CN1285786A - 喷墨打印纤维介质 - Google Patents
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Abstract
提供一种喷墨打印用的介质,此介质改进了油墨在介质上的耐水牢度,改进了含水油墨在介质内的吸收,并使介质上喷墨打印出的图像呈现色彩且清楚。还提供了油墨/介质组合。所述打印介质是纤维织物基质或纤维片状基质,用带正电荷物质处理过,使喷出油墨中的颜料被有力地粘结到介质的纤维上。若适宜该打印介质还包括润湿剂,使介质易于吸收喷出的油墨。所述介质抗拉强度和抗撕强度高,使其适用作室外标志和旗帜。
Description
发明领域
本发明涉及印刷介质,更具体地说涉及一种纤维片材,这种片材经过处理提高了用喷墨打印机打印其上的图像质量。
发明背景
喷墨打印是一种非碰撞式记录回应电子信号(例如计算机产生的信号)信息的方法。喷墨打印机中,电子信号产生留在打印介质(例如纸或膜片)上的墨滴。喷墨打印机由于其可靠性、相对操作安静、自动记录能力、印刷质量好及成本低等特点,已在商业上被广泛接受。
目前的喷墨打印机中,以若干种原色油墨(典型的是墨色、青色、品红色和黄色)用于把文字和图像信息打印在印刷介质上。这些油墨主要由水组成,并含有可能是染料或颜料分散体的着色剂。染料基油墨当曝露于阳光中时易于褪色。颜料基油墨的光稳定性较好,特别是在室外使用时。大多数喷墨打印油墨还含有多羟基醇以防止喷嘴堵塞,它们还可含有各种其他的微量添加剂。美国专利5085698(转让给E.I.du Pont de Nemours & Company(以下称“DuPont”))公开了适用于喷墨打印的含颜料油墨。
喷墨打印图像由不连续的油墨点组成。为了打印有色的图画信息,例如照片或复杂图像,墨点具有良好的明确边界这一点是很重要的。油墨在印刷介质上的渗色或出现“灯芯效应”会降低图像的分辨率。如果喷印后图像易于被弄模糊,例如打印图像在油墨完全干燥之前被物理接触时所出现的那样,则喷墨打印图像会降级。打印颜色通过在油墨加载时以原色油墨进行复合而获得,加载时常常有超过所需量100%复盖量。当油墨以这种高密度形式喷涂时,油墨被迅速吸附入介质中是很重要的,因而油墨在有可能被弄模糊前已被干燥。
喷墨打印通常在普通纸上进行。对很多桌上印制文件来说纸是适用介质。在这种应用中片材并不处于有害的物理环境,如风、雨和阳光之中。若印刷介质长期置于有害物理环境下,需耐久性的应用中,例如印刷片用于地图、包装材料或室外标志和旗帜的场合,要求印刷介质比纸更强韧和更耐用。室外使用和在其他有害物理条件下使用的打印介质必须是高强度的,而且即使长时间曝露于风、雨和阳光之后必须仍能接收和保持高分辨率图像。适合在有害物理条件下使用(例如室外使用)的可喷墨打印介质,在润湿时必须不起皱或变形。尽管曝露于风、雨和阳光中长时间之后,介质强度必须还能维持。另一方面,喷墨打印介质必须能迅速吸收存在于喷墨印刷油墨中的水,甚至当油墨以高密度和高速度进行打印时也如此,以免油墨溢出介质表面。与此同时,喷墨打印介质必须其表面不助长油墨的灯芯效应,否则印刷图像将变得较模糊和比所需透明度过强。
合成纤维片,例如纺粘聚烯烃制的片材强韧、耐久和柔软,然而,当通常的喷墨打印油墨直接喷到合成纤维片上时,印刷图像却很差。此时颜色易被洗脱,图像界限不清楚(即颜色间的界限不清晰,而颜色由灯芯效应吸入未印区域)。因此,近来印刷产品必须能耐有害物理条件所用的喷墨打印介质由两层或多层组成。这类材料通常包括高强度片材(例如烯类聚合物及尼龙)制的载体层和复盖在载体层上的一层或多层可打印的亲水油墨接收层。PCT出版的WO 97/01448公开了一种喷墨打印基质,此基质由涂有辅助层的膜或无纺网材组成,而辅助层包含胶乳粘结剂、亲水二氧化硅、阳离子聚合物及表面活性剂。美国专利4775 594公开了一种可喷墨印刷的透明材料,由涂有透明涂层的聚酯膜组成,而透明涂层包括透明聚合物树脂及不挥发有机酸。美国专利542 9 860(转让给Du Pont)公开了一种可喷墨印刷的片材,由涂有亲水聚合物粘结剂的支持片组成,而所述粘结剂包括活性组份,例如酸基或碱基,这些酸基或碱基有助于把油墨粘到片材上。
涂复过的打印片材比所期望的要笨重,用于生产成本高。人们需要的是不笨重和不昂贵的单层片材,既强韧耐久,而也能喷墨打印。这种单层片材必须容易吸收水基喷墨打印油墨,甚至当油墨以高打印密度迅速使用时也如此。如果这种可喷墨打印片材适用于室外应用,则这种单层片材,即使曝露于风、雨和阳光之后也能保留喷墨油墨。
本发明概要
本发明提供了一种包含纤维聚合物基片的可喷墨打印介质,而这种基片表面有带正电荷物质。本发明的可喷墨打印介质是整体片状结构,其抗拉强度至少为20N/2.54cm,定量小于8盎司/码2,其吸水速度按照TAPPI T558pm-95,至少为0.01微升/毫米2/秒,而按照IJE法其颜色洗脱小于50%。优选此纤维聚合物基质是无纺片如纺粘聚烯烃片。所述纤维基质可由其表面有正电荷的胶态二氧化硅及润湿剂的纤维组成。或者,纤维基质可由其表面有正电荷质子、金属离子或阳离子聚合物的纤维组成,而且必要时,纤维表面还有润湿剂。
本发明还提供一种油墨/打印介质组合,它包含:(a)含水载体介质中含不溶性着色剂的油墨;(b)如前面所述的可喷墨打印介质。本发明还提供制造喷墨打印介质的方法,此方法包括下列步骤:(1)制成含水和带正电荷物质源的溶液。(2)用此溶液润湿纤维聚合物基质,所述基质的抗拉强度至少为20N/2.54cm,定量小于8盎司/码2;及(3)将基质干燥,使已干燥基质的吸水速度按照TAPPI T558pm-95测得至少为0.01微升/毫米2/秒,按照IJE法测得颜色洗脱为小于50%。带正电荷物质源优选自带正电荷胶体,酸,阳离子聚合物材料,及钙、铝、镁和锆的水溶性化合物。如果基质纤维不易润湿,则此制法可包括在用溶液将纤维基质润湿之前,将润湿剂加到溶液中这一额外步骤。按照本发明方法处理过的打印基质具有的四色光密度,按照OD法测得,至少比基质用溶液处理前该纤维聚合物基质的四色光密度大8%。
下面将以下述优选实施例加以更详细描述,以对本发明作更充分解释。
详细描述
本发明提供了一种喷墨打印用介质,它改进了介质上的油墨水牢度,改进了含水油墨在介质中的吸入能力。本发明还提供了其上喷墨打印图像呈现色彩(因为着色剂靠近介质表面保留)的介质,也提供能使得图像的线和边缘界限很分明和清晰地进行打印的介质。本发明的打印介质是纤维织物或片状基质,它们经过处理,使之易于吸收喷上的油墨,并能将喷上的油墨中的颜料和染料强劲地粘结到介质的纤维上。优选此介质具有高抗拉强度和撕裂强度,使得介质能作为标志和旗帜在室外使用。
本发明还提供油墨和介质的组合。此油墨/介质组合中的油墨是染料基或颜料基含水喷墨打印油墨。优选的含颜料油墨甚至长期曝露于阳光下仍能保持其颜色。染料基和颜料基油墨在美国专利5429 860(转让给Du Pont)中作了描述,此专利在此收作参考文献。更优选颜料基油墨的制备在下列实施例中作了描述。此油墨/介质组合中的打印介质是本专利申请中公开的打印介质。
本发明的喷墨打印介质由纤维基质组成,该基质经过处理已使之大大有利于喷墨打印。纤维基质优选为纺织或非纺织片,或者织物。更优选纤维是纤维基质聚合物纤维。这里所用的“纤维聚合物基质”是指织物和片,二者均为纺织的或无纺的,由合成聚合物纤维制成其基本部分,例如聚酰胺纤维、聚酯纤维或聚烯烃纤维,由这类纤维混纺制成;或由天然纤维与合成纤维混纺制成。更优选打印介质是整体结构。这里所用的“整体结构”指织物或片结构整个厚度均是同一类纤维或混纺纤维制成的纺织或无纺织物或片,其中纤维形成基本上均匀的层,它没有可区分的涂复层或层压层。
根据本发明的优选实施例,喷墨打印介质的纤维基质是由无纺片或纺织织物制的整体结构,所述片或织物是强韧,耐撕裂的,当曝露于大气或阳光中时不会迅速降解。优选的纤维基质是纤维聚烯烃片。适用的聚烯烃纤维片材包括聚丙烯和聚乙烯纺粘网材,稀松平纹织物,纺织缝隙膜、粗疏网材、闪蒸纺丝网材,以及由聚烯烃纤维混纺或聚烯烃纤维与别的纤维混纺组成的纺织片或无纺片。用作纤维基质的优选纺织织物,包括由聚酰胺、聚酯和聚烯烃纤维基本部份制成的织物。打印介质用的优选纺织织物包括由尼龙6,6,DACRON聚酯及聚酯纤维与天然纤维(例如棉花)混纺制成的织物。DACRON是Du Pont的注册商标。
由闪纺聚乙烯超细纤维丛丝网材制成的无纺片是特别优选用于本发明喷墨打印介质的纤维基质材料,这种纤维网如美国专利3169899及3532589(它们均转让给DuPont)所公开的,该专利在此收作参考文献。术语“超细纤维丛丝”(Plexifilamentary)指大量无规长度的细丝带状薄膜原纤维基元构成的三维完整网,平均膜厚小于4微米,中等原纤维宽度小于约25微米。在交错纤丝结构中,薄膜原纤维基元通常是沿结构的纵轴排齐共同延伸,原纤维在结构的整个长度、宽度和厚度的不同地方,以不规则距离间歇地连结和隔开,形成连贯的三维网。
一种这类超细丛丝片材是Du Pont出售的TYVEK纺粘烯烃片材。TYVEK是DuPont的注册商标。TYVEK片由闪纺聚乙烯制成,而此聚乙烯被热粘合成为重量轻的片材,该片材具有突出的强度而同时又显示对普通气候条件的良好耐受性。此外,因为TYVEK片材是用高密度聚乙烯制的,因此它易于再循环。TYVEK片材可以通过加入稳定剂而制取,这使得这种片材对于长期曝露于热或UV辐射更具有耐久性。也可把抗氧剂(例如Ciba-Geigy出售的Irganox1010)和酸性中和剂(例如氯化钙)加到片材的聚合物纤维中,以便在持续的风化过程中减少降解。
羟胺稳定剂也可加到片材的纤维中,以使TYVEK片对UV的降解作用稳定。
特别适用作本发明喷墨打印介质的纤维基质是TYVEK型1082C片材,因为它的抗拉和抗撕强度高。TYVEK型片材的厚度约为255微米,定量约为101g/m2(或3.0盎司/码2)。TYVEK1082C片材的埃尔曼多夫抗撕强度为5.0-9.2牛顿,抗拉强度约为360N/2.54cm。
根据本发明,纤维基质用使喷墨打印油墨中的带色颜料或染料能粘结到纤维基质上去的带正电荷物质进行处理。当纤维基质由疏水纤维(大多数合成聚合物纤维和片均如此)组成时,优选纤维基质以润湿剂处理。优选带正电荷物质及润湿剂以液体混合物或溶液形式用于纤维基质。对液态处理混合物或溶液来说,润湿剂使得能充分接触纤维基质,使得处理混合物或溶液中的带正电荷物质能尽可能多的到达纤维基质的纤维上。因此,所谓“处理溶液”,被定义为包括真溶液和胶态分散液。
纤维基质可以用含有正电荷物质和润湿剂(若需用时)的处理溶液进行处理,方法是把纤维基质浸入处理溶液中,然后将基质干燥。把纤维基质浸入处理溶液中要足够长时间,以便使基质饱和。当将基质从处理溶液中取出时,把过量溶液从基质除去。然后将基质风干或在炉中烘烤。或者,可以用给液辊、喷液辊、气刮刀或迈耶辊把处理液涂到纤维状基质上去。即使纤维基质上的处理溶液已被干燥后,带正电荷物质和润湿剂仍留在基质的纤维上。润湿剂使纤维变得更亲水(即更易接受含水喷墨油墨)。这里所用的“含水打印油墨”定义为可包括其他液体如醇类的水基油墨。人们相信,带正电荷物质在基质的纤维上形成质子化部位,这些部位起着把纤维中的含水油墨的颜料或染料;截留在靠近纤维基质表面的纤维中的作用。
优选的喷墨打印油墨是含颜料的油墨,因为含颜料油墨比其他油墨好,特别是在室外使用时。含颜料的喷墨打印油墨是颜料在含水载体介质中的分散液,其制法如下面实施例所述。含颜料的喷墨打印油墨中的颜料通常是阴离子的,但也可以是阳离子的。当颜料是阳离子的时候,优选打印介质中带正电荷物质应改换为带负电荷物质。
含颜料的油墨分散体的稳定性取决于分散剂在载体介质中维持溶解或维持分散的能力。当分散剂在载体介质中变得较少分散、较少溶解或不溶解时,颜料分散液失去稳定作用。这导致颜料分散液的沉淀,该沉淀作用通常也称作絮凝或凝固。虽不愿受理论的约束,但人们仍认为,本发明处理过的纤维打印介质表面的带正电荷物质起下列作用:(1)使颜料分散体失去稳定,故引起带电颜料的絮凝;(2)把油墨中带相反电荷的颜料吸引到基质的纤维上去;及(3)油墨中的含水部分被迅速吸进纤维基质的同时,在基质表面附近将颜料截留。如果本发明的打印介质与染料基喷墨打印油墨一起使用,则人们相信,本发明打印介质的带正电荷物质将使染料不溶解,这使得染料沉淀在纤维状基质之上。这种沉淀通常称作染料固着。
已发现使纤维状基质更具喷墨打印性能的带正电荷源,包括带正电荷胶体,强酸,氯水合铝,甘氨酸四氯水合铝锆(aluminumzirconium tetrachlorohydrex glycine)、氯化钙,以及它们的混合物。阳离子凝结剂和絮凝剂,例如钙、铝、镁和锆金属离子及含带正电荷位点(如胺和酰胺位点)的聚合物质也可用作带正电荷物质源。以处理液的方式将带正电荷物质涂于纤维基质的纤维上。
已经发现往处理溶液中加入润湿剂使纤维基质更具可喷墨打印性。这类润湿剂包括离子的、两性的和非离子的表面活性剂。处理液中的润湿剂有助于保证处理溶液渗透并处理难于到达打印介质基质纤维上的情况。可以把其他的少量成份加到处理液中,以改善混合及对打印介质基质的喷涂。例如,可把公知的消泡剂加到处理液中,以便在把此溶液涂到打印介质基质的过程中减少泡沫。也可把可溶混溶剂,例如异丙醇以少量加到处理溶液中,以便改进此溶液中成份的相容性。
处理溶液中活性组份浓度将取决于所需图像光亮度和清晰度(以光密度测量)、所需的颜色耐洗脱性,以及打印介质上喷墨打印物的所需耐擦性。打印介质上的活性组份真实浓度取决于用处理液处理打印介质时的吸湿率以及活性组份在处理溶液中的浓度。通过用处理溶液进行多次处理,则打印介质上获得的活性组份浓度会提高。当处理溶液用喷涂法、辊涂法、空气刮刀法或迈耶给液辊法进行涂布时,可以预期,若用处理溶液对打印介质同一表面涂布一次以上,便能处理得更均匀。将处理溶液涂到打印介质基质两面也是可取的,特别是当打印介质使用人要在打印介质的两面都打印时。
根据本发明的一个优选实施方案,用于处理纤维状聚合物基质使之更适宜喷墨打印的处理溶液,包括氯化钙,带正电荷的胶体二氧化硅,及一种或多种表面活性剂(见实施例4-8)。已发现能显著地改善聚烯烃为基础的基质的喷墨打印性能的一种带正电荷胶体二氧化硅是Du Pont出售的LUDOXCL-P(40%固含量)。LUDOX是DuPont的注册商标。当处理溶液中还包括氯化钙作为另外的带正电荷离子源时,已发现胶体二氧化硅对处理纤维基质制成可喷墨打印介质特别有效。与处理液中的胶体二氧化硅和氯化钙相混合的两种表面活性剂是醇乙氧基化丙氧基化物(Du Pont出售的MERPOLLF-H)及聚环氧烷改性的七甲基三硅氧烷(WITCO Corporation ofGreenwich,Connecticut出售的SIL WETL-77)。
根据本发明的另一实施方案,处理纤维聚合物基质制造更宜喷墨打印的介质的溶液可含有酸,单独使用或与表面活性剂合用。已发现在改进纤维基质的喷墨打印性能方面特别有效的一种酸是磷酸,特别是当与柠檬酸及表面活性剂合用时(见实施例10-16)。
根据本发明的另一优选实施方案,处理纤维聚合物基质制造更宜喷墨打印的介质的溶液可含有氯化钙,带正电荷的胶体二氧化硅,氯水合铝,甘氨酸四氯水合铝锆(aluminum zirconiumtetrachlorohydrex glycine)、及一种或多种水中的表面活性剂(见实施例17-20)。优选的表面活性剂是Union Carbide Corporationof Danbury,Connecticut。出售的非离子醇乙氧基化表面活性剂。TERGITOLMTN-6。其他的打印介质用的带正电荷物质的非酸源包括磷酸正丁酯(实施例21)和聚合物络合剂(实施例22和23)。
从实施例38-62可以明白,甚至在处理溶液中没有表面活性剂时,用各种酸处理多种纤维基质,也可改善喷墨打印图像的光密度。当酸的pH值小于2.2时,单独使用酸能改善经处理纤维基质上的喷墨打印图像的光学密度。
用这种溶液进行处理也减少了用酸处理过的基质上打印图像所观察到的渗色。下面总结了在实施例38-62中所用的酸在减少图像渗色和改善光密度(“OD”)方面的效果。
性能(在水中,20℃)酸(浓度) 浓解度 PK1 pH 有效性苯甲酸(~0.3%) ~0.3% 4.20 2.90 对渗色和OD影响
均不明显辛酸(~0.1%) ~0.1% 4.89 3.74 对渗色和OD影响
均不明显戊酸(~3%) ~3% 4.84 2.69 对渗色影响不明
显;对OD有效四硼酸(~5%) ~5.5% 4.00 2.25 对渗色影响不明
显;对OD有效对氨基苯磺酸(~2%) ~2% 3.22 2.09 对渗色及OD均有效琥珀酸(10%) >8% 4.21 2.14 对渗色及OD均有效甲氧基乙酸(20%) 自由溶解 3.57 1.61 对渗色及OD均有效苹果酸(20%) ~56% 3.46 1.64 对渗色及OD均有效柠檬酸(20%) ~60% 3.13 1.56 对渗色及OD均有效磷酸 (20%) 自由溶解 2.15 0.91 对渗色及OD均有效马来酸(20%) 自由溶解 1.91 0.84 对渗色及OD均有效草酸(14%) ~14% 1.27 0.54 对渗色及OD均有效氨基磺酸(10%) ~15% 0.99 0.04 对渗色及OD均有效盐酸 (3%) 自由溶解 -6.1 0.04 对渗色及OD均有效
已发现硫酸和各种无机酸改善了纤维基的喷墨打印性能。酸处理的一个缺点是酸会使基质降解,或与已处理基质上接触到的物质起反应。为此,实施例4-7和17-20的打印介质是本发明的更优选实施方案。
当纤维基质如上述进行处理时,生成了其上喷墨打印图像更清晰和色彩更丰富的打印介质。本发明打印介质上的图像在润湿时其颜色洗脱低,耐干擦和湿擦性能均好。人们预期,在印刷图像上涂上市售水基或溶剂基涂料可进一步改善其耐干擦和湿擦的性能。这类涂料包括供自Rohm & Haas of Philadelphia,Pennsylvania的RHOPLEXEmulsion E-2321,以及供自Water-Mat,Inc.of Syracuse,New York的WATER-MAT。
本发明打印介质是具有整体结构的经济性喷墨打印介质,它能保留喷墨打印上的油墨,并具严酷使用条件下所需的强度和耐久性。如下面所解释的,本发明的喷墨打印介质可贴附于其它基质,例如固体表面、织物或强化稀松平纹棉织物上。
下列非限制性实施例用于说明本发明的产物及制法,从任何意义上来说都不构成对本发明的限制。
实施例
下面实施例中,将片材样品用各种处理溶液处理使之饱和,然后通过包有橡胶的轧辊挤去过量处理溶液。随后将样品在炉中干燥。如下面实施例所述,检测已干燥样品的下述性能一种或多种:吸水性;喷墨打印颜色洗脱性;喷墨打印条码的可读性;及喷墨打印颜色的光密度。
油墨的制备
分散液Ⅰ的制备
1升烧瓶上安装机械搅拌器、温度计、氮气入口、干燥管出口和加料漏斗。烧瓶加入四氢呋喃(THF)164g,四丁基间-氯苯甲酸铵(TBACB)0.5g及1,1-双(三甲基甲硅烷氧基)-2-甲基丙烯15g。开始加入第一物料(THF20g;TBACB0.5g),加入时间120分钟。在此同时加入第二物料(三甲基甲硅烷基甲基丙烯酸102g),加入时间30分钟。在加入第二物料之后的30分钟,开始加入第三物料(甲基丙烯酸正丁酯92g,甲基丙烯酸甲酯32g),加入时间为又一个30分钟。第三物料加完后1小时,加入50g甲醇,并且蒸馏法除去挥发物100g。
分散液2的制备
1升烧瓶上安装机械搅拌器、温度计、氮气入口、干燥管出口及加料漏斗。烧瓶中加入四氢呋喃THF194g,TBACB1.2g及1,1-双(三甲基甲硅烷氧基)-2-甲基丙烯14g。开始加入第一物料(THF20g;TBACB1g),加入时间为120分钟。在此同时加入第二物料(三甲基甲硅烷基甲基丙烯酸95g),加入时间30分钟。第二物料加完后的30分钟,开始加入第三物料(甲基丙烯酸苄酯138g),加入时间为又一个30分钟。第3物料加完后1小时,加入25g甲醇,并用蒸馏法除去75g挥发物。
黑色浓缩物的制备
用下列方法制备黑色分散液:
组份 含量(份)FW18,炭黑颜料 200(Degussa Corp.,Allendale,NJ)分散溶液1 200异丙醇 500
把上述混合物加到二辊磨机中,并加工45分钟。制出含67%颜料及33%聚合物的颜料料屑。把300g该料屑用42g 45%氢氧化钾溶液中和并用1658g去离子水稀释,制成黑色浓缩液,含10%颜料固体。
青色浓缩液的制备
用下列方法制备青色分散液:
组份 含量(份)Endurophthal蓝GP,BT-617, 150(Cookson Pigment Inc.,Newark NJ)分散溶液2 200异丙醇 400
把上述混合物加到二辊磨机中并加工45分钟。制出含60%颜料及40%聚合物的颜料料屑。把250g该料屑用38g 45%氢氧化钾溶液中和,并用1212g去离子水稀释,制成青色浓缩液,含10%颜料固体。
品红色浓缩液的制备
用下列方法制备品红色分散液:
组份 含量(份)
喹吖啶酮R-122颜料 150
(Sun Chemical Corp.,Cincinnati OH)
分散溶液2 200
异丙醇 400
把上述混合物加到二辊磨机中,并加工45分钟制出含60%颜料及40%聚合物的颜料料屑。把250g该料屑用38g 45%氢氧化钾溶液中和并用1212g去离子水稀释制成品红色浓缩液,含10%颜料固体。
黄色浓缩液的制备
用下列方法制备黄色分散液:
组份 含量(份)
Diarylide Y128颜料 180
(Sun Chemical Corp.,Cincinnati OH)
分散溶液2 300
异丙醇 500
把上述混合物加到二辊磨机中,并加工45分钟。制得含55%颜料及45%聚合物的颜料料屑。把该料屑330g用57g 45%氢氧化钾溶液中和,并用1413g去离子水稀释,制成黄色浓缩液,含10%颜料固体。
原色油墨的制备
通过混合下列组份制备用于实施例1-37的黑、青、品红和黄四原色油墨:
颜料分散液: 黑(K) 青(C) 品红(M) 黄(Y)
组份
黑浓缩液(g) 35.0 - - -
青浓缩液(g) - 10.0 - -
品红浓缩液(g) - - 20.0 -
黄浓缩液(g) - - - 30.0
LiponicsEG-1(g) 5.7 5.0 5.0 6.0
二甘醇(g) 5.7 4.5 4.5 6.0
Surfynol440(g) 0.2 - - 0.2
ZonylFSO(g) - 0.05 0.05 -
去离子水(g) 51.6 80.5 70.5 60.5
通过混合下列组份制备用于实施例38-62的黑、青、品红和黄四原色油墨:
颜料分散液: 黑(K) 青(C) 品红(M) 黄(Y)
组份
黑浓缩液(g) 35.0 - - -
青浓缩液(g) - 10.0 - -
品红浓缩液(g) - - 20.0 -
黄浓缩液(g) - - - 30.0LiponicsEG-1(g) 5.7 5.0 5.0 6.0二甘醇(g) 5.7 4.5 4.5 4.5新戊醇(g) 1.0 - - -2-吡咯烷酮(g) 1.0 - - -ZonylFSO(g) - 0.05 0.05 0.05去离子水(g) 51.6 80.5 70.5 60.5
LiponicsEG-1是Lipo Chem.Co.of paterson,New Jersey出售的短链聚乙二醇。ZonylFSO是Du Pont出售的表面活性剂。Surfynol 440是Air Products,Inc.ofAllentown,Pennsylvania出售的表面活性剂。
打印
实施例1-37中,用来测定颜色洗脱及光学密度的油墨喷墨打印,是用Encad,Inc.ofSan Diego,California制的Encad NovajetPro-50彩色喷墨打印机进行的。Encad打印机在50英寸打印宽度彩色打印出300dpi×300dpi。打印图像是一系列下列颜色-黑、青、黄、品红、红、绿和蓝七个0.5英寸×0.5英寸正方形。用X-Rite密度计418型(X-Rite Inc.,Grandville,Michigan)测定彩色方块光密度。
实施例1-25中,为进行条码可读性检测,用Hewlett PackardDeskJet 560c打印机(Hewlett Packard,Palo Alto,CA)进行黑条码喷墨打印,此打印机彩色打印时为300×300dpi,黑色打印时为600×600dpi。
实施例38-62中,用Hewlett Packard DeskJet 560c喷墨打印机打印一系列下列颜色的七个0.5英寸×0.5英寸正方片:黑、青、黄、品红、红、绿和蓝色,用以测定光密度。实施例38-62中,用X-Rite密度仪418型测定彩色方块光密度。打印图形还包括黄色背景上的彩色线条排列,以说明油墨铺展的控制,因此表明图像的线条锐度和分辨率。
试验方法
在上述描述及下列非限制实施例中,采用下列试验方法测定记录各种颜色的特性和性能。ASTM指“美国试验和材料学会”(theAmerican Society for Testing and Materials)TAPPI指“纸浆和造纸工业技术协会”(the Technical Association of the Pulpand Paper Industry),而ANSI指“美国国家标准署”(the AmericanNational Standards Institute)。
定量:按ASTM D-3776测定(这里把它收作参考文献),以g/m2表示。下面实施例所报导的定量均是以片材进行至少12次测量所得结果的平均值。
吸收:使用视频接触角系统测量用ASTProducts,Billerica,Massachusetts制造的VCA 2500XE,按照TAPPI程序T558pm-95进行测定。从被测样品中切出三片未打印试样,每片为1英寸×0.25英寸。依次使用按程序滴下0.8微升小滴的机动注射器把一滴去离子水放在每个检测样品上。将样品下移而使注射器针头离开小水滴。小水滴被吸入检测试样的情况用电视摄像机记录下来,摄像机按程序工作,进行记录,速度为每3秒钟14.5个画面或每12秒钟5个画面,这取决于吸收速度。测定最初画面水滴体积及能明显看出水滴的最后画面的水滴体积,测得两水滴之差。以最初画面和明显看出水滴的最后画面之间水滴体积之差除以最初和最后画面经历的时间,便测出吸收速度。吸收速度以每秒由小水滴覆盖试料的每单位面积的微升数表示(微升/毫米2/秒)。
光密度:按照Du Pont开发的方法(以下称作“OD”法)进行测定。光密度是从被检测样品上反射的光量的度量。光密度是反射光量的倒数以10为底的对数。
光密度=log10(1/反射光)
光密度测定是以如上述打印的0.4英寸×0.4英寸的样品条上进行的,条上带有下列颜色-黑、青、黄、品红、红、绿和蓝的七个0.5×0.5英寸打印正方形。黑、青、黄和品红正方形用上述原色油墨打印。红、绿和蓝正方形则用四种原色油墨加以混合打印。
用X-RITE 418型密度仪(X-rite,Inc.Grandville,Michigan)测定每种颜色方块的光密度。密度仪设定为E态密度(ANSI/ISO 5-3-1995,ANSI/NAAPM IT2.18-1996)。对每一样品,测定样品未打印部位光密度。把此测量值储存于密度仪中。分别测定样品七种颜色的每一种光密度。由已打印部份测出的光密度减去样品未打印部份测出的光密度而求出每种颜色记录的光密度。记录下各实施例四原色颜色(黑、青、黄、品红)上测出的光密度,没有量纲。也记录下四原色颜色光密度的平均值。此每个样品计算的平均光密度和未处理对比样品的平均光密度来测出光密度的改进百分率。光密度的改进百分率计
颜色洗脱:根据下述由DuPont’s Ink Jet Enterprise创立的方法(以下称作“IJE”法)进行测定。按照IJE法,在0.5英寸×4英寸的样品条上进行,此片用下面颜色-黑、青、黄、品红、红、绿和蓝色打印七个0.5英寸×0.5英寸方块。打印用上述的颜料基油墨按照上述的喷墨打印法进行。用上述的X-RITE 418型密度仪测定每个打印方块的光密度。然后将已打印条浸入含水烧杯中。随后放入磁搅拌棒并把烧杯放在标准实验室搅拌器上。开动搅拌器并把样品搅拌30分钟。把检测样品从烧杯中移出并风干。用X-RITE 418型密度仪在经洗涤试样上检测七种颜色的每一种的光密度。
颜色洗脱百分率(耐水牢度的度量)由样品洗前和样品洗后的七种颜色中每一种上测出的光密度确定。将七种颜色的每一种的颜色洗脱百分率予以平均,得到下面实施例所记录的总颜色洗脱百分率。每种颜色的颜色洗脱百分率计算如下:
条码可读性:按照ANSI×3.182-1990进行测定,该方法在此作为参考文献。ANSI X3.182-1990检测法评定条形码可读性的条码打印质量。此检测法评估反差、调制、疵点及解码性等条码符号的打印质量,并把各类分为A、B、C、D和E五个级别。“A”级是最高级,代表最佳可读码,此码可以用扫描装置以最少数学计算进行解码。“F”级是扫描器能产生响应的条码最低级,代表需要用扫描装置进行深入数学计算来解读的条码。样品的总级别是上述各类中任一个所得的最低级别。如果十个条码扫描中的至少七个得到“F”或更好级别,则该条码被认为是“可读”的。
对用“Seagull科学系统”(Redmond,Washington)所售Windows软件所用条形码标件制出的Full ASCII Code 3-of-9和UPC-A条形码进行检测。用Hewlett Packard DeskJet 560c打印机(它以600×600dpi(黑色)进行打印)以上述黑色油墨在样品上喷墨打印上条形码。扫描器为带宽6密耳的PSC Quick Check 650扫描器,由“照像科学公司”(Photographic Sciences Corporation Inc.ofWebster,New York.)制造。扫描器与得自“自动鉴定系统”(AutomaticIdentification Systems of Westerville,Ohio)的扫描分析软件一起使用。
费雷泽多孔性:它是多孔材料空气透过性的度量,以单位英尺3/英尺2/分表示。费雷泽多孔性度量压差为0.5英寸的水柱时流过材料的空气体积。在真空体系设置孔隙,使空气有限制地流过样品直至达到可检测之量。孔的大小取决于材料的多孔性。费雷泽多孔性用带有校正孔的Sherman W.Frazier Co.双指针压力计测出,单位为英尺3/英尺2/分。
实施例1-9
将平均定量约为101g/m2(3.0盎司/码2)的TYVEK型1082c纺粘聚乙烯片样品浸入处理溶液中,此溶液含表面活性剂、氯化钙、胶体二氧化硅及去离子水,实施例1-8的重量百分含量列于表1中。表面活性剂是醇乙氧基化丙氧基化物(DuPont出售的MEPROLLF-H),聚环氧烷改性的七甲基三硅氧烷(WITCO Corporation ofGreenwich,Connecticut出售的SIL WETL-77),或它们的组合。氯化钙溶液占处理溶液的5-15%(由37.5%重量工业级溶液制)。带正电荷的胶体二氧化硅是胶体二氧化硅溶液形式(40%固含量)(DuPont出售的LUDOXCL-P)。
将湿样品通过包有橡胶的轧辊挤去过量溶液。片子吸收的溶液约等于片子重量(每平方码约为3盎司)。样品在炉中于90°-95℃被烘干,然后检测小水滴吸收性。用如上所述Encad喷墨打印机,使用如上所述七种颜色对已干的片子样品进行喷墨打印。按如上所述测定每一样品的光密度和颜色洗脱。测定光密度的改进百分率,方法是将实施例的经处理样品和未处理对比样品(实施例9)的平均光密度(根据油墨四原色计)加以比较,按如上所述将干燥样品也用黑色条码(使用Hewlett Packard DeskJet 560c打印机)进行打印,用条码扫描仪扫描以判定打印的图像是否足够清晰,可被条码扫描仪读出。
表1实施例 1 2 3 4 5 6 7 8 9处理溶液40%胶体二氧化 0 0 0 20 20 20 20 20 0硅溶液(wt.%)37.5氯化钙溶液 5 15 5 5 5 5 5 5 0(wt.%)MERPOLLF-H(wt.%) 1 1 1 1 2 1 0.5 0.2 0SILWETL-77(wt.%) 0.8 0.8 0.8 0.8 0 0 0 0 0pH 7.56 7.5 3.36*4 4 4 4 4 NA片的性能吸收 1.40 0.99 0.31 0.26 0.44 0.27 0.035 0.008 0.005微升/毫米2/秒颜色洗脱率(%) 8.2 15.7 9.9 9.4 9.3 15.0 6.6 3.5 83.7条码可读性 可读 可读 可读 可读 可读 可读 可读 可读 不可读光密度-黑 1.07 1.32 1.11 1.25 1.26 1.27 1.35 1.34 0.86光密度-品红 0.82 0.95 0.85 0.92 0.93 0.94 1.03 1.07 0.76光密度-黄 0.77 0.96 0.80 0.88 0.96 1.01 1.09 1.15 0.87光密度-青 0.70 0.93 0.81 1.01 0.89 1.01 1.11 1.08 0.66光密度-四色平均 0.84 1.04 0.89 1.02 1.01 1.06 1.15 1.16 0.79平均光密度改进(%) 6 32 13 29 28 34 46 47 NA~与未处理片实施例9比较*pH用18%HCl调整
从实施例4-7可以看出,经与同一片材的未处理样(实施例9)相比较,含20%胶体二氧化硅溶液(40%固含量)、5%氯化钙(37.5%溶液)及0.5%-2%表面活性剂的处理溶液,大大地改善了纺粘聚乙烯基质的喷墨打印性能。处理过的样品吸水比未处理样品快七倍多。实施例9的未处理样品水坚牢度比实施例4-7的任何经处理样品小五倍。印在经处理样品上的条形码足够清晰,可以用条码扫描机阅读,而同样打印在未处理样品上条形码则不能被条形码扫描机阅读。最后,打印在经处理样品上的四原色油墨的光密度,比未处理对比样品上的大28%-46%。
实施例1-3表示本发明的另一实施方案,其中氯化钙是打印介质上的唯一带正电荷物质源。实施例1和2表明,氯化钙溶液(37.5%CaCl2)重量百分比的增大改进了打印图像的光密度。实施例1-3表明,当氯化钙溶液重量百分比维持于恒值5%时,处理溶液pH的降低在光密度方面仅导致很有限的改进。虽然实施例2表明氯化钙是带正电荷物质唯一来源时,光密度方面获得重大改进,但是实施例2的打印图像显示15.7%的相当高褪色率。人们还观察到,实施例2的打印图像比实施例4-7的图像更带粉笔样。实施例2的打印图像比实施例4-7的打印图像的机械完整性更差,因而更易擦去,因此时实施例4-7中,打印介质胶体二氧化硅作为带正电荷物质的又一来源。当氯化钙是打印介质上带正电荷物质唯一来源时,若氯化钙被从介质中逐出与打印油墨结合在一起的情况下,会在打印图像上观察到白点。
虽不愿受理论的限制,但人们相信,比起以氯化钙作为带正电荷离子的情况,带正电荷胶体二氧化硅形成球状或簇状,它们与打印介质的纤维形成更强力缠连。因此,比起氯化钙是打印介质上唯一带正电荷物质源的情况来看,阴离子油墨颜料粘到胶体二氧化硅的球状表面上时,打印图像与纤维基质具有更强机械完整性。另一方面,人们相信,打印介质上存在一些氯化钙,使得喷墨打印图像上的颜色更亮和更清晰,因为介质表面存在氯化钙离子使得阴离子油墨中的颜料在表面絮凝,这样颜料便对形成明亮鲜明的图像发挥最大作用。
实施例10-16
将与实施例1-9所用片材相同的TYVEK1082c型片样品,浸于含表面活性剂、酸及去离子水(其重量百分数列于实施例10-16表2)的处理溶液中。所用表面活性剂为磷酸丁酯钾盐(DuPont所售的ZELAC-TY)或辛基苯氧基聚乙氧基乙醇非离子表面活性剂(UnionCarbide Corporation of Danbury,Connecticut出售的TRITONX-100)。所用酸是磷酸或磷酸与柠檬酸的混合物。处理溶液通过将表面活性剂加到去离子水中,然后加入少量80%试剂级磷酸调节pH而制得。在实施例16中(此例也使用柠檬酸),首先用磷酸把pH调到1.7,然后用柠檬酸把pH调到1.64。用Brinmmann 691型pH计测量pH值。
让湿样品通过包有橡胶的轧辊之间以挤去过量溶液。被片子吸取的溶液重量约相当于片重(每平方码片材约3盎司)。样品在炉子中于90°-95℃下干燥,然后检测小水滴吸收度。用上述Encad喷墨打印机以七种上述颜色将已干片样进行喷墨打印。如上所述测定每一样品的光密度和颜色洗脱率。通过比较实施例的经处理样品与未处理对比样品(实施例9)的平均光密度(根据四原色计算)而测出光密度的改进百分率再用已干样品进行黑色条码打印(使用HewlettPackard DeskJet 560c打印机),并用条码扫描仪进行扫描,如上所述,测定打印图是否足够清晰,可以被条码打印机读出。结果记录在下面表2中。
表2实施例 10 11 12 13 14 15 16处理溶液ZELAC-TY(wt.%) 6.0 6.0 4.0 0 0 0 6.0TRITONX-100(wt.%) 0 0 0 1.0 0.6 0.25 0酸 H3PO4 H3PO4 H3PO4 H3PO4 H3PO4 H3PO4 柠檬酸/
H3PO4溶液pH 1.7 2.0 1.7 1.5 1.5 1.5 1.64片的性能吸收微升/毫米2/秒 0.67 0.60 0.07 0.27 0.32 0.14 1.06颜色洗脱率(%) 3.4 10.5 10.8 7.4 7.0 4.4 6.2条码可读性 可 可 不可 可 可 可 可光密度-黑 1.20 1.10 0.96 0.95 1.05 1.09 1.21光密度-品红 0.90 0.90 0.66 0.63 0.77 0.82 0.92光密度-黄 0.96 0.93 0.77 0.72 0.80 0.86 0.97光密度-青 0.94 0.92 0.69 0.67 0.76 0.94 0.97光密度-四色平均 1.0 0.96 0.77 0.74 0.85 0.93 1.02平均光密度改进(%) 27 22 无 无 8 18 29~与未处理片实施例9比较
实施例10和16证实了一种处理纤维聚合物基质制造更宜喷墨打印的介质的溶液,此溶液含有酸,与磷酸正丁酯钾(ZELAC-TY)合用。已发现磷酸在改进纤维基质喷墨打印性能方面特别有效,特别是当与柠檬酸和磷酸丁酯钾合用时。虽不受理论的约束,但人们相信,磷酸和酸化的磷酸丁酯钾均用作打印介质上的带正电荷物质,它们使阴离子喷墨打印油墨中的颜料絮凝,并粘在打印介质近表面。酸化的磷酸正丁酯钾有粘到打印介质纤维基体上的疏水端,又有粘到阴离子喷墨打印油墨颜料上的亲水端,人们还相信,在酸性环境中磷酸丁酯钾起润湿剂作用,使得打印介质更易吸收含水喷墨打印油墨。
一种特别有效的处理溶液制备如下:首先把磷酸丁酯钾(6%重量)加到去离子水中,然后此溶液中加入少量磷酸调节溶液pH值到1.7,随后再用柠檬酸调溶液pH值至1.64(实施例16)。打印在实施例16打印介质上的喷墨打印图像,比打印在实施例10介质上的图像有更均匀的外观,实施例10中磷酸是仅有的酸。人们相信,柠檬酸的存在会使致打印介质表面上的油墨颜料更易铺开。如实施例16所述处理的纤维片,比实施例9未处理过的样品吸水快200倍。检测耐水牢度时,实施例9的未处理样品上,喷墨打印图像中的颜色损失比实施例16的经处理样品大13倍。打印在实施例16经处理样品上的条形码足够清晰,可以用条形码扫描机阅读,而同样打印在未处理样品上的条形码不能用条形码扫描机阅读。此外,打印在实施例16已处理样品上的四原色油墨的平均光密度,比实施例9未处理对比样品上的大29%。
实施例11证实,当处理溶液的pH值升高时磷酸正丁酯钾(ZELAC-TY)是不太有效的润湿剂,因此打印介质的吸收性降低,介质上的打印图像颜色洗脱率加大。实施例12证实,减少处理液中磷酸丁酯钾的量至4%重量,对打印介质的吸收性及打印在介质上的图像的光密度,均有不利影响。实施例13-15证实,用非离子表面活性剂(TRITONX-100)代替磷酸丁酯钾,使打印在经处理的打印介质上的图像光密度改进很小。
实施例17-20
将定量为101g/m2(3.0盎司/码2)的TYVEK1082c型纺粘聚乙烯片样品,浸入含正电荷胶体二氧化硅、氯化钙、氨水合铝、甘氨酸四氨水合铝锆(aluminum zirconium tetrachlorohydrexglycine)、表面活性剂及去离子水的处理液中。带正电荷胶体二氧化硅溶液是实施例4-8中所用的LUDOXCL-P(40%固含量),氯化钙是37.5%重量工业级溶液。氨水合铝是以Chlorohydrol出售的50%重量溶液,而甘氨酸四氯水合铝锆(aluminum zirconiumtetrachlorohydrex glycine)是以REZAL36G出售的35%溶液,后两种产品均是Reheis Inc.,Berkeley Heights,NJ.的产品。表面活性剂是非离子醇乙氧基化物溶液,含10%水(Union Carbide出售的TERGITOLTMN-6(90%水)AQ),其浓度在0-1.5%重量范围内变化。实施例17-20中,胶体二氧化硅、氯化钙、氯水合铝及甘氨酸四氨水合铝锆(aluminum zirconuim tetrachlorohydrex glycine)的浓度维持恒定。处理溶液的制法是:搅拌下先将润湿剂加至水中,然后将其余组份逐渐加到含润湿剂的水中,同时继续搅拌配成处理液。
使湿的样品通过包有橡胶的轧辊挤去多余的处理液。被片子吸取的溶液约相等于片重(每平方码片子约3盎司)。将片子在炉中于90°-95℃下干燥,然后检测其小水滴吸收性。用Encad喷墨打印机(如上所述)及七种颜色(如上所述)进行喷墨打印,如上所述测定每一样品的光密度和颜色洗脱率,通过比较实施例经处理样品和未处理对比样品(实施例9)的平均光密度而测定光密度改进百分数。结果记录在下列表3中。
表3实施例 17 18 19 20处理溶液40%胶体二氧化 17 17 17 17硅溶液(wt.%)37.5氯化钙溶液 9 9 9 9(wt.%)REZAL36G(wt.%) 3 3 3 3CHLORHYDROL(wt.%) 2 2 2 2TERGITOLTMN-6(90%水溶液)(wt.%) 1.5 0.5 0.1 0片的性能吸收 0.45 1.18 0.023 0.022微升/毫米2/秒颜色洗脱率(%) 4.5 2.6 8.2 25.6条码可读性 可读 可读 可读 可读光密度-黑 0.98 0.87 1.00 1.01光密度-品红 1.20 1.11 1.17 1.20光密度-黄 0.99 0.89 0.97 0.96光密度-青 1.39 1.23 1.26 1.33光密度-四色平均 1.14 1.02 1.10 1.12平均光密度改进(%) 44 29 39 42~与未处理片实施例9比较
实施例17-20阐述的是本发明的其他优选实施方案。这些实施例处理溶液中的组份百分重量,除了表面活性剂外,均保持恒定。虽不愿受理论的约束,但人们相信,带正电荷胶体二氧化硅、氯化钙、氯水合铝,及甘氨酸四氯水合铝锆(aluminum zirconiumtetrachlorohydrex glycine)每一个均起着处理介质上的带正荷物质源的作用。如讨论上述实施例4-8一样,人们相信,带正电荷胶体二氧化硅形成球型或簇,它们与打印介质的纤维有力地缠连到一起,而且阴离子喷墨打印油墨中的颜料粘到其上。打印介质上二价氯化钙的存在使得喷墨打印图像上的颜色更亮和更清晰。如讨论上述实施例4-8一样,介质表面上氯化钙离子的存在使人们相信,阴离子油墨中的颜料在介质靠近表面处絮凝,从而生成亮而清楚的打印图像。人们相信,处理溶液的三价甘氨酸四氯水合铝锆(aluminumzirconium tetrachlorohydrex glycine)及氯水合铝的存在起强络合剂的作用,它们比氯化钙产生更大的颜料絮凝物,因而改善了喷墨打印图像的机械完整性。用实施例17-20的带正电荷物质的混合物处理打印介质,生成可喷墨打印介质,在此介质之上,可以打印出光密度优异、颜色洗脱性低及耐擦性良好的图像。
实施例17-20还证实,增大处理溶液中非离子的醇乙氧基化物表面活性剂(TERGITOLTMN-6)的百分重量,能明显改善喷墨打印介质的吸收性,但不牺牲其图像质量。实施例17和18表明,存在0.5%-1.5%醇乙氧基化物表面活性剂明显改善了介质的吸收性,而同时保持打印图像的光密度。
实施例21-22
在实施例21和22中,如实施例17-20所述那样,检测定量为71g/m2(2.1盎司/码2)的TYVEK1070P型纺粘聚乙烯片材,此片材通过其一面热压上定量为23g/m2(0.68盎司/码2)的交叉叠层强化疏松平纹织物材料(Amoco Nisseki CLAF,Inc.of Atlanta,GA所售)而予以增强。将实施例21的样品浸入实施例17的处理液中,然后检测前在炉中于90°-95℃干燥。实施例22的样品检测前不处理。各样品用上述Encad喷墨打印机,以前述的七种颜色进行喷墨印刷。如上所述测定每一样品的光密度及颜色洗脱率。通过比较实施例21经处理样品与实施例22的未处理对比样品的平均光密度(以四原色油墨颜色为基础计算)测出光密度的改进百分率。结果记录在下面表4中。
表4实施例 21 22处理溶液40%胶体二氧化 17 0硅溶液(wt.%)37.5氯化钙溶液 9 0(wt.%)REZAL36G(wt.%) 3 0Chlorohydrol(wt.%) 2 0(TERGITOLTMN-6 1.5 0(90%AQ)(wt%)片的性能吸收 0.23 0.005微升/毫米2/秒颜色洗脱率(%) 4.9 78.3条码可读性 可读 不可读光密度-黑 0.95 0.88光密度-品红 1.14 0.78光密度-黄 0.92 0.77光密度-青 1.27 0.78光密度-四色平均 1.07 0.80平均光密度改进(%) 34 -~与未处理片实施例9比较
实施例21证实,用强化疏松平纹织物材料层压的纺粘聚乙烯片所构成的印刷介质,用带正电荷胶体二氧化硅、氯化钙、氯羟化铝,甘氨酸四氯水合铝锆(aluminum zriconium tertachlorohydrexglycine),及表面活性剂的混合物进行处理,可以制得优异的可喷墨打印介质。可预料,若把纺粘片材层压到增强的疏松平纹织物片材的反面,可制得另一种打印介质。
实施例23-25
实施例23-25说明许多含有非酸源正电荷物质的另一类打印介纺粘聚乙烯片样品浸入去离子水中含下列化合物组合之一的处理液中:
磷酸正丁酯,水包油乳化剂烷氧基化物硫酸盐(Union Carbide出售的TRITONW-30)(实施例23);
带正电荷的胶体二氧化硅,非离子醇乙氧基化物表面活性剂(TERIGITOLTMN-6(90%AQ))以及液态阳离子聚铵盐(聚二甲基二烯丙基氯化铵)絮凝剂(PERCOL406-F得自AlliedColloids,Suffolk,VA)(实施例24)。
带正电荷的胶体二氧化硅,非离子醇乙氧基化物表面活性剂,以及高级阳离子聚丙烯酰胺衍生物絮凝剂(C 411,得自Chemtall,Inc.of Riceboro,Georgia)(实施例25)。
在去离子水中各组份的浓度列于下表5中。实施例23的处理液通过首先将TRITONW-30加至去离子水中,然后逐渐加入磷酸正丁酯调节pH值而制得。在调节pH值时,用IKA制造的型号为UltraTurrax T25/S1的实验室分散器,把溶液连续地混合。实施例24和25的处理溶液通过首先加入表面活性剂,然后往溶液中逐渐加入其他成份而制得。
让湿样品通过包有橡胶的轧辊挤去多余溶液。被片子吸取的溶液约等于片重(每平方码片上约为3盎司)。样品在炉中90°-95℃下干燥,然后检测小水滴吸收性。用Encad喷墨打印机(上述)以七种颜色(上述)将已干燥片样品进行喷墨打印。如上所述测量每一样品的光密度及颜色洗脱率。通过比较实施例经处理样品和未处理对比样品(实施例9)的平均光密度(以四原色油墨为基础计算)。结果记录在下表5中。
表5实施例 23 24 25处理溶液PERCOL406-F(wt.%) - 7 0C411(wt.%) - 0 140%胶体二氧化硅溶液 - 7 10(wt.%)TERGITOLTMN-6 - 1.5 1.5(90%AQ)(wt.%)磷酸正丁酯(wt.%) 5 - -TRITONW-30(wt.%) 0.4 - -片的性能吸收 1.82 0.13 0.69微升/毫米2/秒颜色洗脱率(%) 6.1 10.3 23.4条码可读性 可读 可读 可读光密度-黑 0.90 1.11 0.77光密度-品红 0.74 1.01 0.72光密度-黄 0.78 0.87 0.68光密度-青 0.85 1.03 0.90光密度-四色平均 0.82 1.00 0.77平均光密度改进(%) 4 27 无~与未处理片实施例9比较
实施例23表明,通过用磷酸正丁酯作为正电荷物质源处理介质,纺粘聚乙烯打印介质上打印图像的光密度得到了适度的改进。实施例24表明,用阳离子聚铵凝结剂(PERCOL406-F)处理,纺粘聚乙烯打印介质上打印图像光密度产生一定的改进。用实施例25的阳离子聚丙烯酰胺衍生物凝结剂(C 411)处理,未发现如此的改进。比起实施例4-8,10,16及17-20上的更优选打印介质的喷墨打印图像,实施例23和24中的打印图像在明亮和颜色鲜明方面差很多。
实施例26-28
处理无纺纺粘聚丙烯片材样品,并评估其小水滴吸收性、颜色洗脱率及打印图像的光密度。此聚丙烯片由经过热轧光的多层熔纺聚丙烯纤维制成,其厚度为229微米(9密耳),定量为126g/m2(3.7盎司/码2)。
将片材的一个样品浸于处理溶液A中,另一个样品浸于处理溶液B中,而片材的对比样品不进行处理。处理溶液A是含有表面活性剂、酸及去离子水的溶液,其重量百分比如实施例16所列(6%Zelac-TY;去离子水;用磷酸和柠檬酸的混合物调节pH为1.64)。处理溶液B是含有胶体二氧化硅、氯化钙、表面活性剂及去离子水的溶液,其重量百分比如实施例4所列(20%胶体二氧化硅溶液(40%固含量);5%氯化钙溶液(37.5%CaCl2);1%MERPOLLF-H;0.8%SILWETL-77)。被片子吸取的溶液约相当于片子的定量。让片子通过包有橡胶的轧辊挤去多余溶液。把样品在炉中于90°-95℃下干燥。
然后如上所述检测每一样品的小水滴吸收性。用如上所述的Encad喷墨打印机以上面所述的七种颜色将片样进行喷墨打印。如上所述测定每一样品的光密度和颜色洗脱。通过比较实施例的经处理样品和未处理对比样品(实施例28)的平均光密度(以四原色油墨为基础计算)而测定光密度的改进百分率。结果记录于下列表6中。
表6实施例 26 27 28处理溶液 A B 对比片性能吸收 1.10 0.86 <0.001微升/毫米2/秒水洗脱率(%) 12.1 10.0 63.1光密度-黑 1.24 1.25 0.95光密度-品红 0.91 0.94 0.76光密度-黄 0.99 0.92 0.73光密度-青 0.83 0.89 0.72光密度-四色平均 0.99 1.0 0.79平均光密度改进(%) 25 27 -~与未处理片实施例22比较
实施例26-28表明,通过用处理溶液A(6%Zelac-TY;去离子水;用磷酸和柠檬酸混合物调节pH至1.64)或处理溶液B(20%胶体二氧化硅溶液(40%固含量);5%氯化钙溶液(37.5%CaCl2);1%MERPOLLF-H及在水中的0.8%SIL WETL-77表面活性剂)。通过把处理溶液A和B涂于无纺聚丙烯片材,片材的吸收性、颜色洗脱性等物理性能均获得显著改进。
实施例29-31
将纺织聚酯织物材料的样品进行处理,并评估小水滴吸收性、颜色洗脱率及打印颜色的光密度。此聚酯织物是纺织的DACRON聚酯,厚度为0.386mm,定量为110g/m2(3.27盎司/码2)。
将织物的一个样品浸入处理溶液A中,将织物的又一样品浸入处理溶液B中,织物的对比样品不进行处理。处理溶液A是含表面活性剂、酸及去离子水的溶液,其重量百分比如实施例16所列(6%ZELAC-TY;去离子水;用磷酸与柠檬酸的混合物把pH调到1.64)。处理溶液B是含胶体二氧化硅、氯化钙、表面活性剂及去离子水的溶液,其重量百分比如实施例4所列(20%胶体二氧化硅(40%固含量);5%氯化钙(37.5%CaCl2);1%MERPOL LF-H;0.8%SIL WETL-77)。被片子吸收的溶液与其定量约相等。让湿样品通过包有橡胶的轧辊便把过量溶液挤出。把样品在炉中于90°-95℃中进行干燥。
然后如上所述检测每一样品的小水滴吸收性。用上述Encad喷墨打印机使用上述七种颜色将片样喷墨打印。如上所述测定每一样品的光密度和颜色洗脱率。通过比较实施例经处理样品和未处理对比样(实施例31)的平均光密度(以四原色油墨为基础计算)而测定光密度的改进百分率。结果记录在下表7中。
表7实施例 29 30 31处理溶液 A B 对比片性能吸收 * * 0.004微升/毫米2/秒水洗脱率(%) 21.9 37.7 77.2光密度-黑 1.12 1.21 0.70光密度-品红 0.82 0.83 0.57光密度-黄 0.83 0.82 0.60光密度-青 0.80 0.83 0.55光密度-四色平均 0.89 0.92 0.61平均光密度改进(%) 46 51 -~与未处理片实施例25比较*吸收速度>11微升/毫米2/秒
实施例29-31表明,纺织聚酯织物材料通过用处理溶液A(6%Zelac-TY;去离子水;用磷酸和柠檬酸的混合物将pH调到1.64)或处理溶液B(20%胶体二氧化硅溶液(40%固含量);5%氯化钙溶液(37.5%CaCl2);1%MERPOLLF-H及在水中的0.8%SIL WETL-77表面活性剂)进行处理,大大改进了喷墨打印性能。此片的吸收性、颜色洗脱率及光密度等物理性能通过纺织聚酯织物涂上处理液A和B而被大大改善。
实施例32-34
将纺织的棉织物材料样品进行处理,并评估其小水滴吸收性、颜色洗脱和打印颜色的光密度。棉织物由100%纺织棉制成,厚度为0.439mm,定量为137g/m2(4.06盎司/码2)。将织物的一个样品侵入处理溶液A中,织物的另一样品浸入处理溶液B中,而织物的对比样品不经处理。处理溶液A为含表面活性剂、酸及去离子水的溶液,其重量百分比如实施例16所列(6%ZELAC-TY;去离子水;用磷酸及柠檬酸的混合物将pH调至1.64)。处理溶液B是含胶体二氧化硅、氯化钙、表面活性剂及去离子水的溶液,其重量百分比如实施例4所列(20%胶体二氧化硅溶液(40%固含量);5%氯化钙溶液(37.5%CaCl2);1%MER POLLF-H;0.8%SIL WETL-77)。片子吸取的溶液约相等于织物的定量。让湿样品通过包橡胶的轧辊挤去过量溶液。样品在炉中于90°-95℃下被干燥。
然后如上所述检测每一样品的小水滴吸收性。片样用上述的Encad喷墨打印机以上述的七种颜色进行喷墨打印。如上所述检测每一样品的光密度及颜色洗脱。通过比较实施例被处理样品和未处理对比样品(实施例34)的平均光密度(以四原色油墨为基础计算)而测出光密度的百分改进。结果列于下表8中。
表8实施例 32 33 34处理溶液 A B 对比片性能吸收微升/毫米2/秒 * * 0.003颜色洗脱率(%) 7.7 9.6 30.4光密度-黑 1.11 1.22 1.04光密度-品红 0.78 0.81 0.68光密度-黄 0.78 0.83 0.70光密度-青 0.79 0.83 0.72光密度-四色平均 0.86 0.92 0.79平均光密度改进(%) 9 16 -~与未处理片实施例27比较*吸收速度>11微升/毫米2/秒
实施例32-34表明,纺织棉织物材料的喷墨打印性通过用处理溶液A(6%ZeLac-TY;去离子水;用磷酸及柠檬酸的混合物把pH调至1.64)或处理溶液B(20%胶体二氧化硅溶液(40%固含量);5%氯化钙溶液(37.5%CaCl2);1%MERPOLLF-H;0.8%SIL WETL-77)进行处理而得到改善。通过在纺织棉织物上使用处理溶液A和B,其片吸收性、颜色洗脱率及光密度等物理性能均得到改善。
实施例35-37
将纺织聚酯与棉50/50混纺织物进行处理,并评估其小水滴吸收性、颜色洗脱率和打印颜色的光密度。此混纺织物由50%棉和50%聚酯制成。该混纺织物的厚度是0.165mm,定量为113g/m2(3.35盎司/码2)。
将一个织物样品浸入处理溶液A中,另一个织物样品浸入处理溶液B中,而织物的对比样品不进行处理。处理液A是含表面活性剂。酸及去离子水的溶液,其重量百分比如实施例16所列(6%Zelac-TY;去离子水;其pH值用磷酸与柠檬酸的混合物调至1.64)。处理液B是含胶体二氧化硅、氯化钙、表面活性剂及去离子水的溶液,其重量百分比如实施例4所列(20%胶体二氧化硅溶液(40%固含量);5%氯化钙溶液(37.5%CaCl2);1%MERPOLLF-H;0.8%SIL WETL-77)。被片子吸取的溶液约相等于其定量。让样品通过包橡胶的轧辊挤去过量溶液。样品在炉中于90°-95℃下被干燥。
然后如上所述检测每一样品的小水滴吸收性。片样用上述的Encad喷墨打印机以上述的七种颜色进行喷墨打印。如上所述检测每一样品的光密度及颜色洗脱率。通过比较实施例经处理样品和未处理对比样品(实施例37)的平均光密度(以四原色油墨为基础计算)而测出光密度的改进百分率。结果列于下表9中。
表9实施例 35 36 37处理溶液 A B 对比片性能吸收微升/毫米2/秒 0.031 0.025 0.002颜色洗脱率(%) 4.1 19.8 24.0光密度-黑 1.07 1.22 0.76光密度-品红 0.76 0.81 0.64光密度-黄 0.86 0.86 0.67光密度-青 0.80 0.79 0.65光密度-四色平均 0.87 0.92 0.68平均光密度改进(%) 28 35 -~与未处理片实施例31
样品35-37表明,纺织聚酯/棉混纺织物材料的喷墨打印性能通过用处理溶液A(6% Zelac-TY;去离子水;用磷酸及柠檬酸的混合物把pH调至1.64)或处理溶液B(20%胶体二氧化硅溶液(40%固含量);5%氯化钙溶液(37.5% CaCl2);1% MERPOLLF-H及在水中的O.8%SIL WETL-77)进行处理而得到大大改善。通过在纺织聚酯/棉混纺织物上涂处理溶液A和B,片的吸收性、颜色洗脱率及光密度等物理性能均获得大大改进。
实施例38-62
实施例38-62表明三种不同织物用不同的酸处理如何改进织物的喷墨打印性能。使用下列织物:
1.100%聚酯。此聚酯织物是纺织的DAC RON聚酯,其厚度为0.386mm,定量为110g/m2(3.27盎司/码2)。(以下称聚酯织物)。
2.100%尼龙6.6。此尼龙织物是已擦洗和已去浆的塔夫绸,织物单位重量为74.5g/m2(2.21盎司/码2),厚度为0.132mm(Milliken类型670922/198)(以下称为“尼龙织物”)。
3.70%聚酯/30%棉。此70/30聚酯/棉混纺织物是纺织织物(以下称“混纺织物”)。
将这些织物浸入下列酸溶液的一种之中。把过量液体滴去,并把织物片在20-40℃下干燥。把已干织物用胶纸粘牢在衬纸上,并以上述原色油墨,使用Hewlett Packard DeskJet 560c喷墨打印机在其上打印。三种织物中每一种的未处理对比样品也进行打印,如上所述将用于测量光密度的七色正方图形打印在样品上。此外,为了以肉眼比较线条锐度和图形分辨率,把包括黄色背景上的有色线条排列的印刷图形打印上去。
如上所述测量每一样品的光密度。通过将实施例经处理样品和未处理对比样品的平均光密度(以四原色油墨计算)进行比较而测定光密度的改进百分率。
用肉眼评估小点铺开控制情况。无控制的油墨铺开出现“灯芯效应”或“渗色”效应,即油墨颜色移动进入相邻未打印区。这种“灯芯效应”或“渗色”常沿着片或织物的纤维出现。无控制的小点铺开导致边沿模糊、着色区域之间界限不清晰的线条。定级为“差”(“P”)的小点铺开控制代表一种颜色与相邻颜色之间或一种颜色与未打印区之间的边界很难限定的打印质量。定级为“尚可”(“F”)的小点铺开控制代表一种颜色与相邻颜色之间或一种颜色与未打印区之间的边界清楚限定,但还表示一种颜色与相邻颜色之间有颜色迁移的打印质量。定级为“良好”(“G”)的小点铺开控制则代表一种颜色与相邻颜色或一种颜色与未打印区之间的边界清楚、明确限定的打印质量。
聚酯织物样品的结果记录在下面表10中,尼龙织物样品的结果记录在下面表11中,混纺织物样品的结果记录在下面表12中。酸溶液处理溶液 在水中的酸浓度 溶液pH序号C 10%琥珀酸 2.14D 10%氨基碳酸 0.04E 14%草酸 0.54F 20%柠檬酸 1.56G 20%马来酸 0.84H 20%苹果酸 1.64I 20%甲氧基乙酸 1.61J 20%磷酸 0.91K 饱和的邻氨基苯磺酸(~2%) 2.09L 饱和的四硼酸(~5%) 2.25M 饱和的戊酸(~3%) 2.69N 10%柠檬酸 1.70O 50%柠檬酸 1.36P 3%盐酸 0.04Q 3%盐酸,5%ZELEC-TY 0.04R 0.3%苯甲酸 2.90S 0.1%辛酸 3.74
表10(聚酯织物)
实施例 38 39 40 41 42 43
处理溶液 F J E D H 对照
pH 1.56 0.91 0.54 0.04 1.64
片的性能
光密度-黑 1.16 1.15 0.96 1.09 1.15 0.80
光密度-品红 0.74 0.79 0.70 0.70 0.75 0.57
光密度-黄 0.80 0.83 0.74 0.76 0.77 0.59
光密度-青 0.79 0.82 0.76 0.80 0.80 0.61光密度-四色平均 0.87 0.90 0.79 0.84 0.87 0.64平均光密度改进(%) 36 41 23 31 36 -~与未处理片实施例37比较小点铺展控制定级 G G G G G F
表11(尼龙织物)实施例 44 45 46 47 48 49 50处理溶液 L M C G I K NpH 2.25 2.69 2.14 0.84 1.61 2.09 1.70片的性能光密度-黑 0.92 0.96 1.15 1.11 1.02 0.98 1.16光密度-品红 0.67 0.71 0.76 0.74 0.70 0.72 0.76光密度-黄 0.64 0.60 0.79 0.79 0.64 0.67 0.71光密度-青 0.69 0.74 0.81 0.80 0.76 0.79 0.83光密度-四色平均 0.73 0.75 0.88 0.86 0.78 0.79 0.87平均光密度改进(%) 9 12 31 28 16 18 30~与未处理片实施例50比较小点铺展控制定级 P P G G G G G
表11(尼龙织物)
(续)实施例 51 52 53 54 55 56处理溶液 O P Q R S 对照pH 1.36 0.04 0.04 2.90 3.74片的性能光密度-黑 1.21 1.11 1.19 0.84 1.01 0.87光密度-品红 0.76 0.74 0.84 0.66 0.66 0.56光密度-黄 0.75 0.72 0.85 0.60 0.58 0.61光密度-青 0.85 0.78 0.85 0.75 0.67 0.64光密度-四色平均 0.89 0.84 0.93 0.71 0.73 0.67平均光密度改进(%) 33 25 39 6 9 -~与未处理片实施例50比较小点铺展控制定级 G G G P P P
表12(混纺)实施例 57 58 59 60 61 62织物 混纺 混纺 混纺 混纺 混纺 混纺处理溶液 F J E D H 对照pH 1.56 0.91 0.54 0.04 1.64 -片的性能光密度-黑 1.26 1.22 1.06 1.06 1.27 0.88光密度-品红 0.81 0.76 0.69 0.71 0.82 0.58光密度-黄 0.85 0.82 0.71 0.73 0.85 0.58光密度-青 0.88 0.89 0.77 0.75 0.89 0.63光密度-四色平均 0.95 0.92 0.81 0.81 0.96 0.67平均光密度改进(%) 42 37 21 21 43 -~与未处理片实施例56比较小点铺展控制定级 G G G G G G
对本领域技术熟练人员来说将会明白,对本发明的打印介质可以进行改进和变动。因此,就本发明广义上来说,本发明并不限于上述的具体详述或所举实施例。因此,包含在上面叙述和实施例中的内容应理解为只是举例说明而已,并不是加以限制。
Claims (25)
1.一种可喷墨打印的介质,它包括其表面带有正电荷物质的纤维聚合物基质;
所述喷墨打印介质具有:
整体结构,
抗拉强度至少为20N/2.54cm,
定量小于8盎司/码2,
按照TAPPI T558pm-95法测定,其水吸收速度至少为0.01微升/毫米2/秒,以及
按照IJE法用喷墨油墨打印测定其颜色洗脱率小于50%。
2.根据权利要求1的可喷墨打印介质,其中该喷墨打印介质的颜色洗脱率,按照IJE法测定小于25%,而吸水速度按照TAPPIT558pm-95法测定,至少为0.2微升/毫米2/秒。
3.根据权利要求1的可喷墨打印介质,其中所述纤维聚合物基质是无纺片材。
4.根据权利要求3的可喷墨打印介质,其中所述无纺片材是纺粘聚烯烃片,
用黑色颜料基油墨打印在该介质上的喷墨打印条形码,当按照ANSI X 3.182-1990进行检测时,能被条形码扫描仪阅读,以及
按照OD法测定时,该介质的四色光密度至少为0.85。
5.根据权利要求2的可喷墨打印介质,其中所述纤维基质由其表面带有正电荷胶体二氧化硅和润湿剂的纤维组成。
6.根据权利要求5的可喷墨打印介质,其中所述纤维基质由其表面带有氯化钙的纤维组成。
7.根据权利要求2的可喷墨打印介质,其中所述纤维基质由其表面带有润湿剂及至少一种化合物的纤维组成,而所述化合物选自钙、铝、镁和锆的水溶性化合物。
8.根据权利要求2的可喷墨打印介质,其中所述纤维基质由其表面带有正电荷质子和润湿剂的纤维组成。
9.一种复合片材,由权利要求1的可喷墨打印介质层压于强化稀松平纹织物材料上组成。
10.一种可喷墨打印介质,它包括聚合物纤维的整体片材,该片材纤维表面有带正电荷胶体二氧化硅及润湿剂;
所述可喷墨打印介质具有:
抗拉强度至少20N/2.54cm,
定量小于8盎司/码2,
按照TAPPI T 558 pm-95测出的吸水速度至少为0.01微升/毫米2/秒,以及
按照IJE法测出的颜色洗脱率小于50%。
11.根据权利要求10的可喷墨打印介质,其中所述纤维基质的纤维表面有氯化钙,氯水合铝,及甘氨酸四氯水合铝锆(aluminumzirconium tetrachlorohydrex glycine)。
12.根据权利要求10的可喷墨打印介质,其中聚合物纤维包括闪纺聚烯烃纤维。
13.一种油墨/打印介质组合,它包括:
(a)含有水载体介质及染料或颜料着色剂的油墨;
(b)包含纤维聚合物基质的可喷墨打印介质,该基质表面有带正电荷物质,其中所述介质具有整体结构,抗拉强度至少为20N/2.54cm,定量小于8盎司/码2,按照TAPPI T558pm-95测出的吸水速度至少为0.01微升/毫米2/秒,按照IJE法测出的颜色洗脱率小于50%。
14.根据权利要求13的油墨/打印介质组合,其中所述油墨包含分散在水载体介质中的阴离子颜料着色剂。
15.根据权利要求14的油墨/打印介质组合,其中所述喷墨打印介质的颜色洗脱率按照IJE法测得为小于25%,吸水速度按照TAPPIT558 pm-95,至少为0.25微升/毫米2/秒。
16.根据权利要求15的油墨/打印介质组合,其中所述纤维聚合物基质由其表面带有正电荷胶体二氧化硅和润湿剂的纤维组成。
17.根据权利要求15的油墨/打印介质组合,其中所述纤维聚合物基质由其表面带有正电荷质子和润湿剂的纤维组成。
18.制造喷墨打印介质的方法,包括如下步骤:
制成包含水和带正电荷物质源的溶液;
用此溶液润湿纤维聚合物基质,所述基质的抗拉强度至少为20N/2.54cm,定量小于8盎司/码2;及
将该基质干燥,所述干燥基质的吸水速度按照TAPPI T558 pm-95测出至少为0.01微升/毫米2/秒,其颜色洗脱率按照IJE法测出小于50%。
19.权利要求18的方法,其中所述带正电荷物质源选自带正电荷胶体、酸及钙、铝、镁和锆的水溶性化合物。
20.权利要求19的方法,其中所述干燥的纤维聚合物基质的四色光密度,按照0D法测出,比该纤维聚合物基质用该溶液润湿前其四色光密度至少大8%。
21.权利要求19的方法,其中所述溶液包括酸,而且其中溶液的pH小于2.5。
22.权利要求21的方法,其中所述溶液由2%-10%重量磷酸丁酯钾盐组成,而且其中所述酸包括磷酸。
23.权利要求19的方法,其中所述溶液至少由2%重量胶体二氧化硅和至少0.4%重量表面活性剂组成。
24.权利要求23的方法,其中所述表面活性剂选自醇乙氧基化物,醇乙氧基化丙氧基化物,及聚环氧烷改性的七甲基三硅氧烷。
25.权利要求23的方法,其中所述溶液由4%-12%重量胶体二氧化硅,0.4%-5%重量表面活性剂,及1%-10%氯化钙组成。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |