彩色商务打印纸研究现状与发展前景(三)
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2006-10-27 06:00:00
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根据涂层吸墨机理,彩色喷墨打印纸的吸墨涂层可以分为膨润型和空隙型,或者是树脂类和颜料类。膨润型吸墨涂层主要由一些能够吸水膨胀的高分子组成,如明胶、聚乙烯醇、聚乙烯毗咯烷酮、PT-丙基纤维素等组成,承接油墨后,树脂发生轻度膨胀,粘住墨液,吸收油墨,但油墨干燥速度慢,抗水性差;而空隙型吸墨涂层则是由具有微孔性结构的颜料或能形成多孔性结构的材料构成,如无定形氧化硅、氧化铝等,形成内部孔隙结构,实现对墨滴的快速吸收和颜色固着作用,油墨干燥速度快,抗水性好。
氧化硅是目前应用最广泛的空隙型吸墨涂层颜料。氧化硅颜料的吸墨性强,亮度大,不透明性高,比容积大,油、水吸收性好。多孔状的氧化硅颜料可分为胶体(纳米)硅、烟法硅、沉淀硅及凝胶硅或硅胶。表1总结了各种氧化硅颜料的物理特性。胶体硅在水中是非孔状的稳定性分散,这些粒子是由密集相硅元素组成,大小在1Onm1至100nm之间•颜料中的多孔性主要来源于胶体硅粒子的堆集,表面积由球形粒子外部表面积构成,因此与粒子直径有关。
由于聚合或聚集,形成连续的、刚性的和多孔状的三维网状结构类似于传统徐料,用作彩色喷墨打印纸涂料的粘合剂种类也有很多,常见的有聚乙烯醇(PVA)、聚醋酸乙烯醋(PVAC)、干酪素、大豆聚合物、梭甲基纤维素(CMC)、竣基丁苯胶乳、改性淀粉等。与乳胶及天然胶粘剂相比,PVA的勃结强度最大,况且PVA有很好的成膜性能,因为它是水溶性的合成胶乳,所以能根据需要调控PVA的性能,例如,尽管PVA是亲水性的,但也能制成疏水的PVAoPVA能在室温下形成易变形的膜,且膜的耐磨性较好。此外,PVA的相容性好,能与其它水状胶体、胶粘剂、颜料及辅料共混,不影响其它物质的性能。
为了保证图像色彩有一定的牢度,特别是彩喷图像遇水再干燥后不会发生图像变模糊或色彩扩散现象,通常在涂料中加入阳离子电荷的聚合物固色剂。之所以使用的是阳离子固色剂,这是因为彩色喷墨打印纸所使用的油墨通常是由阴离子染料、水和其它特殊助剂诸如润湿剂等组成。当阴离子染料接触到徐层中的阳离子聚合物时,就会生成不溶于水的络合物,从而将油墨固定在徐层颜料颗粒的表面,防止了墨水的渗透和扩散,同时也提高了打印图像的色彩密度。在配置涂料时,同时将几种固色剂混合使用有利于色彩表现真实。
通常使用阳离子固色剂有聚乙烯亚胺、Poly-DADMAC或聚乙烯胺,在徐料中的用量为113份。阳离子把阴离子染料分子吸引到非常高比表面积的二氧化硅颜料上,并在这里被截留,阻止了染料分子横向移动。这种横向移动会引起印刷图像的渗化,或者减少光学密度,加速纸的透印。有研究表明,阳离子染料固色剂同样也能提高耐水性。
2.3彩色喷墨纸涂层结构特点
涂层结构决定着徐层的性能,进而决定着徐布纸的性能指标。彩色喷墨打印纸是一类有特殊功能的徐布纸,既具有常规涂布纸的性能又有较大的差别,最突出的特点是吸收性能较好和光泽度高。彩色喷墨打印纸的徐层结构包括外孔隙结构和龟裂结构两种。
外孔隙结构就是在涂层表面能看到均匀分布的小孔或凹坑存在,表面具有与内部相一致的孔隙结构,包括表面封闭和开放两种形式,涂层的孔隙包括颜料间孔隙和颜料内孔隙。这种徐层结构在扫描电镜下(SEM)。
龟裂结构因涂层结构表面具有类似龟壳表面图案的裂纹结构而得名,形成这种结构的原因可能有两个:一是通过胶粘剂改性来控制它的分子量和表面电荷,从而影响其表面张力,使得它在干燥过程中发生微龟裂。二是将涂层在低于所添加的聚合物的玻璃转化温度(Tg)下干燥,聚合物由于表面张力的作用发生破裂不能形成完整的膜,形成的沟纹就是这种类似龟壳的裂纹结构。
2.4彩色喷墨打印纸的质量要求
彩色喷墨打印纸是一种新型记录纸,因为发展快,还没有统一的质量标准。但是,根据其实际使用情况,油墨吸收性、光泽度、墨滴点圆性、接触角、打印色密度等是空隙型彩色喷墨打印纸最重要的指标,分别决定着油墨的干燥速度、图像的明亮度、打印分辨率和图像的色彩强度,共同影响着图像的打印效果。色密度是衡量打印图像质量的一个重要性能参数,影响着打印图像最终的视觉效果、色域和色彩逼真度,它不仅与纸页接触角、墨滴点圆性和表面吸收性能有关,还与着色剂在纸页表面留着有关。因此,可以看出,彩色喷墨打印纸性能指标是相互影响,在生产中必须综合考虑各项性能指标,才能获得质量较好的彩色喷墨打印纸。
3.彩色商务打印纸的发展前景
前几年,国内市场上的彩色喷墨打印纸还是以进口为主,但现在,由于国内一些厂家在引进、消化、吸收国外彩色喷墨打印纸生产技术的基础上,都先后致力于研制开发彩色喷墨打印纸,其生产的彩色喷墨打印纸不仅价格较低,比进口的同类产品低20%-50%,而质量则可以与进口产品媲美,在国内市场上占据相当的市场份额。因此,国产彩色喷墨打印纸具有很强的市场竞争力。
据行业统计显示,在2000年,中国彩色喷墨打印纸年消耗量不到1.5万吨,但到2005年,彩色喷墨打印纸的产量超过8万吨,年增长幅度达40%。这是由于彩喷设备的旺销推动了彩色喷墨打印纸的快速发展。
同样,彩色激光打印机的发展也促进了彩色激光打印纸需求量不断增加。在过去,由于彩色激光打印机的价格很高,其在商务领域难以得到普及。自去年开始,由于彩色激光打印机价格走平民化路线,使得彩色激光打印成为企业办公领域的新宠,因为其在打印品质和打印成本方面要比喷墨打印机更胜一筹。为了获得理想的效果,喷墨打印机要求使用价格不菲的特殊打印纸,打印成本高昂,但彩色激光打印即使在普通纸张上也能打出质量优异的图像,耗材使用成本要低得多。因此,据资料介绍,今年以来,彩色激光打印机的市场需求呈现爆发性地增长,增幅超过110%,因此也促使彩色激光打印纸的市场需求量不断加大。近期,日本开发了多种功能性的彩色激光打印纸,如耐光性及耐水性的彩色激光打印纸,扩大了彩色打印纸的应用范围。这种耐水性的激光打印纸,是经过特殊的徐层,光泽度和白度有所升高,同时印刷质量也更加卓越,有超群的画像再现性。

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