CN114302812A - 印刷方法 - Google Patents
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Abstract
提供了一种印刷方法，其中在喷墨印刷步骤之前，将包含至少一种颜料聚集剂的底漆组合物施加到包覆的基底(120)，其中喷墨印刷步骤(150)使用具有xμm的滴直径的喷墨微滴进行，所述喷墨微滴以对应于具有yμm乘zμm的单元尺寸的矩形单位单元的印刷分辨率被印刷在包覆的基底上，其中x/y的比率>0.60。
Description
发明领域
本发明领域涉及一种印刷方法。
背景
在喷墨印刷方法中，油墨微滴从非常细的喷嘴中被直接投射到印刷基底(printing substrate)上，并且允许附着到印刷基底以获得在其上印刷字符或图像的印刷材料。喷墨印刷方法由于诸如易于全着色(full coloration)、低成本、可变性、能够使用普通纸张(plain paper)作为印刷介质、不接触印刷的字符或图像等的多种优点，目前不仅已经被广泛应用于普通消费者的印刷应用中，而且最近还已经被广泛应用于商业印刷应用和工业印刷应用中。
可以使用着色的水性油墨来印刷油墨微滴。通常，多于一种类型的着色的有色水性油墨(colored pigmented aqueous ink)，例如青色、品红色、黄色和黑色，被用于印刷多色图像。颜色可以通过在基底的相同印刷位置上印刷一种、两种或更多种不同的着色的有色水性油墨来形成。
一些商业喷墨印刷机和工业喷墨印刷机利用固定的印刷头和移动的基底，例如卷筒纸(web)，以便实现高速印刷。这还被称为单程印刷(single pass printing)，因为当全色图像被形成到基底上时，基底仅沿着固定的印刷头被传送一次。
瓦楞板(corrugated board)是这样的材料，该材料包括至少一个带凹槽的瓦楞片材和覆盖该瓦楞片材的一个或两个平坦衬垫(flat liner)。这些包装中的若干个可以被组合在一个堆叠中，以产生一个瓦楞板。它是在凹槽层压机(flute lamination machine)或瓦楞成型机(corrugator)上被制成的，并且被用于制造显示器、(艺术)物品、运输用集装箱(shipping container)和瓦楞箱(corrugated box)。瓦楞箱由于其强度、耐用性、轻巧性(lightness)、可回收性和成本有效性而被用于多种物品的运输。用作运输用集装箱的瓦楞箱可能需要印刷和标签以识别内容物，以提供法律信息和法规信息并且提供用于路由选择(routing)的条形码。用于市场营销(marketing)、销售(merchandising)和销售点的由瓦楞材料制成的包装盒和其他物体通常具有高图形(high graphics)，以帮助传达内容物或与内容物或品牌相关的信息。
当在包覆的基底上印刷着色的水性油墨时，包覆的基底对油墨液滴的吸收可能是缓慢的。许多可用作瓦楞板的衬垫的包覆的基底被制备成对瓦楞板提供耐用性(例如，耐水牢度(water fastness))、光泽和豪华外观，并且不适合于吸收着色的水性油墨。当油墨液滴保持在包覆的基底的表面上持续较长时间时，油墨将具有较慢的干燥时间，并且这可能导致图像缺陷，例如聚结或色间渗色(inter-color bleeding)。
通常，在(喷墨)印刷中使用底漆来增强喷墨油墨在快速吸收(未包覆的)基底材料上的颜色强度(光密度)、附着力和/或图像清晰度。一种类型的底漆包含多价金属盐或酸性化合物。其工作机理主要是基于颜料颗粒的去稳定作用和附聚。颜料附聚物较浅地渗入纸张孔中，这导致提高的光密度、颜色强度和降低的透明度。由于油墨液体介质仍然容易渗入纸张，并且彩色图像几乎瞬间被固定，所以这些类型的基底通常没有渗色/斑点的问题。
对于具有低孔隙率的包覆的基底，这样的底漆预计不是有用的，因为来自喷墨油墨的颜料已经保持在包覆的基底上的表面处，而不是在孔的深度中被损失。此外，当在多种包覆的基底上印刷时，已经发现可能形成不均匀的色彩层，其中在具有较低量的油墨滴的区域中出现白色条纹，同时在具有较高量的油墨滴的区域中可能出现色间渗色。已知底漆组合物抑制或减少油墨滴在基底上的铺展。这种对油墨铺展的作用与解决包括白色条纹的两个问题是矛盾的。
第二种类型的底漆使用封闭吸收性基底材料的孔的粘合剂。通过使孔闭合，来自喷墨油墨的颜料被保留在表面处，而不是在纸张(板)的深度中损失，所述损失将导致颜色强度的损失。然而，由于孔隙率的损失，油墨颗粒可以在基底上自由地移动，这可以导致去湿效应(dewetting effect)，或者在另一方面，可以导致严重的渗色、羽毛化(feathering)和/或斑点形成，以及增加颜色密度的边缘效应。此外，需要大量的粘合剂来显著地封闭孔，这增加了图像形成工艺的总成本。最后，粘合剂层改变基底的光泽，这在大多数情况下是不期望的。
用于基底纸张(例如瓦楞板)的第三种类型的底漆或预涂层(pre-coat)使用多孔无机颗粒(例如二氧化硅)，该多孔无机颗粒具有高的比表面积，通常被嵌入聚合物基质中(参见如上文提及的第二种类型的底漆)。使用具有受控的孔径和在纸张表面上的均匀分布的多孔无机颗粒的这种纸张预涂层，允许产生具有减少的油墨渗色和增加的颜色强度(光密度)的清晰图像。这种技术的缺点是这样的涂层的高复杂性和高成本。为了具有吸收油墨液体的有效量的空隙空间，湿涂层是非常厚的，并且如果在线地施加，它们需要被完全干燥，这要求非常高的干燥能力，特别是对于高速印刷工艺。此外，在这种类型的涂层中，很难在粘合剂含量和颜料浓度之间找到平衡，以实现高毛细管作用(capillarity)但仍然实现与基底足够的附着力，并且避免粉尘效应(dusting effect)。
已经发现，将这些已知的底漆类型应用于若干具有缓慢吸收的包覆的基底对图像品质产生不足的作用。
选择合适的包覆的基底和/或调整包覆的基底的涂层经常被用于解决图像缺陷，然而，这种方法非常耗时、非常昂贵并且不通用。已经试图解决色间渗色的问题的其他解决方案使用基于软件的图像调节(US6361144)。
考虑到所有这些观察结果，存在提供在包覆的基底上特别是在缓慢吸收的包覆的基底上使用喷墨印刷的印刷方法的期望，其中获得良好的图像品质。
概述
根据本发明的第一方面，提供了一种印刷方法，其中在喷墨印刷步骤之前，将包含至少一种颜料聚集剂(pigment aggregating agent)的底漆组合物施加到包覆的基底，其中喷墨印刷步骤使用具有xμm的滴直径的油墨微滴来进行，所述油墨微滴以对应于具有yμm乘zμm的单元尺寸(cell dimension)的矩形单位单元(rectangular unit cell)的印刷分辨率被印刷在涂覆的基底上，其中x/y的比率>0.60。
令人惊讶地，已经发现，通过首先在包覆的基底上施加底漆组合物并且为用于喷墨印刷步骤的油墨微滴选择高于0.60的x/y的比率同时解决两种图像缺陷：在具有较低量的油墨滴的区域中的白色条纹和在具有较高量的油墨滴的区域中的色间渗色。由于已知将底漆组合物施加到包覆的基底减少油墨滴在基底上的铺展，因此没有预期同时解决这两个问题。可以增加滴直径xμm和/或可以减小单元尺寸y，以导致高于0.60的x/y的比率。
喷墨印刷步骤通过在对应于是矩形的单位单元的包覆的基底上以印刷分辨率施加油墨微滴来进行。该单位单元具有yμm乘zμm的单元尺寸，其中y尺寸对应于油墨微滴在第一方向上的印刷分辨率，并且z尺寸对应于油墨微滴在第二方向上的印刷分辨率。y尺寸和z尺寸彼此垂直地布置，其中单位单元具有矩形形式，优选地正方形形式。
在图3中示意性地图示了根据本发明的单位单元。图3示出了单位单元2，其是矩形的。单位单元在基底的表面上具有沿着第一方向A的y尺寸，并且在基底的表面上具有沿着第二方向B的z尺寸。y尺寸和z尺寸可以基本上彼此相等，或者可以在长度上不同。
在喷墨印刷中，单位单元2沿着第一方向A和第二方向B两者在基底的表面上以其他单位单元2’被重复。尽管在图3中仅图示了三个其他单位单元2’，但其他单位单元2’的数目不受限制。典型地，其他单位单元2’可以在基底的整个印刷区域上延伸。其他单位单元2’分别具有与单位单元2相同的尺寸，在第一方向A上的y和在第二方向B上的z。
可以在基底上的任何合适的方向上选择单位单元的y尺寸。特别地，单位单元的y尺寸可以被选择为垂直于基底传送方向，所述基底传送方向是基底在喷墨印刷步骤期间的传送方向。
特别地，已经发现，在使用单程喷墨印刷的高速印刷中，选择在垂直于基底传送方向的方向上的印刷分辨率可能与同时解决白色条纹和渗色的问题最相关。在该实例中，y尺寸被选择为垂直于基底传送方向。
单位单元的单位单元z尺寸可以是任何合适的距离(以μm计)。优选地，y尺寸和z尺寸之间的比是在1:2和2:1之间。z尺寸可以被适当地选择成使得一个喷墨微滴可以被放置在单位单元中的包覆的基底上，以基本上填充在包覆的基底上的单位单元的区域。
微滴具有xμm的滴直径。滴直径可以被确定为在许多微滴中的平均滴直径。根据本发明的滴直径可以通过以下来计算：通过收集许多油墨微滴来重量分析地确定油墨微滴的平均重量，并且通过假设油墨微滴的理想球形形状，使用已知的油墨微滴的油墨的密度来计算滴直径。待收集的油墨微滴的数目由喷射频率和喷射周期来确定。油墨微滴的大小可以通过印刷头设置例如波形和喷射频率来控制。
在特定的实施方案中，x/y的比率为>0.70。已经发现，即使对于对油墨具有低吸收速率的包覆的基底，高于0.70的比率x/y也可以进一步改善/降低条纹水平，而没有任何渗色。
在特定的实施方案中，x/y的比率为>0.90。已经发现，即使对于在包覆的基底上具有相对低的静态接触角的油墨，高于0.90的比率x/y也可以进一步改善/降低条纹水平，而没有任何渗色。
在实施方案中，x/y的比率为>0.60且<2.0。优选地，x/y的比率为<1.5。甚至更优选地，x/y的比率为<1.0。
底漆组合物包含至少一种颜料聚集剂。颜料聚集剂没有特别的限制，只要包含在喷墨油墨中的颜料可以被聚集。
在实施方案中，该至少一种颜料聚集剂选自由离子聚合物、多价金属盐、酸及其混合物组成的组。包含颜料聚集剂的底漆组合物从现有技术中已知，并且可以用作根据本发明的底漆组合物。在实例中，离子聚合物可以是阴离子聚合物，并且可以是阳离子聚合物。在实例中，酸可以是有机酸，并且可以是无机酸。
在底漆组合物中可以使用仅一种类型的颜料聚集剂，或者可以使用两种或更多种类型的颜料聚集剂。多价金属盐的实例包括氯化钙、硝酸镁和氯化铝。酸的实例包括丙二酸、苹果酸、柠檬酸、磷酸和琥珀酸。
底漆组合物可以以任何合适的方式被施加到包覆的基底中。可以使用技术来施加底漆组合物，以用均匀的底漆组合物的层完全地覆盖包覆的基底，并且可以使用诸如喷墨印刷的数字印刷技术来施加底漆组合物，以便以图像方式(image wise)施加底漆组合物。
底漆组合物可以是水基底漆组合物(water-based primer composition)，其中包含任选的共溶剂的合适量的水被用作用于至少一种颜料聚集剂的载液。该至少一种颜料聚集剂可以在水基底漆组合物中被溶解、被乳化或被分散。
在包覆的基底上的底漆组合物可以在包覆的基底上施加之后被热处理，以在施加油墨微滴之前至少部分地或完全地干燥底漆组合物。可选择地，可以在没有主动地热干燥(actively thermal drying)在包覆的基底上的底漆组合物的情况下印刷油墨微滴。已经发现，不主动干燥在包覆的基底上的底漆组合物可以在更好地限制油墨在包覆的基底上的渗色方面具有优点。
底漆组合物可以在将若干种有色油墨的油墨微滴印刷在包覆的基底上之前被施加一次，例如在将青色油墨、品红色油墨、黄色油墨和黑色油墨的油墨微滴印刷在包覆的基底上之前被施加一次。可选择地，可以在将相应的有色油墨的喷墨微滴印刷在包覆的基底上之前的任何时间将底漆组合物施加到包覆的基底。
在实施方案中，喷墨印刷工艺使用着色的水性油墨。着色的水性油墨主要用于提供持久的彩色图像，例如用于室外使用的彩色图像。在印刷之前、之后或期间，可以通过对包覆的基底的主动热干燥来干燥着色的水性油墨。着色的水性油墨可以具有被包覆的基底缓慢吸收的缺点。
在实施方案中，包覆的基底具有由大于10.0cm、优选地在10.0cm和25.0cm之间、更优选地在12.0cm和20.0cm之间的滴行进距离(drop travel distance)定义的吸收速率，其中滴行进距离由在被放置在基底上之后50秒时由2ml的参照液体的滴行进的距离定义，并且其中基底以相对于水平面成60°的角度被放置。具有大于10.0cm的滴行进距离的包覆的基底具有缓慢的吸收速率。参照液体组合物类似于没有颜料的油墨，并且粘性非常低。在详细描述中进一步说明根据本发明的吸收速率测试及其测试条件。
由于包覆的基底的表面的低孔隙率和/或由于包覆的基底的高疏水性，包覆的基底可以具有如此缓慢的吸收速率。缓慢的吸收速率可以允许油墨微滴在表面上进一步铺展，导致色间渗色。由于较低吸收速率的另一个缺点是油墨的增加的干燥时间。
在实施方案中，喷墨微滴的油墨在包覆的基底上具有低于26°，优选地低于23°，更优选地低于20°，特别是在26°和2°之间，更优选地不低于5°的静态接触角。油墨在包覆的基底上的较低静态接触角与油墨在包覆的基底上改进的铺展以及与在低油墨密度区域中较低水平的白色条纹相关。
在实施方案中，喷墨微滴的油墨在多种包覆的基底上具有低于26°，优选地低于23°，更优选地低于20°的静态接触角。多种包覆的基底在油墨的吸收速率和/或静态接触角方面可以不同。当油墨在多种包覆的基底上具有较低的静态接触角时，在每种包覆的基底上使用相同的油墨可以获得良好的图像品质。在多种包覆的基底中的每一种上的静态接触角不低于2°，更优选地不低于5°。即使当油墨的静态接触角很低，接近下限时，通过本发明的印刷方法也可以解决渗色。
在实施方案中，喷墨微滴的油墨具有低于32mN/m、优选地在30mN/m和18mN/m之间的静态表面张力。静态表面张力优选地在30mN/m和18mN/m之间。表面活性剂和/或保湿剂可以被选择成降低静态表面张力。
在实施方案中，无规共聚物被用作分散剂，用于颜料分散体中颜料的稳定化。
在实施方案中，接枝共聚物被用于分散颜料颗粒并且产生颜料分散体。
在实施方案中，在喷墨油墨中使用的颜料使用封装分散技术被分散。可以使用已知的方法用于分散颜料，并且连续地进一步处理所获得的分散体，其中树脂在颜料表面周围交联，从而封装颜料。在详细描述中给出了来自Fujifilm Imaging Colorants、Kao、DuPont、Riso Kagaku、Xerox和Seiko Epson的专利文献的实例。
在实施方案中，在喷墨中使用的颜料使用嵌段共聚物分散剂被分散。聚合物分散剂的性质取决于单体的性质及其在聚合物中的分布两者。使用嵌段共聚物分散剂获得分散稳定性的改善。嵌段共聚物分散剂可以包含疏水性嵌段和亲水性嵌段。
在实施方案中，比率z/y在0.5和2.0之间，其中z被布置成与y正交。单位单元z尺寸和y尺寸彼此基本上相似的该比率是优选的，以获得由喷墨微滴对单位单元区域的适当填充。
在特定的实施方案中，比率z/y在0.6和1.5之间，更优选地在0.8和1.2之间，甚至更优选地比率z/y在0.9和1.1之间。
在实施方案中，包覆的基底是适于产生瓦楞板的衬垫。包覆的基底可以在进行印刷方法以在包覆的基底上形成图像之前或之后与瓦楞片材一起组装以形成瓦楞板。瓦楞板可以具有在瓦楞片材的一侧的一个包覆的基底，或者具有附着到瓦楞片材的两个包覆的衬垫，其中瓦楞片材被布置在它们之间。
在实施方案中，印刷方法在未附接到带凹槽的衬垫(是瓦楞片材或另一种瓦楞介质)的包覆的衬垫上进行。这种包覆的衬垫可以是片材或卷材(roll)(卷筒纸)，并且然后进一步用于产生瓦楞板。使用的印刷方法通常被称为预印刷方法(pre-print methodology)。
在实施方案中，在产生瓦楞板之后，将油墨微滴印刷到衬垫表面上。这具有以下优点：即瓦楞板已经被产生，并且可以不发生由于产生瓦楞板的制造步骤造成的对印刷图像产生的损害。
在实施方案中，油墨微滴的喷射距离为>2mm。大于2mm的喷射距离适合于在包覆的基底上的印刷，所述包覆的基底已经用于被组装在诸如瓦楞板的较大产品中，并且在包覆的基底沿着喷墨印刷头的传送期间不是非常平的。已经发现，当油墨微滴的喷射距离为>2mm时，白色条纹和渗色的问题可能更频繁地发生，或者可能在更多包覆的基底上发生。根据本发明的印刷方法即使在油墨微滴的喷射距离为>2mm的情况下也可以解决该问题。
在实施方案中，喷墨印刷步骤以至少0.5m/s的基底传送速度进行。该基底传送速度特别适合于在单程印刷工艺中在基底上的印刷，其中基底通过印刷头站(print headstation)一次以在基底上形成图像。基底可以使用带、卷筒纸或任何其他传送装置来传送。
在实施方案中，喷墨印刷步骤之后是热干燥步骤。热干燥步骤可以确保在进一步处理包覆的基底之前和/或在将另外的油墨颜色的油墨微滴喷墨印刷到包覆的基底上之前，包覆的基底和在包覆的基底上的油墨是干燥的。
在实施方案中，喷墨印刷方法使用压电操作的印刷头。压电操作的印刷头因为其耐用性、其对油墨微滴大小的控制(灰度能力(gray-scale capability))以及其印刷多种油墨例如具有较高粘度的油墨的灵活性而是优选的。已知印刷头技术被用于瓦楞板印刷。应当注意，UV喷墨仅与压电式印刷头组合使用，因为热印刷头不能处理UV油墨中存在的反应性单体。在该实施方案中，该方法使用按需滴墨(drop-on-demand)(DOD)压电头用于水基油墨。由于缺乏灰度印刷(取决于波形的不同的滴大小，如在压电印刷头中可获得的)、凝聚(kogation)问题、较低的寿命和工业印刷品质的低商业可用性(小型办公室和家庭办公室印刷大多使用热头，但不是工业品质的)，热头可能是不太优选的。此外，可商购的工业热头可从Memjet获得，然而，其中着色的油墨的使用仍然受限。对于压电式DOD印刷头，存在在该领域中存在的大量的变化：基于MEMS的、本体压电式(bulk piezo)的分辨率，(非)通流技术，波形的变化，数字或二进制的、射流频率的变化。在本发明的该实施方案中，对压电子类别没有限制。FujiFilm、Konica Minolta、Xaar、Kyocera、Xerox、Seiko、Ricoh都是提供这种类型的印刷头的制造商。
在实施方案中，喷墨印刷步骤包括印刷包括青色、品红色、黄色和黑色的至少4种喷墨印刷颜色。
在实施方案中，该方法包括在将油墨微滴印刷在包覆的基底上之前、期间或之后对包覆的基底的热干燥步骤。在油墨的干燥时间是慢的情况下，例如当油墨在基底上具有慢的吸收速率时，这是优选的。
附图简述
附图用来图示本发明的装置的目前优选的非限制性示例性实施方案。当结合附图阅读时，本发明的特征和目的的上述优点和其他优点将变得更加明显，并且本发明从以下详细描述中将被更好地理解，在附图中：
图1示意性地图示了测试图像品质的测试图；
图2A-图2E示意性地图示了用于实施根据本发明的印刷方法的印刷系统的实施方案；
图3示意性地图示了根据本发明的单位单元。
详细描述
如本文使用的，术语“分散”意指两相体系，其中一个相由分布在整个本体物质(bulk substance)中的细碎颗粒(通常在胶体尺寸范围内)组成，颗粒是分散相或内部相，并且本体物质是连续相或外部相。
如本文使用的，术语“分散剂”意指添加到悬浮介质中以促进通常为胶体尺寸的极细固体颗粒的均匀并且最大的分离的表面活性剂。对于颜料，分散剂最通常是聚合物分散剂，并且分散剂和颜料通常使用分散设备来组合。
如本文使用的，术语“水性”指的是水或水与至少一种水溶性或部分水溶性的有机溶剂(共溶剂)的混合物。
如本文使用的，术语“水基底漆组合物”指的是具有水载体或具有水与至少一种水溶性或部分水溶性的有机溶剂(共溶剂、保湿剂和/或渗透剂)的混合物的载体的底漆组合物。
如本文使用的，术语“基本上”意指在相当大的程度上，几乎全部。
本文的材料、方法和实例除了如明确说明的以外仅是说明性的，并且不是限制性的。
底漆组合物
颜料聚集剂没有特别限制，只要包含在喷墨油墨中的颜料可以被聚集。一些合适的颜料聚集剂包括离子聚合物和离子共聚物例如阴离子聚合物、阴离子共聚物、阳离子聚合物和阳离子共聚物，多价金属盐，以及酸例如有机酸和无机酸。可以使用仅一种类型的颜料聚集剂，或者可以将两种或更多种类型的颜料聚集剂组合。
一种用于表征颜料聚集剂的方法是通过将包含颜料的微滴添加到包含底漆的试管中，从而通过布朗运动而沉降/聚集/凝结而不是铺展在整个液体的其余部分(看上去溶解)。
底漆组合物中的阳离子聚合物和阳离子共聚物将带相反电荷的阴离子颜料分散体和阴离子粘合剂分子吸引并且固定到基底上。这样的阳离子树脂可以将电荷基团并入通常包含季铵基团的聚合物主链(main polymer backbone)中，或者作为侧基并入通常包含季铵基团的聚合物链中，使得无论pH水平如何，形式正电荷都存在。还已经合成包含季铵基团、硫鎓基团或磷鎓基团的阳离子聚合物。弱电解质形式处于使用中，其在酸性介质中获得阳离子性质，并且基于包含伯胺基团、仲胺基团或叔胺基团或它们的混合物的多胺基团。制备技术涵盖通过链增长和阶梯增长机制的聚合，所述聚合通常是在简单的水溶液中，而且还作为油包水乳液，以及对现有聚合物的改性。
用于底漆涂层的阳离子聚合物可以包括，但不限于，诸如二烯丙基二甲基氯化铵的二烯丙基二烷基铵单体的聚合物和共聚物，例如聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDADMAC)；阳离子丙烯酸酯和丙烯酰胺的聚合物和共聚物，例如聚丙烯酰氧基乙基二甲基氯化铵或聚丙烯酰胺基乙基二甲基氯化铵；氯化的乙烯基吡啶(quartemized vinylpyridine)的聚合物和共聚物，例如聚甲基氯化乙烯基吡啶；聚烷基胺和季铵盐聚合物及共聚物；线性和支化的聚乙烯亚胺；聚乙烯胺；以及从表氯醇衍生的聚合物和共聚物，例如表卤代醇-胺聚合物。
“多价”指示两种或更多种的氧化态，并且对于元素“Z”，通常被描述为Z2+、Z3+、Z4+等等。为了简洁起见，多价阳离子在本文可以被称为ZX。多价阳离子基本上可溶于水性底漆溶液中，并且优选地以基本上电离状态(在溶液中)存在。
ZX包括至少一种、但不限于以下元素的多价阳离子：Mg、Ca、Sr、Ba、Sc、Y、La、Ti、Zr、V、Cr、Mn、Fe、Ru、Co、Rh、Ni、Pd、Pt、Cu、Au、Zn、Al、Ga、In、Sb、Bi、Ge、Sn、Pb。优选地，多价阳离子是钙。底漆组合物优选地基于法规和毒理学指南中可接受的内容。
ZX可以通过以盐的形式添加或通过以碱的形式添加被并入到底漆溶液中，并且在底漆溶液pH的调节中被用作碱。
相关的阴离子材料可以选自任何常见的阴离子材料，特别是卤化物、硝酸盐和硫酸盐。选择阴离子形式，使得多价阳离子可溶于水性底漆溶液。多价阳离子盐可以以其水合形式使用。在底漆溶液中可以使用一种或更多种多价阳离子盐。对于钙，优选的多价阳离子盐是氯化钙、硝酸钙、硝酸钙水合物及其混合物。
作为聚集剂的酸通过降低油墨的pH和将颜料分散体和其他油墨组分凝结来使油墨滴沉淀。酸的具体实例是聚丙烯酸、乙酸、乙醇酸、丙二酸、马来酸、抗坏血酸、琥珀酸、戊二酸、富马酸、柠檬酸、酒石酸、乳酸、亚磷酸、磺酸、正磷酸、吡咯烷酮羧酸、吡喃酮羧酸、吡咯羧酸、呋喃羧酸、吡啶羧酸、香豆酸、噻吩羧酸、烟酸和这些化合物的衍生物。聚丙烯酸、柠檬酸和乙酸是特别优选的。
可选择地，当染料是阳离子型的或颜料主要由阳离子官能团(cationicfunctionality)稳定化时，底漆可以包含阴离子聚集剂。该阴离子聚集剂可以是无机碱或具有阴离子官能团的聚合物。阴离子聚集剂的实例是Zetag4145(BASF)、Magnafloc LT30(BASF)、
6407(Allnex)。底漆组合物还可以包含着色剂、有机溶剂、保湿剂、粘合剂、表面活性剂、杀生物剂、腐蚀抑制剂、粘度调节剂和如下文描述的用于喷墨油墨的其他组分。
还可以使用商业底漆组合物，只要它们使颜料颗粒聚集。例如，商业底漆从两者都来自Siegwerk的Michelmann,TP unicoat UCB和TP WB unicoat LC，作为171236PX可得。
底漆溶液的粘度根据应用技术来调节，但优选地是在室温确定的从1mPa.s至200.0mPa.s，并且甚至更优选地从3.0mPa.s至50mPa.s。
水性油墨
水性油墨可以大致分为颜料分散油墨和染料油墨。近年来，对颜料分散油墨的需求一直在增长，所述颜料分散油墨表现出优良的显色以及耐溶剂性、耐气体性和耐(UV-)光性及类似的。在另一方面，在颜料水性分散油墨的情况下，因为颜料不溶于水，在许多情况下，不能实现令人满意的颜料分散性。因此，为了在水性油墨中保持良好的颜料分散性，颜料分散树脂已经被用来实现颜料在水中的更好的分散稳定性。这些颜料还被认为对迁移到食物中(migration into food)表现更好。
如上文描述的，着色剂在油墨中的使用是水基油墨的最基本的形式。然而，为了防止油墨在喷嘴处的干燥，在喷墨印刷方法中使用的水性油墨通常还包含具有高沸点和良好的水中溶解度的水溶性溶剂。这种类型的溶剂被认为是水性油墨中的保湿剂。
此外，为了实现水基油墨在印刷头中、在基底上等的最小量的润湿和铺展，在喷墨印刷方法中使用的水性油墨通常还包含一种或更多种表面活性剂。
最后，水性油墨组合物还可以根据需要包含多种类型的添加剂，例如防沫剂、增稠剂、粘合剂和防腐剂。向水性油墨组合物中添加这些类型的添加剂使该组合物能够更有利地被用作喷墨油墨。
着色剂
染料
油墨中的着色剂可以是颜料、染料或其组合。着色剂可以以从0.5wt％至20wt％的量存在于油墨中。
着色剂可以是染料。染料可以是非离子型、阳离子型、阴离子型，或非离子型染料、阳离子型染料和/或阴离子型染料的混合物。可以使用的染料的具体实例包括但不限于，磺酰罗丹明B(Sulforhodamine B)、酸性蓝113、酸性蓝29、酸性红4、孟加拉玫瑰红(RoseBengal)、酸性黄17、酸性黄29、酸性黄42、吖啶黄G、酸性黄23、酸性蓝9、硝基蓝氯化四唑一水合物(Nitro Blue Tetrazolium Chloride Monohydrate)或硝基BT(Nitro BT)、罗丹明6G、罗丹明123、罗丹明B、罗丹明B异氰酸酯、藏红O、天青B和天青B曙红(Azure BEosinate)，它们可获自Sigma-Aldrich Chemical Company(St.Louis,Mo.)。阴离子型的水溶性染料的实例包括但不限于单独的或与酸性红52一起的直接黄132、直接蓝199、品红377(可获自瑞士的Ilford AG)。水不溶性染料的实例包括偶氮染料、呫吨染料、甲川染料、聚甲炔染料和蒽醌染料。水不溶性染料的具体实例包括可获自Ciba-Geigy Corp.的
蓝GN染料、
粉红染料和
黄染料。黑色染料可以包括但不限于直接黑154、直接黑168、快黑2(Fast Black 2)、直接黑171、直接黑19、酸性黑1、酸性黑191、Mobay黑SP和酸性黑2。
颜料
从提供优良的耐水性、耐光性、耐气候性和耐气体性或类似性质的观点来看，优选地使用颜料。可以用于本发明的颜料的实例包括常规的有机颜料和无机颜料。
该颜料可以选自HERBST,W等人Industrial Organic Pigments,Production,Properties,Applications.第二版.vch,1997所公开的那些颜料。
着色的喷墨油墨中的颜料颗粒应当足够小，以允许油墨穿过喷墨印刷装置的自由流动，特别是在喷射喷嘴处的自由流动。还期望的是使用小颗粒用于最大的颜色强度以及减缓沉降。
在着色的喷墨油墨中的颜料的平均颗粒尺寸应当在0.005μm和15μm之间。优选地，颜料平均颗粒尺寸在0.005μm和5μm之间，更优选地在0.005μm和1μm之间，特别优选地在0.005μm和0.3μm之间，并且最优选地在0.040μm和0.150μm之间。可以使用较大的颜料颗粒尺寸，只要实现本发明的目的。
颜料以基于着色的喷墨油墨的总重量的0.1wt％至20wt％、优选地1wt％至10wt％的量被用于着色的喷墨油墨中。
可以用于本发明的青色颜料的实例包括C.I.颜料蓝1、2、3、15:3、15:4、15:6、16和22以及C.I.还原蓝4和6。在这些中，C.I.颜料15:3和15:4是优选的。这些青色颜料可以单独地使用，或者可以使用两种或更多种颜料的组合。
可以用于本发明的品红色颜料的实例包括C.I.颜料红5、7、12、22、23、31、48(Ca)、48(Mn)、49、52、53、57(Ca)、57:1、112和122；喹吖啶酮固溶体146、147、150、185、238、242、254、255、266和269以及C.I.颜料紫19、23、29、30、37、40、43和50。在这些中，使用选自由C.I.颜料红122、150、155、185、266和269以及C.I.颜料紫19组成的组的一种或更多种颜料是优选的。
可以用于本发明的黄色颜料的实例包括C.I.颜料黄10、11、12、13、14、17、20、24、74、83、86、93、94、95、109、110、117、120、125、128、137、138、139、147、148、150、151、154、166、168、180、185和213。在这些中，使用选自由C.I.颜料黄13、14、74、150、155和185组成的组的一种或更多种颜料是优选的。
可以用于本发明的黑色颜料的实例包括有机颜料，例如苯胺黑、Lumogen黑和偶氮甲碱黑(azomethine black)，以及无机颜料，例如炭黑和氧化铁。此外，还可以将诸如前述的黄色颜料、品红色颜料和青色颜料的多于一种彩色颜料混合在一起，并且被用作黑色颜料。
对于可以用于本发明的无机颜料没有特别的限制。除上述炭黑和氧化铁以外的无机颜料的实例包括氧化钛。
可以用于本发明的炭黑颜料的实例包括使用炉法(furnace method)或通道法(channel method)生产的炭黑。
下文列出了商业产品的实例，并且这些产品中的任何一种都可以很好地使用。
具体实例包括编号33、40、45、52、900、2200B、2300、MA7、MA8和MCF88(全部由Mitsubishi Chemical Corporation制造)、RAVEN 1255(由Columbian Chemicals Co.,Inc.制造)、REGAL 330R、400R和660R和MOGUL L(全部由Cabot Corporation制造)以及Nipex 1601Q、Nipex 1701Q、Nipex 75、Printex 85、Printex 95、Printex 90、Printex 35和Printex U(全部由Orion Engineered Carbons LLC制造)。
在本发明的该实施方案中，颜料不限于上文描述的颜料，并且还可以使用其他特定的颜色，例如橙色颜料和绿色颜料。此外，可以将多于一种颜料组合。另外，在另一种实施方案中，本发明的该实施方案的水性油墨组合物可以与不包含颜料的透明油墨(clearink)组合并且被用作油墨组(ink set)。
可以使用在改变油墨的颜色方面是有用的任何其他颜料和/或染料。此外，着色剂可以包括白色颜料例如二氧化钛，或其他无机颜料例如氧化锌和氧化铁。
颜料分散树脂
为了使上文描述的颜料能够用于水性油墨组合物中，颜料必须能够稳定地分散在水中，并且然后稳定地保持在分散体中。可以使用已知的方法用于分散颜料。第一实例包括使用分散树脂实现分散的方法。该树脂可以在颜料表面周围被交联，从而提供封装的颜料(EP2896666B1(Riso Kagaku)、EP1838427B1(FFIC)、EP3275949A1(Kao)、US20140011941A1(DuPont)US9267044(FFIC)、(Seikon Epson)、EP2252664B1(Xerox))。分散树脂或分散剂是用于促进颜料颗粒在分散介质中的分散体的形成和稳定化的物质。分散剂通常是具有阴离子结构、阳离子结构或非离子结构的表面活性材料。分散剂的存在显著地降低所需的分散能量。分散的颜料颗粒由于相互的吸引力而在分散操作之后可能具有重新附聚的趋势。分散剂的使用还抵消颜料颗粒的这种重新附聚的趋势。
聚合物分散剂在分子的一部分中包含所谓的锚基团，所述锚基团吸附到待分散的颜料上。在分子的空间分离的部分中，聚合物分散剂具有伸出的聚合物链，并且从而使颜料颗粒与分散介质相容，即被稳定化。
聚合物分散剂的实例包括嵌段共聚物、无规共聚物、及其盐，及类似物。聚合物分散剂可以具有衍生自两种或更多种类型的单体苯乙烯、苯乙烯衍生物、乙烯基萘衍生物、丙烯酸、丙烯酸衍生物、马来酸、马来酸衍生物、衣康酸、衣康酸衍生物、富马酸和富马酸衍生物的结构。可以使用仅一种类型的聚合物分散剂，或者可以使用两种或更多种类型的聚合物分散剂。
聚合物分散剂的性质取决于单体的性质及其在聚合物中的分布两者。通过使单体无视地聚合(例如使单体A和单体B聚合成ABBAABAB)或通过使交替的单体聚合(例如使单体A和单体B聚合成ABABABAB)获得的聚合物分散剂通常导致差的分散稳定性。使用接枝共聚物分散剂和嵌段共聚物分散剂来获得分散稳定性的改善。接枝共聚物分散剂由聚合物主链以及附接到主链的侧链组成。CA 2157361(DU PONT)公开了通过使用具有疏水性聚合物主链和亲水性侧链的接枝共聚物分散剂制成的颜料分散体。
其他接枝共聚物分散剂在US 6652634(LEXMARK)、US 6521715(DU PONT)和US2004102541(LEXMARK)中被公开。
包含疏水性嵌段和亲水性嵌段的嵌段共聚物分散剂已经在许多喷墨油墨专利中被公开。
US 5859113(DU PONT)公开了一种AB嵌段共聚物分散剂，该AB嵌段共聚物分散剂具有与芳族羧酸或脂族羧酸反应的聚合的(甲基)丙烯酸缩水甘油酯单体的聚合物A链段，以及在烷基基团中具有1个-12个碳原子的聚合的(甲基)丙烯酸烷基酯单体、羟基(甲基)丙烯酸烷基酯单体的聚合物B链段。
US 6413306(DU PONT)公开了ABC嵌段共聚物分散剂，该ABC嵌段共聚物分散剂具有在烷基基团中具有1个-12个碳原子的聚合的(甲基)丙烯酸烷基酯单体、(甲基)丙烯酸芳基酯单体、(甲基)丙烯酸环烷基酯单体的聚合物A链段，具有季铵化烷基基团的聚合的烷基(甲基)丙烯酸烷基氨基酯单体的聚合物B链段，以及聚合的(甲基)丙烯酸羟基烷基酯单体的聚合物C链段。
用于喷墨油墨的聚合物分散剂的设计在SPINELLI,Harry J..PolymericDispersants in Ink Jet Technology.Advanced Materials.1998,第10卷,第15期,第1215-1218页中讨论。
可选择地，使用诸如水溶性表面活性剂和/或水分散性表面活性剂的表面活性剂来获得分散体的方法。其他方法包括在颜料颗粒的表面处化学地和/或物理地引入亲水性官能团，使颜料在不使用分散剂或表面活性剂的情况下能够被分散和/或溶解在水中的方法。在本发明的实施方案中，下文描述的特定的颜料分散树脂被用作使用颜料分散树脂分散颜料的方法。
当使用颜料分散树脂时，颜料和颜料分散树脂优选地以通过分散颜料和颜料分散树脂而获得的颜料分散体的形式被使用。尽管对用于产生颜料分散体的方法没有特别的限制，但下文描述了一种示例性方法。首先，将颜料添加到通过将颜料分散树脂和水混合而制备的水性介质中，并且然后进行混合和搅拌。然后，通过使用分散装置使如此获得的混合物经历分散处理，可以获得颜料分散体。随后，如果需要，可以进行离心分离处理或过滤处理。任何湿式分散装置都可以用作分散装置，并且在多种装置中，使用珠磨机(bead mill)是优选的。
表面活性剂
根据本发明的喷墨油墨可以包含至少一种表面活性剂。表面活性剂可以是阴离子型、阳离子型、非离子型或两性离子型，并且通常以基于着色的喷墨油墨的总重量的小于10wt％的总量被添加，并且特别地以基于着色的喷墨油墨的总重量的小于5wt％的总量被添加。
用于根据本发明的喷墨油墨的合适的表面活性剂包括硅基表面活性剂、丙烯酸基表面活性剂和氟基表面活性剂、脂肪酸盐、高级醇的酯盐、烷基苯磺酸盐、高级醇的磺基琥珀酸酯盐和磷酸酯盐、高级醇的环氧乙烷加成物、烷基酚的环氧乙烷加成物、多元醇脂肪酸酯的环氧乙烷加成物、以及亚乙二醇(acetylene glycol)及其环氧乙烷加成物。商业实例包括Byk-348、Byk-347、Byk 3450、Dynwet 800(Byk Chemie Gmbh)；Surfynol 104、Surfynol 465、Metolat 364、Dynol 800、Dynol 960(Evonik Industries)、KF-640、KF-642(Shin-Etsu)；ID-40、ID-70(Sanyo Chemical industries)；等等。
保湿剂
有机溶剂的类型没有特别的限制，只要可以获得本发明的效果。从增加相对于水的相容性的观点来看，优选的是，有机溶剂是水溶性的。水溶性有机溶剂的实例包括醇类、多元醇类、胺类、酰胺类、乙二醇醚类、1,2-烷二醇类及类似的有机溶剂。可以使用仅一种类型的有机溶剂，或者可以使用两种或更多种类型的有机溶剂。......应当注意，一些保湿剂如二乙二醇单丁醚、乙二醇单丁醚、乙二醇异丙醚、1,2-己二醇还具有表面张力活性，从而降低油墨的表面张力。
上文描述的醇类的实例包括甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、异丁醇、仲丁醇、叔丁醇及类似的醇类。
上文描述的多元醇类的实例包括乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、四乙二醇、具有大于或等于5的环氧乙烷基团数目的聚乙二醇、丙二醇、二丙二醇、三丙二醇、具有大于或等于4的环氧丙烷基团数目的聚丙二醇、丁二醇、己二醇、戊二醇、甘油、己三醇、硫代二甘醇(thiodiglycol)及类似的多元醇。
上文描述的胺类的实例包括乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、N-甲基二乙醇胺、N-乙基二乙醇胺、吗啉、N-乙基吗啉、乙二胺、二乙二胺、三亚乙基四胺、四亚乙基五胺、聚乙烯亚胺、五甲基二亚乙基三胺、四甲基丙二胺及类似的胺类。
上文描述的酰胺类的实例包括甲酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺及类似的酰胺类。
上文描述的乙二醇醚类的实例包括乙二醇单乙醚、乙二醇单丁醚、二乙二醇单乙醚、二乙二醇单丁醚、三乙二醇单丁醚、丙二醇单丙醚、二丙二醇单甲醚、三丙二醇单甲醚及类似的乙二醇醚类。
1,2-烷二醇的实例包括1,2-丙二醇、1,2-丁二醇、1,2-戊二醇、1,2-己二醇、1,2-庚二醇及类似的1,2-烷二醇。
在它们中，在有机溶剂是多元醇类的情况下，可以优选地抑制在以高速进行印刷时的模糊。多元醇类的优选的实例包括乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、四乙二醇、丙二醇、二丙二醇、三丙二醇及类似的多元醇类。
例如，在印刷油墨中的有机溶剂的含量可以在大于或等于5wt％并且小于或等于60wt％的范围内。
粘合剂树脂
在一种实施方案中，本发明的水性油墨组合物优选地还包含粘合剂树脂。用于水性油墨组合物的已知的粘合剂树脂包括水溶性树脂和树脂微粒(乳液/胶乳)。可以用作树脂微粒的树脂的类型的实例包括丙烯酸基树脂、苯乙烯/丙烯酸基树脂、氨基甲酸酯基树脂、苯乙烯/丁二烯基树脂、氯乙烯基树脂和聚烯烃基树脂。
杀生物剂
用于本发明的着色的喷墨油墨的合适的杀生物剂包括脱氢乙酸钠、2-苯氧基乙醇、苯甲酸钠、吡啶硫酮-1-氧化钠(sodium pyridinethion-1-oxide)、对羟基苯甲酸乙酯、2-甲基-1,2-噻唑-3-酮和1,2-苯并异噻唑啉-3-酮，及其盐。
杀生物剂优选地以0.001wt％至3wt％、更优选地0.01wt％至1.00wt％的量被添加，各自基于着色的喷墨油墨的总重量。
其他组分
在喷墨印刷油墨中，除了上文描述的组分之外，还可以根据改善所有性能的目标，按需要适当地选择和使用多种已知的添加剂，例如，多糖、粘度调节剂、电阻率调节剂、成膜剂、紫外线吸收剂、抗氧化剂、抗褪色剂(anti-fading agent)、防霉剂、防锈剂、pH调节剂及类似的添加剂，所述性能例如退出稳定性(exiting stability)、印刷头或墨盒充足性(adequateness)、保存稳定性、图像可保存性(image preservability)及类似的性能，并且已知的添加剂的实例能够包括油滴细颗粒，例如液体石蜡、邻苯二甲酸二辛酯、磷酸三甲苯酯和硅油、在JP 57-74193 A、JP 57-87988 A和JP 62-261476A中描述的紫外线吸收剂、在JP 57-74192 A、JP 57-87989 A、JP 60-72785 A、JP 61-146591 A、JP 1-95091 A、JP 3-13376 A等中描述的的抗褪色剂、在JP 59-42993 A、JP 59-52689 A、JP 62-280069A、JP61-242871 A、JP 4-219266A等中描述的荧光增白剂，例如光学增白剂、用于安全和反击装置(counter fit)的示踪分子、用于更加增强的干燥或安全目的的IR吸收分子。
着色的喷墨油墨的制备
根据本发明的着色的喷墨油墨可以通过在分散剂的存在下在分散介质中沉淀或研磨颜料来制备，或者仅仅通过在油墨中混合自分散的彩色颜料来制备(类似于染料基喷墨油墨的制备)。
混合设备可以包括压力捏合机、开式捏合机(open kneader)、行星式混合器、溶解器和道尔顿通用混合器(Dalton Universal Mixer)。合适的研磨和分散设备是球磨机、珍珠磨机(pearl mill)、胶体磨机、高速分散器、双辊(double roller)、珠磨机、涂料调节器(paint conditioner)和三辊(triple roller)。分散体还可以使用超声能量来制备。
用于制备非常细的颜料的分散体的方法被公开在例如US 5679138(KODAK)、US5538548(BROTHER)、US 5443628(VIDEOJET SYSTEMS)、US 4836852(OLIVETTI)、US 5285064(EXTREL)、US 5184148(CANON)和US 5223026(XEROX)中。
在完成研磨之后，使用常规的分离技术，例如通过过滤、经由网筛的筛分及类似的分离技术，将研磨介质与研磨的颗粒产品(以干燥或液体的分散体形式)分离。通常，筛被构建到磨机中，例如用于珠磨机。优选地，通过过滤将研磨的颜料浓缩物与研磨介质分离。
通常，期望的是使彩色油墨呈浓缩的磨机磨制物(concentrated mill grind)的形式，其随后被稀释至适当的浓度以用于喷墨印刷系统。这种技术允许从设备中制备更大量的着色的油墨。如果磨机磨制物在溶剂中被制成，则用水和任选地其他溶剂将其稀释至适当的浓度。如果其在水中被制成，则用另外的水或水可混溶的溶剂将其稀释，以制成期望浓度的磨机磨制物。通过稀释，油墨被调节至对于特定应用所期望的粘度、颜色、色调、饱和密度和印刷覆盖面积。
喷墨油墨通过使用常规的混合装置将组分与分散体混合来制备。用于搅拌和混合的方法不被特别地限制，并且可以根据需要适当地选择，例如使用均化器、涂料振动器、超声分散器、使用普通搅拌叶片的搅拌器、磁力搅拌器和高速分散器。最后，油墨在使用之前被过滤。在许多情况下，采用小于10pl的滴尺寸以及小于20微米的印刷头喷嘴，以小于喷嘴尺寸的十分之一(2微米)进行过滤，并且在染料基油墨的情况下，以显著小于此尺寸进行过滤。这是至关重要的，以确保没有微粒到达喷嘴，因为单一的故障可以导致以相当大的成本更换整个印刷头。
随着多种喷墨油墨化学在使用中，需要使用若干种不同的过滤技术来给出最佳结果。对于典型的染料基油墨，在将着色剂与载体混合之后，以及再次在添加剂的添加和稀释之后，使用多个过滤级。目的是去除任何不溶性元素、颗粒、环境污染物和生物材料。过滤器的选择是至关重要的，尤其是在使用多级过滤的情况下。对于着色的油墨，通常在产生分散体之后，以及再次在添加剂的添加和稀释之后，使用多级过滤。在本文中，主要目标是从分散体中去除任何过大的颜料或附聚的颜料，以及从其他工艺中去除任何过大的颗粒和污染物。
可用的过滤器技术具有不同的应用、优点和缺点。过滤器的实例是：膜过滤器、深度过滤器和混合过滤器类型。用于喷墨油墨的过滤器的常见供应商是Pall、Porvair、Membrane Solutions。
底漆溶液的制备
底漆通过将全部水溶性组分溶解、并且在水性介质中添加任何其他组分、并且根据需要另外通过搅拌和混合来制造。用于搅拌和混合的方法不被特别地限制，并且可以根据需要适当地选择，例如使用均化器、涂料振动器、超声分散器、使用普通搅拌叶片的搅拌器、磁力搅拌器和高速分散器。
包覆的基底
通常已知的是，与未包覆的纸张相比，包覆的基底对水性喷墨油墨具有差的吸收力(receptivity)。由于压延和/或施加一层或更多层的疏水性涂层，这些包覆的基底或包覆的纸张可以具有低的表面孔隙率。所得的低孔隙率意味着较少的用于油墨媒介物进入的通道，这导致对通过蒸发的油墨干燥的较大依赖性。此外，涂层的疏水性质造成在印刷时水性油墨的减少的润湿和铺展，这然后可能导致油墨滴在介质表面上形成水坑(puddle)。当直接在包覆的基底上印刷水性油墨时，较少的网点铺展(dot spread)和较慢的干燥的组合效应导致更多的图像缺陷。
印刷工艺/印刷方法：
印刷工艺使用底漆施加步骤，随后是喷墨印刷步骤。底漆施加可以使用辊、挠曲板(flexo plate)、胶印版、幕式包覆(curtain coating)及类似物以模拟方式在线地或离线地进行，而且还可以使用印刷头以数字方式进行，所述印刷头是压电式的或是喷墨式的，并且甚至可以是基于活塞的喷墨式的，其从Valvejet可商购。喷墨步骤可以使用任何类型的印刷头进行：热式、压电式、连续喷墨式。使用类似Valvejet的印刷头不太可能用于图像产生。在这些(至少2个)步骤(底漆施加步骤，随后是喷墨印刷步骤)之间，可以并入一个或更多个干燥步骤。紧接在底漆步骤和喷墨印刷步骤之后可以是另一个喷墨印刷步骤，但是还可以使用新的底漆步骤和喷墨印刷步骤。本发明不限于特定的设置或特定的干燥装置，只要在底漆施加步骤之后是喷墨印刷步骤。干燥装置可以是与所使用的喷墨油墨技术或底漆技术相关的任何类型。其可以是基于热的(热空气、红外、近红外或其组合)或基于光化辐射的，并且对于底漆组合物和喷墨油墨，干燥强度或容量不必相同。印刷的产品还可以使用任何种类和强度的另外的最后干燥步骤来干燥。
图2A-图2E示出了用于印刷方法的许多选项，但是本发明不限于这些选项。
图2A示意性地示出了根据第一实施方案的印刷设备，该印刷设备包括用于移动包覆的基底200的传送带100、底漆施加站120、第一印刷头站150、第一干燥器站160、第二印刷头站250和第二干燥器站260。传送带100被配置成沿着第一底漆施加站120、第一印刷头站150、第一干燥器站160、第二印刷头站250和第二干燥器站260连续地移动包覆的基底200。底漆施加站120将底漆组合物施加到包覆的基底200上。当包覆的基底200到达第一印刷头站150时，底漆组合物可以是干燥的或者可以仍然是湿的。第一印刷头站150以根据本发明的印刷分辨率和微滴尺寸将第一油墨的喷墨微滴施加到基底上。第一干燥器站160将包含第一油墨的包覆的基底干燥。第二印刷头站250以根据本发明的印刷分辨率和微滴尺寸将第二油墨的喷墨微滴施加到基底上。第二干燥器站260将包含第一油墨和第二油墨的图像的包覆的基底干燥。
任选地，在底漆施加步骤之前，以在线方法或离线方法预热包覆的基底。
任选地，第一印刷头站150可以以根据本发明的印刷分辨率和微滴尺寸将诸如青色和品红色的第一油墨和第二油墨的喷墨微滴施加到基底上，并且第二印刷头站250可以以根据本发明的印刷分辨率和微滴尺寸将诸如黄色和黑色的第三油墨和第四油墨的喷墨微滴施加到基底上。
此外，印刷设备可以包括用于印刷在包覆的基底200上的另外的油墨的另外的印刷头站以及用于干燥在包覆的基底200上的另外的油墨的干燥站。在优选的实例中，如图2A中描述的设置还支持第三印刷头站和第三干燥器站以及第四印刷头站和第四干燥器站。在更优选的实例中，每个印刷头站支持印刷相同颜色的多于一个印刷头(最终以交错的配置(staggered configuration)以允许无缝联结(seamless stitching))。在最优选的实例中，喷墨油墨的彩色印刷顺序在底漆施加之后是黄色，随后是青色，随后是洋红，随后是黑色。
图2B示意性地示出了根据第二实施方案的印刷设备，该印刷设备包括用于移动包覆的基底200的传送带100、第一底漆施加站120、第一底漆干燥器站130、第一印刷头站150、第一干燥器站160、第二底漆施加站220、第二底漆干燥器站230、第二印刷头站250和第二干燥器站260。传送带100被配置成沿着第一底漆施加站120、第一底漆干燥器站130、第一印刷头站150、第一干燥器站160、第二底漆施加站220、第二底漆干燥器站230、第二印刷头站250和第二干燥器站260连续地移动包覆的基底200。第一底漆施加站120和第二底漆施加站220呈辊组件的形式。在该实施方案中，第一底漆施加站120在第一印刷头站150的上游将底漆组合物施加到包覆的基底上。在下一步骤中，底漆组合物通过底漆干燥器站130在包覆的基底上被干燥。第二底漆施加站220在第二印刷头站250的上游将底漆组合物施加到包覆的基底上。在下一步骤中，底漆组合物通过第二底漆干燥器站230在包覆的基底上被干燥。由底漆施加站120、220施加的底漆组合物可以是相同的，并且可以是不同的。
图2C示意性地示出了根据第三实施方案的印刷设备，该印刷设备包括用于移动包覆的基底200的传送带100、第一底漆施加站120、第一底漆干燥器站130、第一印刷头站150、第一干燥器站160、第二底漆施加站220、第二底漆干燥器站230、第二印刷头站250和第二干燥器站260。传送带100被配置成沿着第一底漆施加站120、第一底漆干燥器站130、第一印刷头站150、第一干燥器站160、第二底漆施加站220、第二底漆干燥器站230、第二印刷头站250和第二干燥器站260连续地移动包覆的基底200。第一底漆施加站120呈印刷头的形式，例如基于活塞的喷墨印刷头的形式。第二底漆施加站220呈辊组件的形式。由底漆施加站120、220施加的底漆组合物可以是相同的，并且可以是不同的。在实例中，由第一施加站120施加的底漆组合物可以具有比由第二施加站120施加的底漆组合物更低的粘度。此外，施加站120可以将底漆组合物均匀地施加到包覆的基底上，或者可以例如根据数字图像将底漆组合物局部地施加到基底上。
图2D示意性地示出了根据第四实施方案的印刷设备，该印刷设备包括用于移动包覆的基底200的传送带100、第一底漆施加站120、第一底漆干燥器站130、第一印刷头站150、第一干燥器站160、第二底漆施加站220、第二底漆干燥器站230、第二印刷头站250和第二干燥器站260。传送带100被配置成沿着第一底漆施加站120、第一底漆干燥器站130、第一印刷头站150、第一干燥器站160、第二底漆施加站220、第二底漆干燥器站230、第二印刷头站250和第二干燥器站260连续地移动包覆的基底200。第一底漆施加站120和第二底漆施加站220分别呈印刷头的形式，例如基于活塞的喷墨印刷头的形式。底漆施加站120、220可以将底漆组合物均匀地施加到包覆的基底上，或者可以例如根据数字图像将底漆组合物局部地施加到基底上。在该实施方案中，在施加底漆组合物的步骤和沉积喷墨微滴的步骤之间进行对在包覆的基底上的底漆组合物的主动干燥。
图2E示意性地示出了根据第五实施方案的印刷设备，该印刷设备包括用于移动包覆的基底200的传送带100、第一底漆施加站120、第一印刷头站150、第一干燥器站160、第二底漆施加站220、第二印刷头站250和第二干燥器站260。传送带100被配置成沿着第一底漆施加站120、第一印刷头站150、第一干燥器站160、第二底漆施加站220、第二印刷头站250和第二干燥器站260连续地移动包覆的基底200。第一底漆施加站120和第二底漆施加站220分别呈印刷头的形式，例如基于活塞的喷墨印刷头的形式。在该实施方案中，在施加底漆组合物的步骤和沉积喷墨微滴的步骤之间不进行对在包覆的基底上的底漆组合物的主动干燥。
印刷站可以具有“印刷头分辨率”，其垂直于基底传送方向。印刷站可以包括单个印刷头，该单个印刷头具有至少所述期望的印刷范围的宽度的长度。印刷站还可以通过将两个或更多个喷墨头组合来构造，使得单独的喷墨头的组合长度覆盖印刷范围的整个宽度。另外地或可选择地，印刷头还可以以具有第一行的印刷头和第二行的印刷头的交错布置来布置，所述第二行的印刷头相对于第一行的印刷头交错布置。印刷头的这样的交错布置是本领域中通常已知的。交错布置提供页宽的喷嘴阵列，该页宽的喷嘴阵列在印刷头站的长度方向(垂直于基底传送方向T)上是基本上等距的。交错布置可以在第一行和第二行的喷墨头重叠的区域中提供喷嘴的冗余。交错还可以用于在印刷站的长度方向上减小喷嘴间距(nozzle pitch)(因此增加“印刷头分辨率”)，例如通过布置第二行的喷墨头，使得第二行的喷墨头的喷嘴的位置在喷墨标记装置的长度方向上改变喷嘴间距的一半，所述喷嘴间距是在喷墨头中相邻喷嘴之间的距离。通过使用更多行的喷墨头，可以进一步增加印刷站的“印刷头分辨率”，所述更多行的喷墨头中的每一个被布置成使得每行的喷嘴的位置相对于所有其他行的喷嘴的位置在长度方向上改变。
测量方法
液体吸收
通过在以相对于水平面成60°的角放置的基底上放置2ml的参照液体微滴来测量包覆的基底的吸收速率。在20℃和25℃之间的温度和30％-50％的相对湿度进行吸收速率测量。参照液体组合物类似于没有颜料的油墨，并且粘度非常低(20wt％甘油/10wt％1,2-丙二醇/3wt％二乙二醇单丁醚/0.13wt％Surfynol 104H-其余的是水)。在重力作用下，微滴沿着纸张向下运行，但同时液体正在被吸收，并且记录行进一定距离的时间。行进距离越长，油墨到基底中的吸收将越少。在放置微滴的位置和一定时间之后的位置之间确定微滴行进距离，并且以cm测量。测量时间通常是在放置微滴之后50秒。
接触角测量
通过接触角测量，可以测量油墨在基底上的润湿性。在20℃和25℃之间的温度和30％-50％之间的相对湿度进行接触角测量。接触角通过将3μL的液体油墨微滴放在基底上来测量。使用微型注射器将微滴放置在基底上，并且高速分辨率照相机记录铺展的微滴的轮廓(OCA 25,DataPhysics Instruments GmbH,Filderstadt GE)。在微滴从注射器中释放并且与基底进行首次接触2秒之后，接触角达到稳态值。由三次测量结果计算平均接触角。
表面张力
表面张力是使用表面张力计SITA Pro Line T15(SITA Messtechnik Co,DresdenGE.)通过气泡压力法在23.0℃和26.0℃之间的温度测量的值。使用的气泡寿命是10秒，并且这是在产生新的空气-液体界面(在浸入到油墨液体中的毛细管的顶端)直到达到最大气泡压力之间的时间。在蒸馏水中校准该装置之后，测量的最大压力被自动地再计算为液体的表面张力值(以mN/m计)。
图像品质的评估
图1示意性地图示了测试图像品质的测试图。测试图包括两个黄色区域110和130。黄色区域100、110是矩形的，并且沿着基底传送方向T具有它们的最长尺寸。测试图包括三个青色区域210、220、230。青色区域210、220、230是矩形的，并且垂直于基底传送方向T具有它们的最长尺寸。在叠层区域300中，黄色区域和青色具有重叠。
在印刷图1的图像之后，通过目视检查来评估青色和黄色的叠层区域300的渗色。
1：没有至几乎没有可见的渗色
2：可接受的渗色
3：不可接受的渗色
条纹的评估
在印刷图1的图像之后，通过目视检查来评估青色区域210、220、230(在叠层区域300之外)的条纹。
1：没有至几乎没有可见的条纹
2：可接受水平的条纹
3：不可接受水平的条纹
4：高度干扰水平的条纹
实施例
通过将如表1中提及的成分混合持续30分钟来制备水基油墨C1-C5。表1中的量是水基油墨的总重量的重量％。水的量被添加至加在一起总计100重量％。之后，油墨经1μm过滤器过滤。油墨的粘度是约6mPa.s，这在Kyocera KJ4BYH 600dpi和Fuji Samba G3L1200dpi头的规格内。
表1
APD1000:颜料分散体，具有14％颜料浓度，可获自Fujifilm；
Surfynol 104，可获自Evonik Industries(亚乙二醇基表面活性剂)；
Surfynol 465，可获自Evonik Industries；
Byk 348，可获自Byk additives(聚醚改性的聚硅氧烷表面活性剂)；
Metoloat 364，可获自Munzing(非离子型表面活性剂)；
Dynol 960，可获自Evonik Industries；
Joncryl J8050E，可获自BASF；
采用与对应的C1、C2、C3、C4和C5油墨相同的组成但采用来自Fujifilm的APD1000黄分散体来制备黄色油墨Y1、Y2、Y3、Y4、Y5。
油墨的物理性质被总结在表2中。
表2
| C1 | C2 | C3 | C4 | C5 | |
| 在基底1上的接触角(°) | 23.5 | 21.2 | 16.0 | 26.6 | 9 |
| 在基底2上的接触角(°) | 19.0 | 15.0 | 7.0 | 21.5 | 3 |
| 静态表面张力mN/m | 27.0 | 24.0 | 26.5 | 30.7 | 24 |
基底1：来自Metsaboard的Metsaboard pro WKL 135gsm包覆的基底
基底2：来自Sappi的Sappi Fusion 135gsm包覆的基底
从表中清楚的是，在基底1和基底2两者上的接触角从C1至C3被改善。同时，静态表面张力没有示出与基底上的接触角相关的清楚趋势。油墨C5在基底1和基底2两者上都具有低接触角，其比油墨C1-C4低得多。这证明C5油墨具有高润湿行为。
根据滴行进距离测试，测试了这两种基底的吸收特性。这两种基底的吸收特性在表3中提及。
表3
基底3；来自Metsaboard的Metsaboard bright 135gsm未包覆的基底从表3清楚的是，未包覆的基底快得多地吸收参照液体。
油墨在喷墨试验台(ink-jet testrig)上被评估，该试验台配备有传输基底的带。
带和由此的印刷速度被设定为1m/s。油墨被装载到可获自Kyocera的600dpi的Kyocera KJ4B YH印刷头上并且被清洗和擦拭，直到不再存在故障的喷嘴(failingnozzle)。图1是以2.5mm的印刷距离印刷，并且被评估渗色和条纹。
·基底1
·基底2
·具有底漆的基底1
·具有底漆的基底1
根据表4制备底漆溶液，其中对于底漆溶液P1，柠檬酸是活性凝结剂，其与下表中列出的其他成分一起使用。对于底漆溶液P2，多价金属离子化合物五氢氧化氯化二铝(Dialuminum chloride pentahydroxide)是活性凝结剂，其与下表中列出的其他成分一起使用。对于底漆溶液P3，具有MW100,000g/mol的阳离子聚合物聚(二烯丙基二甲基氯化铵)是活性凝结剂，其与下表中列出的其他成分一起使用。
此外，添加蒸馏水以达到100wt％，并且最后在室温条件搅拌溶液持续至少30分钟。
表4
通常用于产生瓦楞片材的顶衬垫纸片材使用自动化的线锭包覆装置(wire barcoating device)，用底漆溶液处理。线锭的类型(Elcometer4360/4361型)和包覆速度被选择成获得10μm的湿涂层重量。此后，包覆的片材在100℃在通风的烘箱中被干燥持续2分钟，以确保所有的水被蒸发。最后，在喷墨印刷之前，使经处理的衬垫适应持续最少10分钟。
该程序采用可获自Fujifilm Dimatix的1200dpi的Samba G3L印刷头被重复。
在垂直于基底传送方向的方向上的印刷分辨率由在该方向上的印刷头的喷嘴之间的距离确定。在基底传送方向上的印刷分辨率被选择为等于在垂直于基底传送方向的方向上的印刷头的印刷分辨率。
用于测试的条件和结果被总结在表5中。
表5
在实验1-13和比较实验(比较实验1-6)中，用于底漆实验的底漆组合物是P1(如表4中所示的组合物)。
在实验14-15和实验18中，用于底漆实验的底漆组合物是P2(如表4中所示的组合物)。
在实验16-17中，用于底漆实验的底漆组合物是P3(如表4中所示的组合物)。
此表中的比率R由滴尺寸(微米)(x)/分辨率印刷头(微米)(y)定义。
从表中清楚的是，当比率R太低时，出现条纹(比较实验1至比较实验4)。即使当油墨适于增加其润湿性能时(参见具有C3/Y3的比较实验1和比较实验2)以及当选择具有较低接触角的基底时(比较实验3和比较实验2)，也出现条纹。
从比较实验5中清楚的是，当使用具有低润湿性能的油墨时，条纹水平在施加底漆时进一步增加。
实验1至实验6表明，通过增加比率R，条纹水平改善，但同时渗色发生。特别地，实验1和实验7和实验9示出，白色条纹和渗色同时发生。
实验1至实验6进一步表明，当将较高比率R与在基底上施加底漆(P1)组合时，可以减少渗色，而没有再发生白色条纹的问题。
实验7至实验11示出，对于具有较低润湿性能的油墨，如果比率R>0.6，则条纹水平是可接受的，但已经注意到一些渗色。渗色可以通过施加底漆(P1)来克服。
实验12和实验13表明，还采用高可湿性油墨C5，通过将较高比率R(>0.60)与在基底上施加底漆(P1)结合，可以通过使用底漆(P1)来减少渗色而没有再发生白色条纹的问题。同时，比较实验6示出，低于0.60的比率R导致条纹，而与使用底漆无关(即使当油墨C5适于具有高润湿性能并且选择具有低接触角的基底2时)。
因此，比率x/y>0.60的有益结果通过实验1-4、实验7-9和实验12-13被示出为基本上独立于油墨组成和油墨的润湿性能。
与实验7至实验9相比，实验1至实验4示出，对于具有改善的润湿性能的油墨(C3/Y3)，在该比率>0.7时，条纹水平被进一步改善。
实验14和实验15表明，当使用底漆组合物P2(具有作为凝结剂的多价金属离子化合物)时，还获得实验12和实验13中所示的关于底漆组合物P1的有益结果。此外，实验16和实验17表明，当使用底漆组合物P3(具有作为凝结剂的阳离子聚合物化合物)时，还获得了有益结果。
此外，实验18表明，当使用底漆组合物P2(具有作为凝结剂的多价离子化合物)代替底漆组合物P1时，还获得了实验2中所示的有益结果。
因此，比率x/y>0.60的有益结果通过这些实验12-18被示出为独立于底漆组合物，并且特别是关于凝结剂。
本领域技术人员应当理解，本文的任何框图表示体现本发明的原理的说明性单元或模块的方案视图。
虽然已经在上文结合具体实施方案陈述了本发明的原理，但是应当理解，该描述仅仅通过实例的方式做出，并且不是作为对由所附权利要求确定的保护范围的限制。
Claims (21)
1.一种印刷方法，其中在喷墨印刷步骤之前，将包含至少一种颜料聚集剂的底漆组合物施加到包覆的基底，其中所述喷墨印刷步骤使用具有xμ的滴直径的喷墨微滴进行，所述喷墨微滴以对应于具有yμm乘zμm的单元尺寸的矩形单位单元的印刷分辨率被印刷在所述包覆的基底上，其中x/y的比率为>0.60。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述底漆组合物是水基底漆组合物。
3.根据权利要求1-2中任一项所述的方法，其中所述颜料聚集剂选自由离子聚合物、多价金属盐、酸及其混合物组成的组。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中所述喷墨印刷工艺使用着色的水性喷墨油墨。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中所述包覆的基底具有由大于10.0cm、优选地在10.0cm和25.0cm之间、更优选地在12.0cm和20.0cm之间的滴行进距离定义的吸收速率，其中所述滴行进距离由在被放置在所述基底上之后50秒时由2ml的参照液体滴行进的距离定义，并且其中所述基底以相对于水平面成60°的角度被放置。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其中所述喷墨微滴的油墨在所述包覆的基底上具有低于26°，优选地低于23°，更优选地低于20°，特别是在26°和2°之间，更优选地不低于5°的静态接触角。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述喷墨微滴的所述油墨在多种包覆的基底上具有低于26°，优选地低于23°，更优选地低于20°的静态接触角。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其中所述喷墨微滴的油墨具有低于32mN/m，优选地在30mN/m和18mN/m之间的静态表面张力。
9.根据权利要求4-8中任一项所述的方法，其中在所述喷墨油墨中使用的所述颜料使用封装分散技术被分散。
10.根据权利要求4-8中任一项所述的方法，其中在所述喷墨油墨中使用的所述颜料使用嵌段共聚物分散剂被分散。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中y尺寸垂直于基底传送方向。
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中比率z/y在0.5和2.0之间，其中优选地，z被布置成与y正交。
13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述包覆的基底是适合于产生瓦楞板的衬垫。
14.根据权利要求13所述的方法，其中在产生所述瓦楞板之后印刷所述油墨微滴。
15.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述油墨微滴的喷射距离为>2mm。
16.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述喷墨印刷步骤以至少0.5m/s的基底传送速度进行。
17.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述喷墨印刷步骤使用所述基底的单程进行。
18.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述方法包括在将所述油墨微滴印刷在所述包覆的基底上之前、期间或之后对所述包覆的基底的热干燥步骤。
19.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述喷墨印刷方法使用压电操作的印刷头。
20.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述喷墨印刷步骤包括印刷至少4种喷墨印刷颜色，所述喷墨印刷颜色包括青色、品红色、黄色和黑色。
21.根据权利要求20所述的方法，其中在每种印刷的颜色之后进行热干燥步骤。
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