CN104955656B - 预处理涂层、可印刷介质和向印刷介质提供耐久涂层的方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供预处理涂层、介质基材和相关方法。由此，预处理涂层可以包含可蒸发溶剂、基质和蜡。所述基质可以包含粘合剂和固定剂，并且所述蜡可以包含分散在所述基质内的蜡颗粒。所述蜡颗粒的至少一部分可以具有大于当以0.5 gsm‑20 gsm的定量将所述预处理涂层施加至介质基材并且将所述可蒸发溶剂除去时所述基质的厚度的粒度。

Description

预处理涂层、可印刷介质和向印刷介质提供耐久涂层的方法

背景技术

除了家庭和办公室用途之外，喷墨技术已将其应用扩展到高速、商业和工业印刷。这种技术是其中电子信号控制并引导能够被沉积在各种基材上的油墨的微滴或流的非击打式印刷方法。当前的喷墨印刷技术涉及通过热喷射、压电式压力或振荡迫使墨滴通过小喷嘴滴到介质的表面上。

同样可以将预处理组合物或涂层施加至各种介质来改善印刷性质和图像的属性。这样的组合物可以是基本上无色的，并且可以被配制成与着色剂和/或与特定的油墨组合物的聚合物组分相互作用。由于采用了这样的预处理组合物，所以沉积于记录介质的表面上的沉淀着色剂能提供增强的图像质量。例如，改善的光密度和高速印刷可以通过这样的预处理组合物来实现。然而，许多在一个领域中可接受的预处理制剂在其它领域中不可接受，因此继续寻求与能够在印刷介质表面上产生更高质量的印刷图像的预处理制剂相关的研究和开发。

附图说明

本公开的其它特征和优点将通过随后的详细描述，结合通过实例的方式共同说明本发明特征的附图而变得显而易见；并且，其中：

图1提供了根据本公开的一个实施例的在印刷介质上的预处理涂层的横截面图；和

图2描绘了根据本公开的一个实施例的方法的流程图。

现在将参考在本文中说明的若干个实施例，并且在本文中将使用特定的语言来描述所述若干个实施例。然而应当理解，并不因此而意在限制本公开的范围。

发明详述

已经意识到当其用于使印刷图像经受高度表面接触的包装应用或类似应用中时，能够提供高品质印刷图像的传统预处理涂层缺乏耐久性。因此，已经发现在预处理涂层中使用蜡颗粒可以提供优异的耐久性，从而即使在更显著的表面对表面接触下，也能保持印刷图像的质量。具体地，本公开的预处理涂层可包含蜡颗粒，其具有大于也被用在所述预处理涂层中的基质的厚度的粒度。

应注意当讨论本发明组合物、介质基材和方法时，这些讨论中的每个讨论都可以被视为适用于这些实施方案中的每一个，无论它们是否在该实施方案的上下文中被明确地讨论。因此，例如，在讨论预处理涂层中的蜡时，这样的蜡也可以用在向印刷介质提供耐久涂层的方法中，反之亦然。

因此，预处理涂层可以包含可蒸发溶剂、基质和蜡。所述基质可以包含粘合剂和固定剂(fixer)；并且所述蜡可以包含分散在所述基质中的蜡颗粒。所述蜡颗粒的至少一部分可以具有大于当以0.5 gsm-20 gsm的定量(basis weight)将所述预处理涂层施加至介质基材并且将所述可蒸发溶剂除去时的所述基质的厚度的粒度。

在另一个实例中，介质基材可以包含施加至所述介质基材的预处理涂层。所述预处理涂层可包含基质和蜡颗粒。所述固定剂可包含固定剂和粘合剂，并且所述蜡颗粒可以具有100 nm-100 µm的平均粒度。所述蜡颗粒的至少一部分可以具有大于所述基质的厚度的粒度。应注意在本具体实例中没有描述可蒸发溶剂，原因是施加至所述介质基材上的预处理涂层是在已将所述溶剂除去之后且所述预处理涂层处于接收喷墨或其它印刷油墨的状态来描述的。

应注意，术语“预处理涂层”是指用于形成涂覆层的组合物以及涂覆层本身，描述其的上下文是可适用的。例如，包含可蒸发溶剂的预处理涂层通常是指施加至介质基材的组合物涂层。一旦被涂覆在介质基材上且将可蒸发溶剂除去之后，所得到的涂覆层也可以被称为预处理涂层。

通常，在这些实例的每一个中，所述基质包含所述预处理涂层的除蜡以外的组分。所述蜡含有伸出超过如本文所述的下层基质的蜡颗粒。已经发现当所述预处理涂层接触其它基材、物体等时，这样的结构允许蜡颗粒保护下层基质。得到的效果是所述预处理涂层和可被印刷在其上的印刷图像的优异的耐久性。这样的耐久性使得保留了印刷图像的印刷质量，这可通过光泽度、光密度、渗色、耐刮擦性、聚结、水污迹(water smudge)等来衡量。

通常，所述蜡包含蜡颗粒，当将其印刷到印刷介质上时，其平均粒度大于所述预处理基质的厚度。参照图1，经涂覆的介质100可以包括涂覆有预处理涂层104的印刷介质102。所述预处理涂层可以包含嵌有蜡颗粒108的基质106。所述蜡颗粒通常在所述基质的表面上方伸出，但并不要求所有蜡颗粒的尺寸大于所述基质的厚度。例如，所述蜡颗粒的至少一部分的尺寸可以大于所述基质的厚度。在一个实例中，所述蜡颗粒的至少50%可以具有大于所述基质的厚度的粒度。在一个方面，所述蜡颗粒的至少75%可以具有大于所述基质的厚度的粒度。在一个具体的方面，所述蜡颗粒的至少90%可以具有大于所述基质的厚度的粒度。在一个实例中，所述基质可以具有100 nm-100 µm的厚度，并且所述蜡可以具有100 nm-100 µm的平均粒度。虽然这些范围重叠，但应理解所述蜡颗粒的一部分的尺寸将大于所述基质的厚度。

在关于蜡颗粒粒度的其它细节中，这些蜡颗粒可以具有例如100 nm-100 µm、0.5µm-100 µm、0.5 µm-50 µm或1 µm-50 µm的平均粒度。在另一实例中，所述蜡颗粒可以具有5µm-50 µm的平均粒度。在又另一实例中，所述蜡颗粒可以具有5 µm-12 µm的平均粒度。在一个方面，所述蜡颗粒可以具有12 µm-20 µm的平均粒度。在一个具体方面，所述蜡颗粒可以具有约8 µm的平均粒度。在另一个方面，所述蜡颗粒可以具有约15 µm-18 µm的平均粒度。当颗粒为非球形时，可安置在所述颗粒内的最大直径球体可以被视为D1。能够完全包含所述颗粒的最小直径球体可以被视为D2。在一个实例中，“粒度”可作为D1和D2的平均值来测量，其被简单地称为D。因此，当在本文中提到“粒度”时，可以计算颗粒直径D。另一方面，“平均粒度”是指多个颗粒，各自具有其自身的粒度，其是集体的平均值。此外，所述蜡颗粒可以被铺展在整个涂层中，使得所述颗粒具有至少两倍于所述颗粒的直径D的平均间距S。在一个实例中，平均间距S为至少3倍的D。在另一实例中，平均间距S为至少4倍的D。

此外，所述蜡颗粒可以被分散，以便具有在特定范围内的面积密度覆盖率。面积密度覆盖率是介质被所述颗粒覆盖的区域的百分数。根据这个度量，每个颗粒覆盖由垂直于所述介质的所述颗粒的圆柱形投影所限定的那部分介质。因此，所覆盖的面积将通过具有与所述颗粒相同的直径(D)的圆来限定。在一个实例中，所述面积密度覆盖率将在所述介质面积的0.5%-30%的范围内。在又一个更具体的方面，所述面积密度覆盖率将是所述介质面积的1%-10%。面积密度覆盖率的一些具体实例是约1%、约4%、约5%的覆盖率。总体而言，高于约30%的覆盖​​率的面积覆盖率密度可能开始不利地影响印刷质量。低于约0.5%的面积覆盖率密度可能不足以提供印刷于所述介质上的图像的耐刮擦性和/或耐摩擦性。

通常，可以选择所述蜡颗粒，使得所述蜡颗粒粒度对所述预处理涂层加任何印刷于其上的油墨的厚度的比率大于1。这样的比使得所述蜡颗粒在所述预处理涂层上的任何印刷表面的上方伸出，从而保护了下层的印刷图像。在一个实例中，所述比率可以为10:1-1.01:1，并且在一个方面，其可以为3:1-1.01:1。在另一特定方面，所述比率可以为2:1-1.01:1，或甚至1.1:1-1.01:1。

可以基于各种印刷因素诸如相容性、粒度、熔点等来选择蜡。通常，蜡可作为蜡乳化液获得。蜡乳化液可商购自许多厂商，例如Keim-Additec、Lubrizol、Michelman和BYKChemie。可用于本发明组合物的蜡乳化液可以包括但不限于：Lubrizol：Liquilube™ 411、Liquilube™ 405、Liquilube™ 488、Liquilube™ 443、Liquilube™ 454；Michelman：ME80825、ME48040、ME98040M1、ME61335、ME90842、ME91240、ML160；Keim-Additec：Ultralube® E-521/20、Ultralube® E-7093、Ultralube® 7095/1、Ultralube® E-8046、Ultralube® D806、Ultralube® E-502V、Ultralube® E-842N；Byk：Aquacer®2650、Aquacer® 507、Aquacer® 533、Aquacer® 515、Aquacer® 537、Aquaslip™ 671、Aquaslip™ 942；Arkema：Orgasol® 2001 EXD NAT1、3501 EXD NAT 1; Elementis:Slip-ayd® SL300、Slip-ayd® SL1618、Slip-ayd® 295A，其组合等。

悬浮在水中的蜡包括但不限于，例如合成蜡、天然蜡、合成蜡和天然蜡的组合、两种或更多种不同的合成蜡的组合或其两种或更多种不同的天然蜡的组合的颗粒。在一些实例中，所述合成蜡包括但不限于聚乙烯、聚丙烯、聚丁二烯、聚四氟乙烯、聚氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚氯三氟乙烯、全氟烷氧基聚合物、全氟聚醚、聚氨酯、聚乙烯氯三氟乙烯、聚乙烯-乙酸乙烯酯、环氧树脂、硅酮树脂、聚酰胺树脂、聚酰胺或聚酯树脂。在一些实例中，所述天然蜡包括但不限于巴西棕榈蜡、石蜡、褐煤蜡、小烛树蜡、小冠椰子蜡、甘蔗蜡、蔓藤蜡(retamo wax)或蜂蜡。在一个实例中，所述蜡可以是聚乙烯蜡。

在一个实例中，所述蜡可以具有60℃-150℃的熔点。通常，所述蜡可以按5 wt%-30wt%的浓度存在于所述预处理涂层中。在一个实例中，所述蜡可以按5 wt%-20 wt%的范围存在。在另一实例中，所述蜡可以按10 wt%-20 wt%，和在一个方面按11 wt%-17 wt%的范围存在。值得注意的是，所述蜡的这些重量百分数都基于在除去任何可蒸发溶剂后存在于所述预处理涂层中的总量。因此，一旦将所述预处理涂层施加至所述介质基材上并且驱除出所述可蒸发溶剂，它们意在为按固体计的重量百分数，即所述经涂覆的介质基材上的最终wt%。

此外，蜡乳化液可以是相容的粘合剂和分散剂。由于相容性，因此可以使用本发明的蜡而不会引起分散剂/粘合剂的附聚或沉淀，尤其是经过延长的时间周期(在环境温度下数周/数月或在升高的温度如40℃-65℃下数天/数周)。不相容性自身有各种各样的表现，通过蜡颗粒粒度的增加、蜡的相分离或以比不存在不稳定材料下更快的速率乳油化。

如本文中所讨论的，所述基质通常包含预处理组合物的剩余(非蜡)成分。所述可蒸发溶剂也不是基质的一部分，因为在施加至所述介质基材后将其从所述预处理涂层组合物中除去。所述溶剂可以包含水或为水，或可以在施加之后被除去的另一种水性或其它溶剂体系。与所述蜡类似，值得注意的是，本文中的基质重量百分数都基于在除去任何可蒸发溶剂后存在于所述预处理涂层中的总量。因此，一旦将所述预处理涂层施加至所述介质基材并且驱除出所述可蒸发溶剂，所述重量百分数意在为按固体计的重量百分数，即所述经涂覆的介质基材上的最终wt%，不管是在涂层组合物还是在最终涂层的上下文中讨论。

所述定​​影剂可以是多价金属盐。所述多价金属盐可以是二价或更高价的多价金属离子和阴离子。在一个实例中，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，如Ca²⁺、Cu²⁺、Ni²⁺、Mg²⁺、Zn²⁺和Ba²⁺；三价金属离子，如Al³⁺、Fe³⁺和Cr³⁺。在一个实例中，所述多价金属离子可以是Ca²⁺、Mg²⁺或Zn²⁺。在一个方面，所述多价金属离子可以是Ca²⁺。阴离子的实例包括Cl^-、I^-、Br^-、NO₃ ^-或RCOO^-(其中R是H或任何烃链)。在一个实例中，所述多价金属盐阴离子可以是氯化物(Cl^-)或乙酸盐(CH₃COO^-)。在其它实例中，所述多价金属盐可以包含二价或多价金属离子和硝酸根或羧酸根离子。羧酸根离子可来源于具有1-6个碳原子的饱和脂族一元羧酸或具有7-11个碳原子的碳环一元羧酸。具有1-6个碳原子的饱和脂族一元羧酸的实例包括甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、异丁酸、戊酸、异戊酸、新戊酸和己酸。

在一个实例中，所述固定剂可以是多价金属盐，包括氯化钙、硝酸钙、硝酸镁、乙酸镁或乙酸锌。在一个方面，所述多价金属盐可以是氯化钙或硝酸钙(CaCl₂或Ca(NO₃)₂)。在一个具体的方面，所述多价金属盐可以是氯化钙(CaCl₂)。在另一实例中，所述固定剂可以是水合氯化铝(ACH)。

通常，所述固定剂可以按5 wt%-80 wt%的浓度存在于所述预处理涂层中。在一个实例中，所述固定剂可以按50 wt%-70 wt%、并且在另一实例中按5 wt%-50 wt%的量存在。在一个方面，所述固定剂可以按5 wt%-15 wt%存在。在又一实例中，所述固定剂可以按10wt%-20 wt%的浓度范围存在。所述量可取决于所使用的印刷介质。例如，当在微孔或无经涂覆的介质上使用时，所述固定剂可以按高于50 wt%存在，而当在胶版介质上使用时，所述固定剂可以按低于50 wt%存在。应该理解，这些范围不意在进行限制，并且所述量可以经过调节用于所期望的应用。此外，值得注意的是，所述固定剂的这些重量百分数都基于在除去任何可蒸发溶剂后存在于所述预处理涂层中的总量。因此，一旦将所述预处理涂层施加至所述介质基材并且驱除出所述可蒸发溶剂，它们意在为按固体计的重量百分数，即所述经涂覆的介质基材上的最终wt%。

可以使用的合适的粘合剂的实例包括聚乙烯醇(PVA，包括水溶性PVA共聚物，如PVA和聚(环氧乙烷)的共聚物或PVA和聚乙烯胺的共聚物，阳离子PVA、乙酰乙酰化PVA和甲硅烷基改性PVA)；聚乙酸乙烯酯；聚乙烯基吡咯烷酮(包括聚乙烯基吡咯烷酮和聚乙酸乙烯酯的共聚物)；淀粉；改性淀粉(包括氧化和醚化的淀粉)；水溶性纤维素衍生物(包括羧甲基纤维素和羟乙基纤维素)；聚丙烯酰胺(包括聚丙烯酰胺衍生物和共聚物)；酪蛋白；明胶；大豆蛋白；共轭二烯共聚物(包括马来酸酐树脂和苯乙烯-丁二烯共聚物)；丙烯酸类聚合物(包括丙烯酸和甲基丙烯酸的聚合物和共聚物)；乙烯基聚合物(包括乙烯-乙酸乙烯酯共聚物)；官能团改性的聚合物(包括通过用含有官能团如羧基、氨基、酰氨基和磺基的单体改性上述聚合物获得的那些)；阳离子聚合物，包括阳离子聚酰胺；热固性树脂的水性粘合剂(包括蜜胺树脂和脲树脂)；和合成树脂粘合剂(包括聚甲基丙烯酸甲酯、聚氨酯树脂、聚酯树脂、酰胺树脂、氯乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、聚乙烯醇缩丁醛和烷基树脂)。

在一个实例中，所述粘合剂可以是聚乙烯醇(PVA)。当作为粘合剂使用时，PVA可以具有72%-99%，和在一个方面约88%-约95%的水解度。PVA的重均分子量可为约1,000 Mw-500,000 Mw，或者在一个方面为5,000 Mw-500,000 Mw。另外，在一个实例中，所述粘合剂可以是淀粉或改性淀粉。在另一实例中，所述粘合剂可以是阳离子聚酰胺。

通常，所述粘合剂可以按0.1 wt%-80 wt%的浓度存在于所述预处理涂层中。在一个实例中，所述粘合剂可以按10 wt%-35 wt%、并且在一个方面按0.1 wt%-5 wt%的量存在。在另一个方面，所述粘合剂可以按15 wt%-25 wt%的范围存在。在又一个方面，所述粘合剂可以按25 wt%-35 wt%的范围存在。在另一实例中，所述粘合剂可以按70 wt%-80 wt%的范围存在。所述量可取决于所使用的印刷介质。例如，当在微孔或未经涂覆的介质上使用时，所述粘合剂可以按高于10 wt%存在，而当在胶版介质上使用时，所述粘合剂可以按低于5wt%存在。应该理解，这些范围不意在进行限制，并且所述量可以经过调节用于所期望的应用。此外，值得注意的是，所述粘合剂的这些重量百分数都基于在除去任何可蒸发溶剂后存在于所述预处理涂层中的总量。因此，一旦将所述预处理涂层施加至所述介质基材并且驱除出所述可蒸发溶剂，它们意在为按固体计的重量百分数，即所述经涂覆的介质基材上的最终wt%。

除了上述之外，所述基质可以包含胶乳颗粒。在一个实例中，所述胶乳颗粒可以由聚合物和共聚物形成，其包括丙烯酸类聚合物或共聚物、乙酸乙烯酯聚合物或共聚物、聚酯聚合物或共聚物、偏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。在另一实例中，所述胶乳颗粒可包括乙酸乙烯酯基聚合物、丙烯酸类聚合物、苯乙烯聚合物、苯乙烯-丁二烯(SBR)基聚合物、聚酯基聚合物、氯乙烯基聚合物、酸基聚合物等。在一个方面，所述胶乳颗粒可以是聚合物或共聚物，包括丙烯酸类聚合物、乙烯丙烯酸类共聚物和丙烯酸类-聚氨酯共聚物。在另一个方面，所述胶乳颗粒可以是阳离子丙烯酸酯胶乳。

通常，所述胶乳颗粒可具有5,000 Mw-500,000 Mw的重均分子量(Mw)。在一个实例中，所述胶乳颗粒可以为150,000 Mw-300,000 Mw。在一些实例中，所述胶乳颗粒的平均粒度可以为10 nm-1 µm，和作为其它的实例为10 nm-500 nm，在又其它实例中为50 nm-250nm。所述胶乳的粒度分布没有特别限制，并且可以使用具有宽粒度分布的胶乳或者具有窄分散的粒度分布的胶乳。另外，也可以使用两种或更多种聚合物微粒，其各自具有组合的窄分散的粒度分布。

在一个实例中，所述胶乳颗粒的玻璃化转变温度(Tg)为-30℃至120℃，并且在一些其它实例中，范围为50℃至120℃。在一个方面，所述胶乳颗粒的玻璃化转变温度可介于100℃和120℃之间。在另一个方面，所述胶乳颗粒的玻璃化转变温度可以为-25℃至30℃。在一个实例中，可以使用多种胶乳颗粒，包括高Tg胶乳颗粒(≥80℃)和低Tg颗粒(<80℃)。玻璃化转变温度(Tg)参数可以通过差示扫描量热法(DSC)来测量。

取决于选择使用的制剂和介质基材，所述胶乳颗粒可以按5 wt%-80 wt%、5 wt%-30 wt%或10 wt%-50 wt%被包含。再次，值得注意的，所述胶乳颗粒的这些重量百分数都基于在除去任何可蒸发溶剂后存在于所述预处理涂层中的总量。

此外，所述基质可以包含表面活性剂。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、阳离子表面活性剂及其组合。在一个实例中，所述表面活性剂可以是非离子表面活性剂。在一个方面，所述表面活性剂可以是非离子表面活性剂，包括非离子含氟表面活性剂、非离子炔二醇表面活性剂、非离子乙氧基化醇表面活性剂及其组合。

可在所述预处理组合物的制剂中使用的若干种可商购非离子表面活性剂包括乙氧基化醇，如来自由Dow Chemical生产的Tergitol^®系列(例如，Tergitol^®15S30，Tergitol^®15S9)的那些；来自由Air Products and Chemicals，Inc.生产的Surfynol^®系列(例如，Surfynol^® 440和Surfynol^® 465)以及Dynol™系列(例如Dynol™ 607和Dynol™ 604)的表面活性剂；氟化表面活性剂，例如来自由E.I. DuPont de Nemours and Company生产的Zonyl®家族(例如，Zonyl^® FSO和Zonyl^® FSN表面活性剂)的那些；烷氧基化表面活性剂，例如由Evonik生产的Tego^® Wet 510；由Omnova生产的氟化PolyFox^®非离子表面活性剂(例如，PF159非离子表面活性剂)；或其组合。可在预处理组合物中使用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、多胺和/或它们的盐、季铵盐、聚氧乙烯化的长链胺、季铵化聚氧乙烯化的长链胺和/或其组合。

所述表面活性剂可以按多至约1.5重量百分数(wt%)的量存在于所述预处理组合物中。在一个实例中，所述表面活性剂可以按约0.1 wt%-约1 wt%的量存在。在一个方面，所述表面活性剂可以按约0.2 wt%-约0.6 wt%的量存在。这些重量百分数包括在除去任何可蒸发溶剂后存在于所述预处理涂层中的总量。

可以将其它添加剂加入到预处理基质，包括交联剂、消泡剂、增塑剂、填料、稳定剂、分散剂、杀生物剂、光学增白剂、粘度调节剂、流平剂、UV吸收剂、抗臭氧剂等。这样的添加剂可以按0.01 wt%-20 wt%的量存在所述预处理组合物中。通常，所述交联剂可以交联所述粘合剂。

本发明的预处理涂层可以适用于多种类型的印刷介质的基材，包括但不限于，纸介质、无孔介质、可溶胀介质、微孔介质、光碱介质(photobase media)、胶版介质、经涂覆的介质、未经涂覆的介质和其它类型的介质，包括塑料、乙烯基介质、织物、织造基材等。在一个实例中，所述基材可以是未经涂覆的介质、微孔介质或胶版介质。

参照图2，向印刷介质提供耐久涂层的方法200可以包括用预处理涂层涂覆202基材，所述预处理涂层包括本文所述的那些中的任一个，并通过除去可蒸发溶剂干燥204所述预处理涂层，使得所述基质降低至一定厚度，其中所述蜡颗粒的至少一部分具有大于所述基质厚度的粒度。通常的涂覆方法包括槽模涂覆、棒涂(如Mayer棒涂)、刮涂、凹版涂覆、辊衬刀涂、级联涂覆、帘涂等。通常，可以按0.5 gsm-20 gsm的定量施加所述预处理涂层。在一个实例中，所述定量可为0.5 gsm-10 gsm，并且在一个方面为0.5 gsm-5 gsm。在制造及随后的施加至印刷介质的过程中，本发明的预处理涂层最初包含可蒸发溶剂，例如，水或其它可蒸发溶剂或溶剂体系，实现了可加工性，所述可蒸发溶剂可经由干燥、加热或环境蒸发一段时间除去。

本发明的预处理涂层通常与喷墨油墨结合使用。这样的喷墨油墨一般包括分散或溶解在油墨载体(ink vehicle)中的着色剂。如本文所使用的，“液体载体”或“油墨载体”是指其中放置着色剂以形成油墨的液体流体。油墨载体是本领域众所周知的，并且各种各样的油墨载体可与本公开的系统和方法一起使用。这样的油墨载体可包括多种不同试剂的混合物，所述试剂包括表面活性剂、溶剂、助溶剂、抗结垢剂、缓冲剂、杀生物剂、螯合剂、粘度调节剂、表面活性剂、水等。虽然不是所述液体载体本身的一部分，除了着色剂之外，所述液体载体可携带固体添加剂，如聚合物、胶乳、可UV固化材料、增塑剂等。

通常在本文中所讨论的着色剂可包括颜料和/或染料。如本文所用的，“染料”是指赋予油墨载体颜色的化合物或分子。因此，染料包括吸收电磁辐射或其某些波长的分子和化合物。例如，染料包括发出荧光的那些和吸收可见光的某些波长的那些。通常，染料是水溶性的。此外，如本文所用，“颜料”通常包括颜料着色剂、磁性颗粒、氧化铝、二氧化硅，和/或其它陶瓷、有机金属化合物或其它不透明颗粒。在一个实例中，所述着色剂可以是颜料。

典型的油墨载体制剂可包含水，并且可以进一步包含总计按0.1 wt%-40 wt%存在的助溶剂，这取决于喷墨架构，但是也可使用此范围以外的量。此外，另外的非离子、阳离子和/或阴离子表面活性剂可以按0.01 wt%-10 wt%存在。除了着色剂之外，所述制剂的余量可为纯化水，并且所述喷墨油墨可任选地包含胶乳。

与本公开的制剂一致，各种其它添加剂可以用于增强针对特定应用的油墨组合物的性质。这些添加剂的实例是被加入以抑制有害微生物生长的那些。这些添加剂可以是在油墨制剂中经常使用的杀生物剂、杀真菌剂和其它微生物剂。合适的微生物剂的实例包括但不限于NUOSEPT®(Nudex，Inc.)、UCARCIDE™(Union carbide Corp.)，VANCIDE®(R.T.Vanderbilt Co.)、PROXEL®(ICI America)及其组合。

可以包括螯合剂例如EDTA(乙二胺四乙酸)以消除重金属杂质的不利影响，并且可使用缓冲溶液以控制油墨的pH。例如，可以使用0 wt%-2 wt%。还可以存在粘度调节剂和缓冲剂，以及本领域技术人员已知的根据需要调节油墨性质的其它添加剂。这样的添加剂可以按0 wt%-20 wt%存在。

此外，应当理解，本公开并不限于本文所公开的特定工艺步骤和材料，因为这样的工艺步骤和材料可能有所变化。还应理解，本文使用的术语仅用于描述特定实例的目的。所述术语并不意在进行限制，因为本公开的范围意在仅由所附权利要求书及其等同物来限定。

应当注意的是，如在本说明书和所附权利要求书中使用的，单数形式“一个”、“一种”和“该/所述”包括复数指示对象，除非上下文另有明确说明。

如本文所用，多个项目、结构要素、组成要素和/或材料可以被呈现在共同的列表中以方便使用。然而，这些列表应该被解释为如同此列表的每个成员被分别标识为单独且独特的成员。因此，在没有相反指示下这样的列表中的单个成员不应仅仅基于它们出现在共同的组中而被解释为同一列表中的任何其它成员的实际等同物。

浓度、量和其它数值数据可以范围形式表达或出现在本文中。应该理解，这样的范围形式仅仅是出于方便和简洁的目的来使用并因此应当被灵活地解释为不仅包括作为此范围的限值明确叙述的数值，而且还包括涵盖在此范围内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叙述一样。作为说明，“约1-约5”的数值范围应当理解为不仅包括约1-约5的明确叙述的值，而且还包括在所述范围内的单独的值和子范围。因此，被包含在此数值范围内的是单独的值，如2、3和4以及子范围，如1-3、2-4和3-5等。另外，具有“0”的较低端的数值范围可包括使用“0.1”作为较低端点的子范围。

实施例

以下实施例说明了目前已知的预处理组合物和方法。然而，应该理解，以下仅是本发明组合物和方法的原理的示例性或者示意性应用。许多修改和替代的预处理组合物和方法可以由本领域技术人员在不脱离本发明组合物和方法的精神和范围的情况下设想出来。所附权利要求意在涵盖这样的修改和布置。因此，虽然上文已经具体地描述了本发明的预处理组合物和方法，但是下面的实施例提供了与目前认为是可接受的那些实施方案相关的进一步的细节。

实施例1 -预处理涂层

通过将按照表1的组分混合来制备预处理组合物。右列中的重量百分数是在施加所述涂层且除去所述可蒸发溶剂之后根据所述涂层的干重百分数。

表1

成分	预处理涂层(wt%)
		CaCl2固定剂	64.94
淀粉	12.99
		Lucidene™ 645	8.66
Slip-Ayd® SL300	12.99
		Tego®wet 510	0.42

该实施例阐明了一种可被用于在喷墨印刷之前处理Kraft纸或开孔纸(open cellpaper)或具有类似性质的纸的预处理组合物或底漆。将所述预处理涂层施加到纸上，然后干燥。一旦被干燥，所述涂层显示出具有约3微米的设计中心(design center)的在0.5-10微米范围内的基质厚度。因为接受该底漆的所述介质为多孔介质，所以使用在60 wt%-80wt%的范围内的高固定剂(氯化钙)浓度。淀粉和Lucidene™ 645充当粘合剂。除了提供粘合剂功能之外，淀粉还将底漆溶液的粘度调节至所需的水平。所述粘合剂有助于保持介质表面上的盐，改善定影效率。Slip-Ayd® SL300是具有约15-18微米的平均粒度的聚乙烯蜡珠。Tego®wet 510是表面活性剂。

对于此制剂而言，所述蜡浓度可以在此制剂的干重的10 wt%-15 wt%的范围内。所述珠粒具有在约15-18微米范围内的尺寸或有效尺寸。所述基质厚度平均来说在约5微米的范围内。

实施例2-对比预处理涂层

通过将按照表2的组分混合来制备预处理组合物。右列中的重量百分数是在施加所述涂层且除去所述可蒸发溶剂之后根据所述涂层的干重百分数。

表2

成分	预处理涂层(wt%)
		水合氯化铝	39.41
氯化钙	19.7
		阳离子聚酰胺	9.85
聚乙烯醇	29.56
		硼酸	1.48

该实施例提供了一种可被用于在喷墨印刷之前处理开孔纸或Kraft纸、胶版涂覆纸或其它纸的预处理涂层或底漆。将所述预处理涂层施加到纸上，然后干燥。一旦被干燥，所述预处理涂层具有设计中心为约3微米的在0.5-10微米范围内的基质厚度。因为接受该底漆的所述介质为多孔介质，所以可使用在40 wt%-60 wt%范围内的相对高的固定剂(即，本实施例中的水合氯化铝和氯化钙)浓度。阳离子聚酰胺和PVA充当粘合剂。除了提供粘合剂功能之外，PVA还将底漆溶液的粘度调节至可接受的水平。所述粘合剂还有助于保持介质表面上的盐，改善定影效率。在此对比例中，不包含蜡颗粒。

实施例3 -预处理涂层

通过将按照表3的组分混合来制备预处理组合物。右列中的重量百分数是在施加所述涂层且除去所述可蒸发溶剂之后根据所述涂层的干重百分数。

表3

成分	预处理涂层(wt%)
		水合氯化铝	32.92
氯化钙	16.46
		阳离子聚酰胺	8.23
聚乙烯醇	24.69
		硼酸	1.23
Ultralube® D806	16.46

该实施例提供了一种可被用于在喷墨印刷之前处理Kraft纸、胶版涂覆纸或具有类似性质的纸的预处理涂层或底漆。将所述预处理涂层施加到纸上，然后干燥。一旦被干燥，所述底漆具有设计中心为约3微米，在0.5-10微米范围内的基质厚度。因为接受该底漆的所述介质为多孔介质，所以使用在40 wt%-80 wt%范围内的高固定剂(即，水合氯化铝和氯化钙)浓度。阳离子聚酰胺和PVA充当粘合剂。除了提供粘合剂功能之外，PVA还将底漆溶液的粘度调节至可接受的水平。所述粘合剂还有助于保持介质表面上的盐，改善定影效率。所述Ultralube® D806提供具有约6微米的平均粒度的聚乙烯蜡珠。

对于此制剂而言，所述蜡浓度可以在制剂的干重的10 wt%-20 wt%范围内。所述珠粒具有在约4-8微米范围内的尺寸或有效直径，并且平均基质厚度在约3微米的范围内。

实施例4 -预处理涂层

通过将按照表4的组分混合来制备预处理组合物。右列中的重量百分数是在施加所述涂层并干燥后根据所述涂层的干重百分数。

表4

成分	预处理涂层(wt%)
		固定剂(例如，CaCl2)	11.44
粘合剂(PVOH)	0.38
		粘合剂(Lucidene™ 645)	11.43
可熔性阳离子丙烯酸类胶乳	64.79
		蜡珠(Slip-Ayd® SL300)	11.43
表面活性剂(Tego®wet 510)	0.38
		消泡剂(Deairex 3040)	0.15

这是预处理涂层或底漆用于处理多种商业印刷纸(包括Kraft介质和涂覆的介质)的实施例。涂覆的介质的实例可以包括涂覆的胶版介质。将所述预处理涂层施加到纸上，然后干燥。一旦被干燥，所述底漆具有设计中心为约3.6微米，在2微米-5微米的范围内的基质厚度。所述蜡珠具有约15微米-约18微米的尺寸或有效直径范围。因此，有效的珠粒直径对所述基质厚度之比为约4:1。在介质上施加所述预处理涂层并干燥之后的所述珠粒的面积覆盖率为约4-5%。

实施例5 -数据

通过Sutherland 2000摩擦测试仪(Rub Tester)对实施例1、实施例2、实施例3和 实施例4的预处理涂层进行耐刮擦性测试。评分基于1至5级，1是最差的，而5是最好的。

涂层	耐刮擦性
		1	5
2	2
		3	5
4	5

此Sutherland®摩擦测试结果表明加入大颗粒蜡显著地改善了耐刮擦性。

实施例4中的可熔性阳离子胶乳是形成微孔涂层的高Tg胶乳，其中所述高Tg胶乳在印刷之前保持为颗粒形式。此微孔涂层允许水和其它液体溶剂自油墨穿过，同时使油墨颜料保持在表面上。在印刷后一经加热/干燥，所述高Tg胶乳就会软化，实现了对油墨的良好粘附性。温度越高且干燥越长，特别是如果将胶乳加热至高于Tg，则所述胶乳可以成膜并进一步改善油墨粘附性。

实施例4中的Lucidene™ 645和PVA充当粘合剂以使颗粒结合在一起并使所述预处理涂层粘附至基材。所述Lucidene™ 645是相比可熔性阳离子胶乳具有较低Tg的丙烯酸类-氨基甲酸酯共聚物，并改善了涂覆膜的耐久性。

Claims (16)

1.预处理涂层，其包含：

可蒸发溶剂；

包含粘合剂和固定剂的基质涂层；和

包含分散在所述基质内的蜡颗粒的蜡，

其中所述蜡颗粒的至少一部分具有大于当以0.5 gsm-20 gsm的定量将所述预处理涂层施加至介质基材并且将所述可蒸发溶剂除去时所述基质的厚度的粒度。

2.权利要求1的预处理涂层，其中所述蜡选自聚乙烯蜡、聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚四氟乙烯、棕榈蜡及其混合物。

3.权利要求1的预处理涂层，其中所述基质具有100 nm-50 µm的厚度，且其中所述蜡具有0.5 µm-100 µm的粒度，并且其中至少50%的所述蜡颗粒的粒度大于在施加和除去所述可蒸发溶剂后所述基质的厚度。

4.权利要求1的预处理涂层，其中所述固定剂是多价盐或水合氯化铝。

5.权利要求1的预处理涂层，其中所述粘合剂包括淀粉、聚氨酯、阳离子聚酰胺粘合剂或聚乙烯醇。

6.权利要求5的预处理涂层，其中所述粘合剂是阳离子聚氨酯。

7.权利要求1的预处理涂层，其中所述基质还包含胶乳。

8.权利要求1的预处理涂层，其中所述基质还包含表面活性剂、消泡剂和交联所述粘合剂的交联剂中的至少一种。

9.可印刷介质，其包含：

介质基材；和

被施加至所述介质基材的预处理涂层，所述预处理涂层包含：

基质，其包含：

固定剂，和

粘合剂；和

具有100 nm-100 µm的平均粒度的蜡颗粒；

其中所述蜡颗粒的至少一部分具有大于所述基质厚度的粒度。

10.权利要求9的可印刷介质，其中所述介质基材是未经涂覆的介质、微孔介质或胶版介质。

11.权利要求9的可印刷介质，其中至少50%的所述蜡颗粒具有大于所述基质厚度的粒度。

12.权利要求9的可印刷介质，其中所述蜡颗粒在所述基质中具有至少两倍于所述蜡颗粒的平均粒度的平均间距。

13.权利要求9的可印刷介质，其中所述蜡颗粒在所述基质中具有0.5%-30%范围内的面积密度覆盖率。

14.权利要求9的可印刷介质，其中所述蜡颗粒的平均粒度对所述基质的厚度之比为10:1-1.01:1。

15.向印刷介质提供耐久涂层的方法，所述方法包括：

用预处理涂层涂覆基材，所述预处理涂层包含：

可蒸发溶剂；

包含固定剂和粘合剂的基质，和

包含蜡颗粒的蜡；和

通过除去所述可蒸发溶剂干燥所述预处理涂层，使得所述基质被降低至一定厚度，

其中所述蜡颗粒的至少一部分具有大于所述基质厚度的粒度。

16.权利要求15的方法，其中至少50%的所述蜡颗粒具有大于所述基质厚度的粒度。