用于印刷的纤维素纳米晶体涂层介质制造技术

技术编号:14758954 阅读:94 留言:0更新日期:2017-03-03 06:15
本发明专利技术涉及使用以下纤维素纳米晶体(CNC),这些纤维素纳米晶体共混有选自聚(乙烯醇)(PVOH)、乙烯丙烯酸共聚物(EAA)、其他羧化的聚合物胶乳、或其他聚合物共混物的聚合物材料,并且作为薄涂料层施用在塑料膜上用于使用数字方法例如喷墨和激光印刷以及使用更常规的印刷方法如柔性版印刷和胶版印刷来印刷,涉及控制与塑料膜的油墨粘附性,以及涉及塑料膜的氧气透过率(OTR)的减小。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】专利技术背景专利
本专利技术的领域涉及在聚合物膜上的图像品质和油墨粘附性的改善,特别地使用水基印刷油墨。现有技术说明数字印刷-特别是喷墨和激光印刷-是印刷市场中最快增长的领域。虽然常规印刷方法如胶版印刷、轮转凹版印刷和柔性版印刷目前以每年(最多)1%的速率增长,但数字印刷以每年大于7%的速率增长。数字印刷超过“常规”印刷方法的优点包括:1.比传统印刷方法更经济地生产高品质但低体积的产品的能力。2.通过“可变数据印刷”(VDP)生产个性化产品的能力。如果希望的话,使用VDP,在一个印刷量中的每一项可以改变以适合每个客户。在塑料膜和金属或金属化箔上的印刷是印刷和包装市场的关键部分。这些产品用作包装、户外显示屏、或用作个人化信息携带卡(驾驶执照、信用卡、借记卡等)。塑料膜工业是巨大的,包括许多最终用途(包装、显示、层压物和其他)。根据由美国人口调查局(U.S.CensusBureau)发布的2007年经济普查(2007EconomicCensus),塑胶袋和塑料袋工业(2007NAICS代码326111)消耗了超过30亿美元(US)的原材料。类似数量的原材料被其他领域的塑料膜使用(2007NAICS代码326112)消耗。据保守估计原材料为2美元/千克,这表明仅仅在美国至少几百万吨原料塑料被塑料膜和片材行业使用。用水基柔性油墨在光滑、不可渗透材料如聚合物膜上印刷存在挑战。特别地,在打印机上增加的环境压力将迫使更多地使用水基油墨。然而,用水基油墨印刷呈现出在非多孔并且通常拒水的聚合物上的严重的问题。水基油墨将在这些表面上转印并且不均匀地扩散。此外,油墨对这些表面的粘附性通常是差的。出于这个原因,在印刷和转换之前,用高压电晕对聚合物表面进行预处理是常见的。然而,数字印刷品质-特别是水基喷墨印刷品质-在电晕处理的聚合物膜上是差的。现有技术包含纳米原纤化纤维素(NFC)作为常规纸张涂料的组分的若干实例。例如,Hamada和Bousfield用不同量的NFC涂覆纸,接着用水基柔性油墨、并用水基喷墨油墨(均是染料基的并且有颜色的)印刷。有颜色油墨的视觉品质大大改进。在相关研究中,Hamada等人,组合制备了较重的涂料,其中NFC充当或者涂料颜料(在涂料中NFC占多数),或充当涂料粘合剂(占多数的粘土与少量的NFC共混)。NFC在粘土涂料中作为粘合剂确实极大地改进了油墨保持性,但是NFC相比便宜的多的聚(乙烯醇)粘合剂没有优点。Zou还表明可以通过喷墨印刷来印刷固体CNC膜(厚度为约100μm),并且给出对于特殊二氧化硅涂覆的喷墨纸优异的印刷品质。现有技术确实包括在专门用于高射投影仪的塑料投影片的喷墨印刷的涂料的窄领域中的许多专利实例。总体上,在此类专利中描述的涂料取决于有时结合有少量填充剂的亲水聚合物。然而,没有发现覆盖印刷包含涂覆在聚合物基底上的纤维素纳米晶体的膜涂料的主题的出版物或专利。现有技术包括许多专利实例,其中可溶性纤维素衍生物如甲基纤维素、羟丙基纤维素以及其他被用作涂料的成膜聚合物。最近的专利描述了向这些涂料中添加“低聚果糖纤维”(即可溶性纤维素膳食纤维材料,如菊粉),可能作为增强剂。用于食品的塑料包装材料要求对水蒸汽和氧气二者的渗透的耐受性。现有技术中众所周知的是聚合物如聚乙烯和聚丙烯提供抵抗水蒸汽的良好保护,但抵抗氧气的差保护。相反,还众所周知的是,纤维素膜提供抵抗氧气的良好保护,但抵抗水蒸汽的差保护。专利技术概述本概念披露的目的是提供一种用于数字印刷,特别是通过喷墨和激光印刷,以及用于柔性印刷(柔印)以及还有其他印刷工艺的改进的记录介质。这借助于将共混有聚(乙烯醇)(PVOH)或其他聚合物材料的纤维素纳米晶体(CNC)的薄涂层施用到聚合物膜上,以帮助捕获油墨,从而防止油墨在聚合物膜表面上扩散和渗色并且改进油墨粘附性。CNC的亲水性质和CNC膜的高表面积和小孔隙产生了基底层以提供快速的油墨固化同时将油墨染料或颜料保留在表面上。油墨/碳粉和CNC对聚合物薄膜的受控粘附性是通过将聚乙烯醇(PVOH)、乙烯乙酸乙烯酯共聚物(EAA)或羧化的胶乳与CNC共混,并且通过在用CNC涂覆之前用电晕放电预处理该聚合物膜来实现的。特别地,在水的存在下油墨膜的粘附性是通过用乙烯乙酸乙烯酯共聚物(EAA)或羧化的胶乳代替共混物中的PVOH来实现的。较高比率的CNC与EAA给出较快的油墨干燥,但较差的油墨湿摩擦耐受性。较低比率的CNC与EAA给出较慢的油墨干燥,但更好的油墨湿摩擦耐受性。因此,油墨干燥速率相对于湿摩擦耐受性可以根据客户需要通过改变涂料中CNC与EAA的比率来平衡。CNC/聚合物共混物的薄涂层在降低通过塑料膜的氧气透过率(OTR)中也是有效的。尽管在本工作中描述的涂层是手工施用的,这些材料是与工业涂层设备完全相容的。根据本专利技术的一个方面,提供了一种用于数字印刷的聚合物记录介质,在该介质上至少一层涂料,该涂料包含纤维素纳米晶体(CNC),和与CNC相容的聚合物材料。根据本专利技术的另一个方面,提供了在此描述的记录介质,其中该聚合物材料是选自聚乙烯醇、乙烯乙酸乙烯酯(EVA)共聚物、乙烯丙烯酸(EAA)共聚物、羧化的胶乳及其组合。根据本专利技术的另一个方面,提供了在此描述的记录介质,其中该涂料具有的聚合物材料(PM)与CNC的重量比是从0.1%至95.0%PM/CNC。根据本专利技术的另一个方面,提供了在此描述的记录介质,其中该涂料具有的聚合物材料(PM)与CNC的重量比是从20%至80%PM/CNC。根据本专利技术的另一个方面,提供了一种用于聚合物记录介质的涂料组合物,该涂料包含纤维素纳米晶体(CNC),和与CNC相容的聚合物材料。根据本专利技术的另一个方面,提供了在此描述的组合物,其中该聚合物材料是选自聚乙烯醇、乙烯乙酸乙烯酯(EVA)共聚物、乙烯丙烯酸(EAA)共聚物、羧化的胶乳及其组合。根据本专利技术的另一个方面,提供了在此描述的组合物,其中该涂料具有的聚合物材料(PM)与CNC的重量比是从0.1%至95.0%PM/CNC。根据本专利技术的另一个方面,提供了在此描述的组合物,其中该涂料具有的聚合物材料(PM)与CNC的重量比是从20%至80%PM/CNC。根据本专利技术的另一个方面,提供了一种生产用于数字印刷的聚合物记录介质的方法,该方法包括制备包含纤维素纳米晶体(CNC)和与CNC相容的聚合物材料的水性悬浮液,提供该记录介质;在电晕放电中处理该介质;制备纤维素纳米晶体(CNC)和与CNC相容的聚合物材料的悬浮液,并将至少一层悬浮液施用到该介质上。根据本专利技术的另一个方面,提供了在此描述的方法,其中该聚合物材料是选自聚乙烯醇、乙烯乙酸乙烯酯(EVA)共聚物、乙烯丙烯酸(EAA)共聚物、羧化的胶乳及其组合。根据本专利技术的另一个方面,提供了在此描述的记录介质,其中该涂料具有的聚合物材料(PM)与CNC的重量比是从0.1%至95.0%PM/CNC。根据本专利技术的另一个方面,提供了在此描述的方法,其中该涂料具有的聚合物材料(PM)与CNC的重量比是从20%至80%PM/CNC。根据本专利技术的另一个方面,提供了在此描述的方法,其中该电晕放电是在从5至25Wmin/m2的范围内。附图说明图1示出了根据本专利技术的一个实施例,在塑料膜上的薄本文档来自技高网...
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【技术保护点】
一种用于数字印刷的聚合物记录介质,在该介质上至少一层涂料,该涂料包含纤维素纳米晶体(CNC),和与CNC相容的聚合物材料。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.05.09 US 61/991,0421.一种用于数字印刷的聚合物记录介质,在该介质上至少一层涂料,该涂料包含纤维素纳米晶体(CNC),和与CNC相容的聚合物材料。2.根据权利要求1所述的记录介质,其中该聚合物材料是选自聚乙烯醇、乙烯乙酸乙烯酯(EVA)共聚物、乙烯丙烯酸(EAA)共聚物、羧化的胶乳及其组合。3.根据权利要求1或2所述的记录介质,其中该涂料具有的聚合物材料(PM)与CNC的重量比是从0.1%至95.0%PM/CNC。4.根据权利要求1至4中任一项所述的记录介质,其中该涂料具有的聚合物材料(PM)与CNC的重量比是从20%至80%PM/CNC。5.一种用于聚合物记录介质的涂料组合物,该涂料包含纤维素纳米晶体(CNC),和与CNC相容的聚合物材料。6.根据权利要求5所述的组合物,其中该聚合物材料是选自聚乙烯醇、乙烯乙酸乙烯酯(EVA)共聚物、乙烯丙烯酸(EAA)共聚物、羧化的胶乳及其组合。7.根据权利要求5或6所述的组合物,其中该涂料具有的聚合物材料(PM)与C...

【专利技术属性】
技术研发人员:J·S·阿斯普勒尔邹学军M·拉勒格T·曼夫莱德J·格莱农
申请(专利权)人:FP创新研究中心
类型:发明
国别省市:加拿大;CA

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