刀涂布機(jī)輸送能在雙面上印刷的噴墨記錄介質(zhì)，因?yàn)殡y以用氣刀涂布機(jī)廉價(jià)制備在雙面上具有油墨吸收層的噴墨記錄介質(zhì)。
在上面所述的技術(shù)(Kokai Hei 4-219267)的情況下，當(dāng)在原紙上涂布用于膜層的涂料時(shí)，低應(yīng)變率時(shí)的B型(Brookfield)粘度很高，為1Pa·s至100Pa·s。因此，當(dāng)在高速涂布方法中采用膜傳遞輥涂布機(jī)時(shí)，由于輥離開紙時(shí)剝離圖案引起的涂布缺陷就很明顯，使得難以進(jìn)行高速涂布處理。另外，該技術(shù)的一個(gè)目的是提供普通紙手感，因此涂層中存在的顏料比例低。因此，該技術(shù)中的油墨吸收能力缺乏，有時(shí)不能獲得足夠的噴墨適用性。
上面所述的技術(shù)(Kokai Hei 6-25997)僅僅是顏料涂布紙的常用實(shí)際制備技術(shù)的公開，并未研究噴墨印刷適用性。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種用于制備噴墨記錄介質(zhì)的方法，這種噴墨記錄介質(zhì)能用可應(yīng)用于膠印的傳遞輥涂布機(jī)制備，具有優(yōu)異的噴墨記錄適用性并可以適于高速涂布。
為了解決上面所述的問(wèn)題，本發(fā)明人進(jìn)行了深入細(xì)致的研究。結(jié)果，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，可以通過(guò)采用指定粘度的涂布溶液，用傳遞輥涂布機(jī)來(lái)制備具有優(yōu)異性能的油墨吸收層，且顏料含有指定的硅石或輕質(zhì)碳酸鈣-硅石復(fù)合材料。
即，本發(fā)明的上面所述的目的通過(guò)一種用于制備噴墨記錄介質(zhì)的方法得以實(shí)現(xiàn)，該方法包括以下步驟將含有顏料和粘合劑作為主要成分的涂布溶液用傳遞輥涂布機(jī)涂布到基材的至少一面上；接著干燥所述涂層形成油墨吸收層，其中所述涂布溶液的赫爾克里(Hercules)粘度為5mPa·s至30mPa·s，且所述顏料含有合成硅石和/或輕質(zhì)碳酸鈣-硅石復(fù)合材料，所述合成硅石的吸油率為90ml/100g至200ml/100g、BET比表面積為45m2/g至200m2/g和平均粒徑為1.0μm至3.0μm，所述輕質(zhì)碳酸鈣-硅石復(fù)合材料的吸油率為100ml/100g至250ml/100g、BET比表面積為5m2/g至150m2/g和平均粒徑為1.0μm至10μm。
優(yōu)選的是，所述合成硅石是通過(guò)濕法研磨合成硅石漿料而獲得的，所述的合成硅石漿料是用無(wú)機(jī)酸和/或酸性金屬鹽水溶液中和硅酸鈉水溶液而獲得的，且所述合成硅石是通過(guò)用硫酸鋁水溶液中和硅酸鈉水溶液而獲得的。
優(yōu)選的是，所述輕質(zhì)碳酸鈣-硅石復(fù)合材料通過(guò)如下制備將輕質(zhì)碳酸鈣與堿金屬硅酸鹽水溶液混合，并通過(guò)在低于所述混合溶液沸點(diǎn)的溫度下加入無(wú)機(jī)酸將所述混合溶液的pH值調(diào)節(jié)到7-9，且所述輕質(zhì)碳酸鈣-硅石復(fù)合材料中的輕質(zhì)碳酸鈣/硅石重量比以固體含量計(jì)為30/70至70/30。
另外，優(yōu)選的是，該方法還包含在不經(jīng)過(guò)干燥步驟的條件下，向所述涂布溶液中加入通過(guò)濕法研磨所述合成硅石漿料而獲得的所述合成硅石和/或通過(guò)調(diào)節(jié)所述pH值而獲得的所述輕質(zhì)碳酸鈣-硅石復(fù)合材料的步驟。且優(yōu)選的是，所述顏料包含所述合成硅石和/或所述輕質(zhì)碳酸鈣-硅石復(fù)合材料和平均粒徑為0.2μm至1.0μm的輕質(zhì)碳酸鈣。
優(yōu)選的是，所述傳遞輥涂布機(jī)是門輥式涂布機(jī)，所述油墨吸收層每個(gè)面的涂布量為2g/m2至7g/m2，且所述涂布溶液含有陽(yáng)離子樹脂。
優(yōu)選實(shí)施方案描述以下解釋本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案。本發(fā)明制備噴墨記錄介質(zhì)的方法用來(lái)通過(guò)用傳遞輥涂布機(jī)涂布下述涂布溶液而在基材的至少一面上形成油墨吸收層。需要時(shí)，可在兩面上都涂布油墨吸收層。
本發(fā)明中可采用任何片狀基材，但特別優(yōu)選的是用木質(zhì)纖維作原料制備的非涂布紙。這種紙主要由造紙紙漿組成。可以提及化學(xué)紙漿如LBKP、NBKP等、機(jī)械紙漿如GP、TMP等和回收紙漿作為造紙用紙漿。如上所述，本發(fā)明沒(méi)有特別限制，且這些紙漿可根據(jù)需要可以單獨(dú)或結(jié)合使用。此外，對(duì)原料紙中存在的各種內(nèi)部試劑如填料、施膠劑、紙?jiān)鰪?qiáng)劑等的使用沒(méi)有特別限制，這種試劑可適當(dāng)選自公知的填料和各種內(nèi)部試劑。另外，需要時(shí)，也可以向原料紙中在內(nèi)部地加入消泡劑、pH調(diào)節(jié)劑、染料、有機(jī)顏料、熒光染料等。
油墨吸收層通過(guò)涂布含有作為主要成分的顏料和粘合劑并具有指定粘度的涂布溶液而形成。稍后論述涂布溶液的粘度。
<涂布溶液中的顏料>
涂布溶液中的顏料含有合成硅石和/或輕質(zhì)碳酸鈣-硅石復(fù)合材料，所述合成硅石的吸油率為90ml/100至200ml/100g或優(yōu)選為100ml/100g至180ml/100g、BET比表面積為45m2/g至200m2/g或優(yōu)選為60m2/g至200m2/g且平均粒徑為1.0μm至3.0μm，所述輕質(zhì)碳酸鈣-硅石復(fù)合材料的吸油率為100ml/100g至250ml/100g或優(yōu)選為110ml/100g至240ml/100g、BET比表面積為5m2/g至150m2/g或優(yōu)選為10m2/g至130m2/g且平均粒徑為1.0μm至10μm。
<合成硅石>
當(dāng)上面所述的合成硅石的吸油率低于90ml/100g時(shí)，油墨吸收層的油墨吸收性能降低。當(dāng)它超過(guò)200ml/100g時(shí)，油墨吸收層的表面強(qiáng)度降低(例如膠印適用性降低)。另外，當(dāng)合成硅石的BET比表面積低于45m2/g時(shí)，油墨吸收性能降低。當(dāng)它超過(guò)200m2/g時(shí)，涂布溶液的粘度增加并不利地影響操作(例如機(jī)內(nèi)涂布適用性)。另外，當(dāng)合成硅石的平均粒徑小于1.0μm時(shí)，硅石空隙的數(shù)量減少，難以保留油墨和使油墨滲透到涂層或基材內(nèi)部，使光(圖像)密度降低。同時(shí)，當(dāng)平均粒徑超過(guò)3.0μm時(shí)，硅石本身的不透明性增加，使光密度降低。硅石平均粒徑可用激光粒徑分析儀(例如Mastersizer S，Malvern Instruments的商品名)測(cè)量。
優(yōu)選的是，采用通過(guò)由合成硅石漿料的濕法研磨處理獲得的合成硅石作為上面所述的合成硅石，所述合成硅石漿料通過(guò)用無(wú)機(jī)酸和/或酸性金屬鹽水溶液中和硅酸鈉水溶液得到，原因在于同時(shí)提供了噴墨適用性和膠印適用性。例如，可以提及堿土金屬元素如鎂、鈣、鍶、鋇等或鈦、鋯、鎳、鐵、鋁等作為上面所述的酸性金屬鹽水溶液中的金屬元素。可以提及酸性金屬硫酸鹽溶液作為酸性金屬鹽水溶液。特別優(yōu)選的是，采用作為酸性金屬硫酸鹽的硫酸鋁水溶液，因?yàn)樗粌H提高了以固體含量計(jì)的涂布溶液的濃度，而且即使在以固體含量計(jì)的所述濃度高時(shí)也能保持低的赫爾克里粘度(高剪切粘度)。
另外，酸性金屬鹽水溶液的優(yōu)選加入量為5％至60％(％/中和當(dāng)量)/硅酸鈉中和當(dāng)量，且優(yōu)選采用加入無(wú)機(jī)酸。當(dāng)通過(guò)中和硅酸鈉獲得合成硅石漿料時(shí)，用無(wú)機(jī)酸和/或酸性金屬鹽水溶液中和，優(yōu)選同時(shí)使用無(wú)機(jī)酸和酸性金屬鹽水溶液。優(yōu)選的按配料計(jì)的當(dāng)量比(無(wú)機(jī)酸∶酸性金屬鹽水溶液)＝95∶5至40∶60。當(dāng)無(wú)機(jī)酸和酸性金屬鹽水溶液都采用時(shí)，它們可單獨(dú)和相繼用于中和，或可以將二者的混合物用于中和。上面所述的合成硅石可以通過(guò)用公知的研磨機(jī)(砂磨機(jī)等)濕法研磨合成硅石漿料來(lái)獲得，所述的合成硅石漿料通過(guò)采用未經(jīng)審查的日本專利出版物(Kokai)2002-274837所述的方法獲得。
<輕質(zhì)碳酸鈣-硅石復(fù)合材料>
輕質(zhì)碳酸鈣-硅石復(fù)合材料被認(rèn)為具有硅石的性能和輕質(zhì)碳酸鈣的性能。其優(yōu)點(diǎn)是涂布溶液的粘度、所得油墨吸收層的油墨吸收性能和光密度可通過(guò)調(diào)節(jié)它們的混合比例來(lái)適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)。規(guī)定輕質(zhì)碳酸鈣-硅石復(fù)合材料的吸油率、BET比表面積和平均粒徑的范圍的原因與上面所述的對(duì)于合成硅石的原因相同。對(duì)于輕質(zhì)碳酸鈣-硅石復(fù)合材料而言，輕質(zhì)碳酸鈣/硅石重量比(CaCO3/SiO2)按固體含量計(jì)優(yōu)選為30/70至70/30。當(dāng)上面所述的比值低于30/70時(shí)，復(fù)合材料變得不必要，因?yàn)楣枋男阅艹蔀閮?yōu)勢(shì)，而從容易制備的角度看，采用上面所述的合成硅石會(huì)變得有益。當(dāng)上面所述的比值超過(guò)70/30時(shí)，輕質(zhì)碳酸鈣的性能變成優(yōu)勢(shì)，且油墨吸收層的油墨吸收性能和光密度會(huì)降低。
用于制備輕質(zhì)碳酸鈣-硅石復(fù)合材料的輕質(zhì)碳酸鈣(CaCO3)的晶形(同質(zhì)多晶)可以是方解石或文石。上面所述的輕質(zhì)碳酸鈣的形狀可以是包括針形、柱形、錠形、球形、立方體形和瓣?duì)铙w形的形狀的任何一種。瓣?duì)铙w形可以指輕質(zhì)碳酸鈣的錠狀初級(jí)粒子聚集成圓球的形式。特別優(yōu)選的是采用瓣?duì)铙w形方解石類輕質(zhì)碳酸鈣，因?yàn)轭伭系奈招阅芰己?，且所得油墨吸收層的噴墨適用性(特別是油墨吸收性能)得到改善。
<輕質(zhì)碳酸鈣-硅石復(fù)合材料的制備>
上面所述的輕質(zhì)碳酸鈣-硅石復(fù)合材料例如通過(guò)如下獲得向通過(guò)輕質(zhì)碳酸鈣與堿金屬硅酸鹽水溶液混合而得到的溶液中，在低于其沸點(diǎn)的溫度下，加入無(wú)機(jī)酸，將該溶液的pH值調(diào)節(jié)到7-9。優(yōu)選用含有以上面所述的方式獲得的輕質(zhì)碳酸鈣-硅石復(fù)合材料的涂布溶液作為顏料，因?yàn)榧词乖谝怨腆w含量計(jì)的濃度高時(shí)，其赫爾克里粘度也低。根據(jù)該方法，所形成的復(fù)合材料被認(rèn)為包含覆蓋在輕質(zhì)碳酸鈣表面上的硅石。
上面所述的方法包括將上面所述的輕質(zhì)碳酸鈣分散在水中和加入硅酸的堿性溶液(采用的堿金屬(alkali)例如是鈉或鉀)。硅酸與堿金屬的摩爾比不限制，但最常用的是3號(hào)硅酸(SiO2∶Na2O約＝3∶1-3.4∶1)并優(yōu)選采用。以固體含量計(jì)的上面所述的重量比(CaCO3/SiO2)可以通過(guò)調(diào)節(jié)輕質(zhì)碳酸鈣與硅酸的堿性溶液的加入量的重量比來(lái)調(diào)節(jié)。
輕質(zhì)碳酸鈣-硅石復(fù)合材料可通過(guò)隨后攪拌并分散混合物，接著利用與無(wú)機(jī)酸的中和反應(yīng)來(lái)制備?？刹捎萌魏螣o(wú)機(jī)酸，另外，該無(wú)機(jī)酸也可含有酸性金屬鹽如硫酸鋁和硫酸鎂。無(wú)機(jī)酸(作為無(wú)機(jī)酸，該酸還包括上面所述的酸性金屬鹽水溶液)的加入在低于上面所述的混合物沸點(diǎn)的溫度下進(jìn)行，通過(guò)使硅酸部分沉積在輕質(zhì)碳酸鈣粒子表面上形成非晶性硅酸覆蓋層，來(lái)獲得輕質(zhì)碳酸鈣-硅石復(fù)合材料。重要的是這種中和反應(yīng)可在pH＝7-9下完成。當(dāng)pH值低于7時(shí)，輕質(zhì)碳酸鈣會(huì)發(fā)生分解。當(dāng)pH值超過(guò)9時(shí)，硅酸部分的沉積就不能充分地進(jìn)行，并會(huì)由于留下了未反應(yīng)的硅酸部分而招致?lián)p失。
輕質(zhì)碳酸鈣-硅石復(fù)合材料的平均粒徑可以通過(guò)在中和反應(yīng)的老化步驟期間強(qiáng)烈攪拌或研磨粒子來(lái)調(diào)節(jié)，或可以通過(guò)在中和反應(yīng)或反應(yīng)完成后用濕式研磨機(jī)研磨固液分離的固體來(lái)調(diào)節(jié)。術(shù)語(yǔ)“老化”指中和時(shí)暫停加入酸且僅攪拌反應(yīng)混合物的步驟。
<其它顏料>
上面所述的合成硅石和輕質(zhì)碳酸鈣-硅石復(fù)合材料可單獨(dú)或結(jié)合用作涂布溶液用的顏料。涂布溶液用的顏料可以僅包含上面所述的合成硅石和/或輕質(zhì)碳酸鈣-硅石復(fù)合材料，但除合成硅石和/或輕質(zhì)碳酸鈣-硅石復(fù)合材料外，另外還可結(jié)合使用在涂布紙中常用的任何一種顏料，如重質(zhì)碳酸鈣、輕質(zhì)碳酸鈣、高嶺土、燒結(jié)粘土、有機(jī)顏料、氧化鈦等?；谕坎既芤褐械目傤伭?，這些涂布紙中常用的顏料可以例如以約20重量％至80重量％的量加入。然而，優(yōu)選的是，將平均粒徑為0.2μm至1μm的輕質(zhì)碳酸鈣與上面所述的合成硅石和/或輕質(zhì)碳酸鈣-硅石復(fù)合材料結(jié)合使用，因?yàn)橐酝坎既芤褐泄腆w含量計(jì)的濃度提高更多，同時(shí)避免了光密度降低，特別優(yōu)選采用針狀輕質(zhì)碳酸鈣。
另外，由于更高的涂料濃度及涂層中改善的表面強(qiáng)度，優(yōu)選的是以總顏料計(jì)的重量比(硅石/輕質(zhì)碳酸鈣)為20/80至80/20。在這種情況下，分子中的硅石是指基于總顏料的硅石部分，而分母中的輕質(zhì)碳酸鈣是指基于總顏料的輕質(zhì)碳酸鈣部分(來(lái)自輕質(zhì)碳酸鈣-硅石復(fù)合材料和平均粒徑為0.2μm至1μm的輕質(zhì)碳酸鈣)。
<向涂布溶液中加入合成硅石和/或輕質(zhì)碳酸鈣-硅石復(fù)合材料>
通過(guò)優(yōu)選在不進(jìn)行干燥步驟的條件下，將由濕法研磨上面所述的合成硅石漿料和/或在上面所述的中和反應(yīng)中形成的輕質(zhì)碳酸鈣-硅石復(fù)合材料與涂布溶液混合，可以降低涂布溶液的制備成本，并可以制備出廉價(jià)的噴墨記錄紙。
<粘合劑>
涂布溶液粘合劑不特別限定，且可以適當(dāng)選自例如公知的樹脂，但理想的是水溶性或水分散性的那些，如水溶性聚合物粘合劑、合成乳液型粘合劑等。至于水溶性聚合物粘合劑，可以提及淀粉及其改性體、聚(乙烯醇)及其改性體、酪蛋白等。另外，可以提及丙烯酸樹脂型乳液、乙酸乙烯酯樹脂型粘合劑、苯乙烯丁二烯膠乳、氨基甲酸乙酯樹脂型乳液等作為合成乳液型粘合劑。然而，從光密度的觀點(diǎn)看，理想的是采用水溶性聚合物粘合劑。更具體地，可以提及全部皂化聚(乙烯醇)、部分皂化聚(乙烯醇)、陽(yáng)離子改性的聚(乙烯醇)、陰離子改性的聚(乙烯醇)、硅烷醇改性的聚(乙烯醇)、氧化淀粉、羥乙基醚化淀粉、磷酸酯化淀粉等。
當(dāng)粘合劑的赫爾克里粘度高時(shí)，涂布溶液的赫爾克里粘度往往也特別高。因此，優(yōu)選采用即使在高濃度下也具有低赫爾克里粘度的粘合劑(例如聚合度為1,000或更低的PVA和羥乙基醚化淀粉)。
<陽(yáng)離子樹脂>
優(yōu)選的是，在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案中，油墨吸收層(即，在涂布溶液中)含有起染料固定劑作用的陽(yáng)離子樹脂，因?yàn)檫@樣能賦予陰離子噴墨油墨防水性。
陽(yáng)離子樹脂是陽(yáng)離子水溶性聚合物，從改善油墨防水性的觀點(diǎn)看，理想的是采用陰離子需要量(anion demand)為5meq/g或更低且分子量為5,000-200,000的那些。認(rèn)為其原因如下。即，噴墨油墨被認(rèn)為吸附在顏料內(nèi)部和顏料表面上的微空隙。于是，為了使該油墨防水，與油墨結(jié)合的陽(yáng)離子樹脂需要分配給油墨吸收層中的顏料內(nèi)和顏料表面上的微空隙。然而，當(dāng)陽(yáng)離子樹脂的分子量超過(guò)200,000時(shí)，該陽(yáng)離子樹脂不能分配給顏料內(nèi)的空隙，且不能賦予進(jìn)入顏料內(nèi)部的空隙中的油墨防水性。另一方面，當(dāng)陽(yáng)離子樹脂的分子量低于5,000時(shí)，油墨能分配給微空隙，且能賦予已進(jìn)入顏料內(nèi)的油墨防水性，但由于油墨固定在顏料的內(nèi)部，光密度降低。另外，陽(yáng)離子樹脂的分子量最后影響到涂布溶液的調(diào)節(jié)赫爾克里粘度，且在本發(fā)明中采用分子量超過(guò)200,000的陽(yáng)離子樹脂是不理想的，因?yàn)橥坎既芤旱暮諣柨死镎扯仍黾?。另外，?dāng)陽(yáng)離子樹脂的陰離子需要量低于5meq/g時(shí)，油墨固定能力不足。
作為陽(yáng)離子樹脂，例如，可示出作為實(shí)例的聚乙烯亞胺季銨鹽衍生物；多胺聚酰胺表鹵代醇的縮聚聚合物；通過(guò)使氨和表鹵代醇與胺如單胺、多胺等反應(yīng)獲得的縮聚聚合物(二烷基胺·氨·表鹵代醇的縮聚聚合物等)；雙氰胺·甲醛樹脂；二亞乙基三胺·雙氰胺·氯化銨聚合物；二甲基二烯丙基氯化銨聚合物等。這些中，由于噴墨油墨優(yōu)異的固定性能而特別優(yōu)選的是使氨、胺和表鹵代醇反應(yīng)獲得的縮聚聚合物。
<用于陽(yáng)離子樹脂的縮聚聚合物>
可以提及伯胺、仲胺、叔胺、聚亞烷基多胺和鏈烷醇胺單胺作為上面所述的縮聚聚合物中的胺?？梢愿唧w地提及二甲胺、二乙胺、二丙胺、甲基乙胺、甲基丙胺、甲基丁胺、甲基辛胺、甲基月桂胺和二芐胺作為仲胺?？梢愿唧w地提及三甲胺、三乙胺、三丙胺、三異丙胺、三正丁胺、三仲丁胺、三叔丁胺、三戊胺、三己胺、三辛胺和三芐胺作為叔胺。這些中，特別優(yōu)選為仲胺的二甲胺和二乙胺。
作為用于上面所述的縮聚聚合物的表鹵代醇，可以采用例如選自表氯醇、表溴醇(epibromohydrin)、表碘醇、甲基表氯醇等中的至少一種化合物。這些中，最優(yōu)選表氯醇。可以用一種公知的方法，例如在未經(jīng)審查的日本專利出版物(Kokai)Hei 10-152544和Hei 10-147057所述的方法作為上面所述的縮聚聚合物的合成方法?？梢韵蛲坎既芤杭尤胍环N個(gè)別聚合物作為上面所述的縮聚聚合物，可以將具有不同聚合度的上面所述的那些縮聚聚合物混合并加入至涂布溶液中。另外，上面所述的縮聚聚合物可通過(guò)適當(dāng)?shù)暮铣煞椒ǐ@得，或者也可采用商購(gòu)產(chǎn)品。
<涂布溶液的涂布方法>
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，油墨吸收層用傳遞輥涂布機(jī)高速(至少300m/min，且至少1,000m/min也是可能的)涂布和形成。該方法顯著提高了生產(chǎn)率，容易在基材兩面上都形成油墨吸收層，并可以廉價(jià)生產(chǎn)能獲得能雙面印刷的噴墨記錄介質(zhì)。傳遞輥涂布機(jī)用預(yù)計(jì)量方法(印刷涂布法)將涂布溶液涂布在基材上(將用許多輥、棒、刮刀等計(jì)量的涂布溶液用涂料輥涂布在基材上)。與傳遞輥涂布機(jī)有關(guān)的優(yōu)點(diǎn)包括涂布期間在紙上的較低載荷導(dǎo)致較少的斷裂，以及與采用后計(jì)量法如用刮刀涂布機(jī)、繞線棒刮涂器等(其中附著在基材上的涂布溶液被刮掉的方法)涂布涂料相比，具有較高的涂布速度。
至于傳遞輥涂布機(jī)，可以提及門輥式涂布機(jī)、棒計(jì)量施膠機(jī)、刮刀計(jì)量施膠機(jī)等。這些涂布方法可以向基材的兩個(gè)面同時(shí)涂布涂料，而且很容易安裝在機(jī)器(造紙機(jī))上。傳遞輥涂布機(jī)可以是機(jī)內(nèi)涂布機(jī)或機(jī)外涂布機(jī)。在這里，機(jī)內(nèi)涂布機(jī)是指安裝在與制備基材和涂布基材相同生產(chǎn)線的機(jī)器(造紙機(jī)等)上的機(jī)器。機(jī)外涂布機(jī)與制備基材的機(jī)器分開安裝，且制備出的基材在用分開的生產(chǎn)線上的涂布機(jī)涂布前先卷繞。優(yōu)選采用機(jī)內(nèi)涂布機(jī)傳遞輥涂布機(jī)，從而通過(guò)提高生產(chǎn)效率來(lái)降低生產(chǎn)成本。
特別優(yōu)選用門輥式涂布機(jī)涂布涂料，通?；拿棵嬗?個(gè)(兩面共6個(gè))輥，因?yàn)橛湍諏?涂布表面)的涂布量更均勻，且噴墨適用性，特別是實(shí)心圖像中的均勻性比用繞線棒或刻槽棒計(jì)量涂布溶液的棒計(jì)量施膠機(jī)更好。當(dāng)制備傳統(tǒng)噴墨記錄介質(zhì)時(shí)，可以用刮刀涂布機(jī)、氣刀涂布機(jī)、繞線棒刮涂器、簾式涂布機(jī)等來(lái)涂布涂料。然而，用這些方法難以同時(shí)在基材兩面上涂布涂料，而且在這些方法中，由于涉及生產(chǎn)工藝數(shù)的增加和巨大的干燥負(fù)荷的問(wèn)題，使得兩面涂布不現(xiàn)實(shí)。
<涂布溶液的赫爾克里粘度>
需要將用于油墨吸收層的涂布溶液以其赫爾克里粘度計(jì)的粘度調(diào)節(jié)到在8,800rpm和30℃時(shí)的5mPa·s至30mPa·s，以便可以用傳遞輥涂布機(jī)涂布涂料。通過(guò)將赫爾克里粘度控制在上面所述的范圍內(nèi)，使得用傳遞輥涂布機(jī)高速涂布涂料變得穩(wěn)定和有可能。當(dāng)涂布溶液的赫爾克里粘度低于5mPa·s時(shí)，盡管未遇到操作問(wèn)題，但也不能獲得下述需要的涂布量。類似地，當(dāng)涂布溶液的赫爾克里粘度超過(guò)30mPa·s時(shí)，當(dāng)采用傳遞輥涂布機(jī)時(shí)，涂布表面破壞，且當(dāng)采用門輥式涂布機(jī)時(shí)，由于涂布溶液的播散(splashing)(通常稱為“跳動(dòng)”)，遇到了涂布缺陷，因此這是不適宜的。
涂布溶液的赫爾克里粘度通過(guò)用作為顏料的上面所述的合成硅石和/或輕質(zhì)碳酸鈣-硅石復(fù)合材料來(lái)調(diào)節(jié)。另外，當(dāng)用聚合度都低的PVA或羥乙基醚化淀粉作為粘合劑，或向涂布溶液中加入分子量為200,000或更低的陽(yáng)離子樹脂時(shí)，赫爾克里粘度變得更容易調(diào)節(jié)。在這里，赫爾克里粘度是指高剪切率下的粘度(高剪切粘度)。
通過(guò)以上面所述的方式將涂布溶液的赫爾克里粘度調(diào)節(jié)到上面所述的范圍內(nèi)，可以將基材每面的涂布量?jī)?yōu)選控制在以固體含量計(jì)為2g/m2至7g/m2。當(dāng)上面所述的涂布溶液的涂布量低于2g/m2時(shí)，輸送不均勻涂料，且基材表面不能用油墨吸收層均勻覆蓋。結(jié)果，使油墨吸收變得不均勻，實(shí)心圖像也會(huì)不均勻，且噴墨適用性有時(shí)受到負(fù)面影響。類似地，當(dāng)涂布量超過(guò)7g/m2時(shí)，有時(shí)會(huì)產(chǎn)生不理想的后果，因?yàn)椴僮鲿?huì)受到負(fù)面影響，且在切斷記錄介質(zhì)時(shí)會(huì)發(fā)生片狀剝落。
另外，優(yōu)選的是，將涂布溶液的B型粘度和以固體含量計(jì)的濃度控制在指定范圍內(nèi)，以便在用傳遞輥涂布機(jī)時(shí)將涂布量控制在上面所述的范圍內(nèi)。涂布溶液的B型粘度優(yōu)選10mPa·s至1,000mPa·s。當(dāng)該粘度超過(guò)1,000mPa·s時(shí)，有時(shí)難以將涂布溶液輸送至傳遞輥涂布機(jī)，且赫爾克里粘度會(huì)增加。類似地，當(dāng)該粘度低于10mPa·s時(shí)，有時(shí)難以獲得足以滿足噴墨記錄適用性的涂布量。涂布溶液以固體含量計(jì)的濃度優(yōu)選為10重量％或更高，特別優(yōu)選為20重量％或更高，最優(yōu)選30重量％或更高。即，當(dāng)上面所述的濃度低于10％時(shí)，可用傳遞輥涂布機(jī)涂布涂料，但涂布溶液中的固體含量有時(shí)太低，不能實(shí)現(xiàn)至少2g/m2的油墨吸收層涂布量。對(duì)于上面所述的濃度優(yōu)選較高的濃度，但上限通常是約55％，且優(yōu)選的上限是45％，因?yàn)闈舛忍邥r(shí)，遇到了實(shí)際問(wèn)題。例如，涂布量變得難以控制且粘度增加太多。
可以在不對(duì)本發(fā)明的效果產(chǎn)生負(fù)面影響的范圍內(nèi)，向形成油墨吸收層的涂布溶液中加入添加劑，如施膠劑、染料、熒光染料、保水劑、防水劑、pH調(diào)節(jié)劑、消泡劑、潤(rùn)滑劑、防腐劑、表面活性劑、導(dǎo)電劑、紫外線吸收劑、抗氧化劑等。特別理想的是加入施膠劑，因?yàn)樗纳屏擞∷^(qū)的清晰度。就采用各種添加劑而論，考慮到與上面所述的陽(yáng)離子樹脂的相容性，優(yōu)選的是陽(yáng)離子或非離子添加劑。
(實(shí)施例)本發(fā)明通過(guò)提出以下實(shí)施例進(jìn)一步詳細(xì)描述，但本發(fā)明并不受這些實(shí)施例的限制。另外，下面描述的術(shù)語(yǔ)“份”和“％”指“重量份”和“重量％”，除非另有說(shuō)明，且在水溶液的情況下，結(jié)果表示根據(jù)固體含量的計(jì)算。
<測(cè)量涂布溶液性能>
1.涂布溶液中顏料的平均粒徑將試樣(顏料)漿料滴加到已加入0.2％六偏磷酸鈉作為分散劑的純凈水中形成均勻分散體。用激光粒徑分析儀(Mastersizer S，Malvern Instruments的商品名)測(cè)量。
2.涂布溶液中顏料的BET比表面積用Micrometrics Corporate的Gemini 2360型，用氮吸附量計(jì)算表面積。
3.涂布溶液中顏料的吸油率根據(jù)JIS K5101進(jìn)行測(cè)量。
4.測(cè)量涂布溶液的赫爾克里粘度用高剪切粘度計(jì)(Kumagai RikiKogyo，Model HR-801C)在8,800rpm和30℃的液體溫度下進(jìn)行測(cè)量。
5.測(cè)量涂布溶液的B型粘度用一臺(tái)B型粘度計(jì)(Tokyo Keiki K.K.)在60rpm的轉(zhuǎn)速和30℃的液體溫度下測(cè)量。
<顏料(合成硅石)的制備>
(合成硅石制備1)第一步通過(guò)用水在反應(yīng)器(200升)中稀釋商購(gòu)的3號(hào)硅酸鈉(SiO220.0％，Na2O9.5％)，制備200升含有6.7重量％SiO2的硅酸鈉稀溶液。將該硅酸鈉溶液加熱到85℃，以200g/min的速度滴加相當(dāng)于20％中和當(dāng)量的硫酸鋁(Al2O3部分濃度為8重量％，以下稱為“硫酸鋁”)。用足夠強(qiáng)的攪拌避免形成粗凝膠，且同樣如上所述進(jìn)行足夠強(qiáng)的攪拌下，加入相當(dāng)于30％中和當(dāng)量的量的硫酸(98重量％濃度)。加入完成后，將所得到的部分中和的溶液在攪拌下進(jìn)行老化處理，同時(shí)用立式砂磨機(jī)(容量7.57升，采用70％堆積比的1mm直徑玻璃珠)進(jìn)行循環(huán)研磨處理，目標(biāo)粒徑為7μm。這種老化和研磨處理進(jìn)行3小時(shí)。
第二步然后，將漿料溫度升高到90℃，在與第一步中的那些相同的條件下，加入與第一步中所用濃度相同的硫酸，直至加入了相當(dāng)于80％中和當(dāng)量的量。在攪拌的條件下，老化混合物32分鐘。
第三步老化后，接著以76g/min的添加速度向漿料中加入上面所述的相同濃度的硫酸，將漿料pH值調(diào)節(jié)到6。
通過(guò)濕法研磨的研磨第三步完成后，過(guò)濾該漿料并用水沖洗，用純凈水再制漿，以恢復(fù)(recover)硅酸水合物漿料。將所得漿料稀釋到變成流體的濃度，并將該稀釋漿料加入在80％填充比下的填充有0.6mm至0.8mm直徑玻璃珠(Potters-Ballotini Co.，Ltd.)的臥式砂磨機(jī)中進(jìn)行濕法研磨。
(合成硅石制備2)以合成硅石制備1中描述的方式獲得漿料并濕法研磨，不同的是不用上面所述的第一步中的硫酸鋁，而用全部100％中和當(dāng)量的硫酸。
(合成硅石制備A-G)通過(guò)調(diào)節(jié)在合成硅石制備1中描述的程序中的濕法研磨處理時(shí)間獲得下述5種合成硅石。將吸油率為147ml/100g、BET比表面積為80m2/g和平均粒徑2.1μm的硅石標(biāo)記為合成硅石A。類似地，將吸油率為122ml/100g、BET比表面積為83m2/g和平均粒徑1.3μm的硅石標(biāo)記為合成硅石B。將吸油率為170ml/100g、BET比表面積為81m2/g和平均粒徑2.7μm的硅石標(biāo)記為合成硅石C。將吸油率為214ml/100g、BET比表面積為78m2/g和平均粒徑3.4μm的硅石標(biāo)記為合成硅石D。將吸油率為82ml/100g、BET比表面積為95m2/g和平均粒徑0.5μm的硅石標(biāo)記為合成硅石E。
另外，將通過(guò)調(diào)節(jié)合成硅石制備2中描述的程序中的濕法研磨時(shí)間獲得的合成硅石標(biāo)記為合成硅石F和G。合成硅石F的吸油率為177ml/100g、BET比表面積為104m2/g且平均粒徑為2.2μm。合成硅石G的吸油率為135ml/100g、BET比表面積為102m2/g且平均粒徑為0.6μm。
<輕質(zhì)碳酸鈣-硅石復(fù)合材料A的制備>
在反應(yīng)器(12升)中，將商購(gòu)的瓣?duì)铙w形輕質(zhì)碳酸鈣(商品名Albacar5970，Specialty Minerals Inc.，平均粒徑3.0μm)以262g的量分散水中，并加入3,400g硅酸鈉溶液(SiO2濃度18.0wt/wt％和Na2O濃度6.1wt/wt％)。接著，加入水達(dá)到12升的總?cè)莘e。在用實(shí)驗(yàn)室攪拌器充分?jǐn)嚢璧臈l件下，將混合物漿料的溫度升高到85℃。用旋轉(zhuǎn)泵將10％硫酸溶液加入至該漿料中，且這種加入對(duì)著實(shí)驗(yàn)室攪拌器的攪拌器刮刀正下方的位置，使加入的硫酸得到充分的攪拌。硫酸的加入在上面所述的條件下，在恒定溫度和恒定速度下進(jìn)行，以充分分散所加入的硫酸，以使硫酸加入完成后的最終漿料pH值變成8.0，且全部硫酸的加入在240分鐘內(nèi)進(jìn)行。用100目篩子處理所得到的漿料以分離出粗粒子，接著通過(guò)2號(hào)濾紙吸濾，得到輕質(zhì)碳酸鈣/硅石重量比為30/70的輕質(zhì)碳酸鈣-硅石復(fù)合材料A。該復(fù)合材料的吸油率為180ml/100g、BET比表面積為30m2/g且平均粒徑為7.3μm。
<輕質(zhì)碳酸鈣-硅石復(fù)合材料B的制備>
以上面所述的輕質(zhì)碳酸鈣-硅石復(fù)合材料A的制備中描述的相同方式獲得輕質(zhì)碳酸鈣-硅石復(fù)合材料B，其輕質(zhì)碳酸鈣/硅石重量比為50/50、吸油率為160ml/100g、BET比表面積為28m2/g且平均粒徑為4.4μm，不同的是上面所述的瓣?duì)铙w形輕質(zhì)碳酸鈣的分散量為612g。
<輕質(zhì)碳酸鈣-硅石復(fù)合材料C的制備>
以上面所述的輕質(zhì)碳酸鈣-硅石復(fù)合材料A的制備中描述的相同方式獲得輕質(zhì)碳酸鈣-硅石復(fù)合材料C，其輕質(zhì)碳酸鈣/硅石重量比為70/30、吸油率為140ml/100g、BET比表面積為26m2/g且平均粒徑為3.6μm，不同的是上面所述的瓣?duì)铙w形輕質(zhì)碳酸鈣的分散量為1,436g。將15份用作填料的碳酸鈣、0.4％內(nèi)部施膠劑(Sizepine NT-87Arakawa Chemical Industries，Ltd.提供)和0.8份陽(yáng)離子化淀粉加入100份包含漂白闊葉材硫酸鹽紙漿(350ml c.s.f的打漿度)的紙漿漿料中，用夾網(wǎng)造紙機(jī)制備重80g/m2的基材X。用機(jī)內(nèi)形成的門輥式涂布機(jī)，以1,000m/min的涂布速度，將涂布溶液(固體含量28％，赫爾克里粘度19.0mPa·s，B型粘度300mPa·s)涂布在基材X的兩面上，所述的涂布溶液包含100份合成硅石A、50份聚(乙烯醇)(PVA 103KURARAY Co.，LTD.提供)、20份陽(yáng)離子樹脂[聚(胺氨表氯醇)，陰離子需求6meq/g，分子量100,000]和10份陽(yáng)離子施膠劑(SS335SEIKO PMC CORPORATION提供)。通過(guò)干燥并進(jìn)一步進(jìn)行砑光處理[線壓1960N/cm(200kgf/cm)·2NIP]獲得噴墨記錄介質(zhì)試樣。涂布溶液的涂布量為4.7g/m2/面。以實(shí)施例1描述的相同方式制備涂布溶液(固體含量28％，赫爾克里粘度19.8mPa·s，B型粘度340mPa·s)，不同的是用100份合成硅石B代替合成硅石A。以實(shí)施例1相同方式將該涂布溶液涂布在基材X上，得到記錄介質(zhì)試樣。涂布溶液的涂布量為4.7g/m2/面。以實(shí)施例1描述的相同方式制備涂布溶液(固體含量28％，赫爾克里粘度19.5mPa·s，B型粘度280mPa·s)，不同的是用100份合成硅石C代替合成硅石A。以實(shí)施例1相同方式將該涂布溶液涂布在基材X上，得到記錄介質(zhì)試樣。涂布溶液的涂布量為5.2g/m2/面。以實(shí)施例1描述的相同方式獲得記錄介質(zhì)試樣，不同的是涂布溶液的涂布量為2.5g/m2/面。以實(shí)施例1描述的相同方式獲得記錄介質(zhì)試樣，不同的是涂布溶液的涂布量為6.7g/m2/面。以實(shí)施例1描述的相同方式獲得記錄介質(zhì)試樣，不同的是涂布溶液的涂布量為9.2g/m2/面。以實(shí)施例1描述的相同方式獲得記錄介質(zhì)試樣，不同的是采用包含50份輕質(zhì)碳酸鈣H(Tama Pearl 123CSOkutama Kogyo Co.，Ltd.提供，平均粒徑0.3μm)、25份聚(乙烯醇)(PVA 103KURARAY Co.，LTD.提供)、25份羥乙基醚化淀粉(Penford Gum 295Nissei Kyoeki Co.，Ltd.提供)、20份陽(yáng)離子樹脂[聚(胺氨表氯醇)，陰離子需求6meq/g，分子量100,000]和10份陽(yáng)離子施膠劑(SS335SEIKO PMC CORPORATION提供)/50份合成硅石A的涂布溶液(固體含量30％，赫爾克里粘度19.9mPa·s，B型粘度620mPa·s)。涂布溶液的涂布量為4.6g/m2/面。以實(shí)施例1描述的相同方式獲得記錄介質(zhì)試樣，不同的是采用包含50份輕質(zhì)碳酸鈣H(Tama Pearl 123CSOkutama Kogyo Co.，Ltd.提供)、25份聚(乙烯醇)(PVA 103KURARAY Co.，LTD.提供)、25份羥乙基醚化淀粉(Penford Gum 295Nissei Kyoeki Co.，Ltd.提供)、20份陽(yáng)離子樹脂[聚(胺氨表氯醇)，陰離子需求6meq/g，分子量5,000]和10份陽(yáng)離子施膠劑(SS335SEIKO PMC CORPORATION提供)/50份合成硅石A的涂布溶液(固體含量30％，赫爾克里粘度19.1mPa·s，B型粘度580mPa·s)。涂布溶液的涂布量為5.3g/m2/面。以實(shí)施例1描述的相同方式獲得記錄介質(zhì)試樣，不同的是采用包含50份輕質(zhì)碳酸鈣H(Tama Pearl 123CSOkutama Kogyo Co.，Ltd.提供)、25份聚(乙烯醇)(PVA 103KURARAY Co.，LTD.提供)、25份羥乙基醚化淀粉(Penford Gum 295Nissei Kyoeki Co.，Ltd.提供)、20份陽(yáng)離子樹脂[聚(胺氨表氯醇)，陰離子需求3meq/g，分子量100,000]和10份陽(yáng)離子施膠劑(SS335SEIKO PMC CORPORATION提供)/50份合成硅石A的涂布溶液(固體含量30％，赫爾克里粘度19.4mPa·s，B型粘度600mPa·s)。涂布溶液的涂布量為4.6g/m2/面。以實(shí)施例1描述的相同方式獲得記錄介質(zhì)試樣，不同的是采用包含50份輕質(zhì)碳酸鈣H(Tama Pearl 123CSOkutama Kogyo Co.，Ltd.提供)、25份聚(乙烯醇)(PVA 103KURARAY Co.，LTD.提供)、25份羥乙基醚化淀粉(Penford Gum 295Nissei Kyoeki Co.，Ltd.提供)、20份陽(yáng)離子樹脂[聚(胺氨表氯醇)，陰離子需求7meq/g，分子量500,000]和10份陽(yáng)離子施膠劑(SS335SEIKO PMC CORPORATION提供)/50份合成硅石A的涂布溶液(固體含量30％，赫爾克里粘度20.2mPa·s，B型粘度650mPa·s)。涂布溶液的涂布量為4.6g/m2/面。以實(shí)施例1描述的相同方式獲得記錄介質(zhì)試樣，不同的是用100份合成硅石F代替合成硅石A，并制備涂布溶液(固體含量23％，赫爾克里粘度10.6mPa·s，B型粘度260mPa·s)。以實(shí)施例1描述的相同方式涂布該涂布溶液。該涂布溶液的涂布量為2.4g/m2/面。將10份作為填料的高嶺土和1.0份的硫酸鋁加入至100份包含漂白闊葉材硫酸鹽紙漿(450ml c.s.f的打漿度)的紙漿漿料中，用夾網(wǎng)造紙機(jī)制備重80g/m2的基材Y。通過(guò)如下獲得記錄介質(zhì)試樣用機(jī)內(nèi)形成的刮刀計(jì)量施膠機(jī)，以500m/min的涂布速度，以實(shí)施例1中描述的相同方式，將涂布溶液涂布在基材Y的兩面上，并在干燥后進(jìn)一步進(jìn)行砑光處理[線壓1960N/cm(200kgf/cm)·1NIP]。涂布溶液的涂布量為5.1g/m2/面。通過(guò)如下獲得記錄介質(zhì)試樣用機(jī)內(nèi)形成的刮刀計(jì)量施膠機(jī)，以500m/min的涂布速度，將涂布溶液(固體含量23％，赫爾克里粘度28.3mPa·s，B型粘度650mPa·s)涂布在上面所述的基材Y的兩面上，所述的涂布溶液包含100份輕質(zhì)碳酸鈣-硅石復(fù)合材料A、20份聚(乙烯醇)(PVA 117KURARAY Co.，LTD.提供)、5份聚(乙烯醇)(PVA 103KURARAY Co.，LTD.提供)、25份羥乙基醚化淀粉(Penford Gum 295Nissei Kyoeki Co.，Ltd.提供)、20份陽(yáng)離子樹脂[聚(胺氨表氯醇)，陰離子需求6meq/g，分子量100,000]和10份陽(yáng)離子施膠劑(SS335SEIKO PMCCORPORATION提供)，并在干燥后進(jìn)一步進(jìn)行砑光處理[線壓1960N/cm(200kgf/cm)·1NIP]。涂布溶液的涂布量為3.6g/m2/面。通過(guò)以實(shí)施例13中描述的相同方式制備涂布溶液(固體含量25％，赫爾克里粘度25.6mPa·s，B型粘度630mPa·s)獲得記錄介質(zhì)試樣，不同的是用輕質(zhì)碳酸鈣-硅石復(fù)合材料B代替輕質(zhì)碳酸鈣-硅石復(fù)合材料A，并以實(shí)施例13中描述的相同方式將該涂布溶液涂布到基材Y上。該涂布溶液的涂布量為3.4g/m2/面。通過(guò)以實(shí)施例13中描述的相同方式制備涂布溶液(固體含量25％，赫爾克里粘度24.3mPa·s，B型粘度590mPa·s)獲得記錄介質(zhì)試樣，不同的是用輕質(zhì)碳酸鈣-硅石復(fù)合材料C代替輕質(zhì)碳酸鈣-硅石復(fù)合材料A，并以實(shí)施例13中描述的相同方式將該涂布溶液涂布到基材Y上。該涂布溶液的涂布量為3.3g/m2/面。以實(shí)施例1中描述的相同方式制備涂布溶液(固體含量30％，赫爾克里粘度21.8mPa·s，B型粘度320mPa·s)，不同的是用100份合成硅石D代替合成硅石A。以實(shí)施例1中描述的相同方式將該涂布溶液涂布在基材X上，得到記錄介質(zhì)試樣。該涂布溶液的涂布量為5.1g/m2/面。以實(shí)施例1中描述的相同方式制備涂布溶液(固體含量28％，赫爾克里粘度18.5mPa·s，B型粘度360mPa·s)，不同的是用100份合成硅石E代替合成硅石A。以實(shí)施例1中描述的相同方式將該涂布溶液涂布在基材X上，得到記錄介質(zhì)試樣。該涂布溶液的涂布量為5.0g/m2/面。以實(shí)施例1中描述的相同方式獲得記錄介質(zhì)試樣，不同的是采用包含40份聚(乙烯醇)(PVA 103KURARAY Co.，LTD.提供)、40份羥乙基醚化淀粉(Penford Gum 295Nissei Kyoeki Co.，Ltd.提供)、20份陽(yáng)離子樹脂[聚(胺氨表氯醇)，陰離子需求6meq/g，分子量100,000]和10份陽(yáng)離子施膠劑(SS335SEIKO PMC CORPORATION提供)/100份硅石(Finesil X37，Tokuyama Corp.提供，吸油率260ml/100g，BET比表面積275m2/g、平均粒徑2.7μm)的涂布溶液(固體含量25％，赫爾克里粘度17.0mPa·s，B型粘度540mPa·s)。該涂布溶液的涂布量為4.9g/m2/面。該試樣的表面強(qiáng)度差，且干燥時(shí)會(huì)失去部分涂層。以實(shí)施例1中所用相同方式試圖在基材X上涂布包含50份聚(乙烯醇)(PVA 117KURARAY Co.，LTD.提供)、20份陽(yáng)離子樹脂[聚(胺氨表氯醇)，陰離子需求6meq/g，分子量100,000]和10份陽(yáng)離子施膠劑(SS335SEIKO PMC CORPORATION提供)/100份合成硅石A的涂布溶液(固體含量20％，赫爾克里粘度39.5mPa·s，B型粘度700mPa·s)。該涂布溶液顯著地播散(跳動(dòng))，不能獲得記錄介質(zhì)試樣。以實(shí)施例1中描述的相同方式獲得記錄介質(zhì)試樣，不同的是采用包含50份聚(乙烯醇)(PVA 103KURARAY Co.，LTD.提供)、20份陽(yáng)離子樹脂[聚(胺氨表氯醇)，陰離子需求6meq/g，分子量100,000]和10份陽(yáng)離子施膠劑(SS335SEIKO PMC CORPORATION提供)/100份干研磨硅石(NIPSILE743由TOSOH SILICA CORPORATION提供，吸油率160ml/100g，BET比表面積40m2/g、平均粒徑1.5μm)的涂布溶液(固體含量28％，赫爾克里粘度19.7mPa·s，B型粘度650mPa·s)。該涂布溶液的涂布量為4.9g/m2/面。當(dāng)該試樣干燥時(shí)涂層有一定程度的損失。以實(shí)施例12中描述的相同方式制備涂布溶液(固體含量23％，赫爾克里粘度12.5mPa·s，B型粘度280mPa·s)，不同的是用合成硅石G代替合成硅石A。以實(shí)施例12中相同的方式將該涂布溶液涂布在基材Y上，得到記錄介質(zhì)試樣。該涂布溶液的涂布量為2.5g/m2/面。
<評(píng)價(jià)>
單個(gè)實(shí)施例和比較例的評(píng)價(jià)用下述方法進(jìn)行。
(1)光密度用SCITEX 6240系統(tǒng)打印機(jī)(Scitex Digital Printing，Inc.)制備噴墨印刷試樣(黑色)，并用Macbeth Densitometer(RD918Gretag Macbeth AG.的商品名)測(cè)量24小時(shí)后的光密度。當(dāng)光密度低于1.2時(shí)，光密度的不適宜降低是顯著的。
(2)油墨吸收性能目測(cè)評(píng)價(jià)用上面所述的SCITEX 6240系統(tǒng)打印機(jī)獲得的噴墨印刷(黑色實(shí)心圖像)試樣的油墨吸收性能。
●非?？焖傥铡?br> ○快速吸收。
△吸收略慢，但未慢至足以產(chǎn)生實(shí)際問(wèn)題。
×與玷污裝置和印刷區(qū)有關(guān)的慢吸收。不能用。
(3)防水性在試樣上，用上面所述的SCITEX 6240打印機(jī)噴墨打印(黑色)文字“電(漢字)(den(kanji))”。3小時(shí)后，在印刷區(qū)滴加20微升水，以評(píng)價(jià)防水性。
○幾乎未觀察到模糊△打印區(qū)中觀察到模糊，但文字可識(shí)別。
×打印區(qū)模糊，且文字幾乎不能識(shí)別。
(4)膠印適用性用膠印機(jī)(印刷速度70m/min)印刷，并評(píng)價(jià)印刷試樣。
●印刷操作順利進(jìn)行。
○涂層有輕微片狀剝落，但印刷操作順利進(jìn)行。
△發(fā)生了輕微的橡皮布(blanket)玷污和印刷區(qū)模糊，但印刷操作可以進(jìn)行。
×發(fā)生了橡皮布玷污和印刷區(qū)模糊，產(chǎn)生印刷操作問(wèn)題。
(5)采用機(jī)內(nèi)涂布機(jī)時(shí)的涂布適用性○幾乎未觀察到涂布溶液的播散(跳動(dòng))，且?guī)缀跷从龅酵繉悠瑺顒兟洹?br> △觀察到輕微的涂布溶液的播散(跳動(dòng))，運(yùn)行效率降低。
×觀察到涂布溶液的播散(跳動(dòng))，發(fā)生嚴(yán)重的運(yùn)行問(wèn)題。
所得結(jié)果示于表1和2中。將合成硅石和輕質(zhì)碳酸鈣-硅石復(fù)合材料報(bào)告為“硅石型顏料”。
表1
表1和2中報(bào)告的數(shù)據(jù)清楚地表明，每個(gè)實(shí)施例中的噴墨記錄介質(zhì)都具有優(yōu)異的光密度、防水性、膠印適用性和機(jī)內(nèi)涂布適用性，可接受膠印和雙面打印，并能用機(jī)內(nèi)傳遞輥涂布機(jī)制備。
膠印適用性在加入合成硅石和輕質(zhì)碳酸鈣作為顏料的實(shí)施例7-10中最優(yōu)越。在其中涂布量超過(guò)7g/m2的實(shí)施例6中，膠印適用性比其它實(shí)施例略差，但在實(shí)際中沒(méi)有遇到問(wèn)題。另外，在其中制備合成硅石時(shí)僅用無(wú)機(jī)酸中和硅酸鈉水溶液的實(shí)施例11中，涂布量為2.4g/m2，因?yàn)樵谠噲D保持較高涂布量(高于約4.6g/m2)時(shí)，涂料涂布會(huì)不均勻地進(jìn)行，從而遇到輕微的涂布困難，但未遇到實(shí)際問(wèn)題。
另外，油墨吸收在用輕質(zhì)碳酸鈣-硅石復(fù)合材料作為顏料時(shí)的實(shí)施例13-15中特別優(yōu)異。
相反，在顏料中合成硅石的吸油率超過(guò)200ml/100g且平均粒徑超過(guò)3.0μm時(shí)的比較例1中，膠印適用性顯著降低。另外，在顏料中合成硅石的吸油率低于90ml/100g且平均粒徑低于1.0μm時(shí)的比較例2中，光密度顯著降低。在顏料中合成硅石的吸油率超過(guò)200ml/100g且BET比表面積超過(guò)200m2/g時(shí)的比較例3中，膠印適用性和機(jī)內(nèi)涂布適用性都顯著降低。在涂布溶液的赫爾克里粘度超過(guò)30mPa·s時(shí)的比較例4中，涂布溶液不能用機(jī)內(nèi)門輥式涂布機(jī)涂布。
此外，在顏料中合成硅石的BET比表面積小于45m2/g時(shí)的比較例5中，油墨吸收和膠印適用性顯著降低。在平均粒徑小于1.0μm時(shí)的比較例6中，光密度顯著降低。
采用本發(fā)明實(shí)施方案用于噴墨記錄介質(zhì)的方法，可高生產(chǎn)率地制備具有優(yōu)異噴墨適用性(光密度、防水性等)以及膠印適用性的噴墨記錄介質(zhì)。另外，可雙面形成油墨吸收層。
權(quán)利要求
1.一種用于制備噴墨記錄介質(zhì)的方法，該方法包含以下步驟將含有顏料和粘合劑作為主要成分的涂布溶液用傳遞輥涂布機(jī)涂布到基材的至少一面上；接著干燥所述涂層形成油墨吸收層，其中所述涂布溶液的赫爾克里粘度為5mPa·s至30mPa·s，且所述顏料含有合成硅石和/或輕質(zhì)碳酸鈣-硅石復(fù)合材料，所述合成硅石的吸油率為90ml/100g至200ml/100g、BET比表面積為45m2/g至200m2/g和平均粒徑為1.0μm至3.0μm，所述輕質(zhì)碳酸鈣-硅石復(fù)合材料的吸油率為100ml/100g至250ml/100g、BET比表面積為5m2/g至150m2/g和平均粒徑為1.0μm至10μm。
2.權(quán)利要求1所述的方法，其中所述合成硅石是通過(guò)濕法研磨合成硅石漿料而獲得的，所述的合成硅石漿料是用無(wú)機(jī)酸和/或酸性金屬鹽水溶液中和硅酸鈉水溶液得到的。
3.權(quán)利要求2所述的方法，其中所述合成硅石是通過(guò)用硫酸鋁水溶液中和硅酸鈉水溶液獲得的。
4.權(quán)利要求1所述的方法，其中所述輕質(zhì)碳酸鈣-硅石復(fù)合材料是通過(guò)如下獲得的將輕質(zhì)碳酸鈣與堿金屬硅酸鹽水溶液混合，并將所述混合溶液的pH值通過(guò)在低于所述混合溶液沸點(diǎn)的溫度下加入無(wú)機(jī)酸而調(diào)節(jié)到7-9。
5.權(quán)利要求1或4所述的方法，其中所述輕質(zhì)碳酸鈣-硅石復(fù)合材料中的輕質(zhì)碳酸鈣/硅石重量比以固體含量計(jì)為30/70至70/30。
6.權(quán)利要求2至5任何一項(xiàng)所述的方法，還包含在不經(jīng)過(guò)干燥步驟的條件下，向所述涂布溶液中加入通過(guò)濕法研磨所述合成硅石漿料而獲得的所述合成硅石和/或通過(guò)調(diào)節(jié)所述pH值而獲得的所述輕質(zhì)碳酸鈣-硅石復(fù)合材料的步驟。
7.權(quán)利要求1至6任何一項(xiàng)所述的方法，其中所述顏料包含所述合成硅石和/或所述輕質(zhì)碳酸鈣-硅石復(fù)合材料和平均粒徑為0.2μm至1.0μm的輕質(zhì)碳酸鈣。
8.權(quán)利要求1至7任何一項(xiàng)所述的方法，其中所述傳遞輥涂布機(jī)是門輥式涂布機(jī)。
9.權(quán)利要求1至8任何一項(xiàng)所述的方法，其中所述油墨吸收層每個(gè)面的涂布量為2g/m2至7g/m2。
10.權(quán)利要求1至9任何一項(xiàng)所述的方法，其中所述涂布溶液含有陽(yáng)離子樹脂。
全文摘要
一種用于制備噴墨記錄介質(zhì)的方法，該噴墨記錄介質(zhì)可以用于膠印，具有優(yōu)異的噴墨記錄性能，并且可以通過(guò)能夠?qū)崿F(xiàn)高速涂布的傳遞輥涂布機(jī)制備。具體而言，提供一種用于制備噴墨記錄介質(zhì)的方法，該方法包含以下步驟將含有顏料和粘合劑作為主要成分的涂布溶液用傳遞輥涂布機(jī)涂布到基材的至少一面上，接著干燥所述涂層形成油墨吸收層，其中所述涂布溶液的赫爾克里粘度為5－30mPa·s，且粘合劑含有合成硅石和/或輕質(zhì)碳酸鈣－硅石復(fù)合材料，所述合成硅石的吸油率為90－200ml/100g、BET比表面積為45－200m
文檔編號(hào)B41J2/01GK1723133SQ200480001859
公開日2006年1月18日 申請(qǐng)日期2004年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月26日
發(fā)明者小澤裕司, 茶谷明伸, 竹林邦朗, 越智隆, 永原大, 柳內(nèi)晃一 申請(qǐng)人:日本制紙株式會(huì)社