专利名称：非织造印刷介质的制作方法
非织造印刷介质
背景技术：
1.发明领域
本发明涉及适于通过激光印刷、 方法进行印刷的非织造印刷介质。
热转印、喷墨印刷、或其他常规印刷
2.
背景技术：
聚合物非织造薄片材料用作印刷介质是已知的。例如，美国专利申请 公开2004/0248492 Al公开了通过将两个或更多个非织造层层压在一起而制 成的非织造印刷介质，以提供足够均匀的厚度和基重以及充分的结构性能， 以便适用于各种商业印刷操作，例如喷墨印刷和激光印刷，以及像苯胺印 刷、平版印刷、凸版印刷、凹版印刷和偏移印刷这样的更为传统的印刷技 术。
商业印刷操作中需要适合的印刷介质，这种介质不需要多层非织造层 以及相关的昂贵层压步骤，并且还能够提供高质量的印刷工艺、足够均勻的 厚度和基重以及充分的结构性能，以便适用于各种商业印刷操作。
发明概述
在一个实施方案中，本发明涉及具有单个纺粘非织造纤维网和任选的 可印刷涂层的非织造印刷介质，所述纺粘非织造纤维网由基本上连续的聚合 物皮-芯型纺粘纤维形成，其中印刷介质具有介于约75g/ii^和约152g/n^之 间的基重，在纵向和横向上具有至少约35 lb的拉伸强度并且在纵向和横向 上具有至少约0. 3 lb的撕裂强度。
在另一个实施方案中，本发明涉及具有两个纺粘非织造层和夹在两个 纺粘非织造层之间的薄膜层、或纸材层、或熔喷非织造材料层的多层印刷介 质，所述纺粘非织造层由基本上连续的聚合物皮-芯型纺粘纤维形成。发明详述
术语"纺粘非织造材料"、"纺粘层"、"纺粘非织造物"和"纺粘 非织造纤维网"在本文中可互换使用，是指由熔纺连续长丝形成的非织造片 材，也称之为"纺粘纤维"或"纺粘长丝"。如本文所用，术语"纺粘"长
丝是指通过以下方式形成的长丝将熔融的热塑性聚合物材料从喷丝头的多 个细小毛细管挤出成长丝，然后通过抽拉使挤出的长丝的直径迅速减小。纺 粘长丝一般是连续的，并且通常具有大于约5微米的平均直径。纺粘非织造 物通过将纺粘长丝无规地放置在例如多孔筛网或束带等收集面上而形成。纺 粘纤维网可通过本领域已知的方法例如热压延、通风粘结或通过使纤维网在 高压下穿过饱和蒸汽室进行粘结。
术语"非织造材料"、"非织造纤维网"和"非织造层"是指包含多 根无规分布的纤维的纤维网。纤维通常可以彼此粘结，或者可以不粘结。纤 维可以包含单一组分或多种组分。
如本文所用，术语"多组分长丝"和"多组分纤维"是指由至少两种 不同的聚合物构成的任何长丝或纤维，所述聚合物纺粘在一起形成单一长丝 或纤维。多组分纤维或长丝是由两种不同的聚合物制成的双组分纤维或长 丝，这两种不同的聚合物排列在整个多组分纤维的横截面上的不同区域中并 且沿着纤维的长度延伸。多组分纤维有别于从聚合材料的均匀熔融共混物中 挤出的纤维。可用于本发明的多组分纤维优选的是皮芯纤维。本发明中可用 的多组分连续长丝纺粘纤维网可使用本领域已知的纺粘法来制备。纺粘长丝 一般为圆形，但也可以制成多种其他形状(例如，椭圓形、三叶形或多叶 形、扁平、中空等)和构型(例如，对称皮-芯型、偏心皮-芯型等)。
"压延，，是将纤维网穿过两个辊之间的辊隙的过程。辊可以彼此接 触，或者可以在辊表面之间有固定的或可变的间隙。形成辊隙的辊可以是 "柔软，，的，即具有在所施加的压力下可以变形的表面，或者可以是"坚 硬"的，即具有压延过程中在所施加的压力下不会变形的表面。形成辊隙的 辊可以是未经图案化的，即不包括点或图案使得纤维网通过辊隙时在其上面 有意形成图案。"点粘结，，是指使纤维网通过两个具有图案的辊之间的辊 隙，从而在离散点处使纤维网粘结的方法。作为另外一种选择，辊可以是未经图案化的，即具有光滑的表面。"区域粘结，，是指使纤维网通过两个光滑 辊之间的辊隙的方法。
术语"印刷介质"和"印刷基质"可互换使用，是指可以由常规印刷 机处理以便在其上形成印刷图像的柔性片材料。本发明的印刷介质是由多组 分连续热塑性聚合物长丝形成的多组分纺粘非织造片材。纺粘非织造层可以 主要地或完全地由通过熔体纺丝法制备的多组分纺粘纤维形成，例如美国专
利6， 831， 025和7， 008, 888中所示。已发现此类双组分纺粘纤维特别适用于 本发明的印刷介质，因为该双组分纤维能够将提供高拉伸强度和撕裂强度的 芯组分与提供可粘结性并形成光滑、耐磨表面的皮组分结合起来。
可用作芯组分的适合聚合物包括聚酯，例如聚对苯二甲酸乙二醇酯。
温度的聚合物，包括共聚酯。在粘结过程中，具有较低熔融温度的皮组分会 软化并流动以粘结纺粘层，之后软化的皮组分可能不必作为连续的粘合用长 丝而可辨认。皮组分与芯组分的重量比率介于约10: 90和90: IO之间。纺粘 非织造层的聚合物使得印刷介质具有耐高温性能，因此适于高温印刷应用。 皮和/或芯的聚合物可以包含常规添加剂，例如染料、颜料、抗氧化剂、稳 定剂、增白剂、去光剂、光学增白剂等。
纺粘纤维网的基重可以介于约75g/W和约152g/i^之间。纺粘纤维网的 厚度可以介于约5和约10密尔之间。
要分别通过区域粘结或点粘结对纺粘非织造层进行热压延。将纺粘非织造层 送入两个辊之间的压延机辊隙，这两个辊中的至少一个辊保持在某个温度 下，该温度介于聚合物从玻璃态朝橡胶态过渡的温度和聚合物开始熔融的温 度之间，使得纺粘非织造层的纤维在通过压延机辊隙时处于塑态。辊的组成 和硬度可以变化，以生成织物所需的最终使用特性。纺粘非织造层在两个辊 之间的辊隙中的停留时间由纤维网的线速度控制。对本领域的技术人员来说 显而易见的是，粘结条件(例如线速度、温度和压力)可以变化。
印刷介质的特征是在纵向(MD)和横向(CD)上均具有至少35磅的拉 伸强度。此外，由于优异的耐磨性以及户外耐久性和撕裂强度的优良组合，使得印刷介质在应用中具有优异的表面稳定性。该介质在纵向和横向上对撕 裂扩展具有同等优异的抵抗力。
影响基质适用性的另 一重要特性是其油墨传送性能。所希望的是油墨 或调色剂可稍微渗入介质，但不能渗透得太多，以至于油墨或调色剂进入纤 维网内部而产生暗色。
在制备印刷介质的适合方法中，使纺粘非织造纤维网通过第一压延机 辊隙，在该辊隙中，具有较低熔融温度的皮组分^皮加热到开始软化和熔融， 从而把长丝粘附在一起。联动的压延机辊优选地提供固定的辊隙，以确保非 织造纤维网不会脱离比目标间隙厚度更窄的辊隙。不同聚合物的粘结条件 (包括辊隙的温度和压力)在本领域中是已知的。对于由具有共聚酯皮和聚 对苯二曱酸乙二醇酯芯的皮/芯型长丝所形成的非织造纺粘纤维网，优选地
将辊隙加热至介于约115匸和20(TC之间的温度，优选的是约150。C至170 °C。辊隙通常在约200至约IOOO磅每线性英寸(PLI)的压力下运行。
印刷介质可以在未涂布并经过压延的状态下使用，或者可以向它的一 个或两个表面上提供具有可印刷的涂层。该涂层可以在压延之前或压延之后 或在压延前后进行施加。合适的涂层包括通常用于制备涂覆的纸材的各种涂 层组合物。此类涂层组合物通常具有水性或其他溶剂型基料，并可以包含颜 料和填料，例如二氧化硅、碳酸钓、高岭土、锻烧高岭土、粘土、氧化钛、 硅酸铝、硅酸镁、碳酸镁、氧化镁、氧化锌、氧化锡、氬氧化锌、氧化铝、 氬氧化铝、滑石、辟u酸钡和硅酸4丐、薄水铝石、拟薄水铝石、硅藻土、苯乙 烯塑性颜料、尿素树脂塑性颜料和苯胍胺塑性颜料。示例性的基料包括聚乙 烯醇、苯乙烯-丁二烯聚合物、丙烯酸类聚合物、苯乙烯-丙烯酸类聚合物、 以及乙酸乙烯酯和乙烯-乙酸乙烯酯聚合物。可商购获得的此类基料的实例 包括由Rohm and Haas Company生产的丙烯酸类聚合物，例如RH0PLEX B-15 和RHOPLEX P-376,以及乙酸乙烯酯/丙烯酸类聚合物，例如Polyco 2152 和Polyco 3250，以及由Dow Chemical Company生产的苯乙烯/丁二烯聚合 物，例如CP 620。涂层组合物可以附加包含添加剂，例如阻燃剂、光学增 白剂、防水剂、抗菌剂、紫外线稳定剂和吸收剂等。涂层组合物可以是旨在 用于印刷操作的特殊印刷技术而专门制备的。因此，例如用于喷墨印刷的印 刷介质可以具有涂层，所述涂层与喷墨过程中所用的溶剂型或水性染料或颜
7合的此类涂层组合物可从多家供应商商购获得，而适用于特定最终印刷应用 的涂层制剂也很容易获得。
根据本发明，涂覆的印刷介质可具有介于约80g/m2和约240g/W之间的 重量(包括纺粘非织造纤维网的重量和涂层的重量)。涂覆的印刷介质可具 有介于约4. 5微米和约10微米之间的光滑度。
根据本发明的另一个实施方案，印刷介质可以由这样的层压体制成， 该层压体包括两个如上所述的多组分纺粘非织造层，并且还包括夹在两个非 织造层之间的纸材层、薄膜层或熔喷非织造层，或者印刷介质也可以由这样 的层压体制成，该层压体包括一个如上所述的多组分纺粘非织造层和薄膜 层。
实施例
在上述说明和以下实施例中，采用以下测试方法来确定各种描述的特 征和性能。ASTM是指美国材料与试验协会。TAPPI是指纸浆与造纸工业技术 协会。
M是对织物或片材每单位面积质量的量度并且以g/m2为单位记录， 根据ASTM D-3776进行测定，该标准以引用方式并入本文。
拉伸强度(纵向和横向)根据ASTM D5035进行测定。测量结果以lb 为单位。
撕裂强度(纵向和^f黄向)根据ASTM D5734进行测定。测量结果以lb 为单位。
厚度根据TAPPI T411进行测定。 光滑度根据TAPPI T555进行测定。 不透明度根据TAPPI T425进行测定。 实施例1
每个实施例的印刷介质均由皮-芯型纺粘纤维制成，所述皮-芯型纺粘 纤维通过双组分纺粘工艺制备，其中使用具有约218。C熔点的共聚酯(coPET) 作为皮组分，使用具有约26(TC熔点，特性粘度为0.64的聚对苯二甲酸乙 二醇酯(PET)作为芯组分。在使用前，使聚对苯二曱酸乙二醇酯和共聚酯树 脂结晶并干燥。在两个不同的挤出机中将聚对苯二甲酸乙二醇酯和共聚酯聚合物加热并挤出，然后过滤并定量分配到双组分纺织段中，以便提供皮-芯 型长丝横截面。根据每个组分的重量，将聚合物定量分配以提供具有所需皮
/芯比率的纤维。纺粘纤维中聚酯组分与共聚酯组分的比率为70:30。长丝 在骤冷区域中通过来自两个位置相对的骤冷槽的骤冷气体进行冷却。接着使 长丝进入气动式推杆喷射装置，在该装置中将长丝拉伸，然后在真空吸引的 辅助下将其放置到平置的束带上。之后将纺粘层进行热点粘结。
通过受控的热油，将所用的两个辊的粘结辊加热至14(TC (285)。 粘结压力设置为200磅每线性英寸(PLI)。接着将纺粘纤维网进行区域粘 结。通过受控的热油，将所用的两个辊的粘结辊加热至157°C (315)。 粘结压力设置为约800 PU。这两个热金属辊与第三未加热的棉质辊形成辊 隙。纺粘纤维网以S形缠绕在这两个金属辊上，金属辊与棉质辊形成第一个 辊隙，两个金属辊形成第二个辊隙。
然后将包含基料、颜料和填料的激光可印刷涂层施加到纺粘层的两个 面上。采用气刀涂覆法来施加该涂层，使涂层重量为13. 6g/m2。将涂覆的纺 粘层缠绕到辊上，然后使其穿过第二通道中的机器，以便涂覆该纺粘层的另 一面。
实施例2
按照实施例1的方法形成纺粘层，以制备未涂布的印刷介质。 通过受控的热油将所用的两个辊的粘结辊加热至135°C ( 275 )。粘 结压力设置为170磅每线性英寸(PLI)。接着将纺粘纤维网进行区域粘结。 通过受控的热油将所用的第一个辊的粘结辊加热至160°C ( 320 )，将第 二受热辊加热至179°C ( 355 )。粘结压力设置为约800 PLI。这两个热 金属辊与第三未加热的棉质辊形成辊隙。纺粘纤维网以S形缠绕在第二个金 属辊和棉质辊上，两个金属辊形成第一个辊隙，金属辊与棉质辊形成第二个 辊隙。
然后将包含基料、颜料和填料的可印刷涂层施加到纺粘层的两个面 上。采用Meyer杆涂覆法在单次通过机器的两个独立步骤中施加该涂层，使 涂层总重量为48g/m2。将涂覆的纺粘层缠绕到辊上，然后使其穿过第二通道 中的机器，以便涂覆该织物的另一面，使涂层总重量为74g/m2。
实施例3按照实施例1的方法形成纺粘层，以制备未涂布的印刷介质。
通过受控的热油将所用的两个辊的粘结辊加热至166°C ( 330)。粘 结压力设置为500磅每线性英寸(PLI)。 实施例4
按照实施例1-2的方法由皮-芯型纺粘纤维来制备纺粘层。
通过受控的热油将所用的两个辊的粘结辊加热至149°C ( 300 )。粘 结压力设置为200 PLI。
然后，将纺粘纤维网与纸材层和第二纺粘纤维网进行区域粘结，从而 形成纸材层在两个纺粘纤维网层之间的夹心结构。通过受控的热油，将所用 的两个金属辊的粘结辊加热至127°C ( 260 )。粘结压力设置为约800 PLI。这两个热金属辊并非相互形成辊隙，而是与第三和第四未加热的复合 材料辊形成辊隙。纺粘纤维网以S形缠绕在两个金属辊上。金属辊与复合材 料辊形成第 一个辊隙，并且金属辊与复合材料辊形成第二个辊隙。
实施例5
按照实施例1-2的方法由皮-芯型纺粘纤维来制备纺粘层，不同的是在 挤出之前，将包含二氧化钛、经过结晶并干燥的聚对苯二曱酸乙二醇酯以一 定的速度定量分配，从而使芯中的二氧化钛固体为1重量°/ 。
通过受控的热油将所用的两个辊的粘结辊加热至140°C ( 285 )。粘 结压力设置为200 PLI。
然后，将纺粘纤维网与Melinex 双轴取向的聚酯薄膜层(得自DuPont Teijin Films, Hopewell, Virginia )和第二纺粘纤维网进行区域粘结，从 而形成薄膜层在两个纺粘纤维网之间的夹心结构。通过受控的热油将所用的 两个金属辊的粘结辊加热至180°C ( 356 )。粘结压力设置为约800 PLI。这两个热金属辊与第三和第四未加热的复合材料辊形成辊隙。纺粘纤 维网以S形缠绕在两个金属辊上，金属辊与复合材料辊形成第一个辊隙，并 且金属辊与复合材料辊形成第二个辊隙。
实施例6
按照实施例1-2的方法由皮-芯型纺粘纤维来制备纺粘层。 通过受控的热油将所用的两个辊的粘结辊加热至149°C ( 300)。粘 结压力设置为200 PLI。然后，将纺粘纤维网与熔喷纤维网层和第二纺粘纤维网进行区域粘
喷纤维网包含80、重量％的聚对苯二曱酸乙二醇酯(含有3 4量％、的二氧化 钛)和20重量％的共聚酯并列型双组分纤维。通过受控的热油将所用的粘 结辊加热至181°C ( 358 )。粘结压力设置为约600 PLI。热金属辊与未 加热的复合材料辊形成辊隙。纺粘纤维网在金属辊与复合材料辊之间直线通 行。将该夹心结构缠绕到辊上，然后使其穿过第二通道中的压延机，从而粘 结该结构的另一面。
对上述实施例的印刷介质的不透明度、厚度、表面光滑度、拉伸强度 和撕裂强度进行测试，结果列于表l中。
表l
实施例最终不透明度厚度光滑度拉伸强度撕裂强度
基重(A面/B面)(纵向/横向)(纵向/横向)
1144g/m283%6. 2密尔7. 5/9. 4未测0. 6/0. 8 lb
2192g/m294%6. 1密尔未测64/48 lb0. 6/0. 8 lb
3121g/m266%7. 6密尔未测47/43 lb0. 8/1. 0 lb
4168g/m287%9 密尔未测未测0. 8/1. 0 lb
5117g/m287%6. 4密尔未测未测0. 2/0. 3 lb
6125g/m257%6. 4密尔未测未测0. 3/0. 4 lb
权利要求
1.非织造印刷介质，所述非织造印刷介质包含具有两个主表面的单个纺粘非织造纤维网，所述纺粘非织造纤维网包含基本上连续的聚合物皮-芯型纺粘纤维；其中所述印刷介质具有介于75g/m2和约152g/m2之间的基重、在纵向和横向上至少35lb的拉伸强度以及在纵向和横向上至少0.3lb的撕裂强度。
2. 权利要求1的印刷介质，所述印刷介质具有介于80%和99%之间的 不透明度，并且在所述纺粘非织造纤维网的至少一个表面上还包含 可印刷涂层，所述可印刷涂层包含基料以及任选地颜料和/或填料， 其中所述涂覆的印刷介质具有介于80g/W和240g/n^之间的基重、以 及介于4. 5微米和10微米之间的光滑度。
3. 权利要求2的印刷介质，其中所述涂层在所述纺粘非织造纤维网的两 个主表面上。
4. 权利要求1的印刷介质，其中所述皮组分与芯组分的重量比率介于 10: 90和90: IO之间。
5. 权利要求l的印刷介质，其中所述纺粘纤维的皮组分包含共聚酯，并 且所述纺粘纤维的芯组分包含聚对苯二甲酸乙二醇酯。
6. 非织造印刷介质，所述非织造印刷介质包含两个纺粘非织造表面层，所述纺粘非织造表面层包含基本上连续的 聚合物皮-芯型纺粘纤维；夹在所述两个表面层之间的熔喷非织造材料、薄膜或纸材中间层； 其中所述印刷介质在纵向和横向上具有至少35 lb的拉伸强度以及在 纵向和横向上至少0. 3 lb的撕裂强度。
7. 非织造印刷介质，所述非织造印刷介质包含纺粘非织造层，所述纺粘非织造层包含基本上连续的聚合物皮-芯型 纺粘纤维；以及层压到所述非织造层上的薄膜层；其中所述印刷介质在纵向和横向上具有至少35 lb的拉伸强度以及在 纵向和横向上至少O. 3 lb的撕裂强度。
全文摘要
本发明提供非织造印刷介质，所述介质由连续多组分长丝的纺粘非织造纤维网和在所述纺粘非织造层的至少一个表面上的任选的涂层形成。优选地，所述纺粘长丝形成皮-芯型构型，所述皮-芯型构型在芯中具有高强度组分，并且皮组分形成耐磨表面。所述印刷介质具有拉伸特性、户外耐久性、以及针对在高温印刷机中印刷的高温稳定性的改善的组合。
文档编号D04H3/14GK101631905SQ200880007947
公开日2010年1月20日 申请日期2008年3月12日 优先权日2007年3月12日
发明者B·P·利特尔, J·科利森, T·A·沃勒 申请人:纳幕尔杜邦公司