CN1208203C - 转印膜及在基片上形成图像的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种图像转印膜,它用于将图像印到基片上,它包含:(a)载体基片;和(b)图像接受层;所述图像接受层包含至少两层:图像转移层和溶剂吸收层,所述溶剂吸收层是亲水性,并位于图像转移层与载体基片之间。本发明还提供另一种图像转印膜,它包含:载体基片;形成于载体基片上的溶剂吸收层;形成于所述的溶剂吸收层上的剥离层;和形成于剥离层上的图像接受层;其中所述的图像接受层是图像转移层。本发明还提供一种在基片上印刷图像的方法,图像印在涂有接受层覆盖的载体基片上,所述接受层有至少两层:可转移皮层和吸收层。然后,采用热和压力将图像转印到最后基片上。
Description
该申请是美国国立公司DataCard Corporation于2000年12月15日提出的PCT国际专利申请,指定了美国以外的所有国家。
技术领域
本发明涉及图像转印膜及在基片上形成图像的方法。
背景技术
数字印刷改革了印刷行业。易于印刷可变图像,再版印刷,将图像存档,和一经要求即印刷是数字印刷的主要优点中的一部分。
喷墨印刷最便宜和最方便的数字印刷技术中的一种。喷墨印刷机通过从油墨传送头送出小滴液态油墨形成图像。油墨通常含有可溶染料或不溶颜料作为着色剂,并含有溶剂。许多常用油墨含有水作为一种组分。其他油墨含有挥发性有机溶剂。还有其他油墨含有UV可固化单体。
从印刷表面脱除溶剂的速度能影响形成的图像的质量。干燥慢的油墨能导致印刷油墨滴汇合,这会不利地影响印刷质量。脱除溶剂的速度受油墨中溶剂含量和类型和的印刷表面的吸收性影响。通常,吸收性表面有助于脱除溶剂。
通常,含有挥发性有机溶剂的油墨比水基油墨干燥快。但是含有挥发性有机溶剂的油墨会危害安全和健康。因此,这样的油墨通常不适用于办公环境。相反,有机溶剂或单体基油墨一般用于采用合适处理和安全措施的工业环境。水基油墨优选用于办公环境。
塑料卡日益被用作携带数据的器件,用于例如识别和电子交易。这种携带数据的器件的常见例子是信用卡,ATM卡,身份证,证章,会员卡,通行卡等。先进的电子技术使这些卡的使用价值日益增大,并使这些卡日臻完善。除了在卡内输入数据以外,卡也用作广告牌作商业广告。另外,通常也将卡个人化,内含使用者的独特信息。最好是制造印刷质量高和耐久性高的卡。
大部分卡的个人化和发行在办公环境中实施。一般地,无孔塑料卡表面的个人化由热转印完成。
喷墨印刷为印刷卡的选择提供了灵活性和经济性。作过的努力是采用水基油墨和提供吸收层的涂层,在卡的无孔塑料表面上印刷图像。虽然采用该方法能够获得合格的印刷质量,但是吸收层会在使用卡期间继续吸收水份,不利地影响卡的耐久性。当使用染料基油墨时,被吸收的水份能使染料迁移,由此不利地影响图像质量。此外,吸收层在吸收较多水份时,会变得越来越软,使它在使用期间易于划破或擦伤。在多数情形下,施加保护层,例如涂层或外叠层,也不能在热和湿环境中提供足够的保护。
发明内容
本发明的第一方面提供一种图像转印膜,它用于将图像印到基片上,它包含:(a)载体基片;和(b)图像接受层;所述图像接受层包含至少两层:图像转移层和溶剂吸收层,所述溶剂吸收层是亲水性,并位于图像转移层与载体基片之间。
本发明的第二方面提供一种在基片上形成图像的方法,它包括:
(A)在图像转印膜上形成图像,所述图像转印膜包含(i)载体基片,和(ii)图像接受层,所述图像接受层包含至少两层:图像转移层和溶剂吸收层,所述溶剂吸收层是亲水性的,位于图像转移层与载体基片之间,而且图像形成在图像接受层上;
(B)提供最终基片;
(C)将图像转印膜叠压到所述最终基片上;
(D)从最终基片上分离载体基片,至少使图像转移到最终基片上,而溶剂吸收层保留在载体基片上。
本发明的第三方面提供又一种图像转印膜,它包含:载体基片;溶剂吸收层,该溶剂吸收层形成于载体基片上;剥离层,该剥离层形成于所述的溶剂吸收层上;和图像接受层,该图像接受层形成于剥离层上;其中所述的图像接受层是图像转移层。
本发明提供在基片上印刷图像的方法。该方法用于印刷多种基片,尤其无孔基片,例如塑料,如携带数据的器件。
根据本发明,载体基片涂覆有接受层。接受层优选包括至少两层:第一可转移皮层和第二吸收层。当施加到载体基片上时,将接受层定位,使吸收层位于可转移皮层和载体基片之间。如果需要,接受层能包括中间层,位于可转移皮层和吸收层之间。
根据本发明,图像被印刷到可转移皮层上。一般使用液态油墨,例如喷墨油墨。可转移皮层可使溶剂通过,到达吸收层,同时收集着色剂。由此,吸收层可帮助印刷图像干燥,而着色剂保留在可转移皮层。另外,借助于外部热源、循环气流(加热或未加热的)、辐射等,干燥过程可以进一步得到增强。
一旦图像充分干燥,即,它在加工期间不会擦脏或蹭脏,就将图像转移到最终基片上。为了转移图像,将可转移皮层(上面印刷有图像)的至少一部分、基本全部或全部都转移到最终基片上。全部或大部分吸收层和被吸收的溶剂留在载体基片上。如果有中间层,它可以在转印期间整个或部分转移到最终基片上,也可以不进行这样的转印。
由此,一个耐久的图像就形成在最终基片上,它有比其他现有的水基喷墨印刷器件薄得多的吸水层。通过施加保护层例如上涂层或外叠层,就能进一步提高最终基片上的印刷物的耐久性。
附图的简要说明
图1A是在有接受层的载体基片上印刷图像的方法示意图;
图1B是在热压下将印刷的载体基片叠压到最终基片上的方法示意图;
图1C是通过取下载体基片连同大部分(例如,高于50%)吸收层,而将图像转移到最终基片上的方法示意图;
图2A是说明有中间层时,在分离载体与最后基片期间,皮层内聚破坏的方法示意图;
图2B是说明有中间层时,在分离载体和最后基片期间,可转移皮层和中间层之间的粘合破坏的方法示意图;
图2C是说明有中间层时,在分离载体和最后基片期间,中间层和吸收层之间的粘合破坏的方法示意图;
图3A示出了带有图像,部分可转移皮层,和保护涂层的最后基片;
图3B示出了带有图像,可转移皮层和保护涂层的最后基片;
图3C示出了带有图像,可转移皮层,中间层和保护涂层的最后基片;
具体实施方式
本发明提供一种将图像施加到基片上的方法,所述基片是例如无孔塑料基片如携带数据的器件。该方法形成具有耐久图像的印刷基片。
I.转印膜
本发明的第一方面涉及包含载体基片和接受层的转印膜。
A.载体基片
载体基片1是有孔或无孔膜或片。它能够是所要求尺寸和形状的卷材或片。虽然载体的厚度不关键,但是载体1应当具有足够的厚度,以便在印刷和转移期间为转移的图像提供尺寸稳定性,并在图像叠层到最后基片6上后可取下而不会撕破。载体基片1的厚度能根据材料和最终用途变化。一般地,载体基片1的厚度为10微米-250微米,更典型地,为10微米-100微米。载体基片1能是透明或不透明的。
载体基片1能用任何合适材料制成,一般是塑料或纸。优选的塑料基片包括而不局限于聚酯,聚丙烯,聚(氟乙烯),聚乙烯,聚氨酯,聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET),聚萘二甲酸乙二醇酯(poly(ethylene naphthanate))(PEN),聚酰胺,聚碳酸酯,纤维素乙酸酯,乙烯乙酸乙烯酯共聚物,聚烯烃,聚酰亚胺,聚碳酸酯,等。
载体基片1能被处理进行改性,或改善多种性能。例如,载体基片1可以进行处理或涂覆以提高吸湿度或粘合性。例如,载体基片1可涂有底涂层或粘结涂层,以提高载体基片1和吸收层2之间的粘合性。合适的处理是已知的,包括而不局限于电晕放电处理,火焰处理,底涂,蚀刻等。载体基片1的第二表面14(位于载体基片14的第一表面13的背面,其中所述第一表面13涂有接受层10)可以进行处理或涂涂,以提高或改进滑动性、平整性或加工性能。另外,载体基片1可以含有添加剂,包括而不局限于填料或着色剂例如颜料。
B.
接受层
接受层10粘合到载体基片1的第一表面13上。通常,接受层10包括至少两层:可转移皮层3和吸收层2。当施加到载体基片1上时,接受层10的定位要使吸收层2最接近载体基片(即,吸收层2在载体基片1和可转移皮层3之间)。
1.
吸收层
吸收层2的功能是从油墨20中吸收溶剂,以有助于油墨20的干燥。吸收层2能包括一个单层或多层。吸收层2可以包括一层以上,以增大从可转移皮层3脱除溶剂的速率,和/或在图像转移期间,改善可转移皮层3从吸收层2的分离。
吸收层2的总厚度(例如,单层厚度或多层的总厚度)优选为5-50微米,更优选10-30微米。
吸收层2优选具有良好的内聚强度和与载体基片1的粘合性。优选地,吸收层的内聚强度和与载体基片1的粘合性大于可转移皮层3的内聚强度和吸收层2与可转移皮层3之间的粘合性。术语″内聚强度″指层内微粒或分子之间的结合强度。″良好的内聚强度″指所述的层在转移期间不会裂开。术语″粘合性″指两个不同层之间的粘合强度。″良好的粘合性″指所述的两层在转移期间不会在界面处分离。
至少一个吸收层2由下述物质制成:(a)亲水性聚合物;(b)憎水性和亲水性聚合物的混合物;或(c)颗粒填料与(a)或(b)组合或与它们两者的混合物。
通常,吸收层2包含5%-100重量%亲水性聚合物,更典型10%-90重量%,最优选15%-75重量%。合适的亲水性聚合物包括而不局限于,聚(乙烯醇)(PVA),聚(乙烯基吡咯烷酮)(PVP),聚(2-乙基-2-噁唑啉),改性淀粉,羟烷基纤维素例如羟甲基纤维素,羧基烷基纤维素例如羧甲基纤维素,丁苯橡胶(SBR)胶乳,丁腈橡胶(NBR)胶乳,乙烯基吡咯烷酮/乙酸乙烯酯共聚物,乙酸乙烯酯/丙烯酸类的共聚物,丙烯酸聚合物,丙烯酸共聚物,丙烯酰胺聚合物,丙烯酰胺共聚物,烯丙醇、丙烯酸、马来酸(malaeic acid)、酯或酐的苯乙烯共聚物,氧化烯聚合物和共聚物,明胶,改性明胶和多糖。
如果需要,吸收层2可以含有0%-30重量%憎水性聚合物,更典型1%-25重量%,最典型1%-20重量%。合适的憎水性聚合物包括而不局限于,纤维素类聚合物,例如乙基纤维素,纤维素乙酸酯,纤维素乙酸丁酸酯,乙烯基聚合物,聚氯乙烯,聚乙酸乙烯酯,氯乙烯-乙酸乙烯酯共聚物,乙烯-乙酸乙烯酯共聚物,丙烯酸类聚合物,聚氨酯,聚酯,和聚酰胺,聚烯烃,聚酰亚胺,聚碳酸酯,等。憎水性聚合物能以溶液、悬浮液或乳液形式使用。通常,憎水性聚合物加入到吸收层2以提高吸收层2与载体基片1的粘合性,并防止粘合层在转印期间内聚破坏,或改善可转移皮层3从吸收层2(或中间层7,如果存在)的分离。
吸收层(一层或多层)也可以包含颗粒填料,以帮助提高脱除溶剂的速率。通常,吸收层2含有0%-60重量%粒子填料,更优选5%-55重量%,最优选10%-50重量%。通常,粒子填料内的粒子的最大尺寸为0.01微米-15.0微米,更典型0.01-10.0微米,最典型0.01微米-5.0微米。本文中使用的术语″最大尺寸″指粒子两端点之间的最长线性距离。″平均粒子尺寸″指收集的粒子的平均最大粒子尺寸。合适的粒子填料包括而不局限于:二氧化硅,硅胶,氧化铝,氧化铝凝胶,勃姆石,假勃姆石,粘土,碳酸钙,白垩,碳酸镁,高岭土,煅烧的粘土,叶蜡石(pyropylite),膨润土,沸石,滑石,合成的硅酸铝,合成的硅酸钙,硅藻土(diatomatious earth),无水硅酸粉,氢氧化铝,重晶石,硫酸钡,石膏,硫酸钙和有机粒子例如球形憎水性聚合物小球。
通常,含有50重量%以上粒子填料的吸收层(一层或多层)2会具有低内聚强度,而且在图像转移期间会破裂并与可转移皮层3-同转移。吸收层2转移通常不好,因为吸收层可以在基片使用期间继续吸收水份,并不利地影响耐久性。当使用染料基油墨时,被吸收的水份能使染料迁移,由此不利地影响图像质量。此外,吸收更多水份时,吸收层会越来越软,使它在使用期间易于被划破或擦伤。
如上所述,吸收层2包括至少一层。能够形成具有一层以上的吸收层2,其中不同层具有不同的吸收性能。使亲水性聚合物、憎水性聚合物和粒子填料以不同组合成层,就能够形成多层吸收层2。
通过施加含有下述物质的溶液或浆料,就能够在载体基片1上形成吸收层(一层或多层)2:(a)亲水性聚合物;(b)憎水性和亲水性聚合物的混合物;或(c)粒子填料与和下述有机或含水溶剂组合的(a)或(b)或它们两者组合的混合物,所述有机或含水溶剂的例子是水,醇,酮,酯,烃,二醇或它们的混合物。施加这样溶液和浆料的方法是已知的,包括常规的涂覆方法例如,而不局限于缝形模头涂覆,棒涂,凹槽辊涂覆,反凹槽辊涂覆,辊涂,网印等。然后干燥。或者,吸收层2能单独制成,作为膜施加到基片上。
2.可转移皮层
可转移皮层3使液态油墨20中的溶剂通过直到吸收层2,同时留下着色剂。例如,如果着色剂是颜料,那么可转移皮层3的孔径就可以比颜料的粒度小,使颜料粒子留在可转移皮层3上。如果着色剂是染料,那么染料可以留在可转移皮层3内,例如,染料可以被可转移皮层3吸收。
可转移皮层3的厚度一般为0.01微米-12微米,更优选0.1-5微米,最优选0.5-2微米。可转移皮层3由以下物质制成:(a)亲水性聚合物;(b)亲水性和憎水性聚合物的混合物;或(c)粒子填料与(a)或(b)的混合物。
通常,可转移皮层3含有5%-100重量%亲水性聚合物,更优选10%-80重量%,最优选15%-75重量%亲水性聚合物。合适的亲水性聚合物包括而不局限于,聚(乙烯醇)(PVA),聚(乙烯基吡咯烷酮)(PVP),聚(2-乙基-2-噁唑啉),改性淀粉,羟烷基纤维素例如羟甲基纤维素,羧基烷基纤维素例如羧甲基纤维素,丁苯橡胶(SBR)胶乳,丁腈橡胶(NBR)胶乳,乙烯基吡咯烷酮/乙酸乙烯酯共聚物,乙酸乙烯酯/丙烯酸类的共聚物,丙烯酸聚合物,丙烯酸共聚物,丙烯酰胺聚合物,丙烯酰胺共聚物,烯丙醇、丙烯酸、马来酸、酯或酐的苯乙烯共聚物,氧化烯聚合物和共聚物,明胶,改性明胶和多糖。
优选地,可转移皮层3含有低于20重量%,一般0%-20重量%憎水性聚合物,更优选0%-10重量%,最优选0%-5重量%憎水性聚合物。含有高于20%憎水性聚合物的可转移皮层会不利地影响图像质量,因为吸收溶剂性能差。合适的憎水性聚合物包括而不局限于:纤维素类聚合物,例如乙基纤维素,纤维素乙酸酯,纤维素乙酸丁酸酯,乙烯基聚合物,聚氯乙烯,聚乙酸乙烯酯,氯乙烯-乙酸乙烯酯共聚物,乙烯-乙酸乙烯酯共聚物,丙烯酸类聚合物,聚氨酯,聚酯,和聚酰胺,聚烯烃,聚酰亚胺,聚碳酸酯等。这些聚合物能以溶液、悬浮液或乳液形式使用。一般地,将憎水性聚合物加入到可转移皮层3,以提高可转移皮层3对最后基片6的粘合性,并提高可转移皮层3的耐水性,以在转移到最后基片6后提高图像5的耐久性,或有利于皮层3的转移。
优选地,可转移皮层3含有0%-80重量%,更优选15%-75重量%粒子填料,最优选30%-70重量%。通常,较小的粒度会转移到最后基片6后形成更清晰和鲜明的图像5。较大的粒度会在转移后形成较模糊的图像5。一般地,填料的粒度是0.01-15.0微米,更典型0.01-10.0微米,最优选0.01-3.0微米。合适的粒子填料包括而不局限于:二氧化硅,硅胶,氧化铝,氧化铝凝胶,勃姆石,假勃姆石,粘土,碳酸钙,白垩,碳酸镁,高岭土,煅烧的粘土,叶蜡石,膨润土,沸石,滑石,合成的硅酸铝,合成的硅酸钙,硅藻土,无水硅酸粉,氢氧化铝,重晶石,硫酸钡,石膏,硫酸钙和有机粒子例如球形憎水性聚合物小球。粒子填料能够用来改进孔径和脱除溶剂的速率。另外,降低可转移皮层3的内聚强度,粒子填料就可以有助于可转移皮层3从吸收层2上分离,在图像转移期间,帮助可转移皮层3从吸收层2上分离。
优选地,可转移皮层3具有低内聚强度和/或与吸收层2的低粘合性,使得可转移皮层3通过施加热压,易于转移到最后基片6上,然后取下载体基片1。优选地,可转移皮层3的内聚强度和/或可转移皮层3与吸收层2之间的粘合性低于可转移皮层3与最后基片之间的粘合性,使得可转移皮层3在图像转移期间易于转移到最后基片6上。术语″内聚强度″和″粘合性″的定义如上所述。″低内聚强度″指所述的层在转移期间可能会断裂。″低粘合性″指所述的两层在转移期间可能会在界面处分离。
在一个实施方式中,可转移皮层3与最后基片6之间的粘合强度比可转移皮层3的内聚强度大。在该实施方式中,至少部分(例如5%以上)可转移皮层3转移到最后基片6上,至少一部分皮层3仍保持与载体基片1的吸收层2的粘合。在另一个实施方式中,可转移皮层3与最后基片6的粘合强度比可转移皮层3与吸收层2之间的粘合强度大。在该实施方式中,全部或基本全部可转移皮层3转移到最后基片6上。本文中使用的术语″基本全部″指大部分(即高于50%,一般高于75%)可转移皮层3转移到最后基片6上。
通过向吸收层2施加含有下述物质的溶液或浆料,就能够在吸收层2上形成可转移皮层3:(a)亲水性聚合物;(b)憎水性和亲水性聚合物的混合物;或(c)粒子填料与和有机或含水溶剂或它们的混合物组合的(a)或(b)的混合物。这样的溶液或浆料可以用常规施涂方法施加,包括而不局限于缝形模头涂覆,棒涂,凹槽辊涂覆,反凹槽辊涂覆,辊涂,网印等。施加溶液或浆料后,使之干燥。如果需要,可用已知方法加热来增加干燥速率。或者,可转移皮层3能单独制成,作为膜施加到吸收层2上。
如果需要,可用已知方法加热来增加干燥速率。
3.
中间层
在另一个实施方式中,中间层7插入可转移皮层3和吸收层(一层或多层)2之间。中间层7用作剥离层,当图像5转移到最后基片6上时,有助于可转移皮层3从吸收层2取下。通常,中间层7提高可转移皮层3和吸收层2之间的化学不相容性。另外,当中间层7存在时,它也用作阻挡层,降低吸收层(一层或多层)2对着色剂的吸收。
在图像转移期间,可转移皮层3可以从中间层7分离,留下全部或基本全部中间层7附着于吸收层2(例如,没有中间层7与可转移皮层3一同转移)。或者,全部或基本全部中间层7能在图像转移期间保持与可转移皮层3的附着。在后一种实施方式中,中间层7在图像5转移后,覆盖最后基片6的大部分外表面21。在另一种实施方式中,部分中间层7与可转移皮层3一同转移,和部分中间层7与吸收层2留在一起。
图2A示意地说明了吸收层2和中间层7之间的粘合强度,和中间层7的内聚强度大于可转移皮层3的的内聚强度的情形。结果,至少一部分可转移皮层3转移到最后基片6上,留下全部或基本全部中间层7和至少一部分可转移皮层3附着于载体基片上的吸收层2。
图2B示意说明了这样的情形,其中中间层7的内聚强度,可转移皮层3的的内聚强度和中间层7与吸收层2之间的粘合强度大于中间层7与可转移皮层3之间的粘合强度。结果,全部或基本全部可转移皮层3转移到最后基片6上,留下全部或基本全部中间层7附着于载体基片1上的吸收层2。
图2C示意说明了这样的情形,其中可转移皮层3的的内聚强度,中间层7的内聚强度和可转移皮层3与中间层7之间的粘合强度大于吸收层2与中间层7之间的粘合强度。在该情形下,全部或基本全部可转移皮层3和全部或基本全部中间层7转移到带有图像的最后基片6上。
中间层7由(a)亲水性聚合物、(b)憎水性和亲水性聚合物的混合物、(c)憎水性聚合物或(d)粒子填料与(a)、(b)或(c)的混合物形成。
通常,含有憎水性聚合物的组合物增大可转移皮层3和吸收层2之间的化学不相容性,导致可转移皮层3较好地从吸收层分离。但是,当含量很大时,憎水性聚合物会阻碍溶剂吸收入吸收层2中。因此,优选憎水性聚合物或憎水性与亲水性聚合物的混合物的一个薄层。通常,中间层7的厚度为0.1微米-5微米,更优选0.1微米-2微米。
通常,中间层7含有1%-100重量%憎水性聚合物,更优选5%-80重量%,最优选10%-60重量%。合适的憎水性聚合物包括而不局限于:纤维素类聚合物,例如乙基纤维素,纤维素乙酸酯,纤维素乙酸丁酸酯,乙烯聚基合物,聚氯乙烯,聚乙酸乙烯酯,氯乙烯-乙酸乙烯酯共聚物,乙烯-乙酸乙烯酯共聚物,丙烯酸类聚合物,聚氨酯,聚酯,聚酰胺,聚烯烃,聚酰亚胺,聚碳酸酯,等。这些聚合物能以溶液、悬浮液或乳液的形式使用。
中间层也可以含有0%-95重量%亲水性聚合物,更优选5%-80重量%,最优选10%-70重量%亲水性聚合物。合适的亲水性聚合物包括而不局限于,聚(乙烯醇)(PVA),聚(乙烯基吡咯烷酮)(PVP),聚(2-乙基-2-噁唑啉),改性淀粉,羟烷基纤维素例如羟甲基纤维素,羧基烷基纤维素例如羧甲基纤维素,丁苯橡胶(SBR)胶乳,丁腈橡胶(NBR)胶乳,乙烯基吡咯烷酮/乙酸乙烯酯共聚物,乙酸乙烯酯/丙烯酸类的共聚物,丙烯酸聚合物,丙烯酸共聚物,丙烯酰胺聚合物,丙烯酰胺共聚物,烯丙醇、丙烯酸、马来酸、酯或酐的苯乙烯共聚物,氧化烯聚合物和共聚物,明胶,改性明胶和多糖。
可以任选加入粒子填料,提高溶剂扩散通过中间层7进入吸收层2。优选地,中间层含有0%-80重量%粒子填料,更优选0%-70重量%,最优选0%-60重量%。通常,填料的粒度为0.01微米-15.0微米,更典型0.01微米-10.0微米,最优选0.01微米-5.0微米。合适的粒子填料包括而不局限于:二氧化硅,硅胶,氧化铝,氧化铝凝胶,勃姆石,假勃姆石,粘土,碳酸钙,白垩,碳酸镁,高岭土,煅烧的粘土,叶蜡石,膨润土,沸石,滑石,合成的硅酸铝,合成的硅酸钙,硅藻土,无水硅酸粉,氢氧化铝,重晶石,硫酸钡,石膏,硫酸钙和有机粒子例如球形憎水性聚合物小球。中间层7能通过施加含有下述物质的溶液或浆料,形成于吸收层2上:(a)亲水性聚合物;(b)憎水性和亲水性聚合物的混合物;(c)憎水性聚合物;或(d)粒子填料与和含水或有机溶剂或它们的混合物组合的(a),(b)或(c)的混合物。这样的溶液和浆料可以以常规涂覆方法施加,包括而不局限于缝形模头涂覆,棒涂,凹槽辊涂覆,反凹槽辊涂覆,辊涂,网印等。施涂溶液或浆料后,使之干燥。如果需要,用已知方法加热,就能够提高干燥速率。或者,中间层7施加到可转移层3上。在另一个实施方式中,中间层7制成膜,然后施加到可转移层3或吸收层2上。
II。
最后基片
最后基片6能是有孔或无孔材料,根据其最终用途,用纸、塑料、陶瓷、金属、玻璃或其他合适的材料制成。它能是膜状、片状或其他所要求的形状或尺寸。最后基片6能够是透明或不透明的。最后基片的厚度也可以依赖于所要求的最终用途。一般地,最后基片6用塑料制成,因为它成本低,重量轻,强度高,耐久性良好等。塑料基片可以是膜状,片状,叠层片或甚至模制的或成型制品。
在一个实施方式中,最后基片用来制备塑料卡例如携带数据的器件,如用于识别和电子交易。这样的携带数据的器件的常见例子是信用卡,ATM卡,身份证,证章,会员卡,通行卡等。
优选的塑料包括而不局限于:聚酯,聚酰胺,聚碳酸酯,纤维素乙酸酯,乙烯乙酸乙烯酯共聚物,聚烯烃,聚酰亚胺,聚碳酸酯,聚氯乙烯,氯乙烯-乙酸乙烯酯共聚物等。例如,最后基片6可以是用下述物质制成的叠层片:聚(氯乙烯)(PVC),氯乙烯-乙酸乙烯酯的共聚物,二醇改性的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PETG),聚酯,聚烯烃,聚酰亚胺,聚碳酸酯,或丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(ABS)。这样的片通常用于塑料卡例如信用卡,银行卡,身份证,会员卡,证章等,而且能够以任何形状或尺寸使用。所述塑料可以含有或不含有机或无机填料。
如果需要,最后基片6,尤其是纸基片,可以进行涂覆。例如,最后基片6可以再进行处理或涂覆,以提高图像5的粘附性。这样的处理包括而不局限于,电晕放电处理、火焰处理、涂底涂料、粘合剂涂覆、蚀刻等。处理的类型和程度可以依赖于最后基片6的性能和最终制品的要求。
III.方法
根据本发明的方法,图像印刷在载体基片上,载体预先涂有具有至少两层的接受层。一旦图像充分干燥,它就转移到最后基片上。
下面参照图更详细说明该方法。
如图1A所示,含有着色剂例如颜料或染料的液态油墨20用于在可转移皮层3上印刷图像5。吸收层2吸收油墨中的溶剂,形成图像的着色剂留在可转移皮层3上。
印刷能用任何已知的方法进行。一般地,印刷用含有着色剂和溶剂的液态油墨实施。本文中使用的术语″溶剂″包括挥发性有机溶剂,水和它们的混合物。溶剂能用作常规意义上的溶解溶质的溶剂,或例如当着色剂不溶解时用作分散剂或载体。最典型地,印刷采用包含水的液态油墨实施。除了着色剂和溶剂,油墨还可以含有其他组分,例如而不局限于粘合剂,助-溶剂,表面活性剂,稳定剂和其他添加剂。虽然本发明参照喷墨印刷进行了描述,但是也能够采用其他技术,其中吸收溶剂的表面是有用的。例如可以使用印刷技术如液体或干电子照相,网印等。
图像的例子包括而不局限于:人名,地址,账号或图片。优选地,以反像或镜像将图片印刷到载体基片上,使图像转移到最后基片上时有合适的朝向。
如图1B所示,当图像5充分干燥后(即,使图像不会擦脏或蹭脏污),图像5被转移到最后基片6上。图像转移优选这样完成,例如通过加热和/或加压力,将载体1和最后基片6叠压在一起。通常,叠压在下述条件下进行,温度16℃-204℃(60°F-400°F),更典型38℃-177℃(100°F-350°F),最典型66℃-149℃(150°F-300°F),和压力6.89×103-2.07×107N/m2(1.0psi-3000psi),更优选6.89×104-1.72×107(10.0psi-2500psi),最优选3.4×105-1.38×107(50.0psi-2000psi)。叠压能用买到的设备进行。
接着,将载体基片1从最后基片6上取下(图1C)。根据本发明,图像5连同部分或全部可转移皮层3转移到最后基片6(如上所述),留下全部或大部分吸收层2(如上所述)和被吸收的溶剂在载体基片1上。如果存在,中间层7在转印期间可以转移或不转移到最后基片6上。
根据本发明,全部或大部分吸收层2留下附着于载体基片1。由此,最后基片6就具有吸收非常少水的层。如上所述,吸收层会在器件使用期间吸收水份,这会不利地影响耐久性。例如,吸收层2吸收水份时会变得越来越软,使它在使用期间易于划破或划伤。
转印膜叠压到最后基片上,图像转移和取下最后基片(如图1B和1C所示)可以以分离的步骤实施,或以连续过程实施,例如采用加热辊叠压,接着从最后基片6上分离载体基片1。
根据最后基片6的最终用途,可以将任选的保护层30施加到最后基片6上图像5的上面,以提高图像5耐久性(图3)。保护层30的形式能够是外叠层,上涂层或光泽面,能够采用热密封、压敏粘合剂、紫外光(UV)固化或其他聚合物形成。保护层30的合适材料是已知的,包括而不局限于:丙烯酸类,蜡,聚氨酯,聚酯,UV反应性单体和低聚物,或膜之类的外叠层,例如聚酯,PET,PEN,聚丙烯和聚碳酸酯的膜。保护层30也可以含有强烈吸收紫外光辐射的组分,以减少对下面图像的损坏,例如,2-羟基二苯甲酮,N,N’-二苯基乙二酰胺,芳基酯,受阻胺光稳定剂,例如二(2,2,6,6,-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯和它们的组合物。保护层30也可以含有这样的组分,它提供保护免受生物的侵袭,例如杀真菌剂和杀菌剂。
保护层30能用任何已知方法施加,包括而不局限于热转移、用热和/或压力叠压、网印、喷涂、浸涂等。
实施例
下面的实施例用于说明本发明,并帮助本行业内普通技术人员制造和使用本发明。实施例不以任何方式限制本发明的保护范围。
实施例1:
在本实施例中,载体基片是聚酯膜(Grade-2600购自Mitsubishi,Greer,SC)。采用反凹版印刷,施加含有下述组分的溶液,使吸收层形成在载体基片上:50g20%二氧化硅分散液(Snowtex-0,购自Nissan Chemicals,Houston,TX)和83g18%聚乙烯醇(PVA)(Airvol 205,购自Air Products,Allentown,PA)的水溶液。将该溶液施加到载体基片得到的干厚约为22微米。施加含有70g20%二氧化硅分散液(Snowtex-0)和33g18%PVA(Airvol 205)水溶液的溶液,使可转移皮层形成在干燥后的吸收层上。绕线涂棒#5(Mayer棒),将该溶液施加到吸收层上,得到的干厚约为2微米。最后基片是聚(氯乙烯)(PVC)卡。通过采用热辊叠压机从转移物上转移1微米干涂层以得到约1微米的干厚,就将最后基片的一面涂覆有氯乙烯-乙酸乙烯酯共聚物膜(VYLF,购自UnionCarbide,Danbury,CT)。
用水基油墨,使用喷墨印刷机在载体基片的接受层上印刷图像。将图像干燥。图像干燥后,将它以下述方式转移到最后基片上:在热辊叠压机内,将载体和最后基片叠压在一起,叠压机内温度为137.8℃(280°F),辊速为1.78厘米/秒(0.7英寸/秒)和压力设定为2.76×105(40psi)。然后将载体和最后基片分离。
目力检查载体和最后基片,看出图像转移到最后基片,留下吸收层在载体基片。
实施例2:
在本实施例中,载体基片是与实施例1相同的聚酯膜(Grade-2600)。吸收层的形成基本如实施例1中所述,向载体基片上施加含有100g Aluminasol100(10%氧化铝分散液,购自Nissan Chemicals)和83g18%PVA(Airvol 205)水溶液的溶液,至干厚约18微米。可转移皮层的形成基本如实施例1所述,向吸收层施加含有70g20%二氧化硅分散液(Snowtex-0)和33g18%PVA(Airvol205)水溶液的溶液,至干厚约为2微米。最后基片是PVC卡。与实施例1中相同,最后基片用氯乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(VYLF)涂覆,至干厚约为1微米。
用上述的喷墨印刷机,将图像印刷到载体基片上的可转移皮层上。将图像干燥,然后通过在上述热辊叠压机内叠压载体和最后基片,转移到最后基片上。
目力检测看出图像转移到了最后基片上。吸收层留在载体基片上。
实施例3
在本实施例中,载体基片还是聚酯膜(Grade-2600)。基本如实施例1所述,以下述方式形成第一吸收层,即:施加含有50g20%二氧化硅分散液(Snowtex-0)和83g18%PVA(Airvol 205)水溶液的溶液。基本如实施例1所述,将该溶液涂覆到载体基片上,至干厚约为20微米。用同样的方式,通过向吸收层施加含有70g20%二氧化硅分散液(Snowtex-0)和33g18%PVA(Airvol 205)水溶液的溶液至干厚约为2微米,形成第二吸收层。基本如实施例1所述,通过向吸收层施加含有70g20%二氧化硅分散液(Snowtex-0)和33g18%PVA(Airvol 205)水溶液的溶液至干厚约为2微米,形成可转移皮层。最后基片是PVC卡,如上所述用氯乙烯-乙酸乙烯酯的共聚物(VYLF)涂覆。
如上所述,将图像印刷到载体基片的可转移皮层上。使图像干燥,然后通过叠层转移到最后基片上。
目力检查看出图像连同可转移皮层转移到最后基片上。第一和第二吸收层两者留在载体基片上。
实施例4
在本实施例中,载体基片是与上述实施例1中使用的相同的聚酯膜。如上所述通过施加含有50g20%二氧化硅分散液(Snowtex-0)和83g18%PVA(Airvol205)水溶液的溶液至得到的干厚约为22微米,将吸收层形成在载体基片上。用绕线棒#3向吸收层上施涂5%氯乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(VYLF)的甲基乙基酮溶液至干厚约为0.8微米,形成中间层。基本如上所述,通过向中间层施涂含有70g20%二氧化硅分散液(Snowtex-0)和33g18%PVA(Airvol 205)水溶液的溶液,至干厚约为2微米,形成可转移皮层。最后基片是如上所述用氯乙烯-乙酸乙烯酯共聚物涂覆的PVC卡。
基本如上所述,用喷墨印刷机将图像印刷到载体基片的可转移皮层上。使图像干燥,接着如上所述通过叠压转移到最后基片上。
目力检查看出图像连同大部分可转移皮层转移到最后基片上。吸收层和中间层留下附着于载体基片上。
实施例5
在本实施例中,载体基片是与实施例1中使用的相同的聚酯膜(Grade-2600)。如实施例1中所述,通过向载体基片施涂含有50g20%二氧化硅分散液(Snowtex-0)和83g18%PVA(Airvol 205)水溶液的溶液至干厚约为22微米,将吸收层形成在载体基片上。通过向吸收层施涂含有10g5%氯乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(VYLF)的甲基乙基酮(MEK)溶液和10gMEK-ST(30%二氧化硅在MEK中的分散液,购自Nissan Chemicals)的溶液至干厚约为0.8微米,形成中间层。通过向中间层施涂含有70g20%二氧化硅分散液(Snowtex-0)和33g18%PVA(Airvol 205)水溶液的溶液至干厚约为2微米,形成可转移皮层。最后基片还是用氯乙烯-乙酸乙烯酯共聚物涂覆的PVC卡。
如上所述,将图像印刷到载体基片的可转移皮层上,并转移到最后基片上。
目力检查看出图像连同可转移皮层转移到最后基片上。中间层和吸收层留在载体基片上。
实施例6
在本实施例中,载体基片是与实施例1中所用相同的聚酯膜(Grade-2600)。通过向载体基片施涂含有100gAluminasol 100和83g18%PVA(Airvol 205)水溶液的溶液,至干厚约为18微米,形成吸收层。通过向吸收层施涂5%氯乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(VYLF)的甲基乙基酮溶液至干厚约为0.8微米,将中间层形成在吸收层上。基本如上所述,通过向中间层施涂含有70g20%二氧化硅分散液(Snowtex-0)和33g18%PVA(Airvol 205)水溶液的溶液,至干厚约为2微米,形成可转移皮层。最后基片还是上述用氯乙烯-乙酸乙烯酯共聚物涂覆的PVC卡。
基本如上所述,将图像印刷到可转移皮层,并转移到最后基片上。
目力检查看出,图像与可转移皮层一同转移到最后基片上。吸收层留在载体基片上。
实施例7
如上面实施例1中所述,基片是聚酯膜(Grade-2600)。吸收层以下述方式制备:基本如上所述,向载体基片施涂含有100gAluminasol 100和83g18%PVA(Airvol 205)水溶液的溶液,至干厚约为18微米。通过向吸收层施涂含有1.25%氯乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(VYLF)的甲基乙基酮溶液的溶液至干厚小于0.5微米,形成中间层。基本如上所述,通过向中间层施涂含有70g20%二氧化硅分散液(Snowtex-0)和33g18%PVA(Airvol 205)水溶液的溶液,至干厚约为2微米,形成可转移皮层。
最后基片还是用氯乙烯-乙酸乙烯酯共聚物涂覆的PVC卡。
将图像印刷到载体基片的可转移皮层上,并转移到最后基片上,基本如上所述。
目力检查看出,图像与可转移皮层一同转移到最后基片上,留下吸收层在载体基片上。
实施例8
如上面实施例1中所述,基片是聚酯膜(Grade-2600)。基本如上所述,通过向载体基片施涂含有100gAluminasol 100和83g18%PVA(Airvol 205)水溶液的溶液,至干厚约为18微米,制成吸收层。通过向吸收层施涂0.375%丙烯酸类聚合物(Elvacite 2051,购自Ineos acrylics Incorporated,Corova,TN)的甲基乙基酮溶液至干厚小于0.5微米,形成中间层。基本如上所述,通过向中间层施涂含有70g20%二氧化硅分散液(Snowtex-0)和33g18%PVA(Airvol205)水溶液的溶液,至干厚约为2微米,形成可转移层。最后基片还是用氯乙烯-乙酸乙烯酯共聚物涂覆的PVC卡。
将图像印刷到载体基片的可转移皮层,并转移到最后基片上,基本如上所述。
目力检查看出,图像转移到最后基片上,留下吸收层在载体基片上。
实施例9
在本实施例中,载体基片还是聚酯膜(Grade-2600)。基本如上所述,通过向载体基片施涂含有100gAluminasol 100和83g18%PVA(Airvol 205)水溶液的溶液,至干厚约为18微米,形成吸收层。基本如上所述,通过向吸收层施涂5%聚(2-乙基-2噁唑啉)(Aquazol AI,购自Polymer ChemistryInnovations,State College,PA)的MEK溶液,至干厚约为0.8微米,形成中间层。基本如上所述,通过向中间层施涂含有70g20%二氧化硅分散液(Snowtex-0)和33g18%PVA(Airvol 205)水溶液的溶液,基本如上所述,至干厚约为2微米,形成可转移皮层。
最后基片还是用氯乙烯-乙酸乙烯酯共聚物涂覆的PVC卡。
将图像印刷到载体基片的可转移皮层上,并转移到最后基片上,基本如上所述。
目力检查看出,图像转移到最后基片上,留下吸收层在载体基片上。
实施例10
在本实施例中,载体基片还是聚酯膜(Grade-2600)。基本如上所述,通过施涂含有50g20%氧化铝涂层的二氧化硅的分散液(Snowtex-C,购自NissanChemicals,Houston,TX)和83g18%PVA(Airvol 205)水溶液的溶液,至干厚约为18微米,形成吸收层。基本如上所述,通过向吸收层施涂含有70g20%二氧化硅分散液(Snowtex-0)和33g18%PVA(Airvol 205)水溶液的溶液,至干厚约为2微米,形成可转移皮层。最后基片还是用氯乙烯-乙酸乙烯酯共聚物涂覆的PVC卡。
将图像印刷到载体基片的可转移皮层,并转移到最后基片上,基本如上所述。
目力检查看出,图像转移到最后基片上,留下吸收层在载体基片上。
Claims (24)
1.一种图像转印膜,它用于将图像印到基片上,它包含:
(a)载体基片;和
(b)图像接受层,其特征在于所述图像接受层包含至少两层:图像转移层和溶剂吸收层,所述溶剂吸收层是亲水性,并位于图像转移层与载体基片之间。
2.如权利要求1所述的图像转印膜,其特征在于所述图像接受层包含至少三层:溶剂吸收层、中间层和图像转移层,其中所述中间层位于溶剂吸收层和图像转移层之间。
3.如权利要求1所述的图像转印膜,其中所述的溶剂吸收层与载体基片之间的粘合强度大于溶剂吸收层与图像转移层之间的粘合强度。
4.如权利要求1或2所述的图像转印膜,其特征在于所述载体基片的厚度为10-250微米。
5.如权利要求1或2所述的图像转印膜,其特征在于所述吸收层的厚度为5-50微米。
6.如权利要求1或2所述的图像转印膜,其特征在于所述溶剂吸收层包含亲水性聚合物,该亲水性聚合物选自聚(乙烯醇)(PVA)、聚(乙烯基吡咯烷酮)(PVP)、聚(2-乙基-2-噁唑啉)、改性淀粉、羟烷基纤维素、羧基烷基纤维素、丁苯橡胶(SBR)胶乳、丁腈橡胶(NBR)胶乳、乙烯基吡咯烷酮/乙酸乙烯酯共聚物、乙酸乙烯酯/丙烯酸类共聚物、丙烯酸聚合物、丙烯酸共聚物、丙烯酰胺聚合物、丙烯酰胺共聚物、苯乙烯共聚物、氧化烯聚合物和共聚物、明胶、改性明胶和多糖。
7.如权利要求1或2所述的图像转印膜,其特征在于所述图像转移层包含亲水性聚合物和憎水性聚合物。
8.如权利要求7所述的图像转印膜,其特征在于所述溶剂吸收层和/或图像转移层还包含颗粒填料,该颗粒填料选自二氧化硅、硅胶、氧化铝、氧化铝凝胶、勃姆石、假勃姆石、粘土、碳酸钙、白垩、碳酸镁、高岭土、煅烧的粘土、叶蜡石、膨润土、沸石、滑石、合成的硅酸铝、合成的硅酸钙、硅藻土、无水硅酸粉、氢氧化铝、重晶石、硫酸钡、石膏、硫酸钙和有机粒子。
9.如权利要求1或2所述的图像转印膜,其特征在于所述图像接受层的厚度为0.01-12微米。
10.如权利要求2所述的图像转印膜,其特征在于所述中间层包含1-100重量%憎水性聚合物、0-95重量%亲水性聚合物和0-80重量%颗粒填料。
11.一种在基片上形成图像的方法,它包括:
(A)在图像转印膜上形成图像,所述图像转印膜包含:
(i)载体基片;和
(ii)图像接受层,所述图像接受层包含至少两层:图像转移层和溶剂吸收层,所述溶剂吸收层是亲水性的,位于图像转移层与载体基片之间,而且图像形成在图像接受层上;
(B)提供最终基片;
(C)将图像转印膜叠压到所述最终基片上;
(D)从最终基片上分离载体基片,至少使图像转移到最终基片上,而溶剂吸收层保留在载体基片上。
12.如权利要求11所述的方法,其特征在于所述图像接受层包含至少三层:一层溶剂吸收层、一层中间层和一层图像转移层,其中所述中间层位于溶剂吸收层和图像转移层之间。
13.如权利要求11或12所述的方法,其特征在于所述图像的形成包括用液态油墨印刷。
14.如权利要求11或12所述的方法,其特征在于所述图像的形成包括用喷墨印刷机印刷。
15.如权利要求13所述的方法,其特征在于所述液态油墨包含着色剂和溶剂。
16.如权利要求15所述的方法,其特征在于所述溶剂包含有机溶剂、水或它们的混合物。
17.如权利要求15所述的方法,其特征在于所述着色剂包含颜料、染料或它们的混合物。
18.如权利要求11或12所述的方法,其特征在于所述叠压步骤包括向所述载体和最终基片加热和加压。
19.如权利要求11或12所述的方法,其特征在于所述最终基片包含粘合层。
20.如权利要求11或12所述的方法,其特征在于所述叠压步骤包括在16℃-204℃温度下施加6.89×103-2.07×107N/m2的压力。
21.如权利要求11或12所述的方法,其特征在于所述至少一部分可转移的图像转移层转移到最终基片上。
22.如权利要求12所述的方法,其特征在于在最终基片从载体基片上分离的步骤期间,至少一部分图像转移层和至少一部分中间层连同图像一起转移到最终基片上。
23.如权利要求11或12所述的方法,其特征在于至少一部分溶剂吸收层保留在载体基片上。
24.一种图像转印膜,它包含:
载体基片;
溶剂吸收层,该溶剂吸收层形成于载体基片上;
剥离层,该剥离层形成于所述的溶剂吸收层上;和
图像接受层,该图像接受层形成于剥离层上;
其中所述的图像接受层是图像转移层。
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