CN1426934A - 亲水性包装材料的保护层 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种包装材料,它依次包括紫外辐射固化的环保层、底料层、亲水图像层、基底层和粘结层。
Description
技术领域
本发明涉及包装材料的环境保护。在一个优选形式中,本发明涉及利用卤化银压敏标签来印刷施加于包装材料的文本、图形和图像,该包装材料具有防潮保护性并且也防指印和划痕的外涂层。
背景技术
在包装上施加压敏标签来明示其商标、描述包装内容、传递有关包装内容的质量信息并且为消费者提供比如产品使用指南或包装内容的成分清单等信息。将通常用照相凹印或苯胺印刷印刷的压敏标签施加于包装上。施加于压敏标签的三种信息类型是文本、图形和图像。一些包装仅需要一种类型的信息,而其它的包装需要一种以上的信息。
现有的施加于包装的标签由表层原材料、压敏粘结剂和衬里(liner)组成。由表层原材料、压敏粘结剂和衬里组成的标签基体通常被叠压并且利用许多非照相印刷方法来印刷。印刷之后,通常通过套压的材料或保护性涂膜来保护标签。利用高速贴标签设备将由保护层、印刷的信息、表面原材料和压敏粘结剂组成的完整标签施加在包装上。
苯胺印刷是胶印活版印刷技术,其印板由橡胶或光聚物制成。通过使印板凸起面的油墨向被印刷材料表面的传输完成了压敏标签的印刷。照相凹版印刷使用的印刷滚筒具有数千个位于其表面以下的细墨孔。当印刷滚筒与加压辊上的压敏标签接触时由墨孔传输油墨。苯胺印刷或照相凹版印刷用油墨包括溶剂基油墨、水基油墨和辐射固化油墨。当苯胺印刷或照相凹版印刷确实提供可接受的图像质量时,这两种印刷方法需要昂贵并且费时地制造印刷滚筒或印板,这使得小于100000单位的印刷工作成本很高,因为准备成本和滚筒或印板的成本通常是随印量的增加而降低。
近年来,数字印刷已成为用于在包装上印刷信息的可行方法。术语数字印刷是指可通过能够转换数字信息的电子输出设备来印刷的电子数字字符或电子数字图像。两种主要的数字印刷技术是喷墨式和电子照相。
在二十世纪80年代初引入的压电脉冲依令下滴(drop-on-demand,DOD)和热DOD喷墨打印机提供了喷墨打印系统。这些早期的打印机非常慢并且喷墨喷嘴经常被堵塞。在二十世纪90年代Hewlett Packard介绍了第一台单色喷墨打印机,并且在不久以后,彩色宽格式喷墨打印机的引入使得图形技术市场有了商机。如今,许多不同的喷墨技术应用于包装、桌上型电脑、工业、商业、照相和纺织应用。
在压电技术中,电激励压电晶体以产生使油墨从油墨室喷出的压力波。油墨可带电并且在势场中偏离,从而产生了不同的字符。最近发展引入的DOD多喷口利用的导电压电陶瓷材料在充电后增加了通道中的压力并且迫使油墨从喷嘴端滴出。这样可形成非常小的油墨滴并且在高速下可呈现非常高的接近1000dpi(每英寸的点数)的印刷分辨率。
直到最近,在喷墨中使用彩色颜料也不常见。但是,这种现象迅速的改变了。日本开发了用于喷墨应用的亚微细粒的颜料。利用颜料可使热喷墨打印机和叠层所需的油墨耐更高的温度。着色的水基喷墨可通过市售得到,而UV可固化喷墨仍处于研究阶段。着色油墨具有更高光固性和耐水性。
缘于数字喷墨印刷可使小批量彩色印刷工作更经济,它具有使印刷业革命化的潜能。但是,下一个商业阶段将需要在喷墨技术有明显的改进;主要的障碍仍是提高印刷速度。该问题的一部分是限制印刷机可快速处理的数据量。设计越复杂,则印刷过程越慢。目前它们比同类数字静电印刷机慢约10倍。
Chester Carlson在二十世纪30年代发明了电子照相。在二十世纪70年代初以前,许多公司研究开发了电子照相彩色复印机。制造彩色复印机的技术已存在,但是没有市场。直到许多年后消费者对彩色复印机的需求导致了开发合适静电彩色复印机的必要激励。在二十世纪70年代末以前,仅有几个公司使用可扫描文件的传真机,使图像变为电子信号,使其由电话线送出并且利用另外一个传真机检索电子信号并且利用热敏纸打印出源图像,从而产生打印的副本。
在1993年Indigo和Xeikon推出了目标为小批量市场并且主要为纸张送入式(sheet-fed)平板印刷机的数字印刷机。与胶印所用底板和印板有关的中间步骤的消除赋予快速的周转并且更好的为消费者服务。这些数字印刷享有常规静电复印的一些特性,但是利用了专门的油墨。与常规的照相复印机用油墨不同,这些油墨由1μm范围内的颗粒尺寸非常小的组分制成。静电复印所用的干性调色剂尺寸通常为8-10μm。
在1995年Indigo推出了为印刷柔性包装制品而设计的Ominus印刷。0minus利用了被称为One Shot Color(一次性彩色)的具有六种颜色的数字胶印彩色工艺。关键的改进是透明基体利用了专门的白色Electro油墨。Ominus纸卷送入式(Web-fed)数字印刷系统利用向基体传输彩色图像的胶印滚筒可在各种基体上印刷。原则上讲,不管印刷基体如何这可得到完美的色彩定位,由该工艺可印刷纸、胶片和金属。该数字印刷系统所基于的电子照相过程中,首先通过电晕放电使光导体带电并且使该光导体表面以图像形式曝光于光源,从而在光导体表面上产生了静电图像。
接着利用带有与图像相反电荷的油墨形成带电的静电潜像。该工艺的这部分与光复印机相匹配的静电式调色剂相似。利用液体调色剂的电泳传输使光导体表面上形成的带电的静电潜像显影。接着将该静电调色剂图像传输至热毡,该热毡使调色剂凝结并且维持其发粘状态直至其传输至基体,该基体冷却油墨并且产生不粘的印刷品。
电油墨通常含有矿物油和不如常规胶印油墨易挥发的有机化合物。其设计应使热塑树脂在高温下可熔化。在实际的印刷过程中,树脂凝结、油墨被传输至基体并且无需热量来使油墨干燥。尽管当油墨冷却并且达到室温时其不粘,但仍将其沉积在基本上干的基体上。
几十年以来一直在研究被称为“磁记录术”的磁性数字技术。该工艺涉及在磁性滚筒上产生电子图像并且利用磁性色调剂作为油墨来产生图像。该技术潜在的优势在于其高的印刷速度。测试表明其速度为每分钟200米。尽管这些磁性数字印刷机仅限于黑白复印,但是彩色磁性油墨的发展将会使该高速数字技术经济上可行。其成长的关键是要进一步发展VHSM(非常高速磁性)辊和彩色磁性油墨。
在磁性数字领域内,已建立起了被称为磁平板印刷术的混合系统,并且已在由法国Belfort的Nipson Printing System开发的窄网(narrow web)和小批量应用中进行了测试。该技术显示出赋予了高分辨率,并且利用硅基高密度磁记录头进行了测试。需要在油墨的发展方面做更多的工作来使该系统与喷墨或电子照相相比具有竞争力。但是,实际上由于其高速印刷的潜能使其在喷墨和电子照相技术停滞的今天成为包装应用有吸引力的选择。
已知照相材料用作留存特殊事件比如生日和旅行记忆的印制品。它们也用于广告所用的大显示材料。这些材料一直被认为是高质量的产品,它们成本高并且一定程度上易被损坏,这是因为它们易于被手印、磨蚀、水或弯折而损环。由于其娇气的本性及其价值,相片通常被放在相框、相册和保护材料之后。它们被消费者认为是留存其人生中重要事件记录的奢侈品。它们也被认为是昂贵的广告显示材料。考虑到其奢侈品的地位,它们一直没有被用于其它的商业领域。
卤化银照相元件的亲水乳剂中含有光敏卤化银。通过使卤化银曝光或暴露于其它光化学辐射并且使曝光的卤化银显影以将其还原为元素银从而在元件中形成了图像。
在彩色照相元件中,用几种不同工艺之一使卤化银显影的结果是形成了染料影像。最常见的是使卤化银显影的副产品、氧化的卤化银显影剂与被称为成色剂的化合物反应以形成染料影像。接着除去照相元件的银和未反应的卤化银,留下染料影像。
在两种情况中的任何一种情况下,图像的形成通常都涉及用必须渗透元件表面与卤化银和成色剂接触的水溶液来湿法处理。由此已证明明胶和类似的天然或合成亲水聚合物是卤化银照相元件粘合剂的选择。不幸的是,当明胶和类似聚合物配制成可便于使卤化银晶体和冲洗水溶液之间接触时,它们不像所希望的欲以处理包装标签的方式处理时防水、防指印和防划痕。
多年来一直试图为明胶基图像体系提供保护层来保护图像免受水或水溶液的损坏。专利US2,173,480描述的方法中,在潮湿的胶片上涂覆胶质悬浮液是照相处理在干燥前的最后一个步骤。许多专利描述的方法是在照相处理完成后在图像上涂覆保护层,例如美国专利US2,259,009、2,331,746、2,798,004、3,113,867、3,190,197、3,415,670和3,733,293。溶剂涂覆方法的一个缺点是那些化学药剂对涂覆操作者的健康和环境的影响。最近,专利US5,376,434描述了在携带影像的含明胶层上涂覆乳胶并且干燥之以在照相印制品上形成保护层。该乳胶是玻璃转化温度为30℃-70℃的树脂。
已知各种叠层技术并且实践于商业中。美国专利US3,397,980、3,697,277和4,999,266描述了将聚合体片式胶片作为保护层叠压在处理图像上的方法。
专利US5,447,832描述了将含高和低Tg乳胶混合物的保护层用作防水层来使通过照相处理的V2O5保留抗静电性能。但是该保护层不是涂覆在图像形成层上。专利US3,443,946提供了粗糙的(遮光的)防划痕保护层,但是并未设计成是水可渗透或防水的那种。
保护层的另一种类型涉及在处理的图像上涂覆UV-可聚合单体和低聚物,并且随后辐射曝光该图像以形成交联的变化层,这在美国专利US4,092,173、4,171,979、4,333,998和4,426,431中有描述。虽然这些涂层适用于以常规方式使用的照片,但是没有显示出在环境条件范围内的韧性和包装材料所需的处理粗糙度。在包装所遇到的条件范围内,这些涂层将不能保持涂层的完整性。
UV可固化体系的优点是大多数UV油墨和涂层是100%固体并且没有可挥发或可燃溶剂。UV固化体系中所用的化学成份经UV光曝光可迅速反应从而有高的处理量。该工艺比常规干处理的能效高。在干燥过程中水和溶剂油墨以及涂层需要更多的能量来蒸发载体。固化设备相对紧凑并且可安装在印刷和涂覆设备的密封空间内。由于UV产物不蒸发,它们在印刷设备上不干燥并且易于被清除。固化层提供了非常好的光泽度并且耐水和防蚀性好。明胶作为照相和喷墨元件以及其它图像系统粘合剂的一个缺点是它具有亲水性并且不易被亲有机物质的化合物、比如UV可固化单体或低聚物润湿。另外,基于同样的理由,不易得到UV固化外涂层与携带图像的亲水层的充分粘结。虽然现有技术声称UV固化外涂层与成像的明胶层粘结的好,但是没有实验证据来证实这些说法。因此需要本发明所述的UV固化的防潮外涂层,它可涂覆于与基体粘结好的明胶基体上。
发明内容
本发明的一个目的是克服现有技术的缺点。
另一个目的是提供防潮性能提高的标签。
另一个目的是提供与成像基体的粘结改进的外涂层。
本发明涉及包装材料,其依次包括紫外辐射固化的环保层、底料(primer)层、亲水图像层、基层和粘结层。
本发明有许多优于该领域现有实践的优点。当印刷小批量进行时,本发明提供的印刷方法经济上是可行的,因为避免了印板或印刷滚筒的成本。应用卤化银图像、例如施加在包装上,可确保得到与常规相比目前可以获得到质量最好的图像,但是其质量低于六色照相凹版印刷的图像。另外,由于黄色、品红色和青色层含有明胶中间层,卤化银图像显得有深度。也已使卤化银图像层最佳化来准确复制肤色,与其它现有技术数字图像技术相比提供的人像更好。
卤化银图像技术可在压敏标签上同时印刷文本、图形和照相质量的图像。由于本发明是光学和数字兼容的卤化银成像层,可利用已知的数字印刷设备、比如激光和CRT印刷机来印刷文本、图形和图像。因为卤化银体系是数字兼容的,每个包装可含有不同数据,从而可定制单个包装而无需额外印板或滚筒费用。另外,印刷数字文档允许使用电子数据传输技术、比如英特网来传输文档,从而缩短了包装印刷的时间周期。可以与目前喷墨或电子照相印刷机相比具有竞争力的大于75米每分钟的印刷速度用激光或CRT进行卤化银图像层的数字曝光。这些和其它优点在以下的详细描述中会更明显。
本发明提供了照相制品、尤其是被最终用户频繁处理的卤化银基标签的乳剂面外涂层的新颖配方。本发明也为含亲水成像层的柔性包装材料提供了对最终标签的防潮环境保护。根据本发明,曝光和处理后在图像元件的亲水成像层上施加环保层。环保层由涂覆在底料层上的紫外(UV)辐射固化的聚合层组成,并且提供了防水层。已发现如果单独使用UV固化的聚合体而不加底料层,则环保层与下面的亲水成像层的粘结会减弱。
可用于本发明的UV可固化成份可以是两种主要类型的固化化学试剂,即自由基化学试剂和阳离子化学试剂。丙烯酸酯单体(活性稀释剂)和低聚物(活性树脂)是自由基基配方的主要组份,它为固化层提供大多数的物理特性。需要光引发剂来吸收UV光能量、使其失稳以形成自由基并且攻击丙烯酸酯基团C=C双键来引发聚合作用。阳离子化学试剂利用环脂族环氧树脂和乙烯基醚单体作为主要成份。光引发剂吸收UV光以形成攻击环氧环引发聚合作用的Lewis酸。
将紫外可聚合单体和低聚物涂覆于显影的卤化银成像层最外层上的底料层,并且随后曝光于UV辐射以形成薄的交联保护层。优选UV固化吸收能是在10-150mJ/cm2之间。
用于本发明环保层的UV可固化体系的一些市售可得到的例子包括RD1020和RD1200,它们均为R&D Coatings,Inc.的丙烯酸酯基单体和低聚物;Radcure504W和Radcure159SLV,自Rad-Crue公司,也是丙烯酸酯基单体和低聚物;L533-119,自QureTech和ImagegardFP-3/MF-1,自Dalcor Products Company,Inc的环氧基外涂层组合物。
在一个特定的实施方式中,连续的保护性外涂层形式的环保层涂覆于含有至少一个卤化银光敏乳剂层的成像的卤化银基标签上,它包括在底料层上的紫外辐射固化的环保层,由此为成像的照相元件提供了环保、使其与成像层的粘合并且具有优异的光泽性。根据本发明的一个优选形式,包装标签依次包括上部环保层、优选由卤化银形成的图像、基底层、粘合层、可剥离的底部支持层,其中所述环保层包括涂覆于底料层之上的紫外辐射固化的环保层。
由于本发明外涂层的优良物理性能包括优异的防水透过性能、防指印性能、防褪色和变黄的性能、优异的透明和粗糙度,这些性能是提供耐划痕、磨蚀和保护所必需的性能,因此该外涂层特别有优势。优选紫外辐射固化的环保层的Rockwell R硬度大于90,最优选在100-160之间。用Rockwell硬度测试来测量环保层硬度是通过确定塑性层的抗压痕性能进行的。在Rockwell硬度测试方法中,在特定的时间段内以给定的负载来测定一定任意测试条件下压痕仪(不变形的球或圆锥)渗透的深度。最常用Rockwell硬度测试来进行塑性硬度测试。
环保层应该是干净即透明的,并且优选是无色的。但是具体的考虑是,为了颜色校正的目的或特殊的效果,环保层可有一些颜色,只要不对成像或透过外涂层来看图像有坏的影响即可。因此,可以将赋予颜色的染料加入聚合物中。另外,可将会赋予外涂层理想性能的添加剂加入聚合物。可将其它附加的化合物包括表面活性剂、乳化剂、涂覆助剂、润滑剂、遮光颗粒、流变改进剂、交联剂、防灰雾剂、无机填充剂比如导电和不导电的金属氧化物颗粒、颜料、磁性颗粒、和生物杀灭剂等加入涂层的组成中,这取决于特定层的功能。涂层组合物中还可包括少量的有机溶剂,优选有机溶剂的含量小于总涂层组合物的1%。
本发明也含有如上所述的底料层。该层改进了外涂层与其下的基底的粘合。合适的底料包括如美国专利US2,627,088、2,698,235、2,698,240、2,943,937、3,143,421、3,201,249、3,271,178和3,501,301所述的偏二氯乙烯/丙烯酸甲酯/甲叉丁二酸三聚物或偏二氯乙烯/丙烯腈/丙烯酸三聚物。最优选的底料是偏二氯乙烯/丙烯酸甲酯/甲叉丁二酸三聚物。底料的干覆盖度优选是大于0.27g/m2,并且最优选在0.5g/m2-2g/m2之间。
可将本领域熟知的遮光颗粒用于本发明的涂料组合物,1989年12月出版的Research Discloure No.308119,1008-1009页描述了该遮光剂。当利用聚合物遮光颗粒时,为了促进遮光颗粒与涂覆层粘结的改善,聚合物可含有能够通过分子间交联或与交联剂反应而与粘合剂聚合物形成共价键的活性官能团。
为了减少本发明照相元件的滑动摩擦,UV固化的聚合物可含有氟化的或硅氧烷基组分,并且涂料组合物也可包括润滑剂或润滑剂复合物。典型的润滑剂包括例如(1)液体石蜡和石蜡或蜡状材料比如巴西棕榈蜡、天然和合成蜡、石油蜡和矿物蜡等;(2)高级脂肪酸及其衍生物、高级醇及其衍生物、高级脂肪酸的金属盐、高级脂肪酸酯、高级脂肪酸酰胺、高级脂肪酸的多元醇酯等,这在美国专利US2,454,043、2,732,305、2,976,148、3,206,311、3,933,516、2,588,765、3,121,060、3,502,473、3,042,222和4,427,964,在英国专利GB1,263,722、1,198,387、1,430,997、1,466,304、1,320,757、1,320,565和1,320,756以及德国专利DE1,284,295和1,284,294中有描述;(3)全氟-或含氟-或含氟氯材料,这包括聚(四氟乙烯)、聚(三氟氯乙烯)、聚(偏二氟乙烯)、三氟氯乙烯-氯乙烯共聚物、聚(甲基)丙烯酸酯或含全氟烷基侧基的聚(甲基)丙烯酰胺等。但是,为了使带有UV固化环保层的标签简化为面对面的粘结条(stick-slip),优选蜡为巴西棕榈蜡或蜂蜡。
可由许多熟知技术中的任何一种方法比如浸渍涂覆、杆涂覆、刮铲涂覆、气刀涂覆、照相凹板式涂敷和逆转辊涂覆、槽涂覆、挤压涂覆、滑动涂覆和幕式淋涂等技术在印刷和处理标签之后、利用高速标签设备施加于容器之前来涂覆本发明的底料层和环保层。在涂覆后,通常通过可由已知技术比如对流加热加速的简单蒸发来干燥该层。1989年12月出版的Research Discloure No.308119,1007-1008页详细描述了已知的涂覆和干燥方法。在所述成像的支持体上涂覆所述环保层的方法优选为直接或胶印照相凹板式涂敷中的一种,因为这是标签工业的标准,并且制造这样的所述产品需要最少的额外资金、操作/处理技能或工业标准实践的改变。但是,由于此时涂覆的是连续涂层,需要照相凹板滚筒表面具有连续的雕版而非更典型的印刷使用间断纹式。优选的涂覆速度至少每分钟为200英尺。
为了确保最小的卷曲和最大程度的环保,合适的是所述成像支持体上的所述环保层的干涂覆覆盖度至少为0.32g/m2并且小于10.76g/m2,优选为1.08g/m2-4.31g/m2。也建议在涂覆过程后将该层在环境条件下“固化”至少24小时。
在直接/胶印照相凹板涂敷方式中,推荐以20-50厘泊之间的粘度涂覆环保层,以便于形成视觉上均匀的涂层而没有膜分裂和/或“桔皮”式样的缺陷或不连续的单元形式“印刷”。在直接/胶印照相凹板涂敷中,理想的干涂层重量和提供推荐粘度的固体百分数一起规定湿涂层厚度,并且因此表示所用anilox滚筒雕版的体积。雕版体积范围通常是0.3-2cc/ft2。苯胺印刷工业熟知的anilox滚筒是雕刻的钢辊,该元件的整体形式容纳涂覆液,并且通过接触和压力使其传输至标签原料表面(直接/胶印照相凹板涂敷)或媒介“胶印”辊的表面,其随后使该溶液传输至标签原料(胶印照相凹板涂敷)。
在需要以1-10厘泊数量级的粘度涂覆所述环保层时,为了得到最均匀的涂层,则推荐以反转照相凹版涂覆、反转胶印照相凹版涂覆或绕线杆涂覆方式来涂覆。可基于所需的涂覆速度、和绕线杆方式时“网纹”对均匀涂层的自整平能力来选择理想的涂覆厚度。如果粘度是1-10厘泊并且直接照相凹板涂覆是唯一可用的方法,则为了避免膜的裂纹缺陷,建议维持低的涂覆速度(低于80fpm),并且湿覆盖度高(1.0cc/ft2以上);另外,为了充分固化涂层应提供充足的UV光能。
为了成功地传送本发明材料,希望通过制造和图像处理时卷筒纸传递(web transport)产生的静电减小。由于当本发明光敏成像层移动通过传送设备比如辊或驱动辊隙时,来自卷纸积累的静电放电光可使其图像模糊,静电减小对避免不理想的静电灰雾而言是有必要的。当在输送本发明聚合物基体材料过程中与机器部件接触时,该材料具有明显积累静电电荷的趋势。利用抗静电材料来减少本发明卷纸材料(web materials)上的电荷累积是理想的。
可将抗静电材料涂覆于本发明卷纸材料上,并且可含有任何本领域已知的可涂覆于照相卷纸材料上来减少传送相纸过程中的静电的材料。抗静电涂料的例子包括导电盐和硅胶。也可通过成为聚合物层完整部分的静电添加剂来实施本发明支持体材料的理想抗静电性能。加入的可迁移至聚合物表面以改善电导的添加剂包括脂肪季铵化合物、脂肪胺和膦酸酯。其它类型的抗静电添加剂是吸湿化合物比如聚乙二醇,以及减少卷纸材料摩擦系数的疏水滑爽添加剂。优选涂覆于图像层对侧的抗静电层或将其加入支持体背面聚合物层中。优选背面是因为在制造和光处理的传送过程中,大部分卷纸接触是在背面。背面是不携带含乳剂图像形成层的一侧。优选抗静电涂层的表面电阻率在50%RH时小于1013欧姆/平方。已表明抗静电涂层的表面电阻率在50%RH时小于1013欧姆/平方足以在制造和光处理图像层的过程中减小静电灰雾。
基于具体成像元件的需要,可将导电层加入各种构型的任何一种多层成像元件中。优选导电层以胶层或结合层的形式存在于成像层对侧的支持体之上的磁性记录层之下。但是,为了使外涂后导电层电阻率的增加最小,导电层可外涂有除透明磁性记录层以外的层(例如耐磨蚀背层、卷曲控制层、pelloid等)。另外,其它的导电层也可置于与成像层相同的支持体侧或支持体的两侧。可将任选的导电胶层涂覆于含光晕染料或颜料的明胶胶层之下或之上。可选择的是,消光晕和抗静电功能可结合于含导电颗粒、消光晕染料和粘合剂的单一层中。该混合层通常被涂覆在与敏化乳剂层相同的支持体侧。也可存在其它任选的层。其它的导电层可用作成像元件的最外层例如作为覆盖图像形成层的保护层。当将导电层涂覆于敏化的乳剂层上时,没有必要在导电外涂层和成像层之间涂覆任何的中间层比如阻挡层或粘合促进层,尽管其可以任选地存在。其它的附加物、比如改进尺寸稳定性的聚合物晶格、硬化剂或交联剂、表面活性剂、遮光剂、润滑剂和各种其它已知添加剂可存在于上述层中的任何一层或所有层中。
透明磁性记录层之下的导电层通常显示出小于1×1010欧姆/平方的内电阻,优选小于1×109欧姆/平方,更优选小于108欧姆/平方。
本文所用的术语“顶层”、“上部”、“乳剂侧”和“面”是指携带成像层的包装材料侧或朝向该侧。术语环保层的意思是在图像形成后施加于成像层上的层。术语“表层原料(face stock)”、“基体”和“基底”是指涂覆亲水成像层比如卤化银层的材料。术语“底部”、“下侧”和“背面”是指与携带图像侧相反的标签或包装材料侧或朝向该侧。
为了产生压敏照相标签,应考虑到在制造、图像印刷、图像显影、标签转化和施加标签设备中可有效传输载有压敏粘合剂、表层原料和成像层的衬里材料。优选标签包括卤化银成像层、基底和通过粘合剂与所述基底粘合的可剥离衬里,其中所述基底具有15-60毫牛顿的刚度并且L*大于92.0,并且其中优选所述衬里具有40-120毫牛顿的刚度。优选的照相标签包装材料优选具有白色刚性的衬里,因为这样可以有效地传输通过照相印刷和处理设备,而且与棕色或透明的常规衬里材料相比其加快了印刷速度并且对二次曝光影响很小。
可剥离的衬里或背面优选为标签和包装粘结所需的压敏粘合,没有该衬里不能传输通过标签设备。衬里提供了传输用强度并且在压敏粘合施加于包装之前保护之。优选的衬里材料是纤维素纸。与聚合物基体相比,纤维素纸柔韧、强度高并且成本低。另外,纤维素纸基体允许在一些包装应用中所希望的有织纹标签表面。因为本发明的照相元件为了显影必需在含水的化学药剂中处理,所以该纸可涂覆有赋予其防水性能的涂层。涂覆于该纸上的合适防水涂层的例子是叠压于纸上的丙烯酸聚合物、熔体挤压的聚乙烯和取向聚烯烃片。也优选纸可以含水份并且可含有提供抗静电性能以阻止卤化银图像层静电增感的盐。
另外,含有相纸领域已知的、公开于US6,093,521的浆料的纸,将防止卤化银图像处理用化学药剂的边缘渗透。优选边缘渗透小于8微米,因为已表明当冲切表层原料基质时,处理用化学药剂渗透大于12微米时纸的膨胀会导致冲切问题并且使表层材料从衬里剥离。处理用化学药剂渗透大于12微米也增加了处理用化学药剂的使用量从而导致了处理成本提高。
另一种优选的衬里材料或可剥离背面是聚合物取向片材。衬里优选是取向聚合物是因为其在取向工艺中显现的强度和韧性。优选衬里基体聚合物包括聚烯烃、聚酯和尼龙。优选聚烯烃聚合物包括聚丙烯、聚乙烯、聚甲基戊烯、聚苯乙烯、聚丁烯及其混合物。聚烯烃共聚物包括丙烯和乙烯共聚物,也可利用比如己烯、丁烯和辛烯。最优选聚酯,因为它具有高速标签设备有效传输卤化银压敏标签衬里所需的理想的强度和韧性。
在另一个优选实施方式中,衬里由其上叠压有取向聚合物片材的纸芯组成。优选为叠压的纸衬里,因为与涂覆的纸相比,聚合物取向片材提供的抗拉强度可使衬里的厚度减小,并且取向的聚合物片材在制造和卤化银处理干燥过程中可防止卷曲。
基体分裂时衬里的抗拉强度或拉伸应力是一个重要的传送和成形参数。通过ASTM D882过程来测量抗拉强度。优选抗拉强度大于120Mpa,因为在传送、成形和施加于包装的过程中衬里小于110Mpa会在自动包装设备中破裂。
携带卤化银成像层的衬里其摩擦系数或COF是重要的特性,因为COF与自动标签设备的传送和成形效率有关。COF是在表面移动物品的重量与维持表面和物品之间接触的力之比。COF的数学表达式如下:
COF=μ=(摩擦力/法向力)
测量衬里的COF所用的ASTM D-1894利用不锈钢滑板测量了衬里的静态和动态COF。优选本发明衬里的COF在0.2-0.6之间。例如,涂覆于挑选-放置(pick-and-place)应用的标签上必须要0.2COF。用机械设备挑选标签并且将其移动至另一点的操作需要低COF,因此标签容易滑过标签之下的表面。在其它极大的纸张比如书的封面需要0.6COF,以阻止其滑落并且在存储过程中摞在一起时滑动。有时特定的材料的一侧可需要高COF而另一侧可以是低的COF。通常是,基底材料本身比如塑料膜、箔或纸基体可为一侧提供必需的COF。适当涂层的应用可修正图像侧至更高或更低值。可想像两侧可利用两种不同的涂层。可以是静态或动态的COF。静态摩擦系数是两个表面间的移动将开始而实际上还未发生实际移动时的值。动态摩擦系数是指两个表面彼此间实际上以恒定速率相对滑动时的情况。通常利用放置在表面上的滑板来测量COF。开始滑动时必需的力提供了静态COF的测量值。在给定长度上以恒定的速率拉滑板提供了动态摩擦力的测量值。
优选本发明衬里厚度在75-225微米之间。衬里厚度的重要性在于以术语抗拉强度或机械模量表示的衬里强度必须与衬里的厚度相匹配,以得到成本效率好的设计。例如,厚的衬里强度高但是成本效率不好,因为与薄衬里相比,在一定的卷直径下,厚的衬里会导致短的卷长度。已表面衬里厚度小于60微米会导致边缘引导的卤化银印刷机的传送失败。厚度大于250微米的设计成本效率不好并且很难在现有的卤化银印刷机中传送。
本发明的衬里优选具有小于20%的透光率。在卤化银标签的印刷过程中,需要曝光能量从表层原料/衬里的组合反射以产生二次曝光。二次曝光是维持高水平印刷生产率的关键。已表明透光率大于25%的衬里明显减小了卤化银标签的印刷速度。另外,提供“无标签外观”的透明表面原材料需要不透明的衬里来不仅维持印刷速度,而且阻止不需要的现有卤化银印刷机的印板反射。
由于在制造、印刷和处理过程中,色域扩展的光敏卤化银层可遭受不需要的来自静态放电的曝光,优选衬里的电阻率小于1011欧姆/平方。可将宽范围的许多导电材料加入抗静电层以产生范围宽的导电率。这可分为宽的两组:(i)离子导电体和(ii)电子导电体。离子导电体中,通过带电粒子大部分扩散通过电解质来传输电荷。此时抗静电层的电阻率取决于温度和湿度。在之前的专利文献中描述的含简单的无机盐、表面活性剂的碱金属盐、离子导电的聚合物、含碱金属盐的聚合电解质和胶体状金属氧化物溶胶(由金属盐稳定化)的抗静电层属于该范畴。但是,所用的许多无机盐、聚合电解质和低分子量表面活性剂是水溶性的并且在处理过程中被浸出抗静电层从而导致其丧失了抗静电功能。利用电子导电体的抗静电层其电阻率取决于电子迁移而不是离子迁移并且与湿度无关。含共轭聚合物、半导体金属卤化物盐和半导体金属氧化物颗粒等的抗静电层在之前已有描述。但是,这些抗静电层通常含有高体积百分数的导电材料,这些材料通常很昂贵并且会带来不利的物理特性比如颜色、增加的脆性并且与抗静电层的粘合差。
在本发明优选的实施方式中,标签的抗静电材料加入于衬里中或涂覆于衬里之上。理想的抗静电是表面电阻率至少为1011log欧姆/平方。在最优选的实施方式中,抗静电材料至少包括选自氧化锡和五氧化二钒的一种材料。
在本发明另一个优选的实施方式中,将抗静电材料加入压敏粘合层。加入压敏粘合层的抗静电材料提供了对卤化银层的静电保护并且减小了照相标签的静电,已表明这有助于在高速贴标签设备中对容器贴标签。作为单独的或含抗静电层衬里增补物的压敏粘合剂也可另外包括选自导电金属氧化物、碳颗粒和合成蒙脱石粘土的抗静电剂,或具有本身导电的聚合物的多层。在一个优选实施方式中,抗静电材料是金属氧化物。优选金属氧化物是因为其容易分散于热塑性粘合剂中并且可利用本领域已知的任何方法将其涂覆于聚合物片材上。可用于本发明的导电金属氧化物选自导电颗粒,包括掺杂的金属氧化物、含氧缺陷的金属氧化物、金属锑酸盐、导电的氮化物、碳化物或硼化物,例如TiO2、SnO2、Al2O3、ZrO3、In2O3、MgO、ZnSb2O6、InSbO4、TiB2、ZrB2、NbB2、TaB2、CrB2、MoB、WB、LaB6、ZrN、TiN和WC。最优选的材料是氧化锡和五氧化二钒,因为它们提供了优良的导电性并且是透明的。
其上施加有光敏卤化银成像层的本发明所用基底材料或挠性基体必须不干扰卤化银成像层。另外,本发明的基底材料应使卤化银成像体系的性能最佳。适宜的挠性基体必须在将照相标签施加于各种容器的自动包装设备中也可进行有效的操作。优选的挠性基体是纤维素纸。与聚合物基体相比,纤维素纸基体柔韧、强度好并且成本低。另外,纤维素纸基体允许在一些包装应用中利用所希望的有织纹标签表面。因为本发明的照相元件为了使卤化银图像显影必需在含水的化学药剂中处理,所以该纸可涂覆有赋予其防水性能的涂层。适宜涂层的例子是丙烯酸或聚乙烯聚合物。
聚合物基体是另一种优选的基底材料,因为它们抗撕扯、具有优良的适应性、好的耐化学品性和高的强度。优选的聚合物基体包括聚酯、取向的聚烯烃比如聚乙烯和聚丙烯、铸型聚烯烃比如聚丙烯和聚乙烯、聚苯乙烯、醋酸酯和乙烯基。优选聚合物是因为其强度高和柔韧并且为涂覆卤化银成像层提供了好的表面。
优选双轴取向的聚烯烃片材,因为其成本低,具有可使卤化银体系最佳的优良光学性能,并且可用高速贴标签设备将其施加于包装上。微空隙的复合双轴取向片材最优选,因为空隙层不需要TiO2即可提供不透明性和亮度。已表明微空隙双轴取向片材的空隙层明显减小了卤化银成像层的压敏度。通过共挤压芯和表层、接着进行在包含于芯层中的空隙引发材料周围形成空隙的双轴取向可方便的制造微空隙双轴取向片材。美国专利US4,377,616、4,758,462、4,632,869和5,866,282公开了该复合片材。如果需要也可将双轴取向的聚烯烃片材叠压至纸张的一侧或两侧,以形成具有所需硬度的照相标签。
挠性的聚合物基底可包括不止一层。挠性基体的表层可由与以上列出的用于芯基质的相同聚合材料制成。制成的复合片材其表面的聚合材料可与芯基质相同,或其表面的聚合组份可与芯基质不同。为了适应性,可利用辅助层来改善表层与芯的粘结。
涂覆光敏卤化银成像层用挠性基体优选是空隙双轴取向聚烯烃片材。优选为空隙膜,因为它们为图像提供了不透明性、白度和图像清晰度。尽管“空隙”可能含有气体,但是本文所用的“空隙”是指没有附加的固体和液体物质。最终的包装片材芯中仍有的空隙引发颗粒其直径应为0.1-10μm,并且优选为圆形以产生理想尺寸和形状的空隙。空隙的尺寸也取决于在机器中的取向和横向度。理想的是,空隙所具有是形状可由两个相对的边缘接触的凹盘来确定。换言之,空隙趋于有透镜状或双凹形状。空隙如此取向以使两个主要尺寸与机器和片材的横向成一直线。Z轴方向的尺寸最小并且大致是空隙颗粒的横断面直径尺寸。空隙基本上趋于是闭孔,从而自空隙中心一侧至气体或液体可穿过的另一侧实际上没有通路。
本发明的照相元件通常具有光泽的表面,即光滑至足以提供优异反射性能的表面。优选为乳白色的表面,因为它为标签提供了消费者感觉上更乐于接受的独特的照相外观。当垂直方向的微空隙在1-3μm之间时可实现乳白色的表面。垂直方向的意思是指垂直于成像元件平面的方向。为了最好的物理性能和乳白色性能,微空隙的厚度优选在0.7-1.5μm之间。垂直方向的微空隙数优选在8-30之间。垂直方向的微空隙数小于6不能产生所需要的乳白色表面。垂直方向的微空隙数大于35没有明显改进乳白色表面的光学外观。
挠性基体的空隙引发材料可选自许多材料并且其存在量应为芯基质聚合物重量的约5-50%。优选空隙引发材料包括聚合材料。当使用聚合材料时,该聚合物可以与制成芯基质的聚合物混熔,并且当冷却悬浮物时可形成分散的球形颗粒。这样的例子包括分散于聚丙烯中的尼龙、分散于聚丙烯中的聚邻苯二甲酸丁二酯或分散于聚邻苯二甲酸乙二酯中的聚丙烯。如果该聚合物被预成型并且混入基质聚合物中,则重要的特性是颗粒的尺寸和形状。优选为球形并且可以是中空或实心的。这些球形可由交联的聚合物制成,该聚合物可选自:通式为Ar-C(R)=CH2的链烯基芳香化合物,其中Ar表示苯系列的芳香烃基团或卤代芳香烃基团,并且R是氢或甲基;包括式CH2=C(R′)-C(O)(OR)表示的单体在内的丙烯酸酯型单体,其中R选自氢和含约1-12个碳原子的烷基,并且R′选自氢和甲基;氯乙烯和偏二氯乙烯的共聚物、丙烯腈和氯乙烯、溴乙烯、具有式CH2=CH(O)COR的乙烯基酯,其中R是含2-18个碳原子的烷基;丙烯酸、甲基丙烯酸、甲叉丁二酸、柠康酸、马来酸、反丁烯二酸、油酸、乙烯基安息香酸;通过使对苯二甲酸和二烷基对苯二甲酸或其形成酯的衍生物与HO(CH2)nOH系列的二醇反应制备的并且聚合物分子内具有活性烯烃链的合成聚酯树脂,其中n是2-10范围内的整数,上述聚酯中含有共聚的重量高达20%的具有不饱和活性烯烃的第二酸或其酯和其混合物,和选自二乙烯基苯、二甘醇二甲基丙烯酸酯、二烯丙基富马酸酯、二烯丙基邻苯二甲酸酯及其混合物的交联剂。
制造交联聚合物空隙引发颗粒的典型单体的例子包括苯乙烯、丙烯酸丁酯、丙烯酰胺、丙烯腈、甲基丙烯酸甲酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、乙烯基吡啶、乙烯基乙酸酯、丙烯酸甲酯、乙烯基甲苯基氯、偏二氯乙烯、丙烯酸、二乙烯基苯、丙烯酰氨基甲基丙磺酸、乙烯基甲苯等。优选交联聚合物是聚苯乙烯或聚(甲基丙烯酸甲酯)。最优选为聚苯乙烯并且交联剂是二乙烯基苯。
本领域已知工艺产生尺寸不均匀的空隙引发颗粒,其特点是其颗粒尺寸分布广。可通过使跨度为原始尺寸分布范围的珠过筛而将所得珠分类。其它工艺比如有限聚结的悬浮聚合直接产生了尺寸非常均匀的颗粒。
空隙引发材料可与试剂一起涂覆以便于产生空隙。合适的试剂或润滑剂包括硅胶、胶体状氧化铝和金属氧化物比如氧化锡和氧化铝。优选的试剂是硅胶和胶体状氧化铝,最优选硅胶。具有试剂层的交联聚合物可通过本领域已知的工艺来制备。例如,常规的悬浮聚合工艺,其中优选将试剂加入悬浮液。硅胶是优选的试剂。
空隙引发颗粒也可以是包括实心和中空玻璃球的无机球、金属或陶瓷珠或无机颗粒比如粘土、滑石、硫酸钡或碳酸钙。重要的是材料不与芯基质聚合物发生化学反应导致下列一种或多种问题:(a)改变基质聚合物的结晶动力学使其难以取向,(b)破坏芯基质聚合物,(c)破坏空隙引发颗粒,(d)空隙引发颗粒与基质聚合物的粘结,或(e)生成不需要的反应产物,比如有毒的或深色部分。空隙引发材料不应该为照相活性或使其中利用了双轴取向聚烯烃片的照相元件的性能降级。
聚合物基底表层最上层的总厚度可在0.20-1.5μm之间,优选在0.5-1.0μm之间。低于0.5μm则共挤压的表层中任何固有的非平面性可导致不能接受的颜色变化。表层厚度大于1.0μm时,照相光学性能比如图像分辨率会减弱。厚度大于1.0μm,由于杂质比如凝块或差的彩色颜料分散也会使过滤的材料体积增加。
可将附加物加入挠性基底表层最上层以改变成像元件的颜色。标签应用中优选使用具有淡蓝色色调的白色基体。可通过本领域已知的任何工艺来加入淡蓝色色调,包括在挤压前机混浓色母料以及熔体挤出以所需混合比预混的蓝色着色剂。优选可经受高于320℃挤压温度的着色颜料,因为高于320℃的温度是共挤压表层所必需的温度。本发明所用的蓝色着色剂可以是任何不对成像元件具有不利影响的着色剂。优选的蓝色着色剂包括Phthalocyanine(酞菁)蓝色颜料、Cromophtal蓝颜料、Irgazin蓝颜料和Irgalite有机蓝颜料。也可将荧光增白剂加入表层以吸收UV能量并且发出大部分在蓝区的光。也可将TiO2加入表层。在本发明的薄表层中加入TiO2不能明显有助于该片的光学性能,但是产生了许多制造问题比如挤压模线和点。优选表层中基本上没有TiO2。将TiO2加入0.20-1.5μm的层中基本上不会改进支持体的光学性能,会增加设计成本并且会在挤压工艺中产生讨厌的颜料线。
可将附加物加入芯基质和/或表层的一层或多层中以改善挠性基体的光学性能。优选二氧化钛,将其用于本发明来改善图像清晰度或MTF、不透明性和白度。锐钛型或金红石型TiO2均可使用。另外,可将锐钛型和金红石型TiO2混合以同时提高白度和清晰度。适用于照相体系的TiO2的例子有DuPont Chemical Co.的R101金红石型TiO2和DuPont Chemical Co.的R104金红石型TiO2。本发明也可使用可改善照相光学响应的本领域已知的其它颜料。本领域已知的可改善白度的其它颜料是滑石、高岭土、CaCO3、BaSO4、ZnO、TiO2、ZnS和MgCO3。优选的TiO2类型是锐钛型,因为已发现锐钛型TiO2使具有空隙层的图像其白度和清晰度最佳。
空隙赋予挠性基体额外的不透明性。该空隙层可与含至少一种颜料的层结合使用,该颜料选自TiO2、CaCO3、粘土、BaSO4、ZnS、MgCO3、滑石、高岭土或其它可在所述不止一层的膜中提供高反射白层的材料。着色层与空隙层的结合使最终图像的光学性能有优势。
优选本发明挠性双轴基体具有微空隙芯。微空隙芯增加了成像支持体的不透明性和白度,进而改善了成像质量。微空隙芯的图像质量优势和吸收紫外能量并且发出可见光的材料结合使得图像质量无比地最佳化,因为图像支持体的色彩在利用不含有大量紫外能量比如室内光的光线看图像时的优良白度在曝光于紫外能量时仍可保持。
已发现挠性双轴取向基体的空隙层中的微孔隙可减小不希望的压力图像模糊。由于在写作时尚未完全理解的机理,每平方厘米几百千克数量级的机械压力导致了不希望的可逆灵敏度降低。机械压力的净结果是不希望地使密度、主要是黄色密度增加。双轴取向的挠性基体中的空隙层通常是在转化和照相处理步骤中通过压缩空隙层而吸收了机械压力,并且减少了黄色密度变化量。通过向涂覆的光敏卤化银乳剂施加206Mpa的负载、使黄色层显影并且用X-Rite model 310(或类似的)照相透射密度仪测量了未施载的对比样和有负载的样品之间的密度差而测得了压敏度。优选在206Mpa的压力下黄色层密度变化小于0.02。黄色密度0.04的变化感觉上很明显,因此是不理想的。
可利用本领域已知用于制造取向片材的任何工艺比如平片工艺、气泡法或管式法来实施挠性基体的共挤压、淬火、取向和热定形。平片挤压涉及通过带槽模挤压混合物并且在冷却的铸辊上快淬挤压的卷以使片材的芯基质聚合物组份和表层组份在其玻璃固化温度以下被淬冷。接着在相互垂直的方向、在高于玻璃转化温度并且低于基质聚合物熔化温度的温度下拉伸淬冷的片材来使其双轴取向。可在一个方向并且接着在第二方向拉伸该片材,或同时在两个方向拉伸。在片材被拉伸以后,将其加热至足以使聚合物结晶或退火的温度来进行热定形,同时一定程度上抑制在两个拉伸方向的片材的收缩。
通过使微孔隙芯上具有至少一个非空隙表层,增加了挠性基体的抗张强度并且使得片材更易于制造。与制成所有层都有空隙的片材相比,较高的抗张强度也使得可制成宽度更宽并且拉伸比更高的片材。对层的共挤压进一步简化了制造工艺。
为了使提供的数字印刷技术可用于高质量包装、可处理文本、图形和图像、使小批量印刷工作经济并且准确再现肤色,优选是卤化银成像。卤化银技术可以是黑白或彩色。优选在将卤化银成像层应用于包装之前进行曝光和显影。本发明的挠性基体具有在高速贴标签设备中可使图像有效传递和应用所必需的抗张强度特性和摩擦系数特性。通过涂覆含压敏粘合剂的挠性标签原料的光敏卤化银成像层形成了本发明的基体。利用韧性的衬里材料来支持成像层、表层材料和压敏粘合剂并且传送通过贴标签设备。因为优选的光敏卤化银成像层易被环境溶剂比如水和手油损坏,优选将本发明的环保层在图像显影后施加于光敏卤化银成像层,因为图像显影用液体化学处理药剂必须能够有效渗透成像层的表面,从而与卤化银和利用典型卤化银成像处理的成色剂接触。环保层一般不透过显影剂化学药剂。
虽然由于上述原因而优选卤化银图像,但本发明的环保层也可用于其它的成像材料比如喷墨、热和电子照相等。特别发现可用于含水溶性胶状粘合剂比如明胶和聚乙烯醇等的那些材料。
喷墨印刷是用于产生图像的非冲击(non-Impact)方法,它以象素乘象素的方式使墨滴沉积至数字信号响应的图像记录元件。可利用各种方法来控制墨滴在图像记录元件上的沉积以产生所需要的图像。在一种被称为连续喷墨的方法中,连续的滴流被带电并且以成像方式被偏离至图像记录元件的表面,而未成像的小滴被捕获并且返回墨槽。在另一种被称为依令下滴的方法中,单个的墨滴被按需发射至图像记录元件上以形成所需图像。在依令下滴印刷中控制墨滴发射的常见方法包括压电转换器和热气泡形成。已发现喷墨打印机在自标签工业至小批量印刷至桌面文件和图形成像范围的市场均有很宽的应用。
可将用于各种喷墨打印机的油墨分成染料基或颜料基。染料是被载色剂以分子形式分散或溶剂化的着色剂。载色剂在室温下可以是液体或固体。常用的载色剂是水或水与有机共溶剂的混合物。每个染料分子被载色剂分子包围。在染料基油墨中,在显微镜下没有发现颗粒。尽管近来在染料基喷墨油墨领域已有许多进展,但是该油墨仍被比如普通纸上的光学密度低并且耐光性差的缺点所困扰。当用水作载色剂时,该油墨的耐水性通常也差。
喷墨记录元件通常包括一个支持体,该支持体的至少一个表面上具有接受油墨或形成图像的层。接受油墨层可以是膨胀吸收油墨的聚合物层或通过毛细作用吸附油墨的多孔层。
通过印刷在喷墨记录元件上而形成的喷墨印刷品会经历环境退化。它们尤其易受水污、染料渗流、聚结和光褪色的损环。例如,由于喷墨染料是水溶性的,当成像后水与受体接触时,它们可自图像层中的位置迁移。高度可膨胀亲水层可花费不希望的长时间来干燥,降低了印刷速度,并且当离开后与水的接触时会溶解,从而损坏了印刷的图像。多孔层加速了油墨介质的吸收,但是通常面临不充分的光泽和严重的光褪色。
粘合剂也可用于本发明的图像接受层。在一个优选的实施方式中,粘合剂是水溶性胶状聚合物。可用于本发明的水溶性胶状聚合物的例子包括聚(乙烯醇)、聚乙烯吡咯烷酮、聚(乙基恶唑啉)、聚-N-乙烯基乙酰胺、未去离子或去离子的IV型骨明胶、酸处理的骨胶原明胶、猪皮明胶、乙酰化的明胶、邻苯二甲酰化明胶、氧化的明胶、壳聚糖、聚(环氧烷)、磺化的聚酯、部分水解的聚(乙烯基乙酸酯-合-乙烯基醇)、聚(丙烯酸)、聚(1-乙烯基吡咯烷酮)、聚(苯乙烯磺酸钠)、聚(2-丙烯酰氨基-2-甲磺酸)、聚丙烯酰胺或其混合物。在本发明的一个优选实施方式中,粘结剂是明胶或聚乙烯醇。
如果将亲水聚合物用于图像接受层,其存在量为约0.02-约30g/m2图像接受层,优选约0.04-约16g/m2图像接受层。
也可将乳胶聚合物颗粒和/或无机氧化物颗粒用作图像接受层的粘合剂,从而增加层的孔隙度并且改进干燥时间。优选乳胶聚合物颗粒和/或无机氧化物颗粒是阳离子或中性的。无机氧化物颗粒的例子包括硫酸钡、碳酸钙、粘土、二氧化硅或氧化铝、或其混合物。此时,图像接受层中细粒的重量百分数是约80-约95%,优选约85-90%。
可通过加入有机或无机酸或碱来调节用于本发明的含水油墨组合物的pH。可利用的油墨具有优选为约2-10的pH,这取决于所用染料的类型。典型的无机酸包括盐酸、磷酸和硫酸。典型的有机酸包括甲磺酸、乙酸和和乳酸。典型的无机碱包括碱金属氢氧化物和碳酸盐。典型的有机碱包括氨、三乙醇胺和四甲基乙二胺。
本发明所用的喷墨组合物利用湿润剂来有助于阻止印刷头的小孔中油墨变干或结壳。可利用的润湿剂的例子包括多元醇比如乙二醇、二甘醇、三甘醇、丙二醇、四甘醇、聚乙二醇、丙三醇、2-甲基-2,4-戊二醇、1,2,6-己三醇和硫甘醇;衍生自烷撑二醇的低级烷基一醚或二醚,比如乙二醇一甲醚或一乙醚、二甘醇一甲醚或一乙醚、丙二醇一甲醚或一乙醚、三甘醇一甲醚或一乙醚、二甘醇二甲醚或二乙醚和二甘醇一丁醚;含氮环状化合物比如吡咯烷酮、N-甲基-2-吡咯烷酮和1,3-二甲基-2-咪唑啉酮;以及含硫化合物比如二甲基亚砜和四亚甲基砜。本发明所用组合物优选润湿剂是二甘醇、丙三醇或二甘醇一丁醚。
也可将与水混溶的有机溶剂加入本发明所用的含水油墨中,从而特别是当基体是尺寸大的纸时有助于使油墨渗透接受基体。该溶剂的例子包括醇比如甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、仲丁醇、叔丁醇、异丁醇、糠醇和四氢呋喃醇;酮或酮醇比如丙酮、甲乙酮和二丙酮醇;醚比如四氢呋喃和二噁烷;以及酯比如乳酸乙酯、碳酸亚乙酯和碳酸异丙烯酯。
可加入表面活性剂来将油墨的表面张力调节至合适的程度。表面活性剂可以是阴离子型、阳离子型、两性型或非离子型。
也将杀生物剂加入本发明所用的组合物以抑制微生物比如霉和真菌等在含水油墨中生长。用于本发明所用组合物的杀生物剂优选是最终浓度为0.0001-0.5重量%的Proxel GXL(Zeneca SpecialtiesCo.)。
用于本发明材料的典型油墨组合物可含有例如以重量计的下述取代物:着色剂(0.05-5%)、水(20-95%)、润湿剂(5-70%)、水可混溶的共溶剂(2-20%)、表面活性剂(0.1-10%)、杀生物剂(0.05-5%)和pH控制剂(0.1-10%)。
可任选地存在于本发明所用喷墨油墨组合物的其它添加剂包括增稠剂、导电率增强剂、anti-kogation剂、干燥剂和消泡剂。
本发明所用的喷墨油墨可用于喷墨印刷中,其中以控制方式通过喷墨印刷机印刷头的许多喷嘴或小孔喷出小滴而将油墨液滴施加于油墨接受层基体。
本发明方法所用的图像记录层也可含有各种已知添加剂,包括为了有助于非保护特性并且控制其防污的遮光剂比如二氧化钛、氧化锌、二氧化硅和聚合珠比如交联的聚(甲基丙烯酸甲酯)或聚苯乙烯珠;表面活性剂比如非离子型、烃或碳氟表面活性剂,或阳离子表面活性剂比如季铵盐;荧光染料;pH控制剂;防沫剂;润滑剂;防腐剂;粘度修正剂;染料定影剂;防水剂;分散剂;UV吸收剂;防霉剂;媒染剂;抗静电剂;抗氧化剂和荧光增白剂等。如果需要也可将硬化剂加入油墨接受层中。
为了改善图像记录层与支持体的粘结,可在支持体表面施加于图像记录层之前对其进行电晕放电处理。
另外,也可将胶层、比如由卤代苯酚或部分水解的氯乙烯-醋酸乙烯共聚物形成的层施加于支持体的表面,从而增加与图像记录层的粘结。如果使用胶层,其厚度(即干涂层厚度)应小于约2μm。
为了预期的目的,喷墨图像记录层可以任意的有效量存在。一般地,当其存在量为约2-约44g/m2时得到的结果好,优选为约6-约32g/m2,这相当于约2-约40μm的干厚度,为了平衡油墨的吸收、干燥时间和材料使用量,优选约6-约30μm。
具体实施方式
下面的实施例用于解释本发明。但是,应理解为本发明并不受这些解释性实施例的限制。
用于本文所述实施例环保层的UV可固化组分可通过市售得到。RD1020、RD1200、RD1220和RD707均为从R&D Coating,Inc.得到的丙烯酸基单体和低聚物,亦为丙烯酸酯基单体和低聚物的Radcure504W和Radcure 159SLV从Rad-Crue公司获得,从QureTech获得的L533-119以及从Dalcor Products Company,Inc获得的ImagegardFP-3/MF-1,一种环氧基外涂层组分。从Aldrich获得的蜂蜡和从Acros获得的巴西棕榈蜡。
利用下述配方和设计在卤化银成像并且处理的标签上涂覆所有的辐射可固化环保层。
通过将光敏卤化银彩色成像层施加于压敏标签原料上而产生了卤化银压敏包装标签。标签原料由涂覆有压敏粘合剂的挠性白色双轴取向的聚丙烯表层原料组成,该粘结层叠压于高强度的聚酯衬里上。光敏卤化银成像层是能够准确再现肤色的黄色、品红色和青色成色剂体系。在对该标签原料涂覆环保层之前对其进行成像和处理。双轴取向的聚烯烃表层原料:
复合聚烯烃片(31μm厚)(d=0.68g/cc)由微空隙并且取向的聚丙烯芯(总片厚的近60%)和位于空隙层两侧的均聚物非微空隙取向的聚丙烯层组成,使用的空隙引发材料是聚(对苯二甲酸丁二酯)。聚烯烃片的表层由聚乙烯和蓝色颜料组成。邻近空隙层的聚丙烯层含4%的金红石TiO2和荧光增白剂。卤化银成像层施加于蓝色调的聚乙烯表层上。压敏粘合剂:
持久的水基丙烯酸粘合剂12μm厚聚酯衬里:
37μm厚的聚对苯二甲酸乙二酯衬里是透明的。聚对苯二甲酸乙二酯基底在机器方向具有15毫牛顿的刚度并且在横向为20毫牛顿。
在加入实施例的图像层之前照相包装标签材料的结构如下:
有空隙的聚丙烯基底
丙烯酸压敏粘合剂
聚酯衬里
按照如下方式对氯化银乳剂进行化学和光学增感。在增感作用之后加入含N-甲基-异噻唑啉酮和N-甲基-5-氯-异噻唑啉酮混合物的杀生物剂。
蓝色感光乳剂(Blue EM-1):通过在含有戊二酰二氨基苯基二硫化物、明胶胶溶剂和硫醚催熟剂的充分搅拌容器中加入约等摩尔的硝酸银和氯化钠溶液沉淀得到了高氯化物卤化银乳剂。在卤化银颗粒形成过程中,为了大多数沉淀加入了五氯亚硝酰基锇(II)酸铈掺杂剂,接着加入了六氰基钌(II)酸钾、(5-甲基噻唑)-五氯铱酸钾、少量的KI溶液和没有任何掺杂剂的壳(shelling)。所得的乳剂含有边长为0.6μm的立方形颗粒。通过加入硫化亚金的胶状悬浮液并且缓慢加热至60℃、其间加入蓝色增感染料BSD-4、六氯铱酸钾、Lippmann溴化物和1-(3-乙酰氨基苯基)-5-巯基四唑来使乳剂的增感最佳。绿色感光乳剂(Green EM-1):
通过在含有明胶胶溶剂和硫醚催熟剂的充分搅拌容器中加入约等摩尔的硝酸银和氯化钠溶液沉淀得到了高氯化物卤化银乳剂。在卤化银颗粒形成过程中,为了大多数沉淀加入了五氯亚硝酰基锇(II)酸铈掺杂剂,接着加入了(5-甲基噻唑)-五氯铱酸钾。所得的乳剂含有边长为0.3μm的立方形颗粒。通过加入戊二酰二氨基苯基二硫化物、硫化亚金的胶状悬浮液并且缓慢加热至55℃、其间加入六氯铱酸钾掺杂的Lippmann溴化物、绿色增感染料GSD-1的液晶悬浮液和1-(3-乙酰氨基苯基)-5-巯基四唑来使乳剂的增感最佳。
红色感光乳剂(Red EM-1):通过在含有明胶胶溶剂和硫醚催熟剂的充分搅拌容器中加入约等摩尔的硝酸银和氯化钠溶液沉淀得到了高氯化物卤化银乳剂。在卤化银颗粒形成过程中,加入了六氰基钌(II)酸钾和(5-甲基噻唑)-五氯铱酸钾。所得的乳剂含有边长为0.4μm的立方形颗粒。通过加入戊二酰二氨基苯基二硫化物、硫代硫酸钠、三钾二(2-[3-(2-硫苯甲酰氨基)苯基]-巯基四唑}金(I)并且缓慢加热至64℃、其间加入1-(3-乙酰氨基苯基)-5-巯基四唑、六氯铱酸钾和溴化钾来使乳剂的增感最佳。接着将乳胶冷却至40℃,pH调节至6.0并且加入红色增感染料RSD-1。
通过本领域已知的方法使成色剂分散体乳剂化,接着将下述层涂覆于下述支持体上:
利用下面的肤色最佳的光敏卤化银成像层来制备利用本发明标签基底材料的照相标签。利用幕式淋涂方法涂覆下面的成像层。用明胶总重量1.95%的二(乙烯磺酰基甲基)醚使含明胶层硬化。
表1
层 | 物项 | 沉积量(g/m2) |
层1 | 蓝敏层 | |
明胶 | 1.3127 | |
蓝敏银(Blue EM-1) | 0.2399 | |
Y-4 | 0.4143 | |
ST-23 | 0.4842 | |
柠檬酸三丁酯 | 0.2179 | |
ST-24 | 0.1211 | |
ST-16 | 0.0095 | |
苯基巯基四唑钠 | 0.0001 | |
哌啶子基己糖还原酮 | 0.0024 | |
5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮/2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮(3/1) | 0.0002 | |
SF-1 | 0.0366 | |
氯化钾 | 0.0204 | |
染料-1 | 0.0148 | |
层2 | 中间层 | |
明胶 | 0.7532 | |
ST-4 | 0.1076 | |
S-3 | 0.1969 | |
5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮/2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮(3/1) | 0.0001 | |
儿茶酚二磺酸酯 | 0.0323 |
SF-1 | 0.0081 | |
层3 | 绿敏层 | |
明胶 | 1.1944 | |
绿敏银(Green EM-1) | 0.1011 | |
M-4 | 0.2077 | |
油醇 | 0.2174 | |
S-3 | 0.1119 | |
ST-21 | 0.0398 | |
ST-22 | 0.2841 | |
染料-2 | 0.0073 | |
5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮/2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮(3/1) | 0.0001 | |
SF-1 | 0.0236 | |
氯化钾 | 0.0204 | |
苯基巯基四唑钠 | 0.0007 | |
层4 | M/C中间层 | |
明胶 | 0.7532 | |
ST-4 | 0.1076 | |
S-3 | 0.1969 | |
丙烯酰胺/叔丁基丙烯酰胺磺酸酯共聚物 | 0.0541 | |
二-乙烯基磺酰甲烷 | 0.1390 | |
3,5-二氨基安息香酸 | 0.0001 | |
柠檬酸 | 0.0007 | |
儿茶酚二磺酸酯 | 0.0323 | |
5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮/2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮(3/1) | 0.0001 | |
层5 | 红敏层 | |
明胶 | 1.3588 |
红敏银(Red EM-1) | 0.1883 | |
IC-35 | 0.2324 | |
IC-36 | 0.0258 | |
UV-2 | 0.3551 | |
二丁基癸二酸酯 | 0.4358 | |
S-6 | 0.1453 | |
染料-3 | 0.0229 | |
对甲苯硫代磺酸钾 | 0.0026 | |
5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮/2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮(3/1) | 0.0001 | |
苯基巯基四唑钠 | 0.0005 | |
SF-1 | 0.0524 | |
层6 | UV外涂层 | |
明胶 | 0.8231 | |
UV-1 | 0.0355 | |
UV-2 | 0.2034 | |
ST-4 | 0.0655 | |
SF-1 | 0.0125 | |
S-6 | 0.0797 | |
5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮/2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮(3/1) | 0.0001 | |
层7 | SOC | |
明胶 | 0.6456 | |
硅溶胶AMTM(硅胶) | 0.1614 | |
聚二甲基硅氧烷(DC200TM) | 0.0202 | |
5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮/2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮(3/1) | 0.0001 | |
SF-2 | 0.0032 |
表面活性剂15-S-5TM(表面活性剂) | 0.0020 | |
SF-1 | 0.0081 | |
气溶胶0TTM(表面活性剂) | 0.0029 |
用数字CRT照相印刷机印刷涂覆于该实施例标签支持体上的光敏卤化银乳剂卷。在照相包装标签材料上印刷了包括图形、文本和图像在内的几个测试图像。然后用标准反射照相RA4湿化学药剂使印刷的图像显影。此时在薄标签支持体上形成了图像。利用挤压料斗涂覆法自涂覆液在成像层最上部明胶层以13重量%固体涂覆用于本发明的环保层和底料层。
成像并且保护的卤化银压敏包装标签的结构如下:
环保层
底料层
显影的卤化银成像层(黄色、品红色和青色)
有空隙的聚丙烯基底
丙烯酸压敏粘合剂
聚酯衬里标签测试水测试
为了测试保护外涂层对水的阻挡性能,将一滴水置于该涂层上并且在抖落后放置10分钟。肉眼观察出现或未出现膨胀,然后用织物擦拭该区域以检测该表面的任何粘性。粘合性测试
用锋利刀片轻轻划所述涂层的表面,以产生由至少5块组成的类似由交叉的平行线画出的阴影图案。为了测试该层与其下的明胶层的粘合性,用Scotch胶带紧紧压在该交叉阴影区域的同时以约180度的角度牵引并且检查该涂层的移动。给定该涂层的等级级别为0-5,0表示未移动,0-1表示块边缘有一些移动,1表示整块移动等。级别为5表示移动大于3块。摩擦实验实施例1-6
在带有卤化银成像和处理的标签原料的三聚物偏二氯乙烯/丙烯酸甲酯/衣康酸底料层上,利用第一号Meyer绕线杆涂覆的表1所列辐射可固化组合物作为环保层(以0.54g/m2涂层重),并且以150英尺每分钟的速度使其通过6英寸Fusion UV H+灯泡来固化之。固化层的干覆盖度为2.46g/m2。对涂覆的样品和未涂覆环保层的对比样进行水测试。在所有的情况下,与当擦拭湿时会膨胀并且有污点的对比层相比,保护性的外涂层提供了优异的水阻挡性能。
表2
实施例7-12
实施例 | UV系统 | 抗水性 |
1(对比) | 无 | 差 |
2(发明) | RD 1020(丙烯酸) | 优异 |
3(发明) | RD 1200(丙烯酸) | 优异 |
4(发明) | Radcure 504W(丙烯酸) | 优异 |
5(发明) | Imagegard FP-3(环氧) | 优异 |
6(发明) | L533-199 | 优异 |
这些实施例表明了利用底料层对UV固化的环保层与其下的明胶层之间粘合性能的改进。通过涂覆三聚物偏二氯乙烯/丙烯酸甲酯/衣康酸首先将底料层涂覆至卤化银成像和处理的标签原料,由此得到了0.54g/m2的涂层重。利用第一号Meyer绕线杆将表3所列的辐射可固化组合物涂覆在底料涂覆的标签原料上作为环保层,并且以150英尺每分钟的速度使其通过6英寸Fusion UV H+灯泡来固化之。固化层的干覆盖度为2.46g/m2。如表3所示,当为L533-119时,将其涂覆在底料上该层没有显示出粘合失败,反之在没有底料时会从明胶表面层离。另外,当UV可固化单体难于使亲水明胶表面润湿时,当涂覆于底料层上时,其润湿性得到了极大的提高。
表3
实施例13-15
实施例 | UV系统 | 底料 | 粘合(失败) | 润湿性 |
7 | L533-119 | 无 | 5 | 差 |
8 | L533-119 | 0 | 优异 | |
9 | RD 1220(丙烯酸) | 无 | 5 | 差 |
10 | RD 1220(丙烯酸) | 0 | 优异 | |
11 | RD 707(丙烯酸) | 无 | 5 | 差 |
12 | RD 707(丙烯酸) | 0 | 优异 |
实施例13-15表示利用蜡来降低环保涂层面对面的摩擦。利用第一号Meyer绕线杆将Imagegard FP-3涂覆在卤化银成像和处理的标签原料上作为环保层,并且以150英尺每分钟的速度使其通过6英寸Fusion UV H+灯泡来固化之。固化层的干覆盖度为2.46g/m2。制成的三个相似涂层,相对于UV固化聚合物分别含有百分之一的来自DowCorning的蜂蜡(BW)、巴西棕榈蜡(CW)和硅氧烷流体(SF)DC200。测量了每个样品的面对面摩擦。如表4所示,与包括硅氧烷流体的对比样相比,蜡在减小面对面粘性方面表现出明显的改进。
Claims (10)
1.一种包装材料,它依次包括紫外辐射固化的环保层、底料层、亲水图像层、基底层和粘结层。
2.权利要求1的包装材料,其中所述亲水图像层包括利用卤化银形成的图像。
3.权利要求1或2的包装材料,其中所述亲水图像层包括利用喷墨印刷形成的图像。
4.权利要求1-3中任一项的包装材料,其中所述亲水图像层包括利用电子照相形成的图像。
5.权利要求1-3中任一项的包装材料,其中所述底料层包括含酸官能性的丙烯酸类乳胶共聚物。
6.权利要求1-3中任一项的包装材料,其中所述底料层包括偏二氯乙烯。
7.权利要求1-6中任一项的包装材料,其中所述环保层包括丙烯酸酯聚合物。
8.权利要求1-7中任一项的包装材料,其中所述环保层的Rockwell R硬度大于90。
9.权利要求1-8中任一项的包装材料,还包括润滑剂,它位于与所述底料层相对侧的所述环保层上。
10.权利要求9的包装材料,其中所述润滑剂其本身的摩擦系数小于0.5。
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PB01 | Publication | ||
C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
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