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3彩色噴墨打印紙的研究     調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，近幾年來，隨著彩色噴墨打印紙加工制造技術(shù)的進步，彩色噴墨紙的承印質(zhì)量越來越高，而且價格也不斷下降，使得彩色噴墨打印技術(shù)成為商務(wù)辦公及家庭文檔和圖像輸出的主要方式，占去彩色商務(wù)打印市場的70%，而且以超過40%的增長率持續(xù)增長。彩色噴墨打印紙的質(zhì)量主要決定于其吸墨徐層的性能，尤其是相紙級彩色噴墨打印紙，要求打印出來的畫面在彩色的鮮艷度、飽和度、細部層次、清晰度·彩色還原和色牢度都能達到彩色相紙的水平。彩色噴墨打印紙要達到高質(zhì)量的圖像效果，其涂層要具有以下特性:能夠均勻快速地吸收墨水，不發(fā)生滲色、蹭臟，不透印;墨點真圓度高、邊緣銳利，網(wǎng)點濃度高，圖像分辨率高;色彩牢度好，圖像和文字要有好的耐水性、耐光性、耐摩擦性及保存性;色彩還原性好，飽和度高，有較高的顏色密度和顏色強度。 3.1國內(nèi)外彩色噴墨打印紙的研究現(xiàn)狀     國外對彩色噴墨打印紙的研究開始得比較早，相關(guān)的報道和專利都比較多。研究內(nèi)容主要集中在噴墨打印紙徐料、徐布工藝、徐料組成和打印圖像等方面。例如，對彩色噴墨打印紙研究得較深入有Hyun-Kook，Margaret等人，他們研究認為(1)常規(guī)涂布顏料替代一部分鋁土和二氧化硅以降低生產(chǎn)成本;(2)氣相二氧化硅對徐層結(jié)構(gòu)和打印性質(zhì)量的影響;(3)二氧化硅和氧化鋁對徐層結(jié)構(gòu)和打印質(zhì)最的影響;(4)顏料的化學性能和粒徑對徐層結(jié)構(gòu)的影響以及徐層結(jié)構(gòu)對打印質(zhì)量的影響等。(5)金屬氧化物在光澤噴墨打印紙涂料中的研究。此外，還有Rich Y.R.等人研究了陽離子添加劑的加入對徐料性能有較大影響，增加了涂料的粘度、屈服應(yīng)力和彈性模量。Cawthorne J.等人作了改性瓷土和二氧化硅混用生產(chǎn)無光噴墨打印紙的研究。Boylan J.R.研究了聚乙烯醇作噴墨打印紙膠粘劑的研究。Jopson R.N.研究了膠粘劑改性及其在刮刀涂布生產(chǎn)噴墨打印紙中的應(yīng)用。A.Hladnik采用自己開發(fā)的打印測試表格衡量打印圖像質(zhì)量，利用主要組分分析法(PCA)作了噴墨打印紙質(zhì)量評價的研究。Jonckherree E.和Mabire作了提高無光澤和高光噴墨打印紙耐水性等方面的研究;Katri Vikman作了涂布噴墨打印紙耐牢性能的研究;Henry Wilhelm對噴墨打印彩色照片和傳統(tǒng)沖洗的彩色照片的耐光性能進行了探討等。     然而，國內(nèi)是近幾年才專注于涂布噴墨打印紙的研究。目前，國內(nèi)從事彩色噴墨打印紙研究的主要機構(gòu)主要有湖南造紙研究所、華南理工大學、山東輕工業(yè)學院、西北科技大學、南京林業(yè)大學和天津遠大材料有限公司等。研究內(nèi)容主要包括彩色噴墨打印紙的分析、徐層性能、涂料組成和專用化學品等方面。大多集中介紹二氧化硅涂布顏料、涂布化學品的應(yīng)用等方面，而開展的實驗研究則比較少。已有的研究包括:對高光澤彩色噴墨打印紙徐層結(jié)構(gòu)及紙頁性能的研究，對噴墨打印紙涂層的研究，以及北京制漿造紙研究院和湖南造紙研究所對彩色噴墨打印紙的開發(fā)研究等。 3.2彩色噴墨打印紙涂料研究     研究表明，涂層微觀及宏觀孔隙結(jié)構(gòu)對彩色噴墨紙的打印質(zhì)量有很大的影響，因為油墨組成中大部分是水(2%-5%的染料或顏料，2%-5%的表面活性劑和添加劑，30%保濕劑，65%的水)，涂層為了固著油墨，必須快速吸水，并防止水滲入紙基，以免影響打印質(zhì)量。在傳統(tǒng)的高嶺土、碳酸鈣及二氧化欽等涂布顏料中，利于液體吸收的孔隙(。.2-0.4um)有效體積分數(shù)較小以及利于液體流動(0 .OZ-0 .04um)的孔隙直徑較窄，不適宜大量用作彩色噴墨打印紙涂布顏料。而由于硅、鋁的氧化物的吸油量大(20?？搜趸栉土窟_200-350克)、BET比表面積大(250-600m2/g)，且能形成類似于海綿狀的高孔隙率網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，當油墨接觸含硅的徐層時，多孔狀的徐層快速吸收油墨溶劑，而染料和著色劑則固著在涂層表面，呈現(xiàn)出良好的光學印刷密度，所以比較適合用作噴墨打印紙涂布顏料。     根據(jù)涂層吸墨機理，彩色噴墨打印紙的吸墨涂層可以分為膨潤型和空隙型，或者是樹脂類和顏料類。膨潤型吸墨涂層主要由一些能夠吸水膨脹的高分子組成，如明膠、聚乙烯醇、聚乙烯毗咯烷酮、PT-丙基纖維素等組成，承接油墨后，樹脂發(fā)生輕度膨脹，粘住墨液，吸收油墨，但油墨干燥速度慢，抗水性差;而空隙型吸墨涂層則是由具有微孔性結(jié)構(gòu)的顏料或能形成多孔性結(jié)構(gòu)的材料構(gòu)成，如無定形氧化硅、氧化鋁等，形成內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)對墨滴的快速吸收和顏色固著作用，油墨干燥速度快，抗水性好。     氧化硅是目前應(yīng)用最廣泛的空隙型吸墨涂層顏料。氧化硅顏料的吸墨性強，亮度大，不透明性高，比容積大，油、水吸收性好。多孔狀的氧化硅顏料可分為膠體(納米)硅、煙法硅、沉淀硅及凝膠硅或硅膠。表1總結(jié)了各種氧化硅顏料的物理特性。膠體硅在水中是非孔狀的穩(wěn)定性分散，這些粒子是由密集相硅元素組成，大小在1Onm1至100nm之間·顏料中的多孔性主要來源于膠體硅粒子的堆集，表面積由球形粒子外部表面積構(gòu)成，因此與粒子直徑有關(guān)。     由于聚合或聚集，形成連續(xù)的、剛性的和多孔狀的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)     類似于傳統(tǒng)徐料，用作彩色噴墨打印紙涂料的粘合劑種類也有很多，常見的有聚乙烯醇  (PVA)、聚醋酸乙烯醋(PVAC)、干酪素、大豆聚合物、梭甲基纖維素(CMC)、竣基丁苯膠乳、改性淀粉等。與乳膠及天然膠粘劑相比，PVA的勃結(jié)強度最大，況且PVA有很好的成膜性能，因為它是水溶性的合成膠乳，所以能根據(jù)需要調(diào)控PVA的性能，例如，盡管PVA是親水性的，但也能制成疏水的PVA o PVA能在室溫下形成易變形的膜，且膜的耐磨性較好。此外，PVA的相容性好，能與其它水狀膠體、膠粘劑、顏料及輔料共混，不影響其它物質(zhì)的性能。       除了分散劑、染料、消泡劑等助劑以外，固2006年5月 表1幾種氮化硅頗料的特性 ┌───────┬────────────┐│納米氧化硅    │非孔狀粒子(球形)穩(wěn)定分  ││              │散液，防止沉降          │├───────┼────────────┤│煙法硅(氣相硅)│非孔狀粒子(球形)的弱聚  ││              │集，易剪切分散          │├───────┼────────────┤│沉淀硅        │結(jié)構(gòu)上類似于煙法硅      │├───────┼────────────┤│硅膠          │由于聚合或聚集，形成連續(xù)││              │的、剛性的和多孔狀的三維││              │網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)                │└───────┴────────────┘劑。  　　為了保證圖像色彩有一定的牢度，特別是彩噴圖像遇水再干燥后不會發(fā)生圖像變模糊或色彩擴散現(xiàn)象，通常在涂料中加入陽離子電荷的聚合物固色劑。之所以使用的是陽離子固色劑，這是因為彩色噴墨打印紙所使用的油墨通常是由陰離子染料、水和其它特殊助劑諸如潤濕劑等組成。當陰離子染料接觸到徐層中的陽離子聚合物時，就會生成不溶于水的絡(luò)合物，從而將油墨固定在徐層顏料顆粒的表面，防止了墨水的滲透和擴散，同時也提高了打印圖像的色彩密度。在配置涂料時，同時將幾種固色劑混合使用有利于色彩表現(xiàn)真實。     通常使用陽離子固色劑有聚乙烯亞胺、Poly-DADMAC或聚乙烯胺，在徐料中的用量為113份。陽離子把陰離子染料分子吸引到非常高比表面積的二氧化硅顏料上，并在這里被截留，阻止了染料分子橫向移動。這種橫向移動會引起印刷圖像的滲化，或者減少光學密度，加速紙的透印。有研究表明，陽離子染料固色劑同樣也能提高耐水性。 3.3彩色噴墨紙涂層結(jié)構(gòu)特點     涂層結(jié)構(gòu)決定著徐層的性能，進而決定著徐布紙的性能指標。彩色噴墨打印紙是一類有特殊功能的徐布紙，既具有常規(guī)涂布紙的性能又有較大的差別，最突出的特點是吸收性能較好和光澤度高。彩色噴墨打印紙的徐層結(jié)構(gòu)包括外孔隙結(jié)構(gòu)和龜裂結(jié)構(gòu)兩種。     外孔隙結(jié)構(gòu)就是在涂層表面能看到均勻分布的小孔或凹坑存在，表面具有與內(nèi)部相一致的孔隙結(jié)構(gòu)，包括表面封閉和開放兩種形式，涂層的孔隙包括顏料間孔隙和顏料內(nèi)孔隙。這種徐層結(jié)構(gòu)在掃描電鏡下(SEM)如圖1所示。     龜裂結(jié)構(gòu)因涂層結(jié)構(gòu)表面具有類似龜殼表面圖案的裂紋結(jié)構(gòu)而得名，形成這種結(jié)構(gòu)的原因可能有兩個:一是通過膠粘劑改性來控制它的分子量和表面電荷，從而影響其表面張力，使得它在干燥過程中發(fā)生微龜裂。二是將涂層在低于所添加的聚合物的玻璃轉(zhuǎn)化溫度(Tg)下干燥，聚合物由于表面張力的作用發(fā)生破裂不能形成完整的膜，形成的溝紋就是這種類似龜殼的裂紋結(jié)構(gòu)。圖2描述的是這種涂層結(jié)構(gòu)的特點。 3.4彩色噴墨打印紙的質(zhì)量要求     彩色噴墨打印紙是一種新型記錄紙，因為發(fā)展快，還沒有統(tǒng)一的質(zhì)量標準。但是，根據(jù)其實際使用情況，油墨吸收性、光澤度、墨滴點圓性、接觸角、打印色密度等是空隙型彩色噴墨打印紙最重要的指標，分別決定著油墨的干燥速度、圖像的明亮度、打印分辨率和圖像的色彩強度，共同影響著圖像的打印效果。色密度是衡量打印圖像質(zhì)量的一個重要性能參數(shù)，影響著打印圖像最終的視覺效果、色域和色彩逼真度，它不僅與紙頁接觸角、墨滴點圓性和表面吸收性能有關(guān)，還與著色劑在紙頁表面留著有關(guān)。因此，可以看出，彩色噴墨打印紙性能指標是相互影響，在生產(chǎn)中必須綜合考慮各項性能指標，才能獲得質(zhì)量較好的彩色噴墨打印紙。 4彩色商務(wù)打印紙的發(fā)展前景     前幾年，國內(nèi)市場上的彩色噴墨打印紙還是以進口為主，但現(xiàn)在，由于國內(nèi)一些廠家在引進、消化、吸收國外彩色噴墨打印紙生產(chǎn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，都先后致力于研制開發(fā)彩色噴墨打印紙，其生產(chǎn)的彩色噴墨打印紙不僅價格較低，比進口的同類產(chǎn)品低20%-50%，而質(zhì)量則可以與進口產(chǎn)品媲美，在國內(nèi)市場上占據(jù)相當?shù)氖袌龇蓊~。因此，國產(chǎn)彩色噴墨打印紙具有很強的市場競爭力。     據(jù)行業(yè)統(tǒng)計顯示，在2000年，中國彩色噴墨打印紙年消耗量不到1.5萬噸，但到2005年，彩色噴墨打印紙的產(chǎn)量超過8萬噸，年增長幅度達40%。這是由于彩噴設(shè)備的旺銷推動了彩色噴墨打印紙的快速發(fā)展。     同樣，彩色激光打印機的發(fā)展也促進了彩色激光打印紙需求量不斷增加。在過去，由于彩色激光打印機的價格很高，其在商務(wù)領(lǐng)域難以得到普及。自去年開始，由于彩色激光打印機價格走平民化路線，使得彩色激光打印成為企業(yè)辦公領(lǐng)域的新寵，因為其在打印品質(zhì)和打印成本方面要比噴墨打印機更勝一籌。為了獲得理想的效果，噴墨打印機要求使用價格不菲的特殊打印紙，打印成本高昂，但彩色激光打印即使在普通紙張上也能打出質(zhì)量優(yōu)異的圖像，耗材使用成本要低得多。因此，據(jù)資料介紹，今年以來，彩色激光打印機的市場需求呈現(xiàn)爆發(fā)性地增長，增幅超過110%，因此也促使彩色激光打印紙的市場需求量不斷加大。近期，日本開發(fā)了多種功能性的彩色激光打印紙，如耐光性及耐水性的彩色激光打印紙，擴大了彩色打印紙的應(yīng)用范圍。這種耐水性的激光打印紙，是經(jīng)過特殊的徐層，光澤度和白度有所升高，同時印刷質(zhì)量也更加卓越，有超群的畫像再現(xiàn)性。來源：PACK.CN