JP6830670B2 - イオノマーベースの印刷可能な被覆 - Google Patents

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Description

[0001]本特許出願は、２０１５年１２月１８日出願の「種々の基材用のイオノマーベースのデジタル印刷可能な被覆」と題された米国仮特許出願６２／２６９，４３３（その全部を参照として本明細書中に包含する）に対する優先権を主張する。
[0002]本発明は、デジタル印刷プライマーに関し、より詳しくはエチレンとカルボン酸の１種類以上のコポリマーのイオノマーベースの水性分散液を含むデジタル印刷プライマー被覆配合物に関する。
[0003]近年において、電子写真システムを用いるオンデマンドデジタル印刷機の使用が普及してきている。かかるシステムにおいては、感光ドラム上にトナー画像を形成し、次に紙又はポリマーフィルムのシート又はウエブ上に印刷するための中間転写ブランケット又はベルト上に電気的に転移させる。トナー配合物は、トナー粒子、及びトナー粒子が飛散しないようにする溶剤を含む。従来は、これらのシステムにおける溶剤は、トナーを基材表面に転移させる前に蒸発させることか、或いはトナーを転移させた後に乾燥することのいずれかによって除去される。例えば、感光画像ドラムと印圧ドラムによって裏面上に支持されている基材の表面との間に、熱オフセットブランケットシリンダーを配置することができる。トナーをオフセットブランケットシリンダーによって加熱して、トナーを溶融して均一なブレンドにし、次にオフセットブランケットシリンダーがトナーを基材表面上に転移させる際に溶剤を蒸発させる。
[0004]トナーの接着不良は、１以上の種々の機構から起こる可能性がある。例えば、トナーは、トナーを基材表面に定着する融着工程がないと基材表面に接着できない可能性がある。他の例においては、基材表面へのトナーの不完全な転移が起こって、オフセットブランケットシリンダー上に残渣が残留する場合があり、これによりブランケット寿命の不具合が生じる。トナーの接着性を増大させるために基材を被覆又はプライマーで処理（最適化）していないと、トナーはかかるフィルム又は紙基材に良好に転移及び／又は良好に接着しない。
[0005]プライマー被覆は、紙又はポリマーフィルム基材へのトナーの接着性を促進するために用いられている。紙及びポリマー基材へのトナーの接着性を増大させるために用いられている従来のエチレン−アクリル酸コポリマーベースの被覆は、しばしば更なるプレコートを用いている。
[0006]したがって、更なるプレコートを塗布する必要なしに種々のポリマー及び非ポリマー基材へのトナーの接着性を与え、安定で、取り扱うのが容易で、最も高い評価値を達成するための改定ブランケット親和性要件を満足するプライマー被覆に対する必要性が当該技術において存在する。
[0007]ここに与える種々の態様は、金属塩、及びエチレンと１種類以上の酸系モノマーのコポリマーを含む水性分散液を含むプライマー被覆配合物を包含する。
[0008]また、コバインダー(co-binder)、及び酸系モノマーと共重合して中和してイオノマーを形成しているエチレンのブレンドを含む水性分散液の複数の態様も記載する。
[0009]ここに与える複数の態様はまた、酸系モノマーと共重合して中和してイオノマーを形成しているエチレンを含む水性分散液を基材に施すことを含む方法も提供する。
[0010]更なる特徴及び有利性は、以下の詳細な記載において示され、一部はその記載から当業者に容易に明らかになるか、或いは以下の詳細な説明及び特許請求の範囲を含む本明細書に記載する複数の態様を実施することによって認識されるであろう。
[0011]上記の概説及び以下の詳細な記載は、両方とも種々の態様を記載するものであり、特許請求されている主題の本質及び特質を理解するための概要及び骨格を与えることを意図していることを理解すべきである。
[0012]ここで、イオノマーベースのプライマー被覆の種々の態様を詳細に述べる。概して、これらの種々の態様は、プレコートの必要なしに種々の基材へのトナーの接着性を増大させるイオノマーベースのプライマー被覆を提供する。このプライマー被覆は、紙、フィルム、及び不織布のような広範囲の基材上で用いることができる。被覆は、かかる基材へのトナーの増大した接着性を与えることができ、基材がインク接着性及びブランケット親和性の認証のための優れた性能を達成することを可能にすることができる。特に、種々の態様は、ポリマーベースのフィルムによって示されているものを超える電子写真印刷の課題を現在まで示しているセルロースベースの基材上で被覆を用いることを可能にする。したがって、種々の態様は、更なるプレコートを施す必要なしに、種々のポリマー基材及び紙などの非ポリマー基材への向上したトナーの接着性を与える。更に、種々の態様は、より高い融点のために、ブランケット転移型の用途において増加したブランケット寿命をもたらすことができる。
[0013]他に示していない限りにおいて、本明細書及び特許請求の範囲における範囲の開示は、その範囲それ自体、及びその中に含まれる全て、並びに端点を包含すると理解すべきである。
[0014]本発明の幾つかの態様は、種々の基材に関して用いるためのイオン性コポリマーを含むプライマー被覆に関する。好適な基材としては、紙（アート紙、コート紙、及びボール紙を含む）、フィルム、不織布などが挙げられるが、これらに限定されない。本明細書において用いる「フィルム」とは、ビスコース、アセテート、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ（塩化ビニル）、ポリスチレン、ナイロン、ポリカーボネート、ポリ（エチレンテレフタレート）、又はポリ（ブチレンテレフタレート）のような有機樹脂から製造される基材を指す。本明細書において用いる「不織布」とは、木材セルロース、綿、レーヨン、ポリ（エチレンテレフタレート）、ポリ（ブチレンテレフタレート）、ポリアクリロニトリル、又はポリプロピレンのような繊維材料から製造される基材を指す。具体的な態様においては、基材は紙である。
[0015]コポリマーに関して、種々の組成及び量が意図される。本明細書において用いる「コポリマー」とは、２種類以上のモノマーから構成されるポリマーを指す。種々の態様においては、コポリマーには、α−オレフィンと１種類以上の酸系モノマーを含ませることができる。α−オレフィンは、例として（しかしながら限定ではない）、エチレン、プロピレン、イソブチレン、１−ブテン、１−ペンテン、１−ヘキセン、４−メチル−１−ペンテン、１−オクテン、又はこれらの組合せであってよい。酸系モノマーは、例として（しかしながら限定ではない）、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸及び無水物、イタコン酸、フマル酸、クロトン酸及びシトラコン酸並びに無水物、マレイン酸水素メチル、マレイン酸水素エチル、アクリル酸エチル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、アクリル酸メチル、アクリル酸イソブチル、フマル酸メチル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、安息香酸ビニル、塩化ビニル、塩化ビニリデン、アクリルアミド、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、フマロニトリル、又はこれらの組合せ若しくは誘導体であってよい。幾つかの態様においては、コポリマーはエチレン及び少なくとも１種類の酸系モノマーを含む。幾つかの特定の態様においては、コポリマーはエチレンとアクリル酸又はメタクリル酸を含む。
[0016]また、コポリマー中のα−オレフィン及び酸系モノマーの種々の量も意図される。理論によっては縛られないが、酸系モノマーは被覆組成物に粘着性を与える。而して、酸の量を約２０重量％より低く低下させることは、かかる被覆組成物によって与えられる接着性が十分であるとは当業者は考えないので、しばしば好適であるとはみなされない。しかしながら、種々の態様においては、酸系モノマーは、コポリマーを基準として約５モル％〜約３０モル％の量で存在させることができる。酸系モノマーは、特定の態様に応じて、コポリマーを基準として約１０重量％〜約２５重量％、約１２．５重量％〜約２０重量％、又は更には約１５重量％の量で存在させることができる。幾つかの具体的な態様は、コポリマーを基準として約５重量％〜約１８重量％、コポリマーを基準として約１２重量％〜約２２重量％、コポリマーを基準として約１０重量％乃至約２０重量％未満、又はコポリマーを基準として約９重量％〜約１８重量％の量の酸系モノマーを包含する。したがって、α−オレフィンは、コポリマーを基準として約７０重量％〜約９５重量％、約７５重量％〜約９０重量％、約８０重量％〜約８７．５重量％、又は更には約８５重量の量で存在させることができる。１つの特定の態様においては、コポリマーは、約１５重量％のアクリル酸又はメタクリル酸、及び約８５％のエチレンを含む。
[0017]理論によっては縛られないが、従来は、低い酸の量（例えば、コポリマーを基準として約２０重量％未満の酸系モノマー）を含むコポリマーを用いると、粘度が増加し、それによって加工性の問題が生起して、組成物がプライマー又は被覆組成物として用いるのに好適でなくなると考えられていた。特に、コポリマーの低いメルトインデックス（Ｉ２）は高い粘度を示し、インクとの有効でない相互作用を生起させて、劣ったインクの接着性を引き起す。しかしながら、本明細書に記載する種々の態様は、ＡＳＴＭ−Ｄ１２３８にしたがって１９０℃及び２．１６ｋｇにおいて測定して約１ｇ／１０分〜約２，０００ｇ／１０分のメルトインデックス（Ｉ２）を有するコポリマーを包含し、これらはプライマーとして種々の基材に施すのに好適なままである。種々の態様のコポリマーは、ＡＳＴＭ−Ｄ１２３８にしたがって１９０℃及び２．１６ｋｇにおいて測定して約１ｇ／１０分〜約２，０００ｇ／１０分のメルトインデックス（Ｉ２）、及び約６５℃より高い融点を有する。幾つかの態様においては、本コポリマーは、１９０℃において測定して約１０ｇ／１０分〜約１，０００ｇ／１０分、約２０ｇ／１０分〜約１００ｇ／１０分、約１０ｇ／１０分〜約２５０ｇ／１０分、又は更には約３０ｇ／１０分〜約６５ｇ／１０分のメルトインデックスを有する。
[0018]種々の態様においては、コポリマーは、エチレンとメタクリル酸のイオノマー、又はエチレンとアクリル酸のイオノマーのようなイオノマーである。イオノマーは、コポリマーを、少なくとも１種類の固定塩基(fixed base)などの１種類以上の中和剤と共に分散させて、イオノマーの水性分散液を形成することによって形成することができる。本明細書において用いる「イオノマー」という用語は、少なくとも部分的に金属含有中和剤によって中和された少なくとも１種類の酸系モノマーを含むコポリマーを指す。この水性分散液には、固形分基準で約１０重量％〜約１００重量％のコポリマー、固形分基準で約１５重量％〜約７５重量％のコポリマー、固形分基準で約２０重量％〜約６０重量％のコポリマー、又は更には固形分基準で約３０重量％〜約４０重量％のコポリマーを含ませることができる。中和剤は、例として（しかしながら限定ではない）、固定塩基、又は１種類以上の固定塩基とアミンのブレンドであってよい。より具体的には、中和剤は、アンモニア、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、２−アミノ−２−メチル−１−プロパノール（ＡＭＰ）、一価、二価、又は三価金属塩基、或いはこれらのブレンドであってよい。幾つかの態様においては、中和剤は、水酸化カリウムとアンモニア、水酸化カリウムとＡＭＰ、水酸化ナトリウムとアンモニア、又は水酸化ナトリウムとＡＭＰのブレンドである。理論によっては縛られないが、固定塩基は、より少ない利用できる反応性部位及び高い粘度のために低い酸含量及び低いメルトインデックスを有するコポリマーを分散させるために用いることができる。固定塩基は、アンモニアのようなより弱い揮発性アミンと比べてより強力で、より有効な中和剤である。
[0019]種々の態様においては、中和剤は、水性分散液の体積を基準として約０．１体積％より多い量で存在させる。しかしながら、中和剤の具体的な体積は、特定の態様、所望の中和のレベル、及び分散方法によって変化する可能性がある。幾つかの態様においては、コポリマー上の利用できる酸基の約１０％〜約１００％を中和するのに十分な量の中和剤を用いる。他の態様においては、コポリマー上の利用できる酸基の約２０％〜約９５％、約３０％〜約９０％、又は更には約４０％〜約８０％を中和するのに十分な量の中和剤を用いる。特定の態様においては、中和レベルは、過剰の中和剤を加えることによって１００％を超過させることができる。より高いｐＨ値は、水性プライマー被覆中の防腐剤の必要性を最小にする。
[0020]種々の態様においては、プライマー被覆は、乾燥被覆の重量を基準として約５０重量％より多いイオノマーを含む。例えば、プライマー被覆には、乾燥被覆の重量を基準として約５０重量％〜約１００重量％のイオノマー、約５０重量％〜約９０重量％のイオノマー、約５０重量％〜約８０重量％のイオノマー、約５０重量％〜約７０重量％のイオノマー、約６０重量％〜約１００重量％のイオノマー、約６０重量％〜約９０重量％のイオノマー、約６０重量％〜約８０重量％のイオノマー、約７０重量％〜約１００重量％のイオノマー、又は更には約７０重量％〜約９０重量％のイオノマーを含ませることができる。幾つかの態様においては、イオノマーは、乾燥被覆の最も大きな重量％を構成する成分である。
[0021]被覆の種々の態様はまた、１種類以上のコバインダーも含む。理論によっては縛られないが、コバインダーは、プライマー被覆の粘着性を減少させることによって、被覆をそれを施す基材とより親和性にすることを助けることができる。コバインダーはまた、プライマーに関するコスト効率のよい送達機構を与えることもできる。コバインダーは、例として（しかしながら限定ではない）、デンプン、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース、グアー、天然ゴム、セルロースエーテル、及びこれらの組合せであってよい。コバインダーは、固形分基準で水性分散液を基準として約１０重量％〜約９０重量％の量で存在させることができる。幾つかの態様においては、コバインダーは、固形分基準で水性分散液を基準として約２５重量％〜約７５重量％の量で存在させる。特定の態様においては、コバインダーは、固形分基準で水性分散液を基準として約２０重量％〜約３０重量％、約４５重量％〜約５５重量％、又は更には約７０重量％〜約８０重量％の量で存在させることができる。種々の態様においては、コバインダーは、コバインダーとコポリマーとの重量比が１：５〜５：１になるように配合物中に存在させる。幾つかの態様においては、コバインダーは、コバインダーとコポリマーとの重量比が１：１〜５：１又は１：５〜１：１になるように配合物中に存在させることができる。具体的な態様においては、コバインダーとコポリマーとの重量比は、１：１〜３：１又は１：１〜１：３である。用いる特定のコバインダーは特定の態様に応じて変化する可能性があり、特に基材に応じて選択することができる。例えば、デンプンは、紙のようなセルロースベースの基材に施すことを目的とする被覆のためのコバインダーとして選択することができる。コバインダーがデンプンである態様においては、デンプンは、イオン性デンプン、酸化デンプン、エチル化デンプンなどのような変性デンプンであってよい。理論によっては縛られないが、デンプンに対して変性を行うことによって、コバインダーのコポリマーとの親和性を増加させることができる。例えば、エチル化デンプンは、コバインダーを、エチレン-アクリル酸コポリマー中のエチレンとより親和性にすることができる。変性するデンプンは、トウモロコシ、ジャガイモ、サツマイモ、小麦、米、サゴ、タピオカ、モチトウモロコシ、サトウモロコシ、高アミローストウモロコシなどの任意の植物源を由来とするものであってよい。好適なデンプンとしては、Pen-Cote（登録商標）(Penford Products, Cedar Rapids, IA)の商標で商業的に入手できるものが挙げられる。
[0022]幾つかの態様においては、プライマー被覆に１種類以上の更なる添加剤を含ませることができる。例えば、添加剤としては、顔料、染料、光学増白剤、架橋剤、消泡剤、静電防止剤、分散剤、増粘剤、及び防腐剤を挙げることができる。プライマー被覆はまた、ポリウレタン、尿素、ステアレート、ＰＥＩ（ポリエチレンイミン）、架橋剤、水素化炭化水素ロジン又はロジンエステル、アクリルポリマー分散液などのような接着促進剤を用いることによって増強される。理論によっては縛られないが、接着促進剤は、基材に対するプライマー被覆の接着性を促進させ、及び／又はプライマー被覆に対するインクの接着性を促進させるのを助けることができる。
[0023]プライマー被覆は、プライマー被覆を基材の少なくとも１つの主要表面に施し、被覆を乾燥することによって基材上に付着させることができる。種々の態様においては、プライマー被覆は、ニートか又は水で希釈して施すことができる。基材へのプライマー被覆の適用は、例として（しかしながら限定ではない）、浸漬、噴霧、ロッド又はローラーなどの種々の方法の任意の１つを用いるか、或いはサイズプレス、ウォーターボックス(water box)、ブレードコーター、キャストコーター、ロッドコーター、エアナイフコーター、カーテンコーター、フィルムプレスコーター、フレキソコーターなどのような装置を用いて達成することができる。プライマー被覆は、態様に応じて、抄紙機とオンラインか、或いはオフラインで施すことができる。
[0024]上記に記載した種々の態様によって、インク受理性及びブランケット寿命に関係する工業規格を満足するか又はこれを上回るプライマー被覆が与えられる。例えば、種々の態様によって、イオノマー及びデンプンを含ませているにもかかわらず、インク受理性における予期しなかった向上が与えられた。例えば、低い酸含量及び高い粘度を有するコポリマーから生成するイオノマーは、インクとの有効でない相互作用を有して劣ったインク接着性をもたらす可能性がある。しかしながら、下記に示すように、酸系コポリマーを中和することによって形成されるイオノマーの水性分散液とブレンドしたデンプンを含ませたプライマー被覆は、インク接着性に関する工業規格を満足するか又はそれを上回る。
[0025]種々の態様を示すために以下の実施例を与えるが、これらは特許請求の範囲を限定することは意図しない。全ての部及びパーセントは、他に示していない限りにおいて重量基準である。
[0026]２０グラム（２０ｇ）のエチレン−アクリル酸コポリマー（３３のメルトインデックス（Ｉ２）、１５％のアクリル酸モノマー、Exxon Mobil, Antwerpen,ベルギーからEscor 5200として入手できる）、並びに軟水、水酸化カリウム（ＫＯＨ、Nexeo Solutions, Woodlands, TXから入手できる）、及び水酸化アンモニウム（ＮＨ４ＯＨ、Univar Redmond, WAから入手できる）の混合物を反応器中に加えた。反応混合物の温度を１２０℃まで徐々に上昇させ、１２０℃〜１３０℃の間に約２．５時間維持し、反応混合物を撹拌した。加熱時間の後、反応器を周囲温度に冷却し、プライマー（実施例１）を、約９．５〜約１０．８のｐＨを有する僅かに褐色のエマルジョンとして回収した。
[0027]実施例１に関して上記に記載した方法と同様の方法で、更に実施例２〜４を調製した。しかしながら、実施例２〜４には、異なる塩基及び複数の塩基のブレンドを含ませた。実施例５は、エチレン−メタクリル酸（６０のメルトインデックス（Ｉ２）、１５％のメタクリル酸モノマー、DuPont, Wilmington, DEからNucrel 960として入手できる）、並びに水酸化カリウムとＡＭＰの混合物を用いて調製した。また、実施例１と同様の方法で比較例１も調製した。しかしながら、比較例１には、エチレンアクリル酸（２０％のアクリル酸モノマー）、及び中和剤としてアミン塩基のみを含ませた。実施例１〜５及び比較例１のプライマーに関するそれぞれの成分の量を表１にグラム（ｇ）で示す。
Figure 0006830670
[0028]表１に報告するように、実施例１〜５は塩基性のｐＨ（９より高い）を示したのに対して、比較例１のプライマーはほぼ中性のｐＨを示した。ｐＨはコバインダーとの親和性に影響を与える可能性がある。また、イオノマーを製造するために固定塩基を用いると、固定塩基はより有効な中和剤として機能するより強力でより反応性の塩基であるのでより高いｐＨをもたらす。
[0029]実施例１〜５及び比較例１のプライマーのそれぞれを、１部のプライマーに対して３部（固形分／固形分）のエチル化デンプン（Pen-Cote（登録商標）、Penford Products, Cedar Rapids, IAから入手できる）と混合した。次に、LabMaster Pilot実験用コーター（Faustel, Inc., Germantown, WIから入手できる）を用いて、デンプンとプライマーのブレンドを未被覆の上質５５ポンド原紙の両面に施した。ブレンドは、面あたり０．６〜０．８乾燥ｇｓｍのプライマーの目標被覆重量で施した。被覆した紙を、LabMasterコーター上でドライヤーを用いて乾燥し、次に約７０〜約７５のシェフィールド平滑度にカレンダー加工した。
[0030]乾燥してカレンダー加工したら、被覆した紙を、Hewlett-Packard Indigo 6600プレス上で種々のＨＰカラーブロックパターンを用いて印刷した。インク接着性を、ＡＳＴＭ−Ｆ２２５２／Ｆ２２５２Ｍにしたがい、テープ引張試験を用いて種々の時間間隔で測定した。インク接着性結果を表２に示す。
Figure 0006830670
[0031]表２に示すインク接着性結果を考慮して、比較例１よりも向上した性能を示した種々の組成物（例えば実施例１及び５）を更なる試験のために選択した。更なる試験の結果を表３示す。表３において、被覆した紙は、インク接着性が最長で６０分後に８０％より高い場合に「写真推奨」と示す。
Figure 0006830670
[0032]実施例１及び５を、エチル化デンプン、光学増白剤（ＯＢＡ）、防腐剤、水酸化アンモニウム（ｐＨを約８．５より高くなるように調節するため）、水、消泡剤、及び抄紙機サイズプレス上の被覆の走行性を最適にする他の添加剤と混合した。具体的には、実施例１〜５を、プライマー１部に対して３部（固形分／固形分）のデンプンと混合した。それぞれのブレンドを、１４８ｇｓｍ（１００ポンドテキストグレード）の坪量で上質紙シート上に被覆し、抄紙機上で乾燥した。紙は、プライマー被覆重量が約１３ポンド／トン〜約２３ポンド／トンで変化するように被覆した。被覆したシートを細長く切り裂いてシート状にし、次にＨＰ認証規格にしたがって試験した。試験の結果を表４に示す。
Figure 0006830670
[0033]表３と同じように、表４において、被覆した紙は、インク接着性が最長で６０分後に８０％より高い場合に「写真推奨」と示す。ブランケット寿命は、ブランケットクリーナーページ(blanket cleaner page)を用いることによって測定した。表４において、ブランケット寿命は、３番目の赤色ブランケットクリーナーページ(third red blanket cleaner page)が清浄で、１２，０００刷において僅かなブランケットメモリー(blanket memory)が観察される場合に、２つ星（＊＊）と示す。ブランケット寿命は、１番目の赤色ブランケットクリーナーページが清浄で、少なくとも１２，０００刷までに関して非常に少量のブランケットメモリーが存在する場合に、３つ星（＊＊＊）と示す。５番目の赤色ブランケットクリーナーページが清浄でないか、又は白色が観察され、ドット／クラック／ガラスメモリー(dots/cracks/glass memory)の大きな欠如が存在する場合には、不良（「不良」）を示す。表４に示されるように、実施例１は、２１．２ポンド／トンで被覆した場合に比較例１よりも向上したブランケット寿命を示す。
[0034]更なるプライマーをインク接着性結果に関して評価し、比較例１と比べた。特に、ＥＡＡ（２０％アクリル酸モノマー）を種々の量で中和して実施例６〜１０を調製した。実施例６〜１０のそれぞれに関する中和レベル、及び中和のために用いた塩基を表５に報告する。塩基には、イオノマーを生成させるために固定塩基（実施例６、７、及び８）、或いは固定塩基と揮発性アミンの組合せ（実施例９及び１０）を含ませた。比較例１、２、３、及び４には、塩基として揮発性アミンを含ませた。
[0035]実施例６〜１０及び比較例１〜４のそれぞれを、１部のプライマーに対して３部（固形分／固形分）のエチル化デンプン（Pen-Cote（登録商標）、Penford Products, Cedar Rapids, IAから入手できる）と混合した。次に、LabMaster Pilot実験用コーター（Faustel, Inc., Germantown, WIから入手できる）を用いて、デンプンとプライマーのブレンドを未被覆の上質５５ポンド原紙の両面に施した。ブレンドは、面あたり０．６〜０．８乾燥ｇｓｍのプライマーの目標被覆重量で施した。被覆した紙を、LabMasterコーター上でドライヤーを用いて乾燥し、次に約７０〜約７５のシェフィールド平滑度にカレンダー加工した。
[0036]乾燥してカレンダー加工したら、被覆した紙を、Hewlett-Packard Indigo 6600プレス上で種々のＨＰカラーブロックパターンを用いて印刷した。インク接着性を、ＡＳＴＭ−Ｆ２２５２／Ｆ２２５２Ｍにしたがい、テープ引張試験を用いて種々の時間間隔で測定した。インク接着性結果を表５に示す。
Figure 0006830670
[0037]表１〜５に示されるように、固定アルカリ又はブレンドした塩基（固定塩基とアミン塩基）を用いて形成した分散液は、揮発性アミンを用いたバージョンよりも高いインク接着性絶対評価値を有していた。更に、これらの分散液は、揮発性アミンバージョンと比べて同等又は向上したブランケット親和性評価値を示した。このデータは、固定アルカリ又は固定アルカリとアミン塩基のブレンドを用いて生成させたイオノマーは、揮発性アミンを用いて生成させたプライマーよりも向上したインク接着性及びブランケット寿命評価値を与えることを示唆している。
[0038]上記に記載したように、エチレンと１種類以上の酸系モノマーのイオノマーベースのコポリマーのブレンドを含む被覆配合物は、向上したインク接着性を与える。種々の態様においては、被覆配合物はサイズプレスを用いて基材上に付着させることができる。したがって、理論によっては縛られないが、種々の態様は、コポリマーを揮発性アミンで中和することによって形成される分散液と比べてインク接着性及びブランケット寿命評価値を向上させることができる印刷プライマー被覆を与えることができる。
[0039]更に、上記に記載したように、エチレンと、コポリマーを基準として約２０重量％未満の１種類以上の酸系モノマーのコポリマーを含む被覆配合物は、紙のようなセルロースベースの基材などの種々の基材上でプライマーとして用いることができる。特に、種々の態様は、従来はプライマーとしての使用に適合しない粘度を与えると考えられていた、コポリマーを基準として５重量％〜１８重量％の酸系モノマーを含む。しかしながら、本明細書に記載する種々の態様は、少量（例えばコポリマーを基準として約２０重量％未満）の酸モノマー、及び高い粘度（例えば、ＡＳＴＭ−Ｄ１２３８にしたがって１９０℃及び２．１６ｋｇにおいて測定して約１ｇ／１０分〜約１，０００ｇ／１０分又はそれ以上のメルトインデックス（Ｉ２））を有するコポリマーは、紙基材上で用いた際に向上したインク接着性を与えることを示している。
[0040]以下の付番付きの項を参照して複数の態様を記載することができ、好ましい特徴は従属項において説明されている。
[0041]１．金属塩、及びエチレンと１種類以上の酸系モノマーのコポリマーを含み、酸系モノマーは約５重量％〜約１８重量％の量で存在し、コポリマーは、ＡＳＴＭ−Ｄ１２３８にしたがって１９０℃及び２．１６ｋｇにおいて測定して約１ｇ／１０分〜約１，０００ｇ／１０分のメルトインデックス（Ｉ２）を有する水性分散液を含むプライマー被覆配合物。
[0042]２．コバインダー、及び酸系モノマーと共重合して中和してイオノマーを形成しているエチレンのブレンドを含む水性分散液。
[0043]３．酸系モノマーと共重合して中和してイオノマーを形成しているエチレンを含む水性分散液。
[0044]４．デンプン、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース、グアー、天然ゴム、セルロースエーテル、及びこれらの組合せからなる群から選択されるコバインダーを更に含む、上記の項のいずれかの水性分散液。
[0045]５．コバインダーとコポリマーとの重量比が１：５〜５：１である、上記の項のいずれかの水性分散液。
[0046]６．酸系モノマーが、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸及び無水物、イタコン酸、フマル酸、クロトン酸及びシトラコン酸並びに無水物、マレイン酸水素メチル、マレイン酸水素エチル、アクリル酸エチル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、アクリル酸メチル、アクリル酸イソブチル、フマル酸メチル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、安息香酸ビニル、塩化ビニル、塩化ビニリデン、アクリルアミド、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、及びフマロニトリルからなる群から選択される、上記の項のいずれかの水性分散液。
[0047]７．酸系モノマーが、アクリル酸、メタクリル酸、又はこれらの組合せを含む、上記の項のいずれかの水性分散液。
[0048]８．コポリマーが、エチレンアクリル酸、エチレンメタクリル酸、又はこれらの組合せを含む、上記の項のいずれかの水性分散液。
[0049]９．コポリマーが、固定塩基、又は固定塩基と１種類以上のアミンのブレンドを含む中和剤で中和されている、上記の項のいずれかの水性分散液。
[0050]１０．中和剤が、水酸化カリウム又は水酸化ナトリウムとアンモニア又はＡＭＰのブレンドを含む、第９項の水性分散液。
[0051]１０．水性分散液が約０．１体積％より多い中和剤を含む、第９又は１０項の水性分散液。
[0052]１１．コポリマー上の利用できる酸基の約１０％〜約１００％が中和されている、上記の項のいずれかの水性分散液。
[0053]１２．コポリマーが約５モル％〜約３０モル％の１種類以上の酸系モノマーを含む、第２〜１１項のいずれかの水性分散液。
[0054]１３．酸系モノマーが、コポリマーを基準として約９重量％〜約１８重量％の量で存在する、上記の項のいずれかの水性分散液。
[0055]１４．コポリマーが約１０ｇ／１０分〜約２５０ｇ／１０分のメルトインデックス（Ｉ２）を有する、第２〜１３項のいずれかの水性分散液。
[0056]１５．上記の項のいずれかの水性分散液を紙基材に施すことを含む方法。
[0057]１６．被覆された基材上に印刷することを更に含む、第１５項の方法。
[0058]１７．プライマー被覆が、乾燥被覆の重量を基準として約５０重量％より多いイオノマーを含む、第１５又は１６項の方法。
[0059]「好ましくは」、「一般に」、及び「通常は」などの用語は、本明細書においては特許請求される態様の範囲を限定するか、又は幾つかの特徴が、特許請求されている態様の構造又は機能にとって不可欠、本質的、又は更には重要であることを暗示するようには用いられないことが留意される。むしろ、これらの用語は単に、本発明の特定の態様において用いることができ、又は用いられなくてもよい別の特徴又は更なる特徴を強調することを意図するものである。
[0060]複数の態様を詳細に記載したが、添付の特許請求の範囲において規定される本発明の範囲から逸脱することなく修正及びバリエーションが可能であることは明らかであろう。より具体的には、本発明の幾つかの形態を本明細書において好ましいか又は特に有利なものとして特定しているが、本発明は必ずしもこれらの発明の好ましい形態に限定されないと意図される。
本発明の具体的態様は以下のとおりである。
[１]
プライマー被覆配合物であって：
金属塩、及びエチレンと１種類以上の酸系モノマーのコポリマーを含む水性分散液を含み、前記酸系モノマーは約５重量％〜約１８重量％の量で存在し、前記コポリマーはＡＳＴＭ−Ｄ１２３８にしたがって１９０℃及び２．１６ｋｇにおいて測定して約１ｇ／１０分〜約１，０００ｇ／１０分のメルトインデックス（Ｉ ２ ）を有する、前記プライマー被覆配合物。
[２]
前記酸系モノマーが、アクリル酸、メタクリル酸、又はこれらの組合せを含む、[１]に記載のプライマー被覆配合物。
[３]
前記酸系モノマーが、前記コポリマーを基準として約９重量％〜約１８重量％の量で存在する、[１]又は[２]に記載のプライマー被覆配合物。
[４]
デンプン、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース、グアー、天然ゴム、セルロースエーテル、及びこれらの組合せからなる群から選択されるコバインダーを更に含む、[１]〜[３]のいずれかに記載のプライマー被覆配合物。
[５]
コバインダーとコポリマーとの重量比が１：５〜５：１である、[４]に記載のプライマー被覆配合物。
[６]
コバインダー、及び酸系モノマーと共重合して中和してイオノマーを形成しているエチレンのブレンドを含む水性分散液。
[７]
前記コバインダーが、デンプン、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース、グアー、天然ゴム、セルロースエーテル、及びこれらの組合せからなる群から選択される、[６]に記載の水性分散液。
[８]
前記酸系モノマーが、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸及び無水物、イタコン酸、フマル酸、クロトン酸及びシトラコン酸並びに無水物、マレイン酸水素メチル、マレイン酸水素エチル、アクリル酸エチル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、アクリル酸メチル、アクリル酸イソブチル、フマル酸メチル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、安息香酸ビニル、塩化ビニル、塩化ビニリデン、アクリルアミド、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、及びフマロニトリルからなる群から選択される、[６]又は[７]に記載の水性分散液。
[９]
前記コポリマーが、固定塩基、又は固定塩基と１種類以上のアミンのブレンドを含む中和剤で中和されている、[６]〜[８]のいずれかに記載の水性分散液。
[１０]
前記水性分散液が約０．１体積％より多い前記中和剤を含む、[９]に記載の水性分散液。
[１１]
前記コポリマー上の利用できる酸基の約１０％〜約１００％が中和されている、[６]〜[１０]のいずれかに記載の水性分散液。
[１２]
前記コポリマーが約５モル％〜約３０モル％の前記１種類以上の酸系モノマーを含む、[６]〜[１１]のいずれかに記載の水性分散液。
[１３]
前記コポリマーが約１０ｇ／１０分〜約２５０ｇ／１０分のメルトインデックス（Ｉ ２ ）を有する、[６]〜[１２]のいずれかに記載の水性分散液。
[１４]
酸系モノマーと共重合して中和してイオノマーを形成しているエチレンを含む水性分散液を紙基材に施す工程；
を含む方法。
[１５]
前記コポリマーを、固定塩基、又は固定塩基と１種類以上のアミンのブレンドを含む中和剤で中和する、[１４]に記載の方法。
[１６]
前記中和剤が、水酸化カリウム又は水酸化ナトリウムとアンモニア又はＡＭＰとのブレンドを含む、[１５]に記載の方法。
[１７]
前記コポリマーが約１ｇ／１０分〜約２，０００ｇ／１０分のメルトインデックス（Ｉ ２ ）を有する、[１４]〜[１６]のいずれかに記載の方法。
[１８]
前記コポリマーが、エチレンアクリル酸、エチレンメタクリル酸、又はこれらの組合せを含む、[１４]〜[１７]のいずれかに記載の方法。
[１９]
前記被覆された基材上に印刷する工程；
を更に含む、[１４]〜[１８]のいずれかに記載の方法。
[２０]
前記プライマー被覆が、乾燥被覆の重量を基準として約５０重量％より多いイオノマーを含む、[１４]〜[１９]のいずれかに記載の方法。

Claims (17)

  1. プライマー被覆配合物であって：
    エチレンを酸モノマーと共重合させることによって形成され、少なくとも部分的に中和してイオノマーを形成するコポリマー、並びにデンプン、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース、グアー、天然ゴム、セルロースエーテル、及びこれらの組合せからなる群から選択されるコバインダーを含む水性分散液を含み、
    前記酸モノマーは前記コポリマーを基準として５重量％〜１８重量％の量で存在し、前記コポリマーはＡＳＴＭ−Ｄ１２３８にしたがって１９０℃及び２．１６ｋｇにおいて測定して１ｇ／１０分〜１，０００ｇ／１０分のメルトインデックス（Ｉ２）を有し、前記コポリマーは、水酸化カリウムとアンモニア、水酸化カリウムと２−アミノ−２−メチル−１−プロパノール、水酸化ナトリウムとアンモニア、又は水酸化ナトリウムと２−アミノ−２−メチル−１−プロパノールのブレンドを含む中和剤によって少なくとも部分的に中和される、前記プライマー被覆配合物。
  2. 前記酸モノマーが、アクリル酸、メタクリル酸、又はこれらの組合せを含む、請求項１に記載のプライマー被覆配合物。
  3. 前記酸モノマーが、前記コポリマーを基準として９重量％〜１８重量％の量で存在する、請求項１又は２に記載のプライマー被覆配合物。
  4. コバインダーとコポリマーとの重量比が１：５〜５：１である、請求項１に記載のプライマー被覆配合物。
  5. 水性分散液であって、
    デンプン、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース、グアー、天然ゴム、セルロースエーテル、及びこれらの組合せからなる群から選択されるコバインダー、並びにエチレンを酸モノマーと共重合させることによって形成され、少なくとも部分的に中和してイオノマーを形成するコポリマーを含み、
    前記イオノマーは、水酸化カリウムとアンモニア、水酸化カリウムと２−アミノ−２−メチル−１−プロパノール、水酸化ナトリウムとアンモニア、又は水酸化ナトリウムと２−アミノ−２−メチル−１−プロパノールのブレンドを含む中和剤によって形成される、前記水性分散液。
  6. 前記酸モノマーが、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸及び無水物、イタコン酸、フマル酸、クロトン酸及びシトラコン酸並びに無水物、マレイン酸水素メチル、及びマレイン酸水素エチルからなる群から選択される、請求項５に記載の水性分散液。
  7. 前記水性分散液が０．１体積％より多い前記中和剤を含む、請求項５に記載の水性分散液。
  8. 前記コポリマー上の利用できる酸基の１０％〜１００％が中和されている、請求項５〜７のいずれかに記載の水性分散液。
  9. 前記コポリマーが５モル％〜３０モル％の前記１種類以上の酸モノマーを含む、請求項５〜８のいずれかに記載の水性分散液。
  10. 前記コポリマーが１０ｇ／１０分〜２５０ｇ／１０分のメルトインデックス（Ｉ２）を有する、請求項５〜９のいずれかに記載の水性分散液。
  11. 方法であって：
    エチレンを酸モノマーと共重合させることによって形成され、少なくとも部分的に中和してイオノマーを形成するコポリマー、並びにデンプン、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース、グアー、天然ゴム、セルロースエーテル、及びこれらの組合せからなる群から選択されるコバインダーを含む水性分散液を、紙基材に施す工程；を含み、
    前記イオノマーは、水酸化カリウムとアンモニア、水酸化カリウムと２−アミノ−２−メチル−１−プロパノール、水酸化ナトリウムとアンモニア、又は水酸化ナトリウムと２−アミノ−２−メチル−１−プロパノールのブレンドを含む中和剤によって形成される、前記方法。
  12. 前記コポリマーが１ｇ／１０分〜２，０００ｇ／１０分のメルトインデックス（Ｉ２）を有する、請求項１１に記載の方法。
  13. 前記コポリマーが、エチレンアクリル酸、エチレンメタクリル酸、又はこれらの組合せを含む、請求項１１又は１２に記載の方法。
  14. 前記紙基材上の前記水性分散液から形成された被覆の上に印刷する工程；
    を更に含む、請求項１１〜１３のいずれかに記載の方法。
  15. 前記紙基材上の前記水性分散液から形成された被覆が、乾燥被覆の重量を基準として５０重量％より多いイオノマーを含む、請求項１１〜１４のいずれかに記載の方法。
  16. 前記酸モノマーが、前記コポリマーを基準として５重量％〜１５重量％の量で存在する、請求項１〜４のいずれかに記載のプライマー被覆配合物。
  17. 前記コポリマーの前記Ｉ ２ が、１ｇ／１０分〜１００ｇ／１０分である、請求項１〜４のいずれかに記載のプライマー被覆配合物。
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