[发明专利]用水基油墨在不透水衬底上印刷

说明书

一种在不透水的低表面能衬底上用水基喷墨油墨印刷的方法，包括：a)使所述衬底的表面性质改性以增加所述表面能；b)用包含无色水基连接层组合物的第一层涂布所述衬底的改性表面；c)在所述第一层上涂布包括无色和透明的水基油墨接受组合物的第二层，所述水基油墨接受组合物包含：i)水溶性多价金属盐；和ii)亲水性粘合剂聚合物；d)在第二层的表面上直接沉积一种或多种包含阴离子稳定的颜料着色剂的水基油墨组合物，其中用喷墨沉积系统将所述一种或多种水基油墨组合物响应于电信号以预定图案沉积；和e)干燥所述第一和第二涂层以及沉积的油墨以基本上除去水。

相关申请的交叉引用

发明领域

本发明涉及一种在不透水衬底上沉积水基喷墨油墨的方法以及涉及由此产生的多层结构和制品。

发明背景

高速数字喷墨印刷系统最近在诸如商业印刷和出版的应用中在与传统模拟印刷机竞争中取得了很多成功。特别是采用水基颜料油墨的喷墨印刷系统可以与基于模拟冲击印刷(例如平版、凹版和柔性版印刷方法)的印刷系统的印刷质量和生产率相媲美。数字喷墨印刷系统成本有效地印刷短运行长度或连续可变信息的能力相对于模拟冲击印刷方法提供明显的优势，所述模拟冲击印刷方法要求在印刷作业之间使印刷机空转，以便更换印版或滚筒。最近，高生产率的喷墨印刷系统的目标是使装饰和包装印刷具有相同优点。然而，与商业印刷和出版不同，除了纸基衬底外，装饰和包装印刷通常采用不透水塑料衬底。对于水基油墨，塑料衬底特别具有挑战性，因为油墨难以润湿并难以粘附到这样的衬底，所述衬底通常被设计和选择为排斥或以其它方式呈现对水的屏障。尽管溶剂基和可辐射固化(可UV固化)喷墨油墨在塑料衬底上使用已经取得一些成功，它们仅限于某些类型的喷墨印刷系统，例如压电按需喷墨印刷系统，且与水基油墨相比具有健康、安全和环境问题。

当用于高速数字喷墨印刷的水基喷墨油墨，尤其是包含超过80重量％的水和少于10-15重量％的有机助溶剂的油墨沉积在用于装饰和包装应用的通常使用的塑料衬底上时，油墨滴倾向于成珠或流过衬底表面，导致称为斑点、聚结和相互渗色的图像质量的人工痕迹。另外，助溶剂水平大于10-15重量％的水基油墨非常难以完全干燥，导致粘性或发粘油墨层。

WO2009/113097A2公开了用含水油墨在塑料膜上印刷的方法。然而，该公开中公开的含水油墨旨在用于柔性版印刷或胶版印刷，且由于其高粘度而不适用于高速喷墨印刷。没有教导如何可以将这些类型的油墨改性以用于高速喷墨沉积系统中。

Higgins等在美国专利号8,398,226中公开了用水基喷墨油墨直接印刷到疏水性不可渗透衬底上的另一种方法。该方法采用包含某些刺激响应性添加剂的水基油墨，以允许直接印刷到未经处理的不可渗透塑料上。这些油墨例如依赖于掺入的微凝胶的热相变，当加热的油墨沉积在相对较冷的衬底上时，其导致油墨快速粘稠化。在实践中，油墨需要在印刷前在高温下保持在低粘度状态，且衬底需要保持低于包含微凝胶添加剂的水基油墨的相变温度。这对整个印刷系统施加额外的和昂贵的限制。

WO2011/028201A1中公开了适用于直接印刷到乙烯基介质上用于标记或显示应用的水基颜料油墨。然而，这些油墨包含分散的聚合物颗粒的混合物，其要求将印刷的衬底加热到高于50℃以使油墨熔融并融合到乙烯基介质。融合步骤所需的温度是有问题的，在于许多用于包装和装饰应用的不透水塑料衬底在低至50℃的温度下易于起皱或熔融。

美国专利号8,500,264 B2公开了用水基颜料油墨在塑料膜上印刷的另一种方法。该方法包括将水基油墨沉积到未经处理的塑料膜上并将塑料膜表面加热到40℃或更高的步骤。油墨还包含“有机硅表面活性剂、乙炔二醇表面活性剂、吡咯烷酮衍生物和热塑性树脂”。然而，如此专利中的实施例清楚表明，当该发明的油墨以大于60-70％的油墨覆盖率沉积在代表性塑料膜上时，实体区域的颜色之间的“渗色”或图像不均匀性(“斑点”)被判定为“不良”。这严重限制了这种方法对大多数包装应用的适用性，因为大多数包装应用需要高得多的油墨覆盖率。