CN102884145B

CN102884145B - 预处理组合物

Info

Publication number: CN102884145B
Application number: CN201080066665.2A
Authority: CN
Inventors: 乔治·萨尔基西安; 伊丽莎白·安·维什尼亚克; 阿利·埃马姆约梅
Original assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Current assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Priority date: 2010-06-14
Filing date: 2010-06-14
Publication date: 2016-04-13
Anticipated expiration: 2030-06-14
Also published as: CN102933396A; US8851652B2; BR112012028738A2; EP2580293B1; CN102933396B; EP2580293A1; JP2013538132A; BR112012028734B1; JP5688138B2; BR112012028734A2; CN102884145A; JP2013530071A; JP5592995B2; WO2011159371A1; WO2011159370A1; WO2011159371A9; EP2580293A4; WO2011159274A1; US20130076842A1

Abstract

公开了预处理组合物和使用这样的预处理组合物的印刷方法。所述预处理组合物的公开的实例包括液体载剂、作为固定剂的多价金属盐和具有小于20酸值的乳胶树脂。

Description

预处理组合物

背景技术

喷墨技术已经将其应用扩大到除了家用和办公室使用以外的高速、商业和工业印刷。该技术是无压印刷方法，其中电子信号控制和指示可沉积到各种各样的基质上的墨滴和墨水流。目前喷墨印刷技术包括通过热喷、压电式压力或震动促使油墨滴穿过小喷嘴到介质的表面。

除了油墨组合物，考虑到改善印刷特性和图像属性，在油墨组合物被建立（established）在印刷记录介质上之前，可涂覆预处理组合物。该预处理组合物通常为的基本上无色的液体，其与油墨组合物的着色剂和/或与油墨组合物的聚合组分相互作用从而将该油墨组合物沉淀或者固定到印刷介质表面。在该预处理组合物的使用中，沉淀的着色剂趋于在记录介质的表面沉积，因而导致图像质量属性诸如，例如良好的光学密度的增强，而且还允许高速印刷。因此期望预处理配方具有在印刷介质表面上产生更高质量印刷图像的更稳定和可靠的预处理组合物。

发明内容

附图说明

为更好地理解本公开，下面将参照附图，仅通过非限制实施例的方式说明一些实施方式，其中：

图1为表示根据本公开的实施方式用不同的预处理组合物印刷的喷墨印刷介质的黑色光学密度变化的图。

图2为表示根据本公开的实施方式使用不同的预处理组合物的喷墨印刷介质的光泽变化的图。

具体实施方式

在公开和说明本发明的具体实施方式之前，应理解本公开不限于这里公开的具体的工艺和材料。还应理解由于本发明的范围仅由权利要求和其等价形式限定，所以这里使用的术语能仅用于说明具体的实施方式，非旨在限制。在说明和主张本示例性组合物和方法时，将使用以下术语：除非文中另外明确规定，单数形式“一种（a）”、“一种（an）”和“所述（the）”包括复数的指代。因此，例如，提及“一种（a）颜料”包括提及一种或多种这样的材料。浓度、数量和其它数字的数据在这里可以范围的形式呈现。应理解这样的范围形式仅为了方便和简洁而使用，应灵活地解释为不仅包括如范围的端点所明确说明的数值，还包括在该范围内包括的所有单个的数值或子范围，就如同每个数值和子范围被明确地说明一样。例如，近似1wt%至约20wt%的重量范围应解释为不仅包括明确说明的1wt%至约20wt%的浓度界限，还包括单个浓度，例如2wt%、3wt%、4wt%及子范围例如5wt%至15wt%、10wt%至20wt%等。wt%在这里是指重量百分比。除非另外说明，所有百分比都为重量百分比。

如此处所用，“图像”是指用可见或不可见油墨组合物沉积到材料或基质上的记号、标记、符号、图形、指示和/或外观。图像的实例可包括字符、词、数字、文字数字符号、标点、文字、线条、下划线、加亮区等。

在一些实施方式中，本公开涉及包括液体载剂、作为固定剂的多价金属盐、和具有小于20的酸值的乳胶树脂的预处理组合物。

此外，本公开涉及将耐久图像印刷到记录介质的方法。在一些实施方式中，该方法包括将预处理组合物涂覆到记录介质上，所述预处理组合物包括液体载剂、作为固定剂的多价金属盐、和具有小于20的酸值的乳胶树脂。然后，将包括水性液体载剂和着色剂的油墨组合物涂覆到记录介质上。在一些实例中，油墨组合物套印所述预处理组合物。

在一些实施方式中，用涂布装置将所述预处理组合物涂覆到所述记录介质上，并通过喷墨喷嘴将所述油墨组合物喷射到所述记录介质上。

未与任何理论相联系，认为在所述预处理组合物与油墨组合物在基板上套印后，或换言之，当油墨和预处理组合物在介质表面接触时，实现了油墨着色剂的有效固定，并且几乎所有的着色剂都沉积在介质的表面，而非渗透介质并沉积在表面以下。同时，所述预处理组合物载剂一旦与油墨载剂混合就变得高度润湿，并且所混合的载剂很快渗透介质，把着色剂留在后面。因此，在一些实施方式中，所述预处理组合物一旦与油墨接触，就会使油墨配方中存在的着色剂沉淀出来，并导致图像质量属性，例如光密度、色度和耐久性的增强。在该印刷方法中，所述预处理组合物和油墨组合物的组合导致提供高质量和耐久图像印刷品的方法。如这里公开的预处理组合物的使用导致在能够高速印刷的同时图形质量属性的增强。此外，所述预处理组合物提供良好的图像质量，例如耐久性和耐污点性，并且不影响或控制耐光性。

此外，所述预处理组合物为稳定的组合物，从而意味着预处理组合物不会随时间而出现稳定性问题。在一些实施方式中，所述预处理组合物的使用导致印刷图像同时具有良好的图像质量（例如改善的光泽和KOD）和耐久性。在一些其它实施方式中，所述预处理组合物的使用在缓慢吸收的介质，例如涂布胶版介质上，特别有效。

如此处所用，所述预处理组合物用作印刷方法中的固定液组合物。所述“预处理组合物”或“固定液组合物”包含水性载剂和有效量的一种或多种固定剂。固定剂为引发着色剂的溶解度或稳定性变化并将所述着色剂固定在印刷图像中的位置的组分。固定剂的“有效量”为，与被未固定的印刷品相比，有效地达到改善印刷品质，例如减少的删除线和扩散，增加的光密度(OD)、色度、边缘清晰度，和改善的滴落和涂色牢度，的量。所述预处理组合物可为快速扩散、快速渗透和干燥的目的而配制。表面张力可小于约45mN/m。

在一些实施例中，预处理组合物具有在约1.0cps至约2000cps范围内，并且在其它实施例中约10cps至约1000cps的粘度。在另外的实施例中，预处理组合物具有在25℃测量的在约40cps至约100cps范围内的粘度，以达到期望的流变特性。如上指出，可方便地调节所述组合物的粘度，例如适当选择粘结剂树脂、有机溶剂和其它试剂的用量和分子量。

在一些实施例中，本公开的所述预处理组合物改善了印刷质量（例如色度和扩散）和印刷油墨在介质上的耐久性，即增加油墨的耐水性、耐污点性和耐光性。

所述预处理组合物的示例性实施方式包括作为固定剂的多价金属盐。所述多价金属盐组分可为二价或更高价金属离子和阴离子。在一些实施方式中，所述多价金属盐组分可溶于水。多价金属离子的实例包括二价金属离子，例如Ca²⁺、Cu²⁺、Ni²⁺、Mg²⁺、Zn²⁺和Ba²⁺；三价金属离子，例如Al³⁺、Fe³⁺和Cr³⁺。在一些实施例中，所述多价金属离子选自由Ca²⁺、Mg²⁺或Zn²⁺组成的组中。在其它一些实施方式中，所述多价金属离子为Ca²⁺。所述阴离子的实例包括CI^-、I^‐、Br^-、NO₃ ^-或RCOO^-（其中R为H或任何烃链）。在一些实施方式中，所述多价金属盐阴离子为氯化物(Cl^‐)或乙酸(CH₃COO")。在一些实施方式中，所述多价金属盐由二价或多价金属离子和硝酸根或碳酸根离子组成。所述碳酸根离子源自具有1至6个碳原子的饱和脂肪族一元羧酸或具有7至11个碳原子的碳环一元羧酸。具有1至6个碳原子的饱和脂肪族一元羧酸的实例包括蚁酸、醋酸、丙酸、丁酸、异丁酸、戊酸、异戊酸、新戊酸和己酸。

在一些实施方式中，所述固定剂为选自由氯化钙、硝酸钙、硝酸镁、醋酸镁或醋酸锌组成的组中的多价金属盐。在其它一些实施方式中，所述多价金属盐为氯化钙或硝酸钙（CaCl₂或Ca(NO₃)₂）。在另一些实施方式中，所述多价金属盐为氯化钙(CaCl₂)。

在一些实施例中，所述固定剂在所述预处理组合物中的含量为所述预处理组合物总重量的约1wt%至约20wt%。在一些其它实施例中，所述固定剂的含量为所述预处理组合物总重量的约3wt%至约15wt%。在另一些实施例中，所述固定剂的含量为所述预处理组合物总重量的约5wt%至约13wt%。在一些其它实施例中，所述固定剂的含量为所述预处理组合物总重量的约7wt%至约9wt%。

所述预处理组合物的示例性实施方式包括乳胶树脂组分。在一些实施例中，聚合乳胶为阳离子、阴离子或两性聚合乳胶。在其它一些实施例中，所述预处理组合物包含具有低酸值的阴离子乳胶树脂组分。在一些实施例中，术语乳胶在这里是指由分散于水性基体中的聚合微颗粒的稳定分散体组成的一组制剂。在其它一些实施例中，所述乳胶树脂组分在所述组合物中以分散的乳胶树脂颗粒的形式出现。

根据一个示例性实施方式，所述乳胶树脂具有小于20的酸值。在一些其它实施方式中，所述乳胶树脂具有小于18的酸值。如此处所用，酸值(AN)是指通过用电导滴定乳胶树脂的潜在酸官能团(latentacidfunction)的测定的酸值。作为实例，用KOH使样品为强碱性，然后用1%的HNO₃滴定。同时测量pH和电导率曲线。

在一些实施例中，所述乳胶树脂为由选自由丙烯酸聚合物或共聚物、乙烯乙酸酯聚合物或共聚物、聚酯聚合物或共聚物、二氯乙烯聚合物或共聚物、丁二烯聚合物或共聚物、苯乙烯-丁二烯聚合物或共聚物、丙烯腈-丁二烯聚合物或共聚物组成的组中的聚合物或共聚物制成的树脂。在一些其它实施方式中，所述乳胶树脂组分为包含乙烯乙酸酯类聚合物、丙烯酸聚合物、苯乙烯聚合物、SBR类聚合物、聚酯类聚合物、氯乙烯类聚合物等的颗粒的乳胶。在另一些实施方式中，所述乳胶树脂为选自由丙烯酸聚合物、乙烯基-丙烯酸共聚物和丙烯酸-聚氨酯共聚物组成的组中的聚合物和共聚物。

在一些实施例中，所述乳胶树脂颗粒可具有5,000至500,000平均分子量(Mw)。在其它一些实施方式中，所述乳胶树脂具有在150,000至300,000范围内的平均分子量(Mw)。在另一些实施方式中，所述乳胶树脂具有约250,000的平均分子量。

在一些实施例中，所述乳胶树脂颗粒的平均粒径为10nm至1μm，作为其它实例，10~500nm，在另一些实施方式中，50nm至250nm。所述乳胶的粒径分布没有具体限制，并且可使用具有宽粒径分布的乳胶或者具有单一分散粒径分布的乳胶。还可能结合使用两种或更多种的每个都具有单分散性粒径分布的聚合物细颗粒。

在一些实施例中，所述乳胶树脂的玻璃化转变温度(Tg)在-30℃至70℃的范围内，在一些其它实施方式中为0℃至50℃。在另一些实施方式中，所述乳胶树脂的玻璃化转变温度为低于40℃。在一些实施例中，所述乳胶树脂的玻璃化转变温度为低于30℃。测量玻璃化转变温度(Tg)参数的途径在，例如聚合物手册，第三版，作者J.Brandrup，E.H.Immergut编辑，Wiley-Interscience，1989中说明。

在一些实施方式中，本公开的乳胶树脂具有小于20的酸值，并具有低于40℃的玻璃化转变温度。在一些其它实施方式中，所述预处理组合物包括具有低于20的酸值、低于40℃的玻璃化转变温度和大约250,000的分子量的阴离子型乳胶树脂。

在一些实施例中，所述乳胶树脂在所述预处理组合物中的含量为所述预处理组合物总重量的约1wt%至70wt%。在其它一些实施例中，所述乳胶树脂的含量为所述预处理组合物总重量的约60wt%。在另一些实施例中，所述乳胶树脂的含量为所述预处理组合物总重量的约20wt%至约50wt%。

根据示例性实施方式，所述乳胶树脂可包括，但绝不限于名称为或（来自LubrizolAdvancedMaterials股份有限公司）、（来自Rohm&Hass公司）、（来自DowChemical公司）、（来自BYC股份有限公司）或（来自Rohm&Haas公司）的乳胶树脂。

在一些实施例中，所述预处理组合物包括表面活性剂。合适的表面活性剂的非限制性实例包括非离子表面活性剂、阳离子表面活性剂和它们的组合。在一些实施例中，所述表面活性剂为非离子表面活性剂。在一些其它实施例中，所述表面活性剂为选自由非离子含氟表面活性剂、非离子乙炔二醇表面活性剂、非离子乙氧基化醇表面活性剂和它们的组合组成的组中的非离子表面活性剂。在非限制性实施例中，所述预处理组合物包含非离子乙氧基化醇表面活性剂。

预处理组合物的配方中可使用几种可商购的非离子表面活性剂，其实例包括例如来自由DowChemical制造的系列（例如15S30,15S9）的乙氧基化醇；例如来自由AirProductsandChemicals有限公司制造的系列（例如440和465）的表面活性剂；例如来自由E.I.DuPontdeNemoursandCompany制造的系列（例如FSO和FSN表面活性剂）的氟化表面活性剂；由Omnova制造的氟化非离子表面活性剂（例如PF159非离子表面活性剂）；或它们的组合。可用于预处理组合物中的合适的阳离子表面活性剂包括长链胺和/或它们的盐、丙烯酸化二胺、聚胺和/或它们的盐、季铵盐、聚环氧乙烷化长链胺、季铵化聚环氧乙烷化长链胺和/或它们的组合。

在一些实施方式中，预处理组合物中表面活性剂的含量为至多约1.5重量百分比(wt%)。作为非限制性实施例，表面活性剂的含量在约0.1wt%至约1wt%的范围内。在另一个非限制性实施例中，表面活性剂的含量在约0.2wt%至约0.6wt%的范围内。

在一些实施例中，预处理组合物包括水性载剂。如此处定义，术语“水性载剂”是指其中放置固定剂以形成预处理组合物的水性混合。合适的水性载剂组分的实例包括，但不限于水、共溶剂、表面活性剂、添加剂（腐蚀抑制剂、盐等）和/或其组合。在一些实施例中，水性载剂包括水溶性有机共溶剂、表面活性剂和水。水溶性有机共溶剂的非限制实例包括2-乙基-2-羟甲基-1,3-丙二醇、丙三醇丙氧基化物、三丙二醇、l-(2-羟乙基)-2-吡咯烷酮、l-(2-羟乙基)-2-咪唑啉酮和/或它们的组合。前面列出的溶剂适合此处公开的预处理组合物的任何实施方式，尤其是在使用包括胺-N-氧化物和阳离子聚合电解质的预处理组合物的实施方式时。其它适合预处理组合物的实施方式的溶剂至少包括胺-N-氧化物和包括乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、l-丙氧基-2-丙醇（可从位于Midland,MI的DowChemical公司以PNP商购）和它们的组合的酸。在一些实施例中，所属有机共溶剂在预处理组合物配方中的含量至多约25wt%。在一个非限制实施例中，有机共溶剂为约0wt%至约20wt%的范围内。

还可在预处理组合物的任何实施方式中加入一种或多种添加剂。如此处所用，术语“添加剂”是指作用增强组合物的性能、环境效果、美学效果或其它相似性能的流体成分。合适添加剂的实例包括抗微生物剂、掩蔽剂、螯合剂、粘度调节剂、防腐剂、标记染料（例如可见、紫外、红外、荧光等）、染料、光学漂白剂、增白剂和/或类似物，和/或它们的组合。所述预处理组合物还可包括例如碱性紫(BV16)的标记染料。在其他实施例中，所述添加剂在预处理组合物中的含量为约0.01wt%至约1wt%的范围内。在一个实施例中，含约0.05wt%的添加剂。

印刷耐久图像到记录介质上的示例性方法包括：如上面定义，将预处理组合物涂覆到记录介质上，和将油墨组合物涂覆到记录介质上。所述油墨组合物包括水性液体载剂和着色剂。在一些实施例中，油墨套印预处理组合物。该印刷方法使得印刷介质具有改善的耐久性并减小扩散和和聚结问题。这里耐久性改善意味着预处理组合物的使用为干浆提供耐用性和湿耐久性。此外，此处说明的图像形成方法产生高质量的印刷图像并使高速印刷成为可能。

在一些实施方式中，印刷方法提供同时具有良好图像质量（例如改善的光泽和KOD）和耐久性的印刷图像。在其它一些实施例中，印刷方法在低吸收记录介质，例如涂布胶版介质上特别有效。

在一些实施例中，图像形成方法包括将预处理组合物沉积到记录介质上，然后喷射将与预处理组合物液体反应的水性油墨组合物。

在一些实施例中，印刷耐久图像的方法为喷墨印刷方法。这里喷墨印刷方法意味着其中将油墨液滴流喷射到记录基质或介质上以形成期望的印刷图像的方法。所述油墨组合物可通过任何合适的喷墨印刷技术建立在记录介质上。喷墨方法的实例包括例如用静电吸引喷射油墨的电荷控制方法、使用压电元件的震动压力的按需喷墨方法、将电信号转化成声束并将油墨用声束辐射以用辐射压喷射的声学喷墨方法，和利用加热油墨形成的气泡引起的压力的热喷墨方法。因此该喷墨印刷技术的非限制实例包括热、声学和压电喷墨印刷。在一些实施例中，使用喷墨喷嘴和/或喷墨印刷头将所述油墨组合物喷射到记录介质上。在其它一些实施例中，用热喷墨印刷头将所述油墨组合物喷射到记录介质上。

在一些实施例中，用于印刷耐久喷墨油墨图像的方法为高速印刷方法。这里，高速意味着能够超过每分钟50英尺的印刷方法。作为实例，网速(webspeed)可为约50至约2000英尺每分钟。在一些实施例中，所述印刷方法很适于高速工业或商业印刷。在其它一些实施例中，所述印刷方法很适于在线和高流量印刷应用。

印刷耐久图像到记录介质上的示例性方法包括用涂布机或涂布装置将以上定义的预处理组合物涂覆到所述记录介质上，并通过喷墨喷嘴喷射油墨组合物到所述记录介质上，所述油墨组合物包括水性液体载剂和着色剂。

所述涂布机没有具体的限制，并可根据目标用途适当地选自已知的涂布机。涂布机的实例包括气刀涂布机、刮刀涂布机、棒式涂布机、刮刀涂胶机（knifecoater）、挤压式涂布机、浸涂机、逆转辊式涂布机、转送辊涂布机、凹版涂布机、滚压涂布机、涂铸机、喷雾涂布机、幕帘式涂布机和挤涂机等。所述方法的详情可参考YujiHarasaki的“CoatingKogaku(涂布工程)”。在一些实施例中，所述涂布机为转送辊涂布装置。为了将预处理组合物以均匀厚度涂覆到记录介质上，可使用气刀涂覆，或者将具有锐角的元件放置在所述元件与在所述元件和记录介质之间的与预处理组合物的预定量相对应的间隔内。

在其它一些实施例中，所述预处理组合物的涂覆可以任何已知的商业方法进行，例如凹版印刷、喷墨方法、喷涂方法和滚涂方法。在一些实施例中，通过用辊的涂覆方法涂覆预处理组合物。因此，作为实例，用可商购的辊涂装置将所述预处理组合物辊涂到记录介质上。用于印刷耐久性喷墨油墨图像到记录介质上的示例性方法因此包括用辊或转送辊涂布装置所述预处理组合物到记录介质上。因此印刷耐久喷墨油墨图像到纪录介质上的示例性方法包括使用辊或传送辊涂布装置将所述预处理组合物涂覆到纪录介质上。在一些实施例中，可使用多于3辊的组。在其它一些实施例中，所述印刷方法使用约达到30辊。

作为实例，通过该方法，所述预处理组合物在第一个表面上被接受，然后，在第一个表面和转送辊之间形成接触。然后所述预处理组合物由第一表面转移至所述转送辊。最终，所述预处理组合物由转送辊转移至印刷介质。一个方法中，所述预处理组合物刚好在用印刷头印刷油墨前被涂覆到印刷记录介质上。根据这个方法，一个或多个辊接收预处理组合物并将其转移到印刷介质上。然后，印刷介质从一个或多个喷墨印刷头接收喷墨油墨。

在一些实施例中，用涂布装置将预处理组合物涂覆到记录介质上，接着通过喷墨喷嘴喷射油墨以记载图像。所述喷墨油墨组合物包括水性液体载剂和着色剂，其中喷墨油墨套印所述预处理组合物。在一些实施例中，用喷墨喷嘴将所述油墨组合物涂覆到记录介质上，并在涂覆预处理组合物后涂覆。

在一些实施例中，涂覆所述预处理组合物到所述记录介质的终点之间和涂覆所述油墨组合物的起点之间的时间间隔在0.0001秒和80秒之间。在其它一些实施例中，时间间隔在0.0001秒和10秒之间。在另一些实施例中，时间间隔在0.0001秒和1秒之间。在一些实施例中，时间间隔为小于5秒。在一些实施例中，所述水性油墨组合物在刚好涂覆所述预处理组合物后同时预处理组合物在记录介质上还湿润时喷射到记录介质上，保证了水性油墨组合物和预处理组合物的适当混合。

在一些实施例中，印刷方法可进一步包括干燥步骤，其中通过干燥去除油墨组合物中存在的溶剂（特别是水）油墨组合物。因此，在一些实施例中，作为进一步的步骤，所述记录介质被放入热风干燥系统。或者，与干燥工艺结合，可提供通过由多孔材料或类似物制成的辊与记录介质的表面的接触而吸收溶剂从而去除油墨中的溶剂的工艺。此外，可提供固定工艺，其中，通过至少一种使用的压力涂覆手段固定在记录介质上形成的图像。

在一些实施例中，所述油墨组合物被建立在记录介质的至少一部分上以形成图像。在其它一些实施例中，所述预处理组合物可易于涂覆到记录介质的记录侧的几乎整个区域，包括通过喷墨单元涂覆油墨液滴的图像部分。在一些实施例中，所述预处理组合物建立在油墨组合物的下面。预处理组合物和/或油墨组合物的用量至少部分取决于期望形成的图像。

作为说明性实例，所述记录介质或基质为纸（其非限制实例包括普通复印纸或其中含再循环纤维的纸），卷式的普通胶印纸或相纸，和/或它们的组合。在一些实施例中，所述记录介质沿其基本全长具有约0.025mm至约0.5mm的厚度。在一些实施例中，所述记录介质为涂布胶版介质。在其它一些实施例中，所述记录介质为无孔记录介质。在一些实施例中，所述记录介质为吸收介质。所述吸收介质可为慢吸收介质，例如涂布胶版介质；或可为快速吸收介质，例如普通纸。在一些实施例中，用在本印刷方法中的记录介质为缓慢吸收介质。在其它一些实施例中，所述记录介质为慢吸收的无孔记录介质。

应理解可在该方法中使用任何数目的彩色油墨组合物。此外，可使用任何期望的彩色墨水的组合。例如，彩色油墨组合物的中的每种油墨可具有不同的颜色，或者两种或更多种油墨可为相同颜色的不同深浅（即，浅品红色和深品红色）。在本公开的方法的一些实施例中，可使用四种不同的彩色油墨：黑色油墨、黄色油墨、青色油墨和品红色油墨。在其它实施例中，所述方法包括使用选自黑色油墨、黄色油墨、青色油墨、品红色油墨、橙色油墨、红色油墨、绿色油墨和/或它们的组合的任何期望数目的油墨。在一些实施例中，所述方法包括如此处所述的预处理组合物的使用，并包括至少选自黑色油墨、黄色油墨、青色油墨、品红色油墨、橙色油墨、红色油墨和绿色油墨的喷墨油墨组合物的使用。在一些实施方式中，至少一种油墨被放入独立印刷头。合适的印刷头构造的非限制实例包括单印刷头、双室印刷头、三室印刷头和/或类似物、和/或它们的组合。

作为实例，预处理组合物和油墨组合物为用于印刷耐久喷墨图像的印刷系统的一部分。所述印刷系统包括至少包含传送辊和预处理组合物的预处理组合物涂抹器，还包含一个或几个连续的包含喷墨油墨组合物的喷墨印刷头，所述喷墨油墨组合物包括水性液体载剂和着色剂。在一个实施例中，所述喷墨印刷头为热喷墨印刷头。在一些实施例中，所述印刷系统包括至少包含传送辊和预处理组合物的预处理组合物涂抹器和至少四个分别包含黑色、青色、品红色和黄色喷墨油墨组合物的不同的连续喷墨印刷头。除黑色和彩色油墨外还包括的本公开的预处理组合物的油墨印刷系统呈现优异的印刷性能和图像特性。

在一些实施例中，本公开涉及印刷方法和包括含分散于油墨载剂中的着色剂和如上所述的预处理组合物的油墨组合物的印刷系统。在一些实施例中，油墨组合物包括一种或多种着色剂、水性载剂，和可选择的其它组分，例如表面活性剂、分散剂、粘合剂、金属颗粒（例如用于MICR）和/或其它相关领域熟知的添加剂和佐剂。在一些实施例中，油墨组合物为喷墨油墨组合物。在其它一些实施例中，油墨组合物为水性喷墨油墨组合物。

在一些实施例中，着色剂选自黄色着色剂、品红色着色剂、青色着色剂和黑色着色剂，并且油墨载剂包括含量在约1wt%至约25wt%范围内的至少一种溶剂；含量在约0.1wt%至约8wt%范围内的至少一种表面活性剂；含量在约0至约6wt%范围内的至少一种聚合物；含量为至多约0.2wt%的至少一种添加剂；和水。

每种油墨的着色剂选自颜料、染料或它们的组合。一些实施方式中，油墨包含作为着色剂的颜料。如此处所用，“颜料”是指在使用其的液体载剂中基本不溶的着色剂颗粒。颜料可用单独的分散剂分散，或因具有连接于其表面的分散剂而自分散。如此处所用，“自分散”通常是指被分散剂官能化的颜料，例如通过将分散剂化学连接于颜料的表面。分散剂可为小分子、聚合物或低聚物。颜料同时包括自分散颜料和被分散的颜料，例如被没有共价连接到其表面的单独的分散剂分散的颜料。在一个实施方式中，颜料非自分散，并且可将分散助剂加入到载剂中。在另一个实施方式中，颜料为可自分散，并且被改性以包括至少一个与其化学连接的聚合物。

如提及，颜料着色剂可依照本公开的实施方式使用。具体地，如果使用黑色，可使用提供可接受光密度和印刷特性的任何可商购的黑色颜料的黑色颜料。该黑色可为通过例如通道法、接触法、熔炉法、乙炔法或热法等各种已知的方法制造，并可商购自如Cabot公司、ColumbianChemicals公司、Evonik、Mitsubishi和E.I.DuPontdeNemoursandCompany的供货商。例如，可商购的黑色颜料包括颜色黑FW200、颜色黑FW2V、颜色黑FW1、颜色黑FW18、颜色黑FWS160、颜色黑FWS170、包括95、85、75、55、45、300、35、25、200、12的Printex和包括4A、4、5、6、550、350、250的特别黑(SpecialBlack)；BP1100、BP900、BP800、Ml100、M900、M800、Monarch1400、Monarch1300、Monarch1000、Monarch900、Monarch880和Monarch700；Cab-O-Jet200和Cab-O-Jet300；Raven2500ultra、Raven2000、Raven7000、Raven5750、Raven5250、Raven5000和Raven3500；45B和他们的组合。除了黑色，可使用其它颜料着色剂，例如青色、品红色、黄色、蓝色、橙色、绿色、粉红色等。合适的有机颜料包括，例如包括重氮颜料和单偶氮颜料的偶氮染料，多环颜料（例如酞菁蓝和酞菁绿的酞菁颜料、二萘嵌苯颜料、紫杉酮颜料、蒽醌颜料、喹吖酮颜料、二噁嗪颜料、硫靛染料、异吲哚啉酮颜料、皮蒽酮颜料和喹酞酮颜料），不溶性染料螯合物（例如碱性染料型螯合物和酸性染料型螯合物），硝基染料，亚硝基染料，例如PR168的蒽酮颜料等。酞菁蓝和酞菁绿的代表性实例包括铜酞菁蓝、铜酞菁绿和它们的衍生物（颜料蓝15和颜料绿36)。喹吖酮的代表性实例包括颜料橙48、颜料橙49、颜料红122、颜料红192、颜料红202、颜料红206、颜料红209、颜料紫19和颜料紫42。蒽醌的代表性实例包括颜料红43、颜料红194、颜料红177、颜料红216和颜料红226。二萘嵌苯的代表性实例包括颜料红123、颜料红190、颜料红189和颜料红224。硫靛染料的代表性实例包括颜料红86、颜料红87、颜料红198、颜料紫36和颜料紫38。杂环黄（heterocyclicyellow）的代表性实例包括颜料黄1、颜料黄12、颜料黄13、颜料黄14、颜料黄17、颜料黄色73、颜料黄90、颜料黄110、颜料黄117、颜料黄120、颜料黄128、颜料黄138、颜料黄150、颜料黄151、颜料黄155和颜料黄213。该染料可以从数个来源以粉末、压饼或分散体的形式商购。所述颜料可为约5nm至约10μm；在另一个实施例中，所述颜料可为约10nm至约500nm的大小，虽然如果颜料可保持分散并提供充分的印刷性能的话可使用在该范围外的大小。在一些实施例中，所述颜料在油墨组合物中的含量为约2.0wt%至约4.5wt%。然而，应理解，如期望，所述着色剂的装载量可更多或更少。

如此处定义，“油墨载剂”是指其中含着色剂以形成油墨的载剂。各种油墨载剂可与根据此处公开的实施方式的油墨和印刷方法一起使用。用于油墨载剂的合适的组分的非限制性实例包括水溶性聚合物、阴离子型聚合物、表面活性剂、溶剂、共溶剂、缓冲剂、抗微生物剂、掩蔽剂、粘度调节剂、表面活性剂、螯合剂、树脂和/或水，和/或它们的组合。

用于油墨载剂的合适的溶剂包括而不限于聚氧乙基甘油醚、三丙二醇、四乙二醇、l-(2-羟乙基)-2-咪唑啉酮、l-(2-羟乙基)-2-吡咯烷酮、1,6-己二醇、1,2,6-己三醇、三羟甲基丙烷、二丙二醇、DHE(LonzaInc.,FairlawnNJ)和/或它们的组合。与至少具有胺-N-氧化物和其中的酸的预处理组合物共同使用的油墨可包括一种或多种以下溶剂：乙二醇、二乙二醇、三乙二醇或1-丙氧基-2-丙醇。在非限制性实例中，溶剂在油墨载剂中的含量在约1wt%至约25wt%的范围内。在另一个非限制性实例中，溶剂在油墨载剂中的含量在约5wt%至约20wt%的范围内。在再一个非限制性实例中，溶剂在油墨载剂中的含量在约8wt%至约18wt%的范围内。所用的溶剂的量和类型至少部分取决于期望的油墨性质。因而，量可根据需要改变。在一些实施例中，在一种或多种彩色油墨的油墨载剂中使用单一溶剂。这样的溶剂的实例包括而不限于三丙二醇、四乙二醇或l-(2-羟乙基)-2-吡咯烷酮。在其它实施方式中，油墨包括两种或更多种先前列出的溶剂的混合物。

在一些实施例中，溶剂混合物的总重量百分比在约7wt%至约22wt%的范围内。在其它实施例中，溶剂混合物的总重量百分比在约12wt%至约17wt%的范围内。在另一些实施例中，溶剂混合物的总重量百分比在约6wt%至约15wt%的范围内。

在一些实施方式中，油墨组合物包括水。在一些实施例中，水被用作用于组合物的油墨载体并且为液体载剂的一部分。在其它一些实施例中，水补足油墨组合物的余量，并且基于总组合物的重量，含量可为约40至约90重量百分比或约50至约80重量百分比。

用于油墨载剂的表面活性剂通常为非离子或阴离子。合适的非离子表面活性剂包括，但不限于乙氧基化醇、氟化表面活性剂、2-二甘醇表面活性剂和/或其组合。除了上文提供的用于定色剂的水性载剂的表面活性剂（例如）之外，非离子表面活性剂具体的实例包括AirProductsandChemicals股份有限公司制造的系列（例如CT211，SEF）表面活性剂。用于油墨载剂的合适的阴离子表面活性剂的非限制性实例包括由位于Midland,MI的DowChemical公司制造的系列阴离子表面活性剂（例如8390）或E.I.DuPontdeNemoursandCompany制造的阴离子表面活性剂（例如FSA）；磷酯型表面活性剂，包括都由Middlebury，Connecticut的Witco公司生产的系列和系列的表面活性剂、由位于Frankfort,Germany的Clariant股份有限公司制造的系列表面活性剂、由KansasCity，MO的CookCompositesandPolymers公司制造的系列表面活性剂、由KaoSpecialtiesAmericasLLC,HighPoint、Nalco制造的系列表面活性剂、由Edison,NJ的Croda股份有限公司制造的系列表面活性剂和都由BocaRaton,FL的DeForestEnterprisesInc.制造的系列和DePHOS系列表面活性剂；烷基硫酸酯（例如十二烷基硫酸酯）；烷基醚硫酸盐（例如十二烷基醚硫酸钠）；N-十二烷基酰肌氨酸盐；十二烷基苯磺酸盐；和/或它们的组合。在一些实施例中，油墨载剂包括含量至多约8wt%的一种或多种表面活性剂，其它非限制性实例包括约0.1wt%至约6wt%和约1.2wt%至约2wt%。

在一些实施方式中，油墨载剂可包括含量在约0.01wt%至约4wt%范围内的聚合物。在其它实施方式中，油墨载剂包括至少一种含量在约0.1wt%至约1.5wt%范围内的聚合物。用于油墨载剂的聚合物通常为水溶性，并且可选自苯乙烯-(甲基)丙烯酸共聚物的盐、聚苯乙烯-丙烯酸聚合物、聚氨酯、和/或其它水溶性聚合物粘合剂、和/或它们的组合。合适的聚氨酯的非限制性实例包括可商购自位于日本大阪的DainipponInk&Chem.股份有限公司(DIC)的聚氨酯。

作为非限制性实例，一类适于用在油墨中的聚合物粘合剂包括苯乙烯-(甲基)丙烯酸共聚物盐。苯乙烯-(甲基)丙烯酸共聚物盐在其结构中至少包含苯乙烯骨架和苯乙烯-(甲基)丙烯酸共聚物盐的骨架。其结构中还可包含衍生自在具有另一个不饱和基团，例如(甲基)丙烯酸酯的骨架，的单体。合适的苯乙烯-(甲基)丙烯酸共聚物非限制性实例可商购并且可选自位于FlorhamPark，NJ的BASF公司制造的系列（例如586和683）；位于Exton，PA的Sartomer制造的SMA-1000Na和SMA-1440K；位于Wallingford,CT的BYKChemicals制造的Disperbyk190；位于日本的GifuShellac制造的聚苯乙烯-丙烯酸聚合物；或它们的组合。

添加剂同样可被并入用于油墨的油墨载剂的实施方式中。作为非限制性实例，例如GXL的杀菌剂可被加入油墨中以防止油墨中细菌的生长。其它合适的添加剂包括但不限于缓冲剂、抗微生物剂、掩蔽剂、螯合剂或类似物，或它们的组合。在一些实施例中，油墨载剂包括一种或多种含量在约0.1wt%至约0.5wt%范围内的添加剂。在其它实施方式中，不含添加剂。

通常通过混合溶剂、表面活性剂、任意的添加剂和水并将pH调节到碱性pH制备油墨。在一些实施方式中，油墨的pH为约7.0至约11。在其它实施方式中，油墨的pH为约8.5至约9.5。接着加入着色剂和聚合物以形成油墨组合物。

组分和缩写

E-1691可购自Rohm&Hass公司

2679、0202、460×63和460×46为可购自Lubrizol股份有限公司的乳胶组分

645为可购自Rohm&Haas公司的丙烯酸氨酯聚合物

latex2300可购自DowChemical

Latex455为可购自DowChemical的自交联丙烯酸乳胶

SV-100为可购自Omnova股份有限公司的苯乙烯乙烯基-乙酸酯

SA860可购自Lubrizol股份有限公司

S760为可购自BASF公司的苯乙烯丙烯酸乳胶聚合物

DT400可购自Dowchemical

为可购自BGBond的丙烯酸聚合物

-LEG-1为可购自Liponics的共溶剂

FSO为可购自Dupont股份有限公司的表面活性剂

SEF为可购自AirProducts的表面活性剂

300为可购自Cabot公司的自分散颜料

586为可购自BASF公司的苯乙烯-丙烯酸粘合剂

实施例1油墨组合物的制备

根据下表1制备黑色喷墨油墨组合物。所有百分表示以基于油墨组合物总重量的重量百分比(wt%)表示。

表1

实施例2预处理组合物的制备

根据表2制备预处理组合物1、2和3。所有百分以基于预处理组合物总重量的重量百分比(wt%)表示。

表2

预处理组合物1至3和实施例1中说明的黑色油墨一起测试。用HewlettPackard88型印刷头将油墨和预处理组合物建立在HewlettPackard涂布胶版介质上。将预处理配方涂布在介质上（用于辊上预处理的涂布重量为0.5~10克/平方米)，然后将72mg/300dpi的黑色油墨印刷在每种预处理配方的顶部。

实施例3：预处理组合物的稳定性

如在实施例2中说明，用具有不同酸值的不同树脂测试包括作为金属盐的CaCl₂的预处理组合物1在60℃下一周后的稳定性。结果示于下表3。该测试说明具有低酸值的树脂（即，小于20的AN）与固定剂稳定，而具有高酸值的树脂则不是。

表3

实施例4预处理组合物的性能

测试组合物I至V（如表4中所示）的印刷性能。在表4中，数字表示基于预处理组合物的总重的重量百分比(wt%)。结果示于表5中。

表4

表5

评估组合物和对比组合物I至V的耐久性和扩散性能。对于每个印刷品，，用X-Rite黑度计测量测试前后的黑色光学密度以测量被填充区域的反射率。

KOD反映了印刷的黑色光学密度。KOD值越高，获得的黑色图像越黑。

耐干擦和湿擦测试是指在干擦和湿擦图像时，印刷图像耐外观劣化的能力。此处的数值是指测得的光密度的差异。值约小，性能约好。

光泽变化是指当建立在基质上时，油墨呈现出的光泽的量。在耐久性测试前后评估印刷介质样品的光泽变化。在60℃用Micro-Haze-Plus测量计或Micro-Tri-Gloss测量计（由位于德国Geretsried的BYK-Gardner制造）测量光泽水平。

视觉评估扩散控制，评估颜色对颜色的扩散。标准是基于印刷上油墨品的扩散和缺陷的存在。“差”反映了多个扩散，“轻微”反映了一些扩散的出现而“良好”反映了没有扩散缺陷。

实施例5预处理组合物性能

评估基于组合物1并包含不同水平的乳胶2300（0、12、18、24、30、36、42和48%)的几种预处理组合物的印刷性能和耐久性。用工业涂布固定装置在介质上辗压该不同的组合物。然后，用HPT-300卷筒纸轮转印刷机，使用具有如实施例1中说明的组合物的黑色油墨印刷相同图像顺序。

评估印刷介质样品的黑色光学密度变化和光泽变化。在使用Taber磨损测试工具不同的耐久性测试之后，还评估KOD和光泽变化。

黑色光学密度(KOD)为反射率变化的测量OD=log₁₀(l_i/l_r)，其中，l_i为入射光强度，且l_r为反射光强度。KOD值越高，获得的图像的黑色越黑。对于每个印刷品，在耐久性测试前后，用X-Rite黑度计测量黑色光学密度以测量填充区域的反射率。

如此处所用，“光泽水平”是指当在基质上建立时，油墨呈现的光泽的量。评估印刷介质样品的光泽变化：对于每个印刷品，在耐久性测试前后，在60℃下用Micro-Haze-Plus测量计或Micro-Tri-Gloss测量计（由位于德国Geretsried的BYK-Gardner制造）测量光泽水平。

在印刷介质上进行耐力测试。“耐擦性”是指在擦图像时，印刷图像耐外观劣化的能力。良好的耐擦性在摩擦时趋于不将油墨由印刷图像转至周围未印刷油墨的区域，即，在另一个印刷颜色上或纸或其它基质上面。进行三种不同的磨损测试：用擦除器的2干擦(2REras)、钢尖端#3（2R钢）和1湿擦（1R湿）。这些测试的不同是来自于所用的磨损尖端、所添加的重量和在印刷品上冲程的英寸数。

在“用擦除器的2干擦”(2REras)测试中，干擦除器测试使用硬擦除器（砂纸），以在印刷品的相同部分用两个摩擦磨损印刷品的表面。所用的重量为350g压力（模拟手的压力）。在“钢尖端#3”（2R钢）测试中，钢尖端用0.25英寸直径的钝钢制造。钝的尖端为圆形，并提供非常光滑的磨光，以便对印刷品的损害模拟指甲可能对印刷品的磨损效果。在“1湿擦”（1R湿）测试中，湿擦使用350g的重量，但是横过印刷品只用一个冲程。用于湿擦的尖端为覆盖有湿塑性涂料擦的硬塑料尖端。所述塑性涂料擦在测试前在水中浸泡。

结果示于图1和图2中。图1说明了用不同的预处理组合物印刷的喷墨印刷介质的黑色光学密度(KOD)的表。图2说明并反映了用不同的预处理组合物印刷的喷墨印刷介质的光泽变化。根据该结果，显然加入的树脂越多，结果越好，即光泽无变化，KOD变化较小。

提供上述说明仅为说明和描述本发明的示例性实施方式。虽然此处描述了特定的实施例方法、组合物和制造的产品，但是本发明涵盖的范围不限于此。相反，本专利包括在字面上或以等价原则正好落在权利要求范围内的所有方法、设备和制造的产品。

Claims

1.一种预处理组合物，包含：

a.液体载剂，

b.作为固定剂的多价金属盐，其中，所述固定剂的含量为所述预处理组合物总重量的9wt％至20wt％

c.和具有小于20的酸值的乳胶树脂，其中所述乳胶树脂在所述预处理组合物中的含量为所述预处理组合物总重量的40wt％至70wt％。

2.如权利要求1所述的预处理组合物，其中，所述固定剂为选自由氯化钙、硝酸钙、硝酸镁、醋酸镁或醋酸锌组成的组中的多价金属盐。

3.如权利要求1所述的预处理组合物，其中，所述固定剂为氯化钙或硝酸钙。

4.如权利要求1所述的预处理组合物，其中，所述乳胶树脂具有小于18的酸值。

5.如权利要求1所述的预处理组合物，其中，所述乳胶树脂为选自由丙烯酸聚合物、乙烯基-丙烯酸共聚物和丙烯酸-聚氨酯共聚物组成的组中的聚合物或共聚物。

6.如权利要求1所述的预处理组合物，其中，所述乳胶树脂具有150,000至300,000范围内的平均分子量。

7.如权利要求1所述的预处理组合物，其中，所述预处理组合物具有在25℃测量的在1cps至2000cps范围内的粘度。

8.如权利要求1所述的预处理组合物，其中，所述乳胶树脂的含量为所述预处理组合物总重量的40wt％至60wt％。

9.如权利要求1所述的预处理组合物，其中，所述组合物进一步包含至多1.5wt％的表面活性剂。

10.一种印刷耐久图像到记录介质的方法，包含：

a.将预处理组合物涂覆到所述记录介质上，所述预处理组合物包含液体载剂、作为固定剂的多价金属盐、和具有小于20的酸值的乳胶树脂，其中所述乳胶树脂在所述预处理组合物中的含量为所述预处理组合物总重量的40wt％至70wt％，且所述固定剂的含量为所述预处理组合物总重量的9wt％至20wt％；

b.将油墨组合物涂覆到所述记录介质上，所述油墨组合物包含水性液体载剂和着色剂，其中所述油墨套印所述预处理组合物。

11.如权利要求10所述的印刷耐久图像到记录介质的方法，其中用涂布装置将所述预处理组合物涂覆到所述记录介质上，并且，其中所述油墨组合物通过喷墨喷嘴喷射到所述记录介质上。

12.如权利要求10所述的印刷耐久图像到记录介质的方法，其中，涂覆所述预处理组合物到所述记录介质的终点之间和涂覆所述油墨组合物的起点之间的时间间隔在0.0001秒和80秒之间。

13.如权利要求10所述的印刷耐久图像到记录介质的方法，其中，用可商购的辊涂设备将所述预处理组合物辊压到记录介质上。

14.如权利要求10所述的印刷耐久图像到记录介质的方法，其中，所述记录介质为慢吸收无孔记录介质。