專利名稱：預(yù)處理組合物的制作方法
預(yù)處理組合物
背景技術(shù)：
除了家庭和辦公使用之外，噴墨技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)擴展到高速的商業(yè)和工業(yè)印刷中。這種技術(shù)已經(jīng)變成了在不同的介質(zhì)表面特別是紙張上記錄圖像的一種受歡迎的方式，這歸因于諸多的原因，包括低的印刷機噪音、高速記錄和多色記錄的能力。噴墨印刷是一種非沖擊式印刷方法，在其中電子信號控制和引導(dǎo)能夠沉積到多種基底上的油墨的小滴或者流。目前的噴墨印刷技術(shù)包括通過熱噴出、壓電壓力或者振蕩來迫使墨滴通過小噴嘴到達(dá)介質(zhì)表面上。雖然在噴墨印刷中已經(jīng)進(jìn)行了很大的改進(jìn)，但是改進(jìn)之后是來自消費者的日益增加的特別對于更高速度、更高解析度、更高穩(wěn)定性和耐久性的需求。油墨組合物是有助于獲得良好的印刷性能的一個重要的因素。但是，除了油墨組合物之外，為了改進(jìn)圖像的印刷特性和屬性，在油墨組合物安置到印刷記錄介質(zhì)上之前，可以施涂預(yù)處理組合物。這樣的預(yù)處理組合物通常是基本無色的液體，其與油墨組合物的著色劑和/或聚合物組分相互作用，從而使該油墨組合物沉淀或者固定于印刷介質(zhì)表面上。因此期望預(yù)處理制劑具有更加穩(wěn)定和可靠的預(yù)處理組合物，其能在印刷介質(zhì)表面上產(chǎn)生更高質(zhì)量的印刷圖像。

發(fā)明內(nèi)容
在公開和描述本發(fā)明具體的實施方案之前，應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明不限于本文所公開的具體的方法和材料。還應(yīng)當(dāng)理解本文所用的術(shù)語僅用于描述具體的實施方案而不意于限制性的，因為本發(fā)明的范圍僅由權(quán)利要求及其等同物來限定。在描述和請求保護(hù)本發(fā)明的示例性組合物和方法中，將使用下面的術(shù)語單數(shù)形式“一個(a)”、“一種(an)”和“該(the)”涵蓋復(fù)數(shù)個指代物，除非上下文中另有明確的指示。因此，例如提及“一種(a)顏料”時包括提及一種或多種這類材料。濃度、量和其他數(shù)據(jù)在本文中可以范圍的形式給出。應(yīng)當(dāng)理解這樣的范圍形式僅僅是出于方便和簡潔的目的而使用的，并且應(yīng)當(dāng)靈活解釋為不僅包括明確記載作為該范圍的界限的數(shù)值，而且還包括涵蓋在該范圍內(nèi)的所有單個數(shù)值或者子范圍，就如同每個數(shù)值和子范圍被明確記載一樣。例如，大約lwt%至大約20wt%的重量范圍應(yīng)當(dāng)解釋為不僅包括明確記載的lwt%至大約20wt%的濃度界限,而且還包括單個濃度例如2wt%、3wt%、4wt%和子范圍例如5wt%至15wt%, 10wt%至20wt%等。Wt%在本文中表不重量百分比。所有百分比都是以重量計的，除非另有指示。在本文中使用時，“圖像”指的是借助可見的或者不可見的油墨組合物沉積到材料或者基底上的標(biāo)記、記號、符號、圖、指示物和/或外觀。圖像的例子可以包括印記、字詞、數(shù)字、字母數(shù)字符號、標(biāo)點、文本、線條、下劃線、突出顯示物等。在一些實施方案中，本發(fā)明涉及預(yù)處理組合物,其包括液體連結(jié)料(vehicle)、作為固定劑的多價金屬鹽、膠乳樹脂和增稠劑。在一些其他的實施方案中，本發(fā)明涉及在多孔記錄介質(zhì)上印刷耐久的圖像的方法。這樣的方法包括將預(yù)處理組合物施涂到多孔記錄介質(zhì)上，所述的預(yù)處理組合物包括液體連結(jié)料、作為固定劑的多價金屬鹽、膠乳樹脂和增稠劑。然后將含有水性液體連結(jié)料和著色劑的油墨組合物施涂到該記錄介質(zhì)上。在一些例子中，該油墨組合物疊印(overprint)在所述的預(yù)處理組合物上。在一些實施方案中，使用涂覆裝置將該預(yù)處理組合物施涂到所述的記錄介質(zhì)上，并且經(jīng)由噴墨噴嘴將所述的油墨組合物噴到所述的記錄介質(zhì)上?？梢哉J(rèn)可的是該預(yù)處理組合物，通過與油墨的接觸，可引起油墨制劑中存在的著色劑沉淀出來，并且產(chǎn)生圖像質(zhì)量屬性例如光密度、色度和耐久性的提高。事實上，不受限于任何的理論，據(jù)信在基底上預(yù)處理組合物上疊印了油墨組合物之后，或者換句話說，當(dāng)油墨和預(yù)處理組合物在介質(zhì)表面上相遇時，實現(xiàn)了油墨著色劑的有效固定，并且?guī)缀跞康闹珓┒汲练e到介質(zhì)表面上，而不是滲透到介質(zhì)中并沉積在該表面之下。同時，該預(yù)處理組合物連結(jié)料，通過與油墨連結(jié)料混合，變成高度潤濕性的并且混合的連結(jié)料快速滲透到所述介質(zhì)中，將著色劑留在后面。在這樣的印刷方法中，預(yù)處理組合物和油墨組合物的組合 提供了高質(zhì)量和耐久的圖像印刷物。因此，使用例如本文公開的預(yù)處理組合物使得圖像質(zhì)量屬性得到提高，同時能夠進(jìn)行可變的和高速的印刷。另外，該預(yù)處理組合物是穩(wěn)定的組合物，因此意味著該預(yù)處理組合物不存在隨著時間變化的穩(wěn)定性問題。在一些例子中，油墨組合物疊印在預(yù)處理組合物上。這樣的印刷方法產(chǎn)生的經(jīng)印刷的介質(zhì)具有改善的耐久性以及降低的滲色和聚結(jié)問題。所謂耐久性的改善，在本文中意味著預(yù)處理組合物的使用為干燥的飾面(finishing)提供了堅固性以及耐久性。另外，本文所述的成像方法產(chǎn)生了高質(zhì)量的印刷圖像，并且使得能夠高速印刷。在一些例子中，該預(yù)處理組合物通過提供與油墨的良好的濕對濕混合從而將該油墨捕集在耐久性膜中而有助于保持噴墨系統(tǒng)的良好的印刷屬性。事實上，該預(yù)處理組合物，其證實了對于表面張力和粘度的流變控制，能夠降低該預(yù)處理流體的滲透，因此允許足夠的流體保持在多孔介質(zhì)表面附近，用于與該油墨組合物反應(yīng)。通過保持在多孔介質(zhì)的表面上，該預(yù)處理組合物能夠與油墨組合物中存在的顏料粒子反應(yīng)，并且能夠形成耐久的耐水印刷物。在一些實施方案中，印刷耐久的圖像的方法所用的預(yù)處理組合物包含液體連結(jié)料、作為固定劑的多價金屬鹽、膠乳樹脂和增稠劑。在一些例子中，該預(yù)處理組合物的粘度是大約100至大約lOOOOcps ;在另外的例子中是大約200至大約5000cps ;和在其它的例子中，該預(yù)處理組合物的粘度是大約1000至大約4000cps。這樣的粘度是在25°C使用布氏粘度計來測量的。在一些例子中，該預(yù)處理組合物的表面張力是大約25至大約45達(dá)因/cm，和在一些其他例子中是大約30至大約40達(dá)因/cm。測量液體粘度的方法詳細(xì)描述在JIS Z8803中。該粘度可以使用市售的粘度計來容易地測量。粘度計的例子包括B型粘度計和E型粘度計(旋轉(zhuǎn)型，由Tokimec Inc.制造)。粘度在本文中是使用振動型VM-100A-L (由YamaichiElectronics Co. ,Ltd.制造)來測量的，并且在25°C使用。表面張力表示動態(tài)表面張力和靜態(tài)表面張力二者。任一者都是在25°C測量的。該表面張力是使用例如非離子表面活性劑等來調(diào)整的。測量靜態(tài)表面張力的方法包括毛細(xì)管上升法、懸滴法和/或環(huán)法。也可以使用Wilhelmy板方法來作為靜態(tài)表面張力測量方法。測量動態(tài)表面張力的方法的例子包括振蕩射流法、下落彎液面法、最大氣泡壓力法等。這樣的方法描述在例如“Shin JikkenKagaku Koza, Dai 18 kan, Kaimen-Koroido (New Course of Experimental Chemistry,第 18 卷，Interface and Colloid) ”,Maruzen,第 69-90 頁，1977 中。也可以使用差分氣泡壓力法來作為動態(tài)表面張力測量方法。不受限于任何理論，據(jù)信在這樣的粘度和表面張力中，該預(yù)處理組合物不會過快滲透到介質(zhì)中，并且允許流體保持在介質(zhì)表面附近，和因此使得該預(yù)處理組合物能與油墨組合物反應(yīng)。預(yù)處理流體因此能夠與油墨組合物的著色劑一起沉淀。該組合物這樣的粘度和表面張力促進(jìn)了在濕印刷機構(gòu)上的潤濕。在一些實施方案中，用于例如本文所述的印刷方法中的預(yù)處理組合物包括膠乳樹脂組分。該膠乳樹脂可以是陽離子性、陰離子性或者兩性聚合物膠乳樹脂。在一些例子中，該膠乳樹脂是陰離子聚合物膠乳樹脂。術(shù)語膠乳在本文中指的是由分散在水性基質(zhì)中的聚合物微粒的穩(wěn)定分散體組成的一組制劑。在一些例子中，該膠乳樹脂是以分散的膠乳樹脂粒子的形式存在于該組合物中的。在一些實施方案中，該預(yù)處理組合物包含酸值小于20的膠乳樹脂。在一些其他的實施方案中，該膠乳樹脂的酸值小于18。在本文中使用時，酸值(AN)指的是這樣的值，它是通過借助硝酸進(jìn)行的膠乳樹脂潛在酸功能的導(dǎo)電率滴定測量的。作為例子，將樣品用KOH制成強堿性，然后用1%的HNO3滴定。同時測量pH和導(dǎo)電率曲線。
在一些例子中，該膠乳樹脂的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)是-22°C到+20°C。在一些其他例子中，該膠乳樹脂的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)是-3°C到+7°C。測量玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)參數(shù)的方法描述在例如Polymer Handbook,第3版,作者J. Brandrup,編輯E. H. Immergut,Wiley-Interscience, 1989中。不受限于任何理論,據(jù)信這些Tg有助于通過調(diào)節(jié)樹脂/油墨混合物的成膜速率來提供預(yù)處理流體和噴墨油墨的充分的濕對濕混合。在一些實施方案中，該預(yù)處理組合物中所存在的膠乳樹脂的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度是_22°C到+20°C，并且酸值小于20。在一些其他實施方案中，該膠乳樹脂的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度是_3°C到+7°C，并且酸值小于20。在一些例子中，該膠乳樹脂是由選自以下的聚合物和共聚物制成的樹脂丙烯酸聚合物或者共聚物，乙酸乙烯酯聚合物或者共聚物，聚酯聚合物或者共聚物，偏二氯乙烯聚合物或者共聚物，丁二烯聚合物或者共聚物，苯乙烯-丁二烯聚合物或者共聚物，丙烯腈-丁二烯聚合物或者共聚物。在一些其他例子中，該膠乳樹脂組分是含有以下聚合物的粒子的膠乳乙酸乙烯酯基聚合物，丙烯酸聚合物，苯乙烯聚合物，SBR基聚合物，聚酯基聚合物，氯乙烯基聚合物等。再有一些其他例子中，該膠乳樹脂是選自下面的聚合物或者共聚物丙烯酸聚合物，乙烯基-丙烯酸共聚物和丙烯酸-聚氨酯共聚物。該膠乳樹脂的平均分子量(Mw)可以是大約5000至大約500000。在一些例子中，該膠乳樹脂的平均分子量(Mw)是大約150000至大約300000。在一些其他例子中，該膠乳樹脂的平均分子量是大約250000。該膠乳樹脂粒子的平均粒徑可以是大約IOnm至大約IMm ;在一些其他例子中是大約10至大約500nm ;和在另外的其他例子中是大約50nm至大約250nm。對該膠乳的粒度分布沒有具體限制，并且可以使用具有寬粒度分布的膠乳或者具有單分散的粒度分布的膠乳。還可以使用兩種或者更多種聚合物細(xì)粒的組合，各聚合物各自具有單分散的粒度分布。在一些例子中，該膠乳樹脂在預(yù)處理組合物中的存在量占該預(yù)處理組合物總重量的大約I至大約70wt%。在一些其他例子中，該膠乳樹脂的存在量占該預(yù)處理組合物總重量的大約10至大約60wt%。在再一些其他例子中，該膠乳樹脂的存在量占該預(yù)處理組合物總重量的大約20至大約50wt%。該膠乳樹脂組分可以包括但決不限于以下列名稱銷售的膠乳樹脂Hycar 或者 Vycar (來自 Lubrizol Advanced Material Inc. ) ;Rhoplex (來自Rohm & Hass company) ;Neocar (來自 Dow Chemical Comp) ;Aquacer (來自 BYK Inc)或者 Luci dene (來自 Rohm & Haas company)。在一些例子中，該預(yù)處理組合物包括作為固定劑的多價金屬鹽。該多價金屬鹽組分可以是二價或者更高價的金屬離子和陰離子。在一些例子中，該多價金屬鹽組分可溶于水。多價金屬離子的例子包括二價金屬離子例如Ca2+、Cu2+、Ni2+、Mg2+、Zn2+和Ba2+ ;三價金屬離子例如Al3+、Fe3+和Cr3+。在一些其他例子中，該多價金屬離子選自Ca2+、Mg2+或者Zn2+。在再一些其他例子中，該多價金屬離子是Ca2+。陰離子的例子包括Cl' Γ、Br' N03_或者RCOO-(其中R是H或者任何烴鏈)。該多價金屬鹽陰離子可以是氯離子(CD或者乙酸根(CH3COO-)。在一些例子中，該多價金屬鹽包括二價或者多價金屬離子和包括硝酸根或者羧酸根離子。該羧酸根離子來自于具有1-6個碳原子的飽和的脂肪族單羧酸或者具有7-11個碳原子的碳環(huán)單羧酸。具有1-6個碳原子的飽和脂肪族單羧酸的例子包括甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、異丁酸、戊酸、異戊酸、新戊酸和己酸。在一些例子中，該固定劑是選自下面的多價金屬鹽氯化鈣、硝酸鈣、硝酸鎂、醋酸鎂或者醋酸鋅。在一些其他例子中，該多價金屬鹽是氯化鈣或者硝酸鈣(CaCl2或者Ca(NO3)2)。在再一些其他例子中，該多價金屬鹽是氯化鈣(CaCl2)。該固定劑在該預(yù)處理組合物中的存在量可以占該預(yù)處理組合物總重量的大約I至大約20wt%。在一些其他例子中，該固定劑的存在量占該預(yù)處理組合物總重量的大約3至大約15wt%。在再一些其他例子中，該固定劑的存在量占該預(yù)處理組合物總重量的大約7至大約9wt%。在一些實施方案中，該預(yù)處理組合物包括增稠劑。作為增稠劑，它在本文表示任何能夠改變所述組合物的粘度的組分，即，粘度改進(jìn)劑。在一些例子中，該增稠劑可以是合成增稠劑或者天然來源的增稠劑。合成增稠劑的非限定性的例子包括聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸和堿可溶乳液(例如丙烯酸和苯乙烯馬來酸乳液)。天然來源的增稠劑的非限定性的例子包括纖維素醚(例如011(、1 、冊(3冊0，多糖和/或蛋白質(zhì)性(？1'0^1 ^(^0118)增稠劑。該增稠劑可以是合成聚合物型增稠劑。這樣的合成聚合物型增稠劑可以通過甲基丙烯酸、甲基丙烯酸酯和/或飽和的脂肪族羧酸乙烯酯的聚合反應(yīng)來制備。甲基丙烯酸酯·的例子包括甲基丙烯酸甲酯，甲基丙烯酸乙酯，甲基丙烯酸丙酯，甲基丙烯酸異丙酯，甲基丙烯酸丁酯，甲基丙烯酸正戊基酯，甲基丙烯酸仲戊基酯，甲基丙烯酸己基酯，甲基丙烯酸月桂基酯，甲基丙烯酸十八烷基酯，甲基丙烯酸乙基己基酯，甲基丙烯酸巴豆酯，甲基丙烯酸肉豆蘧酯，甲基丙烯酸油基酯，甲基丙烯酸蓖麻油酯，甲基丙烯酸羥乙基酯或者甲基丙烯酸羥丙酯。脂肪族羧酸乙烯酯的例子包括乙酸乙烯酯，丙酸乙烯酯，丁酸乙烯酯，丁酸叔乙烯基酯，辛酸乙烯酯，硬脂酸乙烯酯，月桂酸乙烯酯或者油酸乙烯酯。在一些例子中，丙烯酸乳液共聚物粘度改進(jìn)劑是通過丙烯酸或者甲基丙烯酸的乳液聚合制備的。丙烯酸烷基酯或者甲基丙烯酸烷基酯、丙烯酸或者甲基丙烯酸的含疏水性基團(tuán)的乙氧基化的酯、和多烯屬不飽和單體也適用于本文。在一些其他例子中，作為各種單體的反應(yīng)產(chǎn)物的共聚物也是合適的，這些單體包括甲基丙烯酸、丙烯酸乙酯、可共聚的烯屬不飽和單體、和多烯屬不飽和單體。該增稠劑可以是甲基丙烯酸、醇的甲基丙烯酸酯或者丙烯酸酯、乙烯基酯或者有表面活性的不飽和酯。增稠劑的例子包括堿可溶脹的丙烯酸增稠劑例如AcrysorAse-60 (可獲自 Rohm & Haas)、Acrysol Ase-75> Rheolate 450 和 Rheolate 420,和締合性增桐劑例如 Elementis Rheolate 255 (可獲自 Rheox International Inc)。增稠劑的其他例子包括通過使多羥基醇與單烯屬不飽和單異氰酸酯縮合制得的共聚物，該單異氰酸酯例如Rheolate 210、Rheolate 216 和 Rheolate 212 (可獲自 Rheox International Inc)。其他市售的增稠劑可以在商標(biāo)名 Optiflo 、Drewthix 、Ucar 、Polyphobe 、Rheotech 、Texipol 、Coapur 等之下找到。在一些實施方案中，增稠劑是Rheolate 212。在一些例子中，以該預(yù)處理組合物的總重量計，該增稠劑(也稱作粘度改進(jìn)劑)在該預(yù)處理組合物中的存在量是大約O. 01至大約2重量％和在一些其他例子中該量是大約O. 05至大約I重量％。在一些例子中，在高剪切力下該增稠劑為該預(yù)處理組合物提供牛頓粘度。在一些實施方案中，該預(yù)處理組合物可以包括消泡劑(或消泡試劑)。任何已知的消泡劑均可用在本發(fā)明的預(yù)處理中。在一些例子中，這樣的消泡劑可以是非離子表面活性劑例如乙炔二醇基表面活性劑和/或聚醚變性的硅氧烷表面活性劑。乙炔二醇基表面活性劑的例子包括2，4，7，9-四甲基-5-癸炔-4，7- 二醇，3，6- 二甲基-4-辛炔-3，6- 二醇和3，5-二甲基-I-己炔-3-醇?？蛇x擇地，它可以是任何的市售產(chǎn)品例如獲自AirProducts Co.的 Surfynol 104、82、465、485 和 TG,和由 Nissin Chemical Industry Co.制 造的Olfin STG和Olfin ElOlO0聚醚變性的硅氧烷基表面活性劑另外的例子包括BykCo.的 BYK-345 、BYK-346 、BYK-347 、BYK-348 和 UV3530 。消泡劑的其他非限定性的例子包括 Surfynol DF-659> Surfynol DF-58> Surfynol DF-66 (全部來自 Air Products),Foammaster (來自 Henkel)，BYK -019、BYK -021、BYK -022、BYK -025 (全部來自 Byk Co.)，和Dee Fo215、Dee Fo XRM-1547A (全部來自Ultra Additives)。在一些例子中，該消泡劑是礦物油在鏈燒烴溶劑中的分散體例如可獲自Air Products Co.的Surfynor210和/或SurfynoΓ220。在一些例子中，以該預(yù)處理組合物的總重量計，消泡劑在該預(yù)處理組合物中的存在量是大約O. 01至大約2重量％和在一些其他例子中該量是大約O. 05至大約I重量％。在一些例子中，該預(yù)處理組合物包含表面活性劑。合適的表面活性劑非限定性的例子包括非離子表面活性劑、陽離子表面活性劑及它們的組合。在一些其他例子中，該表面活性劑是非離子表面活性劑。在再一些其他例子中，該表面活性劑是選自下面的非離子表面活性劑非離子含氟表面活性劑、非離子炔屬二醇表面活性劑、非離子乙氧基化醇表面活性劑及它們的組合。在非限定性例子中，該預(yù)處理組合物包含非離子乙氧基化醇表面活性劑。幾種市售的非離子表面活性劑可以用于該預(yù)處理組合物的配制，其例子包括乙氧化醇例如由Dow Chemical制造的Tergitol 系列的那些(例如Tergitori5S30、Tergitori5S9)；由Air Products Co.制造的SurfynoΓ系列的表面活性劑(例如Surfynol 440 和 Surfynol 465);氟化的表面活性劑例如由 E. I. DuPont de Nemours 制造的ZonyΓ族的那些(例如ZonyΓ FSO和ZonyΓ FSN表面活性劑)；由Omnova制造的氟化的PolyFo/非離子表面活性劑(例如PF159非離子表面活性劑)，或者它們的組合?？捎迷谠擃A(yù)處理組合物中的合適的陽離子表面活性劑包括長鏈胺和/或它們的鹽、丙烯酸化的二胺、多元胺和/或它們的鹽、季銨鹽、聚氧乙烯化的長鏈胺、季銨化的聚氧乙烯化的長鏈胺和/或它們的組合。表面活性劑在該預(yù)處理組合物中的存在量可以為至多大約I. 5重量％(被%)。作為非限定性例子，表面活性劑的存在量為至多大約lwt%。在又一非限定性例子中，該表面活性劑的存在量是大約O. lwt%至大約O. 6wt%。在一些例子中，如果該預(yù)處理組合物的表面張力足夠低，則所述的組合物不含表面活性劑。在一些例子中，該預(yù)處理組合物包括水性連結(jié)料。作為本文定義的，術(shù)語“水性連結(jié)料”指的是水性混合物，在其中加入固定劑來形成預(yù)處理組合物。合適的水性連結(jié)料組分的例子包括但不限于水、助溶劑、表面活性劑、添加劑(腐蝕抑制劑、鹽等)和/或它們的組合。在一些例子中，該水性連結(jié)料包括水溶性有機助溶劑、表面活性劑和水。該水溶性有機助溶劑的非限定性的例子包括2-乙基-2-羥甲基-1，3-丙二醇、甘油丙氧雜酸、三丙二醇、I-(2-羥乙基)-2-吡咯烷酮、I-(2-羥乙基)-2-咪唑啉酮和/或它們的組合。其他合適的溶劑的例子包括胺-N-氧化物、乙二醇、二甘醇、三甘醇、I-丙氧基-2-丙醇(市售品為來自Dow Chemical Co.，Midland, MI的DowanoI PNP)及它們的組合。在一些例子中，有機助溶劑在該預(yù)處理組合物中的存在量為至多大約25wt% ;在一些其他例子中存在量是大約Owt%至大約20wt%。一種或多種添加劑也可以混入到該預(yù)處理組合物中。在本文中使用時，術(shù)語“添加劑”指的是該流體的成分，其作用是提高該組合物的性能、環(huán)境效應(yīng)、美學(xué)效應(yīng)或者其他類似性能。合適的添加劑的非限定性的例子包括殺生物劑、多價螯合劑、螯合 齊U、抗蝕劑、染料、光學(xué)增白劑、光亮劑和/或它們的組合。在一些例子中，該預(yù)處理組合物包括標(biāo)記染料例如Basic Violet 16 (BV16)。添加劑在該預(yù)處理組合物中的存在量可以是大約O. 01wt%至大約lwt%。在一些實施方案中，用于在多孔記錄介質(zhì)上印刷耐久的圖像的方法包括將預(yù)處理組合物，例如以上定義的，施涂到多孔記錄介質(zhì)上，和將水性油墨組合物施涂到所述的記錄介質(zhì)上。所述的油墨組合物包括水性液體連結(jié)料和著色劑。在一些例子中，該油墨疊印在預(yù)處理組合物上。這樣的印刷方法產(chǎn)生了經(jīng)印刷的介質(zhì)，其具有改善的耐久性，以及降低的滲色和聚結(jié)問題。由于耐久性的改善，它在本文中意味著預(yù)處理組合物的使用為干燥的飾面提供了堅固性以及濕耐久性。另外，本文所述的成像方法產(chǎn)生了高質(zhì)量的印刷圖像，并且使得能夠高速印刷。本文所述的印刷方法中所用的記錄介質(zhì)(或者基底)是多孔介質(zhì)。在本文中“多孔介質(zhì)”表示具有極度多孔的結(jié)構(gòu)的記錄介質(zhì)或者記錄基底，該結(jié)構(gòu)可以吸收油墨組合物的大部分。在一些例子中，該多孔記錄介質(zhì)包括高體積的孔隙，并且具有優(yōu)異的吸液容量。在一些其他例子中，記錄介質(zhì)是紙。孔隙率可以來自于沉積在介質(zhì)的基礎(chǔ)基底上的涂層結(jié)構(gòu)的孔隙率或者來自該介質(zhì)本身。記錄介質(zhì)的孔隙率可以用空氣透過性表示，它在15-40 Sheffield單位的范圍內(nèi)，Parker Print-Surf測試儀。所述方法可以包括將預(yù)處理組合物沉積在多孔記錄介質(zhì)上，然后噴出水性油墨組合物，其會與該預(yù)處理組合物液體反應(yīng)。在一些例子中，印刷耐久的圖像的方法是噴墨印刷方法。噴墨印刷方法在本文中表示一種方法，其中將油墨的滴流噴射到記錄基底或者介質(zhì)上，來形成期望的印刷圖像。該油墨組合物可以經(jīng)由任何合適的噴墨印刷技術(shù)安置到記錄介質(zhì)上。噴墨方法的例子包括方法例如電荷控制方法，其使用了靜電引力來噴出油墨；按需噴墨方法，其使用了壓電元件的振動壓力；聲學(xué)油墨噴射方法，在其中將電信號轉(zhuǎn)化成聲束，并且用該聲束照射油墨來通過輻射壓力將其噴出；和熱噴墨方法，其使用了加熱油墨而形成的氣泡產(chǎn)生的壓力。這樣的噴墨印刷技術(shù)的非限定性的例子因此包括熱、聲和壓電噴墨印刷。在一些例子中，該油墨組合物是使用噴墨噴嘴和/或噴墨印刷頭噴射到記錄介質(zhì)上的。在一些其他例子中，該油墨組合物是使用熱噴墨印刷頭噴射到記錄方法中的。在一些例子中，該印刷耐久的噴墨油墨圖像的方法是高速印刷方法。高速在本文中表示每分鐘能夠印刷大于50英尺的方法。作為例子，網(wǎng)(web)的速度可以是大約50至大約2000英尺/分鐘。在一些例子中，該印刷方法特別適于高速工業(yè)和商業(yè)印刷。在一些其他例子中，該印刷方法特別適于聯(lián)機和高通量印刷應(yīng)用。在一些例子中，該印刷方法是能夠印刷大約50至大約1000英尺/分鐘的印刷方法。在一些其他例子中，該印刷方法是能夠印刷大約50至大約400英尺/分鐘的印刷方法。該方法還包括將預(yù)處理組合物施涂到多孔記錄介質(zhì)上，所述的預(yù)處理組合物含有液體連結(jié)料、作為固定劑的多 價金屬鹽、膠乳樹脂和增稠劑，和將油墨組合物施涂到所述的預(yù)處理組合物上，其中在該預(yù)處理組合物施涂到記錄介質(zhì)上的結(jié)束點與該油墨組合物施涂的起始點之間的時間間隔是l-30s ;在一些其他例子中是5-30s?！坝∷⒀舆t時間”在本文中表示在預(yù)處理組合物施涂到記錄介質(zhì)上的結(jié)束點與油墨組合物施涂的起始點之間的時間間隔。在一些其他實施方案中，在該預(yù)處理組合物施涂到記錄介質(zhì)上的結(jié)束點與該油墨組合物施涂的起始點之間的時間間隔，即印刷延遲時間，是5-30s。不受限于任何理論，據(jù)信這樣的印刷延遲時間應(yīng)當(dāng)是充分的從而允許預(yù)處理組合物和噴到其上的油墨組合物的恰當(dāng)混合，從而獲得固化足夠緩慢的混合物從而提供具有優(yōu)異的耐久性的印刷圖像。這樣的印刷延遲時間經(jīng)常取決于網(wǎng)的速度。例如對于IOOfpm或者更低的網(wǎng)速度來說，該印刷延遲時間可以是幾秒鐘。在一些例子中，在預(yù)處理組合物剛施涂之后至少5s，當(dāng)該預(yù)處理組合物在記錄介質(zhì)上仍然為濕態(tài)時，將水性油墨組合物噴射到記錄介質(zhì)上，這確保了水性油墨組合物和預(yù)處理組合物之間的恰當(dāng)混合。在一些其他例子中，在50fpm的網(wǎng)速度時，預(yù)處理流體施涂和噴墨印刷之間的印刷延遲時間可以是5s或者更長。在再一些其他例子中，在較快的網(wǎng)速度(大于50fpm)時,預(yù)處理和印刷之間的時間可以小于5s。在一些例子中，在記錄介質(zhì)上印刷耐久的圖像的方法包括使用涂布機或者涂布裝置將預(yù)處理組合物，例如上述的預(yù)處理組合物，施涂到多孔記錄介質(zhì)上，并且經(jīng)由噴墨噴嘴將油墨組合物噴射到所述的記錄介質(zhì)上，所述的油墨組合物包括水性液體連結(jié)料和著色齊U。對于涂布機沒有具體的限制，并且可以根據(jù)目標(biāo)用途來適當(dāng)?shù)剡x擇已知的涂布機。涂布機的例子包括氣動刮涂機、刮刀涂布機、棒涂機、刮刀式涂布機、壓榨涂布機、浸潰涂布機、逆轉(zhuǎn)輥涂布機、轉(zhuǎn)移輥涂布機、凹印涂布機、接觸輥涂布機、流延涂布機、噴涂機、幕簾式涂布機和擠出涂布機。該方法的細(xì)節(jié)可以參考“Coating Kogaku (Coating Engineering)”，Yuji Harasaki0在一些例子中，該涂布機是轉(zhuǎn)移輥涂布裝置。為了將該預(yù)處理組合物以均勻的厚度施涂到記錄介質(zhì)上，可以使用氣刀來涂布，或者具有銳角的元件可以布置為在元件和記錄介質(zhì)之間具有對應(yīng)于預(yù)定量的預(yù)處理組合物的間隙。該預(yù)處理組合物的施涂還可以通過任何已知的商業(yè)方法例如凹版印刷、噴墨方法、噴涂方法和輥涂方法來進(jìn)行。在一些例子中，該預(yù)處理組合物是通過使用輥子的涂布方法施涂的。因此，該預(yù)處理組合物可以使用市售的輥涂裝置來輥涂到記錄介質(zhì)上。在記錄介質(zhì)上印刷耐久的噴墨油墨圖像的方法的例子因此包括借助輥子或者轉(zhuǎn)移輥涂裝置將該預(yù)處理組合物施涂到記錄介質(zhì)上。在一些例子中，可以使用一組大于3個的輥子。在一些其他例子中，該印刷方法使用大約高到30個輥子。作為例子，在這樣的方法中，將該預(yù)處理組合物接收到第一表面上，然后在該第一表面和轉(zhuǎn)移輥之間形成接觸。該預(yù)處理組合物然后從第一表面轉(zhuǎn)移到轉(zhuǎn)移輥上。最后，將該預(yù)處理組合物從轉(zhuǎn)移輥轉(zhuǎn)移到印刷介質(zhì)上。在一種方案中，在即將通過印刷頭來印刷油墨之前，將該預(yù)處理組合物施涂到印刷記錄介質(zhì)上。根據(jù)這種方法，一個或者幾個輥子接收了該預(yù)處理組合物，并將它轉(zhuǎn)移到印刷介質(zhì)上。其后，該印刷介質(zhì)接收來自一種或多種噴墨印刷頭的噴墨油墨。在一些例子中，使用涂布裝置將該預(yù)處理組合物施涂到記錄介質(zhì)上，隨后，通過噴墨噴嘴將該油墨噴出來記錄圖像。所述的噴墨油墨組合物包括水性液體連結(jié)料和著色劑，其中該噴墨油墨疊印在所述的預(yù)處理組合物上。在一些例子中，使用噴墨噴嘴將該油墨組合物施涂到該記錄介質(zhì)上，并且是在預(yù)處理組合物施涂之后施涂的。在一些例子中，該印刷方法可以進(jìn)一步包括干燥過程，在其中通過干燥除去油墨組合物中存在的溶劑(特別是水)。因此，在一些例子中，作為另外的步驟，將記錄介質(zhì)送到熱空氣干燥系統(tǒng)中?？蛇x擇地或者與干燥過程相組合，可以提供在其中通過使記錄介質(zhì)表面與由多孔材料等制成的輥子接觸來吸收溶劑從而除去油墨中的溶劑的過程。此外，可以提供固定過程，在其中通過至少一個壓力施加裝置施壓來固定形成在記錄介質(zhì)上的圖像。在一些例子中，該油墨組合物安置到記錄介質(zhì)的至少一部分上以形成圖像。該預(yù)處理組合物可以容易地施涂到記錄介質(zhì)記錄面的的幾乎整個面積上，包括待通過噴墨單元將油墨滴施涂到其上的圖像部分。在一些例子中，該預(yù)處理組合物安置在油墨組合物之下。預(yù)處理組合物和/或油墨組合物的用量至少部分取決于所期望形成的圖像。在一些例子中，在記錄介質(zhì)上印刷耐久的圖像的方法中所用的油墨組合物是噴墨油墨組合物。在一些其他例子中，該油墨組合物是水性噴墨油墨組合物。所述的油墨組合物包括水性液體連結(jié)料和著色劑。在一些例子中，該著色劑選自黃色著色劑、品紅著色劑、青色著色劑和黑色著色劑，并且該油墨連結(jié)料包括存在量為大約I至大約25wt%的至少一種溶劑；存在量為大約O. I至大約8wt%的至少一種表面活性劑；存在量為大約O至大約6wt%的至少一種聚合物；存在量至多大約O. 2wt%的至少一種添加劑；和水。每種油墨所用的著色劑選自顏料、染料或者它們的組合。在一些例子中，該油墨包含作為著色劑的顏料。在本文中使用時，“顏料”指在它用于其中的液體連結(jié)料中基本上不溶的著色劑粒子。顏料可以使用單獨的分散劑來分散，或者可以是自分散的，具有附連到該顏料表面上的分散劑。在本文中使用時，“自分散的”通常指的是已經(jīng)用分散劑功能化的(functionalized)顏料，例如通過將分散劑化學(xué)附連到顏料表面上來功能化。該分散劑可以是小分子或者聚合物或者低聚物。該顏料包括自分散顏料以及分散的顏料二者，例如用單獨的不共價附連到所述表面上的分散劑分散的顏料。在一個例子中，該顏料不是自分散的，并且可以將分散助劑加入到該連結(jié)料中。在另一例子中，該顏料是可自分散的，并且改性為包括化學(xué)附連到其上的至少一種聚合物。如所述的，顏料著色劑可以用于本發(fā)明的實施方案中。具體地，如果使用黑色，則該黑色顏料可以是提供可接受的光學(xué)密度和印刷特性的任何市售的黑色顏料。這樣的黑色顏料可以通過多種已知的方法來制造，例如隧道法、接觸法、爐法、乙炔法或者熱法，并且可自以下廠商購得，例如 Cabot Corporation^ Columbian Chemicals Company、Evonik、Mitsubishi和E. I. DuPont de Nemours and Company。除了黑色之外，也可以使用其他顏料著色劑例如青色、品紅、黃色、藍(lán)色、橙色、綠色、粉紅等。合適的有機顏料包括例如偶氮顏料包括二偶氮顏料和單偶氮顏料、多環(huán)顏料(例如酞菁顏料如酞菁藍(lán)和酞菁綠、茈顏料、perynone顏料、蒽醌顏料、喹吖酮顏料、二嚼嗪顏料、硫靛青顏料、異11引哚啉酮顏料、皮蒽酮顏料和喹酞酮顏料)、不溶性染料螯合物(例如堿性染料類型螯合物和酸性染料類型螯合物)、硝基顏料、亞硝基顏料、三苯并吡二酮顏料例如PR168等。在一些例子中，著色劑在油墨組合物中的存在量為大約2. Owt%至大約4. 5wt%。但是應(yīng)當(dāng)理解著色劑的載量根據(jù)需要可以更高或者更低。如本文所定義的，“油墨連結(jié)料”指的是著色劑置于其中來形成油墨的連結(jié)料。用于該油墨連結(jié)料的合適的組分的非限定性例子包括水溶性聚合物、陰離子聚合物、表面活性劑、溶劑、助溶劑、緩沖液、殺生物劑、多價螯合劑、粘度改進(jìn)劑、表面活性試劑、螯合劑、樹脂和/或水，和/或它們的組合。用于該油墨連結(jié)料的合適的溶劑包括但不限于甘油聚氧乙基醚、三丙二醇、四甘醇、I- (2-羥乙基)-2-咪唑啉酮、I- (2-羥乙基)-2-吡咯烷酮、1，6-己二醇、1，2，6-己三醇、三輕甲基丙燒、二丙二醇、Dantocol DHE (Lonza Inc. , FairlawnNJ)，和/或它們的組合。在非限定性例子中，溶劑在該油墨連結(jié)料中的存在量為大約lwt%至大約25wt%。在一些例子中，該油墨組合物包括水。在一些例子中，將水用作所述組合物的油墨載體，并且是液體連結(jié)料的一部分。在一些其他例子中，水構(gòu)成了油墨組合物的余量，并且存在量可以占總組合物重量的大約40至大約90重量％或者大約50至大約80重量％。 用于該油墨連結(jié)料的表面活性劑可以是非離子型或者陰離子型。合適的非離子表面活性劑包括但不限于乙氧化醇、氟化表面活性劑、2- 二甘醇表面活性劑和/或它們的組合。除了上文提供的用于固定劑的水性連結(jié)料的表面活性劑(例如TergitoD之外，非離子表面活性劑具體的例子包括由Air Products and Chemicals, Inc.制造的Surfynol 系列表面活性劑(例如SurfynorCT211、SurfynorSEF)。用于該油墨連結(jié)料的合適的陰離子表面活性劑的非限定性例子包括由位于Midland, MI的Dow Chemical Company制造的Dowfax 族的那些陰離子表面活性劑(例如Dowfax 8390),或者由E. I. DuPont de Nemoursand Company制造的陰離子Zonyl 表面活性劑(例如ZonyleFSA);磷酸酯表面活性劑,包括由Witco Corp. , Middlebury制造的Emphos 系列和DeDophoS 系列表面活性劑、由CrodaInc. , Edison, NJ 制造的 Crodafos 系列表面活性劑、由 DeForest Enterprises Inc. , BocaRaton, FL制造的D印hotrope 系列和DePHOS 系列表面活性劑；硫酸烷基酯(例如硫酸月桂基酯)、烷基醚硫酸酯(例如月桂醇聚醚硫酸鈉)；肌氨酸N-月桂酰酯；十二烷基苯磺酸酯；和/或它們的組合。在一些例子中，該油墨連結(jié)料包括存在量至多大約8wt%的一種或多種表面活性劑，并且其他非限定性的例子包括大約O. lwt%至大約6wt%和大約I. 2被％至大約2wt%。作為非限定性的例子，適用于所述油墨的一類聚合物粘合劑包括苯乙烯-(甲基)丙烯酸共聚物的鹽。適合的苯乙烯_(甲基)丙烯酸共聚物的非限定性的例子是市售的，并且可以選自由位于Florham Park, NJ的BASF Corp.制造的Joncryl 系列(例如JoncryΓ586 和 683)；由位于 Exton，PA 的 Sartomer 制造的 SMA-IOOONa 和 SMA-1440K ；由位于 Wallingford, CT 的 BYK Chemicals 制造的 Disper bykl90 ;由位于日本的 Gifu Shellac制造的聚苯乙烯-丙烯酸聚合物；或者它們的組合。添加劑也可以混入到用于油墨的油墨連結(jié)料的實施方案中。作為非限定性的例子，殺菌劑例如ProxefGXL可以加入到油墨中來保護(hù)該油墨抗細(xì)菌生長。其他合適的添加劑包括但不限于緩沖劑、殺生物劑、多價螯合劑、螯合劑等，或者它們的組合。在一些例子中，該油墨連結(jié)料包括存在量為大約O. lwt%至大約O. 5wt%的一種或多種添加劑。在其他例子中，不存在添加劑。在一些例子中，該印刷方法包括使用本文所述的預(yù)處理組合物，并且包括使用選自下面的至少一種噴墨油墨組合物黑色油墨、黃色油墨、青色油墨、品紅油墨、橙色油墨、紅色油墨和綠色油墨。在一些例子中，將至少一種油墨沉積到各印刷頭中。合適的印刷頭構(gòu)造的非限定性的例子包括單印刷頭、雙室印刷頭、三室印刷頭和/或其他，和/或它們的組合。應(yīng)當(dāng)理解在例如本文所述的方法中可以使用任何數(shù)目的著色油墨組合物。此外，可以使用任何期望的著色油墨的組合。例如，每種著色油墨組合物可以是不同顏色的，或者兩種或者更多種油墨可以是相同顏色的不同的色調(diào)(即，亮品紅和暗品紅油墨)。在一些例子中，可以使用四種不同顏色的油墨黑色油墨、黃色油墨、青色油墨和品紅油墨。在一些其他例子中，該方法包括使用選自下面的任何所需數(shù)目的油墨黑色油墨、黃色油墨、青色油墨、品紅油墨、橙色油墨、紅色油墨、綠色油墨和/或它們的組合。
作為例子，該預(yù)處理組合物，包括液體連結(jié)料、作為固定劑的多價金屬鹽、膠乳樹脂和增稠劑，和該油墨組合物是用于印刷耐久的噴墨圖像的印刷系統(tǒng)的一部分。所述的印刷系統(tǒng)包括包含至少轉(zhuǎn)移輥的預(yù)處理組合物涂敷器和預(yù)處理組合物，并且包含一個或者幾個連續(xù)的包含噴墨油墨組合物的噴墨印刷頭，所述的噴墨油墨組合物包括水性液體連結(jié)料和著色劑。在例子中，該噴墨印刷頭是熱噴墨印刷頭。在一些例子中，該印刷系統(tǒng)包括包含至少轉(zhuǎn)移輥的預(yù)處理組合物涂敷器和預(yù)處理組合物，以及至少四個不同的連續(xù)的噴墨印刷頭，其分別含有黑色、青色、品紅和黃色噴墨油墨組合物。除了黑色和彩色油墨之外，還包括本發(fā)明的預(yù)處理組合物的該油墨印刷系統(tǒng)具有優(yōu)異的印刷性能和圖像特性。前述的說明僅僅是用于說明和描述本發(fā)明示例性的實施方案。雖然本文已經(jīng)描述了某些示例方法和組合物，但是本專利的覆蓋范圍不限于此。相反，本專利覆蓋了明確落入權(quán)利要求的文字或者等同原則下的范圍內(nèi)的全部的方法、組合物和制品。
實施例成分和縮寫
-Lucidene 645是可獲自Rohm & Haasan的丙烯酸尿燒聚合物。-LEG-I是可獲自Liponics的助溶劑。-Zonyl FSO是可獲自Dupont Inc的表面活性劑。-Cab_0-Jet 300 是可獲自 Cabot Corporation 的自分散顏料。-JoncryΓ586是可獲自BASF Corp的苯乙烯-丙烯酸粘合劑。-ProxeI GXL 是可獲自 Arch Chemicals Inc 的殺生物劑。-Chemguard S-550-L 是可獲自Chemguard的含氟表面活性劑。- BP 700是可獲自Cabot Corp的黑色顏料。-Surfynol DF-210 和 Surfynol DF-220 是可獲自 Air product 的消泡劑。Byk-018 是可獲自Byk Co的消泡劑。-Rheolate 2l2 是可獲自 Rheox International Inc 的增稠劑。-Optiflo L400 和 Optiflo M2600VF 是可獲自 Southern Clay products Inc 的增稠劑。
實施例I-制備油墨組合物
根據(jù)下表I制備了黑色噴墨油墨組合物。全部的百分比是以基于該油墨組合物的總重
權(quán)利要求
1.預(yù)處理組合物，其用在用于印刷耐久的圖像的方法中，該預(yù)處理組合物包含 a.液體連結(jié)料， b.作為固定劑的多價金屬鹽， c.膠乳樹脂，和 d.增稠劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求I的預(yù)處理組合物，其中該組合物進(jìn)一步包含消泡劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求I的預(yù)處理組合物，其中該組合物的粘度是大約100至大約lOOOOcpso
4.根據(jù)權(quán)利要求I的預(yù)處理組合物，其中該組合物的表面張力是大約30至大約45達(dá)因 /cm。
5.根據(jù)權(quán)利要求I的預(yù)處理組合物，其中該增稠劑是甲基丙烯酸、醇的甲基丙烯酸酯或丙烯酸酯、乙烯基酯或者有表面活性的不飽和酯。
6.根據(jù)權(quán)利要求I的預(yù)處理組合物，其中該增稠劑占預(yù)處理組合物總重量的大約O.01至大約2重量％。
7.根據(jù)權(quán)利要求I的預(yù)處理組合物，其中該膠乳樹脂的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)介于-22°C 到 +20 0C ο
8.根據(jù)權(quán)利要求I的預(yù)處理組合物，其中該膠乳樹脂的酸值小于20。
9.根據(jù)權(quán)利要求I的預(yù)處理組合物，其中該膠乳樹脂的存在量占預(yù)處理組合物總重量的大約10至大約60wt%。
10.根據(jù)權(quán)利要求I的預(yù)處理組合物，其中該固定劑是選自下面的多價金屬鹽氯化鈣、硝酸鈣、硝酸鎂、醋酸鎂或者醋酸鋅。
11.根據(jù)權(quán)利要求I的預(yù)處理組合物，其中該固定劑是氯化鈣或者硝酸鈣。
12.在多孔記錄介質(zhì)上印刷耐久的圖像的方法，其包括 a.將預(yù)處理組合物施涂到所述的記錄介質(zhì)上，所述的預(yù)處理組合物包含液體連結(jié)料、作為固定劑的多價金屬鹽、膠乳樹脂和增稠劑； b.將油墨組合物施涂到所述的多孔記錄介質(zhì)上，所述的油墨組合物包含水性液體連結(jié)料和著色劑，其中該油墨疊印在所述的預(yù)處理組合物上。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的印刷方法，其中使用涂覆裝置將該預(yù)處理組合物施涂到所述的多孔記錄介質(zhì)上，和其中經(jīng)由噴墨噴嘴將該油墨組合物噴射到所述的多孔記錄介質(zhì)上。
14.根據(jù)權(quán)利要求I的印刷方法，其中在該預(yù)處理組合物在多孔記錄介質(zhì)上的施涂的結(jié)束點與該油墨組合物的施涂的起始點之間的時間間隔是I秒至30秒。
15.根據(jù)權(quán)利要求I的印刷方法，其中該印刷方法的印刷速度介于大約50至大約2000fpm。
全文摘要
本發(fā)明公開了預(yù)處理組合物以及使用這樣的預(yù)處理組合物來印刷耐久的圖像的印刷方法。該預(yù)處理組合物的公開的例子包括液體連結(jié)料、多價金屬鹽、膠乳樹脂和增稠劑。此外，還公開了在用所述預(yù)處理組合物預(yù)處理之后借助包含水性液體連結(jié)料和著色劑的油墨組合物進(jìn)行的印刷方法。
文檔編號B41M5/50GK102933396SQ201180029571
公開日2013年2月13日 申請日期2011年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月14日
發(fā)明者G.薩基西安, A.埃馬姆約梅, E.A.維斯恩亞克 申請人:惠普發(fā)展公司，有限責(zé)任合伙企業(yè)