專利名稱：用于記錄層的載體材料的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于記錄層的載體材料，該載體材料按照本發(fā)明的一個實施方式可以為一種涂有樹脂的載體材料。
涂有聚烯烴的膠片載體材料通常含有上膠的原紙，該原紙的兩面都用聚烯烴涂覆，在多數(shù)情況下采用擠壓涂覆。
在擠壓涂覆原紙時，由于涂覆作用，在聚合物的表面形成坑形的疵，稱作凹點。在驟冷輥高速旋轉時，包裹在驟冷輥表面上的微細凹陷處的氣泡在與熱的樹脂接觸之前無法溢出，結果直到涂覆原紙后，包裹的氣體也無法溢出，在聚合物的表面形成坑形的凹點。這些表面的缺陷對載體材料所要求的表面性質(zhì)產(chǎn)生負的影響，所述表面性質(zhì)如光滑性對圖象的質(zhì)量具有決定性作用。
增加施用樹脂的體積確實可以達到改善表面的效果，但這一措施在高的擠壓速度下并不可行而且也增加了生產(chǎn)成本。
EP 0 285 146 A2提出將一種比空氣輕的并可透過擠出薄膜溢出的氣體用于驟冷輥表面以排除氣泡、抑制凹陷的生成。但其缺點是高的技術投資。
US 4 994 357建議增加將涂覆聚乙烯的紙壓在驟冷輥上的壓力以抑制凹點的生成。但是高的接觸壓力只能在低的生產(chǎn)速度下進行，這是因為在更高的速度下，聚乙烯會從紙上松散下來。
EP 0 952 483 A1描述了一種具有高質(zhì)量的聚乙烯表面的膠片載體材料，其甚至在高的擠出速度的生產(chǎn)中也不被損壞。為達到此目的，EP 0 952 483 A1建議向原紙?zhí)峁┮缓姓惩恋膶?，其粘土的量一定不能超過3.3g/m2。該載體材料的缺點是，在含顏料層和在其上擠出的聚乙烯層之間不能充分地粘合。
載體材料的均勻表面不只對膠片記錄材料有意義。為達到與照片類似的外觀，將涂有聚烯烴的紙用于非膠片記錄材料如噴墨用紙的制造。載體材料的不均勻的或帶有缺陷的表面由于記錄的圖象上的光斑而變得十分明顯，這是在用這些記錄材料時所不希望的。
因此，本發(fā)明的目的是開發(fā)一種用于記錄材料的涂有樹脂的載體材料，其可由高速擠出獲得，并具有均勻光滑的表面和少的凹點。
本發(fā)明的另一目的是消除將樹脂涂于原紙表面的粘合性問題，并為載體材料提供高的白度和硬挺度。
本發(fā)明還有一個目的是提供一種具有優(yōu)良抗起鄒性的噴墨記錄材料。
這些問題可以通過用一種合成樹脂涂覆載體材料(原紙)的至少一個面而得到解決，其特征是含有至少在正面上涂有一顏料層的原紙，該顏料層含有至少5重量％的顏料，該顏料的顆粒尺寸分布很窄，至少70％的顏料顆粒尺寸低于約1μm，至少40重量％的顏料顆粒尺寸為0.35至1μm。
此外，噴墨應用所關心的低起皺問題也可以由一種包含原紙作為載體的噴墨記錄材料解決，其中至少在所述原紙的正面上涂有一顏料層，該顏料層含有至少5重量％的顏料，該顏料的顆粒尺寸分布很窄，至少70％的顏料顆粒尺寸低于約1μm，至少40重量％的顏料顆粒尺寸為0.35至1μm。因此，該噴墨記錄材料不具有作為載體的涂有樹脂的原紙。
優(yōu)選的情況下，50-80重量％的顆粒具有小于1μm的直徑，其顆粒尺寸在0.35至1μm。相對于顏料層的總顏料量，窄顆粒尺寸分布的顏料量為10-90重量％，更優(yōu)選30-80重量％。
本發(fā)明中術語窄顆粒尺寸分布的顏料可理解為也包括其中至少70重量％的顏料顆粒尺寸低于約1μm，以及40-80重量％的最大顆粒尺寸(直徑)與最小顆粒尺寸的差小于約0.4μm的那些顏料顆粒。
本發(fā)明的載體材料不同于EP 0 952 483 A1的載體材料，使用了具有特定顆粒尺寸分布的顏料或使用了選擇性表面改性的碳酸鈣。本發(fā)明的載體材料沒有限定顏料層中包含的粘土的上限3.3g/m2。本發(fā)明通過顏料的選擇而獲得一系列意想不到的優(yōu)點。
令人驚訝的是與EP 0 952 483 A1相比，本發(fā)明顯著地獲得了聚烯烴層與原紙的顏料層之間更好的粘合性。載體材料的粗糙度和光滑度得到改善。與EP 0 952 483 A1相比，由于其粘合性的問題，其粗糙度值不可能低于0.5μm，而本發(fā)明不僅可以獲得好的粘合性而且粗糙度值低于0.5μm。
在通常的速度200-250米/分鐘，甚至在高達600米/分鐘的速度下可以用擠壓涂覆的方法而不會增加任何粘合性的問題或凹點數(shù)量。同時可以節(jié)省聚烯烴15-30％。
所述顏料選自金屬氧化物、硅酸鹽、碳酸鹽、硫化物和硫酸鹽所組成的組中。特別合適的是高嶺土、滑石、碳酸鈣和/或硫酸鋇。例如具有約0.7μm的d50％值的碳酸鈣證明具有特別的優(yōu)越性。本發(fā)明的一個優(yōu)選的實施方式使用了碳酸鈣和粘土的顏料混合物。碳酸鈣與高嶺土(粘土)的重量比優(yōu)選為30∶70至70∶30。令人驚訝的是盡管加入了會使載體材料變黃的高比例的粘土，但載體材料的白度基本沒有受到影響。
作為顏料層的粘合劑，可以使用造紙工業(yè)中常規(guī)使用的天然的或合成的聚合物。特別合適的是淀粉、凝膠、苯乙烯/丁二烯乳膠、苯乙烯/丙烯酸酯乳膠、聚乙烯醇或它們的混合物。淀粉與苯乙烯乳膠以2∶1至1∶2比例混合的混合物證明是特別合適的。
顏料層中顏料與粘合劑的重量比為30∶70至90∶10，特別是85∶15。
原紙和樹脂之間的顏料層可以是在原紙上的單層或多層。涂覆量可用所有的常規(guī)裝置控制，按此方式選擇的量為干燥后每層施用的最大量為20g/m2，特別是8-17g/m2。
在本發(fā)明的特定實施方式中，所述原紙在用本發(fā)明的顏料層涂覆前被另一含有顏料的初級層覆蓋。適合用作顏料的為所有常規(guī)的白色顏料，如沉淀的碳酸鈣、二氧化鈦、粘土(高嶺土)、滑石或硫酸鋇，顆粒尺寸為0.1-10μm，特別是0.1-2μm。所施用的初級層的重量一定不能超過約20g/m2。優(yōu)選直到初級層干燥后才能施用本發(fā)明的顏料層。
對于所述原紙的制造，各種類型的纖維素纖維和合成纖維都適用。對于上膠劑，造紙工業(yè)中已知的上膠劑和粘合劑都適用。所述原紙可含有顏料和填充劑如粘土、碳酸鈣或二氧化鈦以及其它的添加劑如消泡劑、光亮劑和著色劑。
所述原紙用Fourdrinier或圓筒造紙機制造。原紙的基重可為50-250g/m2，特別是80-170g/m2。
為制造本發(fā)明的載體材料也可使用非高質(zhì)量的紙，為生產(chǎn)這種紙，例如可以使用回收的紙漿纖維。原紙可以非壓縮的或壓縮的(光滑的)形式使用。特別適合的是非壓縮的密度低于0.9g/cm3的原紙，以利于降低原料成本。
本發(fā)明的顏料層表面被合成樹脂以及兩種或多種烯烴共聚物以擠壓方式涂覆，所述合成樹脂為，例如，聚烯烴如聚乙烯、聚丙烯或聚丁烯。特別適合的是低密度聚乙烯型(LDPE)、高密度聚乙烯型(HDPE)、乙烯/α-烯烴共聚物(LLDPE)，以及它們的混合物。聚合物層可含有白色顏料如二氧化鈦以及其它的添加劑如光亮劑、著色劑或分散助劑。施用的聚合物的重量為5-30g/m2，特別是10-25g/m2。發(fā)現(xiàn)，即使施用量降低了15-30重量％，也可獲得可以接受的凹點數(shù)量。所述聚合物層可以是擠壓的單層或是共擠壓的多層。
在本發(fā)明的優(yōu)選的實施方式中，原紙的反面用清亮的，即無顏料的聚烯烴，特別是聚乙烯，涂覆。所述載體材料的反面也可用其它的功能層，如抗靜電或抗蜷縮層，覆蓋。
本發(fā)明的載體材料可用作膠片乳液、噴墨記錄層和熱顏色遷移加工(D2T2)的記錄層的載體。
下面的實施例用于對本發(fā)明做進一步的說明。
所述原紙以非壓縮的形式，即非平滑的形式使用，其密度為0.84g/cm3。
用彎曲的葉片裝置將各種涂層施于原紙上并使其干燥。所述顏料層的組成列于表1中。
表1
*)用粘土改性的碳酸鈣**)96-100％顏料顆粒＜2μm,(Hydragloss90)***)94-98％顏料顆粒＜2μm,(HydraglossE)
表2
*)用粘土改性的碳酸鈣**)96-100％顏料顆粒＜2μm,(Hydragloss90)***)94-98％顏料顆粒＜2μm,(HydraglossE)
將按照實施例1-19涂覆的原紙用72重量％的低密度聚乙烯(LDPE,0.923g/m2)、15重量％二氧化鈦母煉膠(50重量％LDPE和50重量％二氧化鈦)和13重量％的其它添加劑如光亮劑、硬脂酸鈣和藍色顏料的混合物，以不同的施用量28g/m2、23g/m2、18g/m2和13g/m2)，以擠壓速度為250米/分鐘和350米/分鐘進行涂覆。
測試實施例和對比例中制備的載體材料。凹點數(shù)量的確定將涂有聚烯烴的紙表面用顯微鏡放大并用CCD相機掃描。從30個測量點獲得由圖象加工程序繪制的凹點數(shù)量的分布。結果列于表3中。
從表3可以看出，本發(fā)明的樣品比對比例V1的樣品具有更低的凹點數(shù)量。實施例1-10的樣品的凹點數(shù)量與對比例V2的樣品的凹點數(shù)量相當。實施例11-19的樣品的凹點水平相對于實施例1-10的樣品的凹點水平僅有略微的下降。光滑度的測量用三角光滑度測量儀按照DIN 67 530的方法以60°角測量。結果見表3。
相對于V1和V2，除實施例4、10和11外，實施例1-19的樣品的光滑度得到改善。粗糙度的測定在擠壓涂覆前將紙切成0.8mm，用UBM測量儀按照DIN 4768的方法測定粗糙度。
本發(fā)明的樣品也顯示比V1和V2更低的粗糙度，而V2的樣品比V1的粗糙度低。色值測定用Elrepho 2000色值測量儀對單片紙的L,a,b值進行測量(D65,10°,UVI)。聚乙烯的粘合性在擠壓涂覆后，立刻用Lorentzen和Wettre制造的張力強度測量儀測定，紙寬10mm，拉出角度180°，拉出速度50毫米/分鐘。測量值以N/15mm為單位給出，并列于表3中。
相對于V1和V2，本發(fā)明的樣品顯示出樹脂和顏料層的粘合性的更顯著的改善。硬挺度用Lorentzen和Wettre制造的硬挺度測量儀按照標準的SCAN-P29.69的方法測定。測量值以mN為單位給出，并給出縱向的硬挺度。
在與對比例V1比較中，所有的樣品都顯示出明顯的硬挺度的改善。相對于對比例V2的樣品，本發(fā)明實施例1和2的樣品有略微的改善。起皺指數(shù)按照Darmstadt技術大學開發(fā)的方法由肉眼觀測樣品的起皺性。為了檢測，將被測試的紙放置在一個平面上，并將其暴露于有角度地排列的光源下。低于10的起皺指數(shù)表示不起皺，在10-16之間表示低到中等起皺，在16-20之間表示嚴重起皺，高于20表示非常嚴重的起皺。與對比例V3(24.3)和V4(29.7)相比，本發(fā)明的樣品表現(xiàn)出優(yōu)良的起皺指數(shù)(10.7)。
表權利要求
1．載體材料，該載體材料的至少一個面上涂有一種合成樹脂，該載體材料含有至少在正面上涂有一顏料涂層的原紙，其中所述顏料涂層含有至少5重量％的顏料，該顏料的顆粒尺寸分布很窄，至少70％的顏料顆粒尺寸低于約1μm，并且至少40重量％的顏料顆粒尺寸為0.35至0.8μm。
2．用于噴墨記錄材料的載體材料，該載體材料含有至少在正面上涂有一顏料涂層的原紙，其中所述顏料涂層含有至少5重量％的顏料，該顏料的顆粒尺寸分布很窄，至少70％的顏料顆粒尺寸低于約1μm，并且至少40重量％的顏料顆粒尺寸為0.35至0.8μm。
3．權利要求1或2的載體材料，其中顏料為碳酸鈣。
4．權利要求1或2的載體材料，其中涂層含有顏料混合物，該顏料混合物含有至少約30重量％的高嶺土。
5．權利要求1-4的任一載體材料，其中所用涂層的最大量為20g/m2。
6．權利要求1-5的任一載體材料，其中所述原紙為稍微壓縮的密度低于約1g/cm3的紙。
7．至少一個面涂有一種合成樹脂的載體材料，該載體材料含有至少在正面上涂有一顏料涂層的原紙，其中所述顏料涂層含有一種結構碳酸鈣。
8．權利要求7的載體材料，其中的碳酸鈣表面被一種片晶形的無機物質(zhì)改性。
9．權利要求7或8的載體材料，其中顏料在總顏料層中的比例為至少約5重量％。
10．權利要求7的載體材料，其中顏料涂層含有顏料混合物，該顏料混合物含有至少約30重量％的粘土。
11．權利要求1-10的任一載體材料，其中所用涂層的最大量為20g/m2。
12．制造一種載體材料的方法，所述載體材料的至少一個面涂有一種合成樹脂，該載體材料含有至少在正面上涂有一顏料涂層的原紙，其中所述顏料涂層含有至少5重量％的顏料，該顏料的顆粒尺寸分布很窄，至少70％的顏料顆粒尺寸低于約1μm，并且至少40重量％的顏料顆粒尺寸為0.35至0.8μm，所述方法包括將含有至少一種顆粒尺寸分布很窄的顏料的顏料層涂于原紙的正面并以最高為600米/分鐘的速度將樹脂擠壓涂覆于涂有顏料的原紙上。
13．權利要求12的方法，其中以350-600米/分鐘的速度將樹脂擠壓涂覆于原紙的顏料層上。
14．權利要求13的方法，其中原紙的涂層以兩步施用，首先以約20g/m2的使用量將含有顏料的初級層涂于所述原紙上，然后涂覆含有窄顆粒尺寸范圍分布的顏料，其中約50％的顏料顆粒的直徑為0.7μm。
全文摘要
一種載體材料,該載體材料的至少一個面上涂有一種合成樹脂,該載體材料含有至少在正面上涂有顏料層的原紙,其中所述顏料層含有至少5重量%的顏料,該顏料的顆粒尺寸分布很窄,至少70%的顏料顆粒尺寸低于約1μm,并且至少40重量%的顏料顆粒尺寸為0.35至0.8μm,或其中顏料層為結構碳酸鈣,例如表面改性的碳酸鈣,二者的表面性質(zhì)得到改善。
文檔編號B41M5/382GK1311103SQ0110399
公開日2001年9月5日 申請日期2001年2月16日 優(yōu)先權日2000年2月18日
發(fā)明者馬蒂納·維歇, 弗蘭克·羅默曼 申請人:小費利克斯舍爾勒爾照相和特種紙兩合公司