CN114401849A - 印刷的瓦楞纸板的制造方法 - Google Patents

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Abstract

印刷的瓦楞纸板的制造方法，所述方法包括以下步骤：a)提供具有油墨接受层的纸衬板(23)；和b)使用具有外喷嘴表面积NS小于500µm2的喷嘴的压电通流印刷头(25)在所述油墨接受层上用一种或多种着色的水性喷墨油墨喷墨印刷图像；其中所述一种或多种着色的水性喷墨油墨含有其量为由以下定义的A重量%的水：其中所述重量%基于所述水性喷墨油墨的总重量；其中sqrt(NS)表示所述外喷嘴表面积NS的平方根；和其中A重量%≥40重量%。

Description

印刷的瓦楞纸板的制造方法
技术领域
本发明涉及印刷的瓦楞纸板的制造方法。
背景技术
瓦楞纸板是优选的包装材料，因为它成本低且重量轻。轻质包装材料降低运输成本并促进在递送给客户期间的处理。进一步的益处是瓦楞纸板盒是可堆叠的，使得它们易于储存和运输。
瓦楞纸板是通过将一个或多个槽纹纸板片材(称为瓦楞介质)胶合到一个或多个平坦衬板片材(称为面层)而形成的包装材料。它有四种常见类型：(1)单面：一个槽纹片材胶合到一个面层(总共两个片材)；(2)单壁：夹在两个面层之间的一个槽纹片材(总共三个片材)，也称为双面或单层；(3)双壁：一个单面胶合到一个单壁，使得两个槽纹片材交替地夹在三个平坦片材之间(总共五个片材)，也称为双垫或双层；和(4)三壁：两个单面胶合到一个单壁，使得三个槽纹片材交替地夹在四个平坦片材之间(总共七个片材)，也称为三层。
传统上，使用柔性版和胶版印刷技术在瓦楞纸板上印刷图像。随着电子商务的角色变得越来越重要，卖方与客户的直接联系减少。公司正在研究维持和增强客户体验和客户参与的方式。包装正成为通过定制的或甚至个性化的消息传递来实现这一点的方式。然而，通过柔性版或胶版来印刷这样的消息传递是极其昂贵的。优选的替代技术是喷墨，其具有无印刷机装配时间(无板和换板)并允许短的递送周期。
由于包装对消费者的购买具有显著的影响，需要提高图像质量。例如，EP3360934A (FUJIFILM)公开了用于瓦楞纸板的喷墨油墨套装，其包含具有不同色调的五种颜色的油墨，而迄今为止通常使用由黄色(Y)油墨、品红色(M)油墨、青色(C)油墨和黑色(K)油墨组成的四色油墨套装。
除了图像质量之外，在工业环境中也需要高生产率。尤其是当使用单程喷墨印刷系统时，喷墨印刷的可靠性是最重要的。单程喷墨机器以非常高的速度运行，一些甚至高达150 m/min。例如，喷墨油墨堵塞一个或多个喷嘴导致印刷的图像中的线伪影、材料浪费和印刷过程的中断。这不仅代表财务损失，而且生产率损失。
仍然需要改进的方法，用于以经济的方式用具有高可靠性和改进的图像质量的喷墨印刷方法制造印刷的瓦楞纸板。
发明内容
为了克服上述问题，本发明的优选的实施方案已经通过如权利要求1所限定的制造印刷的瓦楞纸板的方法实现。
令人惊讶地发现，对于某些压电印刷头，印刷头中喷嘴的外喷嘴表面积和水性喷墨油墨中的水含量之间存在关系，使得实现可靠的喷墨印刷。
本发明的目的是提供在具有外喷嘴表面积NS小于500 µm2的喷嘴的压电通流印刷头中使用特定的水性喷墨油墨制造印刷的瓦楞纸板的改进的方法。
本发明的另一个目的是提供具有外喷嘴表面积NS小于500 µm2的喷嘴的压电通流印刷头与来自水性喷墨油墨套装的特定的着色的水性喷墨油墨的组合，用于生产具有高图像质量和可靠性的印刷的瓦楞纸板。
这些和其它目的将从下文的详细描述中变得显而易见。
附图说明
图1说明通过用胶(4)将槽纹纸板(1)胶合到纸衬板(2)和纸衬板(3)而形成的瓦楞纸板的结构。
图2.A显示端部喷射式印刷头的横截面，其中印刷头壁(10)包围经由油墨入口(12)供应喷墨油墨的油墨通道(14)，其仅能够通过印刷头的喷嘴板(15)中的喷嘴(16)经由油墨喷射(11)作为喷射的油墨液滴(17)离开印刷头。在示意图中未显示用于形成喷射的液滴(17)的印刷头的压电元件。
图2.B显示通流印刷头的横截面，其中印刷头壁(10)包围经由油墨入口(12)供应喷墨油墨的油墨通道(14)，并且其经由油墨出口(13)连续离开油墨通道(14)，并且仅在需要时通过印刷头的喷嘴板(15)中的喷嘴(16)经由油墨喷射(11) 作为喷射的油墨液滴(17)离开油墨通道(14)。在示意图中未显示用于形成喷射的液滴(17)的印刷头的压电元件。
图3.A显示附着于印刷头壁(10)的喷嘴板(15)中的喷嘴(16)周围的区域的横截面，其中喷嘴(16)具有通过其发生油墨喷射(11)的外喷嘴直径(19)和更大的内喷嘴直径(18)。
图3.B显示从印刷头内部截取的俯视图并且显示附着于印刷头壁(10)的喷嘴板(15)中的喷嘴(16)周围的区域，其中喷嘴(16)的外喷嘴直径(19)小于内喷嘴直径(18)。
图4显示用于制造印刷的瓦楞纸板的方法的实施方案，其中首先通过柔性版印刷辊(24)用油墨接受物层印刷在两个纸衬板(22，23)之间具有槽纹纸板(21)的单壁瓦楞纸板(20)，随后通过喷墨印刷头(25)印刷图像，并且最后通过第二柔性版印刷辊(26)用保护性清漆层印刷。
图5显示用于制造印刷的瓦楞纸板的方法的优选的实施方案，其包括喷墨印刷步骤A和层压步骤B。在步骤A中，首先通过柔性版印刷辊(24)用油墨接受物层印刷衬板(23)，随后通过喷墨印刷头(25)印刷图像，并且最后通过第二柔性版印刷辊(26)用保护性清漆层印刷。在步骤B中，通过两个层压辊(29)使用胶将从步骤A获得的喷墨印刷的纸衬板(27)层压到单面瓦楞纸板(28)上。
图6显示通过确定两种油墨A和B在0.5 s后的短期潜伏期而获得的图。
具体实施方式
定义
术语“水溶性”是指在某一浓度或更高浓度下可溶于水的性质。优选在25℃下在100 g水中溶解5 g或更多(更优选10 g或更多)的性质。
术语“烷基”是指烷基中对于每个碳原子数可能的所有变体，即，甲基；乙基；对于三个碳原子：正丙基和异丙基；对于四个碳原子：正丁基、异丁基和叔丁基；对于五个碳原子：正戊基、1,1-二甲基-丙基、2,2-二甲基丙基和2-甲基-丁基等。
除非另有说明，否则取代或未取代的烷基优选为C1-C6-烷基。
除非另有说明，否则取代或未取代的烯基优选为C2-C6-烯基。
除非另有说明，否则取代或未取代的炔基优选为C2-C6-炔基。
除非另有说明，否则取代或未取代的芳烷基优选为包括一个、两个、三个或更多个C1-C6-烷基的苯基或萘基。
除非另有说明，否则取代或未取代的烷芳基优选为包括苯基或萘基的C1-C6烷基。
除非另有说明，否则取代或未取代的芳基优选为苯基或萘基。
除非另有说明，否则取代或未取代的杂芳基优选为被一个、两个或三个氧原子、氮原子、硫原子、硒原子或其组合取代的五元或六元环。
在例如取代的烷基中的术语“取代的”是指烷基可以被除了通常存在于这样的基团中的原子(即，碳和氢)以外的其它原子取代。例如，取代的烷基可以包括卤素原子或硫醇基。未取代的烷基仅含有碳和氢原子。
除非另有说明，否则取代的烷基、取代的烯基、取代的炔基、取代的芳烷基、取代的烷芳基、取代的芳基和取代的杂芳基优选被选自以下的一个或多个取代基取代：甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基和叔丁基、酯、酰胺、醚、硫醚、酮、醛、亚砜、砜、磺酸酯、磺酰胺、-Cl、-Br、-I、-OH、-SH、-CN和-NO2。
制造方法
本发明的优选的实施方案是印刷的瓦楞纸板的制造方法，所述方法包括以下步骤：a)提供具有油墨接受层的纸衬板(23)；和b)使用具有外喷嘴表面积NS小于500 µm2的压电通流印刷头(25)在油墨接受层上用一种或多种着色的水性喷墨油墨喷墨印刷图像，所述喷嘴的；其中所述一种或多种着色的水性喷墨油墨含有其量为由式(I)定义的A重量%的水：
Figure 321346DEST_PATH_IMAGE002
式(I)
其中所述重量%基于所述水性喷墨油墨的总重量；其中sqrt(NS)表示所述外喷嘴表面积NS的平方根；和其中A重量%≥40重量%。为了避免薄雾形成和具有可接受的干燥速度，需要40重量%的量。优选A重量%≥44重量%，更优选A重量%≥45重量%。
制造方法优选包括将喷墨印刷的纸衬板层压到瓦楞纸板的槽纹纸板上的步骤c)。由图5可视化的该方法对于图像质量是有利的。在通过图4可视化的直接在瓦楞纸板上印刷的可选方法中，柔性版印刷辊(24，26)可以通过施加到瓦楞纸板的压力产生所谓的搓板作用。当柔性版印刷辊(24，26)将油墨接受层和保护性清漆层施加到喷墨印刷的纸衬板上，随后将纸衬板胶合到单面时，不能获得后者。与可以按图像方式印刷层的柔性版印刷辊相反，由层压辊施加的较小压力是均匀施加的，并且不产生搓板作用。
在制造方法的优选的实施方案中，根据单程印刷方法进行喷墨印刷。这导致高得多的生产率。
制造方法优选还包括在喷墨印刷的图像上施加保护性清漆层的步骤。这样的保护性清漆层通常还增加喷墨印刷的图像的光泽度，这对图像质量是有益的。
在制造方法的特别优选的实施方案中，通过柔性版印刷施加油墨接受层和/或保护性清漆层。这对于生产率是有益的。也可以通过涂布(例如使用刮条涂布机或刮刀涂布机)来施加油墨接受层和保护性清漆层。然而，涂布方法通常产生更多的浪费，因为需要一些时间来达到良好质量的稳定涂布状态。柔性版印刷具有柔性版印刷辊可以容易地掺入喷墨印刷系统中并且以相同的印刷速度操作的优点。
在特别优选的实施方案中，根据本发明的印刷的纸板的制造方法用于制造瓦楞纸板包装盒，其中喷墨印刷的图像位于瓦楞纸板包装盒的内部。这样的包装盒可以是仅内部印刷的，或者替代地，包装盒的外部可以印刷有例如为制造商销售商品的电子商务公司的品牌。
通过在盒内部印刷或仅内部印刷，选择跳过印刷定制的或个性化的消息传递以增强在包装盒外部上的客户体验和客户参与度。在盒内部印刷的结果是通过能够使客户惊讶和愉快的聪明地放置品牌和消息传递来提供称赞因素的巨大的无与伦比的体验。此外，它减少盗窃并提供隐私。由于内部的印刷无特征，人们不太可能偷窃不显露其内容的包装。此外，许多递送的包装最终在外部上具有磨损和撕裂。当客户打开内部时，未受伤的内部将是焦点。
在本发明的优选的实施方案中，上述印刷的纸板的制造方法用于制造瓦楞纸板包装盒，其中喷墨印刷的图像位于瓦楞纸板包装盒的内部。
当喷墨印刷图像时，一种或多种着色的水性喷墨油墨优选不是水性可UV固化的喷墨油墨类型。这意味着一种或多种着色的水性喷墨油墨不含光引发剂或可聚合的化合物，其可能迁移到瓦楞纸板包装盒的内容物(例如食品)中，并因此产生健康风险，尤其是当喷墨印刷的图像位于瓦楞纸板包装盒的内部时。
瓦楞纸板
纸板可以具有各种结构，例如蜂窝纸板。然而，为了容易折成包装盒，使用了使用纸槽纹介质的纸板。这样的纸板称为瓦楞纸板。槽纹纸板为纸板提供强度。这对于递送能力是重要的，因为如果商品没有完整地到达客户手中，则公司冒着他们的信誉的风险。
本发明中优选的瓦楞纸板是单壁或双壁的，更优选单壁瓦楞纸板，因为这足够坚固并且容易起折痕。单面瓦楞纸板通常强度不足以容纳商品制品，而三层壁纸板通常更难以折成包装盒。
用于瓦楞纸板的纸板(例如牛皮纸)通常具有褐色。在上述制造方法的优选的实施方案中，在图4和图5中的纸衬板23具有白色。通过具有白色背景，获得增强的图像质量。在白色纸衬板(23)上喷墨印刷的颜色比在褐色牛皮纸衬板上印刷时具有高得多的振动。白色背景也有助于客户体验，因为客户将其视为更奢华的产品。或者，白色背景可以在喷墨印刷之前通过涂布或印刷作为层施加。然而，优选白色纸衬板，因为这通过消除在涂布或印刷白色层期间可能发生的可能问题而增强印刷方法的可靠性。
具有白色背景的合适的纸衬板包括白色顶部牛皮纸板和白色涂布的牛皮纸板。
在制造印刷的瓦楞纸板的优选的实施方案中，如通过图5说明的，单面瓦楞纸板以辊而不是片材的形式使用。使用以辊供应的单面有助于增加生产率和可靠性，因为将喷墨印刷的纸衬板胶合到单面上可能比用单独的单面片材更快地进行，具有更少的误差。
如在图4中使用的瓦楞纸板也优选以瓦楞辊的形式使用。或者，可以以扇折形式使用瓦楞纸板。扇折是连续的瓦楞纸板片材，其被刻痕并像扇子一样折叠。
辊形式的瓦楞纸板由于允许其以辊形式递送的特殊柔软内衬而通常具有弹性性质。对于具有许多不同尺寸的产品并使用大量不同包装规格的客户来说，瓦楞辊是客户的生产性解决方案。
扇折通过降低库存提供成本有效的解决方案，因为需要库存的规格更少。对于手工包装方法，板可以容易地沿其长度被刻痕，使得其容易折叠成所需的尺寸。特殊的扇折切割机也是可用的，其允许以客户为前提产生定制的测量包。
喷墨油墨和印刷头的组合
本发明的优选的实施方案是用于制造印刷的瓦楞纸板的组合，所述组合包括：
a)具有外喷嘴表面积NS小于500 µm2的喷嘴的压电通流印刷头；和
b)来自水性喷墨油墨套装的水性喷墨油墨，其中所述水性喷墨油墨套装包含：
-青色水性喷墨油墨，其含有β-铜酞菁颜料；
-品红色或红色水性喷墨油墨，其含有选自C.I.颜料红57/1、C.I.颜料红122、C.I.颜料紫19及其混晶的颜料；
-黄色水性喷墨油墨，其含有选自C.I.颜料黄74、C.I.颜料黄138、C.I.颜料黄151及其混晶的颜料；和
-黑色水性喷墨油墨，其含有炭黑颜料；
其中所述水性喷墨油墨含有其量为由式(I)定义的A重量%的水：
Figure 769645DEST_PATH_IMAGE004
式(I)
其中所述重量%基于所述水性喷墨油墨的总重量；
其中sqrt(NS)表示所述外喷嘴表面积NS的平方根；和其中A重量%≥40重量%。
压电通流印刷头和水性喷墨油墨的上述组合包括在喷墨印刷装置(优选单程喷墨印刷装置)中。
在下文中更详细地描述合适的喷墨油墨和压电印刷头。
压电印刷头
发现压电印刷头的两个方面对于喷墨印刷的改进的可靠性是必要的：1)压电印刷头的通流类型，和2)外喷嘴表面积小于500 µm2。
压电喷墨印刷基于当向其施加电压时压电陶瓷换能器的运动。电压的施加改变印刷头中的压电陶瓷换能器的形状，产生空隙，随后用油墨填充该空隙。当再次去除电压时，陶瓷膨胀到其初始形状，从印刷头喷射油墨液滴。
压电通流印刷头和其它压电印刷头之间的差异由图2显示。在端部喷射式印刷头中，与在图2.A中所示的印刷头相似，并且通常也称为单端部印刷头，油墨经由印刷头的油墨入口(12)流入油墨通道(14)中，并且只能通过喷嘴(16)离开。在通流印刷头中，与在图2.B中所示的印刷头相似，并且通常也称为再循环印刷头，油墨经由油墨入口(12)连续地流过油墨通道(14)并且仅在需要时离开喷嘴(16)，否则油墨经由印刷头的油墨出口(13)离开油墨通道。
端部喷射式印刷头的商业实例是例如得自RICOH的压电印刷头Gen5和Gen5S和得自KYOCERA的KJ4B。用于获得本发明的合适的压电通流印刷头是得自FUJI DIMATIX的印刷头Samba G3L和G5L和得自XAAR的5601印刷头。
喷嘴板中的喷嘴通常具有小于内喷嘴孔的外喷嘴孔。内喷嘴孔是面向油墨通道的孔，而外喷嘴孔面向印刷头的外部环境。喷嘴孔的形状通常是圆形、椭圆形、正方形或矩形，但也可具有其它更复杂的形状。
基于外喷嘴的尺寸使用公知的用于表面积的数学公式计算喷嘴表面积NS。例如，在圆形喷嘴的情况下，喷嘴表面积NS由公式NS = π x r2计算，其中半径r是图3中的外喷嘴直径(19)的一半。
将上述水性喷墨油墨套装与具有外喷嘴表面积NS小于500 µm2的喷嘴的压电通流印刷头组合。外喷嘴表面积NS优选在100-300 µm2之间，更优选在150-250 µm2之间。在这些范围内，印刷头可能生产优异的图像质量的图像。
自然液滴尺寸是正常印刷条件下单个液滴的液滴体积，这意味着标准波形和参考电压。在本发明中，压电通流印刷头的自然液滴尺寸优选在2.0-5.5 pL之间，更优选在2.2-5.0 pL之间。在这些小的自然液滴尺寸范围内，可能稍微掩蔽由故障喷嘴引起的线伪影，因此导致更大的生产率。
水性喷墨油墨套装
喷墨油墨含有颜料作为着色剂。彩色颜料具有比染料更高的水坚牢度。这是重要的，因为在运输和递送期间，喷墨印刷的图像可能暴露于雨水。
着色的水性喷墨油墨优选形成喷墨油墨套装。优选的油墨套装是CMYK喷墨油墨套装。这样的油墨套装提供对图像质量有益的高色域。CMYK喷墨油墨套装也可以用额外的油墨(例如红色、绿色、蓝色和/或橙色)扩展，以进一步扩大图像的色域。喷墨油墨套装还可以通过全密度喷墨油墨与轻密度喷墨油墨的组合来扩展。深色和浅色油墨和/或黑色和灰色油墨的组合通过降低的颗粒度而改进图像质量。
在特别优选的实施方案中，着色的水性喷墨油墨套装包括：
a)青色水性喷墨油墨，其含有β-铜酞菁颜料；
b)品红色或红色水性喷墨油墨，其含有选自C.I.颜料红57/1、C.I.颜料红122、C.I.颜料紫19及其混晶的颜料；
c)黄色水性喷墨油墨，其含有选自C.I.颜料黄74、C.I.颜料黄138、C.I.颜料黄151及其混晶的颜料；和
d)黑色水性喷墨油墨，其含有炭黑颜料。
水性喷墨油墨优选在25℃下的表面张力在18.0-28.0 mN/m之间。在25℃下的表面张力小于18.0 mN/m的水性喷墨油墨通常需要大量的表面活性剂，这可能引起起泡的问题。在25℃下大于28.0 mN/m的表面张力可能引起印刷头的喷嘴板结垢和/或印刷头中的油墨电路的润湿。
喷墨油墨在1,000 s-1的剪切速率下在32℃下的粘度优选在1.0 mPa.s至15.0mPa.s范围内，更优选2.0 mPa.s至10.0 mPa.s。最优选用于本发明的制造方法的一种或多种着色的水性喷墨油墨在1,000 s-1的剪切速率下在32℃下的粘度在3.0-8.0 mPa.s之间，更优选在3.5-6.0 mPa.s之间。发现这样的粘度为喷墨印刷方法提供增加的可靠性。
彩色颜料
一种或多种水性喷墨油墨中的着色剂包括彩色颜料。
一种或多种着色的水性喷墨油墨优选含有用于分散颜料的分散剂，更优选聚合物分散剂。它们可以含有分散协同剂以改进分散质量和油墨的稳定性。
彩色颜料可以选自由HERBST,Willy等人的Industrial Organic Pigments,Production, Properties, Applications. 第3版. Wiley - VCH , 2004. ISBN3527305769所公开的那些。
可以根据待形成的图像的颜色来选择彩色颜料，优选喷墨油墨套装含有分别具有黄色颜料、红色或品红色颜料、蓝色或青色颜料和黑色颜料的油墨。
黄色颜料的优选的实例包括C.I.颜料黄(下文称为"PY") 1、PY3、PY12、PY13、PY14、PY17、PY34、PY35、PY37、PY55、PY74、PY81、PY83、PY93、PY94、PY95、PY97、PY108、PY109、PY110、PY137、PY138、PY139、PY151、PY153、PY154、PY155、PY157、PY166、PY167、PY168、PY180、PY185和PY193。
红色或品红色颜料的优选的实例包括C.I.颜料红(下文称为"PR") 3、PR5、PR19、PR22、PR31、PR38、PR43、PR48:1、PR48:2、PR48:3、PR48:4、PR48:5、PR49:1、PR53:1、PR57:1、PR57:2、PR58:4、PR63:1、PR81、PR81:1、PR81:2、PR81:3、PR81:4、PR88、PR104、PR108、PR112、PR122、PR123、PR144、PR146、PR149、PR166、PR168、PR169、PR170、PR177、PR178、PR179、PR184、PR185、PR208、PR216、PR226和PR257、以及C.I.颜料紫(下文称为"PV") 3、PV19、PV23、PV29、PV30、PV37、PV50和PV88、以及C.I.颜料橙(下文称为"PO") 13、PO16、PO20和PO36。
蓝色或青色颜料的优选的实例包括C.I.颜料蓝(下文称为"PB") 1、PB15、PB15:1、PB15:2、PB15:3、PB15:4、PB15:6、PB16、PB17-1、PB22、PB27、PB28、PB29、PB36和PB60。
绿色颜料的优选的实例包括C.I.颜料绿(下文称为"PG") 7、PG26、PG36和PG50。
黑色颜料的优选的实例包括C.I.颜料黑(下文称为"PBk") 7、PBk26和PBk28。对于黑色油墨，合适的颜料材料包括炭黑，例如得自Cabot Co.的RegalTM 400R、MogulTM L、ElftexTM 320、或得自DEGUSSA Co.的Carbon Black FW18、Special BlackTM 250、SpecialBlackTM 350、Special BlackTM 550、PrintexTM 25、PrintexTM 35、PrintexTM 55、PrintexTM90、PrintexTM 150T、得自MITSUBISHI CHEMICAL Co.的MA8。
也可以使用混晶。混晶也称为固溶体。例如，在某些条件下，不同的喹吖啶酮彼此混合以形成固溶体，其与化合物的物理混合物和与化合物本身都非常不同。在固溶体中，组分的分子进入相同的晶格，通常但不总是进入组分之一的晶格。所得结晶固体的x-射线衍射图是该固体的特征，并且可以与相同比例的相同组分的物理混合物的图清楚地区分。在这样的物理混合物中，可以区分每种组分的x-射线图，并且这些线中的许多的消失是形成固溶体的标准之一。可商购获得的实例是得自Ciba Specialty Chemicals的CinquasiaTMMagenta RT-355-D。
也可以使用颜料的混合物。例如，包括炭黑颜料的黑色喷墨油墨可进一步包括选自蓝色颜料、青色颜料、品红色颜料和红色颜料的至少一种颜料。发现这样的更中性的黑色喷墨油墨允许更容易和更好的颜色管理。
着色的喷墨油墨中的颜料颗粒应足够小，以允许油墨自由流动通过喷墨印刷装置，尤其是在喷射喷嘴处。还期望使用足够小的颗粒以使色强度最大化并减缓沉降。
为了实现高印刷可靠性，着色的喷墨油墨中的颜料的数均粒度优选在50 nm至250nm之间。更优选，数均颜料粒度在100 nm至200 nm之间。
数均粒度的确定最好用4mW HeNe激光器在633 nm波长下通过光子相关光谱学对着色的喷墨油墨的稀释的样品进行。使用的合适的粒度分析仪是可从Goffin-Meyvis获得的MalvernTM nano-S。
彩色颜料优选以0.1-10重量%的量用于着色的水性喷墨油墨中。优选浓度为1.5-6.0重量%，并且更优选2.0-5.0重量%，基于着色的喷墨油墨的总重量。优选至少2重量%的颜料浓度以减少生产期望的喷墨图像所需的喷墨油墨的量，导致增强的生产率，因为必须通过干燥去除较少的水和溶剂。当必须印刷浅色时，高于5重量%的颜料浓度导致颗粒度，这对图像质量是有害的。
聚合物分散剂
水性喷墨油墨优选含有用于分散颜料的聚合物分散剂。一种或多种水性喷墨油墨还可以含有分散协同剂以进一步改进分散质量和油墨的稳定性。
合适的聚合物分散剂是两种单体的共聚物，但是它们可以含有三种、四种、五种或甚至更多种单体。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。共聚物分散剂优选具有以下聚合物组成：
统计聚合的单体(例如单体A和B聚合成ABBAABAB)；
交替聚合的单体(例如单体A和B聚合成ABABABAB)；
梯度(递变)聚合的单体(例如单体A和B聚合成AAABAABBABBB)；
嵌段共聚物(例如单体A和B聚合成AAAAABBBBBB)，其中各嵌段的嵌段长度(2、3、4、5或甚至更多)对于聚合物分散剂的分散能力是重要的；
接枝共聚物(接枝共聚物由聚合物主链和附着于主链的聚合物侧链组成)；和
这些聚合物的混合形式，例如嵌段梯度共聚物。
合适的商品分散剂是可从BYK CHEMIE获得的DISPERBYKTM分散剂、可从JOHNSONPOLYMERS获得的JONCRYLTM分散剂和可从ZENECA获得的SOLSPERSETM分散剂。非聚合物以及一些聚合物分散剂的细节由MC CUTCHEON. Functional Materials, North AmericanEdition. Glen Rock, N.J.: Manufacturing Confectioner Publishing Co., 1990. 第110-129页公开。
聚合物分散剂优选数均分子量Mn在500-30000之间，更优选在1500-10000之间。
聚合物分散剂优选重均分子量Mw小于100,000，更优选小于50,000，并且最优选小于30,000。
在特别优选的实施方案中，用于着色的水性喷墨油墨的聚合物分散剂是包含3-11摩尔%之间的脂族长链(甲基)丙烯酸酯的共聚物，其中脂族长链含有至少10个碳原子。
优选脂族长链(甲基)丙烯酸酯含有10-18个碳原子。脂族长链(甲基)丙烯酸酯优选为(甲基)丙烯酸癸酯。聚合物分散剂可以使用包括3-11摩尔%之间的脂族长链(甲基)丙烯酸酯的单体和/或低聚物的混合物的简单的受控聚合来制备，其中脂族长链含有至少10个碳原子。
包含3-11摩尔%之间的脂族长链(甲基)丙烯酸酯的共聚物的可商购获得的聚合物分散剂是EdaplanTM 482，是得自MUNZING的聚合物分散剂。
为了分散C.I颜料黄150及其混晶，聚合物分散剂优选为丙烯酸嵌段共聚物分散剂，因为使用这样的聚合物分散剂已经观察到非常好的油墨稳定性。商品实例是得自BASF的DispexTM Ultra PX 4575。
水性分散介质
水性喷墨油墨含有固体组分(例如彩色颜料)和液体组分。液体组分形成分散介质，在本发明中，液体组分含有至少水和优选一种或多种水溶性有机溶剂。关于水溶性溶剂，可以没有特别限制地使用已知的溶剂。
当喷墨印刷头或其某些喷嘴处于非印刷模式(印刷空闲时间)时，则可能发生液体组分的蒸发。在延长的非印刷时间之后激活印刷头或空闲喷嘴时，一些喷嘴可能被堵塞(=故障喷嘴)。这种现象称为潜伏期。由于蒸发引起的潜伏期可以通过包括一种或多种沸点比水高的有机溶剂来解决。然而，大量的这样的有机溶剂也降低生产率，因为其花费更长的时间来干燥喷墨印刷的样品。
潜伏期的另一个原因是彩色颜料的次优分散。彩色颜料通常用聚合物分散剂分散，所述聚合物分散剂具有附着于彩色颜料颗粒的疏水表面的疏水锚部分和溶解在水性分散介质中的亲水部分，用于实现彩色颜料的空间稳定。加入大量的有机溶剂倾向于从颜料表面溶解疏水部分，并降低分散剂的亲水部分的溶解，导致颜料的沉淀。
通常，潜伏期是在数小时或数天的长期内评价的。然而，还存在所谓的短期潜伏期，其在印刷期间发生并且在数秒或者甚至几分之一秒的短期内评价。在例如半秒的某一印刷空闲时间之后，喷嘴倾向于以比处于连续印刷油墨液滴的稳定状态时低得多的滴落速度来发射第一油墨液滴。这由图4说明，显示在0.5秒的印刷空闲时间之后，油墨A比油墨B具有更好的短期潜伏期。通过连续测量由喷墨印刷头喷射的第n个液滴的液滴速度来确定油墨A和B的曲线，其中n为1、2、3、4和10。
在本发明中，发现对于具有外喷嘴表面积NS小于500 µm2的压电通流印刷头，通过将水含量控制在某一范围内，可以增强水性喷墨油墨的印刷可靠性。这样的水性喷墨油墨含有其量为由式(I)定义的A重量%的水：
Figure 346120DEST_PATH_IMAGE002
式(I)
其中重量%基于水性喷墨油墨的总重量；
其中sqrt(NS)表示外喷嘴表面积NS的平方根；和其中A重量%≥40重量%。
合适的有机溶剂包括三醋精、N-甲基-2-吡咯烷酮、2-吡咯烷酮、甘油、脲、硫脲、亚乙基脲、烷基脲、烷基硫脲、二烷基脲和二烷基硫脲、二醇(包括乙二醇、丙二醇、丙三醇、丁二醇、戊二醇和己二醇)。优选的有机溶剂是甘油和1,2-己二醇，发现后两者对于改进潜伏期是最有效的。
有机溶剂不仅包括在水性分散介质中以改进潜伏期。可以加入一些有机溶剂(即使沸点比水低)以促进某些固体组分(例如表面活性剂、分散剂和杀生物剂)的溶解。然而，基于水性喷墨油墨中存在的有机溶剂的总重量，优选大于60重量%，最优选90-100重量%的有机溶剂的沸点高于水，更优选在标准大气压力(1013.25毫巴)下沸点高于150℃。
为了调节水性喷墨油墨的粘度，优选在水性分散介质中使用由式(A)表示的聚亚烷基二醇二烷基醚：
Figure DEST_PATH_IMAGE005
式(A)
其中，R1和R2各自独立地选自具有1-4个碳原子的烷基；Y表示亚乙基或亚丙基；和n是选自5-20的整数。根据式(A)的聚亚烷基二醇二烷基醚的烷基R1和R2优选表示甲基和/或乙基。最优选，烷基R1和R2均为甲基。
在优选的实施方案中，根据式(A)的聚亚烷基二醇二烷基醚是聚乙二醇二烷基醚，优选聚乙二醇二甲醚，因为它们非常容易与水混合以提供水性颜料分散体。
代替纯化合物，也可以使用聚亚烷基二醇二烷基醚的混合物。聚亚烷基二醇二烷基醚的合适的混合物包括平均分子量为至少200的聚乙二醇二甲醚的混合物，例如得自CLARIANT的Polyglycol DME 200TM、Polyglycol DME 250TM和Polyglycol DME 500TM。用于水性喷墨油墨的聚亚烷基二醇二烷基醚优选平均分子量在200-800之间。
具有良好水溶性的其它优选的有机溶剂包括乙二醇、丙二醇、二甘醇、三甘醇、二丙二醇、1,3-丙二醇、1,2-丁二醇、2,3-丁二醇、1,3-丁二醇、1,2,3-三羟基丙烷(甘油)、1,4-丁二醇、2,2-二甲基-1,3-丙二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、1,2-戊二醇、2,4-戊二醇、2-甲基-2,4-戊二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、2-乙基-1,3-己二醇、1,2-己二醇和2,5-己二醇、二丙二醇单甲醚、二丙二醇正丙醚、三丙二醇甲基醚、三丙二醇正丙醚、丙二醇苯醚、丙二醇正丁基醚、丙二醇叔丁基醚、二甘醇甲基醚、乙二醇正丙醚、三甘醇甲基醚、三甘醇乙基醚、二甘醇正己醚和乙二醇苯醚、2-吡咯烷酮、N-甲基吡咯烷酮、N-乙基吡咯烷酮、2,5,7,10-四氧杂十一烷(TOU)、1,3-二氧戊环、1-(2-丁氧基-1-甲基乙氧基)-2-丙醇(solvenol DPnB)或1(或2)-(2-丁氧基甲基乙氧基)丙醇(Dowanol DPnB)、丁基二甘醇、N,N-二甲基乳酰胺、3-甲氧基N,N-二甲基丙酰胺、3-甲氧基-3-甲基-1-丁醇(MMB)和α-甲基-γ-丁内酯(MBL)。
表面活性剂
水性喷墨油墨优选含有至少一种表面活性剂。一种或多种表面活性剂可以是阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂或两性离子表面活性剂，并且基于喷墨油墨的总重量，通常以小于1重量%的总量加入，并且特别地，基于喷墨油墨的总重量，以小于0.3重量%的总量加入。以上总量用干固体表示。
用于水性喷墨油墨的合适的表面活性剂包括脂肪酸盐、高级醇的酯盐、烷基苯磺酸盐、磺基琥珀酸酯盐和高级醇的磷酸酯盐(例如十二烷基苯磺酸钠和二辛基磺基琥珀酸钠)、高级醇的环氧乙烷加合物、烷基酚的环氧乙烷加合物、多元醇脂肪酸酯的环氧乙烷加合物和乙炔二醇(acetylene glycol)及其环氧乙烷加合物(例如聚氧乙烯壬基苯基醚和SURFYNOLTM 104、104H、440、465和TG，可从AIR PRODUCTS & CHEMICALS INC.获得)。
优选的表面活性剂选自基于氟的表面活性剂，例如氟化的烃。
阴离子含氟表面活性剂的合适的实例包括Capstone™ FS-63、Capstone™ FS-61(由DU PONT制造)、Ftergent™ 100、Ftergent™ 110和Ftergent™ 150 (由Neos Co.Ltd. 制造)；和Chemguard™ S-760P (由Chemguard，Inc. 制造)。
特别优选的商品含氟表面活性剂是得自DU PONT的Capstone™ FS3100。
在水性喷墨油墨的优选的实施方案中，表面活性剂是含氟表面活性剂，更优选烷氧基化的含氟表面活性剂，并且最优选含有磺酸基或其盐的烷氧基化的含氟表面活性剂。
特别优选根据式(F-I)的烷氧基化的含氟表面活性剂：
Figure 554379DEST_PATH_IMAGE006
式(F-I)，
其中
Z1、Z2和Z3彼此独立地是结构R(O(CR1R2)c-(CR3R4)d)e-、支化的烷基或非支化的烷基的基团，前提是Z1，Z2和Z3中至少一个表示结构R(O(CR1R2)c-(CR3R4)d)e-的基团；
指数c和d彼此独立地为0-10，前提是c和d不同时为0；
e为0-5；
R为支化或非支化的含氟烷基；
R1至R4彼此独立地为氢、支化的烷基或非支化的烷基；
Y1为阴离子极性基团并且Y2为氢原子，或者反之亦然；和
X为阳离子，优选选自Na+、Li+、K+和NH4 +的阳离子。
在优选的实施方案中，R1至R3表示氢并且R4表示甲基，并且更优选阴离子极性基团是磺酸基或其盐。
根据式(F-I)的烷氧基化的含氟表面活性剂的特别优选的实例示于表1中。
表1
Figure 899909DEST_PATH_IMAGE007
杀生物剂
用于在本发明中使用的水性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-1-氧化钠、对羟基苯甲酸乙酯和1,2-苯并异噻唑啉-3-酮及其盐。
优选的杀生物剂是可从ARCH UK BIOCIDES获得的ProxelTM GXL、ProxelTM K和ProxelTM Ultra 5和可从COGNIS获得的BronidoxTM。
特别优选的杀生物剂是基于1,2-苯并异噻唑啉-3-酮的杀生物剂。
杀生物剂优选以0.001-3.0重量%，更优选0.01-1.0重量%的量加入，各自基于水性喷墨油墨的总重量。
pH-调节剂
从分散稳定性的观点来看，优选油墨在25℃下的pH为7.5或更高。
水性喷墨油墨可以含有至少一种pH调节剂。合适的pH调节剂包括NaOH、KOH、NEt3、NH3、HCl、HNO3、H2SO4和(聚)链烷醇胺(例如三乙醇胺和2-氨基-2-甲基-1-丙醇)。
优选的pH调节剂是三乙醇胺、NaOH和H2SO4。
优选将pH调节至7.5-10.0之间的值，更优选8.0-9.0之间；已经观察到后一pH范围导致改进的油墨稳定性和与压电喷墨印刷头的最佳相容性。
其它组分
除了上述组分之外，油墨可以根据需要包括其它组分。
其它组分的实例包括已知的添加剂，例如防褪色剂、乳化稳定剂、渗透增强剂、紫外吸收剂、防腐剂、抗真菌剂、粘度调节剂、防锈剂和螯合剂。
优选的UV吸收剂包括二苯甲酮化合物、苯并三唑化合物、水杨酸酯化合物、羟苯基三嗪化合物。
喷墨油墨的制造
着色的水性喷墨油墨可以通过在聚合物分散剂存在下在分散介质中沉淀或研磨彩色颜料，或简单地通过在油墨中混合可自分散的彩色颜料来制备。
混合设备可以包括压力捏合机、开放式捏合机、行星式混合器、溶解器和DaltonUniversal混合机。合适的研磨和分散设备是球磨机、珠磨机、胶体磨、高速分散器、双辊、珠磨机、涂料调节器和三辊。分散体也可以使用超声能量制备。
如果喷墨油墨含有多于一种颜料，则彩色油墨可以使用用于每种颜料的单独的分散体来制备，或者可替代地，在制备分散体时可以将若干颜料混合并共研磨。
分散过程可以以连续、间歇或半间歇模式进行。
研磨物的成分的优选的量和比率可以根据具体颜料而变化。研磨混合物的内容物包含研磨物和研磨介质。研磨物包含颜料、分散剂和液体载体(优选水)。对于水性喷墨油墨，颜料通常以10-30重量%存在于研磨物中，排除研磨介质。颜料与分散剂的重量比优选为20:1至1:2。
研磨时间可以宽泛地变化，并取决于颜料、所选择的机械装置和停留条件、初始和所需的最终粒度等。在本发明中，可以制备平均粒度小于100 nm的颜料分散体。
在研磨完成后，使用常规分离技术(例如通过过滤、通过网筛筛分等)将研磨介质与已研磨的颗粒产物(以干燥或液体分散体形式)分离。通常，将筛构建到磨机中，例如用于珠磨机。优选通过过滤将已研磨的颜料浓缩物与研磨介质分离。
通常，期望制备浓缩的研磨物形式的彩色油墨，随后将其稀释到用于喷墨印刷系统的合适的浓度。该技术允许从设备中制备更大量的着色的油墨。如果研磨物在溶剂中进行，用水和任选的其它溶剂将其稀释至适当的浓度。如果在水中制备，用另外的水或水混溶性溶剂稀释以制备期望浓度的研磨物。通过稀释，将油墨调节至特定应用期望的粘度、颜色、色调、饱和密度和印刷区域覆盖率。粘度也可以通过使用低分子量(例如数均分子量在200-800之间)聚乙二醇来调节。实例是得自CLARIANT的PEG 200。
油墨接受层
在根据本发明的制造方法中，纸衬板(23)提供有油墨接受层。
在优选的实施方案中，恰好在喷墨印刷之前施加该油墨接受层。用于形成油墨接受层的液体(油墨接受物液体)的施加可以通过任何已知的方法(例如涂布方法、柔性版印刷方法或喷墨方法)进行。涂布可以根据已知的涂布方法进行，使用棒涂机、挤出模头涂布机、气刀涂布机、刮刀涂布机、棒涂机、刮刀涂布机、挤压涂布机、逆转辊涂布机或棒涂机。然而，优选油墨接受物液体通过柔性版印刷来施加。
油墨接受物液体优选具有这样的组成，当与纸衬板上的油墨接触时，油墨中的组分聚集在纸衬板上，从而抑制油墨渗透到纸衬板中，这对图像质量是有益的。
在优选的实施方案中，油墨接受物液体包括诱导油墨组分聚集的化合物，例如酸性化合物和多价阳离子化合物。
合适的酸性化合物是可能降低油墨的pH的化合物。
关于酸性化合物，可以使用有机酸性化合物和无机酸性化合物中的任一种，并且可以组合使用选自有机酸性化合物和无机酸性化合物中的两种或更多种化合物。
有机酸性化合物可以是具有酸性基团的有机化合物。酸性基团的实例包括磷酸基、膦酸基、次膦酸基、硫酸基、磺酸基、亚磺酸基和羧基。从油墨的聚集速率的观点来看，酸性基团优选为磷酸基或羧基，并且更优选羧基。
具有羧基的有机化合物(有机羧酸)的优选的实例包括聚丙烯酸、乙酸、乙醇酸、丙二酸、苹果酸(优选，DL-苹果酸)、马来酸、抗坏血酸、琥珀酸、戊二酸、富马酸、柠檬酸、酒石酸、邻苯二甲酸、4-甲基邻苯二甲酸、乳酸、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、这些化合物的衍生物及其盐(例如，多价金属盐)。这些化合物可以单独使用，或者可以组合使用其两种或更多种。
关于有机羧酸，从油墨的聚集速率的观点来看，优选使用二价或更高价羧酸，也称为多价羧酸。更优选油墨接受层包括选自丙二酸、苹果酸、马来酸、琥珀酸、戊二酸、富马酸、酒石酸、4-甲基邻苯二甲酸和柠檬酸的至少一种；和甚至更优选包括选自丙二酸、苹果酸、酒石酸和柠檬酸的至少一种。优选有机酸性化合物的pKa值低。
合适的无机酸性化合物包括磷酸、硝酸、亚硝酸、硫酸和盐酸；然而，无机酸性化合物不特别限于这些。关于无机酸性化合物，从油墨的聚集速率的观点来看，最优选磷酸。
在更优选的实施方案中，油墨接受层包括多价金属盐。
多价金属盐的优选的实例包括属于周期表的II族的任何碱土金属(例如，镁和钙)和周期表的XIII族的阳离子(例如，铝)的盐。作为金属的盐，优选羧酸盐(甲酸盐、乙酸盐、苯甲酸盐等)、硝酸盐、氯化物和硫氰酸盐。特别地，优选羧酸的钙盐或镁盐(例如，甲酸盐、乙酸盐和苯甲酸盐)、硝酸的钙盐或镁盐、氯化钙、氯化镁和硫氰酸的钙盐或镁盐。
酸性化合物和/或多价金属盐的含量优选为30-80重量%，更优选40-60重量%，基于油墨接受层的总干重。
为了可靠的处理，油墨接受层优选含有粘结剂。粘合剂优选为基于聚乙烯醇的聚合物或共聚物。
用于油墨接受层的优选的聚合物是聚乙烯醇(PVA)、乙烯醇共聚物或改性聚乙烯醇。改性聚乙烯醇可以是阳离子型聚乙烯醇，例如得自Kuraray的阳离子聚乙烯醇等级，例如得自Nippon Goshei的POVALTM C506、POVALTM C118。
用于油墨接受层的其它合适的粘合剂包括选自以下的聚合物粘结剂：羟乙基纤维素；羟丙基纤维素；羟乙基甲基纤维素；羟丙基甲基纤维素；羟丁基甲基纤维素；甲基纤维素；羧甲基纤维素钠；羧甲基羟乙基纤维素钠；水溶性乙基羟乙基纤维素；纤维素硫酸酯聚乙烯基缩醛；聚乙烯吡咯烷酮；聚丙烯酰胺；丙烯酰胺/丙烯酸共聚物；聚苯乙烯、苯乙烯共聚物；丙烯酸或甲基丙烯酸聚合物；苯乙烯/丙烯酸共聚物；乙烯-乙酸乙烯酯共聚物；乙烯基-甲基醚/马来酸共聚物；聚(2-丙烯酰氨基-2-甲基丙磺酸)；聚(二亚乙基三胺-共-己二酸)；聚乙烯基吡啶；聚乙烯基咪唑；改性的聚乙烯亚胺表氯醇；乙氧基化聚乙烯亚胺；含有醚键的聚合物，例如聚环氧乙烷(PEO)、聚环氧丙烷(PPO)、聚乙二醇(PEG)和聚乙烯基醚(PVE)；聚氨酯；三聚氰胺树脂；明胶；角叉菜胶；右旋糖酐；阿拉伯树胶；酪蛋白；果胶；白蛋白；壳多糖；壳聚糖；淀粉；胶原衍生物；胶棉和琼脂。
在制造方法的特别优选的实施方案中，油墨接受层含有基于聚乙烯醇和多价无机盐(优选CaCl2、Mg(NO3)2或Ca(NO3)2)的聚合物或共聚物。发现对于该组合获得优异的图像质量结果。
油墨接受层优选含有用于使油墨接受层的聚合物交联的化合物。交联剂优选以5-10重量%之间的量包括，基于油墨接受层中聚合物的总重量。优选的交联剂是硼酸，尤其是与聚乙烯醇组合。
在根据本发明的制造方法中，油墨接受层的干重优选小于0.8 g/m2，更优选在0.1-0.6 g/m2之间。这不仅成本有效，而且在瓦楞纸板上没有提供引起不期望的触觉作用的显著的浮雕。
从油墨的聚集速率的观点来看，油墨接受物液体的粘度优选在1 mPa.s至20mPa.s范围内，并且更优选在1 mPa.s至10 mPa.s范围内。
在25℃下，油墨接受物液体的表面张力优选为20 mN/m至50 mN/m，并且甚至更优选30 mN/m至45 mN/m。当表面张力在上述范围内时，这是有利的，因为抑制了涂层不均匀的发生。
保护性清漆层
喷墨印刷的图像可以通过层压透明的箔来保护。然而，优选将保护性清漆层施加到喷墨印刷的图像上。这带来了生产率的优点。例如，保护性清漆层仅需要施加到存在喷墨印刷的图像的区域。
优选在喷墨印刷之后施加保护性清漆层。保护性清漆层的施加可以通过任何已知的方法(例如涂布方法、柔性版印刷法方或喷墨方法)进行。涂布可以根据已知的涂布方法进行，使用棒涂机、挤出模头涂布机、气刀涂布机、刮刀涂布机、棒涂机、刮刀涂布机、挤压涂布机、逆转辊涂布机或棒涂机。然而，优选保护性清漆通过柔性版印刷来施加，因为发现这是最经济的方式。
用于保护性清漆层的优选的聚合物是基于聚氨酯的聚合物，优选作为聚合物分散体，例如自分散聚氨酯胶乳。
合适的保护性清漆层对于本领域技术人员来说是公知的，因为所谓的套印清漆已经经常用于瓦楞纸板的柔性版印刷中。
保护性清漆层可以用可UV固化的的套印清漆制成，但优选是水基的套印清漆。
合适的实例包括得自MICHELMAN的DigiguardTM 520 IJ、得自SIEGWERK的TP-UnilacTM高光泽OPV和UnilacTM Postprint Glossy OPV。
保护性清漆层的干重优选在0.5-4.0 g/m2之间，更优选1.0-3.0 g/m2。在这样的范围内的保护性清漆层的存在通常足以通过防止对图像的刮擦来保持图像质量。
喷墨印刷机
将压电通流印刷头掺入喷墨印刷机中。水性喷墨油墨由这些印刷头喷射，所述印刷头以受控的方式通过喷嘴将小液滴喷射到相对于印刷头移动的基材上。在多程喷墨印刷方法中，喷墨印刷头在横向方向上跨移动的油墨接受物表面来回扫描。有时喷墨印刷头在返回的途中不印刷。然而，为了生产率，优选双向印刷。然而，为了最佳的生产率，优选通过单程印刷方法进行印刷。这可以通过使用页宽喷墨印刷头或多个交错的喷墨印刷头来执行，其覆盖油墨接受表面的整个宽度。在单程印刷方法中，喷墨印刷头通常保持静止，而基材表面在喷墨印刷头下方运输。优选使用多个交错的喷墨印刷头，因为当印刷头含有一个或多个故障喷嘴并且必须更换时，这比页宽喷墨印刷头更成本有效。
在本发明的优选的实施方案中，喷墨印刷机是单程喷墨印刷装置，其包括具有外喷嘴表面积NS小于500 µm2的喷嘴的压电通流印刷头和上述水性喷墨油墨的上述组合。
在喷墨印刷装置中可以包括干燥器，用于去除至少一部分水性分散介质。合适的干燥器包括循环热空气的装置、烘箱、红外干燥器和使用空气抽吸的装置。
优选的干燥装置使用碳红外辐射(CIR)或包括发射近红外辐射的NIR源。NIR辐射能迅速进入喷墨油墨层的深度，并从整个层厚度中去除水和溶剂，而常规的红外和热空气能主要在表面处吸收并缓慢地传导到油墨层中，这通常导致较慢去除水和溶剂。
有效的红外辐射源的发射最大值在0.8-1.5 µm之间。这样的红外辐射源有时称为NIR辐射源或NIR干燥器。优选NIR辐射源是NIR LED形式，由于其紧凑的尺寸，其可以容易地安装在喷墨印刷头附近。
实施例
材料
除非另有说明，否则在以下实施例中使用的所有材料都可容易地从标准来源(例如Aldrich Chemical Co. (比利时)和Acros (比利时))获得。当使用时，水为去矿物质水。
PB15:3是用于SunfastTM Blue 15:3 (C.I.颜料蓝15:3颜料)的缩写，得自SUNCHEMICAL。
PR122是用于INK JET MAGENTA E 02 (C.I.颜料红122颜料)的缩写，得自CLARIANT。
PY151是用于Ink yet yellow H4G LV 3853 (C.I.颜料黄151颜料)的缩写，得自CLARIANT。
PBL7是用于PrintexTM 60 (炭黑颜料)的缩写，得自EVONIK。
Edaplan是用于EdaplanTM 482 (聚合物分散剂)的缩写，得自MUNZING。
Joncryl是用于JoncrylTM 8078 (聚合物分散剂)的缩写，得自JOHNSON POLYMERB.V.。
Tegowet是用于TegowetTM 270 (聚醚硅氧烷表面活性剂)的缩写，得自EVONIK。
PEG 200是平均分子量为200的聚乙二醇，得自CLARIANT。
TEA是三乙醇胺。
Proxel是用于1,2-苯并异噻唑啉-3-酮的5%水性溶液的缩写，可作为ProxelTM K从YDS CHEMICALS NV获得。
PVA是聚乙烯醇溶液，可作为PVA56-98-sol从UNILIN获得。
测量方法
1.平均粒度
用去矿物质水将油墨样品稀释至颜料浓度为0.002重量%。使用NicompTM 380Particle Sizing System确定颜料颗粒的数均粒度，基于动态光散射原理，使用发射波长为633 nm的激光器，并且在90度散射角下测量。
2.粘度
使用Brookfield DV-II+粘度计在1,000 s-1的剪切速率下在32℃下测量喷墨油墨的粘度。
3.外喷嘴表面积
使用得自NIKON的SMZ1500立体显微镜以11.25x的放大倍数确定印刷头的喷嘴板上的喷嘴孔的尺寸。取十个喷嘴确定的尺寸的平均值。所确定的喷嘴尺寸是计算外喷嘴表面积所必需的尺寸。例如，对于圆形喷嘴确定喷嘴直径，而对于矩形喷嘴测量长度和宽度两者。
4.短期潜伏期
用JetXpertTM的“潜伏期选项”确定短期潜伏期，其允许测量由印刷头喷射的一系列油墨液滴中特定目标油墨液滴的液滴速度和液滴体积。在0.5 s和1.0 s的印刷空闲时间内确定第二油墨液滴的液滴速度。印刷头设置适当的电压和油墨温度，以实现6 m/s的稳定状态液滴速度。第二油墨液滴的液滴速度损失小于20%被认为是良好的短期潜伏期。
5.薄雾形成
在印刷实验中目测评价薄雾形成，其中所有喷嘴以8kHz、1dpd印刷模式喷射油墨液滴。通过拖尾油墨液滴产生薄雾，该拖尾油墨液滴具有太低的液滴速度而不能在印刷的图像中形成卫星，但是替代地在印刷头的喷嘴板周围形成“油墨液滴云”。
6.平均干燥速度
直径5 cm的玻璃容器填充有100 g水性喷墨油墨，称重，并放入60℃的通风烘箱中。在1800 s的第一干燥时间段后，再次称重玻璃容器，并记录重量损失Δ重量%(1)。将相同的玻璃容器放回到烘箱中另外的9000 s，随后再次称重，并记录重量损失Δ重量%(2)。
根据公式(2)计算平均干燥速度ADS并以每秒的重量%损失表示：
Figure DEST_PATH_IMAGE008
式(2)。
为了在没有过大干燥器的单程喷墨印刷装置中获得可接受的干燥速度，ADS应当大于0.0025重量%损失/秒。
实施例1
该实施例说明用于外喷嘴表面积NS小于500 µm2的压电通流印刷头的水性喷墨油墨的可靠性。本发明说明含有β-铜酞菁颜料和水含量在式(I)所定义的范围内的青色油墨组合物。
浓缩的颜料分散体的制备
使用DisperluxTM混合机，通过将根据表2的组合物混合30分钟来制备浓缩的水性颜料分散体。
表2
组分的重量%： CP-1
PB15:3 15.00
Edaplan 15.00
水 70.00
随后使用DynomillTM KDL与0.4 mm钇稳定的锆珠YTZTM研磨介质(可从TOSOHCorp.获得)研磨浓缩的颜料分散体。用研磨珠将研磨机填充到其体积的一半，并以200 mL/min的流速和15 m/s的转速将分散体研磨3小时。研磨后，将分散体与珠分离。所得浓缩的颜料分散体CP-1用作制备相应的水性青色喷墨油墨的基础。平均粒径APD为138 nm。
青色喷墨油墨的制备
使用浓缩的颜料分散体CP-1，根据表3制备四种青色水性喷墨油墨Ink-1至Ink-4，以使水和有机溶剂PEG200具有不同的量。
表3
组分的重量%： Ink-1 Ink-2 Ink-3 Ink-4
PB15:3 2.20 2.20 2.20 2.20
Edaplan 2.20 2.20 2.20 2.20
Proxel 0.20 0.20 0.20 0.20
1,2-己二醇 3.00 3.00 3.00 3.00
甘油 20.00 20.00 20.00 10.00
PEG200 14.00 33.00 24.00 14.00
水 58.10 39.10 48.10 68.10
TEA 0.30 0.30 0.30 0.30
评价和结果
在用显微镜确定外喷嘴表面积NS之后，评价在表4中列出的印刷头和喷墨油墨的以下组合。端部喷射式压电印刷头由END标识，而通流压电印刷头由TF标识。
表4
组合 印刷头 类型 NS(µm<sup>2</sup>) 油墨 水的重量%
COMP-1 Ricoh<sup>TM</sup> Gen5 END 616 Ink-2 39.10
COMP-2 Ricoh<sup>TM</sup> Gen5S END 380 Ink-2 39.10
COMP-3 Ricoh<sup>TM</sup> Gen5S END 380 Ink-3 48.10
COMP-4 Ricoh<sup>TM</sup> Gen5S END 380 Ink-1 58.10
COMP-5 Samba<sup>TM</sup> G5L TF 486 Ink-1 58.10
COMP-6 Samba<sup>TM</sup> G3L HF TF 240 Ink-4 68.10
COMP-7 Samba<sup>TM</sup> G3L HF TF 240 Ink-2 39.10
INV-1 Samba<sup>TM</sup> G5L TF 486 Ink-3 48.10
INV-2 Samba<sup>TM</sup> G3L HF TF 240 Ink-1 58.10
INV-3 Samba<sup>TM</sup> G3L HF TF 240 Ink-3 48.10
评价表4的印刷头和水性喷墨油墨的组合的短期潜伏期和薄雾形成。确定用于水性喷墨油墨Ink-1至Ink-4的平均干燥速度并示于表5中。
表5
Figure 532492DEST_PATH_IMAGE009
从表5中可以看出，只有根据本发明的组合INV-1至INV-3才能实现良好的短期潜伏期，表现出没有薄雾形成并具有良好的平均干燥速度。
应该清楚的是，除非已知式(I)的与水含量的函数关系，否则难以设计具有以经济的方式提供良好的印刷可靠性的印刷头和油墨的组合的喷墨印刷装置。例如，组合COMP-3、INV-1和INV-3都使用含有48.1重量%水的相同的油墨Ink-3。COMP-3的端部喷射式印刷头的外喷嘴表面积在INV-1和INV-3的通流头的外喷嘴表面积之间，但由于在0.5 s和1.0 s印刷空闲时间时第二液滴的液滴速度小于1 m/s而在短期潜伏期内失效。组合INV-1和INV-3在0.5 s印刷空闲时间的液滴速度均为5.7 m/s，而它们在1.0 s印刷空闲时间的液滴速度分别为5.5 m/s和5.1 m/s。如果水含量增加太多，则喷射变得不稳定，如通过组合COMP-5相对INV-1以及组合COMP-6相对INV-3说明的。用有机溶剂代替组合INV-3的油墨中的太多的水导致薄雾形成和不可接受的干燥速度，如通过组合COMP-7所示，尽管可以保持短期潜伏期(在0.5 s印刷空闲时间时液滴速度为5.6 m/s，而在1.0 s印刷空闲时间时液滴速度为5.0m/s)。为了完整起见，在32℃下和在1,000 s-1的剪切速率下，确定在组合INV-1至INV-3中使用的喷墨油墨Ink-1和Ink-3的粘度分别为3.5 mPa.s和5.5 mPa.s。
实施例2
该实施例说明适用于在瓦楞纸板上可靠地印刷表现出高图像质量的彩色图像的水性喷墨油墨套装。
浓缩的颜料分散体CPK、CPC、CPM和CPY的制备
以与实施例1中对于浓缩的颜料分散体CP-1所述的相同方式制备浓缩的颜料分散体CPC、CPM、CPY和CPK，不同之处在于使用根据表6的组合物。
表6
组分的重量%： CPC CPM CPY CPK
PB15:3 15.0 --- --- ---
PR122 --- 15.0 --- ---
PY151 --- --- 15.0 ---
PB7 --- --- --- 15.0
Edaplan482 7.5 15.0 12.5 ---
Joncryl8078 --- --- --- 10.0
水 77.5 70.0 62.5 70.0
水性喷墨油墨套装的制备
随后通过用根据表7的其它油墨成分稀释浓缩的颜料分散体，以相同的方式将浓缩的颜料分散体CPC、CPM、CPY和CPK用于制备相应的喷墨油墨C、M、Y和K。重量%基于油墨的总重量。
表7
组分的重量%： 油墨C 油墨M 油墨Y 油墨K
PB15:3 3.0 --- --- ---
PR122 --- 3.0 --- ---
PY151 --- --- 3.0 ---
PB7 --- --- --- 3.0
Edaplan 1.5 3.0 1.5 0.0
Joncryl --- --- --- 1.5
水 47.4 45.9 47.4 47.4
Tegowet 0.1 0.1 0.1 0.1
甘油 29.0 29.0 29.0 29.0
乙二醇 11.0 11.0 11.0 11.0
2-吡咯烷酮 8.0 8.0 8.0 8.0
油墨接受层的制备
制备具有根据表8的组成的涂料组合物COAT-1。
表8
组分的重量%： COAT-1
PVA 52.98
CaCl<sub>2</sub> 4.64
硼酸 6.00
水 36.38
评价和结果
在配备得自FUJIFILM DIMATIX Inc.的SambaTM G3L喷墨印刷头(NS = 240 µm2)的JetXpertTM液滴观察器上测试所有喷墨油墨的喷射性能。在20 kHz、40 kHz和60 kHz下，对于所有喷墨油墨套装，观察到100%油墨覆盖的稳定喷射5分钟。
将涂料组合物COAT-1以4 µm的湿层厚度施加到得自SAPPI的白色FusionTM顶衬上。将涂层在60℃的烘箱中干燥，得到干重厚度为0.36 g/m2的油墨接受层。使用SambaTM G3L喷墨印刷头用表7的CMYK喷墨油墨在油墨接受层上印刷图像。
附图标记列举
在表9中列举用于附图的附图标记。
表9
Figure 330683DEST_PATH_IMAGE011

Claims (15)

1.印刷的瓦楞纸板的制造方法，所述方法包括以下步骤：
a)提供具有油墨接受层的纸衬板(23)；和
b)使用具有外喷嘴表面积NS小于500 µm2的喷嘴的压电通流印刷头(25)在所述油墨接受层上用一种或多种着色的水性喷墨油墨喷墨印刷图像；
其中所述一种或多种着色的水性喷墨油墨含有其量为由式(I)定义的A重量%的水：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
式(I)
其中所述重量%基于所述水性喷墨油墨的总重量；
其中sqrt(NS)表示所述外喷嘴表面积NS的平方根；和
其中A重量%≥40重量%。
2.如权利要求1所述的制造方法，包括将喷墨印刷的纸衬板(27)层压到瓦楞纸板的槽纹纸板上的步骤c)。
3.如权利要求1或2所述的制造方法，其中根据单程印刷方法进行所述喷墨印刷。
4.如权利要求1-3中任一项所述的制造方法，其中所述油墨接受层含有基于聚乙烯醇和多价金属盐优选CaCl2、Mg(NO3)2或Ca(NO3)2的聚合物或共聚物。
5.如权利要求1-4中任一项所述的制造方法，包括在所述喷墨印刷的图像上施加保护性清漆层的步骤。
6.如权利要求1-5中任一项所述的制造方法，其中所述油墨接受层和/或所述保护性清漆层通过柔性版印刷施加。
7.如权利要求1-6中任一项所述的制造方法，其中所述外喷嘴表面积NS小于300 µm2。
8.如权利要求1-7中任一项所述的制造方法，其中所述一种或多种水性喷墨油墨在1,000 s-1的剪切速率下在32℃下的粘度在3.0-8.0 mPa.s之间。
9.如权利要求1-8中任一项所述的制造方法，其中所述油墨接受层的干重小于0.8 g/m2。
10.如权利要求1-9中任一项所述的制造方法，其中所述纸衬板(23)以辊的形式提供。
11.如权利要求1-10中任一项所述的制造方法，其中所述着色的水性喷墨油墨包括：
a)青色水性喷墨油墨，其含有β-铜酞菁颜料；
b)品红色或红色水性喷墨油墨，其含有选自C.I.颜料红57/1、C.I.颜料红122、C.I.颜料紫19及其混晶的颜料；
c)黄色水性喷墨油墨，其含有选自C.I.颜料黄74、C.I.颜料黄138、C.I.颜料黄151及其混晶的颜料；和
d)黑色水性喷墨油墨，其含有炭黑颜料。
12.如权利要求1-11中任一项所述的制造方法，其中所述纸衬板(23)具有白色。
13.如权利要求1-12中任一项所述的制造方法，其中所述印刷的瓦楞纸板是单壁或双瓦楞纸板，优选单壁瓦楞纸板。
14.用于制造印刷的瓦楞纸板的组合，所述组合包括：
a)具有外喷嘴表面积NS小于500 µm2的喷嘴的压电通流印刷头；和
b)来自水性喷墨油墨套装的水性喷墨油墨，其中所述水性喷墨油墨套装包含：
-青色水性喷墨油墨，其含有β-铜酞菁颜料；
-品红色或红色水性喷墨油墨，其含有选自C.I.颜料红57/1、C.I.颜料红122、C.I.颜料紫19及其混晶的颜料；
-黄色水性喷墨油墨，其含有选自C.I.颜料黄74、C.I.颜料黄138、C.I.颜料黄151及其混晶的颜料；和
-黑色水性喷墨油墨，其含有炭黑颜料；
其中所述水性喷墨油墨含有其量为由式(I)定义的A重量%的水：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
式(I)
其中所述重量%基于所述水性喷墨油墨的总重量；
其中sqrt(NS)表示所述外喷嘴表面积NS的平方根；和
其中A重量%≥40重量%。
15.如权利要求1-13中任一项所述的印刷的纸板的制造方法用于制造瓦楞纸板包装盒的用途，其中所述喷墨印刷的图像位于所述瓦楞纸板包装盒的内部。
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