CN101410570B - 记录材料的片基 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于记录层的含有原纸的片基，其含有具有研磨之后最高为45重量％的小于200μm的纤维物质成份且平均纤维长度为0.4至0.8mm的阔叶树木纸浆，并具有5至40重量％、特别是10至25重量％的填料成份，以纸浆重量计。

Description

记录材料的片基
本发明涉及一种用于记录材料的片基及其作为照相片基和作为用于数据记录如喷墨记录法(喷墨)、热染扩散转印法(thermischeFarbstoffü bertragungsverfahren)和彩色激光法(Color-Laser)的片基的用途。 
为制备照相记录材料，采用经树脂涂覆的基纸(片基)，所述基纸必须在表面性能和光化学危险性方面保持严格的要求。 
所述经树脂涂覆的基纸通常由施过胶的原纸构成，所述原纸的两面优选借助挤出用聚烯烃涂覆。在挤出涂覆纸张时，取决于涂覆速度在聚合物表面上产生凹穴状的干扰，所谓的凹点。在冷却筒的高旋转速度下，包封入冷却筒表面上的细小凹槽内的空气泡在与热树脂接触之前不会逃逸，从而使得被包封的空气在纸张涂覆之后才能在聚合物表面上形成凹穴状凹槽的情况下逃逸。这种表面缺陷会对基体材料所要求的并且对图象质量重要的表面性能如光泽度和平整度产生负面作用。虽然通过提高被涂覆的树脂量能实现表面改善，但是该措施在高挤出速率下并不足够且会另外招致更高的材料成本。但是，对于表面的印象而言，不仅凹点，而且还有原纸性能如表面粗糙度/平整度和纸张构成(纤维分布)都是很重要的。 
EP0952483B1中记载了一种照相片基并推荐在原纸上涂覆一层含高岭土的涂条(Strich)，其中高岭土的量不允许超过3.3g/m2。另外，也要求颜料涂条的上侧面具有1.0μm或更小的平均粗糙度。若低于该值，可能会在待涂覆到颜料涂条上的聚烯烃层方面产生粘结问题。 
片基的均匀表面不止是对于照相记录材料重要。为了获得类似照片的外观，在制备非照相记录材料，如喷墨纸时，要采用经聚烯烃涂覆地纸张。不均匀或带有缺陷的片基表面降低了被记录图象的质量。 
也可以通过在纸浆悬浮液中添加无机填料来改善纸张表面，因为 在纤维网内的空腔会被填料颗粒填充，这就带来了纸张平整度的改善和不透明性的提高。但同时，将填料引入纸张基质中也会导致纸张牢度和挺度(Steifigkeit)的减小。该性质的劣化限制了填料的使用。在选择填料时也有限制，因为填料种类可能会对照相材料有影响或者在显影过程中具有不期望的作用。因此，例如碳酸钙倾向于洗出并且以钙盐的形式析出于显影液中。 
在EP1146390A1中，通过将纸张压实到密度为1.05至1.20g/cm3而改善填料的驻留性。 
在JP2004-149952中，采用设置有含乳胶的颜料涂条的经填充的纸张作为基体材料。用于涂条中的乳胶是可水分散的丙烯酸乳胶。 
本发明的任务在于提供一种用于记录材料的片基，其表面具有足够高的平整度，从而在图象记录之后不会由于负面的片基的表面性能而影响图象质量。特别的，在节省材料的同时还应不仅获得良好的表面还能获得足够的挺度和牢度。最后还希望，通过使生产废料能够立即再循环进入造纸机的物料流中，同时又不必昂贵地处理生产废料的方法来制备原纸。 
该任务通过一种用于记录层的含有原纸的片基来解决。所述原纸含有具有研磨之后最高为45重量％的小于200μm的纤维物质成份且平均纤维长度为0.4至0.8mm的阔叶树纸浆和具有5至40重量％、特别是10至25重量％的填料成份。 
本发明主题还在于一种用于记录层的含有原纸和至少一个设置在原纸的至少一面上的合成树脂层的片基。其中，所述原纸含有具有研磨之后最高为45重量％的小于200μm的纤维物质成份且平均纤维长度为0.4至0.8mm的阔叶树木纸浆和具有5至40重量％、特别是10至25重量％的填料成份。 
在本发明的另一个实施方式中，所述任务通过一种用于记录层的含有原纸和至少一个设置在原纸的至少一面上的、含粘结剂的层的片基得以解决。其中，所述原纸含有具有研磨之后最高为45重量％的小于200μm的纤维物质成份且平均纤维长度为0.4至0.8mm的阔叶树木 纸浆和具有5至40重量％、特别是10至25重量％的填料成份。 
最后，所述任务通过一种用于记录层的含有原纸、至少一种含粘结剂的且设置在原纸正面的层和于该层之上构成的合成树脂层的片基来解决。其中所述原纸含有具有研磨之后最高为45重量％的小于200μm的纤维物质成份和平均纤维长度为0.4至0.8mm的阔叶树木纸浆和具有5至40重量％、特别是10至25重量％的填料成份，以纸浆重量计，并且所述层含有亲水的成膜粘结剂。 
为本发明目的，术语“原纸”应理解为是一种未经涂覆或者表面涂胶的纸张。原纸除了纸浆纤维之外，还可以含有施胶剂如烷基烯酮二聚体(Alkylkentendimere)，脂肪酸和/或脂肪酸盐，环氧化的脂肪酸酰胺，烯基或烷基琥珀酸酐，湿强剂(Nassfestmittel)如聚胺-聚酰胺-表氯醇，干强剂(Trockenfestmittel)如阴离子、阳离子或两性的聚酰胺，光学增亮剂，颜料，染料，消泡剂和其他在造纸业中已知的助剂。原纸可以是经表面涂胶的。适于此的施胶剂是例如聚乙烯醇或氧化淀粉。原纸可以在长网造纸机或杨克(Yankee-)造纸机(圆网造纸机(Zylinder-Papiermaschine))上制得。原纸的面重量可以是50至250g/m2，特别是80至180g/m2。原纸可以以未经压实的或经压实的形式(经平整)使用。特别适合的是具有密度为0.8至1.05g/cm3，特别0.95至1.02g/cm2的原纸。 
研磨之后，纸浆具有0至35重量％、优选10至35重量％的微细成分(小于200μm)。 
本发明的纸浆在研磨之前具有以纸浆重量计的至多15重量％、特别是2至10重量％的微细物料成份(Feinstoffanteil)(<100μm)。未经研磨的纸浆的平均纤维长度为0.6至0.85mm(Kajaani-测量)。另外，纸浆具有以纸浆重量计小于0.05重量％、特别是0.01至0.03重量％的木质素。 
本发明的纸浆优选是具有研磨之后10至35重量％的小于200μm的纤维物质成份且平均纤维长度为0.5至0.75mm的桉树纸浆。已经表明，使用具有有限比例的小于200μm的纤维的纸浆将减小使用填料时出现的挺度损失。通常使用的阔叶树纸浆NBHK(北方漂白硬木牛皮纸浆(Northern Bleached Hardwood Kraft Pulp))的特点是具有至 少高出10至20重量％的微细物料成份。例如，对于槭树纸浆，研磨后小于200μm的纤维物质成份以纸浆重量计在约60重量％。在该纸浆中，木质素含量为以纸浆重量计0.18重量％。 
作为填料可以在原纸中使用的是例如，高岭土，以其天然形式的碳酸钙如石灰石、大理石或白云石，沉淀碳酸钙，硫酸钙，硫酸钡，二氧化钛，滑石，硅石，氧化铝和它们的混合物。特别合适的碳酸钙具有至少60％的颗粒小于2μm和至多40％小于1μm的粒度分布。在本发明的一个特别的方案中，采用粒度分布为约25％的颗粒具有小于1μm的粒度而约85％的颗粒具有小于2μm的粒度的方解石。根据本发明的再一个实施方式，可以采用粒度分布为至少70％、优选至少80％的颗粒小于2μm而至多70％的颗粒小于1μm的碳酸钙。 
设置在原纸的至少一面上的合成树脂层可以优选含有热塑性聚合物。特别合适于此的是聚烯烃，例如低密度聚乙烯(LDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)、乙烯/α-烯烃共聚物(LLDPE)、聚丙烯和它们的混合物。 
合成树脂层可以含有白色颜料如二氧化钛以及其他助剂如光学增亮剂、染料和分散助剂。合成树脂层的涂覆重量可以是5至50g/m2，特别是10至30g/m2或者根据另一个优选实施方式为10至20g/m2。合成树脂层可以以一层挤出或以多层共挤出。挤出涂覆可以以不超过600m/min的机器速率进行。 
在本发明的一个优选实施方式中，原纸的背面可以涂覆澄清的，即不含颜料的聚烯烃，特别是聚乙烯。合成树脂层的涂覆重量可以是5至50g/m2，特别是10至40g/m2或者根据另一个优选实施方式为10至20g/m2。 
片基的背面也可以具有其他功能层如抗静电层或防卷曲层。 
在本发明的再一个实施方式中，合成树脂层可以是聚合物膜或者双轴取向的聚合物膜。特别合适的是具有多孔芯层和至少一个设置在芯层至少一面上的未经着色或着为白色的无孔表面层的聚乙烯膜或聚丙烯膜。聚合物膜可以在一个挤出过程中层合到原纸之上，其中，同 时可以使用粘结促进剂，例如聚乙烯。 
在本发明的还一个实施方式中，原纸和合成树脂层之间可以设置另一个层，所述的层含有亲水性粘结剂。特别合适于此的成膜淀粉如热改性的淀粉，特别是玉米淀粉或羟丙基化的淀粉。在本发明一个优选方式中，采用低粘度的淀粉溶液，其中，Brookfield粘度值在50至600mPas(25％溶液，50℃/100转/分钟)，特别是100至400mPas，优选200至300mPas。Brookfield粘度值根据ISO 2555测量。优选粘结剂不含有合成的乳液。通过缺少合成粘结剂，使无需事先处理地再利用废物料成为可能。 
含有亲水性粘结剂的层可以优选含有其他聚合物，如聚酰胺共聚物和/或聚乙烯胺共聚物。聚合物可以相对于颜料重量以0.4至5重量％的量使用。根据一个优选的实施方式，该聚合物的量是0.5至1.5重量％。 
含亲水性粘结剂的层可以直接设置于原纸的正面或者原纸的背面上。其可以作为单层或多层涂覆于原纸上。可以采用所有在造纸中常用的涂覆设备在线或离线地涂覆材料，其中选择其量使得在干燥之后每层的涂覆重量为至多20g/m2，特别是8至17g/m2，或者根据一个特别优选的实施方式为2至6g/m2。 
所述层可以优选含有颜料。所述颜料可以选自金属氧化物、硅酸盐、碳酸盐、硫化物和硫酸盐。特别适合的是颜料如高岭土、滑石、碳酸钙和/或硫酸钡。特别优选的是具有狭窄粒度分布的颜料，其中至少70％的颜料颗粒具有小于1μm的粒度。为达到本发明效果，具有狭窄粒度分布的颜料的份额应为所有颜料量的至少5重量％，特别是10至90重量％。采用占所有颜料30至80重量％的份额能获得特别好的效果。 
具有狭窄粒度分布的颜料，根据本发明，也理解为是具有这样的粒度分布的颜料，即至少70重量％的颜料颗粒具有小于1μm的粒度，且在40至80重量％的这种颜料颗粒中具有最大粒度(直径)的颜料与最小粒度的颜料之间的差小于约0.4μm。证明特别有益的是具有d50％-值为约0.7μm的碳酸钙。
在本发明的一个特别的实施方式中采用由上述碳酸钙和高岭土组成的颜料混合物。碳酸钙/高岭土的用量比为优选30：70至70：30。令人惊奇地发现，尽管有着高份额的有泛黄倾向的高岭土，但仅观察到对于所涂覆材料的白度非实质性的负面影响。 
层中粘结剂/颜料用量比可以是0.1至2.5、优选0.2至1.5、但特别优选是0.9至1.3。 
本发明涂覆材料的固含量可以是15至35重量％，以涂覆材料的重量计。 
设想使所述淀粉在原纸表面上构成膜。该膜阻碍涂覆材料的颜料颗粒沉降进入到纸表面的凹槽中。粘结剂和颜料因此残留在原纸表面上。由此只需要较少的颜料以在纸张上产生特定的平整度。该粘结剂有助于以传统的溶解法无浸渍地回收经着色的纸张并可作为品种纯净的残品重新用于造纸机的循环中。 
分别根据所期望的用途不同，可以在本发明的片基上涂覆其他的功能层，如用于照相记录材料的银盐乳液层、用于喷墨打印法的记录层或用于其他成像技术如热转印法(热染扩散转印法(Dye DiffusionThermal Transfer))或彩色激光法的接受层。 
以下实施例将更进一步阐述本发明。 
实施例 
原纸的制备
为制备原纸，采用具有小于200μm(研磨后，35-38°SR)的纤维物质成份以所有纸浆计为30重量％的桉树纸浆。为进行研磨，借助于匀料机将约5％水悬浮液形式(稠浆)的纸浆研磨至研磨度为35至38°SR。稀浆中纸浆纤维的浓度以纸浆悬浮液计为1重量％。向稀浆中添加添加剂，如中性施胶剂烷基烯酮二聚体(AKD)、湿强剂聚胺-聚酰胺-表氯醇(
Figure G2007800105603D00061
)和中性CaCO3(
Figure G2007800105603D00062
60-BG)。 
其他可根据本发明使用的原纸在使用填料
Figure G2007800105603D00063
90ME和 
Figure G2007800105603D00064
HO ME的情况下根据上述方法得到。
其pH值被调节为约7至7.8的稀浆从流浆箱(Stoffauflauf)被带到造纸机的筛网上，并且在造纸机的筛网部中对幅面脱水进行纸幅成型(Blattbildung)。在压榨部中进一步将纸幅脱水至水含量为58至72重量％，以幅面重量计。在造纸机的干燥部中以受加热的干燥筒进一步干燥。其他细节归纳于表1中。 
涂覆材料的制备
在具有面重量为约160g/m2和湿度为约7％的原纸上涂覆以下在表2中详细描述的涂覆材料。借助于胶压机进行涂覆。 
在涂覆材料中采用以下粘结剂： 
淀粉I：C-Film05731(Cerestar公司)：羟丙基化的玉米淀粉/粘度600mPas，在50℃/100转/分钟/2个轴杆的条件下于固含量为25重量％的溶液中测得。 
淀粉II：C-Film07302(Cerestar公司)：热改性的淀粉/粘度234mPas，在50℃/100转/分钟/2个轴杆的条件下于固含量为25重量％的溶液中测得。 
用于涂覆材料中的颜料是： 
具有85％颜料颗粒<1μm的CaCO3，(
Figure G2007800105603D0007135438QIETU
85-ME，OMYA公司) 
具有65％颜料颗粒<1μm的高岭土，(
Figure G2007800105603D0007135457QIETU
EM，OMYA公司) 
对比实施例
为制备原纸，代替桉树纸浆而采用短纤维硫酸盐纸浆，其是不同阔叶树纸浆种类如槭树、桦树、杨树和梣树的混合物(NBHK)。研磨之后小于200μm的纤维物质成份以纸浆重量计为60重量％。采用和不采用填料制备原纸并且也设置颜料涂条。
其他细节归纳于表1中。 
根据实施例B1至B5和对比实施例V1至V3制得的纸张，在其正面上以不同的涂覆重量(40g/m2、30g/m2、20g/m2)用合成树脂混合物进行涂覆，所述合成树脂混合物由71重量％的低密度聚乙烯(LDPE，0.923g/cm3)、16重量％的TiO2-母料(50重量％LDPE和50重量％TiO2)和13重量％其他添加剂如光学增亮剂、Ca-硬脂酸盐和蓝色颜料组成。纸张的背面涂覆以无颜料的合成树脂混合物，所述合成树脂混合物由40重量％低密度聚乙烯(LDPE，d＝0.923g/m2)和60重量％高密度聚乙烯(HDPE，d＝0.964g/cm3)组成。涂覆过程在250至350m/min的挤出速率下进行。 
测试根据实施例和对比实施例制得的片基的 
挺度
在抗弯挺度测试仪SCAN-P29.69上根据DIN 53121在带宽38mm、加紧长度10mm和弯折角15°的条件下测量挺度值。所得值以mN/10mm表示。 
不透明性
采用Zeiss-Elrepho测量仪根据DIN 53146在80×80mm的样品上进行测量。通过Rs/R8100(％)来评价。Rs表示在黑色上的纸幅消光率(Blattremission)和R8表示叠加消光率(Stapelremission)。 
抗裂强度
采用抗裂强度测试仪，内结合强度测试仪根据TAPPI RC 308进行测量。所得值用J/m2表示。 
表面
所述测试用于利用数码图象加工系统对纸张表面进行目标评价。在超过辊宽的约20cm宽的条带上进行测试，使所述条带在23℃和50％相对空气湿度条件下适应环境至少30分钟。在100(优秀)至1500(差)的数值范围内进行评价。
Figure G2007800105603D00091
Figure G2007800105603D00101
Figure G2007800105603D00111

Claims (18)

1.用于记录层的片基，所述片基含有原纸和至少一个设置在原纸的至少一面上的合成树脂层，并且在原纸和合成树脂层之间设置含有亲水性粘结剂的层，其中所述原纸含有具有研磨之后最高为45重量％的小于200μm的纤维物质成份且平均纤维长度为0.4至0.8mm的阔叶树纸浆和以纸浆重量计10至25重量％的填料成份。
2.如权利要求1所述的片基，其特征在于，研磨之后小于200μm的纤维物质成份为10至35重量％。
3.如权利要求1所述的片基，其特征在于，所述纸浆是桉树纸浆。
4.如权利要求3所述的片基，其特征在于，所述桉树纸浆含有研磨后的以纸浆重量计为10至35重量％小于200μm的纤维物质成份，且具有0.5至0.75mm的纤维长度。
5.如权利要求1所述的片基，其特征在于，所述填料是碳酸钙、二氧化钛、滑石和/或粘土。
6.如权利要求1至5之一所述的片基，其特征在于，所述合成树脂层含有热塑性聚合物。
7.如权利要求6所述的片基，其特征在于，所述热塑性聚合物是LDPE、HDPE、LLDPE和/或聚丙烯。
8.如权利要求6所述的片基，其特征在于，所述合成树脂层是双轴取向的聚烯烃膜。
9.如权利要求6所述的片基，其特征在于，正面上合成树脂层的涂覆重量是10至30g/m2。
10.如权利要求6所述的片基，其特征在于，背面上合成树脂层的涂覆重量是10至40g/m2。
11.如权利要求1所述的片基，其特征在于，所述亲水性粘结剂是成膜聚合物。
12.如权利要求11所述的片基，其特征在于，所述亲水性粘结剂是羟丙基化的淀粉和/或热改性的淀粉。
13.如权利要求11所述的片基，其特征在于，所述亲水性粘结剂含有具有Brookfield粘度值在200至300mPas的淀粉，所述粘度值在50℃和100转/分钟条件下于25％溶液中测得。
14.如权利要求6所述的片基，其特征在于，所述含有亲水性粘结剂的层含有具有狭窄粒度分布的颜料，其中至少70％的颜料颗粒具有小于1μm的直径。
15.如权利要求14所述的片基，其特征在于，所述颜料是碳酸钙、高岭土、滑石、二氧化钛和/或硫酸钡。
16.如权利要求14或15所述的片基，其特征在于，粘结剂/颜料的用量比为0.9至1.3。
17.如权利要求1、11至15之一所述的片基，其特征在于，所述含有亲水性粘结剂的层的涂覆重量为2至6g/m2。
18.如权利要求1、11、13至15之一所述的片基，其特征在于，在原纸正面和/或背面上设置含有亲水性粘结剂的层。
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