载有嵌入图像的记录材料的制作方法

专利名称：载有嵌入图像的记录材料的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种载有嵌入图像的可印刷的记录材料及其制备方法。
近来，喷墨印刷方法已向着提高所得喷墨图像质量的方向发展，几乎达到近似照相的质量。为了满足这些要求，喷墨记录材料已发展为具有优良的印刷性能、特别是喷墨印刷图像的清晰度、高光泽、改进的抗划伤性和耐环境性能。
EP-A 0 732 219和EP 0 634 283涉及通过流延涂布法制备的高光泽记录材料。通过使用在流延涂布层内的特别小粒度的颜料，得到高光泽和改进的喷墨印刷性能。
EP-A 0 709 221描述了一个具有附加的喷墨接受涂层的高光泽流延涂布的纸。制备这种喷墨接受涂层是为了使原纸保持高光泽，同时具有改进的吸墨性能。这些高光泽的流延涂布的纸的缺点在于涂敷于这些纸上的喷墨图像暴露于环境中，因此易于受到光化学的、化学的和机械的侵袭。
EP-A 992 359公开了一种喷墨纸，其含有基质、含有无机颜料和粘合剂的第一油墨接受层以及第二提供光泽的表面层。
为了避免这个缺点，过去已有人建议通过层压或浸渍来覆盖已印刷的记录材料，使得印刷图像能够抵抗任何种类的环境侵袭。这些层压或浸渍方法在DE 3 610 204、EP-A 0 839 670、EP-A 0 343 794、US-A 6,066,594和DE-A 2 310 891中已公开。这种技术的主要缺点是在印刷后包含附加的层压或浸渍步骤，这显著增加了生产成本。
通过具有良好初始喷墨性能和在印刷过程后可改变表面形态的喷墨记录材料可以避免这个缺点。这些喷墨记录材料可参见EP-A 0826 823、DE-A 199 56 999和EP-A 0 912 348。这些喷墨记录材料的共同点是它们涂有含有热塑性颜料作为主要成分的喷墨接受涂层。这使得在印刷后的喷墨记录材料可以在压力下经受高温，以将单个热塑性颜料熔成连续的热塑性膜，防止下面的喷墨图像受到环境侵袭。
这些喷墨记录材料以及使用层压或浸渍来保护喷墨图像的现有技术的主要缺点是喷墨记录材料的表面被密封，以致于该页不能再被印刷。
US-A 3,889,270公开了一种喷墨记录材料，其包括一个由分子分散或胶质分散物质形成的喷墨接受层，以便确保该接受层被油墨润湿和渗透。喷墨图像的嵌入没有公开。
WO 97/33758公开了一种喷墨记录介质，其含有一个多孔的亲水膜和一个连续的无孔吸湿层，所述无孔吸湿层可含有不定量的颜料。在一个实施方式中，通过例如压延从而压碎膜的孔结构而得到透明度，在涂敷喷墨图像后对记录介质进行后处理。多孔膜的目的是为了保证所涂敷墨滴的溶剂的吸收性，由此油墨的染料和颜料仍然留在介质的表面。因此，膜的多孔结构的压碎没有导致涂敷的喷墨图像的嵌入。
这样，本发明的目的是为了避免上述现有技术的缺点，特别是提供一种已在其上涂敷图像的记录材料，由此图像的光泽基本上与没有被该图像覆盖的纸的光泽相同，并可防止所涂敷的图像受到环境侵袭，而同时所述的记录材料仍能被印刷，本发明另外提供了一种制备这样一种记录材料的方法。
这个目的已通过一种可印刷的记录材料来实现，所述记录材料含有一种基质和在基质的至少一侧上的至少一个功能性涂层来保证印刷性能，所述功能性涂层包含一种粘合剂和无机颜料，所述无机颜料的量基于涂层的干重为至少50wt％，由此在涂层中嵌入图像。
另外，本发明的目的通过制备一种可印刷的记录材料的方法来实现，所述方法包括a)提供一种基质；b)在基质的至少一侧涂敷图像；c)在载有图像的基质的一侧或两侧涂敷至少一种功能性涂层，该涂层包含一种粘合剂和无机颜料，所述无机颜料的量基于涂层的干重为至少50％，以确保记录材料的印刷性能；以及d)任选地整饰涂层表面。
作为选择，本发明涉及一种制备可印刷的记录材料的方法，该方法包括a)提供一种基质；b)在基质的至少一侧涂敷至少一种功能性涂层，该涂层包含一种粘合剂和无机颜料，所述无机颜料的量基于涂层的干重为至少50％，以确保记录材料的印刷性能；c)在基质的(至少一个)涂层表面上涂敷图像；d)整饰载有图像的涂层表面，从而使图像嵌入涂层中。
在本申请中的术语“图像”表示任何种类的图像，不管其是通过印刷技术例如喷墨印刷或其它方式涂敷的，也包括对记录材料的均匀着色。
所述图像可以是由任何种类的染料、油墨或调色剂颗粒制成。同样，将图像涂敷到记录材料上的方法不是很关键，可选自喷墨印刷、胶版印刷、激光印刷、照相凹版印刷或苯胺印刷。手工涂敷图像也是可以的，但在工业连续化造纸过程中不是优选的。特别优选使用传统油墨的喷墨方法。
同样，根据本发明所使用的基质的具体选择也不是关键的。但根据本发明优选使用原纸作为基质。任何种类的传统原纸都可以使用，只要印刷、涂层和整饰过程没有被严重的阻碍。用于本发明的术语“基质”也包括预涂层的纸。按照本发明的优选实施方式，基质为涂有一个或多个，优选1-3，最优选2个预涂层的原纸，所述预涂层可与下述的涂层相同或不同。特别是，如果通过喷墨技术涂敷图像，载有喷墨接受涂层的原纸是最优选的基质。
在本发明中很重要的是涂敷于基质上的涂层含有基于涂层总干重的至少50wt％的无机颜料，以便使记录材料可印刷。特别优选涂层含有至少70wt％无机颜料。
合适的颜料有，例如粘土、高岭土、氢氧化铝、缎光白、硫酸钡、磨碎的碳酸钙、沉淀碳酸钙、滑石、煅烧高岭土、二氧化钛，它们可单独使用或作为混合物使用。另外，可以存在塑性颜料，只要涂层中含有基于涂层的总干重为至少50wt％的无机颜料。最后，具有如下粒度分配，其中至少50wt％的粒度小于2μm的粉碎颜料是优选的，特别是优选由流延涂布法制成的高光泽记录材料。如果存在有机颜料，可以以基于涂层干重为最多45wt％，优选最多25wt％的量加入到涂层中。
按照本发明的方法，所使用的涂层组合物优选为含水涂层组合物，除无机颜料和任选的有机颜料外，本发明的涂层组合物还含有通常用于涂层组合物的粘合剂。合适的粘合剂有例如合成聚合物胶乳、比如苯乙烯/丁二烯胶乳、甲基丙烯酸甲酯/丁二烯胶乳、苯乙烯/乙酸乙烯酯胶乳、乙酸乙烯酯/丙烯酸酯胶乳、苯乙烯/丙烯酸酯/丙烯腈胶乳、水溶性粘合剂，比如酪蛋白、大豆蛋白、聚乙烯醇和合适的共聚物胶乳，它们可单独使用或彼此作为混合物使用。淀粉或淀粉衍生物为较不优选的粘合剂。
可以存在通常的添加剂，比如分散剂和润湿剂、脱模剂或释放剂、粘度改进剂、增加抗水性的试剂、防腐剂、染料和防沫剂及无机或有机酸的铵盐或金属盐、pH调节剂。
这样，在本发明中使用的合适的涂层组合物包含5-50wt％，优选5-40wt％，最优选5-35wt％的粘合剂、50-95wt％，优选70-93wt％，最优选80-93wt％的无机颜料、0-45wt％，优选1-25wt％，最优选1-15wt％的有机颜料和0-10wt％，优选1-8wt％，最优选1-5wt％的常用添加剂、这里的百分比都是基于涂层化合物中非挥发物的总重。
涂敷到基质上的涂层组合物，优选含水的涂层组合物中的固体含量，基于含水涂层组合物的总重可以为25-70wt％，优选为30-60wt％，并取决于涂敷到基质上的方法。这可以通过例如刀片、辊、空气刮浆刀、杆或压花涂层仪器来实施。涂层组合物涂敷到基质上，其量为使得干涂层重5-40g/m2，优选10-30g/m2。根据本发明的记录材料的重量为60-400g/m2，优选80-250g/m2。
按照本发明的一个优选方式，将图像涂敷到基质上，然后涂敷涂层组合物。这样，图像设置于基质和涂层之间，结果图像完全被涂层嵌入和保护。这样，可以很好地保护图像免受任何环境的影响，由于在涂层中较高量的无机颜料的存在，记录材料仍是可印刷的。
按照一个更优选的实施方式，这样制备的记录材料经过一个附加的整饰步骤，比如将带涂层的基质与加热的圆筒或与砑光辊接触，所述圆筒用流延涂布法经高度抛光或成形(profiled)。这样，可以增加涂层的透明度，以便提高下面图像的亮度。
通过选择合适的整饰步骤，可以得到本发明的记录材料所需的外观。
在需要记录材料的高度光泽时，优选流延涂布法，其中带涂层的基质与加热的高度抛光的圆筒，如铬圆筒接触。
在与圆筒表面接触前，可以通过将涂层组合物层暴露至凝结浴或胶凝浴中，将涂敷到基质上的含水涂层组合物凝结和/或固化为凝胶。可用于设置涂层的凝结方法也包括热凝结和/或热胶凝，其中涂层自发凝固。通过加入适量的例如含二价或多价金属阳离子的盐来得到热敏性涂层，所加的盐的解离在热作用下增加。与没有涂布层的凝结和胶凝操作的直接法相比，较高的圆筒温度可用于凝结或胶凝法，这样在与圆筒接触时可以更快速地形成并干燥所述的层。
也可以先干燥涂敷到基质上的涂层，用水重新润湿涂层表面，然后立即使涂层和被加热的圆筒表面接触。作为重新润湿的结果，干燥涂层达到塑性凝胶状态，这可以进行圆筒表面的无缺陷复制和热圆筒表面的无缺陷干燥。
然而，与直接法和凝结法相比，通过重新润湿得到的层的含湿量和所述层的可塑性稍微偏低，使得重新润湿的层要求在热圆筒表面上的较高接触压力。
为了得到重新润湿的层的足够塑性，并可在干燥状态下从圆筒上轻易去除该层，含水的重新润湿的溶液可含有常见的添加剂用于本方法。用作释放剂的常见添加剂包括，例如聚乙烯、乙氧化聚乙烯、蜡、脂肪酸的金属或铵盐、烯酮二聚物、基于脂肪酸的表面活性剂、磺化或硫酸化的油和脂肪酸甘油三酯、分散剂，如果需要，还可包括pH调节剂。
加热的圆筒表面的温度从80℃到260℃。在所有的流延涂布法中(直接法、凝胶法和重新润湿法)，有一种危险，即水在原纸的内部过快蒸发，从而损坏纸结构和/或涂层。在凝结或重新润湿法中，这个效果不太显著。
另外，已发现当使用流延涂布法进行记录材料表面的整饰时，与悬浮液相比，更优选以溶液形式，特别是水溶液形式涂敷的印刷油墨。不受理论的局限，据信在记录材料和加热的圆筒接触时，与悬浮液相比，基于溶液的印刷油墨不易导致水通过原纸的蒸发，因为过于粗糙的油墨颜料似乎阻碍了在干燥步骤中水通过记录材料的输送。
无论如何，令人惊奇的是含水印刷油墨可以在本发明的方法中应用，因为不管使用哪种优选方式，所涂敷的图像在工艺的某些阶段与含水系统接触。尽管这样，可以得到非常清晰的完全嵌入到涂层中的图像，所述涂层确保记录材料的可印刷性，并使得被涂敷的图像免受环境侵袭。
可以使用高度抛光的铬圆筒来制备高光泽流延涂布的纸，也可使用成形的圆筒来实现暗光整饰。
上述实施方式的一个重要优点是所涂敷的图像受到涂层的保护，由此经整饰工艺的涂层变成基本透明，由此得到图像的高亮度。另外，纸的光泽在整个表面是一致的，不管观看未被图像覆盖的一部分基质或观看图像。这样，可以得到一个优良的外观。图像非常好地被保护免受任何环境的侵袭，记录纸仍是可印刷的。
在本发明的一个替代实施方式中，涂层首先被涂敷到基质上，然后通过上述的方式将图像涂敷到基质的涂布表面。接着，需要进行整饰步骤，把图像嵌入到与涂层外表面相邻的涂层。
当使用流延涂布法以得到高光泽材料时，优选干燥已涂敷到基质上的涂层，然后将图像涂敷到涂层上，并任选进行干燥。接着，将涂层重新润湿，再与被加热的金属圆筒接触，所述的金属圆筒可被高度抛光以得到高光泽整饰，或是成形圆筒以使所得纸暗光整饰。
根据本发明的第二实施方式具有几个另外的优点。首先，可以容易地把将图像涂敷到已涂布的基质上的印刷步骤结合到传统的流延涂布法，而不用大量改变已有方法。
另外，因为把图像涂敷到已涂敷的基质上，图像质量特别高，可以得到特别好的清晰的喷墨印刷图像。在流延涂布法中，在重新润湿和与铬圆筒接触后，将图像充分嵌入到涂层中以得到抗环境侵袭的良好保护。
因为在涂敷图像后进行整饰步骤，在整个表面上的外观基本相同，不管观看图像或观看没有图像的部分记录材料。结果，可以得到载有图像的记录材料的良好外观。另外，对于本说明书中描述的的所有其它实施方式，最终产品仍是可印刷的。
根据本发明的另一个实施方式，上述的两个实施方式可以组合应用，以得到一种记录材料，它载有位于基质和涂层之间的图像和嵌入在与涂层的外表面相邻的涂层中的另一个图像。
同样，本领域的普通技术人员应该理解，根据本发明，可以涂敷几个功能性涂层，并且在基质和第一功能性涂层之间及在各个涂层上均可以涂敷图像，得到最多为n+1的嵌入图像，如果功能性涂层数为n。但也可以理解，即使涂敷了几个功能性涂层，根据本发明，不必将图像涂敷到基质和第一层之间或随后的涂层之间，只要至少涂敷了一个图像即可。
可使用根据本发明的记录材料，以便得到有趣的感觉效果，例如可以制备记录材料，其中早已把一个标志或其它的设计嵌入到所述记录材料的涂层中，这样在记录材料的整个表面显示一个恒定的外观。这种材料然后仍可被印刷。这给设计者很多机会来创建有趣的小册子、顾客信息单等。
本发明的另一个应用领域是证券纸，因为嵌入到涂层中的印刷图像含有的信息在不明显破坏材料的情况下不能被轻易地擦去或改变。另外，所得的记录材料仍是可印刷的，以便另外的信息可以印刷到那张材料上。
另一个领域是应用于安全措施，例如在不可见的荧光染料中的图像。
本发明根据附图进行更详细的描述。


图1是本发明的一个实施方式的示意图。
图2是本发明的第二个实施方式的示意图。
图3是本发明的第三个实施方式的示意图。
参考图1，通过例如喷墨印刷将图像1涂敷到原纸2上。然后，涂敷涂层3，并可用上述所有已知的流延涂布法，比如直接法、重新润湿法或凝结法或经过一个压延辊来整饰。所得的流延涂布纸仍是可印刷的，通过所有常见的印刷方法可涂敷另一个图像4，如图1所示。
图2涉及本发明的第二实施方式，其中原纸2被直接涂敷，涂层3被干燥。图像1涂敷到干燥的涂层3上。然后，在流延涂布法中，将印刷纸重新润湿，与加热的圆筒接触。这样，如图2所示，图像1嵌入到与涂层的外表面相邻的涂层3中。类似于根据图1的实施方式，所述纸仍是可印刷的。
在图3中，显示了根据本发明的第三个实施方式，其中图像1涂敷到原纸2上，如上述的根据图1的第一实施方式，然后通过流延涂布法把第二个图像1嵌入到与外表面相邻的涂层3内，如根据图2的实施方式。
本发明将在下面的实施例中进行更详细的描述。在重新润湿法的一个专用方式中，通过流延涂布完成这个实施例。
实施例所使用的物质的量被称为“份”。“份”应理解为烘干物质的重量份(烘干物质是通过在105℃的干燥温度下，在烘箱中干燥相关物质所得到的)。“水份”不受这个定义的影响。
由长网造纸机制备的松香胶施胶原纸重160g/m2，用作宽21cm、长40.0cm的手抄纸，用于涂敷喷墨印刷中的图像。原纸含有15份CaCO3颗粒作为填料，另外有100份纤维素纤维，其由65份针叶木浆和35份阔叶木浆组成。手抄纸通过一个商用喷墨印刷机印刷，例如Hewlett Packard DeskJet 870Cxi，使用任意测试图案，如手指、信、图或均一的着色。印刷显示黑色以及彩色图案。
用于流延涂布操作的涂层组合物根据下述方法制备。将含有20份缎光白和80份商购粘土的颜料混合物分散到搅拌器中，另加入4份蛋白质、0.2份聚丙烯酸钠分散剂、0.1份氢氧化钠溶液、1.2份氢氧化钙和0.01份防沫剂，同时有114份水用以形成48wt％的颜料浆液，所述份基于烘干物质。将20份作为粘合剂的商购羧化苯乙烯/丁二烯共聚物、0.3份荧光增白剂和足够使涂布泥浆的浓度为44wt％的水加入到颜料浆液中，所述份基于烘干物质。涂布泥浆的pH用氢氧化钠溶液调节至11.5。将涂布泥浆过量涂布到原纸上，原纸的基重为160g/m2。通过迈耶辊，除去一定量的过量涂布泥浆，使得在原纸上保持相应于22g/m2干重(烘箱烘干)的量。然后，用热空气将涂层的纸干燥至8％湿度。然后，将它经过一个由圆筒和弹性压力辊形成的辊隙。这样，干燥的纸涂层通过与含水的重新润湿溶液接触而被润湿，所述含水的重新润湿溶液存在于辊隙中，其通过进料嘴被加入，并含有硬脂酸、硬脂酸铵和石蜡，其浓度为0.5wt％，将涂布一侧在150℃与圆筒的镀铬的高度抛光的光泽表面相压，挤压强度为1000N/cm。纤维网速度为150m/min。在圆筒上干燥的手抄纸在经过加热压力区后从圆筒上除去。由实施例所得的纸显示了涂层的高透明性，尽管它具有高含量的无机颜料，其仍具有整个表面上的图案的良好可视性和恒定光泽，不管观看未被图案覆盖的部分纸或观看图案。所印刷的图案被涂层完好地保护，记录纸仍是可印刷的。
权利要求
1.一种可印刷的记录材料，其包括一种基质(2)和在所述基质(2)的至少一侧上的至少一种功能性涂层(3)，所述涂层用于保证可印刷性能，并含有粘合剂和无机颜料，所述无机颜料的量基于涂层干重为至少50wt％，由此把图像(1)嵌入到涂层中。
2.如权利要求1的可印刷的记录材料，其中图像(1)位于基质(2)和涂层(3)之间和/或图像(1)嵌入与涂层(3)的外表面相邻的涂层(3)内。
3.如权利要求1的可印刷的记录材料，其中涂敷了多个功能性涂层(3)，图像(1)位于基质(2)和临近基质的涂层(3)之间和/或至少一个图像(1)嵌入到相邻的涂层(3)之间和/或图像嵌入到与顶层涂层(3)的外表面相邻的顶层涂层(3)中。
4.前述任意一个权利要求的可印刷的记录材料，其中所述图像(1)由染料、油墨或调色剂颗粒制得。
5.如权利要求4的可印刷的记录材料，其中所述图像(1)是以溶液优选含水溶液形式涂敷的染料或油墨制成。
6.如权利要求1的可印刷的记录材料，其中基质(2)为纸或涂层纸。
7.如前述任意一个权利要求的可印刷的记录材料，其中涂层(3)含有a)5-50wt％粘合剂、b)50-95wt％无机颜料、c)0-45％有机颜料、d)0-10％添加剂，所述百分比基于涂层的干重。
8.如前述任意一个权利要求的可印刷的记录材料，其中可印刷记录材料为流延涂布纸。
9.一种制备可印刷的记录材料的方法，包括a)提供一种基质(2)；b)把图像(1)涂敷到基质的至少一侧；c)把至少一种功能性涂层(3)涂敷到基质(2)的载有图像(1)的一侧或两侧，所述功能性涂层含有粘合剂和无机颜料，所述无机颜料的量基于涂层的干重至少为50wt％，以确保可记录材料的可印刷性；d)任选地整饰涂层表面。
10.如权利要求9的方法，包括整饰涂层表面，由此将至少另一个图像(1)涂敷到至少一个涂层(3)中的一个上，然后进行整饰步骤，当所述另一个图像被涂敷到顶层涂层时，则通过整饰步骤把它嵌入到涂层(3)中。
11.一种制备可印刷的记录材料的方法，包括a)提供一种基质(2)；b)把至少一种功能性涂层(3)涂敷到基质(2)的至少一侧，所述功能性涂层(3)含有粘合剂和无机颜料，所述无机颜料的量基于涂层的干重至少为50wt％，以确保可记录材料的可印刷性；c)把图像(1)涂敷到基质的至少一个涂层表面；d)整饰载有图像(1)的涂层表面，由此将涂敷到顶层涂层的任何图像(1)通过整饰步骤嵌入到涂层(3)中。
12.如权利要求9-11中任意一个的方法，其中通过选自喷墨印刷、胶版印刷、激光印刷、照相凹版印刷或苯胺印刷之一的方式涂敷图像。
13.如权利要求9-11中任意一个的方法，其中整饰步骤选自将涂层基质与加热的圆筒或砑光辊接触，所述圆筒在流延涂布法中被高度抛光或成形。
14.如权利要求10或11中任意一个的方法，其中涂敷到基质(2)上的一个或多个涂层(3)被干燥，然后涂敷图像(1)，载有图像(1)的涂层(3)表面被重新润湿，随后与被加热的圆筒接触，所述圆筒在流延涂布法中被高度抛光或成形。
15.如权利要求9-14之一的方法，其中基质为纸或涂层纸。
16.如权利要求9-14之一的方法，其中用于涂层步骤的涂层组合物包含a)5-50wt％粘合剂、b)50-95wt％无机颜料、c)0-45％有机颜料、d)0-10％添加剂，所述百分比基于涂层组合物的非挥发性物质的总重。
全文摘要
本发明涉及一种可印刷的记录材料，其包括一种基质和在所述基质的至少一侧上的至少一个功能性涂层，所述功能性涂层确保可印刷性能，其包含一种粘合剂和无机颜料，所述无机颜料的量基于涂层的干重为至少50wt％，由此把图像嵌入到涂层中，本发明还涉及制备所述记录材料的方法。
文档编号B41M5/52GK1452562SQ01815349
公开日2003年10月29日 申请日期2001年8月24日 优先权日2000年9月12日
发明者弗朗茨·约瑟夫·贝克尔 申请人:灿德斯高级纸张股份公司