КОМПОЗИЦИИ И СПОСОБЫ, ПРЕДНАЗНАЧЕННЫЕ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ПОДЛОЖКИ И ДЛЯ УЛУЧШЕНИЯ АДГЕЗИИ ИЗОБРАЖЕНИЯ К ОБРАБОТАННОЙ ПОДЛОЖКЕ Российский патент 2023 года по МПК G03G7/00 C09D5/00 C09D139/06 

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННУЮ ЗАЯВКУ

По настоящей заявке испрашивается приоритет по заявке U.S. №15/940659, поданной 29 марта 2018 г., которая во всей ее полноте включена в настоящее изобретение в качестве ссылки.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение в целом относится к композициям и способам, предназначенным для обработки подложки и для улучшения адгезии изображения к обработанной подложке, и, точнее, настоящее изобретение относится к системам и способам, в которых для обработки подложки применяют соль алюминия, и которые предназначены для улучшения адгезии изображения к обработанной подложке.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

При печати с помощью жидкостной электрофотографии (ЖЭФ) для печати на подложках вместо сухого порошкообразного тонера используют жидкую краску. Типичными примерами печатных машин для ЖЭФ являются печатные машины HP® digital Indigo™. Частицы тонера, содержащиеся в жидкой краске, использующейся для печати с помощью ЖЭФ, являются достаточно небольшими, поэтому изображения, напечатанные с помощью ЖЭФ, не скрывают неровность/глянец поверхности, например, бумажных подложек. Жидкая краска (в настоящем изобретении также называющаяся "краской", "жидким тонером" или "краской для ЖЭФ"), использующаяся для печати с помощью ЖЭФ, представляет собой суспензию небольших частиц пигмента, обладающих размером, находящимся в диапазоне примерно от 1 до 2 мкм, в неводной жидкости. Для печати с помощью жидкостной электрофотографии обычно используют жидкую краску HP® Electrolnk®. Частицы пигмента могут означать пигмент, диспергированный в полимере. Считается, что при печати с помощью ЖЭФ посредством цифровой печати получают одни из лучших по качеству изображения при сравнительно высокой скорости печати.

Однако установлено, что напечатанные с помощью ЖЭФ изображения, а также изображения, полученные по методикам электрорепрографической печати с использованием сухого тонера, часто не прилипают к подложке. Хотя с целью улучшения адгезии изображения, образованного из жидкого тонера, на подложки наносили обычные композиции, необходимы дополнительные улучшения вследствие (1) разной адгезии в зависимости от сорта бумаги, использующейся в качестве подложки, и (2) затруднения обеспечения близкой к совершенной (100%) адгезии напечатанных с помощью ЖЭФ изображений, определенной по стандартным методикам фирмы HP, независимо от сорта бумаги.

Соответственно, необходимо разработать системы и способы, предназначенные для обработки подложки и для улучшения адгезии изображения к обработанной подложке. Кроме того, другие необходимые особенности и характеристики станут понятны из последующего краткого изложения сущности изобретения и подробного описания изобретения, и прилагаемой формулы изобретения, рассмотренными вместе с прилагаемыми чертежами и приведенными выше описаниями области техники, к которой относится изобретение, и уровня техники.

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В настоящем изобретении раскрыты различные неограничивающие варианты осуществления композиций, предназначенных для обработки подложки и для улучшения адгезии изображения к обработанной подложке, и различные неограничивающие варианты осуществления предназначенных для этого систем и способов.

В одном неограничивающем варианте осуществления настоящее изобретение относится к способу обработки подложки. Способ включает, но не ограничивается только им, получение подложки. Способ дополнительно включает, но не ограничивается только им, нанесение на подложку композиции с получением обработанной подложки. Композиция содержит, но не ограничивается только ими, связующее, добавку к связующему и соль алюминия.

В другом неограничивающем варианте осуществления настоящее изобретение относится к способу улучшения адгезии изображения к обработанной подложке. Способ включает, но не ограничивается только им, получение подложки. Способ дополнительно включает, но не ограничивается только им, нанесение на подложку композиции с получением обработанной подложки. Способ дополнительно включает, но не ограничивается только им, нанесение жидкого тонера на обработанную подложку с получением изображения на обработанной подложке.

В другом неограничивающем варианте осуществления настоящее изобретение относится к печатному материалу, отличающемуся улучшенной адгезией изображения к обработанной подложке. Печатный материал включает, но не ограничивается только ей, обработанную подложку. Обработанная подложка включает, но не ограничивается только ими, подложку и покрытие, нанесенное на подложку и образованное из композиции. Печатный материал дополнительно включает, но не ограничивается только им, изображение, нанесенное на обработанную подложку и образованное из жидкого тонера.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Приведенное ниже подробное описание по существу является лишь иллюстративным и не предназначено для ограничения систем и способов, описанных в настоящем изобретении. Кроме того, не следует ограничиваться никакими теоретическими соображениями, приведенными в предшествующем уровне техники или последующем подробном описании.

Настоящее изобретение относится к композициям и способам, предназначенным для обработки подложки и/или для улучшения адгезии жидкого тонера к подложке. В вариантах осуществления настоящее изобретение относится к способу улучшения адгезии изображения, образованного из жидкого тонера при печати с помощью жидкостной электрофотографии (печать с помощью ЖЭФ). При использовании в настоящем изобретении термины "печать с помощью жидкостной электрофотографии", "печать с помощью ЖЭФ", "электрорепрографическая печать с использованием частиц жидкого тонера" или "ксерографическая печать с использованием частиц жидкого тонера" можно использовать взаимозаменяемым образом; все они включают, например, использование печатных машин и методик HP®® digital Indigo™. Кроме того, при использовании в настоящем изобретении печать с помощью жидкостной электрофотографии не означает и не включает методику офсетной печати, известную, как литография, и более подробно описанную в публикации Alex Glassman, Printing Fundamentals, TAPPI Press, 1985, которая во всей ее полноте включена в настоящее изобретение в качестве ссылки.

Композиция, предназначенная для улучшения адгезии жидкого тонера к подложке, содержит связующее, добавку к связующему и соль алюминия. Композиция является композицией на водной основе. Способ улучшения адгезии изображения к обработанной подложке включает стадии получения подложки, нанесения на подложку композиции с получением обработанной подложки и нанесения жидкого тонера на обработанную подложку с получением изображения на обработанной подложке. В вариантах осуществления жидкий тонер включает суспензию пигмента или содержащих пигмент частиц в неводной жидкости. Жидкий тонер наносят на обработанную подложку путем печати с помощью жидкостной электрофотографии.

В некоторых вариантах осуществления связующее включает растворимый в воде содержащий функциональную гидроксигруппу полимер. Связующее может включать поливиниловый спирт, крахмал (например, окисленный крахмал, катионизированный крахмал, этилированный крахмал, этерифицированный крахмал и денатурированный ферментами крахмал), желатин, казеин, белок (например, соевый белок), карбоксиметилцеллюлозу, гидроксиэтилцеллюлозу, акриловую эмульсию, винилацетатную эмульсию, винилиденхлоридную эмульсию, эмульсию сложного полиэфира, стирол-бутадиеновую эмульсию, акрилонитрил-бутадиеновый латекс или их комбинации. Следует понимать, что можно использовать любое связующее, известное в данной области техники, как использующееся для обработки подложки, при условии, что связующее является подходящим для методики нанесения, использующейся для проведения обработки. В некоторых вариантах осуществления связующее включает крахмал и крахмал может быть выбран из группы, включающей окисленный крахмал, катионизированный крахмал, этилированный крахмал, этерифицированный крахмал, денатурированный ферментами крахмал и их комбинации. Композиция может содержать связующее в количестве, составляющем от примерно 3 до примерно 50 мас. %, альтернативно, от примерно 3 до примерно 18 мас. % или, альтернативно, от примерно 6 до примерно 18 мас. %, или, альтернативно, примерно от 6 до 12 мас. % в пересчете на полную массу композиции. Однако более важным является то, что вязкость композиции является подходящей для нанесения с использованием выбранной методики, и что она обеспечивает желательное количество наносимой композиции. Кроме того, отношение количеств связующего, добавки к связующему и соли алюминия является более важным, чем концентрация любого отдельного компонента. Отношения приведены ниже.

Добавка к связующему может включать полимер (ниже в настоящем изобретении называющийся "полимерной добавкой к связующему"), причем полимерная добавка к связующему содержит по меньшей мере одно повторяющееся звено. Если в настоящем изобретении не указано иное, то при использовании в настоящем изобретении термин "полимер" означает полимер, содержащий мономерные звенья одного или большего количества типов, который может включать, например, сополимеры и тройные сополимеры. В вариантах осуществления повторяющееся звено содержит локализованный сильный отрицательно заряженный диполь (такой, как карбонильная группа) и не содержит сильный положительно заряженный диполь. При использовании в настоящем изобретении термин "локализованный сильный отрицательно заряженный диполь" означает, что в структуре повторяющегося звена содержится функциональная группа, такая как карбоксигруппа, и в настоящем изобретении термин "сильный" определен, как обладающий локальным дипольным моментом, равным более 2 дин, где известно, что карбонильная группа обладает дипольным моментом, равным примерно 2,4 дин, локальный дипольный момент возникает вследствие разной электроотрицательности соединенных вместе атомов. В настоящем изобретении термин "не содержит сильный положительно заряженный диполь" означает, что не содержится локализованный диполь (такой как гидроксигруппа), который обладает дипольным моментом, равным более 0,8 дин. Повторяющееся звено может содержать, но не ограничиваться только ей, например, карбонильную группу.

В вариантах осуществления по меньшей мере одно повторяющееся звено содержит третичную амидную группу. По меньшей мере один из атомов углерода, связанных с атомом азота третичной амидной группы, может содержать связанные с ним два или три атома водорода, и карбонильная группа, содержащаяся в третичной амидной группе, может быть связана с группой СН, -СН₂ или -СН₃. В некоторых вариантах осуществления по меньшей мере одно повторяющееся звено, содержащееся в полимерной добавке к связующему, образовано из мономера, выбранного из группы, включающей винилпирролидон, содержащий оксазолин мономер, N-винилпиперидинон, N-винилкапролактам, N,N-диметилакриламид и их комбинации. В типичных вариантах осуществления по меньшей мере одно повторяющееся звено, содержащееся в полимерной добавке к связующему, образовано из мономера, выбранного из группы, включающей 2-этил-2-оксазолин, 2-метил-2-оксазолин и их комбинацию.

Полимерная добавка к связующему может представлять собой гомополимер. В некоторых вариантах осуществления добавка к связующему может включать поли(2-этил-2-оксазолин), поли(2-метил-2-оксазолин) или их комбинацию. В других вариантах осуществления добавка к связующему может включать поливинилпирролидон.

Кроме того, полимерная добавка к связующему может быть образована из одного или большего количества неионогенных мономеров. Так, например, полимерная добавка к связующему может быть образована из (i) одного или большего количества мономеров, выбранных из группы, включающей винилпирролидон, содержащий оксазолин мономер, N-винилпиперидинон, N-винилкапролактам, N,N-диметилакриламид или их комбинации, и (ii) одного или большего количества неионогенных мономеров. Термин "неионогенный мономер" при использовании в настоящем изобретении означает мономер, который не содержит анионогенную или катионогенную функциональную группу при условиях использования. Примеры мономеров, содержащих анионогенную или катионогенную функциональную группу при условиях использования, включают, но не ограничиваются только ими, акриловую кислоту, метакриловую кислоту и мономеры, содержащие четвертичный амин.

Кроме того, полимерная добавка к связующему может быть образована из одного или большего количества мономеров, наличие которых не приводит к образованию водородных связей в ней самой, в ней самой в одной и той же полимерной цепи или в ней самой между разными полимерными цепями добавки к связующему. Другими словами, добавка к связующему может в основном не содержать мономеры, наличие которых может привести к существенной степени самоассоциации внутри полимерных добавок к связующему. Термин "в основном не содержит" при использовании в настоящем изобретении применительно к мономерам, наличие которых может привести к существенной степени самоассоциации, означает, что полимерная добавка к связующему содержит менее 1 мас. % мономеров, наличие которых после их полимеризации может привести к существенной степени самоассоциации. Термин "существенная степень самоассоциации " при использовании в настоящем изобретении означает образование существенного количества водородных связей внутри полимерной добавки к связующему или высокой степени диполь-дипольного взаимодействия внутри полимерной добавки к связующему. Описание взаимодействия мономерных звеньев в полимере и одного полимера с другим полимером или с растворителем приведено в главе 12 классической публикации Пола Флори "Principles of Polymer Chemistry", впервые опубликованной в 1953 г. издательством Cornell Press. Он определил параметр взаимодействия, который выражен, как "свободная энергия взаимодействия с ближайшим соседом". После выхода работы Флори другие исследователи значительно расширили эту концепцию. Для специалистов, знакомых с этой концепцией, должно быть очевидно, что в настоящем изобретении приведено положение о том, что полимерные добавки, предлагаемые в настоящем изобретении, по сравнению с другими полимерами обладают такой характеристикой, как незначительная степень самоассоциации и, что является более важным (хотя не следует ограничиваться теоретическими соображениями), они являются полимерами, которые на молекулярном уровне взаимодействуют с полимером, содержащимся в жидком тонере, сильнее, чем друг с другом.

Полимерная добавка к связующему может являться диспергируемой в воде или растворимой в воде. В некоторых вариантах осуществления полимерная добавка к связующему является растворимой в воде. Растворимый в воде обычно означает, что материал в основном или по меньшей мере на 90% растворим в воде при комнатной температуре, хотя для облегчения перехода полимера в раствор можно использовать нагревание. Растворимый в воде также может означать, что полимер можно растворить в воде с обеспечением концентрации, равной 5%. Растворимость в воде также можно определить, как некоторую степень гидрофобности. Растворимость также означает, что материал не является сшитым до такой степени, что это предупреждает разъединение молекулярных цепей в воде.

Полимерная добавка к связующему может обладать среднечисловой молекулярной массой, равной более примерно 40000 Да, альтернативно, более примерно 80000 Да, альтернативно, более примерно 190000 Да или, альтернативно, более примерно 450000 Да, где верхнее предельное значение молекулярной массы означает молекулярную массу, которая препятствует образованию раствора, содержащего полимерную добавку к связующему, как это должно быть очевидно для специалиста с общей подготовкой в данной области техники.

Композиция может содержать полимерную добавку к связующему в количестве, составляющем от примерно 0,01 до примерно 20 мас. %, альтернативно, от примерно 0,1 до примерно 20 мас. % или, альтернативно, от примерно 0,1 до примерно 6 мас. % или, альтернативно, примерно от 0,3 до 6 мас. % или, альтернативно, примерно от 0,3 до 3 мас. % в пересчете на полную массу композиции.

Как указано выше, композиция дополнительно содержит соль алюминия. Следует понимать, что композиция может содержать более, чем одну соль алюминия. Соль алюминия может включать, но не ограничивается только ими, сульфат алюминия, полихлоргидрат алюминия, хлоргидрат алюминия, полихлорид алюминия, хлорид алюминия, полихлорсульфат алюминия, алюминат натрия или их комбинации. В некоторых вариантах осуществления соль алюминия включает полихлоргидрат алюминия. Основность соли алюминия может составлять более примерно 35%, альтернативно, более примерно 50% или, альтернативно, более примерно 60%. Соль алюминия является растворимой в воде, где растворимость определена выше.

Включение соли алюминия в композицию обеспечивает неожиданное улучшение адгезии жидкого тонера к подложке по сравнению со случаем использования композиции, не содержащей соль алюминия. Если не ограничиваться теоретическими соображениями, то можно предположить, что это неожиданное улучшение происходит по меньшей мере отчасти благодаря тому, что соль алюминия ограничивает проникновение композиции для обработки бумаги вглубь структуры бумаги и, таким образом, увеличенное количество компонентов композиции остается на поверхности подложки. Роль солей алюминия заключается в воздействии на эффективность полимерной добавки к связующему и это, по существу, является неожиданным результатом, однако сами соли алюминия не оказывают существенного влияния на адгезию полученных с использованием жидкого тонера изображений. Если не ограничиваться теоретическими соображениями, то можно предположить, что механизм может быть связан с расположением молекул полимерной добавки к связующему или даже с локализованной агломерацией полимерной добавки к связующему, это приводит к улучшенному взаимодействию с полимером, содержащимся жидком тонере, таком как использующийся в печатных машинах HP® Indigo™.

Композиция может содержать соль алюминия в количестве, составляющем от примерно 0,01 до примерно 20 мас. %, альтернативно, от примерно 0,1 до примерно 20 мас. % или, альтернативно, от примерно 0,1 до примерно 6 мас. %, или, альтернативно, примерно от 0,3 до 6 мас. %, или, альтернативно, примерно от 0,3 до 3 мас. % в пересчете на полную массу композиции.

Композиция содержит добавку к связующему и соль алюминия при массовом отношении, составляющем от примерно 4:1 до примерно 1:2, альтернативно, от примерно 3:1 до примерно 1:2 или, альтернативно, от примерно 3:1 до примерно 1:1. Следует понимать, что отношение количества добавки к связующему к количеству соли алюминия может меняться в зависимости от подложки, при этом каждый компонент, независимо от другого, можно использовать в количестве, находящемся в указанных диапазонах, как это описано выше.

Необходимая вязкость композиции будет зависеть от методики, использующейся для нанесения композиции на подложку. Она также будет зависеть от концентрации содержащихся в композиции компонентов и необходимого конечного количества композиции. В случае обработки бумаги в прессе для проклеивания бумагоделательной машины композиция может обладать вязкостью, равной от примерно 100 до примерно 700 сП, однако и в этом случае она зависит от конкретного пресса для проклеивания и других факторов, таких как скорость бумагоделательной машины.

Композиция может дополнительно содержать дополнительные добавки, предназначенные для улучшения адгезии жидкого тонера при печати на подложке с помощью ЖЭФ. Неограничивающие примеры дополнительных добавок включают сополимер этилена с акриловой кислотой и полиэтиленимин, и полимеры на основе этих материалов или содержащие эти материалы. Количество содержащего карбоновую кислоту полимера и количество соли алюминия должны являться такими, что композиция остается однородной. Хорошо известно, что наличие солей многовалентных металлов может приводить к коагуляции дисперсий, в особенности, содержащих полимеры на основе карбоновых кислот, а также могут приводить к осаждению полимеров на основе карбоновых из раствора.

Композиция может дополнительно содержать дополнительные добавки, известные в данной области техники, включая, но не ограничиваясь только ими, наполнители, противовспениватели, воска, пигменты, красители, проклеивающие агенты для бумаги, биоциды, модификаторы реологических характеристик, производные канифоли, поверхностно-активные вещества, растворители, пластификаторы или их комбинации. Модификаторы реологических характеристик, которые можно использовать, могут включать практически любой материал, для которого известно, что он изменяет реологические характеристики раствора на водной основе, такой как загуститель на основе целлюлозы, например, карбоксиметилцеллюлозы или гидрофобно модифицированной гидроксиэтилцеллюлозы, или загустители на основе альгината, или загустители на основе крахмала, или обладающие высокой молекулярной массой полимеры, пектины, ассоциативные загустители и т.п. Модификатор реологических характеристик может представлять собой раствор или дисперсию, такую как содержащую модифицированный крахмал, например, материалы EcoSphere, выпускающиеся фирмой EcoSynthetix. Дисперсии могут оказывать воздействие на поверхность бумаги путем блокирования содержащихся в бумаге пор и, таким образом, обеспечивать удерживание активных добавок, улучшающих адгезию, на поверхности бумаги. Реологические характеристики покрытия и предназначенных для обработки растворов также можно модифицировать путем использования комбинации материалов, которые могут образовывать водородные связи или ионные комплексы. Ограничения, налагаемые на модификаторы реологических характеристик, определяются возможностью равномерного нанесения композиции на подложку. Так, например, существуют ограничения, налагаемые на вязкость композиций, использующихся в прессе для проклеивания бумагоделательной машины.

В вариантах осуществления порядок добавления связующего, добавки к связующему и соли алюминия с получением композиции, которую дополнительно можно определить, как композицию, использующуюся в прессе для проклеивания, может оказывать влияние на рабочие характеристики композиции. Для этого материалы можно добавлять к связующему по одному при перемешивании. Так, например, можно начать с получения раствора крахмала и добавить к нему добавку к связующему и затем отдельно добавить соль алюминия. Для облегчения перемешивания, уменьшения продолжительности перемешивания и уменьшения вероятности возникновения неблагоприятных взаимодействий концентрированных растворов материалы можно добавлять в виде растворов в воде или в виде дисперсий на водной основе.

Как указано выше, настоящее изобретение относится к способу обработки подложки. Способ включает стадии получения подложки и нанесения на подложку композиции с получением обработанной подложки. В одном варианте осуществления стадия нанесения композиции на подложку включает стадию переноса композиции, находящейся в виде раствора или дисперсии на водной основе или в виде их обоих, в пресс для проклеивания бумагоделательной машины, в котором происходит обработка бумажной подложки. В другом варианте осуществления стадия нанесения на подложку композиции включает стадию предоставления валика для нанесения покрытия, нанесения композиции на валик для нанесения покрытия и введение валика для нанесения покрытия в соприкосновение с подложкой с получением обработанной подложки. Следует понимать, что композицию можно наносить на подложку с использованием любой подходящей методики, известной специалисту с общей подготовкой в данной области техники, при условии, что использование методики обеспечивает в основном однородную обработку поверхности подложки. Такие методики включают, но не ограничиваются только ими, например, использование пресса для проклеивания, обычно использующегося в бумагоделательных машинах, нанесение покрытия распылением, нанесение покрытия в пенной фазе, нанесение покрытия поливом, нанесение покрытия валиком, печатание, нанесение покрытия путем переноса из формы или их комбинации,

При обработки подложки проводят обработку по меньшей мере части по меньшей мере одной поверхности подложки. Нанесение покрытия может означать обработку бумаги в прессе для проклеивания или в какой-либо другой системе, описанной выше. Для подложки, которая в бумажной промышленности определена, как бумага без покрытия, обработка бумаги в прессе для проклеивания обычно называется обработкой в прессе для проклеивания. В бумажной промышленности нанесение покрытия может означать использование материалов и методик, классически определенных в бумажной промышленности, как предназначенные для получения "бумаги с покрытием", и термин "покрытие" при использовании в настоящем изобретении может означать обработанную бумагу или тканые, или нетканые подложки, которые называются бумагой с покрытием и могут включать по меньшей мере композицию, содержащую связующее, добавку к связующему и соль алюминия. Оно также может включать один или большее количество компонентов, для которых специалисту с общей подготовкой в данной области техники известно, что при их включении в наносимое на подложку (например, бумажную подложку) покрытие они являются благоприятными для улучшения качества подложки и/или печати напечатанного на ней изображения. Так, например, "бумага с покрытием" обычно означает бумагу, содержащую слой измельченных неорганических наполнителей, таких как карбонат кальция или глина, удерживаемый на поверхности с помощью связующего. Таким образом, бумага с покрытием относится к категории бумаги, которая включает наполнители, удерживающиеся с помощью связующего в находящемся на поверхности "покрытии". Термин хорошо известен в области техники, относящейся к бумажной промышленности и печатным машинам. См. публикацию David Saltman, et al., Pulp & Paper Primer, 2nd Edition, TAPPI Press (1998), например, но без наложения ограничений, стр. 24-25, которая во всей ее полноте включена в настоящее изобретение в качестве ссылки.

Подложка может быть выбрана из группы, включающей бумажное изделие, тканый волокнистый материал, нетканый волокнистый материал и их комбинации. Однако следует понимать, что можно использовать любую подложку, известную в данной области техники, совместимую с методикой печати с помощью ЖЭФ. Хороши известны три основных типа подложек, предназначенных для печати с помощью принтера для ЖЭФ, и они включают: 1) бумагу без покрытия; 2) бумагу с покрытием и 3) полимерные подложки. Термины "бумага без покрытия" и "бумага с покрытием" являются терминами, четко определенными в бумажной промышленности, однако в эти и другие поверхности бумаги, на которых можно печатать с помощью ЖЭФ, можно вносить изменения. В некоторых вариантах осуществления подложкой является бумажное изделие и бумажное изделие не содержит покрытие.

Бумажное изделие может обладать любой формой, известной специалисту с общей подготовкой в данной области техники, оно может являться таким, как один или большее количество рулонов, нарезанных листов, и/или оно может обладать разными формами и конфигурациями и подходить для печати с помощью цифрового принтера для ЖЭФ. Подложкой может являться бумага без покрытия, такая как обычно использующаяся в офисах для электрофотографической печати. Подложкой может являться бумага с покрытием, такая как использующаяся для печатных изделий более высокого качества. Подложкой может являться бумага сортов, использующихся для упаковки, и бумага таких сортов может являться бумагой без покрытия или с покрытием. Подложкой может являться тканая подложка или нетканая подложка и ими могут являться материалы на основе целлюлозы, других натуральных продуктов или изготовленных продуктов. Подложкой также может являться любая другая подложка совместимая с методикой печати с помощью ЖЭФ, известная специалисту с общей подготовкой в данной области техники. Однако композиции, предназначенные для каждого типа подложки, могут отличаться тем, что связующие могут быть существенно различными. Существенным является то, как композиция проникает в подложку, и это влияет на необходимые количества связующего, полимерной добавки к связующему и соли алюминия, а также, возможно, на использование других компонентов, таких как модификаторы реологических характеристик. Так, например, для композиции, предназначенной для высокопористой подложки, может потребоваться более существенное количество соли алюминия, чем для непористой подложки, и может потребоваться более высокая вязкость композиции.

Природа подложки также может оказывать влияние на проведение стадии нанесения композиции на подложку. Кроме того, любая обработка подложки, проводимая до нанесения композиции, может оказывать влияние на методики нанесения композиции, количество композиции и/или отношение количества добавки к связующему к количеству соли алюминия. Так, например, если подложка является пористой, такой как не содержащая покрытия необработанная бумага, то композиция может впитываться в подложку, возможно полностью, но по меньшей мере частично, и может потребоваться увеличение количества композиции, если большее количество материала впитывается в лист. Таким образом, количество композиции (в частности, количество добавки к связующему и соли алюминия), нанесенное на подложку, обеспечивающее необходимое улучшение адгезии, может зависеть от характеристик подложки. Кроме того, природа связующего и других добавок, содержащихся в композиции, и вязкость композиции также могут оказывать влияние на количество композиции, которое может впитываться в подложку. Даже в случае бумаги без покрытия вязкая композиция может минимально проникать в бумагу. В случае обработки непористой подложки с покрытием композиция может являться частью композиции покрытия, содержащей наполнители или частицы пигмента, и композицию покрытия можно наносить на поверхность бумаги с получением слоя на подложке. В случае бумаги с покрытием композицию также можно наносить на поверхность бумаги после того, как бумагу обработали с целью уменьшения пористости. Независимо от природы подложки композиция может образовать принимающий краску слой, с которым краска соприкасается по время процедуры печати и к которому может прилипать полученное с помощью краски изображение.

Методика, с помощью которой композицию наносят на подложку, может влиять на распределение композиции и количество композиции, требующееся для обеспечения необходимого улучшения адгезии изображения. В вариантах осуществления, в которых композиция в основном впитывается в подложку, количество композиции, нанесенной на подложку, обычно выражают в мас. % в пересчете на массу подложки. Однако в таких случаях, как использование непористых подложек, или, если композиция в основном остается на поверхности подложки, например, в вариантах осуществления, включающих использование бумаги с покрытием, где композиция в основном не впитывается в подложку, количество композиции, нанесенной на подложку, обычно описывают, как количество композиции, нанесенной на поверхность подложки, и выражают, как массу композиции в пересчете на площадь обработанной поверхности (например, в г/м²).

В одном варианте осуществления подложкой является бумажное изделие и количеством добавки к связующему, наносимой на бумажное изделие, является количество, составляющее от примерно 0,02 до примерно 1 мас. %, альтернативно, от примерно 0,03 до примерно 0,5%, альтернативно, от примерно 0,04 до примерно 0,25% или, альтернативно, от примерно 0,04 до примерно 0,1% в пересчете на полную массу сухого бумажного изделия. Аналогичным образом, количество соли алюминия в пересчете на оксид алюминия (не включая воду, образующую комплекс с солью) находится в таком же диапазоне. Таким образом, количеством соли алюминия, наносимой на бумажное изделие, может являться количество, составляющее от примерно 0,02 до примерно 1 мас. %, альтернативно, от примерно 0,03 до примерно 0,5%, альтернативно, от примерно 0,04 до примерно 0,25% или, альтернативно, от примерно 0,04 до примерно 0,1% в пересчете на полную массу сухого бумажного изделия. Однако отношение количества полимерной добавки к связующему к количеству соли алюминия может меняться, поскольку каждый компонент, независимо от другого, можно использовать отдельно в количестве, находящемся в указанных диапазонах, как это описано выше. Количество соли алюминия, указанное в пересчете на оксид алюминия, означает, что количество алюминия выражено, как количество оксида алюминия. При этом 1 г алюминия в действительности соответствует 1,92 г оксида алюминия. В данной области техники это является обычным обозначением для описания содержаний солей алюминия или содержания алюминия в соли.

В другом варианте осуществления обработанной подложкой является бумажное изделие или непористая подложка, или подложка, предназначенная для получения бумаги с покрытием, или подложка, где нанесенная композиция остается в основном на поверхности подложки, или где обработанная подложка включает первую сторону и вторую сторону, противоположную первой стороне, и первая сторона и вторая сторона обработаны независимо. Каждая обработанная поверхность подложки включает добавку к связующему в количестве, составляющем от примерно 0,0075 до примерно 0,375 г/м², альтернативно, от 0,0115 примерно до 0,165 г/м², альтернативно, от примерно 0,015 до примерно 0,095 г/м² или, альтернативно, от примерно 0,015 до примерно 0,04 г/м² в пересчете на полную массу сухой подложки. Аналогичным образом, количество соли алюминия в пересчете на оксид алюминия и не включая воду, образующую комплекс с солью, находится в таком же диапазоне. Таким образом, первая сторона и вторая сторона могут независимо включать соль алюминия в количестве, составляющем от примерно 0,0075 до примерно 0,375 г/м², альтернативно, от 0,0115 примерно до 0,165 г/м², альтернативно, от примерно 0,015 до примерно 0,095 г/м² или, альтернативно, от примерно 0,015 до примерно 0,04 г/м² в пересчете на полную массу сухой подложки. Однако отношение количества полимерной добавки к связующему к количеству соли алюминия может меняться, поскольку каждый компонент, независимо от другого, можно использовать отдельно в количестве, находящемся в указанных диапазонах, как это описано выше.

В вариантах осуществления, в которых композицию наносят на поверхность подложки в виде запечатываемого покрытия, такого как известное в данной области техники, получают сорт бумаги с покрытием. В одном варианте осуществления находящееся на подложке запечатываемое покрытие включает добавку к связующему в количестве, составляющем от примерно 0,8 до примерно 50 мас. %, альтернативно, от примерно 1 до примерно 10 мас. % или, альтернативно, от примерно 1 до примерно 4 мас. % в пересчете на полную массу запечатываемого покрытия. Аналогичным образом, количество соли алюминия в пересчете на оксид алюминия и не включая воду, образующую комплекс с солью, находится в таком же диапазоне. Таким образом, находящееся на подложке запечатываемое покрытие может включать соль алюминия в количестве, составляющем от примерно 0,8 до примерно 50 мас. %, альтернативно, от примерно 1 до примерно 10 мас. % или, альтернативно, от примерно 1 до примерно 4 мас. % в пересчете на полную массу запечатываемого покрытия. Однако отношение количества добавки к связующему к количеству соли алюминия может меняться, поскольку каждый компонент, независимо от другого, можно использовать отдельно в количестве, находящемся в указанных диапазонах, как это описано выше.

Настоящее изобретение также относится к печатному материалу, отличающемуся улучшенной адгезией изображения к обработанной подложке. Печатный материал включает обработанную подложку и изображение, нанесенное на обработанную подложку и образованное из жидкого тонера. Обработанная подложка включает подложку и покрытие. Покрытие нанесено на подложку и образовано из композиции.

В вариантах осуществления любое изображение, 100% черное изображение или 290% составное черное изображение (использующееся для исследований HP), напечатанное на подложке, обладает сохранением адгезии к обработанной подложке, определенным с помощью теста на отслаивание с использованием клейкой ленты 3М™ 230, который более подробно описан ниже, составляющим более примерно 80%, альтернативно, более примерно 85%, альтернативно, более примерно 90% или, альтернативно, более 95%. В одном варианте осуществления изображение, образованное из 100% черного жидкого тонера, обладает сохранением адгезии к обработанной подложке, определенным с помощью теста на отслаивание с использованием клейкой ленты, проведенным в Rochester Institute of Technology (RIT) с использованием стандартной процедуры фирмы HP для печатной машины HP Indigo™ 5500, составляющим более 90%. В настоящее время в тестах требуется использование клейкой ленты 3М™ 234. Ее используют вместо клейкой ленты 3М™ 230 и в процедуру вносят изменения вследствие изменения типа клейкой ленты. В другом варианте осуществления адгезия, определенная в RIT, составляет более 95%. В другом варианте осуществления изображение, образованное из 290% черного жидкого тонера, обладает сохранением адгезии к обработанной подложке, определенным в RIT с помощью такого же теста HP с использованием клейкой ленты, составляющим более 80% или более 90%, или более 95%.

ПРИМЕРЫ

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АДГЕЗИИ

Использующейся методикой исследования являлась стандартная методика определения адгезии напечатанных с помощью HP® digital Indigo™ изображений к подложкам, определенная фирмой HP для исследования пригодности бумаги для печати с помощью их печатных машин Indigo™. Точнее, с помощью 100% черного жидкого тонера печатали черные прямоугольные изображения с использованием принтера HP® Indigo™ 5500 в режиме 4 циклов с использованием условий стандартной температуры и получали исследуемый образец. Черные прямоугольные изображения также печатали с использованием такого же принтера и условий, но черный тонер состоял из 52 частей желтого, 66 частей пурпурного, 72 частей голубого и 100 частей черного тонера, такие изображения обычно называются 290% фотоизображениями. Последнее исследование обычно является более строгим.

Через 10 мин после печати описанных выше изображений в RIT с помощью стандартного теста фирмы HP и с использованием принтера HP® Indigo™ 5500 исследовали адгезию изображений к подложке с помощью теста на отслаивание с использованием клейкой ленты 3М™ 230 или 234 и валика с грузом для обеспечения равномерного и постоянного приложенного усилия. Определяли выраженную в процентах часть изображения, не удаленную при отслаивании клейкой ленты. Для каждого образца использовали только одну клейкую ленту (клейкая лента 3М™ 230 или 234) и в RIT использовали только одну стандартную процедуру фирмы HP. Значениями адгезии, приведенными в настоящем патенте, являются значения адгезии, полученные в RIT.

Исследования проводили в Rochester Institute of Technology (находящееся в Северной Америке место проведения испытаний для определения пригодности обработки бумаги для печати с помощью печатных машин Indigo) в соответствии со стандартными процедурами исследования, описанными фирмой HP, для испытания адгезии краски, нанесенной с помощью одной из их печатных машин Indigo™. Для этих исследований использовали печатную машину HP® Indigo™ 5500.

ПРИМЕР 1

Изготавливали иллюстративные и сравнительные печатные материалы и их исследовали с целью определения влияния на адгезию при печати с помощью ЖЭФ (адгезия изображения) добавок для бумаги, добавленных к бумаге в прессе для проклеивания с помощью машины для нанесения покрытия Dixon. Машины для нанесения покрытия Dixon в настоящее время все еще производят, например, указанные на веб-сайте фирмы Emerson & Remwick. Они давно являются утвержденными средствами для проведения опытных работ по обработке поверхности бумаги. Количества использовавшихся материалов регулировали с учетом расхода растворов крахмала. Температура крахмалов, использующихся для обработки бумаги, во время проведения обработки составляла от 50 до 55°С.

Предварительно изготавливали рулон бумаги без покрытия, подходящей для офсетной печати или печати с помощью ЖЭФ. Эту бумагу-основу изготавливали с помощью имеющейся в продаже бумагоделательной машины и ее получали без обработки с помощью пресса для проклеивания. В настоящем примере бумагу обрабатывали путем внутреннего проклеивания ангидридом алкилянтарной кислоты и она содержала примерно 25% наполнителя - осажденного карбоната кальция. Бумагу пропускали через машины для нанесения покрытия Dixon с использованием такого режима работы пресса для проклеивания с ванной, что бумагу с обеих сторон обрабатывали раствором крахмала. При изготовлении бумага продолжала проходить через машину для нанесения покрытия Dixon, затем ее сушили и наматывали на барабан. Добавки для обработки бумаги добавляли к раствору крахмала. Использовавшимся крахмалом являлся Ethylex 2020, выпускающийся фирмой Tate & Lyle. Для растворения крахмала его партию нагревали и его наносили при концентрации раствора, равной 11,6%, и получали конечное количество сухого крахмала, составляющее 3,0% в пересчете на количество готовой сухой бумаги. В каждом эксперименте крахмал содержал оптически отбеливающий реагент (OOP) -гексасульфонат и хлорид натрия. Количества OOP и NaCl в готовой сухой бумаге составляли 0,5% и 0,3%. В случае OOP количество составляло 0,5% продукта-OOP в том виде, в котором он был получен, в пересчете на массу сухой бумаги. Т. е. количество OOP в бумаге составляло 0,5% раствора OOP в том виде, в котором он был получен, в пересчете на массу сухой бумаги. К раствору крахмала добавляли небольшое количество продукта-противовспенивателя (0,02% продукта в том виде, в котором он был получен, в пересчете на массу сухой бумаги). Использование небольшого количества противовспенивателя в растворах, использующихся в прессе для проклеивания, является обычным. К раствору крахмала добавляли поли(2-этил-2-оксазолин) (ПЭОКС), обладающий средней молекулярной массой, равной 500000, который предварительно растворяли в воде. Количество раствора ПЭОКС, добавленного к крахмалу, являлось таким, чтобы обеспечить содержание сухого ПЭОКС в готовой сухой бумаге, составляющее 0,2%. В случае двух образцов к раствору крахмала также добавляли сернокислый алюминий (Al₂(SO₄)₃⋅14H₂O). Количества сернокислого алюминия, указанные в таблице, соответствуют количеству Al₂(SO₄)₃⋅14H₂O в пересчете на массу готовой сухой бумаги, т.е. в процентах в пересчете на массу готовой сухой бумаги. Количество добавки, такой как использующийся сернокислый алюминий, которое добавляли к крахмалу, определяли на основании того, сколько раствора влажного крахмала впитывается в бумагу (нанесено на бумагу) при использующихся условиях.

Добавкой к связующему являлся поли(2-этил-2-оксазолин) (ПЭОКС), обладающий среднемассовой молекулярной массой, равной 500000, который имеется в продаже.

Солью алюминия I являлся сернокислый алюминий (Al₂(SO₄)₃⋅14H₂O), который имеется в продаже.

Добавление ПЭОКС улучшало адгезию изображений (от адгезии, составляющей 57%, до составляющей 73%, при использовании 290% составных черных изображений, также известных, как черная фотопечать). Добавление сернокислого алюминия в раствор крахмала, использующийся в прессе для проклеивания, приводило к дополнительному улучшению адгезии изображений, напечатанных с помощью печатной машины HP® Indigo™, по сравнению с использованием ПЭОКС без добавления алюминиевых квасцов (от 73% до 75% при использовании 0,05 мас. % сернокислого алюминия или от 75% до 77% при использовании 0,3 мас. % сернокислого алюминия). Большее количество алюминиевых квасцов обеспечивало более существенное улучшение, чем меньшее количество алюминиевых квасцов. Улучшение наблюдали и в случае черных изображений, полученных при количестве краски, составляющем 100%, и в случае составных черных изображений, полученных при количестве краски, составляющем 290%, изображений, которые определены фирмой HP для исследования адгезии.

ПРИМЕР 2

Иллюстративные и сравнительные печатные материалы изготавливали и исследовали с использованием такой же методики и таких же условий, как описанные в примере 1, за исключением того, что использовавшимся этилированным крахмалом являлся выпускающийся фирмой ADM (Archer Daniels Midland Company). Количество наносимого сухого крахмала составляло 4% в пересчете на количество сухой бумаги. Количество гексафункционального OOP составляло 0,75%. Количество наносимого ПЭОКС составляло 0,3%. Для улучшения адгезии в качестве соли алюминия также использовали сернокислый алюминий. Бумагой-основой также являлась высокосортная бумага, подходящая для офсетной печати или печати с помощью ЖЭФ. Ее изготавливали с помощью имеющейся в продаже бумагоделательной машины, однако в бумагоделательной машине не проводили обработку с помощью пресса для проклеивания. Для исследования ее также обрабатывали с помощью машины для нанесения покрытия Dixon с использованием устройства типа пресса для проклеивания с ванной. Листы бумаги-основы проклеивали димером алкилкетона, а не ангидридом алкилянтарной кислоты. Она также содержала наполнитель-ОКК (осажденный карбонат кальция). Бумага обладала более высокой пористостью по Герли, чем бумага, использующаяся в примере 1. Более высокая пористость по Герли (более закрытая структура бумаги) может привести к тому, что при обработке в прессе для проклеивания большее количество композиции остается на поверхности бумаги. Результаты исследования адгезии изображения приведены в таблице 2.

Добавкой к связующему являлся поли(2-этил-2-оксазолин) (ПЭОКС), обладающий среднемассовой молекулярной массой, равной 500000, который имеется в продаже.

Солью алюминия I являлся сернокислый алюминий (Al₂(SO₄)₃⋅14Н₂О), который имеется в продаже.

И в этом случае показано, что добавление ПЭОКС оказывает благоприятное воздействие на адгезию изображений, напечатанных с помощью печатной машины Indigo™. Добавление 0,3% алюминиевых квасцов к готовой бумаге существенно улучшает адгезию изображений, полученных при количестве краски, составляющем 290%. Однако добавление чрезмерного количества алюминиевых квасцов оказывает отрицательное воздействие. В случае некоторых листов бумаги-основы, таких как описанные в этом примере, количество добавляемого сульфата алюминия может являться ограниченным. В общем случае, такое ограничение не обнаружено, за исключением того, что количество сульфата алюминия или другой соли алюминия может таким образом влиять на композицию, что ее невозможно нанести на подложку однородным образом или что сама композиция не является однородной.

ПРИМЕР 3

Иллюстративные и сравнительные печатные материалы изготавливали и исследовали с использованием такой же методики и таких же условий, как описанные в примере 1, за исключением того, что использовали крахмал Ethylex 2015, выпускающийся фирмой Tate & Lyle, при содержании твердых веществ, составляющем 10%, и в готовой сухой бумаге получали количество сухого крахмала, составляющее 2,2%. Вместе с крахмалом не добавляли оптически отбеливающий реагент, NaCl и противовспениватель. Исследовали добавление только крахмала, крахмала с полимерной добавкой - ПЭОКС и крахмала с ПЭОКС и сернокислым алюминием. Как и в приведенных выше примерах, сернокислым алюминием являлся Al₂(SO₄)₃⋅14Н₂О и добавленное количество соответствовало добавленному количеству Al₂(SO₄)₃⋅14Н₂О в пересчете на массу сухой бумаги. Количество сухого ПЭОКС составляло 0,3% в пересчете на массу сухой бумаги. В таблице 3 приведены результаты.

Добавкой к связующему являлся поли(2-этил-2-оксазолин) (ПЭОКС), обладающий среднемассовой молекулярной массой, равной 500000, который имеется в продаже.

Солью алюминия I являлся сернокислый алюминий (Al₂(SO₄)₃⋅14H₂O), который имеется в продаже.

Добавление ПЭОКС улучшало адгезию изображения и добавление алюминиевых квасцов вместе с ПЭОКС дополнительно улучшало адгезию изображений. Содержание алюминиевых квасцов, составляющее 0,6 мас. %, являлось таким же, как в образце Е4, полученном в примере 2. В примере 2 высокое содержание алюминиевых квасцов не приводило к улучшению, однако в случае образца Е3, полученного в этом примере, оно приводило к улучшению. Для разных рабочих условий проведения методики и характеристик готовой бумаги существует оптимальное содержание соли алюминия.

ПРИМЕР 4

Для исследования иллюстративных и сравнительных печатных материалов, изготовленных с добавлением разных солей алюминия также использовали методики и условия, сходные с описанными в примере 1. Как и в примере 1, к раствору крахмала, использовавшемуся для обработки бумаги, добавляли OOP, NaCl и противовспениватель. Количества составляли 0,4% OOP, 0,25% NaCl и 0,01% противовспенивателя в пересчете на количество готовой сухой бумаги. Во всех экспериментах количеством OOP являлось количество OOP в том виде, в котором он был получен. Т. е. содержание OOP в бумаге составляло 0,4% раствора OOP в том виде, в котором он был получен, в пересчете на массу сухой бумаги. Это являлось справедливым и для противовспенивателя. В случае всех образцов, содержащих ПЭОКС, содержание сухого ПЭОКС составляло 0,3% в пересчете на количество готовой сухой бумаги. Использовали разные соли алюминия. Разные добавки и результаты приведены в таблице 4.

Добавкой к связующему являлся поли(2-этил-2-оксазолин) (ПЭОКС), обладающий среднемассовой молекулярной массой, равной 500000, который имеется в продаже.

Солью алюминия I являлся сернокислый алюминий (Al₂(SO₄)₃⋅14Н₂О), который имеется в продаже.

Солью алюминия II являлся алюминат натрия, который имеется в продаже.

Солью алюминия III являлся полихлоргидрат алюминия (ПХА), который выпускается фирмой Solenis под торговым названием удерживающее средство - Perform™ РВ9007, ПХА, обладающий высокой основностью, составляющей 83%, и он также обычно называется хлоргидратом алюминия.

Добавление сернокислого алюминия вместе с ПЭОКС при обработке в прессе для проклеивания машины для нанесения покрытия Dixon приводило к улучшению адгезии изображений, напечатанных с помощью Indigo™. В случае изображения, полученного при количестве черной краски, составляющем 100%, не наблюдали улучшение, поскольку использование только ПЭОКС не обеспечивает превосходную адгезию. Однако несомненное улучшение наблюдали в случае изображения, полученного при количестве краски, составляющем 290%,. Добавление алюминиевых квасцов улучшало адгезию от составляющей 78% до составляющей 88%.

Добавление алюминиевых квасцов уменьшает значение рН раствора крахмала, использующегося в прессе для проклеивания. Использование такой же комбинации ПЭОКС и алюминиевых квасцов, но при увеличении значения рН до равного 5,5 с помощью гидроксида натрия, все же приводило к улучшению адгезии изображений, напечатанных с помощью принтера Indigo™. Адгезия увеличивалась от составляющей 78% до составляющей 84%.

Использование алюмината натрия вместо алюминиевых квасцов обеспечивало увеличение адгезии изображения. Добавление полихлорида алюминия (хлоргидрата алюминия) обеспечивало существенное улучшение адгезии изображения.

ПРИМЕР 5

Продолжая эксперимент, описанный в примере 4, раствор крахмала, использующийся в прессе для проклеивания, модифицировали таким образом, что он содержал и этилированный, и катионогенный крахмал, и к этой смеси добавляли ПЭОКС и алюминиевые квасцы и изготавливали иллюстративные и сравнительные печатные материалы. Количество этилированного крахмала в готовой бумаге являлось таким же и катионогенный крахмал, которым являлся продукт, выпускающийся под торговым названием Topcat™ 98 фирмой Ingredion, добавляли таким образом, что его содержание в готовой сухой бумаге составляло 0,3% в пересчете на сухое вещество. Результаты добавления ПЭОКС в количестве, составляющем 0,3%, как и в примере 4, и алюминиевых квасцов представлены в таблице 5.

Добавкой к связующему являлся поли(2-этил-2-оксазолин) (ПЭОКС), обладающий среднемассовой молекулярной массой, равной 500000, который имеется в продаже.

Солью алюминия I являлся сернокислый алюминий (Al₂(SO₄)₃⋅14Н₂О), который имеется в продаже.

Катионогенный крахмалом являлся катионогенный крахмал, выпускающийся фирмой Ingredion под торговым названием Topcat™ 98.

В случае отсутствия добавления катионогенного крахмала, но с добавлением ПЭОКС адгезия изображения, полученного при количестве краски, составляющем 290%, составляла 78%. В случае добавления катионогенного крахмала и добавления ПЭОКС адгезия этого изображения составляла 87%. Добавление к готовой бумаге катионогенного крахмала, ПЭОКС и 0,1% и 0,25% алюминиевых квасцов обеспечивало значения адгезии, составляющие 89% и 91% соответственно.

ПРИМЕР 6

Продолжая далее эксперимент, описанный в примере 4, половину этилированного крахмала заменяли на катионогенный крахмал (Cato 233) и также добавляли ПЭОКС и алюминиевые квасцы и изготавливали иллюстративные и сравнительные печатные материалы. Результаты представлены в таблице 6.

Добавкой к связующему являлся поли(2-этил-2-оксазолин) (ПЭОКС), обладающий среднемассовой молекулярной массой, равной 500000, который имеется в продаже.

Солью алюминия I являлся сернокислый алюминий (Al₂(SO₄)₃⋅14Н₂О), который имеется в продаже.

Добавление смеси крахмала без ПЭОКС или алюминиевых квасцов обеспечивало адгезию 290% изображения, составляющую 61%. Добавление ПЭОКС, также при количестве, составляющем 0,3% в пересчете на сухое вещество, обеспечивало адгезию, составляющую 78%, и дополнительное добавление алюминиевых квасцов обеспечивало адгезию, составляющую 85%.

ПРИМЕР 7

Проводили другой эксперимент по изготовлению иллюстративных и сравнительных печатных материалов, сходный с проводимым в примере 4, с использованием такой же бумаги-основы, обработанной с помощью машины для нанесения покрытия Dixon в режиме работы устройства пресса для проклеивания с ванной, с использованием этилированного крахмала, OOP, NaCl и противовспенивателя при таких же содержаниях, как описанные в примере 4. Количество ПЭОКС, добавленного к крахмалу, также являлось таким, чтобы обеспечить его содержание в бумаге, составляющее 0,3% в пересчете на сухое вещество. Вместе с ПЭОКС использовали разные соли алюминия и родственные соединения, материалы добавляли к раствору крахмала, содержащему ПЭОКС. В таблице 7 приведены результаты исследования адгезии для черных и составных черных (290%) областей изображений, напечатанных на готовой бумаге.

Добавкой к связующему являлся поли(2-этил-2-оксазолин) (ПЭОКС), обладающий среднемассовой молекулярной массой, равной 500000, который имеется в продаже.

Солью алюминия III являлся полихлоргидрат алюминия (ПХА), который выпускается фирмой Solenis под торговым названием удерживающее средство -Perform™ РВ9007, обладает основностью, составляющей 83%, и также обычно называется хлоргидратом алюминия.

Солью алюминия IV являлся полихлоргидрат алюминия (ПХА), который выпускается фирмой Aluminum Chemical Specialties под торговым названием ACS 2030, обладает основностью, составляющей 30%, и также обычно называется хлоргидратом алюминия.

Солью алюминия V являлся полихлоргидрат алюминия (ПХА), который выпускается фирмой GEO Specialty Chemicals под торговым названием Ultrapac 1692, обладает основностью, составляющей 20%, и также обычно называется хлоргидратом алюминия.

Добавкой I являлся карбонат аммония-циркония, который имеется в продаже.

Добавкой II являлась бура, которая имеется в продаже.

Добавкой III являлся хлорид цинка, который имеется в продаже.

Наиболее существенные отличия обнаружены в случае изображений, полученных при количестве краски, составляющем 290%. И в этом случае обнаружено, что добавление ПЭОКС вместе с крахмалом обеспечивает улучшенную адгезию, составляющую 84% вместо 65%. Добавление ПХА (РВ9007, выпускающийся фирмой Solenis, обладающий основностью, составляющей 83%), обозначенного, как ПХА №1, обеспечивало адгезию, составляющую 86, 93 и 99% при содержании сухого ПХА в готовой сухой бумаге, составляющем 0,05, 0,1 и 0,2% соответственно. Однако добавление ПХА при содержании, составляющем 0,2%, без добавления ПЭОКС не приводило к улучшению адгезии 290% изображения.

Добавление ПХА, а также алюминиевых квасцов уменьшает значение рН раствора крахмала. При использовании 0,1% ПХА (в % в пересчете на готовую сухую бумагу) вместе с ПЭОКС и увеличении значения рН раствора крахмала до равного 5,5 с помощью гидроксида натрия, происходило лишь крайне незначительное улучшение адгезии по сравнению со случаем использования только ПЭОКС. Исследовали два других ПХА: Ими являлись ACS 2030, выпускающийся фирмой Aluminum Chemical Specialties, обладающий основностью, составляющей 30% (соль алюминия IV), и Ultrapac 1692 обладающий основностью, составляющей 20% (соль алюминия V). Добавление ПХА, обладающего более высокой основностью, составляющей 83% (соль алюминия III), обеспечивало улучшенную адгезию при условиях настоящего эксперимента. Добавление карбоната аммония-циркония (КАЦ), известного сшивающего реагента для крахмала, не улучшало адгезию изображений, напечатанных с помощью принтера Indigo™. При условиях проведения эксперимента ни добавление буры, ни хлорида цинка, не обеспечивало улучшение адгезии изображений. Предварительное смешивание ПЭОКС с первым исследованным ПХА также не приводило к улучшению адгезии изображения. Это означает, что существуют ограничения, налагаемые на композицию, предлагаемую в настоящем изобретении, в случае, если полимерной добавкой к связующему является ПЭОКС и солью алюминия является полихлоргидрат алюминия РВ9007, добавление РВ9007 и ПЭОКС не приводило к такому же улучшению, как добавление ПЭОКС и алюминиевых квасцов. Как указано в основной части настоящего изобретения, лучше всего добавлять полимерную добавку к связующему и соль алюминия к связующему по отдельности, поскольку в связующем происходит уменьшение концентраций компонентов и уменьшается вероятность взаимодействия между чистой полимерной добавкой к связующему и солью алюминия.

ПРИМЕР 8

Продолжая эксперимент, описанный в примере 7, при изготовлении иллюстративных и сравнительных печатных материалов этилированный крахмал полностью заменяли на окисленный крахмал или на катионогенный крахмал. Окисленным крахмалом являлся D28F, выпускающийся фирмой Grain Processing Corp. и катионогенным крахмалом являлся Catosize 240. В таблице 8 представлено влияние ПЭОКС и ПХА (РВ9007) при использовании разных крахмалов.

Добавкой к связующему являлся поли(2-этил-2-оксазолин) (ПЭОКС), обладающий среднемассовой молекулярной массой, равной 500000, который имеется в продаже.

Солью алюминия III являлся полихлоргидрат алюминия (ПХА), который выпускается фирмой Solenis под торговым названием удерживающее средство - Perform™ РВ9007, обладает основностью, составляющей 83%, и также обычно называется хлоргидратом алюминия.

При использовании окисленного крахмала добавление ПЭОКС и ПХА обеспечивало улучшение адгезии от составляющей 82% в случае использования только крахмала до 91%. Содержания ПЭОКС и ПХА в сухой бумаге составляли 0,3 и 0,1% соответственно. При использовании крахмала Catosize 240 в случае использования только крахмала адгезия изображения, полученного при количестве краски, составляющем 290%, составляла 81%. Добавление 0,3 и 0,1% ПЭОКС и ПХА соответственно обеспечивало адгезию, составляющую 98%.

ПРИМЕР 9

Исследовали эффективность добавки к связующему и необходимости добавления соли алюминия с использованием иллюстративных и сравнительных печатных материалов, полученных из листов разной бумаги-основы, обладающей разной пористостью по Герли. Определение пористости по Герли является стандартной для бумажной промышленности методикой определения пористости бумаги. Чем выше значение, тем более закрытой является структура листа. С помощью машины для нанесения покрытия Dixon обрабатывали бумагу разных типов. Обработка включала использование этилированного крахмала и ПЭОКС, причем количество добавляемого крахмала составляло примерно 3,5% в пересчете на массу сухой бумаги. Обе стороны бумаги обрабатывали с использованием устройства типа пресса для проклеивания с ванной. При изготовлении листы бумаги-основы предварительно не обрабатывали с помощью пресса для проклеивания. В представленной ниже таблице приведены значения пористости листов бумаги-основы, количество добавленного сухого ПЭОКС в пересчете на массу сухой бумаги и количество добавленной соли алюминия. В таблице также приведены результаты исследования адгезии изображений, напечатанных с помощью принтера HP® Indigo™. Значения приведены для 290% черных фотоизображений.

Добавкой к связующему являлся поли(2-этил-2-оксазолин) (ПЭОКС), обладающий среднемассовой молекулярной массой, равной 500000, который имеется в продаже.

Солью алюминия III являлся полихлоргидрат алюминия (ПХА), который выпускается фирмой Solenis под торговым названием удерживающее средство - Perform™ РВ9007, обладает основностью, составляющей 83%, и также обычно называется хлоргидратом алюминия.

Эффективность (ПЭОКС) для увеличения адгезии изображения, полученного с помощью жидкого тонера, для листа бумаги-основы, обладающей пористостью по Герли, равной 14, являлась меньшей, чем для листа бумаги-основы, обладающей пористостью по Герли, равной 33. Поэтому для обеспечения более высокой степени адгезии изображения, такой как более 90%, в случае 290% черных фотоизображений, для листов бумаги-основы, обладающей более низкой пористостью по Герли, дополнительно необходимо добавление полихлорида алюминия, как компонента содержащей крахмал композиции для обработки.

Любой из описанных выше вариантов осуществления можно использовать во время получения или обработки подложки, включая обработку, проводимую непосредственно перед печатью на подложке с использованием жидкого тонера с помощью принтера для ЖЭФ. Так, например, добавку к связующему и соль алюминия можно наносить с использованием содержащейся в принтере секции нанесения покрытия или их даже можно печатать на поверхность. В различных вариантах осуществления настоящее изобретение относится к композиции, к способу получения подложки, пригодной для печати с помощью ЖЭФ, к пригодной для печати подложке, к подложке с печатью, отличающейся улучшенной адгезией изображений, напечатанных с помощью ЖЭФ, полученной любым из указанных выше способов. В других вариантах осуществления настоящее изобретение относится к подложке с печатью, полученной любым из указанных выше способов печати с помощью ЖЭФ, которая может дополнительно содержать одно или большее количество изображений, напечатанных на подложке до и/или после проведения указанных выше способов печати с помощью ЖЭФ. В одном варианте осуществления одно или большее количество дополнительных изображений, напечатанных на подложке, могут быть напечатаны с использованием любой методики/процедуры печати, известной специалисту с общей подготовкой в данной области техники, включая, например, но не ограничиваясь только ей, струйную печать.

Хотя в приведенном выше подробном описании представлен по меньшей мере один типичный вариант осуществления, следует понимать, что существует большое количество модификаций. Следует понимать, что типичный вариант осуществления или типичные варианты осуществления являются лишь примерами и они не предназначены для какого-либо ограничения объема, применимости или конфигурации настоящего изобретения. С помощью приведенного выше подробного описания специалистам в данной области техники скорее предоставлена подходящая схема выполнения типичного варианта осуществления, входящего в объем настоящего изобретения. Следует понимать, что в функции и расположение элементов, описанных в типичном варианте осуществления, можно внести различные изменения без отклонения от объема разных вариантов осуществления, приведенных в прилагаемой формуле изобретения.

Изобретение относится к композициям и способам, предназначенным для обработки подложки и для улучшения адгезии изображения к обработанной подложке. Предложен способ улучшения адгезии изображения к обработанной подложке, способ включает: получение подложки; нанесение на подложку композиции на водной основе с получением обработанной подложки, композиция содержит: связующее, добавку к связующему, включающую полимер, полимер содержит по меньшей мере одно повторяющееся звено и по меньшей мере одно повторяющееся звено содержит третичную амидную группу, и соль алюминия; и нанесение на обработанную подложку жидкого тонера с получением изображения на обработанной подложке, при этом композиция содержит добавку к связующему и соль алюминия при массовом соотношении, составляющем от 4:1 до 1:2, связующее выбирают из следующих: поливиниловый спирт, крахмал, желатин, казеин, белок, карбоксиметилцеллюлоза, гидроксиэтилцеллюлоза, акриловая эмульсия, винилацетатная эмульсия, винилиденхлоридная эмульсия, эмульсия сложного полиэфира, стирол-бутадиеновая эмульсия, акрилонитрил-бутадиеновый латекс или их комбинации; растворимый в воде содержащий функциональную гидроксигруппу полимер; или крахмал, выбранный из группы, включающей окисленный крахмал, катионизированный крахмал, этилированный крахмал, этерифицированный крахмал, денатурированный ферментами крахмал и их комбинации, а подложку выбирают из группы, включающей бумажное изделие, тканый волокнистый материал, нетканый волокнистый материал и их комбинации. Также предложен печатный материал, отличающийся улучшенной адгезией изображения к обработанной подложке. Технический результат – предложенные системы и способы, предназначенные для обработки подложки, позволяют добиться улучшения адгезии изображения к обработанной подложке. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 9 табл., 9 пр.

1. Способ улучшения адгезии изображения к обработанной подложке, способ включает:

получение подложки;

нанесение на подложку композиции на водной основе с получением обработанной подложки, композиция содержит:

связующее,

добавку к связующему, включающую полимер, полимер содержит по меньшей мере одно повторяющееся звено и по меньшей мере одно повторяющееся звено содержит третичную амидную группу, и

соль алюминия; и

нанесение на обработанную подложку жидкого тонера с получением изображения на обработанной подложке, при этом композиция содержит добавку к связующему и соль алюминия при массовом соотношении, составляющем от 4:1 до 1:2, связующее выбирают из следующих:

поливиниловый спирт, крахмал, желатин, казеин, белок, карбоксиметилцеллюлоза, гидроксиэтилцеллюлоза, акриловая эмульсия, винилацетатная эмульсия, винилиденхлоридная эмульсия, эмульсия сложного полиэфира, стирол-бутадиеновая эмульсия, акрилонитрил-бутадиеновый латекс или их комбинации;

растворимый в воде содержащий функциональную гидроксигруппу полимер; или

крахмал, выбранный из группы, включающей окисленный крахмал, катионизированный крахмал, этилированный крахмал, этерифицированный крахмал, денатурированный ферментами крахмал и их комбинации, а подложку выбирают из группы, включающей бумажное изделие, тканый волокнистый материал, нетканый волокнистый материал и их комбинации.

2. Способ по п. 1, в котором по меньшей мере одно повторяющееся звено, содержащееся в полимере, образовано из мономера, выбранного из группы, включающей винилпирролидон, содержащий оксазолин мономер, N-винилпиперидинон, N-винилкапролактам, N,N-диметилакриламид и их комбинации.

3. Способ по п. 2, в котором по меньшей мере одно повторяющееся звено, содержащееся в полимере, образовано из мономера, выбранного из группы, включающей 2-этил-2-оксазолин, 2-метил-2-оксазолин и их комбинацию.

4. Способ по любому из пп. 1-3, в котором соль алюминия включает сульфат алюминия, полихлоргидрат алюминия, хлоргидрат алюминия, алюминат натрия или их комбинации.

5. Способ по любому из пп. 1-4, в котором обработанная подложка включает первую сторону и вторую сторону, противоположную первой стороне, и в котором и первая сторона, и вторая сторона независимо включают:

добавку к связующему в количестве, составляющем от 0,0075 до 0,375 г/м² в пересчете на полную массу сухой подложки;

соль алюминия в количестве, составляющем от 0,0075 до 0,375 г/м² в пересчете на полную массу сухой подложки; или

их комбинацию.

6. Способ по любому из пп. 1-4, в котором:

добавку к связующему наносят на подложку в количестве, составляющем от 0,02 до 1 мас.% в пересчете на полную массу сухой подложки;

соль алюминия наносят на подложку в количестве, составляющем от 0,02 до 1 мас.% в пересчете на полную массу сухой подложки; или наносят их комбинацию.

7. Печатный материал, отличающийся улучшенной адгезией изображения к обработанной подложке, включающий:

обработанную подложку, включающую:

подложку, и

покрытие, нанесенное на подложку и образованное из композиции на водной основе, содержащей связующее, добавку к связующему и соль алюминия, где добавка к связующему включает полимер, полимер содержит по меньшей мере одно повторяющееся звено и по меньшей мере одно повторяющееся звено содержит третичную амидную группу, при этом композиция содержит добавку к связующему и соль алюминия при массовом соотношении, составляющем от 4:1 до 1:2, связующее выбирают из следующих:

поливиниловый спирт, крахмал, желатин, казеин, белок, карбоксиметилцеллюлоза, гидроксиэтилцеллюлоза, акриловая эмульсия, винилацетатная эмульсия, винилиденхлоридная эмульсия, эмульсия сложного полиэфира, стирол-бутадиеновая эмульсия, акрилонитрил-бутадиеновый латекс или их комбинации;

растворимый в воде содержащий функциональную гидроксигруппу полимер; или

крахмал, выбранный из группы, включающей окисленный крахмал, катионизированный крахмал, этилированный крахмал, этерифицированный крахмал, денатурированный ферментами крахмал и их комбинации, а подложка выбрана из группы, включающей бумажное изделие, тканый волокнистый материал, нетканый волокнистый материал и их комбинации; и изображение, нанесенное на обработанную подложку и образованное из жидкого тонера.