定影劑流體的制作方法
【專利說明】定影劑流體
【背景技術(shù)】
[0001] 乙烯基塑料（vinyl)和其他無孔膜是標(biāo)志和其他印刷應(yīng)用的常見的基質(zhì)。以水性 油墨噴墨印刷被越來越多地用于在這些介質(zhì)上印刷。已經(jīng)認(rèn)識到，在無孔介質(zhì)上水性油墨 的噴墨印刷實(shí)質(zhì)上不同于在傳統(tǒng)多孔紙基介質(zhì)上的噴墨應(yīng)用。在多孔紙張上，主要通過油 墨滲透到介質(zhì)孔隙結(jié)構(gòu)中而發(fā)生油墨干燥，并且圖像質(zhì)量方面的控制是油墨滲透到介質(zhì)中 的速率的強(qiáng)函數(shù)（strong function)。因此，滲透速率的優(yōu)化用于諸如光密度和顏色到顏色 洇色的屬性。在無孔介質(zhì)上，沒有油墨滲透到介質(zhì)中，即，著色劑保留在介質(zhì)表面上，并且潤 濕和油墨迀移穿過無孔表面產(chǎn)生的圖像質(zhì)量缺陷更加難以控制，尤其是在高印刷速度下。
[0002] 因此，對用于無孔介質(zhì)的噴墨油墨和相關(guān)流體的改善將是本領(lǐng)域的進(jìn)步。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 在考慮針對無孔介質(zhì)上的印刷噴墨油墨的各種方法時(shí)，已經(jīng)認(rèn)識到各種問題和不 足。例如，控制無孔介質(zhì)上圖像質(zhì)量的一個(gè)方法是使用加熱干燥。在典型的配置中，印刷機(jī) 包含兩個(gè)加熱區(qū)：印刷區(qū)和固化區(qū)。印刷區(qū)是應(yīng)用油墨的成像區(qū)域。加熱印刷區(qū)以蒸發(fā)水 以便控制圖像質(zhì)量。固化區(qū)進(jìn)一步蒸發(fā)水和揮發(fā)性溶劑以便干燥和固化油墨膜。
[0004] 加熱印刷區(qū)可結(jié)合多通道掃描印刷模式使用，該模式由使用掃描噴墨印刷頭的多 個(gè)通道逐步印刷圖像組成。例如，在4通道印刷模式中，總的油墨可應(yīng)用在25%密度的4個(gè) 通道中，每個(gè)通道給予具有100%油墨的圖像。具有較低的油墨密度/印刷頭通道的多通道 印刷模式使得利用加熱系統(tǒng)蒸發(fā)和增粘油墨更便利，限制了油墨在印刷介質(zhì)上的流動(dòng)并確 保了高的圖像質(zhì)量。
[0005] 然而，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，該方法的缺點(diǎn)是在印刷區(qū)需要專用加熱系統(tǒng)，在印刷區(qū)該加熱系 統(tǒng)具有高的功率需求并且產(chǎn)生的高溫會影響印刷頭的可靠性并破壞敏感的介質(zhì)。此外，慢 印刷模式也被用來限制干燥階段中每的油墨/單位面積，導(dǎo)致低的整體印刷速度。
[0006] 在多孔紙基介質(zhì)上，用于控制油墨滲透速率的一個(gè)方法已經(jīng)貫穿于"定影劑"溶液 的使用中，"定影劑"溶液包含與油墨相互作用以減少著色劑移動(dòng)的組分。典型地，將油墨印 刷在印刷區(qū)之前將定影劑施加于介質(zhì)，以便相對于油墨載劑的其他組分的滲透速率減慢油 墨著色劑的滲透速率，從而控制圖像質(zhì)量屬性如洇色、邊緣清晰度、羽化（feathering)和 低光密度（因著色劑滲透到多孔介質(zhì)中引起）。
[0007] 為多孔介質(zhì)設(shè)計(jì)的定影劑流體通常不適合無孔介質(zhì)，如乙烯基塑料。為紙?jiān)O(shè)計(jì)的 油墨通常在潤濕低表面能的介質(zhì)（如乙烯基塑料或聚烯烴）時(shí)存在問題。此外，獲得對于 無孔介質(zhì)的耐久性往往比獲得對紙基介質(zhì)的耐久性困難得多，尤其是對于要求戶外耐候性 的應(yīng)用。傳統(tǒng)的用于紙基介質(zhì)的噴墨定影劑不給圖像提供足夠的耐磨、耐水、耐溶劑和耐清 結(jié)流體性質(zhì)以滿足最終使用條件，并且也會影響光褪色穩(wěn)定性或油墨膜在戶外環(huán)境中的性 能。
[0008] 因此已經(jīng)認(rèn)識到，定影劑流體可被設(shè)計(jì)用于無孔基質(zhì)并可利用提供了良好的圖像 質(zhì)量、洇色以及結(jié)合的方法進(jìn)行印刷。例如，在無孔介質(zhì)上印刷定影劑流體及油墨可提供印 刷益處而用以前的方案不能獲得這些益處。
[0009] 本公開涉及陽離子噴墨印刷的定影劑流體，當(dāng)用在無孔介質(zhì)（如乙稀基塑料）上 時(shí)，所述定影劑流體與陰離子水性噴墨油墨結(jié)合使用并提供更快的印刷和良好的印刷特 性。當(dāng)在印刷介質(zhì)的表面上與油墨結(jié)合時(shí)，所述定影劑流體減慢了引起圖像質(zhì)量缺陷（如 顏色到顏色的混合和區(qū)域填充的非均勻性）的油墨的迀移。
[0010] 鑒于以上，定影劑流體可包括含有水和共溶劑的液體載劑、表面活性劑和陽離子 聚合物。所述定影劑流體被配制用于在無孔介質(zhì)上進(jìn)行印刷。如本文所用，術(shù)語"陽離子聚 合物"是指其中具體離子本質(zhì)上為陽離子（如季銨化的聚胺）的離子聚合物。
[0011] 更具體地，所述定影劑流體一般包含液體載劑、表面活性劑和陽離子聚合物，其中 所述液體載劑包含水和共溶劑。所述共溶劑具有160°C至250°C的沸點(diǎn)，并且一般以lwt% 至40wt%的量存在，并且所述定影劑流體被配制用于在無孔介質(zhì)上進(jìn)行印刷。而且，所述定 影劑流體不包含多于5wt%的揮發(fā)性共溶劑并且也不包括多于3wt%的非揮發(fā)性共溶劑。 在一個(gè)具體的方面，所述定影劑流體可包含沸點(diǎn)范圍是160°C至250°C的多種共溶劑。在另 一實(shí)例中，液體載劑可完全不含非揮發(fā)性溶劑。在另一實(shí)例中，液體載劑可完全不含揮發(fā)性 溶劑。
[0012] 注意，當(dāng)討論本發(fā)明的組合物、系統(tǒng)和方法時(shí)，這些討論的每一個(gè)都可被考慮應(yīng)用 于這些實(shí)施方式中的每一個(gè)，無論其是否明確地在那個(gè)實(shí)施方式的上下文中討論。因此，例 如，在討論定影劑流體中的陽離子聚合物時(shí)，該陽離子聚合物也可用于印刷系統(tǒng)或在無孔 介質(zhì)上產(chǎn)生圖像的方法中，反之亦然。
[0013] 如本文所用，"共溶劑"是指沸點(diǎn)范圍是160°C和250°C的有機(jī)溶劑。如本文所用， "非揮發(fā)性溶劑"是指沸點(diǎn)在250°C以上的有機(jī)溶劑。如本文所用，"揮發(fā)性溶劑"是指沸點(diǎn) 低于160°C的有機(jī)溶劑。因?yàn)樗皇怯袡C(jī)溶劑，它獨(dú)立于這三個(gè)類別之外，并且因此不受這 些類別所述的范圍的限制。本發(fā)明的溶劑系統(tǒng)具有由多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)確定的具體的有機(jī)溶劑沸點(diǎn) 分布。首先，共溶劑可用加熱干燥除去，否則它們存留在干燥的油墨膜中，而殘留的非揮發(fā) 性溶劑存留在干燥的油墨/定影劑膜中會損壞圖像的耐久性。其次，利用沸點(diǎn)低于160°C的 溶劑，提供基本上沒有氣味的印刷系統(tǒng)變得困難。另外，印刷頭可靠性以及環(huán)境健康和安全 (毒性、暴露限值、起爆點(diǎn)）也由于沸點(diǎn)低于160°C的溶劑而變差。這些局限限制了可根據(jù) 本公開的實(shí)例大量使用的溶劑的類型。
[0014] 一般而言，所述定影劑流體通過噴墨印刷被施加并被配制以印刷到無孔介質(zhì)上。 因此，在一個(gè)實(shí)例中，所述定影劑流體可以共溶劑、表面活性劑和陽離子聚合物的比例配制 從而使定影劑流體可均勻地潤濕表面能低于40達(dá)因 /cm (如通過ASTM D2578方法）測量 的乙烯基塑料和其它無孔介質(zhì)。
[0015] -般而言，配制所述定影劑流體從而在與介質(zhì)上的油墨結(jié)合時(shí)，二者的組合在干 燥后提供具有可接受的耐久性的圖像。耐久性測試方法包括膠帶附著力（ASTM 3359法）、 指甲劃傷耐性、Taber干刮擦磨損耐性以及對水、溶劑和清潔溶液的濕刮擦耐性。印刷的 圖像也可保持針對光褪色和其它缺陷的戶外耐候性，如通過2004年2月11日出版的SAE J2527法測量的。
[0016] 另外，可通過在無孔介質(zhì)上噴墨印刷將所述定影劑流體僅施加在油墨覆蓋區(qū)域 中。這個(gè)成影像的（imagewise)方法消除了由定影劑施加為介質(zhì)上的均勾涂層引起的兩個(gè) 主要問題。首先，定影劑流體性效率增加，減少了原材料成本/頁，并最小化要被干燥系統(tǒng) 干燥的流體的量，這有助于降低干燥器的功率設(shè)定（power setting)并使印刷速度提高。其 次，其消除了這樣的需要：定影劑單獨(dú)具有高耐久性以避免圖像的無油墨區(qū)域中的損傷或 轉(zhuǎn)印。
[0017] 與陽離子定影劑一起使用的油墨本質(zhì)上是陰離子的。如本文所用，"陰離子的"是 指含有顏料分散體（包含具有實(shí)質(zhì)上是陰離子的電荷）或其它陰離子組分（如聚合物或表 面活性劑）的油墨的離子分散基團(tuán)，其中通過羧酸根、磷酸根或類似化學(xué)官能團(tuán)提供陰離 子的官能度。
[0018] 在印刷機(jī)中，施加的定影劑流體的體積由用于指定圖像的油墨的量來確定。油墨 和定影劑的具體比例取決于定影劑中的陽離子聚合物和油墨中的陰離子組分二者的具體 化學(xué)性質(zhì)和濃度。使用的定影劑的體積是微摩/升的來自油墨的陰離子電荷相對于微摩/ 升的來自定影劑的陽離子電荷的函數(shù)。施加的定影劑的體積包含陽離子電荷足以使陰離子 當(dāng)量的電荷中和在油墨中發(fā)生，導(dǎo)致顏料顆粒的絮凝。顆粒聚結(jié)使油墨在介質(zhì)表面上的流 動(dòng)和隨后的印刷圖像中的油墨缺陷達(dá)到最小（盡管也可以設(shè)想除了該電荷中和機(jī)制的其 它機(jī)制）。油墨和定影劑基本上在零電荷點(diǎn)以上或以下的組合給予油墨更差的定影。
[0019] 通過介質(zhì)上印刷的油墨和定影劑的量、定影劑和油墨中陽離子部分和陰離子部分 的電荷密度以及定影劑和油墨中陽離子和陰離子物質(zhì)的負(fù)載來控制比例。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，存在 具體的定影劑和油墨的混合范圍用于控制圖像質(zhì)量；和不控制圖像質(zhì)量的具體的范圍。在 一個(gè)實(shí)例中，印刷的定影劑的體積可