專利名稱：一種相片級高光防水彩色噴墨打印紙的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及彩色噴墨打印紙的技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種相片級高光防水彩色噴墨打印紙。
背景技術(shù)：
經(jīng)過國人20多年的努力，中國的打印耗材已經(jīng)成為全球打印耗材的重要組成部分，隨著IT行業(yè)及數(shù)碼相機(jī)、噴墨打印機(jī)在社會(huì)上的迅猛發(fā)展，其下游配套的材料——彩色噴墨打印紙緊跟其后，成為市場需求增長快速且利潤極大的產(chǎn)品，并以每年25％以上的速度遞增。
世界范圍內(nèi)的相片級高光防水彩色噴墨打印紙基本被愛普生、柯達(dá)、惠普、富士等跨國公司所壟斷，但隨著產(chǎn)品的更新?lián)Q代，國內(nèi)也有廠家生產(chǎn)此類產(chǎn)品，但是絕大部分生產(chǎn)廠家的高光彩色噴墨打印紙，其涂層材料多以硅溶膠為主體材料，限于硅溶膠行業(yè)技術(shù)的制約，現(xiàn)有的高光彩色噴墨打印紙用于室外大型噴繪尚能滿足打印要求，但對畫像濃度要求極高，成像清晰的相片級噴墨打印已不能滿足要求。
中國專利CN1544252中公開了“一種防水高光噴墨打印介質(zhì)”，其中陳述了粒徑在8-15納米氧化鋁的使用。由于納米氧化鋁的顆粒太小，其滲透性過強(qiáng)，涂層的孔隙度不夠高，因而影響涂層的吸墨性能；同時(shí)，由于納米氧化鋁的比面積大，必須使用較多的粘劑，才不至于使涂層脫落，但過多的粘結(jié)劑會(huì)堵塞涂層的孔隙，使打印介質(zhì)干燥變慢，引起墨水堆積，致使打印圖像的質(zhì)量變差。
中國專利CN1730281中公開了一種“高光澤防水彩色噴墨打印相紙”。該打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(dāng)納米氧化鋁的粒徑較大時(shí)，造成涂層的光澤度不夠，同時(shí)，該專利對納米氧化鋁如何使用并未做出合理的解釋，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制造方法”，但是，該專利對油墨接受層沒有進(jìn)行深入的闡述。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種在涂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打印紙。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下一種相片級高光防水彩色噴墨打印紙，包括基材和涂布于基材表面的涂層，其特征在于上述涂層中主要含有用強(qiáng)陽離子分散劑改性的納米級改性氧化鋁和粘結(jié)劑。
由于納米級氧化鋁的透明性好，比表面積大，形成的空隙吸墨層，使涂層具有嚴(yán)格粒徑要求和適宜的吸收性，所以涂層具有很高的光澤度，并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(qiáng)陽離子分散劑反應(yīng)而成。
上述納米級氧化鋁可以優(yōu)選粒徑為30～80納米的氧化鋁，其比表面積為150～250m2/g。
上述強(qiáng)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芐基銨。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(huì)社的產(chǎn)品。
由于納米氧化鋁的顆粒表面帶負(fù)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(fā)明選用了一種強(qiáng)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，由于粒子表面電荷密度升高，離子間斥力相應(yīng)增加，因而具有親水性，即納米氧化鋁發(fā)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(jīng)水稀釋后的強(qiáng)陽離子分散劑高速攪拌，并加入上述納米氧化鋁，納米氧化鋁便在水中分散。添加強(qiáng)陽離子分散劑以后，減少或避免了納米氧化鋁顆粒之間的團(tuán)聚。涂料濃度可以在10～30％之間，而納米改性氧化鋁在涂料中的濃度為5-20％，因而粘度較低，有利于打印紙的涂布加工。同時(shí)，由于改性后的氧化鋁顆粒表面帶正電荷，可以與噴墨墨水中帶負(fù)電荷的染料產(chǎn)生靜電吸附，因此，圖像的質(zhì)量好。噴墨打印干燥后，即使涂層上有過量的液體，也不會(huì)將吸附在氧化鋁顆粒上的染料帶走，從而使打印影像具有高的耐水性。
為使涂層與紙基有良好的粘附及光澤度，上述粘結(jié)劑可以是硅溶膠粘結(jié)劑。
上述納米級改性氧化鋁與粘結(jié)劑的重量比可以優(yōu)選5～20∶3～10。
上述硅溶膠粘結(jié)劑可以優(yōu)選粒徑小于20納米的無機(jī)硅溶膠(mSiO2.nH2O)，上述無機(jī)硅溶膠(mSiO2.nH2O)為陽離子納米級硅溶膠粘結(jié)劑，其比面積高達(dá)250m2/g。
由于納米氧化鋁的比表面積大，顆粒疏松，因而在涂層內(nèi)需要使用較多的粘結(jié)劑。顏料是涂層漿料中的第一重要的成分，而粘結(jié)劑則是涂層漿料中的第二重要的成分，但是，粘結(jié)劑通常會(huì)降低涂層的吸收能力和打印顏色質(zhì)量。為避免粘結(jié)劑對打印質(zhì)量的影響，本發(fā)明優(yōu)選粒徑小于20納米的無機(jī)硅溶膠。由于所選納米無機(jī)硅溶膠的膠體粒子微細(xì)(10-20nm)，粘度較低，因此易于滲透氧化鋁，當(dāng)納米無機(jī)硅溶膠其水分蒸發(fā)時(shí)，膠體粒子牢固地附著在氧化鋁顆粒表面，粒子間形成硅氧結(jié)合，以使涂層牢固地附著在基材上，而納米無機(jī)硅溶膠的比面積高達(dá)250m2/g，因而有良好的吸墨性能。
為了改善打印紙的防水性及固色性。涂層中還可以含有少量的固色劑及防水劑。確保打印干燥后水性油墨能牢固地吸附在涂層上，打印完全干燥后浸水無溶墨現(xiàn)象。
上述固色劑可以優(yōu)選丙烯酸酯類。
上述防水劑可以優(yōu)選氨基樹脂或三聚氰胺甲醛樹脂。
上述涂層中還可以含有少量的粘合劑，該粘合劑可以優(yōu)選聚乙烯醇(1788)，聚乙烯醇的主要是起粘結(jié)作用和提高粘度作用。
上述涂層中還可以含有消泡劑、潤滑劑、降粘劑、保水劑、防霉防腐劑、抗氧化劑、增塑劑(例如丙三醇)、增亮劑、熒光增白劑、表面活性劑等其它微量助劑。在涂料中有選擇性地添加上述助劑，可以達(dá)到改善涂布工藝和滿足紙張打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涂有底層的普通相紙。
本發(fā)明的彩色噴墨打印紙，其涂層所用的涂料可以通過以下方法配制。
一、配方原料 重量百分比(wt％)納米級氧化鋁 5～20硅溶膠粘結(jié)劑(濃度30％) 3～10強(qiáng)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、涂布液配制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(qiáng)陽離子分散劑的溶液，加入納米氧化鋁，從而制得改性納米氧化鋁溶液；3、在攪拌同時(shí)，向上述改性納米氧化鋁溶液加入硅溶膠粘結(jié)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，從而制得涂布液。
三、噴墨用紙加工條件涂布液濃度根據(jù)設(shè)備要求，調(diào)整涂布液的濃度，一般為10～30％；涂布量固體成份5～15g/m2；涂布基材定量120～230g/m2相片級原紙；干燥條件100℃×30秒；涂布方法超級壓光或鑄涂。
四、使用上述涂布液獲得的打印紙的性能測定結(jié)果如下光澤度(60°)，％＞45；白度，％＞70；防水性打印圖像干燥后，浸入蒸餾水10秒，無有溶墨現(xiàn)象；洇滲無；吸墨性打印后無油墨堆積現(xiàn)象；干燥速度＜15秒；
注光澤度按GB/T456的規(guī)定進(jìn)行；白度按GB/T7974的規(guī)定進(jìn)行；吸墨性用EPSON2100打印機(jī)，用黃色、品紅、青色、黑色對這四種顏色進(jìn)行試驗(yàn)，墨水為水溶性顏料而制成；干燥速度在環(huán)境溫度(23±2)℃，相對濕度(55±10)％的條件下測定。
本發(fā)明對照現(xiàn)有技術(shù)的有益效果是，由于其涂層中含有粒徑為30～80納米改性氧化鋁和粒徑小于20納米的無機(jī)硅溶膠，改性氧化鋁不但透明性好，比表面積大，能形成空隙度高的涂層，而且顆粒表面帶正電荷，可以與噴墨墨水中帶負(fù)電荷的染料產(chǎn)生靜電吸附；納米無機(jī)硅溶膠的膠體粒子微細(xì)，粘度較低，易于滲透氧化鋁，當(dāng)納米無機(jī)硅溶膠其水分蒸發(fā)時(shí)，膠體粒子牢固地附著在氧化鋁顆粒表面，粒子間形成硅氧結(jié)合，以使涂層牢固地附著在基材上，硅溶膠的比面積高達(dá)250m2/g，有良好的吸墨性能。因此，本發(fā)明的彩色噴墨打印紙，既能吸收水性油墨又能使墨滴不向周邊擴(kuò)散；又能使噴繪影像的畫面質(zhì)量接近或達(dá)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，噴墨打印后噴繪畫面可迅速干燥；具備防水性能，非打印部分的白度高，能適應(yīng)各種品牌、型號的彩色噴墨打印機(jī)。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。
實(shí)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粒徑小于20納米的無機(jī)硅溶膠(濃度30％)8g改性聚胺PloyFIX-700(強(qiáng)陽離子分散劑) 2g去離子水70g二、涂布液配制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，從而制得改性納米氧化鋁溶液；3、在攪拌同時(shí)，向上述改性納米氧化鋁溶液加入無機(jī)硅溶膠，從而制得涂布液。
三、噴墨用紙加工條件涂布液濃度上述涂布液的濃度為30％，納米改性氧化鋁在涂料中的濃度為20％；涂布量固體成份10g/m2；涂布基材定量230g/m2相片級原紙；干燥條件100℃×30秒；涂布方法超級壓光或鑄涂。
四、使用上述涂布液獲得的打印紙的性能測定結(jié)果如下光澤度(60°)，％＞55，按GB/T456的規(guī)定進(jìn)行；白度，％＞70，按GB/T7974的規(guī)定進(jìn)行；防水性打印圖像干燥后，浸入蒸餾水10秒，無有溶墨現(xiàn)象；洇滲無；吸墨性用EPSON2100打印機(jī)，用黃色、品紅、青色、黑色對這四種顏色進(jìn)行試驗(yàn)，墨水為水溶性顏料而制成，打印后無油墨堆積現(xiàn)象；干燥速度在環(huán)境溫度(23±2)℃，相對濕度(55±10)％的條件下測定，小于10秒。
實(shí)施例2一、配方原料 重量粒徑30～80納米的氧化鋁(AL2O3) 18g粒徑小于20納米的無機(jī)硅溶膠(濃度30％) 7g改性聚胺PloyFIX-700(強(qiáng)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、涂布液配制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，從而制得改性納米氧化鋁溶液；3、在攪拌同時(shí)，向上述改性納米氧化鋁溶液加入納米無機(jī)硅溶膠及聚乙烯醇(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，從而制得涂布液。
三、噴墨用紙加工條件涂布液濃度上述涂布液的濃度為30％，納米改性氧化鋁在涂料中的濃度為18％；涂布量固體成份15g/m2；涂布基材定量230g/m2相片級原紙；干燥條件100℃×30秒；涂布方法超級壓光或鑄涂。
四、使用上述涂布液獲得的打印紙的性能測定結(jié)果如下光澤度(60°)，％＞55，按GB/T456的規(guī)定進(jìn)行；白度，％＞90，按GB/T7974的規(guī)定進(jìn)行；防水性打印圖像干燥后，浸入蒸餾水10秒，無有溶墨現(xiàn)象；洇滲無；吸墨性用EPSON2100打印機(jī)，用黃色、品紅、青色、黑色對這四種顏色進(jìn)行試驗(yàn)，墨水為水溶性顏料而制成，打印后無油墨堆積現(xiàn)象；干燥速度在環(huán)境溫度(23±2)℃，相對濕度(55±10)％的條件下測定，小于10秒。
實(shí)施例3一、配方原料 重量粒徑30～80納米的氧化鋁(AL2O3) 6g粒徑小于20納米的無機(jī)硅溶膠(濃度30％) 4g氯化三甲基十二烷基銨(強(qiáng)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、涂布液配制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，從而制得改性納米氧化鋁溶液；3、在攪拌同時(shí)，向上述改性納米氧化鋁溶液加入納米無機(jī)硅溶膠；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，從而制得涂布液。
三、噴墨用紙加工條件涂布液濃度上述涂布液的濃度為12.8％，納米改性氧化鋁在涂料中的濃度為6％；涂布量固體成份5g/m2涂布基材定量130g/m2相片級原紙；干燥條件100℃×30秒；涂布方法超級壓光或鑄涂。
四、使用上述涂布液獲得的打印紙的性能測定結(jié)果如下光澤度(60°)，％＞48，按GB/T456的規(guī)定進(jìn)行；白度，％＞80，按GB/T7974的規(guī)定進(jìn)行；防水性打印圖像干燥后，浸入蒸餾水10秒，無有溶墨現(xiàn)象；洇滲無；吸墨性用EPSON2100打印機(jī)，用黃色、品紅、青色、黑色對這四種顏色進(jìn)行試驗(yàn)，墨水為水溶性顏料而制成，打印后無油墨堆積現(xiàn)象；干燥速度在環(huán)境溫度(23±2)℃，相對濕度(55±10)％的條件下測定，小于15秒。
實(shí)施例4一、配方原料 重量粒徑30～80納米的氧化鋁(AL2O3) 11g粒徑小于20納米的無機(jī)硅溶膠(濃度30％) 6g氯化十八烷基二甲基芐基銨(強(qiáng)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、涂布液配制1、將陽離子分散劑——氯化十八烷基二甲基芐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芐基銨溶液，加入納米氧化鋁，從而制得改性納米氧化鋁溶液；3、在攪拌同時(shí)，向上述改性納米氧化鋁溶液加入納米無機(jī)硅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，從而制得涂布液。
三、噴墨用紙加工條件涂布液濃度上述涂布液的濃度為21.5％，納米改性氧化鋁在涂料中的濃度為11％；涂布量固體成份8g/m2；涂布基材定量180g/m2相片級原紙；干燥條件100℃×30秒；涂布方法超級壓光或鑄涂。
四、使用上述涂布液獲得的打印紙的性能測定結(jié)果如下光澤度(60°)，％＞50，按GB/T456的規(guī)定進(jìn)行；白度，％＞90，按GB/T7974的規(guī)定進(jìn)行；防水性打印圖像干燥后，浸入蒸餾水10秒，無有溶墨現(xiàn)象；洇滲無；吸墨性用EPSON2100打印機(jī)，用黃色、品紅、青色、黑色對這四種顏色進(jìn)行試驗(yàn)，墨水為水溶性顏料而制成，打印后無油墨堆積現(xiàn)象；干燥速度在環(huán)境溫度(23±2)℃，相對濕度(55±10)％的條件下測定，小于10秒。
權(quán)利要求
1.一種相片級高光防水彩色噴墨打印紙，包括基材和涂布于基材表面的涂層，其特征在于上述涂層中主要含有用強(qiáng)陽離子分散劑改性的納米級改性氧化鋁和粘結(jié)劑。
2.如權(quán)利要求1所述的相片級高光防水彩色噴墨打印紙，其特征在于所述納米級改性氧化鋁由納米級氧化鋁與強(qiáng)陽離子分散劑反應(yīng)而成。
3.如權(quán)利要求2所述的相片級高光防水彩色噴墨打印紙，其特征在于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(quán)利要求2所述的相片級高光防水彩色噴墨打印紙，其特征在于所述強(qiáng)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芐基銨。
5.如權(quán)利要求1所述的相片級高光防水彩色噴墨打印紙，其特征在于所述納米級改性氧化鋁與粘結(jié)劑的重量比為5～20∶3～10。
6.如權(quán)利要求1所述的相片級高光防水彩色噴墨打印紙，其特征在于所述粘結(jié)劑為硅溶膠粘結(jié)劑。
7.如權(quán)利要求6所述的相片級高光防水彩色噴墨打印紙，其特征在于所述硅溶膠粘結(jié)劑為粒徑小于20納米的無機(jī)硅溶膠。
8.如權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的相片級高光防水彩色噴墨打印紙，其特征在于所述涂層中還含有固色劑及防水劑。
9.如權(quán)利要求8所述的相片級高光防水彩色噴墨打印紙，其特征在于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(quán)利要求9所述的相片級高光防水彩色噴墨打印紙，其特征在于所述涂層中還含有粘合劑、消泡劑、潤滑劑、降粘劑、保水劑、防霉防腐劑、抗氧化劑、增塑劑、增亮劑、熒光增白劑、表面活性劑。
全文摘要
一種相片級高光防水彩色噴墨打印紙，包括基材和涂布于基材表面的涂層，其特征在于上述涂層中主要含有用強(qiáng)陽離子分散劑改性的納米級改性氧化鋁和粘結(jié)劑。由于其涂層中含有粒徑為30～80納米改性氧化鋁和粒徑小于20納米的無機(jī)硅溶膠，所以，本發(fā)明的彩色噴墨打印紙，既能吸收水性油墨又能使墨滴不向周邊擴(kuò)散；又能使噴繪影像的畫面質(zhì)量接近或達(dá)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，噴墨打印后噴繪畫面可迅速干燥；具備防水性能，非打印部分的白度高，能適應(yīng)各種品牌、型號的彩色噴墨打印機(jī)。
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(yōu)先權(quán)日2006年3月8日
發(fā)明者翟大昌 申請人:汕頭市新協(xié)包裝材料廠