СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ АДГЕЗИИ ЖИДКОГО ТОНЕРА, НАПЕЧАТАННОГО НА СУБСТРАТЕ, И ПРОДУКТЫ НА ЕГО ОСНОВЕ
METHOD FOR INCREASING THE ADHESION OF LIQUID TONER PRINTED ON A SUBSTRATE AND PRODUCTS BASED ON IT

Область изобретения
Раскрытые в данном контексте процесс(ы), процедура(ы), способ(ы), продукт(ы), результат(ы) и/или понятие(я) (с общим названием "раскрытие настоящего изобретения") в основном относятся к способу повышения адгезии жидкого тонера по крайней мере к поверхности одного субстрата, включающему: (i) обработку субстрата композицией, включающей (а) связующий агент и (б) связующую добавку, и (ii) жидкостную электрофотографическую печать изображения на обработанном субстрате с использованием жидких чернил. Более подробно, связующая добавка может включать полимер, полученный из мономеров, которые выбирают из группы, включающей винилпирролидон, оксазолин содержащий мономер, N-винилпиперидинон, винилкапролактам, Ν,Ν-диметилакриламид и их комбинации. Раскрытие настоящего изобретения относится также в основном к субстрату с напечатанным изображением, полученным с использованием такого способа.
Предшествующий уровень техники
В способе жидкостной электрофотографической печати (ЖЭП) для печати на субстратах используют жидкие чернила вместо сухого порошкообразного тонера. Обычные примеры печатных машин ЖЭП включают печатные прессы для вытравной печати по индиго HP digital Indigo™. Частицы тонера в составе жидких чернил, используемых при ЖЭП, характеризуются достаточно малым размером, чтобы изображения, напечатанные с использованием ЖЭП, не маскировали поверхностные шероховатость/глянец подложки, например, бумажных субстратов. Жидкие чернила (называемые также в данном контексте "чернила", "жидкий тонер" или "чернила ЖЭП"), используемые для печати ЖЭП, представляют собой суспензию частиц пигмента малого размера в интервале приблизительно от 1 до 2 мкм в безводной жидкости. Чернила HP ElectroInk представляют собой стандартные жидкие чернила для жидкостной электрофотографической печати. Частицы пигмента могут означать пигмент, диспергированный в полимере. Печать ЖЭП считается печатью, обеспечивающей наилучшее качество цифровой печати изображений с относительно высокой скоростью.
Однако, было установлено, что изображения, напечатанные с использованием ЖЭП, часто не прилипают к субстратам также, как и изображения, напечатанные с использованием электрорепрографических методов печати, в которых используют метод сухого тонера. Многие проблемы, связанные с печатью ЖЭП, описаны в заявке WO2013030784, которая в полном объеме включена в настоящее описание в виде ссылки. Следовательно, существует необходимость в увеличении адгезии чернил ЖЭП к субстратам в процессе печати ЖЭП.
Подробное описание настоящего изобретения
Перед подробным описанием по крайней мере одного варианта осуществления настоящего изобретения следует подчеркнуть, что настоящее раскрытие не ограничено при его применении деталями конструкции или расположением компонентов или стадиями или методиками, описанными в настоящем описании или проиллюстрированными на фигурах. Настоящее раскрытие включает другие варианты осуществления настоящего изобретения или применения на практике или воплощения другими способами. Кроме того, следует понимать, что используемые в данном контексте фразеология и терминология предназначены для описания и не ограничивают настоящее изобретение.
Если не указано иное, технические термины, использованные в настоящем описании, имеют значения, которые обычно представляются очевидными специалистам в данной области техники. Кроме того, если в данном контексте не требуется иное, термины в единственном числе включают термины в множественном числе и термины в множественном числе включают термины в единственном числе.
Все патенты, опубликованные патентные заявки и непатентные публикации, упомянутые в данном описании, свидетельствуют об уровне профессионализма специалистов в данной области техники, к которой относится настоящее изобретение. Все патенты, опубликованные патентные заявки и непатентные публикации, упомянутые в любой части данной заявки, в явном виде в полном объеме включены в данный контекст в виде ссылок в той же степени, как если бы каждый индивидуальный патент или публикация особым и индивидуальным образом предназначены для включения в виде ссылки.
Все изделия и/или способы, описанные в данном контексте, могут быть выполнены и осуществлены с помощью настоящего описания без дополнительного эксперимента. Несмотря на то, что изделия и способы по настоящему изобретению описаны в терминах различных вариантов осуществления настоящего изобретения, специалистам в данной области техники представляется очевидным, что изделия и/или способы или стадии или последовательности стадий способа, описанного в данном контексте, можно варьировать не выходя за пределы идеи, сущности и объема настоящего изобретения. Предполагается, что все такие аналогичные замены и модификации, очевидные специалистам в данной области техники, с учетом настоящего изобретения, находятся в рамках концепции, сущности и объема настоящего изобретения.
В соответствии с настоящим изобретением следующие термины, если не указано иное, имеют следующее значение.
При использовании термина в сочетании со словом "включающий", этот термин может означать "один", но также "один или более", "по меньшей мере один" и "один или более одного".
Термин "или" означает "и/или", если в явной форме не указано, что он означает варианты, только если варианты являются взаимно исключающими, несмотря на то, что данное описание включает определение, которое относится только к вариантам и к термину "и/или". Термин "приблизительно", в данном контексте используется для указания того, что величина включает внутреннюю изменчивость ошибки для измерительного устройства, метода, использованного для определения величины, или разброс, существующий между исследуемыми субъектами. Например, но не ограничиваясь только им, при использовании термина "приблизительно" определяемое значение может изменяться в интервале от плюс 12% до минус 12%, или 11%, или 10%, или 9%, или 8%, или 7%, или 6%, или 5%, или 4%, или 3%, или 2% или 1%. Термин "по меньшей мере один" означает один, а также любое количество более одного, включая, но не ограничиваясь только ими, 1, 2, 3, 4, 5, 10, 15, 20, 30, 40, 50, 100 и т.п. Термин "по меньшей мере один" может увеличиваться до 100 или 1000 или более в зависимости от термина, которому он соответствует. Кроме того, количества 100/1000, которые не следует рассматривать ограничивающими в качестве нижнего или верхнего пределов, могут также приводить к удовлетворительным результатам. Кроме того, термин "по меньшей мере один из Χ, Υ и Ζ" означает только X, только Υ и только Ζ, а также любую комбинацию Χ, Υ и Ζ. Использование терминологии порядковых чисел (т.е. "первый", "второй", "третий", "четвертый" и т.п.) предназначено только для различия двух или более элементов и, если не указано иное, не подразумевает никакой последовательности или порядка или важности одного элемента по сравнению с другими или любого порядка при добавлении.
Термины "состоящий из" (и любые его формы, такие как "состоят из" и "состоит из"), "имеющий" (и любые его формы, такие как "имеют" и "имеет"), "включающий" (и любые его формы, такие как "включают" и "включает"), или "содержащий" (и любые его формы, такие как "содержат" и "содержит"), использованные в данном контексте, являются всеобъемлющими и неограничивающими и не исключают дополнительные, неперечисленные элементы или стадии метода. Термин "или их комбинации", использованный в данном контексте, означает все изменения и комбинации перечисленных элементов, упомянутых перед термином. Например, термин "А, В, С или их комбинации" означает по крайней мере один из А, В, С, АВ, АС, ВС или ABC и, если порядок является важным в определенном контексте, также ВА, СА, СВ, СВА, ВСА, АСВ, ВАС или CAB. В продолжении данного примера следует отметить, что в явной форме включены комбинации, которые содержат повторы одного или более элементов или терминов, такие как ВВ, AAA, ААВ, ВВС, АААВСССС, СВВААА, CABABB и т.п. Специалисты в данной области техники должны понимать, что в большинстве случаев ограничение числа пунктов или терминов в любой комбинации отсутствует, если другое не очевидно из контекста.
Термин "в значительной степени", использованный в данном контексте, означает, что последовательно описанное явление или обстоятельство полностью происходит до значительной степени или уровня. Например, будучи связанным с конкретным явлением или обстоятельством, термин "в значительной степени" означает, что последовательно описанное явление или обстоятельство происходит в течение по меньшей мере 80% времени, или по меньшей мере 85% времени, или по меньшей мере 90% времени или по меньшей мере 95% времени.
Термин "жидкостная электрофотографическая печать", использованный в данном контексте, можно использовать взаимозаменяемо с терминами "печать ЖЭП", "электрорепрографическая печать с использованием частиц жидкого тонера" или "ксерографическая печать с использованием частиц жидкого тонера", каждый из которых означает цифровые прессы или процессы для вытравной печати по индиго digital indigo HP. Кроме того, использованная в данном описании жидкостная электрофотографическая печать не относится или не охватывает процесс печати офсетного типа, которая известна как литография и подробно описана в книге Alex Glassman, Printing Fundamentals, TAPPI Press (1985), которая полностью включена в данное описание в качестве ссылки.
Как должно быть ясно специалистам в данной области техники, в способах жидкостной электрофотографической печати, описанных в данном контексте, используют машины для жидкостной электрофотографической печати, называемые также как, например, цифровые машины для ЖЭП, и цифровые принтеры ЖЭП. Хорошо известные коммерческие примеры печатных машин ЖЭП включают цифровые прессы для вытравной печати по индиго digital indigo HP, которые также называют принтерами для вытравной печати по индиго или их вариантами.
Термин "связующая добавка", использованный в данном контексте, можно использовать взаимозаменяемо с терминами "промотер адгезии", "усилитель адгезии" или "грунтовка".
Если другое не обозначено в данном контексте, термин "полимер", использованный в настоящем изобретении, означает полимерную композицию, включающую одно или более различных мономерных звеньев, что может означать, например, сополимеры или терполимеры.
Термин "покрытие", использованный в данном контексте, означает пленку, нанесенную по меньшей мере на часть по крайней мере одной поверхности субстрата. Как описано в данном контексте более подробно, термин "покрытие" означает по крайней мере состав, включающий связующий агент и связующую добавку, но может также включать один или более компонентов, которые оказывают благоприятное влияние на покрытие на субстрате (например, бумажном субстрате и/или субстрате, содержащим полимер), как известно специалистам в данной области техники, для повышения качества субстрата и/или печати изображения, напечатанного на субстрате (см. книгу David Saltman и др., Pulp & Paper Primer, 2-е изд., TAPPI Press (1998), например, но без ограничения перечисленным, на стр. 24-25, которая полностью включена в данный контекст в виде ссылки.
Термин "молекулярная масса" (MW), использованный в данном контексте, означает средне-числовую молекулярную массу в дальтонах (Да).
Переходя к описанию настоящего раскрытия, следует отметить, что определенные варианты осуществления настоящего изобретения относятся к способу повышения адгезии жидких чернил, напечатанных по меньшей мере на части по меньшей мере одной поверхности субстрата с использованием цифрового принтера ЖЭП. Определенные другие варианты осуществления настоящего раскрытия относятся к одному или более печатных продуктов, полученных с использованием описанного в данном контексте способа.
В одном объекте настоящего изобретения предлагается способ повышения адгезии жидкого тонера по меньшей мере к одной поверхности субстрата, включающий: (i) обработку по меньшей мере части субстрата композицией, включающей связующий агент и связующую добавку, и (ii) жидкостную электрофотографическую печать изображения на обработанном субстрате с использованием жидкого тонера. Композицию, включающую связующий агент и связующую добавку, в данном контексте называют также композицией, содержащей связующую добавку.
В другом объекте настоящего изобретения предлагается способ повышения адгезии жидкого тонера по меньшей мере к одной поверхности субстрата, включающий: (i) поверхностную обработку по меньшей мере части поверхности по меньшей мере одной поверхности субстрата композицией, включающей связующий агент и связующую добавку, при этом образуется покрытие, принимающее печать, по меньшей мере на части по меньшей мере одной поверхности субстрата, и (ii) жидкостную электрофотографическую печать изображения по меньшей мере на части покрытия, принимающего печат, с использованием жидкого тонера.
В одном варианте связующая добавка включает полимер с повторяющимся звеном, которое содержит локализованный сильный отрицательно заряженный диполь (такой, как карбонильная группа) и не содержит сильный положительно заряженный диполь. Термин "локализованный сильный отрицательно заряженный диполь", использованный в данном контексте, означает, что структура повторяющегося звена содержит функциональную группу, такую как карбоксильная группа, и термин "сильный", использованный в данном контексте, означает группу, характеризующуюся локальным дипольным моментом более 2 дин, поскольку величина диполя карбонильной группы составляет приблизительно 2,4 дина, а локальный диполь возникает из-за различия в электроотрицательностях соединенных друг с другом атомов. Термин "не содержит сильный положительно заряженный диполь (такой, как в гидроксильной группе)", использованный в данном контексте, означает отсутствие локализованного диполя (такого как в гидроксильной группе) с величиной диполя более 0,8 дин.
Повторяющееся звено может включать, например, но не ограничиваясь только ею, карбонильную группу.
2
3
В одном варианте связующая добавка включает, состоит из или состоит в основном из полимера, содержащего по меньшей мере одно повторяющееся звено, включающее третичную амидную группу, где (i) по меньшей мере один атом углерода, связанный с атомом азота третичной амидной группы, содержит два или три связанных с ним атома водорода, и (ii) карбонильная группа третичной амидной группы связана с группой -CH, -CH, или -CH.
В одном варианте связующая добавка включает, состоит из или состоит в основном из полимера (т.е. полимера связующей добавки), полученного из одного или более мономеров, которые выбирают из группы, включающей винилпирролидон, мономер, содержащий оксазолин, N-винилпиперидинон (известный также под названием N-винилпиперидон), N-винилкапролактам, Ν,Ν-диметилакриламид и их комбинации.
Полимер связующей добавки может также включать один или более неионных мономеров. Например, связующая добавка включает, состоит из или состоит в основном из полимера, который получают из (i) одного или более мономеров, которые выбирают из группы, включающей винилпирролидон, мономер, содержащий оксазолин, N-винилпиперидинон, N-винилкапролактам, Ν,Ν-диметилакриламид и их комбинации, и (ii) одного или более неионных мономеров. Термин "неионный мономер", использованный в данном контексте, означает мономер, не содержащий анионной или катионной функциональной группы в условиях применения, такой как мономер, содержащий акриловую кислоту, метакриловую кислоту, четвертичный амин. Связующая добавка может также включать один или более мономеров, которые в значительной степени не приводят к образованию водородных связей с первичной связующей добавкой, которые согласно настоящему изобретению не должны приводить к значительной степени самоассоциации полимера связующей добавки. Термин "самоассоциация в значительной степени", использованный в настоящем изобретении, означает сильную водородную связь полимера связующей добавки с самим собой или высокую степень диполь-дипольных взаимодействий полимера связующей добавки с самим собой. Описание взаимодействия между мономерными звеньями в полимере и одного полимера с другим полимером или с растворителем приведено в главе 12 классической работы Поля Флори: Paul Flory "Principles of Polymer Chemistry ", впервые опубликованной издательством Cornell Press в 1953 году. Он определил параметр взаимодействия, который отражает "свободную энергию взаимодействия с первым соседним звеном". Другие авторы в значительной степени расширили данную концепцию после работы Флори. Специалистам в данной области техники должно быть ясно, что особенностью полимерных добавок по настоящему изобретению является способность к низкой самоассоциации относительно других полимеров и, что более важно (однако не ссылаясь на какую-либо теорию), данные полимеры являются полимерами, которые на молекулярном уровне будут взаимодействовать более интенсивно с полимером в жидком тонере по сравнению с взаимодействиями этого полимера с самим собой.
В одном варианте связующая добавка диспергируется или растворяется в воде. В другом варианте связующая добавка растворяется в воде.
Неограничивающие примеры мономеров, содержащих оксазолин, включают 2-этил-2-оксазолин и/или 2-метилоксазолин.
В одном варианте полимер связующей добавки включает по меньшей мере один поли(2-этил-2-оксазолин) и поли(2-метилоксазолин). В другом варианте связующая добавка представляет собой полимер, содержащий в качестве первичного повторяющегося звена винилпирролидон.
Среднечисловая молекулярная масса (MW) полимера связующей добавки составляет более 40000 Да, или более 80000 Да, или более 190000 Да, или более 450000 Да, при этом верхней границей является молекулярная масса, которая препятствует образованию раствора, содержащего полимер связующей добавки, что должно быть очевидно специалистам в данной области техники.
Связующий агент может включать, например, но без ограничения перечисленным: крахмал, белок, латексные частицы поли(стиролбутадиена), акриловые латексные частицы и/или их комбинации. В одном варианте связующий агент выбирают из группы, включающей поливиниловый спирт, окисленный крахмал, катионизированный крахмал, этерифицированный крахмал, ферментативно денатурированный крахмал, желатин, казеин, соевый белок, карбоксиметилцеллюлозу, гидроксиэтилцеллюлозу, акриловую эмульсию, винилацетатную эмульсию, винилиденхлоридную эмульсию, полиэфирную эмульсию, стиролбутадиеновую эмульсию, акрилонитрил-бутадиеновый латекс и их комбинации. В другом варианте связующий агент включает один или более крахмалов. В еще одном варианте крахмал является катионным. Связующие агенты должны быть пригодными в способе применения, используемом для обработки.
Субстрат можно выбирать из группы, включающей бумажную продукцию, тканные и/или нетканые волокнистые материалы, материалы на основе пластмасс (называемые также в данном контексте термином "пластмассы") и их комбинации. Каждый из данных типов субстратов в отдельности описан ниже, поскольку могут существовать различия в способе обработки субстрата и/или уровне использованной добавки. Однако, полимерная добавка и связующие, несущие добавку, не изменяются.
Например, субстрат может представлять собой материал на основе пластмассы, например, но не ограничиваясь перечисленным, включающий полиолефины, такие как полиэтилен, ПЭВП и ПЭНП, линейный полиэтилен низкой плотности (ЛПЭНП), гофрированные полиолефины, такие как гофрированный полиэтилен, выпускаемый под названием COROPLAST, ориентированные полипропилены ОПП и БОППР, ориентированный найлон Nylon CPA, литой пролипропилен ЛПП, поликарбонат, акрилонитрил-бутадиен-стирол (АБС), ПЭТ, ПЭТГ, жесткий винил, чувствительный к давлению винил, виниловые пленки, акрилопласты, полиэфиры с наружным покрытием и с печатью, полистирол, прочесанное волокно с покрытием из полиэтилена, ПВХ, пенопласт из ПВХ такой как Sintra(R), Celtec(R), и пенокартон, металлизированная полимерная пленка. Кроме бумажной продукции в качестве субстрата можно использовать любой материал, содержащий лигноцеллюлозу.
В одном варианте субстратом является бумажная продукция любой формы, как известно специалистам в данной области техники, такая как один или более рулонов, листовая бумага и/или различные формы и конфигурации, на которых можно печатать с использованием цифрового принтера ЖЭП. Субстратом может также являться любой другой субстрат, совместимый с печатным процессом ЖЭП, как известно специалистам в данной области техники.
Количество описанной выше композиции, содержащей связующую добавку (прежде всего связующую добавку) и которую добавляют к субстрату, зависит от свойств субстрата. Для бумажного субстрата без покрытия содержащая добавку композиция впитывается в субстрат предположительно полностью, по крайней мере частично, при этом для получения бумаги с покрытием содержащая добавку композиция является частью композиции покрытия, содержащей наполнители или частицы пигмента, и композицию покрытия наносят в основном на поверхность бумаги, при этом образуется слой на бумаге, и наконец для непористого субстрата содержащая добавку композиция представляет собой весь или часть верхнего слоя на поверхности. Во всех случаях содержащая добавку композиция образует принимающий чернила слой, с которым контактируют чернила в процессе печати и к которому они должны приклеиваться.
Кроме того, способ, согласно которому композицию, содержащую связующую добавку, наносят на бумажный продукт или тканный и/или нетканый волокнистый материал, в котором содержащая добавку композиция в значительной степени впитывается в субстрат, может влиять на количество композиции, которую наносят на субстрат. В таких случаях количество композиции, содержащей связующую добавку, просто определяют по количеству связующей добавки, добавленной к субстрату, в массовых процентах в расчете на массу субстрата. Однако, в случаях, таких как бумага с покрытием, для которых содержащая добавку композиция не впитывается в бумагу, или в случае непористых субстратов, количество композиции, содержащей связующую добавку, выражают в количестве, нанесенном на поверхность, и дополнительный уровень выражают в виде массы в расчете на площадь обработанной поверхности.
Например, количество связующей добавки, добавленной к бумажному продукту, зависит от (i) толщины и плотности бумажного продукта, и (ii) способа распределения композиции в/на бумаге. Например, один способ обработки бумажного продукта представляет собой способ обработки на клеильном прессе, согласно которому либо (а) композиция, содержащая связующую добавку, в значительной степени впитывается в бумажный продукт, что обеспечивает равномерное распределение по всему бумажному продукту, либо (б) композиция, содержащая связующую добавку, остается на поверхности бумажного продукта. В случаях, когда при использовании способа обработки на клеильном прессе композиция, содержащая связующую добавку, в значительной степени впитывается в бумажный продукт, количество добавленной к нему композиции измеряют в массовых процентах связующей добавки, добавленной к бумажному продукту, в расчете на сухую массу. В случаях, когда при использовании способа обработки на клеильном прессе композиция, содержащая связующую добавку, остается в основном на поверхности бумажного продукта, а количество добавленной композиции измеряют в граммах добавленной связующей добавки на квадратный метр бумажного продукта.
В одном варианте обрабатываемый субстрат представляет собой бумажный продукт и количество связующей добавки, которое добавляют к обрабатываемому бумажному продукту, находится в интервале приблизительно от 0,02 до приблизительно 1 мас. %, или приблизительно от 0,03 до приблизительно 0,5 мас. %, или от приблизительно 0,04 до приблизительно 0,25 мас. %, или от приблизительно от 0,04 до 0,1 мас. % в расчете на сухую массу бумажного продукта.
2
2
2
2
2
2
2
2
В одном варианте обрабатываемый субстрат представляет собой бумажный продукт и количество связующей добавки на каждой стороне обрабатываемого бумажного продукта находится в интервале приблизительно от 0,0075 г/м до приблизительно 0,375 г/м, или приблизительно от 0,0115 г/м до приблизительно 0,165 г/м, или приблизительно от 0,015 г/м до приблизительно 0,095 г/м, или приблизительно от 0,015 г/м до приблизительно 0,04 г/м в расчете на сухую массу бумажного продукта.
2
2
2
2
2
2
2
2
В одном варианте субстрат представляет собой бумажный продукт с двумя основными сторонами, при этом обе основные стороны бумажного продукта обрабатывают описанной выше композицией, содержащей связующую добавку, таким образом, что общее количество связующей добавки, которое добавляют к обрабатываемому бумажному продукту, находится в интервале приблизительно от 0,015 г/м приблизительно до 0,75 г/м, или приблизительно от 0,023 г/м приблизительно до 0,33 г/м, или приблизительно от 0,03 г/м приблизительно до 0,19 г/м, или приблизительно от 0,03 г/м приблизительно до 0,08 г/м в расчете на сухую массу бумажного продукта.
При нанесении композиции, содержащей связующую добавку, на поверхность субстрата в форме покрытия, принимающего печать, таком как при обработке пластмассового субстрата или для бумаги с покрытием, количество связующей добавки, как было описано выше, выражают в массе на площадь поверхности. Более того, его измеряют в массовых процентах покрытия, которое нанесено по меньшей мере на часть по меньшей мере одной поверхности субстрата. В одном варианте количество связующей добавки в покрытии субстрата, принимающем печать, находится в интервале приблизительно от 0,8 до приблизительно 50 мас. %, или приблизительно от 1 до приблизительно 10 мас. %, или приблизительно от 1 до приблизительно 4 мас. % в расчете на массу покрытия, принимающего печать. При добавлении композиции, содержащей связующую добавку, к субстрату в форме покрытия, принимающего печать, в качестве субстрата можно использовать бумажный продукт, субстрат на основе пластмассы, тканный и/или нетканый волокнистый материал и/или их комбинации. В одном варианте субстратом является бумажный продукт. В другом варианте субстратом является субстрат на основе пластмассы.
В другом варианте композиция, включающая связующий агент и связующую добавку, может также содержать дополнительные добавки для усиления адгезии жидкого тонера, напечатанного на субстрате с использованием печати ЖЭП. Неограничивающие примеры дополнительных добавок включают полиэтиленакриловую кислоту и полиэтиленимин.
Композиция, включающая связующий агент и связующую добавку, может также содержать дополнительные добавки, известные в данной области техники, например, наполнители, пеногасители, воски, пигменты, красители, биоциды, средства, модифицирующие реологические свойства, производные смол, ПАВ и/или их комбинации.
Способ может также включать сшивание субстратов с обработанными поверхностями любыми способами, известными в данной области техники, включая, например, добавление мономеров, отверждаемых под действием УФ-излучения или температуры, в композицию, включающую связующий агент и связующую добавку, и/или отверждение субстратов с обработанными поверхностями под действием УФ излучения или температуры.
В любых описанных выше вариантах можно использовать любой пригодный способ, известный специалистам в данной области техники, для нанесения композиции, включающей связующий агент и связующую добавку, на субстрат, что приводит к в значительной степени равномерной обработке поверхности субстрата. Такие способы включают, например, но не ограничиваясь перечисленным, использование клеильного пресса, который обычно используют совместно с бумагоделательными машинами, нанесение с использованием спрея, пены, налива, валика и/или их комбинаций.
Кроме того, любой из описанных выше вариантов можно использовать в ходе либо формирования субстрата, либо нанесения на субстрат, включая обработку непосредственно перед печатью жидких чернил на субстрате с использованием принтера ЖЭП. Например, связующую добавку можно наносить в секции нанесения покрытия или даже при печати на поверхности.
В одном объекте настоящее изобретение относится к субстрату с печатью, полученному с использованием одного из описанных выше способов.
В другом объекте настоящее изобретение относится к субстрату с печатью, полученному с использованием любого из описанных выше способов ЖЭП, который может, кроме того, включать одно или более изображений, напечатанных на субстрате до и/или после использования описанных выше способов ЖЭП. В одном варианте одно или более дополнительных изображений напечатанных на субстрате, можно напечатать с использованием любого печатного способа/процесса, известных специалистам в данной области техники включая, не ограничиваясь перечисленным, чернильно-струйную печать.
В одном варианте изображение на субстрате с печатью характеризуется адгезией к субстрату более 80%, или более 85%, или более 90%, или более 95% по данным измерений при проведении испытания на отрыв ленты с использованием ленты 3М 230, которое будет подробно описано в данном контексте далее.
Субстрат, обработанный прямым способом
В другом объекте настоящего изобретения предлагается печатный материал, включающий (i) субстрат, обработанный композицией, включающей связующий агент и связующую добавку, при этом формируются обработанный субстрат, и (ii) изображение по меньшей мере на части одной поверхности обработанного субстрата, при этом изображение напечатано на обработанном субстрате с использованием жидкостного электрофотографического принтера и жидкого тонера.
В одном варианте связующая добавка включает полимер, содержащий повторяющееся звено, содержащее локализованный сильный отрицательно заряженный диполь (такой как карбонильная группа) и не содержащее сильный положительно заряженный диполь, как описано выше.
Повторяющееся звено может включать, например, но не ограничиваясь только ею, карбонильную группу.
2
3
В одном варианте связующая добавка включает, состоит из или состоит в основном из полимера, содержащего по меньшей мере одно повторяющееся звено, включающее амидную третичную группу, в составе которой (i) по меньшей мере один атом углерода, связанный с атомом азота в составе третичной амидной группы, содержит два или три связанных с ним атома водорода, и (ii) карбонильная группа в составе третичной амидной группы связана с группой -CH, -CH, или -CH.
В одном варианте связующая добавка включает, состоит из или в основном состоит из полимера (т.е. "полимера связующей добавки"), который получают из одного или более мономеров, которые выбирают из группы, включающей винилпирролидон, мономер, содержащий оксазолин, N-винилпиперидинон, N-винилкапролактам, Ν,Ν-диметилакриламид и их комбинации.
Полимер связующей добавки может также включать один или более неионных мономеров. Например, связующая добавка включает, состоит из или состоит в основном из полимера, который получают из (i) одного или более мономеров, которые выбирают из группы, включающей винилпирролидон, мономер, содержащий оксазолин, N-винилпиперидинон, N-винилкапролактам, Ν,Ν-диметилакриламид и их комбинации, и (ii) одного или более неионных мономеров. Термин "неионный мономер", использованный в данном контексте, означает мономер, не содержащий анионной или катионной функциональной группы в условиях применения, такой как мономеры, содержащие акриловую кислоту, метакриловую кислоту, четвертичный амин. Связующая добавка может также включать один или более мономеров, которые в значительной степени не приводят к образованию водородных связей с первичной связующей добавкой, то есть которые не должны приводить к значительной степени самоассоциации полимера связующей добавки.
В одном варианте связующая добавка диспергируется или растворяется в воде.
Неограничивающие примеры мономеров, содержащих оксазолин, включают 2-этил-2-оксазолин и/или 2-метилоксазолин.
В одном варианте полимер связующей добавки включает по меньшей мере один поли(2-этил-2-оксазолин) и поли(2-метилоксазолин.
Среднечисловая молекулярная масса (MW) полимера связующей добавки составляет более 40000 Да, или более 80000 Да, или более 190000 Да, или более 490000 Да, при этом верхней границей является молекулярная масса, которая препятствует образованию раствора, содержащего полимер связующей добавки, что должно быть очевидно специалистам в данной области техники.
Связующий агент может включать, например, но не ограничиваясь перечисленным: крахмал, белок, поли(стиролбутадиеновые) латексные частицы, акриловые латексные частицы и/или их комбинации. В одном варианте связующий агент выбирают из группы, включающей поливиниловый спирт, окисленный крахмал, катионизированный крахмал, этерифицированный крахмал, ферментативно денатурированный крахмал, желатин, казеин, соевый белок, карбоксиметилцеллюлозу, гидроксиэтилцеллюлозу, акриловую эмульсию, винилацетатную эмульсию, винилиденхлоридную эмульсию, полиэфирную эмульсию, стиролбутадиеновую эмульсию, акрилонитрил-бутадиеновый латекс и их комбинации. В другом варианте связующий агент включает один или более крахмалов и в еще одном варианте крахмал является катионным.
Субстрат можно выбирать из группы, включающей бумажную продукцию, тканные и/или нетканые волокнистые материалы, материалы на основе пластмасс и их комбинации. Например, субстрат может представлять собой материал на основе пластмассы, например, но не ограничиваясь перечисленным, включающий полиолефины, такие как полиэтилен, ПЭВП и ПЭНП, линейный полиэтилен низкой плотности (ЛПЭНП), гофрированные полиолефины, такие как гофрированный полиэтилен, выпускаемый под названием COROPLAST, ориентированные полипропилены ОПП и БОПП, ориентированный найлон Nylon CPA, литой полипропилен ЛПП, поликарбонат, акрилонитрил-бутадиен-стирол (АБС), ПЭТ, ПЭТГ, жесткий винил, чувствительный к давлению винил, виниловые пленки, акрилопласты, полиэфиры с наружным покрытием и с нанесенной печатью, полистирол, прочесанное волокно с покрытием из полиэтилена, ПВХ, пенопласт из ПВХ такой как Sintra(R), Celtec(R), и пенокартон, металлизированная полимерная пленка. Кроме бумажной продукции в качестве субстрата можно использовать любой материал, содержащий лигноцеллюлозу.
В одном варианте субстратом является бумажный продукт любой формы, как известно специалистам в данной области техники, такая как один или более рулонов, листовая бумага и/или различные формы и конфигурации, на которые можно наносить печать с использованием цифрового принтера ЖЭП. Субстратом может также являться любой другой субстрат, совместимый с печатным процессом ЖЭП, как известно специалистам в данной области техники.
В одном варианте обрабатываемый субстрат представляет собой бумажный продукт и количество связующей добавки, которое добавляют в обрабатываемый бумажный продукт, находится в интервале приблизительно от 0,02 до приблизительно 1 мас. %, или приблизительно от 0,03 до приблизительно 0,5 мас. %, или от приблизительно 0,04 до приблизительно 0,25 мас. %, или от приблизительно от 0,04 до 0,1 мас. % в расчете на сухую массу бумажного продукта.
2
2
2
2
2
2
2
2
В одном варианте обрабатываемый субстрат представляет собой бумажный продукт и количество связующей добавки на каждой стороне обрабатываемого бумажного продукта находится в интервале приблизительно от 0,0075 г/м до приблизительно 0,375 г/м, или приблизительно от 0,0115 г/м до приблизительно 0,165 г/м, или приблизительно от 0,015 г/м до приблизительно 0,095 г/м, или приблизительно от 0,015 г/м до приблизительно 0,04 г/м в расчете на сухую массу бумажной продукции.
2
2
2
2
2
2
2
2
В одном варианте субстрат представляет собой бумажный продукт с двумя основными сторонами, при этом обе основные стороны бумажного продукта обрабатывают описанной выше композицией, содержащей связующую добавку, таким образом, что общее количество связующей добавки, которое добавляют в обрабатываемый бумажный продукт, находится в интервале приблизительно от 0,015 г/м приблизительно до 0,75 г/м, или приблизительно от 0,023 г/м приблизительно до 0,33 г/м, или приблизительно от 0,03 г/м приблизительно до 0,19 г/м, или приблизительно от 0,03 г/м приблизительно до 0,08 г/м в расчете на сухую массу бумажного продукта.
В одном варианте изображение на субстрате с печатным материалом характеризуется адгезией к субстрату более 80%, или более 85%, или более 90%, или более 95% по данным измерений при проведении испытания на отрыв ленты с использованием ленты 3М 230, которое будет подробно описано в данном контексте далее.
Субстрат с обработанной поверхностью, которая включает покрытие, принимающее печать
В другом объекте настоящего изобретения предлагается печатный материал, включающий: (i) субстрат с обработанной поверхностью, включающей покрытие, принимающее печать по меньшей мере на части поверхности по меньшей мере одной поверхности субстрата, при этом покрытие, принимающее печать, включает (а) связующий агент и (б) связующую добавку, и (ii) изображение по меньшей мере на части покрытия, принимающего печать, при этом изображение печатается на покрытии, принимающем печать, с использованием жидкостного электрографического принтера и жидкого тонера.
В одном варианте связующая добавка включает полимер с одним или более повторяющимися звеньями, при этом одно или более повторяющихся звеньев содержат локализованный сильный отрицательно заряженный диполь и не содержат сильный положительно заряженный диполь. В одном варианте связующая добавка содержит полимер, содержащий одно или более повторяющихся звеньев, при этом одно или более повторяющихся звеньев содержат локализованный сильный отрицательно заряженный диполь (такой как карбонильная группа) и не содержат сильный положительно заряженный диполь, как определено выше.
Повторяющееся звено может включать, например, но не ограничиваясь только ею, карбонильную группу.
2
3
В одном варианте связующая добавка включает, состоит из или состоит в основном из полимера, содержащего по меньшей мере одно повторяющееся звено, включающее третичную амидную группу, где (i) по меньшей мере один атом углерода, связанный с атомом азота третичной амидной группы, содержит два или три связанных с ним атома водорода, и (ii) карбонильная группа третичной амидной группы связана с группой -CH, -CH, или -CH.
В одном варианте связующая добавка включает, состоит из или состоит в основном из полимера (т.е. полимера связующей добавки), полученного из одного или более мономеров, которые выбирают из группы, включающей винилпирролидон, мономер, содержащий оксазолин, N-винилпиперидинон, N-винилкапролактам, Ν,Ν-диметилакриламид и их комбинации.
Полимер связующей добавки может также включать один или более неионных мономеров. Например, связующая добавка включает, состоит из или состоит в основном из полимера, который получают из (i) одного или более мономеров, которые выбирают из группы, включающей винилпирролидон, мономер, содержащий оксазолин, N-винилпиперидинон, N-винилкапролактам, Ν,Ν-диметилакриламид и их комбинации, и (ii) одного или более неионных мономеров. Термин "неионный мономер", использованный в данном контексте, означает мономер, не содержащий анионной или катионной функциональной группы в условиях применения, такой как мономер, содержащий акриловую кислоту, метакриловую кислоту, четвертичный амин. Связующая добавка может также включать один или более мономеров, которые в значительной степени не приводят к образованию водородных связей с первичной связующей добавкой, то есть которые не должны приводить к значительной степени самоассоциации полимера связующей добавки.
В одном варианте связующая добавка диспергируется или растворяется в воде.
Неограничивающие примеры мономеров, содержащих оксазолин, включают 2-этил-2-оксазолин и/или 2-метилоксазолин.
В одном варианте полимер связующей добавки включает по меньшей мере один поли(2-этил-2-оксазолин) и поли(2-метилоксазолин).
Среднечисловая молекулярная масса (MW) полимера связующей добавки составляет более 40000 Да, или более 80000 Да, или более 190000 Да, или более 490000 Да, при этом верхней границей является молекулярная масса, которая препятствует образованию раствора, содержащего полимер связующей добавки, что должно быть очевидно специалистам в данной области техники.
Связующий агент может включать, например, но не ограничиваясь перечисленным: крахмал, белок, латексные поли(стиролбутадиеновые) частицы, акриловые латексные частицы и/или их комбинации. В одном варианте связующий агент выбирают из группы, включающей поливиниловый спирт, окисленный крахмал, катионизированный крахмал, этерифицированный крахмал, ферментативно денатурированный крахмал, желатин, казеин, соевый белок, карбоксиметилцеллюлозу, гидроксиэтилцеллюлозу, акриловую эмульсию, винилацетатную эмульсию, винилиденхлоридную эмульсию, полиэфирную эмульсию, стиролбутадиеновую эмульсию, акрилонитрил-бутадиеновый латекс и их комбинации. В другом варианте связующий агент включает один или более крахмалов. В еще одном варианте крахмал является катионным.
Субстрат можно выбирать из группы, включающей бумажную продукцию, тканные и/или нетканые волокнистые материалы, материалы на основе пластмасс и их комбинации. Например, субстрат может представлять собой материал на основе пластмассы, например, но не ограничиваясь перечисленным, включающий полиолефины, такие как полиэтилен, ПЭВП и ПЭНП, линейный полиэтилен низкой плотности (ЛПЭНП), гофрированные полиолефины, такие как гофрированный полиэтилен, выпускаемый под названием COROPLAST, ориентированные полипропилены ОПП и БОПП, ориентированный найлон Nylon CPA, литой полипропилен ЛПП, поликарбонат, акрилонитрил-бутадиен-стирол (АБС), ПЭТ, ПЭТГ, жесткий винил, чувствительный к давлению винил, виниловые пленки, акрилопласты, полиэфиры с наружным покрытием и с нанесенной печатью, полистирол, прочесанное волокно с покрытием из полиэтилена, ПВХ, пенопласт из ПВХ такой как Sintra(R), Celtec(R), и пенокартон, металлизированная полимерная пленка. Кроме бумажной продукции в качестве субстрата можно использовать любой материал, содержащий лигноцеллюлозу.
В одном варианте субстратом является бумажный продукт любой формы, как известно специалистам в данной области техники, такой как один или более рулонов, листовая бумага и/или различные формы и конфигурации, на которые можно наносить печать с использованием цифрового принтера ЖЭП. Субстратом может также являться любой другой субстрат, совместимый с печатным процессом ЖЭП, как известно специалистам в данной области техники.
В одном варианте количество связующей добавки в покрытии субстрата, принимающем печать, находится в интервале приблизительно от 0,8 до приблизительно 50 мас. %, или приблизительно от 1 до приблизительно 10 мас. %, или приблизительно от 1 до приблизительно 4 мас. % в расчете на массу покрытия, принимающего печать. При добавлении композиции, содержащей связующую добавку, к субстрату в форме покрытия, принимающего печать, в качестве субстрата можно использовать бумажный продукт, субстрат на основе пластмассы, тканный и/или нетканый волокнистый материал и/или их комбинации. В одном варианте субстратом является бумажный продукт. В другом варианте субстратом является субстрат на основе пластмассы.
В другом варианте композиция, включающая связующий агент и связующую добавку, может также содержать дополнительные добавки для усиления адгезии жидкого тонера, напечатанного на субстрате с использованием печати ЖЭП. Неограничивающие примеры дополнительных добавок включают полиэтиленакриловую кислоту и полиэтиленимин.
Композиция, включающая связующий агент и связующую добавку, может также содержать дополнительные добавки, известные в данной области техники, например, наполнители, пеногасители, воски, пигменты, красители, биоциды, средства, модифицирующие реологические свойства, производные смол, ПАВ и/или их комбинации.
Изображение на субстрате с нанесенным печатным материалом характеризуется адгезией к субстрату более 80%, или более 85%, или более 90%, или более 95% по данным измерений при проведении испытания на отрыв ленты с использованием ленты 3М 230.
Примеры
Приведенные ниже примеры иллюстрируют повышенную адгезию жидкого тонера ЖЭП, напечатанного на субстрате, как описано в данном контексте, по сравнению с адгезией чернил ЖЭП к субстратам, ранее известным в данной области техники. Эти примеры только иллюстрируют раскрытие настоящего изобретения и не предназначены для ограничения раскрытия настоящего изобретения конкретными соединениями, способами, условиями или способами применения, описанными в данном контексте.
Способ испытаний для измерения адгезии
Использованный метод испытаний заключается в стандартном методе определения адгезии изображений, напечатанных на принтере HP digital Indigo™, к субстратам, как определено в рекомендациях фирмы HP для квалификации бумаги для их прессов Indigo. Более подробно, черные прямоугольные изображения, на 100% состоящие из черного жидкого тонера, печатали с использованием принтера HP Indigo 5500 в режиме (4 spot mode) с использованием стандартных настроек температуры для обеспечения тестового шаблона. Черные прямоугольные изображения печатали также с использованием такого же принтера и настроек, но черный жидкий тонер содержал 52 части желтого цвета, 66 частей пурпурного цвета, 72 частей светло-голубого цвета и 100 частей тонера черного цвета, которые вместе составляли 290% фотоизображения. Последние условия испытаний представляют собой испытания в более жестких условиях.
Через 10 минут после печати описанных выше изображений изображения оценивали по адгезии к субстрату методом клейкой ленты с использованием ленты 3М™ 230 и утяжеленного ролика для равномерного и постоянного приложения силы. Определяли долю изображения, не отделившегося после удаления клейкой ленты, в процентах.
Испытания проводили в Технологическом Институте Рочестера (Североамериканский институт, испытательный стенд для оценки качества бумаги для вытравной печати по индиго) в соответствии со стандартными процедурами тестирования, разработанными на фирме HP для испытаний адгезии чернил, нанесенных с помощью одного из печатных прессов для вытравного рисунка. Для таких испытаний использовали пресс для вытравного рисунка HP Indigo 5500.
Пример 1
2
2
Предварительно готовили рулон тонкой бумаги без покрытия, пригодной для печати. Масса бумаги-основы составляла 90 г/м и ее получали из древесной массы, состоящей из смеси приблизительно 50:50 твердой и мягкой древесины, часть которой была получена крафт-способом (сульфатным), а другая часть сульфитным способом. В это время бумагу-основу не обрабатывали на клеильном прессе. Она характеризовалась гладкостью по Шеффилду 82 и пористостью по Герли 30 с/100 см. Затем бумагу обрабатывали в устройстве для нанесения покрытий Диксона. 13,9% раствор окисленного крахмала (Grain Process Corporation D28F) получали стандартным крахмальным способом при при нагревании партии крахмала для его растворения. После нагревания крахмал хранили при температуре в интервале от 55 до 70°С и к нему добавляли различные связующие добавки. Связующие добавки добавляли в виде водных растворов или дисперсий. Общее количество смесей крахмала со связующей добавкой, наносимых на бумагу, соответствовало общему количеству сухого вещества 4% в расчете на массу сухой бумаги. Устройство для нанесения покрытий Диксона запускали таким образом, что бумага проходила через роллеры, содержащие густую массу крахмальной смеси, и обе части бумаги обрабатывали в одинаковых условиях для пропитывания бумаги. Затем бумагу сушили, пропускали через роллеры и позже нарезали до размера, необходимого для печати и испытаний на адгезию. Уровень связующей добавки, которую добавляли к крахмалу, доводили для получения требуемого уровня обработки бумаги.
В приведенной ниже таблице указаны связующие добавки и их количества, которые наносят на бумагу, а также результаты испытаний на адгезию черной печати, а также комбинация чернил, образующих 290%-ные фотоизображения, как описано выше, полученные с использованием принтера для вытравной печати. Использовали сополимер этилена и акриловой кислоты, содержащий 20 мол.% звеньев акриловой кислоты фирмы Sigma-Aldrich (St. Louis, МО), раствор которого получали при смешении 25 г сополимера этилена и акриловой кислоты с 175 г воды и 15,2 г концентрированного раствора гидроксида аммония при перемешивании. Смесь закрывали и перемешивали при 90°С в течение 8 ч. Средняя молекулярная масса поли(2-этил-2-оксазолина) составляла 50000 Да (фирма Sigma-Aldrich, St. Louis, МО).
Как видно из табл.1, композиция, содержащая 0,2 мас. % крахмала и поли(2-этил-2-оксазолина) на бумаге, характеризуется значительно лучшей адгезией жидкого тонера к бумаге по сравнению с другими связующими добавками. Хотя сополимер этилена и акриловой кислоты были использованы для улучшения адгезии изображений печати ЖЭП, видно, что композиция, включающая связующий агент, например, крахмал, и поли(2-этид-2-оксазолин), приводит к значительному улучшению адгезии тонера ЖЭП к субстрату.
Пример 2
В примере 2 использовали бумагу-основу, такую же, как и в примере 1. Бумагу обрабатывали на установке для получения покрытий Диксона, как описано в примере 1. В качестве раствора крахмала использовали 12,5% раствор окисленного крахмала GPC D28F. Общее количество, использованное при обработке в каждом эксперименте, составило 4% в расчете на массу сухой бумаги. Средняя молекулярная масса связующей добавки, поли(2-этил-2-оксазолина), составляла 50000 Да (фирма Sigma-Aldrich, St. Louis, МО).
Как видно из табл.2, грунтовка на основе мономера оксазолина оказалась эффективной в обеспечении улучшенной адгезии изображений из тонера для принтера для вытравной печати и эта грунтовка проявляет эффективность даже при ее содержании на уровне 0,05%.
Пример 3
В примере 3 использовали бумагу-основу, такую же, как и в примере 1. Бумагу обрабатывали на установке для получения покрытий Диксона, как описано в примере 1. В качестве раствора крахмала использовали 12,5% раствор окисленного крахмала GPC D28F. Общее количество, использованное при обработке в каждом эксперименте, составило 4% в расчете на массу сухой бумаги.
В табл.3 приведены типы связующих добавок, количество связующей добавки, добавленной к крахмалу (как описано выше) и адгезия изображений, напечатанных с использованием ЖЭП. Испытывали поли(2-этил-2-оксазолины) четырех различных молекулярных масс (как указано в табл.3) при различных концентрациях в мас. %. Кроме того, испытывали поливинилпирролидон со средней молекулярной массой 360000 Да. Испытывали также полиэтиленимин со средней молекулярной массой 50000 Да.
Как видно из табл.3, связующая добавка на основе мономера оксазолина является эффективной в обеспечении в значительной степени улучшенной адгезии изображений из тонера для принтера ЖЭП и она проявляет высокую эффективность даже на уровне 0,05%. Молекулярная масса 50000 Да оказалась эффективней молекулярной массы 5000 Да. Аналогичным образом, молекулярные массы 200000 и 500000 Да оказались более эффективными по сравнению с материалом с молекулярной массой 50000 да. Можно также заключить, только на основании данных по адгезии, что увеличение количеств связующей добавки на основе поли(2-этил-2-оксазолина) приводит к улучшению адгезии. Поливинилпирролидон на уровне 0,2% является очень эффективным при повышении адгезии. Оба материала, поли(2-этил-2-оксазолин) и поливинилпирролидон, оказались более эффективными по сравнению с полиэтиленимином, известным полимером, улучшающим адгезию изображений, полученных на принтере ЖЭП.
Пример 4
В примере 4 использовали бумагу-основу, такую же, как и в примере 1. Бумагу обрабатывали на установке для получения покрытий Диксона, как описано в примере 1. В качестве раствора крахмала использовали 12,7% раствор окисленного крахмала GPC D28F. Общее количество, использованное при обработке в каждом эксперименте, составило 4% в расчете на массу сухой бумаги.
В табл.4 приведены типы связующих добавок, количество связующей добавки, добавленной к крахмалу (как описано выше) и адгезия изображений, напечатанных с использованием ЖЭП. Испытывали 3 различных типа полиэтилоксазолина. Первый полиэтилоксазолин был аналогичен полиэтилоксазолину, который использовали в примерах 1-3, т.е. поли(2-этил-2-оксазолин) с молекулярной массой 50000 Да. Второй полиэтилоксазолин представлял собой статистический сополимер, включающий 94 мол.% мономерных звеньев этилоксазолина и 6 мол.% мономерных звеньев фенилоксазолина. Третий полиэтилоксазолин представлял собой блок-сополимер, включающий 94 мол.% мономерных звеньев этилоксазолина и 6 мол.% мономерных звеньев фенилоксазолина.
Как показано в табл.4, оба материала, поли(2-этил-2-оксазолин) и сополимер с преимущественным содержанием аналогичных мономерных звеньев, являются чрезвычайно эффективными при обеспечении адгезии жидкого тонера к субстрату при печати на принтере ЖЭП.
Таким образом, согласно раскрытию настоящего изобретения предлагается способ повышения адгезии жидкого тонера по меньшей мере к одной поверхности субстрата, включающий: (i) поверхностную обработку по меньшей мере одной поверхности субстрата композицией, включающей (а) связующий агент и (б) и связующую добавку, и (ii) жидкостную электрофотографическую печать изображения по меньшей мере на одной обработанной поверхности с использованием жидких чернил, а также печать на субстрате, полученная с использованием данного способа. Несмотря на то, что раскрытие настоящего изобретения описано определенным языком, специалистам в данной области техники должны быть очевидны большое число альтернативных методов, модификаций и вариантов. Соответственно, оно предназначено для включения всех таких альтернативных методов, модификаций и вариантов, входящих в объем и сущность изобретения. Можно осуществлять изменения в конструкции и функционировании различных компонентов, элементов и узлов, а также в стадиях или последовательности стадий способов, описанных в данном контексте, не выходя за пределы объема и сущности настоящего изобретения.
Пример 5
Использовали способ, аналогичный способу, описанному в примере 4, в котором бумагу обрабатывали на установке для нанесения покрытий Диксона в пудлинговой конфигурации клеильного пресса. Бумага-основа представляла собой выпускаемую различными фирмами бумагу, не обработанную на клеильном прессе, после проклейки в массе с использованием алкилянтарного ангидрида и наполнителя на основе 25% осажденного карбоната кальция. При обработке на установке для нанесения покрытий Диксона использовали обработанный нагреванием крахмал Ethyex 2015 или Catosize 270А. Твердую часть крахмала доводили до содержания приблизительно 3,5 мас. % сухого крахмала в расчете на конечную массу бумаги. Как и в описанных выше примерах, добавки, предназначенные для обработки для повышения адгезии чернил для принтера для вытравной печати, добавляли в растворы крахмала, которые использовали для обработки бумаги. Используемые уровни были скорректированы на основе результатов после отбора раствора крахмала. Во время обработки температура крахмалов, использованных для обработки бумаги, составляла менее 55°С. Данная бумага-основа характеризовалась более открытыми структурированными листами по сравнению с исследованными ранее листами бумаги-основы. После обработки только одним крахмалом бумага-основа характеризовалась пористостью по Гюрли 14,6. Уровень проклеивания (удержание воды), определенный по данным теста на проклеивания фирмы Hercules, составлял 10 секунд при применении только одного крахмала.
В табл.5 приведен тип крахмала и тип связующей добавки, количество связующей добавки, использованной вместе с крахмалом (как описано выше) и адгезия изображений, напечатанных с использованием ЖЭП. Как и в приведенных выше примерах, готовую бумагу разрезали и проводили испытания методом RIT (Технологический Институт Рочестера) для оценки адгезии с использованием принтера Indigo.
Как было показано в предыдущих примерах, добавление поли(2-этилоксазолина) (ПЭО) обеспечивает улучшенную адгезию изображений, напечатанных на принтере для вытравной печати, аналогично действию поливинилпиролидона. Сополимер ЭО и этиленимина с вторичными аминогруппами также приводит к улучшенной адгезии, аналогично действию смеси поливинилового спирта и ПЭО. Улучшение не настолько значительно по сравнению с основным листом, использованном в данной работе, возможно вследствие его более открытой структуры. Однако применение ПЭО с катионным крахмалом обеспечивает большую адгезию к основному листу по сравнению с этилированным крахмалом.
Пример 6
При проведении экспериментов, аналогичных примеру 5, бумагу обрабатывали ПЭО со средней молекулярной массой 500000 в качестве связующей добавки и этилированным крахмалом в качестве связующего вещества. Добавки, улучшающие прочность бумаги, были также включены вместе со связующим агентом, крахмалом, и связующей добавкой, ПЭО. Кроме того, вместе со связующим агентом, этилированным крахмалом и ПЭО были включены две связующие добавки на основе катионного крахмала. Влияние ПЭО и ПЭО в смеси с другими компонентами, на адгезию чернил, напечатанных на принтере Indigo™, представлено в табл.6.
Как и в приведенных выше примерах, готовую бумагу разрезали и проводили испытания методом RIT для оценки адгезии с использованием принтера Indigo™.
Все образцы в табл.6 были обработаны комбинацией этилированного крахмала и ПЭО, при этом получали приблизительно 3,5% крахмала и 0,3% ПЭО на конечной сухой бумаге в расчете на сухую массу.
Как и в предыдущих примерах, добавление поли(2-этилоксазолина) (ПЭО) обеспечивало улучшенную адгезию изображений, напечатанных на принтере Indigo, по сравнению с добавлением только крахмала. Были добавлены две различные добавки, которые должны улучшить прочность крахмала и/или поверхностную прочность бумаги: 1) сополимер акриламида/акриловой кислоты, выпускаемой в виде продукта Hercobond™ 2800 фирмы Solenis и 2) смола на основе полиамидоамина и эпихлоргидрина (смола РАЕ), которая представляет собой наиболее распространенный тип добавок для повышения прочности бумаги во влажном состоянии, в виде продукта Kymene™ 920 фирмы Solenis. Эти прочностные добавки не сильно снижают адгезию изображений, напечатанных на принтере HP Indigo™.
Добавление двух различных катионных крахмалов в качестве дополнительных связующих добавок с этилированным крахмалом и ПЭО улучшило характеристики ПЭО. Два добавленных катионных крахмала представляли собой крахмалы из восковой кукурузы с высоким содержанием катионов, доступные в виде продуктов Topcat™ L95 и Торсах™ L98 фирмы Ingredion Inc., Вестчестер, Иллинойс.