RC高光噴墨打印紙“亮斑”弊病原因分析和解決方法討論

蓋樹人 張麗惠 柳艷敏

（樂凱膠片股份有限公司 河北 保定 071054）

RC高光噴墨打印紙“亮斑”弊病原因分析和解決方法討論

蓋樹人 張麗惠 柳艷敏

（樂凱膠片股份有限公司 河北 保定 071054）

本文對于影響鋁系RC高光噴墨打印紙質量的涂層表面的“亮斑”弊病進行了測試和成因分析，判定“亮斑”產生的原因是由于吸墨涂層表面受到摩擦產生了細微的劃痕，由于劃痕內部空氣和涂層之間折射率的差距引起劃痕界面處光線的折射和反射，導致在涂層局部表面的反射光發生了改變，從而出現“亮斑”弊病；并提出避免或減輕鋁系RC高光噴墨打印紙“亮斑”弊病的解決方法。

噴墨打印；吸墨涂層；耐磨擦性

1.引言

噴墨打印技術自上世紀80年代問世以來經歷了快速的發展，隨著打印機打印精度的不斷提高，噴墨打印影像質量越來越得到人們的認可，噴墨打印以其方便快捷、設備簡單、成本較低的優勢迅速成長為主要的影像輸出方式之一[1]。到2005年，我國的噴墨打印機的保有量達到1723萬臺，如此高的打印機保有量催生了巨大的耗材市場[2]。根據適用墨水的不同，噴墨打印耗材可以分為溶劑型噴墨打印耗材、弱溶劑型噴墨打印耗材、水性噴墨打印耗材和UV噴墨打印耗材。其中水性噴墨打印耗材以其環保和影像質量優良的優勢在影像輸出領域占據了主要的市場份額。

水性噴墨打印耗材根據涂層吸墨原理的不同可以分為“澎潤型”和“間隙型”噴墨打印耗材（RC噴墨打印紙）。“澎潤型”噴墨打印耗材以能夠吸水后溶脹的樹脂（明膠、PVA、PVP、強丙基纖維素等）為主形成吸墨涂層，涂層表面遇到墨水后發生溶脹將墨水吸附在涂層中，為了保證“澎潤型”噴墨打印耗材涂層的吸墨能力，涂層必然具有較強的水溶性，所以“澎潤型”噴墨打印耗材的吸墨涂層的防水性差，一般用作低端影像輸出介質。“間隙型”噴墨打印耗材的吸墨涂層以無機顏料氧化鋁或氧化硅為主要成膜物質，在吸墨涂層中具有大量的孔隙，當墨水被噴射到“間隙型”噴墨打印耗材吸墨涂層表面時，由于毛細現象的作用，墨水中的溶劑被瞬間吸附到涂層中，實現打印即干的效果，并且吸墨涂層中帶正電的無機顏料顆粒將墨水中帶負電的顯色物質“固定”在靠近吸墨層表面從而獲得色彩鮮艷的影像效果[3]。由于RC噴墨打印紙具有打印即干、色彩鮮艷和涂層防水的優點而被大量應用于高端影像（照片）的輸出。

2.鋁系RC高光噴墨打印紙的“亮斑”弊病

以氧化鋁為吸墨涂層的顏料的鋁系RC噴墨打印紙因為生產工藝和設備簡單，涂層韌性強耐彎折和成本低的優點成為國內RC噴墨打印紙的主要產品。由于RC噴墨打印紙主要用于照片的輸出，所以對于RC噴墨打印紙的打印性能、外觀、機械性能、防水性等性能的有較高的要求[4]。國內外研究機構對于RC噴墨打印紙的打印性能、外觀、機械性能等的影響因素和改善方法進行了深入的研究，但對于鋁系RC高光噴墨打印紙的“亮斑”弊病未有深入的研究。鋁系RC高光噴墨打印紙的“亮斑”弊病是指在涂層表面出現的局部反射光不勻的問題，常表現為魚鱗狀白色斑痕，當紙張被打印為純黑色時斑痕表現尤為明顯。噴墨打印照片的“亮斑”對于影像的色彩均勻性有明顯的影響，嚴重影響了照片的影像質量。由于鋁系RC噴墨打印紙容易出現“亮斑”弊病，所以在高端噴墨打印領域，硅系噴墨打印紙產品占據了主要的市場份額，鋁系噴墨打印紙的“亮斑”弊病影像了其在高端噴墨打印領域的應用。噴墨打印照片的“亮斑”弊病情況如圖1：

圖1 鋁系RC噴墨打印紙“亮斑”弊病Fig 1 The bright spot drawback of inkjet printing paper

仔細觀察圖1可知，在照片的深色或黑色部分有明顯的魚鱗狀白色斑痕，造成密度的均勻性變差，但在照片的其他顏色和淺色部分則沒有明顯的斑痕弊病。

3.鋁系RC高光噴墨打印紙“亮斑”弊病原因分析

圖2 “亮斑”弊病處40倍放大照片Fig 2 The 40 times zoom photos of the bright spot drawback

對于鋁系RC噴墨打印紙吸墨涂層表面的“亮斑”弊病處采用40倍放大鏡進行觀察，可以看到在“亮斑”處的涂層表面有明顯的被破壞的現象，并且在“亮斑”的邊緣處能看到清晰的劃痕。為了說明“亮斑”在吸墨涂層表面形成的原理，將鋁系RC噴墨打印紙的吸墨涂層用原子力顯微鏡進行放大。

圖3 鋁系RC噴墨打印紙涂層表面AFM照片Fig 3 The AFM photos of inkjet printing paper coating’s surface

根據鋁系RC噴墨打印紙吸墨涂層的原子力顯微照片可知吸墨涂層主要是由粒徑為幾十納米的顏料顆粒構成，在顆粒之間存在孔徑幾十納米的微孔，由于吸墨涂層中絕大多數顏料顆粒和微孔的直徑均大約是幾十納米，所以涂層對于光線的散射很輕微，涂層的霧度很小，為透明涂層。當透明涂層表面被摩擦損傷后，在涂層的表面出現大量直徑達到微米級的劃痕，由于劃痕中的空氣折射率（n=1）和涂層的平均折射率（n=1.5-1.6）有較大的差距，光線在劃痕和涂層之間的界面處發生明顯的反射和散射現象，導致劃痕處的白度和反射率明顯高于其他部分，形成局部亮斑。利用折射率不同的機理形成高遮蓋和高反射涂層的方法現在廣泛應用于有機白色顏料的工業制備，其方法是通過制備PS、PAN或PMMA中空微球，其空腔中充滿空氣，利用殼層和空腔的折射率相差較大（n殼層/n空腔=1.6:1）的結構對于光線形成獨特的散射和反射作用，因此形成較強的遮蓋性[5-6]和對于光線的反射能力。

圖4 中空顆粒結構示意圖Fig 4 The schematic drawing of hollow particles

所以吸墨涂層表面“亮斑”弊病產生的原因是涂層在涂布收卷、運輸和整理裁切過程中受到摩擦后在局部形成大量細微的劃痕，由于劃痕中的空氣和涂層的折射率存在較大的差距而導致光線在劃痕處產生較強的折射和反射，從而在涂層表面的大量劃痕處產生“亮斑”弊病。

4.改善鋁系RC噴墨打印紙“亮斑”弊病的方法

由于吸墨涂層“亮斑”產生的原因是由于涂層受到摩擦后的損傷所致，所以如何避免涂層表面的摩擦損傷是解決“亮斑”弊病的關鍵。吸墨涂層的耐摩擦性改善的方法主要有：（1）提高涂層的強度：通過增加涂層中膠和堅膜劑用量可以明顯提高涂層的強度，但涂層中過多的膠用量會降低涂層的吸墨能力。（2）提高吸墨涂層表面的平整程度：由于吸墨涂層表面的“亮斑”主要是涂層表面凸起部分和紙張的背面相摩擦造成的，提高涂層表面的平整程度可以有效降低魚鱗狀的“亮斑”弊病。（3）降低吸墨涂層表面的摩擦系數；在吸墨涂層中加入具有滑爽性的物質如聚乙烯蠟和PMMA粒子等物質能夠降低涂層的摩擦系數，減小摩擦對于涂層的影響，但在涂層中加入滑爽性物質會造成成本的上升和其他性能的下降。（4）避免或減少對于吸墨涂層的摩擦：通過改善紙基背面的滑爽性和降低在運輸、整理裁切中對于吸墨涂層的摩擦也可以明顯改善“亮斑”弊病。

總之，解決鋁系RC噴墨打印紙的“亮斑”弊病需要提高吸墨涂層的耐磨性和減少在吸墨涂層上的摩擦作用，兩者的結合可以在解決“亮斑”弊病上取得較好的效果。

[1]胡學梅.硅系微孔高光噴墨打印相紙的研究.北京化工大學碩士研究生論文,2008:4-5.

[2]姚薇,勞菲,薛敏釗,劉燕剛.RC高光澤噴墨打印照片紙吸墨涂層的研究[J].影像技術,2009,(2):43-47.

[3]柳艷敏,蓋樹人,王亞東.彩色噴墨打印紙涂層技術的研究進展[J].信息記錄材料,2012,13,3:17-22.

[4]李明良.高光澤噴墨打印紙的研究.南京林業大學碩士研究生論文,2005:5-7.

[5]李輝.聚合物中空乳膠的制備及其形態和遮蓋性研究.華南理工大學碩士研究生論文,2013:1-2.

[6]宛焱,梁亮,張然,胡龍.遮蓋性空心乳液的制備及其在水性油墨中的應用[J].精細化工,2014,31(8):937-945.

The Study and Solution Discussion on Gloss Ink Jet Printing Paper’s Bright Spot Drawback

GAI Shu-ren, ZHANG Li-hui, LIU Yan-min (Lucky film Co. Ltd, Hebei Province, Baoding 071054,China)

The testing and analysis methods were carried on, for the bright spot drawback on gloss ink jet printing paper’s coatings. The reason of ‘bright spot’ was due to the minute scratches on coating surface. Because of the difference of refractive index between the coating and scratches , the light reflection and refraction phenomenon occurred between the interface of both, so the local light reflection of coating surface would be changed, the ‘bright spot’ appeard. At the same time ,the solutions were proposed in order to avoid ‘bright spot’ drawback problem on coating of gloss ink jet printing paper. .

Ink jet printing; Ink absorbing coating; Abration resistance

TS762.5

A

1009-5624-（2016）02-0066-03