TW202003694A - 處理基材及改良圖像對經處理之基材的黏附之組合物及方法 - Google Patents

Abstract

本文提供一種處理基材之方法。該方法包括提供基材及將組合物塗覆至該基材以形成經處理之基材。該組合物包括黏合劑、黏合劑添加劑及鋁鹽。本文亦提供一種改良圖像對經處理之基材的黏附之方法。該方法包括提供基材，將組合物塗覆至該基材以形成經處理之基材，及將液體調色劑塗覆至該經處理之基材以在該經處理之基材上形成圖像。本文亦提供展現圖像對經處理之基材的改良黏附之印刷材料。該印刷材料包括經處理之基材。該經處理之基材包括基材及安置於該基材上且由組合物形成之塗層。該印刷材料進一步包括安置於該經處理之基材上且由液體調色劑形成之圖像。

Description

處理基材及改良圖像對經處理之基材的黏附之組合物及方法

本發明大體上係關於處理基材及改良圖像對經處理之基材的黏附之組合物及方法，且更特定言之係關於利用鋁鹽處理基材及改良圖像對經處理之基材的黏附之系統及方法。

液體電子照相(LEP)印刷使用液體油墨在基材上印刷，而非使用乾燥粉末調色劑。LEP印刷機之常見實例為HP®數位Indigo™印刷機。用於LEP印刷之液體油墨中之調色劑顆粒足夠小，使得LEP印刷圖像不遮蔽例如紙基材之底層表面粗糙度/光澤度。用於LEP印刷之液體油墨(在本文中亦稱為「油墨」、「液體調色劑」或「LEP油墨」)為非水液體中範圍為約1至2微米之小顏料顆粒之懸浮液。HP® ElectroInk®為用於液體電子照相印刷之常用液體油墨。LEP印刷被認為能夠以相對較快速度提供一些最佳數位印刷品質圖像。

然而，已發現LEP印刷圖像不會黏附至基材，使用利用乾式調色劑製程之電子複印印刷方法印刷之圖像亦如此。儘管習知組合物已塗覆至基材以試圖改良由液體調色劑形成之圖像的黏附，但歸因於以下各者而需要進一步改良：(1)取決於用作基材之紙之等級，黏附效能不一致，及(2)不管紙之等級如何，難以獲得如藉由HP標準程序測試之由LEP印刷印刷之圖像的幾乎完美(100%)黏附。

因此，需要提供處理基材及改良圖像對經處理之基材的黏附之系統及方法。此外，其他所需特徵及特性將自與隨附圖式及先前技術領域及背景結合取用之後續概述及實施方式及所附申請專利範圍變得顯而易見。

本文中揭示處理基材及改良圖像對經處理之基材的黏附之組合物的各種非限制性實施例及處理基材及改良圖像對經處理之基材的黏附之系統及方法的各種非限制性實施例。

在非限制性實施例中，本文提供一種處理基材之方法。該方法包括但不限於提供基材。該方法進一步包括但不限於將組合物塗覆至基材以形成經處理之基材。該組合物包括但不限於黏合劑、黏合劑添加劑及鋁鹽。

在另一非限制性實施例中，本文提供一種改良圖像對經處理之基材的黏附之方法。該方法包括但不限於提供基材。該方法進一步包括但不限於將組合物塗覆至基材以形成經處理之基材。該方法進一步包括但不限於將液體調色劑塗覆至經處理之基材以在經處理之基材上形成圖像。

在另一非限制性實施例中，本文提供展現圖像對經處理之基材的改良黏附之印刷材料。該印刷材料包括但不限於經處理之基材。該經處理之基材包括但不限於基材及安置於基材上且由組合物形成之塗層。印刷材料進一步包括但不限於安置於經處理之基材上且由液體調色劑形成之圖像。

本申請案主張2018年3月29日申請之美國申請案第15/940,659號之優先權，該申請案以全文引用之方式併入本文中。

以下詳細描述本質上僅為例示性的且不意欲限制如本文中所描述之系統及方法。此外，並不意欲受在前述先前技術或以下實施方式中所展示之任何理論的束縛。

本文提供處理基材及/或改良液體調色劑對基材的黏附之組合物及方法。在實施例中，本文提供一種利用液體電子照相印刷(LEP印刷)改良由液體調色劑形成之圖像的黏附之方法。如本文所使用，「液體電子照相印刷」可與「LEP印刷」、「用液體調色劑顆粒進行電子複印印刷」或「用液體調色劑顆粒進行靜電印刷」互換使用；其均包含例如HP®數位Indigo^TM 印刷機及製程。此外，如本文所使用，液體電子照相印刷不指代或包含稱為微影且更詳細地描述於Alex Glassman, Printing Fundamentals, TAPPI Press, 1985中之平板型印刷法，該參考文獻特此全文併入本文中。

改良液體調色劑對基材的黏附之組合物包括黏合劑、黏合劑添加劑及鋁鹽。該組合物為基於水的。改良圖像對經處理之基材的黏附之方法包括以下步驟：提供基材，將組合物塗覆至基材以形成經處理之基材，及將液體調色劑塗覆至經處理之基材以在經處理之基材上形成圖像。在實施例中，液體調色劑包括顏料或含顏料粒子於非水液體中之懸浮液。利用液體電子照相印刷將液體調色劑塗覆至經處理之基材。

在一些實施例中，黏合劑包括水溶性羥基官能性聚合物。黏合劑可包括聚乙烯醇、澱粉(例如氧化澱粉、陽離子化澱粉、乙基化澱粉、酯化澱粉及酶促變性澱粉)、明膠、酪蛋白、蛋白質(例如大豆蛋白)、羧甲基纖維素、羥乙基纖維素、丙烯酸乳液、乙酸乙烯酯乳液、二氯亞乙烯乳液、聚酯乳液、苯乙烯-丁二烯乳液、丙烯腈-丁二烯乳膠或其組合。應瞭解，可利用此項技術中已知之任何用於處理基材之黏合劑，只要該黏合劑適合於用於應用該處理之應用方法即可。在某些實施例中，黏合劑包括澱粉且澱粉可選自以下之群：氧化澱粉、陽離子化澱粉、乙基化澱粉、酯化澱粉、酶促變性澱粉及其組合。組合物可包括按該組合物之總重量計約3至約50重量%，或約3至約18重量%，或約6至約18重量%，或約6至12重量%之量的黏合劑。然而，更重要的是組合物之黏度適合於藉由所選方法應用且其提供所需的組合物應用水平。此外，相比於組分中之任一者之個別濃度，黏合劑、黏合劑添加劑及鋁鹽之比更重要。該等比率在下文中列出。

黏合劑添加劑可包括聚合物(在下文中稱為「黏合劑添加劑聚合物」)，其中該黏合劑添加劑聚合物包括至少一個重複單元。除非本文另外說明，否則如本文所用之術語「聚合物」係指包括一或多個不同單體單元之聚合物，其可涵蓋例如共聚物及三元共聚物。在實施例中，重複單元具有局部強帶負電之偶極(諸如羰基)且不具有強帶正電之偶極。如本文所使用，「局部強帶負電之偶極」意謂在重複單元之結構中存在諸如羧基之官能基，且本文中「強」定義為具有大於2達因之局部偶極矩，其中已知羰基具有量值為約2.4達因之偶極，局部偶極由結合在一起之原子之電負性差產生。本文中，「不具有強帶正電之偶極」意謂不存在具有量值大於0.8達因之偶極的局部偶極(諸如來自羥基)。重複單元可包括但不限於羰基。

在實施例中，至少一個重複單元包括三級醯胺基。鍵結至三級醯胺基之氮原子的碳原子中之至少一者可具有鍵結至其之兩個或三個氫原子，且三級醯胺基之羰基可鍵結至-CH、-CH2或-CH3基團。在某些實施例中，黏合劑添加劑聚合物之至少一個重複單元係由選自乙烯吡咯啶酮、含噁唑啉之單體、N-乙烯基哌啶酮、N-乙烯己內醯胺、N,N-二甲基丙烯醯胺及其組合之群的單體形成。在例示性實施例中，黏合劑添加劑聚合物之至少一個重複單元係由選自2-乙基-2-噁唑啉、2-甲基-2-噁唑啉及其組合之群的單體形成。

黏合劑添加劑聚合物可為均聚物。在某些實施例中，黏合劑添加劑可包括聚(2-乙基-2-噁唑啉)、聚(2-甲基-2-噁唑啉)或其組合。在其他實施例中，黏合劑添加劑可包括聚乙烯吡咯啶酮。

黏合劑添加劑聚合物可另外由一或多種非離子單體形成。舉例而言，黏合劑添加劑聚合物可由(i)一或多種選自以下之群的單體：乙烯吡咯啶酮、含噁唑啉之單體、N-乙烯基哌啶酮、N-乙烯己內醯胺、N,N-二甲基丙烯醯胺或其組合及(ii)一或多種非離子單體形成。如本文中所用之術語「非離子單體」為在使用條件下不具有陰離子或陽離子官能基之術語。在使用條件下具有陰離子或陽離子官能基之單體之實例包括，但不限於丙烯酸、甲基丙烯酸及含四級胺之單體。

黏合劑添加劑聚合物可另外由一或多種單體形成，該一或多種單體並不強烈導致與其自身氫鍵結，在相同聚合物鏈中與其自身氫鍵結或與其自身氫鍵結至黏合劑添加劑之另一聚合物鏈。換言之，黏合劑添加劑可基本上不含能夠導致黏合劑添加劑聚合物之強烈自締合的單體。如關於能夠導致強烈自締合之單體在本文所用之術語「基本上不含」意謂黏合劑添加劑聚合物由少於1重量%的當聚合時夠導致強烈自締合之單體形成。如本文所用之術語「強烈自締合」意謂黏合劑添加劑聚合物與其自身之顯著氫鍵結或黏合劑添加劑聚合物與其自身之高度偶極-偶極相互作用。關於聚合物中單體單元之間的相互作用及一種聚合物與另一聚合物或與溶劑之相互作用的論述，參看Paul Flory的經典著作「Principles of Polymer Chemistry」第12章，其由Cornell Press於1953年首次出版。其定義表述為「第一近鄰相互作用自由能」之相互作用參數。自Flory之著作以來，其他人對該概念進行了大量擴展。熟悉該概念之技術人員將認識到，此處所表明之觀點為本發明之聚合物添加劑具有相對於其他聚合物具有極少自締合的特性，且更重要的是(儘管不意欲受理論束縛)，其為相比於與其自身，將在分子層面上與液體調色劑之聚合物更強烈相互作用的聚合物。

黏合劑添加劑聚合物可為水分散性或水溶性的。在某些實施例中，黏合劑添加劑聚合物為水溶性的。水溶性通常定義為指示材料在室溫下大部分或至少90%溶於水，儘管可使用加熱來幫助聚合物溶解。水溶性亦可意謂聚合物可在水中溶解至至少5%之濃度。水溶性亦可定義為一定程度之疏水性。水溶性亦意味著材料在防止分子鏈在水中分離之程度上不交聯。

黏合劑添加劑聚合物可具有大於約40,000道爾頓、或者大於約80,000道爾頓、或者大於約190,000道爾頓、或者大於450,000道爾頓之數目平均分子量，其中上邊界為將防止形成包括黏合劑添加劑聚合物之溶液的分子量(如一般熟習此項技術者將認識到的)。

組合物可包括按組合物之總重量計約0.01至約20重量%、或者約0.1至約20重量%、或者約0.1至約6重量%、或者約0.3至6重量%、或者約0.3至3重量%之量的黏合劑添加劑聚合物。

如上文所介紹，組合物進一步包括鋁鹽。應瞭解，組合物可包括超過一種鋁鹽。鋁鹽可包括但不限於硫酸鋁、聚氯水合鋁、氯水合鋁、聚氯化鋁、氯化鋁、聚氯硫酸鋁、鋁酸鈉或其組合。在某些實施例中，鋁鹽包括聚氯水合鋁。鋁鹽之鹼度可大於約35%，或者大於約50%，或者大於約60%。如上文水溶性所定義，鋁鹽為水溶性的。

與不含鋁鹽之組合物相比，組合物中包括鋁鹽為液體調色劑對基材之黏附提供出人意料的改良。不受理論束縛，咸信此出人意料的改良至少部分地歸因於鋁鹽限制了紙處理向紙結構中之分佈，且藉此使增加量的組合物組分朝向基材之表面。鋁鹽之作用為影響黏合劑聚合物添加劑之功效，且此為出人意料的結果之本質，但鋁鹽本身並不顯著改變液體調色劑圖像之黏附。不受此理論束縛之機制可與黏合劑聚合物添加劑之分子排列或甚至與黏合劑聚合物添加劑之局部凝聚相關，致使其與液體調色劑中之聚合物的相互作用增加，諸如HP® Indigo™印刷機中所使用。

組合物可包括按組合物之總重量計約0.01至約20重量%、或者約0.1至約20重量%、或者約0.1至約6重量%、或者約0.3至6重量%、或者約0.3至3重量%之量的鋁鹽。

組合物包含重量比為約4:1至約1:2，或約3:1至約1:2，或約3:1至約1:1之黏合劑添加劑及鋁鹽。應瞭解，如上文所描述，黏合劑添加劑與鋁鹽之比可基於基材而變化，使得每一者可獨立於另一者在所給範圍內分別利用。

組合物之所需黏度將視用於將組合物塗覆至基材之方法而定。其亦將視組合物組分之濃度及組合物之所需最終含量而定。在造紙機之施膠壓榨下處理紙之情況下，組合物之黏度可為約100 cps至約700 cps，但同樣，此視特定施膠壓榨設備及其他因素，諸如造紙機之速度而定。

組合物可進一步包括經由LEP印刷改良在基材上印刷之液體調色劑的黏附之額外添加劑。額外添加劑之非限制性實例包括聚(乙烯丙烯酸)及聚乙烯亞胺及基於或含有此等材料之聚合物。含羧酸聚合物之量及鋁鹽之量必須使得組合物保持均一。熟知的是多價鹽可凝聚分散液，尤其是具有羧酸聚合物之分散液，且亦可沈澱含羧酸聚合物之溶液。

組合物可進一步包括如此項技術中已知之額外添加劑，包括但不限於填料、消泡劑、蠟、顏料、染料、紙上漿劑、殺生物劑、流變改質劑、松香衍生物、界面活性劑、溶劑、塑化劑或其組合。可使用之流變改質劑可包括已知改質基於水之溶液之流變的幾乎任何材料，諸如基於纖維素之增稠劑，如羧甲基纖維素或疏水性改質之羥乙基纖維素或基於海藻之增稠劑或基於澱粉之增稠劑或高分子量聚合物、果膠、聯合增稠劑及其類似物。流變改質劑可為溶液或可為分散液，諸如改質澱粉，例如來自Ecosynthetix之Ecosphere材料。分散液可作用於紙表面以阻止紙之多孔性，且因此將活性黏附增強添加劑保持於紙之表面。塗層及處理溶液之流變亦可藉由可形成氫鍵或離子錯合物之材料之組合改質。流變改質劑之限制由以一致方式塗覆至基材之組合物的能力決定。舉例而言，在造紙機施膠壓榨上使用施膠壓榨組合物存在黏度限制。

在實施例中，添加黏合劑、黏合劑添加劑及鋁鹽以形成組合物(其可進一步定義為施膠壓榨組合物)之順序可影響組合物之效能。為此目的，可在混合的情況下將材料一次一種地添加至黏合劑中。舉例而言，可由澱粉溶液開始，且向其中添加黏合劑添加劑，且隨後單獨添加鋁鹽。材料可作為水溶液或基於水之分散液添加以幫助混合，縮短混合時間且減少濃縮溶液之不利相互作用之發生。

如上文所介紹，本文提供一種處理基材之方法。該方法包括以下步驟：提供基材及將組合物塗覆至基材以形成經處理之基材。在一個實施例中，將組合物塗覆至基材之步驟包括將組合物作為基於水之溶液或分散液或兩者轉移至處理紙基材之造紙機之施膠壓榨之步驟。在另一實施例中，將組合物塗覆至基材之步驟包括以下步驟：提供塗覆器輥、將組合物塗覆至塗覆器輥及使基材與塗覆器輥接觸以形成經處理之基材。應瞭解，可利用如一般熟習此項技術者所知之任何適合之方法將組合物塗覆至基材，只要該方法在基材表面上產生基本上均一之處理即可。此類方法包括例如但不限於使用通常與造紙機一起使用之施膠壓榨設備、噴塗、泡沫塗佈、簾式塗佈、輥塗、印刷、自基材轉移塗佈或其組合。

基材之處理可為基材之至少一個表面之至少一部分。塗佈可指在施膠壓榨或如剛才所描述之一些其他機制下處理紙。對於造紙工業定義為未塗佈紙之情況，紙之施膠壓榨處理通常稱為施膠壓榨處理。造紙工業中之塗層可指在造紙工業中用於製備「塗佈紙」之經典定義之材料及製程，且如本文中所用之術語「塗層」可參考對紙或將稱為塗佈紙之編織或非編織基材的處理且可包括至少一種包括黏合劑、黏合劑添加劑及鋁鹽之組合物。其亦可包括如一般熟習此項技術者將已知之有益於塗佈基材(例如，紙基材)以增強基材及/或其上印刷之圖像之印刷品質的一或多種組分。舉例而言，「塗佈紙」通常為具有微粒無機填料層，諸如藉由黏合劑固持於表面上之碳酸鈣或黏土的紙。因此，塗佈紙為其上具有填料之紙類別，該等填料藉由黏合劑固持於表面上之「塗層」中。該術語在與造紙工業及印刷機相關之技術中為熟知的。參見David Saltman等人, Pulp & Paper Primer, 第2版, TAPPI Press (1998)，例如但不限於24至25頁，其以全文引用之方式併入本文。

基材可選自紙製品、編織纖維材料、非編織纖維材料及其組合之群。然而，應瞭解，可使用此項技術中已知與LEP印刷相容之任何基材。用LEP印刷機印刷之基材的三種主要類型為熟知的且包括：1)未塗佈紙；2)塗佈紙；及聚合基材。未塗佈紙及塗佈紙在造紙工業中為定義明確之術語，儘管在此等及其他可經LEP印刷之紙表面上可存在變化。在某些實施例中，基材為紙製品，且紙製品未經塗佈。

紙製品可呈如一般熟習此項技術者將已知之任何定向，諸如一或多卷、單張紙及/或能夠藉由數位LEP印刷機印刷之各種形狀及組態。基材可為未塗佈紙，諸如通常在辦公室中用於電子複印印刷之紙。基材可為塗佈紙，諸如用於高品質印刷品。基材可為用於包裝之紙的等級，且此類等級可為未塗佈紙或塗佈紙。基材可為編織基材或非編織基材，且彼等基材可具有基於纖維素之材料、其他天然產品或加工製品。基材亦可為如一般熟習此項技術者所知之與LEP印刷製程相容之任何其他基材。然而，各類型之基材之調配物可變化，因為黏合劑可顯著不同。重要的是組合物如何滲透至基材中，因為此將影響黏合劑、聚合黏合劑添加劑及鋁鹽之所需含量，以及可能使用諸如流變改質劑之其他組分。舉例而言，對於極多孔基材，組合物可能需要比對於無孔基材更高含量之鋁鹽，且組合物之黏度可能需要更大。

基材之性質亦可影響將組合物塗覆至基材之步驟。另外，在塗覆組合物之前對基材之任何處理可對塗覆組合物之方法、組合物之量及/或黏合劑添加劑與鋁鹽之比具有影響。舉例而言，若基材為多孔的，諸如對於未塗佈之未處理紙，則組合物可滲入基材中(可能完全但至少部分地)，且組合物之量可能需要隨著更多材料滲入紙張中而增加。亦即，塗覆至基材以引起黏附之所需改良之組合物的量(詳言之，黏合劑添加劑及鋁鹽之量)可視基材之特性而定。此外，組合物之黏合劑及其他添加劑的性質及組合物之黏度亦可影響可滲入基材中之組合物的量。即使在未塗佈紙之情況下，黏性組合物亦可最低限度地穿透紙。為了處理無孔塗佈基材，組合物可為包括填料或顏料粒子之塗層組合物之一部分且塗層組合物可塗覆至紙表面以在基材上形成層。對於塗佈紙，組合物亦可在已處理紙之後塗覆至紙表面以使得其孔較少。無論基材之性質如何，組合物可形成油墨將在印刷製程期間與之接觸且來自油墨之圖像可黏附至其之油墨接收層。

將組合物塗覆至基材之方法可影響獲得圖像黏附之所需改良所需要之組合物之分佈及量。在組合物基本上滲入基材中之實施例中，塗覆至基材之組合物之量一般係以基材之重量百分比來描述。然而，對於諸如無孔基材或其中組合物基本上保持在基材表面(諸如在包括其中組合物不會大量滲入基材中之塗佈紙的實施例中)之情況，塗覆至基材之組合物之量一般係以組合物重量/所處理之表面積(諸如公克/平方公尺)描述塗覆至基材表面之組合物的量。

在一個實施例中，基材為紙製品且塗覆至紙製品之黏合劑添加劑之量為在乾重基礎上按紙製品之總重量計約0.02至約1重量%、或者約0.03至約0.5重量%、或者約0.04至約0.25重量%、或者約0.04至約0.1重量%之量。同樣，在氧化鋁基礎上之鋁鹽(不包括與鹽錯合之水)之量將在相同範圍內。為此目的，塗覆至紙製品之鋁鹽之量為在乾重基礎上按紙製品之總重量計約0.02至約1重量%、或者約0.03至約0.5重量%、或者約0.04至約0.25重量%、或者約0.04至約0.1重量%之量。然而，如上文所描述，聚合黏合劑添加劑與鋁鹽之比可變化，因為每一者可單獨用於獨立於另一者給定之範圍內。在氧化鋁基礎上之鋁鹽之量意謂鋁之含量表示為氧化鋁之含量。亦即，一公克鋁實際上為1.92 g氧化鋁。此為此項技術中用於指代鋁鹽之含量或鹽之鋁含量的常見定義。

在另一實施例中，經處理之基材為紙製品、或無孔基材、或用於製造塗佈紙之基材、或其中處理之施加顯著保持在基材表面上或其中經處理之基材具有第一側及與第一側相對之第二側，且獨立地在第一側及第二側中之每一者上之基材。各基材處理之表面包括在乾重基礎上按基材之總重量計約0.0075 g/m² 至約0.375 g/m² 、或者0.0115 g/m² 至約0.165 g/m² 、或者約0.015 g/m² 至約0.095 g/m² 、或者約0.015 g/m² 至約0.04 g/m² 之量的黏合劑添加劑。同樣，在氧化鋁基礎上且不包括與鹽錯合之水之鋁鹽的量將在相同範圍內。為此目的，第一側及第二側中之每一者可獨立地包括在乾重基礎上按基材之總重量計約0.0075 g/m² 至約0.375 g/m² 、或者0.0115 g/m² 至約0.165 g/m² 、或者約0.015 g/m² 至約0.095 g/m² 、或者約0.015 g/m² 至約0.04 g/m² 之量的鋁鹽。然而，如上文所描述，聚合黏合劑添加劑與鋁鹽之比可變化，因為每一者可單獨用於獨立於另一者給定之範圍內。

在實施例中，當以諸如此項技術中已知之印刷接收塗層之形式將組合物塗覆至基材表面以製備塗佈紙級別時。在一個實施例中，基材上之印刷接收塗層包括按印刷接收塗層之總重量計約0.8至約50重量%、或者約1至約10重量%、或者約1至約4重量%之量的黏合劑添加劑。同樣，在氧化鋁基礎上且不包括與鹽錯合之水之鋁鹽的量將在相同範圍內。為此目的，基材上之印刷接收塗層可包括按印刷接收塗層之總重量計約0.8至約50重量%、或者約1至約10重量%、或者約1至約4重量%之量的鋁鹽。然而，如上文所描述，黏合劑添加劑與鋁鹽之比可變化，因為每一者可單獨用於獨立於另一者給定之範圍內。

本文亦提供展現圖像對經處理之基材的改良黏附之印刷材料。印刷材料包括經處理之基材及安置於經處理之基材上且由液體調色劑形成之圖像。經處理之基材包括基材及塗層。塗層安置於基材上且由組合物形成。

在實施例中，根據使用3M™ 230膠帶之膠帶拉離測試(Tape Pull Test)，印刷基材上之任何圖像(100%黑色圖像或290%複合黑色圖像(如用於HP測試))對經處理之基材之黏附保留大於約80%，或大於約85%，或大於約90%，或大於95%，其在下文更詳細地描述。在一實施例中，根據由羅切斯特理工學院(Rochester Institute of Technology)使用HP® Indigo™ 5500印刷機的標準HP程序測試之膠帶拉離測試，由100%黑色液體調色劑形成之圖像對經處理之基材之黏附保留，據報導大於90%。目前，測試要求使用3M™ 234膠帶。其代替使用3M™ 230膠帶，且在程序中內置用於膠帶類型變化之校正。在另一實施例中，來自RIT之報導黏附大於95%。在另一實施例中，根據相同HP膠帶測試，由290%黑色液體調色劑形成之圖像對經處理基材之黏附保留由RIT相應地報導為大於80%或報導為大於90%或報導為大於95%。實例 量測黏附之測試方法

所用之測試方法為測定如由HP定義之HP®數位Indigo™印刷圖像對基材之黏附的標準方法，用於檢核用於Indigo™印刷機之紙。更特定言之，使用HP® Indigo™ 5500印刷機以4拍模式使用標準溫度設定印刷100%黑色調色劑之黑色矩形圖像以提供測試圖案。亦使用相同印刷機及設定印刷黑色矩形圖像，但黑色液體調色劑由52份黃色、66份洋紅色、72份青色及100份黑色調色劑構成，其通常被稱為290%相片圖像。後一測試為更嚴格之測試。

在印刷上述圖像後十分鐘，使用標準HP測試及Indigo™ 5500印刷機藉由RIT來測試圖像，使用3M™ 230或234膠帶及均勻且持續地施加力之加重輥藉由膠帶測試來測試與基材之黏附。量測未藉由剝離膠帶移除之圖像之百分比。在任何實例中，僅使用膠帶中之一者(3M™ 230或234膠帶)且僅由RIT使用HP之一個標準程序。此專利中報導之黏附值為由RIT報導之黏附值。

測試由羅切斯特理工學院(用於檢核Indigo™印刷之紙處理之北美測試場地)遵照藉由HP闡述之標準測試程序進行，以測試用其Indigo™印刷機中之一者塗佈之油墨之黏附。對於此等測試，使用HP® Indigo™印刷機5500。實例 1

形成且評估例示性及比較性印刷材料以測定在施膠壓榨下使用Dixon塗佈機向紙中添加之紙添加劑之LEP印刷黏附(圖像黏附)的效果。如今仍在製造Dixon塗佈機，諸如Emerson & Remwick之網站上所展示。其長期以來被接受作為用於紙表面處理之試點工作之手段。基於澱粉溶液之拾取調節所用材料之量。在處理時，用於處理紙之澱粉在50與55℃之間。

預製一卷適合於平板印刷或LEP印刷之未塗佈高級紙。此原紙在商業造紙機上製造且在不施膠壓榨處理的情況下製造。對於當前實例，紙具有來自烷基丁二酸酐之漿內施膠且含有約25%之沈澱碳酸鈣填料。紙由Dixon塗佈機以覆液施膠壓榨模式進料以使得紙在兩側上均用澱粉溶液處理。在該方法中，紙繼續穿過Dixon塗佈機以乾燥且捲繞在實物上。將用於處理紙之添加劑添加至澱粉溶液中。所用澱粉為來自Tate & Lyle之Ethylex 2020。其經分批蒸煮以使其溶解，且將其以11.6%之溶液濃度塗覆以在成品乾燥紙中得到3.0%之乾燥澱粉最終量。對於各運行，澱粉含有六磺酸鹽光學增亮劑及氯化鈉。成品乾燥紙中OBA及NaCl之量為0.5%及0.3%。對於OBA，其為相對於乾燥紙重量之接收態OBA產物之0.5%。亦即，紙中OBA之量為相對於乾燥紙重量之接收態OBA溶液之0.5%。將少量(相對於乾燥紙重量，按接收態計之0.02%)消泡劑產品添加至澱粉溶液中。通常將少量消泡劑用於施膠壓榨溶液中。向澱粉溶液中添加預溶解於水中之500,000平均分子量之聚(2-乙基-2-噁唑啉) (PEOx)。添加至澱粉中之PEOx溶液之量為使得在成品乾燥紙中得到按乾重計之0.2% PEOx。在兩種樣品中，亦將造紙礬(Al₂ SO₄ *14H₂ O)添加至澱粉溶液中。表中列出之礬之量係基於Al₂ SO₄ *14H₂ O相對於成品乾燥紙重量之量，亦即作為成品紙重量之百分比。添加至澱粉中之添加劑(諸如造紙礬)之量係藉由瞭解在所使用之條件下多少濕澱粉溶液經紙吸收(塗覆至紙)來測定。 表1

黏合劑添加劑為具有500,000之重量平均分子量之市售之聚(2-乙基 -2-噁唑啉)(PEOx)。 鋁鹽I為市售之造紙礬(Al₂ SO₄ *14H₂ O)。

添加PEOx改良圖像之黏附(290%複合黑色圖像之情況下之57%至73%黏附，亦在相片黑印刷下已知)。將造紙礬添加至澱粉施膠壓榨溶液中，且因此添加至紙中導致相對於使用不添加礬之PEOx，用HP® Indigo™印刷機印刷的圖像之黏附進一步改良(0.05重量%造紙礬下之73%相對於75%，或0.3重量%造紙礬下之75%相對於77%)。較高量之礬比較低量之礬得到更多改良。在100%黑色油墨圖像及290%覆蓋率複合黑色圖像兩者中均觀測到改良，圖像HP指定黏附測試。實例 2

使用實例1之相同方法及條件形成且評估例示性及比較性印刷材料，除了所用乙基化澱粉來自ADM (Archer Daniels Midland Company)。所塗覆之澱粉之量為相對於乾燥紙按乾重計之4%。六官能性OBA之量為0.75%。所塗覆之PEOx之量為0.3%。造紙礬再次用作鋁鹽以增強黏附。原紙再次為適合於平板印刷或LEP印刷之高級紙。其在商業造紙機上製成，但不在造紙機上進行施膠壓榨處理。再次，使用Dixon塗佈機以覆液施膠壓榨型設置對其進行處理以用於測試目的。將原紙用烷基乙烯酮二聚體而非烷基丁二酸酐施膠。其再次含有PCC填料。在實例1中，Gurley孔隙率高於紙之孔隙率。較高Gurley孔隙率(更封閉之紙結構)可導致更多施膠壓榨處理位於紙之表面。黏附結果展示於表2中。 表2

黏合劑添加劑為具有500,000之重量平均分子量之市售之聚(2-乙基 -2-噁唑啉)(PEOx)。 鋁鹽I為市售之造紙礬(Al₂ SO₄ *14H₂ O)。

添加PEOx再次顯示有益於用Indigo™印刷機印刷之圖像的黏附。添加0.3%礬至成品紙顯著改良290%覆蓋率圖像之黏附。然而，添加過多礬具有負面影響。對於一些原紙，諸如在此實例中，可限制添加之硫酸鋁的量。一般而言，除了硫酸鋁或其他鋁鹽之量可影響組合物至不能均一地塗覆至基材或組合物自身不均一之程度以外，未觀測到此類限制。實例 3

形成例示性及比較性印刷材料且利用與實施例1相同之方法及條件評估，除了以10%之含固量使用之來自Tate & Lyle之Ethylex 2015澱粉，以在成品乾燥紙中獲得2.2%之乾燥澱粉量。不向澱粉中添加光學增亮劑、NaCl及消泡劑。測試單獨的澱粉、具有聚合物添加劑PEOx之澱粉及具有PEOx之澱粉及造紙礬。如在以上實例中造紙礬係Al₂ SO₄ *14H₂ O，且所添加之量係基於添加至乾燥紙之重量中之Al₂ SO₄ *14H₂ O的量來報導。PEOx之量為在乾燥基礎上之乾燥紙之0.3%。表3給出結果。 表3

黏合劑添加劑為具有500,000之重量平均分子量之市售之聚(2-乙基 -2-噁唑啉)(PEOx)。 鋁鹽I為市售之造紙礬(Al₂ SO₄ *14H₂ O)。

添加PEOx改良圖像黏附且添加具有PEOx之礬進一步改良圖像之黏附。0.6重量%之礬含量與實例2之例4相同。在實例2中，礬之高含量並非有幫助的，而在此實例之Ex. 3中為有幫助的。對於方法之各設置條件及成品紙特徵，存在鋁鹽之最佳含量。實例 4

再次使用類似於實例1之方法及條件來評估由添加多種鋁鹽形成之例示性及比較性印刷材料。如同實例1，將OBA、NaCl及消泡劑添加至用於處理紙之澱粉溶液中。0.4% OBA、0.25% NaCl及0.01%消泡劑之量存在於成品乾燥紙中。對於所有實驗，OBA之含量係按接收態計。亦即，紙中之OBA之含量為相對於乾燥紙重量之接收態OBA溶液之0.4%。消泡劑亦如此。對於所有具有PEOx之樣品，PEOx之含量為相對於成品乾燥紙按乾重計之0.3%。使用各種鋁鹽。添加劑之種類及結果在表4中給出。 表4

黏合劑添加劑為具有500,000之重量平均分子量之市售之聚(2-乙基-2-噁唑啉)(PEOx)。 鋁鹽I為市售之造紙礬(Al₂ SO₄ *14H₂ O)。 鋁鹽II為市售之鋁酸鈉。 鋁鹽III為以商品名Perform™ PB9007助留劑自Solenis市售之聚氯水合鋁(PAC)，為83%鹼度之高鹼性PAC，且通常亦稱為氯水合鋁。

將造紙礬與PEOx一起添加至Dixon塗佈機上之施膠壓榨處理中使得Indigo™印刷圖像之黏附改良。在100%黑色油墨覆蓋率下無法偵測到改良，因為單獨的PEOx提供完美黏附。然而，在290%油墨覆蓋率圖像之情況下容易觀察到改良。添加礬將黏附量自78提高至88%。

添加礬降低了施膠壓榨澱粉溶液之pH。使用PEOx與礬之相同組合，但隨著pH增大至5.5，氫氧化鈉仍使得Indigo™印刷機圖像之改良黏附。黏附自78%改良至84%。

使用鋁酸鈉代替所給之礬提高圖像黏附。添加聚氯化鋁(氯水合鋁)提供圖像黏附之較大改良。實例 5

在實例4之延續中，改變施膠壓榨澱粉溶液以含有乙基化及陽離子澱粉兩者，且向此混合物中添加PEOx及礬以形成例示性及比較性印刷材料。成品紙中之乙基化澱粉之量保持相同且添加陽離子澱粉(來自Ingredion之稱為Topcat™ 98之產品)，因此成品乾燥紙中之含量為按乾重計之0.3%。添加PEOx (如在實例4中仍以0.3%)及礬之結果展示於表5中。 表5

黏合劑添加劑為具有500,000之重量平均分子量之市售之聚(2-乙基-2-噁唑啉)(PEOx)。 鋁鹽I為市售之造紙礬(Al₂ SO₄ *14H₂ O)。 陽離子澱粉為以商品名Topcat™ 98自Ingredion市售之陽離子澱粉。

在無陽離子澱粉但具有PEOx之情況下，290%油墨覆蓋率圖像之黏附為78%。在具有陽離子澱粉且仍添加PEOx之情況下，該黏附為87%。在成品紙中添加陽離子澱粉、PEOx以及0.1%及0.25%礬分別得到89%及91%之黏附值。實例 6

在實例4之另一延續中，一半乙基化澱粉經陽離子澱粉(Cato 233)替換且再添加PEOx及礬以形成例示性及比較性印刷材料。結果在表6中。 表6

黏合劑添加劑為具有500,000之重量平均分子量之市售之聚(2-乙基-2-噁唑啉)(PEOx)。 鋁鹽I為市售之造紙礬(Al₂ SO₄ *14H₂ O)。

不具有PEOx或礬之澱粉混合物產生61%之290%圖像黏附。再次以按乾重計之0.3%添加PEOx產生78%黏附，且進一步添加礬產生85%黏附。實例 7

使用與實例4中相同含量之乙基化澱粉、OBA、NaCl及消泡劑，以覆液施膠壓榨模式在Dixon塗佈機上處理相同原紙來進行另一實驗，以形成類似於實例4之例示性及比較性印刷材料。再次，向澱粉中添加之PEOx之含量為使得在紙中得到按乾重計之0.3%。與PEOx一起使用各種鋁鹽及相關化合物，將該等物質添加至含有PEOx之澱粉溶液中。表7提供成品紙之黑色及複合黑色(290%)印刷區域之黏附測試的結果。 表7

黏合劑添加劑為具有500,000之重量平均分子量之市售之聚(2-乙基-2-噁唑啉)(PEOx)。 鋁鹽III為以商品名Perform™ PB9007助留劑自Solenis市售之聚氯水合鋁(PAC)，鹼度為83%鹼度，且通常亦稱為氯水合鋁。 鋁鹽IV為以商品名ACS 2030自Aluminum Chemical Specialties市售之聚氯水合鋁(PAC)，鹼度為30%鹼度，且通常亦稱為氯水合鋁。 鋁鹽V為以商品名Ultrapac 1692自GEO Specialty Chemicals市售之聚氯水合鋁(PAC)，鹼度為20%鹼度，且通常亦稱為氯水合鋁。 添加劑I為市售之碳酸鋯銨。 添加劑II為市售之硼砂。 添加劑III為市售之氯化鋅。

在290%油墨覆蓋率圖像之情況下觀測到大部分差異。再次觀測到向澱粉中添加PEOx產生改良黏附(-84%相對於65%)。對於成品乾燥紙中0.05%、0.1%及0.2%之乾燥PAC含量，添加標為PAC #1之PAC (來自Solenis之PB9007，具有83%鹼度)分別得到86、93及99%黏附。然而，在不存在PEOx之情況下添加0.2%之PAC對290%圖像黏附無改良。

與礬一樣，PAC會降低澱粉溶液之pH。當0.1% PAC (成品紙乾燥%)與PEOx一起使用且澱粉溶液pH用氫氧化鈉增加至5.5時，與僅使用PEOx相比黏附僅極略微地改良。測試兩種其他PAC化學物質：具有30%鹼度之來自Aluminum Chemical Specialties之ACS 2030 (鋁鹽IV)及具有20%鹼度之Ultrapac 1692 (鋁鹽V)。具有83%之較高鹼度之PAC (鋁鹽III)在當前測試條件下提供改良黏附。添加碳酸鋯銨(AZC) (一種已知的澱粉交聯劑)並未改良Indigo™印刷機圖像之黏附。在實驗條件下添加硼砂或氯化鋅亦未提供圖像之增強黏附。另外，將PEOx與所測試之第一PAC預混合導致缺乏圖像黏附之改良。亦即，對專利組合物之調配物存在限制，其中當聚合物黏合劑添加劑為PEOx且鋁鹽為PB9007聚氯水合鋁時，添加PB9007及PEOx不如添加PEOx礬好。如在專利之主體中所述，最佳的是將聚合物黏合劑添加劑及鋁鹽分別添加至黏合劑中，因為黏合劑稀釋組分之濃度且降低純聚合物黏合劑添加劑與鋁鹽之間之相互作用的可能性。實例 8

在實例7之延續中，乙基化澱粉由例示性及比較性印刷材料中之氧化澱粉或陽離子澱粉完全替換。氧化澱粉為來自Grain Processing Corp.之D28F且陽離子澱粉為Catosize 240。表8展示當使用不同澱粉時，PEOx及PAC (PB9007)之作用。 表8

黏合劑添加劑為具有500,000之重量平均分子量之市售之聚(2-乙基-2-噁唑啉)(PEOx)。 鋁鹽III為以商品名Perform™ PB9007助留劑自Solenis市售之聚氯水合鋁(PAC)，鹼度為83%鹼度，且通常亦稱為氯水合鋁。

在氧化澱粉中添加PEOx及PAC兩者將黏附自82%(僅具有澱粉)改良至91%。乾燥紙中PEOx及PAC之含量分別為0.3%及0.1%。在使用Catosize 240澱粉之情況下，單獨的澱粉得到紙且290%油墨圖像之黏附含量為81%。分別添加0.3及0.1%之PEOx及PAC產生98%黏附。實例 9

基於Gurley孔隙率及添加鋁鹽之需求改變之各種原紙，對於例示性及比較性印刷材料評估黏合劑添加劑之有效性。Gurley孔隙率為用於量測紙之孔隙率之標準造紙工業方法。該值愈高，該紙張結構愈閉合。使用Dixon塗佈機處理不同類型之紙。該處理將乙基化澱粉與PEOx結合，其中乙基化澱粉添加含量為按乾重計之紙之3.5%。用覆液施膠壓榨型組態處理紙樣品之兩側。原紙在製造時未用施膠壓榨提前處理。下表列出原紙之孔隙率、相對於乾燥紙重量按乾重計添加之PEOx之含量及鋁鹽之添加。該表亦列出藉由HP® Indigo™印刷機之圖像印刷機之黏附測試的結果。該等值係針對290%相片黑圖像。 表9

黏合劑添加劑為具有500,000之重量平均分子量之市售之聚(2-乙基-2-噁唑啉)(PEOx)。 鋁鹽III為以商品名Perform™ PB9007助留劑自Solenis市售之聚氯水合鋁(PAC)，鹼度為83%鹼度，且通常亦稱為氯水合鋁。

(PEOx)提高來自液體調色劑之圖像黏附的有效性係對於具有14之孔隙率之原紙，其有效性小於具有33之Gurley孔隙率之原紙。因此，為了在290%相片黑圖像之情況下達到更高水準之圖像黏附，諸如大於90%，具有更低Gurley孔隙率之原紙需要額外的聚氯化鋁作為澱粉處理之一部分。

上述實施例中之任一者可在基材之形成或處理期間使用，包括恰好在使用LEP印刷機在基材上使用液體調色劑印刷之前的處理。舉例而言，黏合劑添加劑及鋁鹽可在印刷機上藉由塗佈台塗覆或甚至印刷至表面上。在各種實施例中，本發明係關於一種組合物，一種製造LEP可印刷基材之方法，一種可印刷基材，一種展現藉由上述方法中之任一者生產之LEP印刷圖像之改良黏附的印刷基材。在其他實施例中，本發明係關於一種藉由上述LEP方法中之任一者生產之印刷基材，其可進一步包括一或多個在上述LEP方法之前及/或之後印刷在基材上之圖像。在一個實施例中，一或多個印刷在基材上之額外圖像可使用一般熟習此項技術者已知之任何印刷方法/製程印刷，包括例如但不限於噴墨印刷。

雖然在本發明之前文實施方式中已呈現至少一個例示性實施例，但應瞭解，存在大量的變體。亦應瞭解，一或多個例示性實施例僅為實例，且不意欲以任何方式限制本發明之範疇、適用性或組態。實際上，前述實施方式將為熟習此項技術者提供用於實施本發明之例示性實施例之方便道路圖。應理解，在不背離所附申請專利範圍闡述之本發明範疇之情況下，可對描述於例示性實施例中之要素之功能及配置作出各種改變。

Claims (20)

1. 一種處理基材之方法，該方法包含： 提供基材； 將基於水之組合物塗覆至該基材以形成經處理之基材，該組合物包含： 黏合劑， 包含聚合物之黏合劑添加劑，該聚合物包含至少一個重複單元，且該至少一個重複單元包含三級醯胺基，及 鋁鹽。
2. 如請求項1之方法，其中該聚合物之該至少一個重複單元係由選自乙烯吡咯啶酮、含噁唑啉之單體、N-乙烯基哌啶酮、N-乙烯己內醯胺、N,N-二甲基丙烯醯胺及其組合之群的單體形成。
3. 如請求項2之方法，其中該聚合物之該至少一個重複單元係由選自2-乙基-2-噁唑啉、2-甲基-2-噁唑啉及其組合之群的單體形成。
4. 如請求項1之方法，其中該聚合物為均聚物。
5. 如請求項1之方法，其中該鋁鹽包含硫酸鋁、聚氯水合鋁、氯水合鋁、鋁酸鈉或其組合。
6. 如請求項1之方法，其中該鋁鹽包含氯水合鋁。
7. 如請求項1之方法，其中該黏合劑包含聚乙烯醇、澱粉、明膠、酪蛋白、蛋白質、羧甲基纖維素、羥乙基纖維素、丙烯酸乳液、乙酸乙烯酯乳液、二氯亞乙烯乳液、聚酯乳液、苯乙烯-丁二烯乳液、丙烯腈-丁二烯乳膠或其組合。
8. 如請求項1之方法，其中該黏合劑包含水溶性羥基官能性聚合物。
9. 如請求項8之方法，其中該黏合劑包含澱粉且該澱粉係選自以下之群：氧化澱粉、陽離子化澱粉、乙基化澱粉、酯化澱粉、酶促變性澱粉及其組合。
10. 如請求項1之方法，其中該基材係選自以下之群：紙製品、編織纖維材料、非編織纖維材料及其組合。
11. 如請求項10之方法，其中該基材為紙製品且該紙製品未經塗佈。
12. 如請求項1之方法，其中該組合物包含重量比為約4:1至約1:2之該黏合劑添加劑及該鋁鹽。
13. 如請求項1之方法，其中該經處理之基材具有第一側及與該第一側相對之第二側，且其中該第一側及該第二側中之每一者獨立地包含： 該黏合劑添加劑，其量為在乾重基礎上按該基材之總重量計約0.0075至約0.375 g/m² ； 該鋁鹽，其量為在乾重基礎上按該基材之總重量計約0.0075至約0.375 g/m² ；或 其組合。
14. 如請求項1之方法，其中： 該黏合劑添加劑以在乾重基礎上按該基材之總重量計約0.02至約1重量%之量塗覆至該基材； 該鋁鹽以在乾重基礎上按該基材之總重量計約0.02至約1重量%之量塗覆至該基材；或 其組合。
15. 如請求項1之方法，其中該組合物係利用造紙機之施膠壓榨塗覆至該基材。
16. 一種改良圖像對經處理之基材的黏附之方法，該方法包含： 提供基材； 將基於水之組合物塗覆至該基材以形成經處理之基材，該組合物包含： 黏合劑， 包含聚合物之黏合劑添加劑，該聚合物包含至少一個重複單元，且該至少一個重複單元包含三級醯胺基，及 鋁鹽；及 將液體調色劑塗覆至該經處理之基材以在該經處理之基材上形成該圖像。
17. 如請求項16之方法，其中該聚合物之該至少一個重複單元係由選自乙烯吡咯啶酮、含噁唑啉之單體、N-乙烯基哌啶酮、N-乙烯己內醯胺、N,N-二甲基丙烯醯胺及其組合之群的單體形成。
18. 如請求項16之方法，其中該液體調色劑係利用液體電子照相印刷塗覆至該經處理之基材。
19. 一種展現圖像對經處理之基材的改良黏附之印刷材料，其包含： 經處理之基材，其包含： 基材，及 塗層，其安置於該基材上且由包含黏合劑、黏合劑添加劑及鋁鹽之基於水之組合物形成，其中該黏合劑添加劑包含聚合物，該聚合物包含至少一個重複單元，且該至少一個重複單元包含三級醯胺基；及 圖像，其安置於該經處理之基材上且由液體調色劑形成。
20. 如請求項19之印刷材料，其中： 根據使用3M™ 234膠帶之膠帶拉離測試(Tape Pull Test)，由100%黑色液體調色劑形成之該圖像對該經處理之基材之黏附保留值的量大於90%，該黏附保持值係根據官方HP測試方法由RIT報導； 根據使用3M™ 234膠帶之膠帶拉離測試，由290%黑色液體調色劑形成之該圖像對該經處理之基材之黏附保留值的量大於80%，該黏附保持值係根據官方HP測試方法由RIT報導；或 其組合。