CN107690391A - 底漆组合物 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及可包含粘合剂的底漆组合物，所述粘合剂包含聚乙烯醇、淀粉纳米颗粒和聚氨酯分散体。该底漆组合物还可包含阳离子盐和水。

Description

底漆组合物
背景
若干原因使喷墨印刷成为在各种介质表面，特别是纸上记录图像的流行方式。其中一些原因包括低印刷机噪音、可变内容记录、高速记录能力和多色记录。另外，消费者可以以相对较低的价格获得这些优点。尽管喷墨印刷已取得巨大改进，但伴随着这种改进的是这一领域中的消费者的更高要求，例如更高速度、更高分辨率、全色成像、提高的稳定性等。另外，喷墨印刷在高速商业印刷市场中越来越流行，与更费力的胶印和凹版印刷技术竞争。通常用于这些更常规印刷类型，例如胶印或凹版印刷的涂布的介质在高速喷墨印刷装置上可以表现得在一定程度上可接受，但这些类型的介质并非总是适用于喷墨技术，因为其涉及图像品质、光泽度、耐磨性和其它类似性质。
附图简述
结合附图，从下列详述中可看出本公开的附加特征和优点，它们一起举例说明本技术的特征。
图1图示说明根据本技术的一个实例的涂布介质基材的方法；
图2显示根据本技术的一个实例的涂布的介质基材的截面视图；且
图3显示根据本技术的一个实例的涂布的介质基材的截面视图。
现在将提及本文例举的几个实例，并且在本文中将使用具体语言描述它们。但是要理解的是，无意由此限制本公开的范围。
详述
本公开涉及底漆组合物。在一些实例中，该底漆组合物可以是接收墨水的底漆组合物，因为该底漆组合物可用于形成用于接收墨水，如喷墨墨水的涂层。可以将该底漆组合物施加到基材上以在基材上形成墨水接收层，接着在该底漆层上印刷喷墨墨水或印刷到其上。在一个实例中，可以将底漆组合物施加到涂布胶印纸(offset coated paper)上。通常，涂布胶印纸明显不同于专门为喷墨印刷设计的纸。商业胶印纸通常包括难以被水性液体渗透的光滑无孔的表面涂层。在许多情况下，胶印涂层包含无机颜料如碳酸钙和粘土，以及与基于水的墨水弱相互作用的疏水聚合物。胶印介质中所用的聚合物有时也可包括胶乳粘合剂、聚苯乙烯、聚烯烃(聚丙烯、聚乙烯、聚丁二烯)、聚酯(PET)、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚(马来酸酐)和/或其它物质。由于胶印介质的疏水和无孔性质，印刷在胶印介质上的基于水的墨水通常具有差图像品质、干燥极慢(有时需要超过24小时)并在干燥后具有差耐久性。
可以将本文所述的底漆组合物施加到介质基材上以改进基材接收基于水的墨水的能力。例如，可以在介质基材上涂布底漆组合物以改进用基于水的墨水印刷的图像的耐久性。在一个实例中，通常较不适合用基于水的墨水印刷的介质基材，如胶印介质可以在印刷前用该底漆组合物涂布。这种涂布的介质基材可以与基于水的墨水相互作用并在墨水在该涂布的介质基材上干燥后为印刷图像提供良好的耐久性。
更详细地，该底漆组合物可包含水溶性聚合粘合剂，例如在该底漆组合物中至少部分可溶于水的(至少5％)、大部分可溶于水的(至少50％)或完全可溶于水的(至少99％)。与胶印介质的疏水涂层相比，水溶性聚合物可以更好地与基于水的墨水相互作用。但是，许多类型的水溶性聚合粘合剂由于差的湿膜强度而在印刷后即刻表现出差的干耐蹭脏性(smearfastness)。例如，淀粉、纤维素、聚环氧乙烷和聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)是在用于胶印介质上的底漆时具有差的干耐蹭脏性的水溶性聚合物的实例。
在印刷后即刻的差的干耐蹭脏性是成问题的，因为如果在印刷后不久摩擦或以其它方式干扰图像，可以容易蹭脏印刷图像。例如，当使用HP高速Web时，该印刷是连续过程且纸在印刷后再卷绕成卷。如果干耐久性差，当纸再卷绕时，会蹭脏印刷在纸上的图像或文字。之前对这一问题的解决方案包括降低印刷速度、提高干燥温度或增大干燥区。但是，几个缺点与这些解决方案相关联。例如，增加干燥时间需要降低生产速率，这提高印刷的成本或时间成本。苛刻的干燥条件会造成增加的纸张起皱。增大干燥区的尺寸使得印刷系统占据更大的空间，这提高印刷的总成本或空间成本。
令人惊讶地，已经发现包含聚乙烯醇的某些底漆组合物提供好得多的在印刷后即刻的干耐蹭脏性。因此，该底漆组合物可包含聚乙烯醇作为水溶性聚合粘合剂。除聚乙烯醇外，该底漆组合物可包含阳离子盐。由此，聚乙烯醇的羟基可与阳离子盐相互作用以形成类似配合物的结构。这种结构会导致底漆层和印刷在底漆层顶部上的墨水的湿膜强度增强。当在底漆顶部上印刷喷墨墨水时，该墨水可具有改进的即时干耐蹭脏性。
尽管包含聚乙烯醇的底漆组合物可提供合意的干耐蹭脏性，但难以同时实现干耐蹭脏性和湿耐蹭脏性。差的湿耐蹭脏性会造成差的机械加工性，因为印刷基材通常在底漆层和图像完全干燥之前再卷绕。可以使用不同水溶性聚合粘合剂的混合物调节该底漆组合物的干耐蹭脏性和湿耐蹭脏性。但是，水溶性聚合粘合剂的许多混合物无法既提供良好的干耐蹭脏性又提供良好的湿耐蹭脏性。例如，聚乙烯醇与仅较大粒度的淀粉(例如10微米至100微米)的混合物在一些情况下可提供良好的干耐蹭脏性或良好的湿耐蹭脏性，但并非同时提供。但是，已经发现包含聚乙烯醇、淀粉纳米颗粒和聚氨酯分散体的混合物的某些底漆组合物同时提供更好的干耐蹭脏性和湿耐蹭脏性。还已经发现这种粘合剂组合提供良好的纸张光泽度。
该底漆组合物可以在连续印刷系统，如上文提到的HP高速Web中在胶印纸上使用。在一些情况下，印刷图像的即时干和湿耐蹭脏性可以使得在印刷后将印刷纸再卷绕成卷时不发生蹭脏。由于印刷图像在将纸再卷绕之前不需要额外时间干燥，印刷机可以以高速运行。可以在不损害印刷品质的情况下获得这些优点。
鉴于此描述，在一些实例中，本技术提供底漆组合物。在一个实例中，底漆组合物可包含5重量％至70重量％的粘合剂，所述粘合剂包含聚乙烯醇、淀粉纳米颗粒和聚氨酯分散体。该底漆组合物还可包含阳离子盐和水。在一些实例中，该底漆组合物中可包含的附加成分包括胶乳颗粒、蜡和/或表面活性剂。
聚乙烯醇、淀粉纳米颗粒和聚氨酯分散体可充当该底漆组合物中的粘合剂。通常，这些成分的量足以充当粘合剂以将该底漆组合物的其余成分粘合到基材上。在一些实例中，该底漆组合物的粘合剂含量可以在一定范围内，使得有足够的粘合剂将底漆的其它成分粘合到基材上，但不会多到损害该底漆的墨水接收性质。例如，太多的粘合剂在一些情况下会使底漆层较少孔并不利地影响底漆的溶液稳定性。这会干扰底漆层和基于水的墨水之间的相互作用。在一些实例中，该底漆组合物中存在的粘合剂总量可以为5重量％至70重量％。在另一些实例中，粘合剂总量可以为5重量％至50重量％、10重量％至30重量％、或10重量％至20重量％。
更详细地，该底漆组合物可包含基于该底漆组合物的所有干组分的重量计1重量％至40重量％、2重量％至30重量％、或5重量％至20重量％的量的聚乙烯醇。
聚乙烯醇的类型在聚乙烯醇的分子量和水解度方面不受特别限制。但是，在一些实例中，该聚乙烯醇可具有1,000Mw至300,000Mw的重均分子量。在进一步实例中，该聚乙烯醇可具有大约20,000Mw至大约250,000Mw的平均分子量。在更具体的实例中，该聚乙烯醇可具有大约27,000Mw至大约205,000Mw的平均分子量。该聚乙烯醇的水解度可以为大约75摩尔％至大约100摩尔％。在某些实例中，水解度可以为大约86摩尔％至大约100摩尔％。据信，聚乙烯醇上的羟基可以与该底漆组合物中的阳离子盐相互作用以形成类似配合物的结构，其改进底漆涂布的基材上的印刷图像的即时耐蹭脏性。可用于该底漆组合物的聚乙烯醇的非限制性实例包括4-98(Kuraray America，Inc.)(27,000Mw，98-98.8摩尔％水解)；13-88(Kuraray America，Inc.)(86.7-88.7摩尔％水解)；18-88(Kuraray America，Inc.)(130,000Mw，86.7-88.7摩尔％水解)；26-88(KurarayAmerica，Inc.)(86.7-88.7摩尔％水解)；和/或40-88(Kuraray America，Inc.)(205,000Mw)。
该聚乙烯醇在一些情况下可以是两种或更多种类型的聚乙烯醇的混合物。在这样的实例中，聚乙烯醇的总量可以是基于该底漆组合物的所有干组分的重量计1重量％至40重量％、2重量％至30重量％、5重量％至20重量％。无论考虑的是什么范围，要理解的是，该范围涉及聚乙烯醇的总浓度，无论存在一种、两种、三种等具体聚乙烯醇物质。在一个实例中，该底漆组合物可包含两种类型的具有不同分子量的聚乙烯醇的混合物。
除聚乙烯醇外，该粘合剂可包含淀粉纳米颗粒。淀粉是由直链或支链多糖链构成的碳水化合物。淀粉通常可以颗粒形式获得，其中颗粒具有10微米至100微米或更大的平均直径。淀粉纳米颗粒与这种普通形式的淀粉的区别在于淀粉纳米颗粒具有更小的纳米级平均直径。例如，淀粉纳米颗粒可具有1纳米至1微米的平均直径。用于本底漆组合物的粘合剂中所用的淀粉纳米颗粒可具有在1纳米至1微米的该范围内的平均直径。在一些实例中，该淀粉纳米颗粒可具有10纳米至500纳米、20纳米至200纳米、或50纳米至150纳米的平均直径。
用于本底漆组合物的合适的淀粉纳米颗粒的非限制性实例包括2202D、2260、2330和2326(EcoSynthetix Inc.)。这些淀粉纳米颗粒是具有纳米颗粒结构的交联淀粉并可产生比作为非交联聚合物的传统淀粉更好的耐久性。在一些实例中，该底漆组合物可包含基于该底漆组合物的所有干组分的重量计1重量％至20重量％、1重量％至10重量％、或2重量％至5重量％的量的淀粉纳米颗粒。
该底漆组合物的粘合剂还可包含聚氨酯分散体。该聚氨酯分散体可以是基于水的，很少或没有挥发性有机含量(VOC)。聚氨酯分散体可包括已反应的聚氨酯聚合物，即该聚合物已由单体，如多元醇和异氰酸酯形成。因此，该聚氨酯分散体可以包含很少或不含游离异氰酸酯。
在一些实例中，该聚氨酯分散体可交联。在一些方面中，该可交联聚氨酯分散体可包含可交联组分，如在该聚氨酯聚合物侧链上的可交联基团。这样的可交联基团的非限制性实例包括羧基、羟基、氨基和巯基。在一个具体实例中，该可交联聚氨酯可包含在聚氨酯的聚合物链侧链上和/或作为聚氨酯的聚合物链上的端基的羧基。在附加方面中，该可交联聚氨酯分散体可自交联和/或可通过添加交联剂交联。在一些实例中，该可交联聚氨酯可以在将该底漆组合物涂布在基材上后通过施加热、溶剂蒸发、暴露在光化辐射如紫外线下或通过添加交联剂交联。在一个具体实例中，该可交联聚氨酯可以不用交联剂交联，且该底漆组合物可以基本不含交联剂。“基本没有”或“基本不含”是指所述组分完全不存在或仅以与不存在该组分的组合物相比对该组合物的性质没有实质影响的微量或残留量存在。在另一具体实例中，该底漆组合物可包含交联剂以实现或提高交联速率。在某些实例中，该可交联聚氨酯分散体可配置成在将该底漆组合物涂布在基材上之后、在基材在高速印刷机的复卷站复卷之前交联。聚氨酯可以在底漆层上印刷墨水之前、在底漆层上印刷墨水的同时、在底漆层上印刷墨水之后交联，或其组合。在一些情况下，聚氨酯可以在基材在复卷站复卷之前至少部分交联，尽管可在复卷之后发生额外交联。不受制于特定机制，据信在用该底漆组合物涂布基材后该聚氨酯分散体的交联有助于底漆层和印刷在其上的图像的耐久性。
将该聚氨酯分散体添加到聚乙烯醇和淀粉纳米颗粒中可产生提供良好的干和湿耐蹭脏性的粘合剂。这种粘合剂也可以为用该底漆组合物涂布的基材提供良好的光泽度。在一些实例中，聚氨酯分散体可以以基于该底漆组合物的所有干组分的重量计1重量％至20重量％、1重量％至10重量％、或2重量％至5重量％的量存在于该底漆组合物中。在某些实例中，聚氨酯分散体可以与淀粉纳米颗粒等量存在。适用于本底漆组合物的聚氨酯分散体的非限制性实例可包括20041、20037F、20025F、13094HS、2715和861(Lubrizol Advanced Materials，Inc.)、AcrysolTM RM-2020(Dow Chemical Company)、PrintRiteTM DP376(Lubrizol Advanced Materials，Inc.)和LucideneTM 645(DowChemical Company)。
在一些情况下，该底漆组合物可包含附加粘合剂。这样的粘合剂的非限制性实例包括纤维素、聚环氧乙烷、聚乙烯基吡咯烷酮等。该附加粘合剂也可以是两种或更多种水溶性聚合粘合剂的混合物。在一些实例中，如果存在附加粘合剂，则附加粘合剂可以以比聚乙烯醇、淀粉纳米颗粒和聚氨酯分散体的组合少的量的存在。在进一步实例中，聚乙烯醇、淀粉纳米颗粒和聚氨酯分散体的组合可构成按该底漆组合物中存在的所有粘合剂的干重量计至少10重量％。在进一步实例中，聚乙烯醇、淀粉纳米颗粒和聚氨酯分散体的组合可构成按该底漆组合物中存在的所有粘合剂的干重量计至少80重量％。在一个具体实例中，该底漆组合物可以基本不含聚乙烯醇、淀粉纳米颗粒和聚氨酯分散体以外的任何粘合剂。
该底漆组合物还可包含阳离子盐。阳离子盐可以以足以固定要在底漆上印刷的墨水中的颜料着色剂并产生良好图像品质的量存在。在一些实例中，该底漆组合物可包含基于该底漆组合物的所有干组分的重量计10重量％至50重量％、10重量％至40重量％、15重量％至30重量％、或20重量％至30重量％的量的阳离子盐。
该阳离子盐可包含金属阳离子。在一些实例中，该金属阳离子可以是钠、钙、铜、镍、镁、锌、钡、铁、铝、铬或其它金属。该阳离子盐也可以包含阴离子。在一些实例中，该阴离子可以是氟离子、氯离子、碘离子、溴离子、硝酸根、氯酸根、乙酸根或RCOO-，其中R是氢或任何低分子量烃链，例如C1至C12。在一个更具体的实例中，该阴离子可以是衍生自具有1至6个碳原子的饱和脂族单羧酸或具有7至11个碳原子的碳环单羧酸的羧酸根。具有1至6个碳原子的饱和脂族单羧酸的实例可包括甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、异丁酸、戊酸、异戊酸、特戊酸和/或己酸。在一些情况下，该阳离子盐可以是由二价或更高的多价金属离子和阴离子构成的多价金属盐。在某些实例中，该阳离子盐可包括氯化钙、硝酸钙、硝酸镁、乙酸镁和/或乙酸锌。在一个方面中，该阳离子盐可包括氯化钙或硝酸钙(CaCl2或Ca(NO3)2)。在一个附加具体方面中，该阳离子盐可包括氯化钙(CaCl2)。该阳离子盐也可以是两种或更多种不同阳离子盐的混合物。在这样的实例中，阳离子盐的混合物的总量可以为基于该底漆组合物的所有干组分的重量计10重量％至50重量％、10重量％至40重量％、15重量％至30重量％、或20重量％至30重量％。无论考虑的是什么范围，要理解的是，该范围涉及盐的总浓度，无论存在一种、两种、三种等具体盐物质。
该底漆组合物还可包含胶乳颗粒。在一些实例中，胶乳颗粒可以以基于该底漆组合物的所有干组分的重量计大约10重量％至大约70重量％的量存在。在进一步实例中，胶乳颗粒可以以基于该底漆组合物的所有干组分的重量计20重量％至60重量％的量存在。另外，该底漆组合物可以主要(按干重量计大于50重量％)由胶乳颗粒、聚乙烯醇、淀粉纳米颗粒、聚氨酯分散体和阳离子盐构成。在一个实例中，聚乙烯醇、淀粉纳米颗粒、聚氨酯分散体、阳离子盐和胶乳颗粒可以构成该底漆组合物中的所有干成分的至少80重量％。
胶乳颗粒可用于改进底漆层的薄膜强度。在一个实例中，该胶乳的玻璃化转变温度(Tg)可以为0℃至100℃。该胶乳聚合物可以是阴离子、非离子或阳离子的。在一些实例中，该胶乳颗粒可以是阳离子胶乳颗粒。
在另一些实例中，该胶乳颗粒可以由聚合物和共聚物制成，包括丙烯酸系聚合物或共聚物、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，该胶乳颗粒可包括基于乙酸乙烯酯的聚合物、丙烯酸系聚合物、苯乙烯聚合物、基于苯乙烯-丁二烯(SBR)的聚合物、基于聚酯的聚合物、基于氯乙烯的聚合物、基于酸的聚合物等。在一个方面中，该胶乳颗粒可以是聚合物或共聚物，包括丙烯酸系聚合物、乙烯基-丙烯酸系共聚物和丙烯酸系-聚氨酯共聚物。在另一方面中，该胶乳颗粒可以是阳离子丙烯酸酯胶乳。在一个具体方面中，该胶乳可以是乙酸乙烯酯聚合物。在另一具体方面中，该胶乳可以是SBR聚合物。
通常，该胶乳颗粒可具有5,000Mw至500,000Mw的重均分子量(Mw)。在一个实例中，该胶乳颗粒可以为150,000Mw至300,000Mw。在一些实例中，该胶乳颗粒的平均粒径可以为10纳米至1微米，作为其它实例，10纳米至500纳米，在再一些实例中，50纳米至250纳米。该胶乳的粒度分布不受特别限制，并且可以使用具有宽粒度分布的胶乳或具有单分散粒度分布的胶乳。也可以结合使用两种或更多种各自具有单分散粒度分布的聚合物细颗粒。
用于喷墨印刷的许多涂料组合物包含无机颜料以改进该涂料的吸收性质。这样的无机颜料可以包括，例如，粘土如高岭土或煅烧粘土、重质碳酸钙、沉淀碳酸钙、硫酸钡、二氧化钛、二氧化硅、三水合铝、氧化铝、勃姆石或其组合。但是，在一些实例中，本底漆组合物可以基本不含无机颜料。在另一些实例中，该底漆组合物可包含无机颜料。在一些实例中，该底漆组合物可包含该底漆组合物的所有干组分的大约5重量％或更少的量的无机颜料。因此，该底漆组合物可包含相对较少量的无机颜料，如少于5重量％。在某些实例中，该底漆组合物可以是酸性的并可包含与酸相容的无机颜料，如粘土。
在进一步实例中，该底漆组合物可包含其它添加剂，如有助于耐磨性和摩擦系数(COF)降低的滑爽助剂。例如，可包含蜡作为滑爽助剂。合适的蜡可包括例如合成蜡、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两种或更多种不同的天然蜡的组合的颗粒。在一些实例中，该合成蜡可包括聚乙烯、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，该天然蜡可包括巴西棕榈蜡、石蜡、褐煤蜡、小烛树蜡、小冠巴西棕榈蜡、甘蔗蜡、蔓藤蜡(retamo wax)或蜂蜡。在一个实例中，该蜡可以是聚乙烯蜡，如高密度聚乙烯蜡。可用的市售滑爽助剂包括例如29235(Michelman，Inc.)、E846(Keim-Additec Surface GmbH)和D-806(Keim-Additec SurfaceGmbH)。在一些实例中，蜡可以以该底漆组合物中的所有干成分的1重量％至20重量％的量存在于该底漆组合物中。在另一些实例中，蜡可以以该底漆组合物中的所有干成分的5重量％至15重量％的量存在。
该底漆组合物还可包含其它涂料添加剂，如表面活性剂、流变改性剂、消泡剂、荧光增白剂、杀生物剂、pH控制剂、染料和用于进一步增强该底漆组合物的性质的其它添加剂。这样的任选涂料添加剂的总量可以独立地以该底漆组合物的所有干成分的0.01重量％至5重量％存在。
本技术还扩展到涂布介质基材的方法。图1提供涂布介质基材的示例性方法100。该方法包括110将底漆组合物施加到介质基材上，其中该底漆组合物包含粘合剂，所述粘合剂包含聚乙烯醇、淀粉纳米颗粒和聚氨酯分散体。该底漆组合物进一步包含阳离子盐和水。
该方法中所用的底漆组合物可具有相对于该底漆组合物计的上述量的任何成分。在一个特定实例中，该方法可包括施加底漆组合物，其包含该底漆组合物中的所有干成分的1重量％至40重量％的量的聚乙烯醇、1重量％至20重量％的量的淀粉纳米颗粒和该底漆组合物中的所有干成分的1重量％至20重量％的量的聚氨酯分散体。在另一实例中，该方法可包括施加底漆组合物，其包含以该底漆组合物的所有干组分的20重量％至70重量％的量存在的胶乳颗粒。在进一步实例中，该方法可包括施加底漆组合物，其中聚乙烯醇、淀粉纳米颗粒、聚氨酯分散体、胶乳颗粒和阳离子盐构成该底漆组合物中的所有干成分的至少80重量％。在再一实例中，该方法可包括施加基本不含无机颜料的底漆组合物。
可以通过任何涂布方法将该组合物施加到基材上。根据本公开的实例，可通过喷涂、浸涂、坡流涂布、辊涂、凹版涂布、幕涂、气刀涂布、铸涂、Mayer棒涂布、刮刀涂布、薄膜涂布、计量施胶压榨涂布、搅拌施胶压榨涂布、压光辊组(calender stack)和/或通过使用其它已知涂布技术涂布基材。为该涂层选择的厚度可变。在一个实例中，该底漆组合物可以以0.1gsm至20gsm的干涂层重量施加。在另一实例中，该底漆组合物可以以0.3gsm至10gsm的干涂层重量施加到基材上。在另一实例中，该底漆组合物可以以0.3gsm至5gsm的干涂层重量施加到基材上。在另一实例中，该底漆组合物可以以0.3gsm至1gsm的干涂层重量施加到基材上。
涂布介质基材的方法可进一步包括在底漆层上印刷墨水之前使该底漆层干燥足够的时间。该底漆层可以用红外灯、热空气及其组合干燥。在该涂层足够干以在其上印刷时，该底漆层可保留基于该涂层的总重量计大约0.01重量％至大约10重量％水。在一些实例中，在该涂布的基材上印刷图像时，该涂层可保留大约1重量％至大约6重量％水。因此，要理解的是，本文所述的“干涂层重量”是指干组分，即使在最终制剂涂层中留下一些水。
可以在该底漆层上印刷墨水。可以在该底漆层部分干燥或完全干燥(即触干但仍可能包含一些残留水)时进行印刷。在一些情况下，该墨水可以是基于水的墨水，如基于水的喷墨墨水。喷墨墨水通常包含分散或溶解在墨水载体中的着色剂。本文所用的“液体载体”或“墨水载体”是指将着色剂置于其中以形成墨水的液体流体。墨水载体是本领域中公知的，并且多种墨水载体可用于本公开的体系和方法。这样的墨水载体可包括各种不同试剂，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、表面活化剂(surface-active agent)、水等的混合物。尽管并非该液体载体本身的一部分，但除着色剂外，该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。
本文论述的着色剂通常可包括颜料和/或染料。本文所用的“染料”是指赋予墨水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，染料包括发荧光的那些和吸收可见光的某些波长的那些。在大多数情况下，染料是水溶性的。此外，本文所用的“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、有机金属或其它不透明颗粒。在一个实例中，着色剂可以是颜料。
典型的墨水载体制剂可包含水，并可进一步包含总共以0.1重量％至40重量％存在的助溶剂，这取决于喷射构造，尽管也可以使用在此范围外的量。此外，可存在0.01重量％至10重量％的附加非离子型、阳离子型和/或阴离子型表面活性剂。除着色剂外，其余或大部分的剩余制剂组分可以是纯净水。在该喷墨墨水中同样可存在其它固体，如胶乳颗粒。
与本公开的制剂相符，可以使用各种其它添加剂以增强用于特定应用的该墨水组合物的性质。这些添加剂的实例是为抑制有害微生物的生长而添加的那些。这些添加剂可以是墨水制剂中常规使用的杀生物剂、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，(Nudex，Inc.)、UCARCIDETM(Union carbide Corp.)、(R.T.Vanderbilt Co.)、(ICI America)、(Thor Specialties Inc.)及其组合。
本技术还扩展到涂布的介质基材。该介质基材可包括各种类型的基底基材，包括纸介质、无孔介质、可溶胀介质、微孔介质、照相原纸(photobase)介质、胶印介质、涂布的介质、未涂布的介质和其它类型的介质，包括塑料、乙烯基介质、织物、机织基材等。在某些实例中，该基材可以是可溶胀介质、微孔介质或胶印介质。根据本技术的底漆组合物尤其可用于涂布通常具有小孔径和不与基于水的墨水很好地相互作用的疏水表面的胶印介质。
在一个实例中，根据本技术的涂布的介质基材可包括介质基材和涂布在介质基材的表面上的底漆层。该底漆层可包含具有聚乙烯醇、淀粉纳米颗粒和聚氨酯分散体的粘合剂。该底漆层还可包含阳离子盐。
图2显示涂布的介质基材200的一个实例。基底基材210被底漆层220涂布。在底漆层的顶部上，可以印刷喷墨墨水230以形成印刷图像。该图像可具有改进的在印刷后的即时干耐蹭脏性。
图3显示涂布的介质基材300的另一实例。在这一实例中，基底基材310具有涂布在基底基材的两面上的底漆层320。喷墨墨水330用于在涂布的基材的一面或两面上印刷图像。由此，该涂布的介质基材可用于双面印刷。尽管附图中未显示，但该基底基材也可包括其自身的涂层，如在胶印纸上的疏水涂层。本文中描述的某些涂层(或预涂层)通常已作为基材的一部分存在，且这些涂层与本公开的上下文中主要论述的底漆层不同。胶印介质或照相原纸例如已包括在基材材料的一面或两面上的涂层(因此被视为基底基材的一部分)。相反，本公开的底漆组合物是相对于预施加的涂层或相对于尚未预涂布的基材而言外涂布的那些。这样的涂层，即预涂层和/或本公开的底漆组合物可存在于介质基材的一面或两面上。
可以通过使用本文中公开的任何方法施加本文中公开的底漆组合物而形成涂布的基材上的底漆层。因此，该底漆层可包含对本文所述的底漆组合物公开的任何量的任何附加成分。在一个具体实例中，该涂布的介质基材的底漆层中的聚氨酯分散体可以是可交联聚氨酯分散体。在另一具体实例中，该底漆层可包含该底漆层的所有干组分的10重量％至70重量％的量的胶乳颗粒。另外，聚乙烯醇、淀粉纳米颗粒、聚氨酯分散体、胶乳颗粒和阳离子盐构成该底漆层的所有干组分的至少80重量％。
在本技术的再一实例中，印刷系统可包括喷墨墨水和如上所述的涂布的介质基材。该涂布的介质基材可包括介质基材和涂布在介质基材的表面上的底漆层。该底漆层可包含聚乙烯醇、淀粉纳米颗粒、聚氨酯分散体和阳离子盐。
要指出，除非文中清楚地另行规定，本说明书和所附权利要求书中所用的单数形式“一个”、“一种”和“该”包括复数对象。
“基材”或“介质基材”包括可根据本公开的实例涂布的任何基底材料，如薄膜基底基材、聚合物基材、常规纸基材、照相原纸基材、胶印介质基材等。此外，预涂布和薄膜涂布的基材可以被视为可根据本公开的实例进一步涂布的“基材”。
“滑爽助剂”是指可添加到本文中的涂料组合物中以为本公开的涂层提供耐磨性的材料。
“即时干耐蹭脏性”是指印刷图像在印刷后即刻或在印刷后短时间内用干燥工具如手指或橡皮工具摩擦时耐蹭脏的能力。该短时间可以例如为1秒至30秒，1秒至20秒，或5秒至10秒。在一些情况下，该短时间可以是印刷图像从喷墨印刷机行进到复卷辊所需的时间。在一个实例中，HP T200 Web上的印刷图像在印刷后需要5秒至10秒到达复卷机。
“即时湿耐蹭脏性”是指印刷图像在印刷后即刻或在印刷后短时间内用湿工具如湿手指摩擦时耐蹭脏的能力。该短时间可以例如为1秒至30秒，1秒至20秒，或5秒至10秒。在一些情况下，该短时间可以是印刷图像从喷墨印刷机行进到复卷辊所需的时间。在一个实例中，HP T200 Web上的印刷图像在印刷后需要5秒至10秒到达复卷机。
“即时机械加工性”是指样品在印刷、干燥和到达复卷站后的即时干和湿耐蹭脏性和耐划伤性。
当提到涉及数字印刷机的“高速”时，印刷机如HP T200 Web或HP T300Web表现出与被视为“高速”相称的印刷速度。例如，HP T300 Web可以以400英尺/分钟的速率在介质上印刷文字和/或其它图像。这一能力被视为高速。在另一实例中并且更通常，以100英尺/分钟印刷也被视为高速。
本文所用的术语“大约”用于为数值范围端点提供灵活性，其中给定值可以“略高于”或“略低于”该端点。这一术语的灵活性程度取决于特定变量并且可以基于经验和本文中的相关描述确定。
如本文所用，为方便起见，可能在共同名单中呈现多个项目、结构要素、组成要素和/或材料。但是，这些名单应该像该名单的各成员作为单独和独特的成员逐一规定的那样解释。因此，在没有作出相反的指示的情况下，这样的名单的任一成员不应仅基于它们出现在同一组中而被解释为同一名单中的任何其它成员的事实等同物。
浓度、尺寸、量和其它数值数据在本文中可能以范围格式呈现。要理解的是，这样的范围格式仅为方便和简要起见使用，并应灵活解释为不仅包括作为该范围的界限明确列举的数值，还包括该范围内涵盖的所有独立的数值或子范围，就像明确列举各数值和子范围那样。例如，大约1重量％至大约20重量％的重量比范围应被解释为不仅包括1重量％和大约20重量％的明确列举的界限，还包括独立重量，如2重量％、11重量％、14重量％，和子范围，如10重量％至20重量％、5重量％至15重量％等。
作为进一步注解，在本公开中，要指出，当在本文中论述涂布的介质基材、涂布基材的方法或底漆组合物时，这些论述各自可以被认为适用于这些实例中的每一个，无论它们是否在该实例的上下文中明确论述。因此，例如，在论述关于涂布的介质基材本身的细节时，这样的论述也涉及本文所述的方法和底漆组合物，反之亦然。
下列实施例例示目前已知的一些底漆组合物、涂布的介质基材、系统和方法。但是，要理解的是，下面仅例示或举例说明本组合物、系统和方法的原理的应用。可以在不背离本公开的精神和范围的情况下设计出许多修改和替代性的组合物、系统和方法。所附权利要求书旨在涵盖这样的修改和布置。因此，尽管上文已具体描述了实施例，但下面提供关于目前被视为可接受的实施例的进一步细节。
实施例
根据表1A和1B制备制剂实施例1-10。实施例2-10是根据本技术制备的实施例且实施例1是对比例。
表1A
表1B
(来自Kuraray America，Inc.)
(来自Keim-Additec Surface GmbH)
(来自Evonik Resource Efficiency GmbH)
(来自EcoSynthetix Inc.)
(来自Synthomer LLC)
(来自Lubrizol Advanced Materials，Inc.)
AcrysolTM(来自Dow Chemical Company)
PrintRiteTM(来自Lubrizol Advanced Materials，Inc.)
LucideneTM(来自Dow Chemical Company)。
将实施例制剂1-10以2克/平方米(gsm)的干涂层重量涂布到UltraGloss(Verso Corporation)，60#纸上。用来自Hewlett-Packard Co.，Palo Alto，CA，USA(HP)的HP CM8060 MFP Edgeline印刷机使用HP A50颜料墨水(即用于数字喷墨印刷的水性喷墨墨水)印刷样品。所用印刷法涉及2道次和六种干燥旋转条件以模仿高速数字卷筒纸印刷机喷墨印刷。干和湿耐蹭脏性是指印刷图像耐受在用干或湿手指摩擦或涂抹图像时的外观变差的能力。对于干和湿耐手指蹭脏性试验，将干或湿手指挨着印刷区域放置，用大约50g/in2的力推动并划向操作人员。然后松开手指以检查受试区域。
干耐手指蹭脏性试验、湿耐手指蹭脏性试验和纸张光泽度的结果显示在表2A和2B中。对于干和湿耐手指蹭脏性试验，视觉评级基于1至5的尺度，1是最差，5是最好。等于或大于3的评级被认为良好和可接受。低于3的评级被认为差和不可接受。使用BYK Gardner光泽度计测量在75°下的纸张光泽度。光泽度的单位是％。
表2A：性能的视觉评级
实施例编号 1 2 3 4 5
即时干耐手指蹭脏性 3 3 3.5 3 3.5
即时湿耐手指蹭脏性 2.75 3 3 3 3
在7天后的湿耐手指蹭脏性 2.75 3 3 3 3.75
在75°下的纸张光泽度 60 51 4.5 54 58
表2B：性能的视觉评级
实施例编号 6 7 8 9 10
即时干耐手指蹭脏性 3.5 3.2 3.5 3.2 3.2
即时湿耐手指蹭脏性 3 3 3 3 3
在7天后的湿耐手指蹭脏性 3.75 3.5 3.75 3.5 3.5
在75°下的纸张光泽度 62 68 61 79 78
包括聚乙烯醇、淀粉纳米颗粒和聚氨酯分散体的实施例2-10提供可接受的耐久性，实施例5、6和8提供最佳整体性能。不包括聚氨酯分散体但包括聚乙烯醇和淀粉纳米颗粒以及胶乳颗粒的对比例1提供差的湿耐手指蹭脏性。实施例2至4表现出低光泽度值，表明这些聚氨酯聚合物与金属盐不相容，以造成较低光泽度。其它类型的聚氨酯聚合物，如Sancure 20041、20037F、20025F、13094hs、2715和861表现出较高光泽度，表明它们与金属盐相容。
尽管已参照某些实施例描述了本公开，但可以在不背离本公开的精神的情况下作出各种修改、变动、省略和替代。因此本公开意在仅受下列权利要求书的范围限制。

Claims (15)

1.一种底漆组合物，其包含：
5重量％至70重量％的粘合剂，其包含聚乙烯醇、淀粉纳米颗粒和聚氨酯分散体；
阳离子盐；和
水。
2.权利要求1的底漆组合物，其中所述聚氨酯分散体是可交联聚氨酯分散体。
3.权利要求2的底漆组合物，其中所述底漆组合物基本不含交联剂。
4.权利要求1的底漆组合物，其中所述阳离子盐以所述底漆组合物的所有干组分的10重量％至50重量％的量存在。
5.权利要求1的底漆组合物，其进一步包含以所述底漆组合物的所有干组分的10重量％至70重量％的量存在的胶乳颗粒。
6.权利要求5的底漆组合物，其中所述聚乙烯醇、淀粉纳米颗粒、聚氨酯分散体、胶乳颗粒和阳离子盐构成所述底漆组合物的所有干组分的至少80重量％。
7.权利要求1的底漆组合物，其中所述聚乙烯醇是具有不同重均分子量的两种不同聚乙烯醇的混合物。
8.权利要求1的底漆组合物，其中所述底漆组合物基本不含无机颜料。
9.权利要求1的底漆组合物，其中所述底漆组合物包含所述底漆组合物的所有干组分的大约5重量％或更少的量的无机颜料。
10.一种涂布介质基材的方法，其包括将底漆组合物施加到介质基材上，其中所述底漆组合物包含：
5重量％至70重量％的粘合剂，其包含聚乙烯醇、淀粉纳米颗粒和聚氨酯分散体；
阳离子盐；和
水。
11.权利要求10的方法，其中所述底漆组合物进一步包含所述底漆组合物的所有干组分的10重量％至70重量％的量的胶乳颗粒，且其中所述聚乙烯醇、淀粉纳米颗粒、聚氨酯分散体、胶乳颗粒和阳离子盐构成所述底漆组合物的所有干组分的至少80重量％。
12.权利要求10的方法，其中所述聚氨酯分散体是可交联聚氨酯分散体。
13.一种涂布的介质基材，其包括：
介质基材；和
涂布在所述介质基材的表面上的接收墨水的底漆层，所述底漆层包含：
5重量％至70重量％的粘合剂，其包含聚乙烯醇、淀粉纳米颗粒和聚氨酯分散体；和
阳离子盐。
14.权利要求13的涂布的介质基材，其中所述聚氨酯分散体是可交联聚氨酯分散体。
15.权利要求13的涂布的介质基材，其中所述底漆层进一步包含所述底漆层的所有干组分的10重量％至70重量％的量的胶乳颗粒，且其中所述聚乙烯醇、淀粉纳米颗粒、聚氨酯分散体、胶乳颗粒和阳离子盐构成所述底漆层的所有干组分的至少80重量％。
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