支撑材料的制作方法

专利名称：支撑材料的制作方法
技术领域：
本发明涉及利用原纸和设在原纸正面上的至少一个热塑层进行照相及非照相成象技术中用的支撑材料。
精制照相和非照相成象技术用纸的原则是用至少一个聚烯烃层通过挤压、复合挤压、或叠片工艺进行表面结合。其目的是改善基底材料的外观及性能。其中的用聚烯烃涂敷是重要的步骤。
为了涂敷成象技术用纸的正面，常使用低密度聚乙烯(LDPE)。这种聚合物的优点主要是其价格便宜，而且很易于处理。所以，事实证明毫无问题就可以挤压出具有均匀厚度的薄膜。涂敷有聚乙烯的照相纸毫无问题可以进行进一步处理，也就是说，在其上还可以涂敷光敏乳剂层。在照相乳胶的明胶和涂层纸之间的良好粘接可以通过聚乙烯(PE)纸的冕光处理实现。但是，与其他聚合物涂层相比，聚乙烯涂层还有一系列缺点。热处理时，LDPE分子容易产生交联反应，而这会显著增加熔体黏度。这个机制导致待涂敷的纸基层的不平坦，而这是由纤维结构导致的，在挤压涂敷过程中，只能补偿到一个难以令人满意的程度。这就会导致涂敷后的纸在光泽和平滑度上的减少。此外，还能观察到在中间影象色调上厚度的波动，这称为在涂敷照相乳剂的纸上的斑纹(mottle)。
在热塑处理技术中聚丙烯没有这些问题。在处理过程中，观察到的是熔体黏度的急剧减小，这可以解释为没有后来的交联反应的聚合物链的局部断裂。所以聚丙烯显然比LDPE更适合用来均衡待涂敷的纸基层的平坦度，从而得到挤压纸的光学平滑表面。
但是，在聚丙烯的涂敷和进一步处理过程中产生了一系列问题。在挤压涂敷过程中，用聚丙烯极难得到挤压薄膜的均匀的涂层厚度，这是因为，从挤压嘴挤压出的薄膜的不适宜的薄膜稳定性导致了，例如收缩，所以导致了在几个g/m2的范围中涂敷量的极大波动。涂敷有聚丙烯均聚物或者聚丙烯/聚乙烯共聚物的纸在涂敷照相乳胶时表现出照相乳胶与载体层在粘接力上的急剧恶化。这个问题即使用强化的冕光处理也不能补偿。除此而外，使用聚丙烯/聚乙烯共聚物时，聚丙烯特有的性能部分丧失。
EP 0880065A公开了一种照相载体材料，其特征是表面基本非常平滑，而且刚度高。这种载体材料由纸支撑和纸正面上的多层薄膜组成。该薄膜至少由三层组成，双向取向。优选聚丙烯薄膜是挤压的。纸支撑和薄膜用挤压的聚乙烯层联结。这个文献的缺点在于制造成本高，且照相乳胶的粘接力不够。为了提高粘接力，必须另外施用粘接层。
类似地，EP0880066A公开了一种纸支撑和多层聚丙烯薄膜上的照相载体材料。这种薄膜挤压涂敷了聚乙烯。结果，得到了照相层需要的粘接力，表面良好，但这增加了与标准照相支撑材料相关的成本。还有的缺点是在聚丙烯薄膜和挤压的聚乙烯层之间存在粘接力问题。
JP 7092607A公开了一种高光泽和良好粘接力的涂敷有聚乙烯的照相载体材料。该单一的聚乙烯层包含作为其主要成分的借助于茂合金属催化剂生产的一种聚乙烯。这种聚乙烯的Mw/Mn所得的比率大于5。这种纸的缺点是易于形成斑纹。用这种支撑材料不能增加刚度。
JP 7270969A公开了一种可以在聚乙烯层的正面和聚丙烯层进行涂敷的照相载体材料。在该文献中，聚丙烯层可以作为上层使用。这得到了一种具有良好光泽的支撑材料。但是，这种结构的材料与乳剂的粘接力不够，在聚合物层之间的粘接力也不能令人满意。
除了表面性能之外，支撑材料的强度值也很重要。采用薄膜或类似于薄膜的材料，可以得到良好的表面质量和高的刚度值。抗断强度等性能一般会减弱。对热塑涂层纸，只涂敷有一层树脂层时，一般来说，抗断强度之类的强度性能良好。
本发明的目的是提供一种照相或非照相成象技术用的支撑材料，该支撑材料具有光滑的表面，与胶片类似，一方面允许照相乳剂或接受层的良好粘接，另一方面在不同的热塑聚合物涂层之间也有良好的粘接力，还具有良好的斑纹性能，高的刚度和抗断强度，同时生产成本低。
以上目的是通过这样一种支撑材料达到的，该支撑材料由正面具有热塑层的原纸构成，该热塑层具有设在原纸上的至少一个聚烯烃层和至少一个聚乙烯层，这些层中的至少一层包含借助于茂合金属催化剂得到的聚乙烯。最好，该聚乙烯层包含茂合金属聚乙烯。
茂合金属聚乙烯是带α-烯烃如丁烯-1、己烯-1或辛烯-1的乙烯的共聚物，借助于茂合金属催化剂制造。这些聚乙烯及其制造方法是已知的。
通过至少一个聚烯烃层和至少一个聚乙烯层的(复合)挤压方法在原纸的表面上敷上一个聚乙烯层。这样，位于原纸上的是聚烯烃层，位于聚烯烃层上方的是聚乙烯层。对聚烯烃层而言，可以使用各种不同的聚乙烯，如HDPE、MDPE或LDPE。这些聚烯烃可以用齐格勒催化剂(Ziegler)或茂合金属催化剂制造。也可以使用聚丙烯、聚丁烯和其他的聚烯烃。
最好，下层是聚丙烯层。利用这种层结构，下层的正面性能如原纸的均匀涂层和良好的光泽可以与聚乙烯的良好粘接性能相结合。
聚烯烃层的施用重量可以是10-35g/m2，优选15-25g/m2。聚乙烯层的施用重量是2-30g/m2，优选10-20g/m2。所有已知的聚丙烯种类都适合于聚丙烯涂层。可以使用丙烯均聚物和/或丙烯共聚物。也可以使用聚丙烯和其他聚烯烃的混合物。特别优选的是长链分支的聚丙烯(HMS型)。为了提高不透明度，可以添加色素如二氧化钛、黏土(高岭土)、碳酸钙或氧化锌。层中的二氧化钛的量可以为0-15％重量，优选5-12％重量。二氧化钛也可以以锐钛矿或金红石的形态使用。
对聚乙烯涂层，优选采用标准LDPE(密度为0.9-0.936g/cm3)和借助于茂合金属催化剂制得的LDPE的混合物。特别合适的茂合金属聚乙烯的Mw/Mn比率≤3.5。优选的Mw/Mn比率为1.8-2.8。茂合金属聚乙烯的比例占10-60％重量，优选20-40％重量。优选的茂合金属LDPE的密度是0.70-0.90g/cm3。为了增加不透明度和洁白度，可以在要加的聚丙烯层中使用色素。优选地，在该层中也以上述两种晶体形态之一使用量为7-20％重量的二氧化钛，优选量为10-16％重量。
原纸的背面可以象正面那样涂敷。优选地，用聚乙烯均聚物和/或共聚物挤压涂敷。背侧层的施用重量为5-60g/m2，优选10-40g/m2。
所有种类的纤维素纤维和合成纤维都适合制造基纸。可以使用松类的和/或落叶的纸浆，用碱性或酸性工艺浸软。对于上浆，所有造纸业中已知的上浆剂和湿强度剂都可以。所有的无机化合物如黏土(高岭土)、碳酸钙和二氧化钛都可以作为色素。基纸可以包含另外的添加剂和辅助试剂如去泡沫剂、光亮剂和着色剂。基纸可以在长网造纸机(Fourdrinier)或杨琪(Yankee)造纸机上制造。基纸的基本重量可以为40-300g/m2。为了提高表面质量，可以用光滑装置或砑光机处理基纸。
按照本发明，用热塑聚合物对原纸进行涂层可以用挤压或复合挤压工艺完成。这种情况下，聚合物层可以逐一涂敷或同时涂敷。挤压速度可以为100到500米/分。
基纸可以具有其他的功能层如抗静电层或可印刷层，这样的功能层可以在纸的正面和/或背面。
下面的例子是对本发明的进一步解释。例子原纸的制造为了制得原纸，将50％重量的落叶硫酸盐纸浆和50％重量的落叶亚硫酸盐纸浆的混合物从物质密度为4％搅拌到35°SR的程度。在纸浆悬浮液中加入上浆物质玉米淀粉、聚酰胺/聚胺表氯醇树脂、烷基烯酮二聚体(alkyl ketendimes)、环氧化物、和脂肪酸酰胺，由此制得重190g/m2的原纸。用聚乙烯醇溶液对该纸进行表面上浆处理，并打光。例1在原纸的正面通过复合挤压工艺敷上聚丙烯作为下层，聚乙烯作为上层。这些层的组成为聚丙烯层80％重量的来自Montell的聚丙烯PF-611，20％重量的LLDPE母炼胶，该母炼胶含50％重量的金红石形态的二氧化钛。涂敷重量为20g/m2。聚乙烯层20％重量的茂合金属聚乙烯，AffinityEG8200，59％重量的LDPE，StamylanLD 2304，21％重量的LDPE母炼胶，该母炼胶含50％重量的锐钛矿形态的二氧化钛。涂敷重量为15g/m2。例2在原纸的正面通过复合挤压工艺敷上聚丙烯作为下层，聚乙烯作为上层。这些层的组成为聚丙烯层80％重量的来自Montell的聚丙烯PF-611，20％重量的LLDPE母炼胶，该母炼胶含50％重量的金红石形态的二氧化钛。涂敷重量为20g/m2。聚乙烯层30％重量的茂合金属聚乙烯，AffinityEG8200，50％重量的LDPE，StamylanLD2304，20％重量的LDPE母炼胶，该母炼胶含50％重量的金红石形态的二氧化钛。涂敷重量为15g/m2。例3在原纸的正面通过复合挤压工艺敷上聚丙烯作为下层，聚乙烯作为上层。这些层的组成为聚丙烯层80％重量的来自Montell的聚丙烯PF-611，20％重量的LLDPE母炼胶，该母炼胶含50％重量的金红石形态的二氧化钛。涂敷重量为20g/m2。聚乙烯层60％重量的茂合金属聚乙烯AffinityEG8200，20％重量的LDPE，StamylanLD2304，20％重量的LDPE母炼胶，该母炼胶含50％重量的金红石形态的二氧化钛。涂敷重量为15g/m2。例4在原纸的正面通过复合挤压工艺敷上聚乙烯作为下层，聚乙烯作为上层。这些层的组成为聚乙烯下层80％重量的LDPE，StamylanLD2304，20％重量的LDPE母炼胶，该母炼胶含50％重量的金红石形态的二氧化钛。涂敷重量为20g/m2。聚乙烯层20％重量的茂合金属聚乙烯，AffinityEG8200，60％重量的LDPE，StamylanLD2304，20％重量的LDPE母炼胶，该母炼胶含50％重量的金红石形态的二氧化钛。涂敷重量为15g/m2。例5在原纸的正面通过复合挤压工艺敷上聚丙烯/聚乙烯作为下层，聚乙烯作为上层。这些层的组成为聚丙烯/聚乙烯层60％重量的来自Montell的聚丙烯PF-611，20％重量的茂合金属聚乙烯AffinityEG8200，20％重量的LLDPE母炼胶，该母炼胶含50％重量的金红石形态的二氧化钛。涂敷重量为20g/m2。聚乙烯层80％重量的LDPE，StamylanLD2304，20％重量的LDPE母炼胶，该母炼胶含50％重量的金红石形态的二氧化钛。涂敷重量为15g/m2。
AffinityEG8200是一种茂合金属聚乙烯，其密度为0.870g/cm3，熔体指数为5.0g/10min，Mw/Mn比率为2.8。
StamylanLD2304是一种LDPE，其密度为0.923g/cm3，熔体指数为4.4dg/min。
PF-611是一种聚丙烯均聚物，其密度为0.90g/cm3，熔体指数为30dg/min。
纸的背面在以上例子中用挤压方法涂敷有50％重量的LDPE和50％重量的高密度聚乙烯(HDPE)的混合物。涂敷重量为25g/m2。
对于所有的聚丙烯涂层，熔化压力为151巴，熔化温度为305℃。
对于所有的聚乙烯涂层，熔化压力为145巴，熔化温度为306℃。对比例1涂层为80％重量的LDPE，来自DSM的StamylanLD2304，和20％重量的LDPE母炼胶，该母炼胶含50％重量的金红石形态的二氧化钛，该涂层是通过熔体挤压方法涂敷到原纸上的。涂敷的重量为35g/m2。为了获得良好的乳剂粘接力，涂层支撑材料的表面用30kW的冕光处理功率进行了照射。对比例2通过复合挤压工艺在原纸上涂敷了两层聚乙烯。总的涂敷重量为35g/m2。这两层聚乙烯都具有如下组成80％重量的LDPE，来自DSM的StamylanLD2304，和20％重量的LDPE母炼胶，该母炼胶含50％重量的金红石形态的二氧化钛。对比例3把例1的聚丙烯通过复合挤压方法涂敷到原纸上作为底层。与JP7092607类似，上层涂敷的是一种LDPE和一种茂合金属聚乙烯的混合物，该茂合金属聚乙烯的Mw/Mn比率为5.7。聚丙烯层的涂敷重量为20g/m2，聚乙烯层的涂敷重量为15g/m2。对比例4把例4的聚丙烯通过挤压方法涂敷到原纸上，涂敷重量为35g/m2。
纸的背面在以上对比例中用挤压方法涂敷有50％重量的LDPE和50％重量的高密度聚乙烯(HDPE)的混合物。涂敷重量为25g/m2。
关于例1到例5和对比例进行了以下的测试光泽测量例1到例5的试样和对比例的试样都涂敷了光敏溴化银乳剂。对这些试样进行光照并在黑板上观察其变化。在这些黑板上进行的光泽测试用的是三角光泽测量仪，按照DIN67530在20°的角度下测量。
斑纹例1到例5的试样和对比例的试样都涂敷了光敏溴化银乳剂。对这些试样进行中等灰度的光照，测定其变化。以对比例的1～6级(非常好→杂乱)为基础，用肉眼估计了斑纹情况。
粘接力例1到例5的试样和对比例的试样都涂敷了光敏溴化银乳剂。对这些试样进行中等灰度的光照并观察其变化。湿乳剂被轻微划伤。然后在损坏点上把布摩擦20次。乳剂的脱落用人眼按照1-6级(没有任何脱落到显著的表面脱落)评定。
测试的结果如表1所示。
表1
测量的结果显示，按照本发明，通过形成上述层，可以制得光泽高、斑纹性能好、且照相层与支撑材料的上树脂层之间的粘接力高的支撑材料。另外，刚度和抗断强度也得到了提高。
在对比例3中不能够在聚丙烯和聚乙烯层之间得到足够的粘接力。
权利要求
1.一种利用原纸和设在原纸正面上的热塑层进行照相及非照相成象技术中用的支撑材料，其特征是，所述热塑层包含设在原纸上的至少一个聚烯烃层和至少一个设在聚烯烃层上的聚乙烯层，这些层中的至少一层包含借助于茂合金属催化剂得到的聚乙烯。
2.如权利要求1所述的支撑材料，其特征是，所述的茂合金属聚乙烯包含在所述聚乙烯层中。
3.如权利要求1或2所述的支撑材料，其特征是，所述的茂合金属聚乙烯的Mw/Mn比率小于等于3.5。
4.如权利要求1到3之一所述的支撑材料，其特征是，所述的茂合金属聚乙烯的密度为0.70-0.90g/cm3。
5.如权利要求1到4之一所述的支撑材料，其特征是，所述的茂合金属聚乙烯在所述层中所占的层重的比例为10-60％重量。
6.如权利要求1到5之一所述的支撑材料，其特征是，所述的聚烯烃层包含聚丙烯均聚物和/或共聚物。
7.如权利要求1到6之一所述的支撑材料作为照相基纸的应用。
8.如权利要求1到6之一所述的支撑材料作为记录层的载体的应用，用于按照喷墨打印技术进行打印。
9.如权利要求1到6之一所述的支撑材料作为记录层的载体的应用，用于通过着色剂热扩散进行印刷。
全文摘要
本发明涉及利用原纸和设在原纸正面上的热塑层进行照相及非照相成象技术中用的支撑材料,该热塑层的特征是包括设在原纸上的至少一个聚烯烃层,并包含至少一个位于聚烯烃层上的聚乙烯层,这些层中的至少一层包含借助于茂合金属催化剂得到的聚乙烯。
文档编号B41M5/50GK1320836SQ01104269
公开日2001年11月7日 申请日期2001年2月27日 优先权日2000年2月28日
发明者赖纳·施泰因贝克, 德特勒夫·瓦克尔 申请人:小费利克斯舍尔勒尔照相和特种纸两合公司