吸墨性泡沫制品制造技术

本发明专利技术涉及一种取向并具有吸墨性表面的泡沫制品，也涉及制造该制品的方法。本发明专利技术提供可印刷的基材，其包括至少一个高熔体强度、取向的并具有吸墨性表面的聚丙烯泡沫层。该高熔体强度聚丙烯在１９０℃下的熔体强度为２５～６０ｃＮ。该吸墨性表面可包括氧化处理如电晕或火焰处理的泡沫表面或可在泡沫表面上包括吸墨性涂层，如底漆涂层。该取向泡沫制品特别适用于制备印刷的安全文件，如货币、股票和债券证明、出生和死亡证明、土地所有权证明和清单等。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种具有吸墨性表面的取向泡沫制品及制造该制品的方法。背景与纸不同的是多种薄膜材料不具备固有吸收在印刷过程中通常使用的油墨的能力。然而纸不是特别耐久的基材，并会因处理、环境原因及水而受损。由于塑料薄膜基本上是不透液体的，所以在聚合基材上俘获成像油墨是技术难题。公知的是涂覆到薄膜材料上的亲水性涂层可提供喷墨成像用的接受层。这种接受层可以是多孔的，从而通过毛细作用吸收油墨。这种涂层例如公开于美国专利第5,264,275号中。另一种类型的吸收性吸墨涂层包括当吸收成像油墨滴时能够溶胀的聚合物。这种涂层包括美国专利第3,889,270、4,503,111、4,564,560、4,555,437、4,379,804、5,134,198和5,342,688号中公开的那些。亲水性吸墨涂层也可包括如美国专利第4,379,804号中所述的多层涂层。然而对于多种应用而言，聚合薄膜不能提供与纸基材相同的质地和处理特性。聚合安全文件与其纸副本相比可提供几个优点。特别地，聚合钞票具有大大提高的耐久性和因安全特征带来的防伪性。聚合钞票要求其某些物理性能与更常用的纸钞票相似。这些性能涉及触感、强度、抗撕裂性、处理、折叠和防皱性。美国专利第4,536,016号教导了钞票用层压纸，其具有双轴取向聚合薄膜和用于形成安全特征的非印刷窗口。然而，美国专利第5,698,333和5,935,696号公开了基于’016教导的钞票的缺点，并提供了一种主要是基于聚烯烃层压片的基材结构，其具有改进的物理性能。美国专利第5,393,099和5,449,200号也为’016提供了另一种选择，其中所述的钞票包括与聚合芯层压的纸外层，从而具有纸样的性能。聚合钞票可提供具有被设计用来防伪的安全特征的独特的优点。包括上述那些专利在内的许多涉及钞票的专利都提到在钞票某处上设置透明窗口的可能，这可为真实性提供快速的视觉检查，并且使用复印技术难于复制。在大多数情况下，必须使用额外的处理步骤而加入作为单独构成的安全特征。美国专利第5,234,729号教导了具有较多层并表现出独特的光学性能的聚合层压片。’729专利甚至建议该专利的主题可用于形成塑料货币，但是不能解决此种应用所需的物理性能。请参见其它的参考文献美国专利第4,162,343、4,937,134和5,089,318号。美国专利第6,045,894号教导了具有独特光学性能的多层光学薄膜，其可在某些有价值的文件中用作安全特征，但也没有教导这种薄膜用作钞票的必要实施例，尤其是用作具有所需物理性能的钞票。专利技术概述本专利技术提供一种可印刷的基材，其包括至少一个取向的、高熔体强度并具有吸墨性表面的聚丙烯泡沫层。该吸墨性表面可包括氧化处理如电晕或火焰处理的泡沫表面，或在泡沫表面上可包括吸墨性涂层，如底漆涂层，或可包括层压的或共挤压的吸墨性聚合物薄膜。本专利技术还提供一种多层制品，其包括至少一个取向的、高熔体强度的泡沫层和至少一个非泡沫层。优选地，该非泡沫层是热塑性薄膜层。在这种包括泡沫层和热塑性薄膜层的多层制品结构，泡沫层或薄膜层可于其上具有吸墨性表面。优选地，该多层结构包括两层取向的、高熔体强度聚丙烯泡沫层和置于泡沫层之间的热塑性薄膜层。更优选地，该热塑性薄膜层包括使多层制品具有刚度的热塑性聚合物。本专利技术还提供制造该可印刷的基材的方法，其包括如下步骤提供取向的、高熔体强度聚丙烯泡沫，及在该泡沫的至少一个主表面上提供吸墨性表面。本专利技术还提供制备包括至少一个高熔体强度聚丙烯泡沫层和至少一个热塑性薄膜层的吸墨性多层制品的方法。该泡沫层或该薄膜层可于其上具有吸墨性表面。该多层制品可通过分别制备泡沫层和薄膜层，并通过层压、粘合或其它方式将它们固定在一起，或可将单独的层共挤压成多层制品来制备。如果薄膜层构成最外层，即薄膜/泡沫/薄膜结构，那么薄膜层可通过例如电晕处理成具有吸墨性或处理成吸墨性涂层，或者热塑性薄膜层可固有地具有吸墨性。取向泡沫制品特别可用于制备印刷的安全文件，如货币、股票和债券证明、出生和死亡证明、支票、所有权证明和清单等。聚合文件与其纸副本相比可提供几个优点。特别地，聚合安全文件具有大大提高的耐久性和因安全特征带来的防伪性。某些聚合安全文件要求其某些物理性能与更常用的纸钞票相似。这些性能涉及触感、强度、抗撕裂性、处理、折叠和防皱性。与此前公知的多层光学薄膜、合成纸或货币纸相比，这些泡沫制品表现出改进的变皱性和折缝回复性。适合的模数和撕裂强度、优良的折叠耐受性、变皱性和折缝回复性能适于需要较高耐久性的市场需求。有利的是，本专利技术的制品可提供安全特性，如颜色可转变的颜色可转变的油墨或薄膜、压花、半透明或透明区、全息标记等。当用在安全文件中时这些制品满足或超过美国中央印钞局(U.S.Bureau ofEngraving and Printing)的一个或多个要求，包括变皱测试、耐化学测试和洗涤测试。可以参考印钞局的标准测试方法300.002、300.004和300,005。本专利技术中″高熔体强度聚丙烯″指含有50wt.％或更多丙烯单体单元且在190℃下的熔体强度为25～60cN的均聚物和共聚物。″吸墨″指涂层或处理层，其可被油墨润湿并且油墨与其粘合。α-转变温度Tαc指聚合物结晶亚单元在此温度下能够在较大的片状结晶单元中移动的温度。在该温度以上时可发生层状滑动，并形成伸直链结晶，在此作用下由于聚合物的无定形区被拉伸成片状结晶结构，所以结晶度提高。″安全文件″指可被伪造的文件，其选自但不限于下面的实例货币、股票和债券证明、出生和死亡证明、汽车所有权证明、土地所有权证明和清单等。″小孔泡沫″指平均孔尺寸小于100微米(μm)、优选5～50μm(取向前)的泡沫；″闭孔″指基本上不含有从一个外表面通过材料延伸至另一个外表面的连通的孔通道的泡沫；″操作温度″指在挤出过程中必须实现以在熔融混合物中熔融所有聚合材料的温度；″出口温度″和″出口压力″指在挤压机的最终区中的挤出物的温度和压力；″熔融溶液″或″熔融混合物″指聚合材料、任何所需的添加剂和起泡剂的熔融混合的混合物，其中混合物具有足够流动性，从而可用挤压机加工；″纯聚合物″指含有少量通常的热稳定添加剂的聚合物，但不含有填充剂、颜料或其它着色剂、起泡剂、滑动剂、抗结块剂、润滑剂、增塑剂、加工助剂、抗静电剂、紫外光稳定剂，或其它性能改进剂；″泡沫密度″指给定体积的泡沫的重量；″密度降低率″指基于下式测量泡沫空隙体积的方法 其中ρR是密度降低率，ρf是泡沫密度，ρo是原始材料的密度；″多分散度″指特定泡沫样品的重均孔直径除以数均孔直径的值；其是测量样品中孔尺寸均匀的方法；并由下面的方程来定义 ″均匀性″指多分散度为1.0～2.0的孔尺寸分布；″球形″通常指圆形；其可包括球形、椭圆形或圆环形结构；″聚合物基质″指泡沫的聚合或″非孔″区域；″α-烯烃″指具有3个或更多个碳原子并具有-CH＝CH2基团的烯烃。″总拉伸比″指产品在机器方向和横向的拉伸比，即＝MD×CD。附图简要说明附图说明图1和图2是实施例1的吸墨性制品的扫描电子显微图(SEM)的数字图象。图3是实施例3的吸墨性制品的剖面(MD)的扫描电子显微图(SEM)的数字图象。图4是实施例4的吸墨性制品的剖面(CD)的扫描本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可印刷的基材，其包括至少一个高熔体强度、取向的并具有吸墨性表面的聚丙烯泡沫层。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯托弗K哈斯，罗伯特D泰勒，威廉B布莱克，詹姆斯M约恩萨，特伦斯E库普莱德，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]