專利名稱：用于生產(chǎn)防水耐用的水性噴墨接受介質(zhì)的材料和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及可成像介質(zhì)。更具體地說，本發(fā)明涉及用于如身份證件卡地圖像保留介質(zhì)。
背景技術(shù)：
本發(fā)明的疊層可以用于如身份證件卡等上。身份證件卡和相關(guān)產(chǎn)品已經(jīng)使用了多年，用以建立個人的身份和信用。這些身份證件卡可以包括許多圖像。
一種流行的給身份證件卡成像的方法已經(jīng)在印刷方法中廣泛使用，即染料擴散熱轉(zhuǎn)印法(D2T2)。在這種印刷方法中，利用熱使有色染料轉(zhuǎn)移到卡的結(jié)構(gòu)層中。在名為“安全卡及其制造方法”的共同轉(zhuǎn)讓的美國專利No.5,688,738描述了這種方法。盡管它有明顯的實用性，所述D2T2成像方法是在進行此方法的設(shè)備成本和所需的印刷帶的成本方面都是相對昂貴的。當(dāng)某一組織要生產(chǎn)大量卡時，就強烈需要將每張卡的成本壓低。
隨著低成本高質(zhì)量的噴墨打印機的發(fā)展，對噴墨印刷安全卡已有極大的關(guān)注。在商業(yè)和消費應(yīng)用中，噴墨技術(shù)已經(jīng)變得相當(dāng)流行。能使用個人電腦和臺式打印機在紙上或其它接受介質(zhì)上打印彩色圖像的應(yīng)用包括使用染料和顏料基墨水。后一的墨水能提供更為耐久的圖像，這是因為顏料顆粒在使用噴墨打印機的熱或壓電噴墨印刷頭分送前已經(jīng)包含于分散體中了。
通常，顏料基墨水系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)用在寬格式噴墨打印機上，用于戶外或背后照明的標(biāo)志應(yīng)用。要求顏料具有額外的耐用性，能防止長期暴露在UV下出現(xiàn)褪色。由于成像圖的典型大小和圖的預(yù)定觀察距離，圖的分辨率不需要像照片一樣逼真的重現(xiàn)。而且，所述寬格式圖像需要良好的色飽和度，這可以通過更高的墨水給料體積來提供。典型的寬格式打印機具有約180～600滴/英寸(dpi)的分辨率，且分送30～140皮升(微微升)/滴的墨水。
由于其預(yù)定的用途，所述臺式噴墨打印機和寬格式打印機已經(jīng)大有不同。現(xiàn)在照片圖像可以進行數(shù)字化制作并儲存在磁性介質(zhì)、光盤或者電腦存儲器上。現(xiàn)在需要可以在家或辦公室快速經(jīng)濟地打印照片逼真的圖像。由于操作簡便、噴墨打印機比較經(jīng)濟且墨水技術(shù)的提高，所述噴墨成像方法已經(jīng)能滿足這種需要。為了獲得照片逼真的圖像所需要的連續(xù)色調(diào)外觀，一些噴墨打印機制造商提供了具有更高分辨率、更小墨滴體積和額外顏色的打印機?，F(xiàn)在，典型的噴墨臺式打印機可以具有1440dpi的分辨率，且墨滴體積小到3皮升。而且，一些噴墨打印機不僅僅只能噴出標(biāo)準(zhǔn)的青色、黃色、品紅和黑色(CYMK)。通過改變原先需要的顫動模式增加額外的顏色如淺青色和淺品紅色，以提高其有效分辨率。噴墨打印機的這些改進減少了所用墨水的總量并使成像的質(zhì)量差距得以靠攏，使現(xiàn)在噴墨打印機產(chǎn)生的圖像能和通過熱染料轉(zhuǎn)印技術(shù)制得的圖像相競爭。同時，水性噴墨打印機的優(yōu)點是所述打印機可以在家里和辦公室環(huán)境中工作，而帶有排放的溶液基噴墨打印機卻不能。
存于水性墨水溶液中的水是各種技術(shù)難點的根源。水溶液干燥慢，對濕度敏感，易于被水浸泡損壞。過量的水會導(dǎo)致圖像失真并使圖像滲色。當(dāng)將圖像印在卡的基片上時，過量的水會降低或者阻止卡各層相互粘結(jié)，結(jié)果又會導(dǎo)致出現(xiàn)分層和/或篡改的問題。過量的水也會導(dǎo)致卡在層壓時起泡。
由于卡的高應(yīng)用需求，對于噴墨打印安全卡工業(yè)不存在合適的接受介質(zhì)。通用的噴墨介質(zhì)通常含有水可溶脹涂層、粘合劑或吸收顏料如所有形式的二氧化硅、氧化鋁、沸石、甲基纖維素、聚乙二醇等。若使用如沸石顆粒的顆粒，所述顆粒通常在有缺陷的粘合劑體系中粘合在一起。若使用過多的粘合劑，就不能獲得顆粒間的孔隙。若使用的粘合劑不夠，所述顆粒會像粉末一樣從打印表面起毛剝落。為了得到多孔介質(zhì)的好處，要對粘合劑和顆粒的比例特別關(guān)心，直到現(xiàn)在，這已是獲得可噴墨打印表面的僅僅可行的方法之一。因為所述噴墨本身可以是水性的，故需要這些顆粒。具有這些類型材料的介質(zhì)本身干燥慢，對濕度敏感，在含有高含量顆粒的層中很容易分層，并且被外部水浸泡后分層損壞。因此，通用市售的紙張或者膜涂層技術(shù)對ID卡不起作用，并不能適于這些應(yīng)用。而且，通用噴墨接受介質(zhì)對于ID卡需經(jīng)受的刮擦、磨損和撕裂并不足夠耐用。為了防止這種磨損和撕裂，所述印刷在通用介質(zhì)上的圖可以和涂覆有壓敏粘合劑的保護性塑料層層壓在一起。一些噴墨接受介質(zhì)涂層已經(jīng)制成沒有疊層，用以經(jīng)受磨損和撕裂，但是它們對于軟卡來說往往太脆。這些涂層也不具有足夠的防水性以防止墨水轉(zhuǎn)印。存在一種具有熱熔粘合劑的疊層，并可以用于噴墨成像，但是圖完全干燥后要進行層壓，以消除在加熱時由水和其它揮發(fā)性墨水組分產(chǎn)生的氣泡。同時，所述通用的介質(zhì)也不具有消費者常用的信用卡的外觀和手感，因此，就需要將通用介質(zhì)粘在較硬的基片上，這樣就更有可能出現(xiàn)分層。
日本專利No.11129685A揭示了在邊緣不用墨水印刷的ID卡和方法，以避免噴墨墨水導(dǎo)致分層的問題。但是許多卡發(fā)行者需要邊至邊打印美觀的應(yīng)用。
美國專利No.5,928,789揭示了在強調(diào)永久粘貼噴墨接受表面的困難下再次將所述墨水接受層基本粘合在基片上的需要。
美國專利No.5,443,727揭示了用于在多孔介質(zhì)上印刷，接著熔合孔隙，由此封裝圖的材料和方法。該技術(shù)要求將多孔膜層壓在承載基片上，這是因為它不能作為基片的完整部分形成。
美國專利No.4,384,047揭示了使用偏二氟乙烯聚合物進行膜成形的方法。該專利講解了和本發(fā)明方法的簡便明顯對比的，需要控制涂覆刮刀上澆鑄溶液溫度和濕度然后進行清洗步驟以制造無皺的膜。
美國專利No.4,496,629揭示了可以形容為細微龜裂的，含有沸石或合成沸石和其它無機顆粒的涂層。粘合劑和顆粒的比例為1∶20～1∶5。
美國專利No.3,615,024講述了如何制造有表皮的膜。在使用聚氯乙烯時，在涂料溶液中使用要求苛刻的溶劑和低固體含量。也需要水清洗步驟。
美國專利No.4,048,271揭示了用于溶劑相逆轉(zhuǎn)膜的干燥方法。該專利的揭示強調(diào)需要用于獨立型膜相逆轉(zhuǎn)的高分子量聚合物，但是本發(fā)明基片上的整體澆鑄允許使用低分子量的聚合物。
歐洲專利申請No.EP 0 904 953 A1使用了將PVC顆粒相互粘合形成多孔的體系。
美國專利No.5,374,475揭示了為成為有效的墨水接受體，需要在膠體懸浮體外形成垂直的孔隙或者在孔隙下使用非多孔層用來吸收墨水。該技術(shù)也不允許使用顆?；蛱盍?。
發(fā)明概述
揭示了一種可成像介質(zhì)。本發(fā)明的可成像介質(zhì)包含具有第一表面的基片和覆蓋基片第一表面的多孔層。在有用的實施方式中，在多孔層中置有許多顆粒。應(yīng)該提及的是在另一優(yōu)選實施方式中，對所述顆粒不需要進行特別的排序或排列。在另一優(yōu)選實施方式中，在多孔層中置有許多沸石顆粒。在尤其優(yōu)選的實施方式中，在多孔層中置有許多沸石顆粒和許多交聯(lián)聚乙烯吡咯烷酮顆粒。
本發(fā)明的可成像介質(zhì)可以用于制作身份證件卡、駕駛執(zhí)照、護照等。在優(yōu)選的實施方式中，采用可成像接受介質(zhì)接受由水性墨水組成的圖。在尤其優(yōu)選的實施方式中，采用可成像接受介質(zhì)接受由適用于噴墨打印機的水性著色墨水組成的圖。本發(fā)明的打印圖宜包括一種或多種安全標(biāo)記。適合于一些應(yīng)用的安全標(biāo)記的例子可以包括人的臉部照片、人指紋的圖像、條形碼和/或持卡人簽名的圖像。
用染料墨水打印的可成像介質(zhì)通過和疊層熱熔能防篡改、防水、耐磨損。在優(yōu)選實施方式中，用著色墨水打印的可成像介質(zhì)通過簡單加熱密封，而不需要使用粘合劑、熱熔體、涂層或疊層就能防篡改、耐磨損、防水且在戶外耐用。
附圖簡要說明


圖1是本發(fā)明多層結(jié)構(gòu)非常概略的截面圖。
圖2是本發(fā)明的一個示范性實施方式的結(jié)構(gòu)顯微照片，圖中所示結(jié)構(gòu)放大了約5000倍。
圖3是本發(fā)明的一個示范性實施方式的結(jié)構(gòu)顯微照片，圖中所示結(jié)構(gòu)放大了約1000倍。
圖4是本發(fā)明的一個示范性實施方式的結(jié)構(gòu)顯微照片，圖中所示結(jié)構(gòu)放大了約5000倍。
圖5是本發(fā)明的一個示范性實施方式的結(jié)構(gòu)顯微照片，圖中所示結(jié)構(gòu)放大了約1000倍。
圖6是本發(fā)明多層結(jié)構(gòu)非常概略的截面圖。
圖7是測量如實施例11所述制備的樣品的光譜反射度的曲線圖。
圖8是本發(fā)明的一個示范性實施方式的干澆鑄生產(chǎn)線的示意圖。
優(yōu)選實施方式的詳細說明
參考附圖閱讀以下詳細說明，附圖中以類似的方式給不同附圖中類似元件編號。所述附圖并不是按比例繪制的，它描述了所選擇的實施方式且決不是用于限制發(fā)明的范圍。對于各種元件提供了結(jié)構(gòu)、材料、尺寸和制造方法的例子。本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以認(rèn)識到提供的許多例子具有可利用的合適的替換物。
圖1是本發(fā)明多層結(jié)構(gòu)10的非常概略的截面圖。多層結(jié)構(gòu)10包含基片12、墨水保留系統(tǒng)14、置于基片12一面的覆蓋層16。墨水保留系統(tǒng)14和覆蓋層16也可以同時置于基片12的反面。在圖1的實施方式中，墨水保留系統(tǒng)14包含限定許多孔隙(未顯示)的多孔結(jié)構(gòu)15和多孔結(jié)構(gòu)15內(nèi)放置的許多微粒18和許多顆粒20。圖1的墨水保留系統(tǒng)包括墨水保留涂層19。在和染料基墨水一起使用的優(yōu)選實施方式中，所述墨水保留涂層19被吸入多孔結(jié)構(gòu)15的凹表面內(nèi)。同時在優(yōu)選實施方式中，墨水保留涂層19使多孔結(jié)構(gòu)15變得親水。
含有墨水24的打印圖22位于墨水保留系統(tǒng)14上或者內(nèi)部。在優(yōu)選實施方式中，墨水24包括水性墨水。在尤其優(yōu)選的實施方式中，墨水24包括適用于噴墨打印機的水性墨水。多層結(jié)構(gòu)10宜和噴墨打印機聯(lián)合使用，生產(chǎn)身份證件卡、駕駛執(zhí)照、護照等。打印圖22宜包括一種或多種安全標(biāo)記。適用于某些應(yīng)用的安全標(biāo)記的例子包括人的臉部照片、人指紋的圖像、條形碼和/或持卡人簽名的圖像。應(yīng)該注意的是施加熱和壓力可有利于壓扁所述多孔結(jié)構(gòu)層15，而不會給打印圖22帶來圖缺陷。
多孔結(jié)構(gòu)
如上所述，墨水保留系統(tǒng)14包含限定許多孔隙的多孔結(jié)構(gòu)15。圖2和圖3是本發(fā)明示范性多孔結(jié)構(gòu)的掃描電子顯微(SEM)照片。由所述多孔結(jié)構(gòu)限定的孔隙在圖2和圖3中清晰可見。在圖2和圖3的實施方式中，所述多孔結(jié)構(gòu)內(nèi)置有許多微粒。同時在多孔結(jié)構(gòu)中也置有許多顆粒。
在優(yōu)選實施方式中，所述微粒由交聯(lián)聚乙烯吡咯烷酮(PVP)組成。在此優(yōu)選實施方式中，所述PVP微粒的直徑約為1～20微米。同時在優(yōu)選實施方式中，所述顆粒包括沸石。所述術(shù)語沸石是指各種水合硅酸鋁礦石和它們相應(yīng)的合成化合物?？蛇m用于一些應(yīng)用的沸石可從PQ Corporation of Valley Forge Pennsylvania處購得。在優(yōu)選實施方式中，所述沸石顆粒的直徑約為3～6微米。當(dāng)進行浸水試驗時，包含含有沸石顆粒和交聯(lián)聚乙烯吡咯烷酮微粒的多孔層的身份證件卡樣品產(chǎn)生驚人的結(jié)果。這些驚人的結(jié)果在實施例4～7中得到證實。當(dāng)圖浸水時，在多孔基體中LUVICROSS M微粒、沸石或[(乙烯吡咯烷酮)x(丙烯酸)y(甲基丙烯酸氯化三甲銨基乙酯)z]聚合物本身都不能使墨水轉(zhuǎn)移停止。令人驚奇的是，當(dāng)圖浸水時，沸石和[(乙烯吡咯烷酮)x(丙烯酸)y(甲基丙烯酸氯化三甲銨基乙酯)z]聚合物的混合卻能使墨水轉(zhuǎn)移停止。
雖然不是必要的，本發(fā)明的多孔結(jié)構(gòu)宜通過在基片上干澆鑄來形成。所述多孔結(jié)構(gòu)可以通過首先制備澆鑄涂料制得?？梢栽诓槐畴x本發(fā)明精神和范圍的條件下可采用澆鑄涂料的各種實施方式。優(yōu)選物理狀態(tài)的澆鑄涂料的例子包括均相溶液，分子聚集體的非均相溶液或者很細的膠體懸浮液。本發(fā)明中的澆鑄涂料在正常條件下經(jīng)過長期存儲后能保持穩(wěn)定或亞穩(wěn)定。
所述澆鑄涂料宜加熱形成溶液。所述澆鑄涂料應(yīng)在約1小時內(nèi)加熱至60℃或以上。所述加熱后的溶液變得透明，當(dāng)冷卻到室溫時，它保持上述物理狀態(tài)中的一種。該簡單步驟是獲得含有更高聚合物濃度和混合分子量的溶液的基礎(chǔ)。較低分子量的聚合物不能完全相分離，但是比較適于熱密封。較高分子量的聚合物易于相分離，但是需要更長時間的加熱和加壓密封，且它們會使所述澆鑄溶液在低較濃度下增稠至凝膠樣的稠度。任選地，所述澆鑄涂料可以進行攪動以加快進程。適于一些應(yīng)用的攪動的方法包括攪拌、搖動和超聲波處理。
在將液體組分加熱后，宜將所述澆鑄涂料的固體組分(例如微粒)加入澆鑄涂料中，并冷卻至室溫。目前優(yōu)選此方法是因為它能在混合等過程中提高所述液體組分的目測檢查。若在早期加入固體，它們會使?jié)茶T涂料混濁，導(dǎo)致在制備過程中目測檢查澆鑄涂料質(zhì)量的能力降低。在澆鑄涂料中的微?？梢栽谝欢〞r間后沉淀，但是，所述微粒會在澆鑄涂料中攪拌或混合時再次懸浮。
耐磨損和刮擦的性能可以通過加入可以成膜和/或粘合墨水的熱塑性微粒來提高。這對于不加入保護疊層而制成的產(chǎn)品來說是尤其重要的。能提高這些韌性的具體材料類型為具有35D或更高肖氏硬度的聚酯共聚物。更佳的是，使用肖氏硬度65D以上的聚合物微粒。這些在Bostik有售，商品名為Vitel。所述微粒宜通過將其加入來自30％Vitel和70％MEK溶液的澆鑄涂料溶液中在原位形成。當(dāng)在室溫下混合所述兩種溶液，然后進行攪拌或搖動攪動時，自然形成了所述微粒。該操作最好在加入其它微粒如二氧化硅、沸石或其它微粒之前進行。
干澆鑄方法宜用于形成多孔結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的方法可以包括將所述澆鑄涂料施涂在基片上的步驟。在不背離本發(fā)明精神和范圍的條件下可以采用各種方法將所述澆鑄涂料施涂在基片上?？蛇m用于一些應(yīng)用的方法的例子包括涂覆、泵計量、浸漬、噴涂和傾注。
可以在環(huán)境溫度和濕度以及在環(huán)境大氣(如空氣)中，將本發(fā)明的澆鑄涂料施涂在基片上。在一些應(yīng)用中優(yōu)選在環(huán)境溫度和濕度以及在環(huán)境大氣中澆鑄，這是因為它可以在澆鑄位置(即在澆鑄卷材上開始形成孔隙的地方)消除對控制溫度、濕度和大氣的設(shè)備的需求。
本發(fā)明的方法宜包括將澆鑄涂料分散在基片上的步驟。可以在不背離本發(fā)明精神和范圍的條件下可以采用各種方法將所述澆鑄涂料分散在基片上?？捎糜谝恍?yīng)用的方法的例子包括使用Mayer棒柱、空氣刀、切口棒涂布器和刮刀。所述澆鑄涂料宜以約0.3毫米的濕厚施涂在基片上，它干燥后厚度降到約0.04毫米。所述優(yōu)選的多孔記錄層具有約16克/米2的干重?？紫堵蕛?yōu)選為50％以上，更好為70％以上孔隙體積。所述孔隙體積宜通過系統(tǒng)中聚合物和非溶劑的比例來精確設(shè)定，所述系統(tǒng)為能正確制得多孔表面的指示器。
將所述澆鑄涂料分散后，為了便于干燥可以將所述基片送入通過爐子或干燥器?？梢赃x擇爐溫分布使所需表面結(jié)構(gòu)進一步形成。改變系統(tǒng)的溶劑可以提高溶劑蒸發(fā)過程形成結(jié)構(gòu)的速度。因此，干燥過程的有效線速度和所得表面結(jié)構(gòu)的形成可以通過加快溶劑蒸發(fā)和減慢非溶劑的蒸發(fā)來控制。干燥爐中第一區(qū)的溫度用通過緩慢吹入空氣設(shè)而定在室溫下，使所述多孔層的初級凝膠完全形成。第二爐區(qū)可以提高溫度并吹入空氣。所述溫度通常設(shè)定為僅比多孔聚合物基體的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度稍低的溫度。通過在高溫但低于溶劑沸點的溫度下進行蒸發(fā)，可以將一些溶劑(非溶劑)從所述多孔表面中除去。
然后可以在所選的基片的反面重復(fù)這種干澆鑄技術(shù)。在ID卡的應(yīng)用中，結(jié)果卡的兩面通常都可進行打印。在許多信用卡和銀行卡的背面存在的磁條也可以直接粘在多孔涂層上。和任何一種常規(guī)的卡一樣，所述磁條可以施加在多孔涂層的上面。(然后帶有磁條的卡的部分是不可印刷的，或者要求是不印刷的。)
本發(fā)明所形成的多孔表面可以具有亮白的外觀。在優(yōu)選實施方式中，可見光譜中幾乎全部的光可以均勻地反射。本發(fā)明所形成的多孔表面具有相當(dāng)?shù)偷奈舛群拖喈?dāng)高的反射度。值得注意的是，在很低波長(如紫-藍)的區(qū)域也存在本發(fā)明低吸光度性能。
吸光度(光密度)是被物體吸收的輻射能量和入射在該物體上的能量之比。吸光度的數(shù)學(xué)表達式為
A＝-Log10(IR/IS)
式中，IR為從物體透射的光強，Is為光源的強度。
本發(fā)明的多孔表面可以用作漫反射器。所述多孔表面可以使用各種施涂方法施涂在各基片和物品上。適用于一些應(yīng)用的方法包括浸漬、噴涂、輥涂和涂抹。因為反射性多孔表面可以直接施涂，不需要切割或拼裝反射膜，以貼合物品的形狀。
本發(fā)明的多孔表面也宜作為背后照明的圖像的接受體施涂在透明薄膜上。所述多孔結(jié)構(gòu)可以均勻分散光線，減少或消除光線熱斑。本發(fā)明的多孔表面可以和各種需要漫反射的應(yīng)用一起聯(lián)合用于反射光線。這種漫反射物品的例子包括背后照明液晶顯示器、照明、投影系統(tǒng)顯示器、白色標(biāo)準(zhǔn)器、照相漫反射等。
微粒及顆粒
在圖1到圖3的實施方式中，墨水保留系統(tǒng)14包括許多微粒18和許多顆粒20。微粒18和顆粒20可以用于吸收墨水，防止疊層變形，防止墨水轉(zhuǎn)移，防止表面起皮，消除泛白并且提高或降低所述澆鑄涂料的粘度。
在此優(yōu)選實施方式中，顆粒20含有沸石。同時在此優(yōu)選實施方式中，微粒18含有交聯(lián)聚乙烯吡咯烷酮微粒。如上所述，當(dāng)進行浸水試驗時，包含含有沸石顆粒和交聯(lián)聚乙烯吡咯烷酮微粒的多孔層的身份證件卡的樣品產(chǎn)生驚人的結(jié)果。這些驚人的結(jié)果在以下實施例4～7中進一步加以討論。
交聯(lián)聚乙烯吡咯烷酮微?？梢杂糜谖蘸铣苫蛱烊蝗玖?，這些染料包括如偶氮染料、azamethine染料和三苯甲烷染料。
應(yīng)理解，沸石顆粒和交聯(lián)聚乙烯吡咯烷酮微粒的使用并不限制其它另外微粒的使用。本發(fā)明中可能有其中多孔層15包含另外微粒和/或顆粒形式材料的實施方式。可以適用于一些應(yīng)用的材料的例子包括碳酸鈣、熱解法二氧化硅、沉積二氧化硅、氧化鋁、烷基季銨斑脫土、烷基季銨蒙脫土、粘土、高嶺土、滑石粉、氧化鈦、白堊、斑脫土、硅酸鋁、硅酸鈣、碳酸鎂、硫酸鈣、硫酸鋇、氧化硅、碳酸鋇、勃姆石、假勃姆石、氧化鋁、氫氧化鋁、硅藻土、煅燒粘土等。另外的微?？梢云鸢ūＡ裟母鞣N功能。微粒功能的例子包括著色、填充、潤滑、吸收紫外線、增白、熱穩(wěn)定等。
由于墨水接受層高孔隙性能，需要極少量的墨水接受微粒就能很好的產(chǎn)生良好的噴墨圖。因為在熔合后所述多孔基體成為粘合劑，使得具有能通過熱和壓力密封表面的優(yōu)點。使用低粘合劑比例會使商用噴墨涂層從微粒間距產(chǎn)生間隙孔隙率。本發(fā)明獨特的多孔基體通過將微粒分散可以避免這種情況。而且，在使用著色墨水時，需要使用水可溶脹或可溶的墨水接受聚合物。這使得墨水更容易浸透到所述多孔基體中，并接著獲得實際上應(yīng)即可操作的干燥時間(即在打印機的打印介質(zhì)出口可使用橡膠運輸輥而不是星形輪)。相信本發(fā)明的介質(zhì)能使打印機的硬件和軟件配置有新的發(fā)展。打印機硬件工業(yè)的趨勢是使打印機頭具有更多噴嘴，并使之以更高的頻率噴射，產(chǎn)生更高的圖像分辨率。檢索專利成果，我們可以發(fā)現(xiàn)美國專利No.4,266,232(Koepcke等人，1981)，名為“Voltage Modulated Drop-on-Demand Ink Jet Method and Apparatus”中可以25,000滴/秒噴射。直到今天許多商用打印機以小于10,000滴/秒噴射。更快的電腦和這些類型的打印機可能得以改進。打印從介質(zhì)一邊到另一邊大小的ID卡需要第一組卡運輸輥，以在打印頭下推動該卡。然后當(dāng)打印頭夾緊并在噴墨打印頭下拉動卡通過之后，運輸機構(gòu)必須有第二組輥，以使卡最后一部分能夠進行成像。這意味著在沒有打印余量的條件下，打印后，所述運輸輥必須幾乎立即抓住卡的打印部分。很明顯，若印刷品仍是濕的，將會損害圖像，或者導(dǎo)致墨水轉(zhuǎn)移到運輸輥上。
在印刷之后和開始熱封之前的時間和熱封過程中的停留時間對于快速生產(chǎn)ID卡來說是相當(dāng)關(guān)鍵的。實施例13說明了使用本發(fā)明可以完成快速打印和密封。用熱輥密封具有意想不到的優(yōu)點，即不需要時間延遲或預(yù)干燥卡，使所述墨水著色劑載體在表面密封之前從所述多孔基體中蒸發(fā)使該表面密封操作能進行。
打印的圖像
在優(yōu)選實施方式中，由于存在多孔結(jié)構(gòu)15，墨水保留系統(tǒng)14能容易接受含有水性墨水的打印圖。在優(yōu)選方法中，利用噴墨打印方法在墨水保留系統(tǒng)14上打印所述圖像。在不背離本發(fā)明精神和范圍的條件下可以使用其它打印方法?？蛇m用于一些應(yīng)用的打印方法的例子包括凹版印刷、膠版印刷、絲網(wǎng)印刷和苯胺印刷。
本發(fā)明的印刷圖宜包括一種或多種安全標(biāo)記?？蛇m用于一些應(yīng)用的安全標(biāo)記的例子包括人臉的圖像、指紋、背景圖案、持卡人簽名的圖像、全息照片、珠光墨水、逆向反射墨水等。安全標(biāo)記可以用于公開核查或暗中核查打印項目的真實可靠程度。本發(fā)明的疊層可以用于制造具有一種或多種安全標(biāo)記的身份證件卡等。
通過各種可商業(yè)購入的打印技術(shù)提供精確噴墨圖像的形成。非限制性的例子包括熱噴墨打印機如DeskJet牌、PaintJet牌、Deskwriter牌、DesignJet牌和其它可從Hewltt Packard Corporation of Palo Alto，California購得的打印機。也包括壓電型噴墨打印機如來自Seiko-Epson、Raster Graphics和Xerox的打印機，噴射打印機和連續(xù)噴墨打印機。任何這些可商業(yè)購入的打印機技術(shù)將具體圖像的噴霧中的墨水引入本發(fā)明的介質(zhì)上。
可以結(jié)合本發(fā)明使用許多類型的墨水?？蛇m用于一些應(yīng)用的墨水的例子包括有機溶劑基墨水、水基墨水、示溫(thermo)墨水、可紫外線固化的墨水、相變墨水和可輻射聚合墨水?？梢越Y(jié)合本發(fā)明使用各種著色劑的墨水?？蛇m用于一些應(yīng)用的著色劑的例子包括染料基著色劑和顏料基著色劑。
基片
基片12可以包含許多可商業(yè)購得的材料。在本優(yōu)選實施方式中，基片12含有熱塑性材料。在不背離本發(fā)明的精神和范圍的條件下，基片12可以含有許多熱塑性和非熱塑性材料?？蛇m用于一些應(yīng)用的熱塑性材料的例子包括聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚氯乙烯/乙酸乙烯酯共聚物(PVC/VA)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚對苯二甲酸乙二酯二醇(PETG)、對苯二甲酸乙二醇環(huán)己基雙甲醇共聚物、丙烯酸類、聚酰亞胺、聚酰胺和熱塑性聚氨酯。可適用于一些應(yīng)用的非熱塑性材料的例子包括熱固聚氨酯。
通常優(yōu)選用于形成基片的材料應(yīng)和含有相分離多孔表面的材料相容，以增強基片和相分離多孔表面之間的粘合。例如，由PVC/VA組成的相分離多孔表面可以和由PVC、PVC/VA或PETG組成的基片復(fù)合。類似的，由聚苯乙烯組成的相分離多孔表面可以和由高耐沖擊聚苯乙烯組成的基片復(fù)合使用。典型的商用ID卡由聚碳酸酯、PET、PETG、PVC、PVC/VA、聚苯乙烯、ABS、聚酯或高耐沖擊聚苯乙烯制成。
參考圖1，結(jié)構(gòu)10不同的實施方式可能例如在系統(tǒng)14和基片12之間放置粘結(jié)層。多層結(jié)構(gòu)10的實施方式也可以想到為包括一片粘結(jié)材料置于系統(tǒng)14和覆蓋層16之間。在不背離本發(fā)明精神和范圍的條件下所述粘結(jié)層可以包含各種材料?？蛇m用于一些應(yīng)用的連接材料的例子包括聚氯乙烯(PVC)/乙酸乙烯酯共聚物、酸/丙烯酸改性乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)和酸/酸酐改性聚乙烯。酸/丙烯酸改性乙烯-乙酸乙烯酯是從E.I.duPont de Nemours and Company of Wilmington，Delaware處購得，該材料商品名為BYNEL。酸/酸酐改性聚乙烯是從Equistar Chemicals LP ofhouston，Texas處購得，該材料商品名為PLAXAR。這將會使所述多孔層明顯不同于所述基片，還在用于安全ID卡應(yīng)用的各層之間保持指示篡改的粘合性。酸/丙烯酸改性乙烯-乙酸乙烯酯和BYNEL樹脂的共混物對于將PVC/VA多孔系統(tǒng)14粘合于由聚丙烯、聚乙烯或它們的共聚物共混物制得的基片12上是很有用的。
覆蓋層
在本優(yōu)選實施方式中，覆蓋層16由光學(xué)透明膜組成。覆蓋層16的實施方式中覆蓋層16可能包括粘結(jié)層。在身份證件卡中，覆蓋層16可以用于提高并保護身份證件卡的圖像。
在優(yōu)選實施方式中，加熱層壓覆蓋層16成系統(tǒng)14。本發(fā)明的多孔性質(zhì)允許墨水中的一些揮發(fā)組分在層壓過程中散發(fā)到卡外去。在不背離本發(fā)明精神和范圍的條件下，可以使用其它方法來將覆蓋層16固定在系統(tǒng)14上。例如，覆蓋層16可以使用粘合劑固定在系統(tǒng)14上。
優(yōu)選的疊層是和所述多孔涂層和/或墨水保留系統(tǒng)的成分一起起作用的。例如，若所述多孔涂層包括聚(二氯乙烯/乙酸乙烯酯/馬來酸)，優(yōu)選的疊層可以包含60％/40％的聚(二氯乙烯/乙酸乙烯酯/馬來酸)和聚(二氯乙烯/乙酸乙烯酯)的共混物或商品名為VITEL，從Bostrk Incoporated of Middleton，massachusetts.購得的共聚聚酯。在尤其優(yōu)選的實施方式中，所述覆蓋層具有和所述多孔涂層大致相同的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和分子量。
在優(yōu)選的實施方式中，覆蓋層16的厚度約為6.35～203.2微米。在更加優(yōu)選的實施方式中，覆蓋層16的厚度約為25.4～101.6微米。
覆蓋層16的實施方式中覆蓋層16可能包含粘結(jié)層。多層結(jié)構(gòu)10的實施方式也構(gòu)思成包含一片粘結(jié)材料置于系統(tǒng)14和覆蓋層16之間。在不背離本發(fā)明精神和范圍的條件下，所述粘結(jié)層可以包含各種材料?？蛇m用于一些應(yīng)用的粘結(jié)層例子包括聚氯乙烯(PVC)/乙酸乙烯酯共聚物、酸/丙烯酸改性乙烯一乙酸乙烯酯(EVA)和酸/酸酐改性聚乙烯。
墨水保留系統(tǒng)
墨水保留系統(tǒng)14可以包含如待審批、共同轉(zhuǎn)讓的美國專利申請Nos.08/892,902(Waller等人)、09/099,961(Waller等人)、09/099,956(Waller等人)和09/550,496(Ali等人)所揭示的墨水保留涂層19中的組分。一些墨水具有很低的表面張力，因此所述多孔表面不需要使用表面活性劑，雖然仍舊可以輔助使用表面活性劑。在一些應(yīng)用中，可以使用表面活性劑提供對所用噴墨墨水中具體墨水組分尤其適合的表面?？蛇m用于一些應(yīng)用的表面活性劑包括陽離子表面活性劑、陰離子表面活性劑、非離子表面活性劑和兩性離子表面活性劑。每種類型的表面活性劑多數(shù)可以商業(yè)購得。因此，可以使用任何能使多孔結(jié)構(gòu)15親水的表面活性劑或表面活性劑混合物或者聚合物。
這些表面活性劑可以吸附在多孔結(jié)構(gòu)15的凹陷表面中?？梢允褂酶鞣N類型的表面活性劑?？蛇m用于一些應(yīng)用的表面活性劑的例子包括但不限于含氟化合物、硅和烴基陽離子、陰離子或非離子表面活性劑。而且，所述非離子表面活性劑可以在有機溶劑或水和有機溶劑混合物中單獨使用或者和其它陰離子表面活性劑混合使用，所述有機溶劑通常選自醇類。
可以使用各種類型的非離子表面活性劑，包括但不限于Dupont的Zonyl碳氟化合物(如Zonyl FSO)、3M的FC-170或171表面活性劑、BASF的(PLURONIC)環(huán)氧乙烷和環(huán)氧丙烷加成到乙二醇基底上的嵌段共聚物、ICT的(TWEEN)聚氧乙烯脫水山梨糖醇脂肪酸酯、Rohm和Haas的(TRITON X系列)辛基苯氧基聚乙氧基乙醇、Air products and Chemicals，Inc.的(SURFYNOL)四甲基葵炔二醇和Union Carbide的SILWET L-7614和L-7607硅表面活性劑等。也可以使用各種類型的烴基陰離子表面活性劑，包括但不限于American Cyanamid的(AEROSOL OT)類似于二辛基磺基琥珀酸鈉鹽或二烷基磺基琥珀酸鈉鹽的表面活性劑。也可以使用各種陽離子表面活性劑，包括但不限于烷基二甲基芐基氯化銨、典型的季銨鹽。
在尤其優(yōu)選的實施方式中，墨水保留系統(tǒng)包含[(乙烯吡咯烷酮)x(丙烯酸)y(甲基丙烯酸氯化三甲銨基乙酯)z]三元共聚物P(NVP/AA/DMAEMA CH3Cl-)。所述聚合物優(yōu)選的比例為X＝48.75％、Y＝16.25％、Z＝35％。所用的其它具有季胺官能團的聚合物的非限制性例子包括P(NVP/AA/DMAEMA-CH3Cl)、P(NVP/AA/DMAEMA-芐基氯)、P(NVP/AA/DMAEMA-C16H33Br)。當(dāng)將它們和預(yù)先置于所述多孔表面中的沸石或類似微粒結(jié)合使用并將所述膜進行熱熔以后，噴墨染料墨水確實和具有季胺官能團的聚合物形成了更加穩(wěn)定的關(guān)系。所述穩(wěn)定的關(guān)系是指通過外力如在熔合步驟中熱和壓力、熔合后浸水時墨水的轉(zhuǎn)移或滲色、或者噴墨打印過程中墨水的調(diào)色將所述著色劑固定在致密的聚合物中。用于噴射的噴墨墨水的粘度必須稍低，且若不能維持穩(wěn)定的關(guān)系，當(dāng)打印后不存在干燥時間時所述墨水尤其是染料墨水會因加熱和加壓從所形成圖像的位置噴出來。
伴隨著這些成分，墨水保留系統(tǒng)的其它活性成分可以包括干燥劑、絮凝劑和表面活性劑。在所述墨水保留涂層19中使用絮凝劑(多價陽離子)宜保持最小，因為它們會使著色墨水更靠近表面，使得更難密封所有的墨水。因此，將墨水嵌入多孔基體而得到的較差的光密度實際上是合適的，因為在熔合步驟光密度可以提高。
必要時，噴墨墨水也含有適量的濕潤劑，以防止打印頭噴嘴阻塞或干透。打印之后，圖像蘸墨多的區(qū)域會有稱為起毛的粘性或者油污的感覺。具體的說，“干燥到能夠觸摸”是指不管墨水所有的揮發(fā)組分是否已經(jīng)從圖像區(qū)域蒸發(fā)，打印表面的圖像和非圖像區(qū)域之間不可辨別的“感覺”。所述起毛的感覺可以通過使用干燥劑來控制，在化學(xué)或物理化學(xué)方面消除很可能由濕潤劑或其它緩慢干燥的成分引起的起毛現(xiàn)象。當(dāng)讓所述墨水可以完全浸透所述多孔基體時，該問題就不那么普遍了。本發(fā)明的一個方面是需要使用四元共聚物，且必須使用包含具有磺酸基、羰基、酚基或它們的混合官能團的芳香酸或脂肪酸。在不背離本發(fā)明精神和范圍的條件下，所述墨水保留系統(tǒng)也可以包括非活性劑?？蛇m用于一些應(yīng)用的非活性成像劑包括分散劑、熱穩(wěn)定劑、抗氧化劑、抗靜電劑、UV吸收劑、抗微生物劑、香料、交聯(lián)劑等。
交聯(lián)劑可以用于增加對基片的粘合性、表面韌性和耐化學(xué)性。市售有許多交聯(lián)劑種類如蜜胺/甲醛樹脂、脲/甲醛樹脂、乙二醛樹脂、多異氰酸酯、聚氮丙啶、多環(huán)氧化物、羥甲基化蜜胺/甲醛等。優(yōu)選的交聯(lián)劑為以Cymel370銷售的烷基化蜜胺甲醛樹脂或以Cymel327銷售的高亞氨基蜜胺-甲醛樹脂，上述兩者均可在Cytec IndustriesInc.購得。所述交聯(lián)劑以溶液重量計宜少于5％。若在初級成膜聚合物(多孔基體)上僅存在羥基，加入少量酸催化劑如Cycat 296-9(也從Cytec Industries處購得)對于Cymel交聯(lián)劑是很有用的。對于交聯(lián)點尤其優(yōu)選所述具有羧基或羥基的乙烯基樹脂溶液，它們和醇非溶劑微孔成形物有更強的親合力，使?jié)茶T溶液更容易進行相分離。
圖4和5是多孔結(jié)構(gòu)另外的實施方式的掃描電子顯微(SEM)的照片。在圖4和5中，要注意的是許多微孔由所述多孔結(jié)構(gòu)形成。值得注意的是圖4和5的多孔結(jié)構(gòu)并不包含微粒。
圖6是本發(fā)明多層結(jié)構(gòu)30的非常概略的截面圖。多層結(jié)構(gòu)30包括覆蓋在基片12上的墨水保留層32。墨水保留層32限定了許多開孔34和頂表面40。在許多孔隙34中置有許多墨水36。在不背離本發(fā)明精神和范圍的條件下，所述孔隙34中的一些也可以基本空置。在一些應(yīng)用中，宜將覆蓋層粘合在墨水保留層32的頂表面40上。
在本發(fā)明的方法中，含有墨水36的圖打印在多孔結(jié)構(gòu)上，所述墨水36滲進多孔結(jié)構(gòu)的孔隙中?？梢越o多孔結(jié)構(gòu)施加壓力和/或熱，以形成墨水保留層32的孔隙34，由此大大降低層32的厚度。因此，所述層不再是多孔的，且著色墨水基本上被包封了。這種方法可以不需額外的疊層就能制造身份證件卡。
在優(yōu)選實施方式中，在孔隙34形成之后，墨水36滲入多孔結(jié)構(gòu)的微孔中一定深度，這可以使頂表面40封閉，而不使墨水留在頂表面40上。在制造多層結(jié)構(gòu)30時，可以容易觀察到位于表面以下的墨水，并可以通過光密度測量裝置測得。
圖7是測量如實施例11所述制備的樣品而得的光反射率的曲線圖。在圖7中，所示頂部的線(方塊點)是經(jīng)過熱熔和層壓后樣品的光譜反射度。所示中間的線(三角點)是經(jīng)過熱熔和加壓后樣品的光譜反射度。所示底部的線(菱形點)是涂覆之前基片聚氯乙烯的光譜反射度。在圖7中，可以理解本發(fā)明的方法可以用于改變本發(fā)明多層結(jié)構(gòu)的吸光度/反射度。
圖8是本發(fā)明示范性實施方式的干澆鑄生產(chǎn)線90的示意圖。在圖8中，圖示了第一解卷站100。第一解卷站100包括含有許多圈基片卷材104的第一卷筒102。如圖8所示，基片卷材104從第一卷筒102解卷，并通過卷材永久變形消除器108。經(jīng)過卷材永久變形消除器108后，基片卷材104經(jīng)過涂覆站110。
涂覆站110將一層澆鑄涂料施涂在基片卷材104的上表面。為了便于干燥包含有澆鑄涂料層的基片卷材104進入通過許多干燥爐112。經(jīng)過干燥爐以后，所述基片卷材進入出片站114，在此所述卷材被切割成片116。
以下實施例將進一步揭示本發(fā)明的實施方式。
實施例1
制各包含如下表所示配方的澆鑄涂料
將所述澆鑄涂料以254微米的濕厚澆鑄在以3.048米/分鐘的速度移動的559微米的白色PETG基片上。通過傾倒在所述基片上來施涂所述澆鑄涂料并用切口棒涂覆刀整平。
使該材料通過具有幾個溫度區(qū)的爐子來使之干燥。所述干燥爐第一區(qū)除了排氣以外均關(guān)閉。這樣，所述干燥爐的第一區(qū)約為室溫。所述第二和第三爐區(qū)各自設(shè)定為49℃和60℃。
然后樣品的多孔結(jié)構(gòu)用本發(fā)明的墨水保留涂料進行吸附。吸附的墨水保留涂層配方如下表所列
通過流涂表面使溶液吸入所述多孔表面，然后用光滑玻璃棒除去過量的液體。然后用熱空氣噴槍干燥所述墨水保留系統(tǒng)。
所得吸附有墨水保留系統(tǒng)的多孔結(jié)構(gòu)的照片示于圖2和圖3。
實施例2
制備包含如下表所示配方的液體溶液
所得多孔結(jié)構(gòu)的照片示于圖4和圖5。
該方法能使所述絲網(wǎng)印刷膜成為適于圖應(yīng)用的噴墨接受膜。
實施例3
制備包含如下表所示配方的澆鑄涂料
將所述澆鑄涂料以203.2微米的濕厚澆鑄在一片從3M Company，St.Paul，Minnesota購得的3M#3540C絲網(wǎng)印刷膜上。通過傾倒在所述基片上來施涂所述澆鑄涂料并用切口棒涂覆刀整平。然后將所述材料干燥。
然后樣品的多孔結(jié)構(gòu)用本發(fā)明的墨水保留涂層進行吸附。吸附的墨水保留涂料配方如下表所列
通過流涂表面使溶液吸入所述多孔表面，然后用光滑玻璃棒除去過量的液體。然后用熱空氣噴槍干燥所述墨水保留涂層。
該方法能使所述絲網(wǎng)印刷膜成為適于圖應(yīng)用的噴墨接受膜。
實施例4
制備包含如下表所示配方的澆鑄涂料
將上述制劑以190.5微米的濕厚干澆鑄在96毫米×64毫米×559微米厚的PETG卡上。所述厚度用薄墊片設(shè)定，并用光滑玻璃棒刮去過量的溶液。在使用熱空氣將涂層體系的溶劑和非溶劑除去之前，將所述表面在空氣中干燥30秒。
然后樣品的多孔結(jié)構(gòu)用本發(fā)明的墨水保留涂料進行吸入。吸入的墨水保留涂料配方如下表所列
通過流涂表面使溶液吸入所述多孔表面，然后用光滑玻璃棒除去過量的液體。然后用熱空氣噴槍干燥所述墨水保留涂層。
然后將身份證件卡圖用Epson stylus 750噴墨打印機打印在樣品卡上。所述打印圖像包括人臉的照片級圖像、指紋圖像和文本(text)。打印之后，立即用熱空氣噴槍加熱所述身份證件卡15秒。用肉眼檢查所述打印圖像。所述打印圖像很清晰并基本沒有瑕疵。
將所述產(chǎn)品和臨時固定在聚酯襯墊上的聚氯乙烯/乙酸乙烯酯(PVC/VA)薄片放在一起。所述圖像多孔層面朝所述PVC/VA薄片放置。所述PVC/VA薄片的厚度為0.3千分之一寸(7.62微米)。使用相對薄的PVC/VA薄片是為了便于在樣品上進行后來的水浸入試驗。為水浸入試驗選擇PVC/VA薄片的厚度，使水能在相對短的時間內(nèi)浸入。
然后利用熱層壓系統(tǒng)(3M5560M型)層壓所述組合件。在經(jīng)過層壓機之前將所述組合件置于由封套提供的保護性封套中。所述3M5560M型層壓機包括兩個加熱區(qū)域。層壓機的第一個加熱區(qū)的溫度設(shè)定為138℃，層壓機的第二個加熱區(qū)域的溫度設(shè)定為160℃。
層壓過程的結(jié)果是平置的成像清晰的身份證件卡。所述層壓粘合力足夠強，可以使身份證件卡基本防篡改。所述熱粘合力足夠強，使之可以經(jīng)受彎曲和折疊，而不產(chǎn)生分層。
然后將樣品身份證件卡進行水浸入試驗。在水浸入試驗過程中，所述樣品身份證件卡浸入水中24小時。
水浸入試驗后，肉眼檢查樣品身份證件卡。要注意的是在水浸入試驗中存在墨水的轉(zhuǎn)移。樣品身份證件卡的打印圖像出現(xiàn)了顯著的滲色和洇色。
實施例5
制備包含如下表所示配方的澆鑄涂料
將上述制劑以190.5微米的濕厚干澆鑄在96毫米×64毫米×559微米厚的PETG卡上。所述厚度用薄墊片設(shè)定，并用光滑玻璃棒刮去過量的溶液。在使用熱空氣將涂層體系的溶劑和非溶劑除去之前，將所述表面在空氣中干燥30秒。
然后將身份證件卡圖像用Epson stylus 750噴墨打印機打印在相同的樣品卡上。所述打印圖像包括人臉的照片級圖像、指紋圖像和文本。打印之后，立即用熱空氣噴槍加熱所述身份證件卡15秒。用肉眼檢查所述打印圖像。所述打印圖像質(zhì)量稍差。
將所述產(chǎn)品和臨時固定在聚酯襯墊上的聚氯乙烯/乙酸乙烯酯(PVC/VA)薄片放在一起。所述圖像多孔層面朝所述PVC/VA薄片放置。所述PVC/VA薄片的厚度為0.3千分之一寸(7.62微米)。使用相對薄的PVC/VA薄片是為了便于在樣品上進行后來的水浸入試驗。
然后利用熱層壓系統(tǒng)(3M5560M型)層壓所述組合件。在經(jīng)過層壓機之前將所述組合件置于封套提供的保護性封套中。所述3M5560M型層壓機包括兩個加熱區(qū)。層壓機的第一個加熱區(qū)的溫度設(shè)定為138℃，層壓機的第二個加熱區(qū)的溫度設(shè)定為160℃。
層壓過程的結(jié)果是平置的成像清晰的身份證件卡。所述層壓粘合力足夠強，可以使身份證件卡基本防篡改。所述熱粘合力足夠強，使之可以經(jīng)受彎曲和折疊，而不產(chǎn)生分層。
然后將樣品身份證件卡進行水浸入試驗。在水浸入試驗過程中，所述樣品身份證件卡浸入水中24小時。
水浸入試驗后，肉眼檢查樣品身份證件卡。要注意的是在水浸入試驗中存在墨水的轉(zhuǎn)移。樣品身份證件卡的打印圖像出現(xiàn)了顯著的滲色和洇色。
實施例6
制備包含如下表所示配方的澆鑄涂料
將上述制劑以190.5微米的濕厚干澆鑄在96毫米×64毫米×559微米厚的PETG卡上。所述厚度用薄墊片設(shè)定，并用光滑玻璃棒刮去過量的溶液。在使用熱空氣將涂層體系的溶劑和非溶劑除去之前，將所述表面在空氣中干燥30秒。然后樣品的多孔結(jié)構(gòu)用本發(fā)明的墨水保留涂料進行吸附。吸附的墨水保留涂料配方如下表
通過流涂表面使溶液吸入所述多孔表面，然后用光滑玻璃棒除去過量的液體。然后用熱空氣噴槍干燥所述墨水保留涂層。
然后將身份證件卡圖像用Epson stylus 750噴墨打印機打印在樣品卡上。所述打印圖像包括人臉的照片級圖像、指紋圖像和文本。打印之后，立即用熱空氣噴槍加熱所述身份證件卡15秒。用肉眼檢查所述打印圖像。所述打印圖像很清晰并基本沒有瑕疵。
將所述產(chǎn)品和臨時固定在聚酯襯墊上的聚氯乙烯/乙酸乙烯酯(PVC/VA)薄片放在一起。所述圖像多孔層面朝所述PVC/VA薄片放置。所述PVC/VA薄片的厚度為0.3千分之一寸(7.62微米)。使用相對薄的PVC/VA薄片是為了便于在樣品上進行后來的水浸入試驗。
然后利用熱層壓系統(tǒng)(3M5560M型)層壓所述組合件。在經(jīng)過層壓機之前將所述組合件置于封套提供的保護性封套中。所述3M5560M型層壓機包括兩個加熱區(qū)。層壓機的第一個加熱區(qū)的溫度設(shè)定為138℃，層壓機的第二個加熱區(qū)的溫度設(shè)定為160℃。
層壓過程的結(jié)果是平置的成像清晰的身份證件卡。所述層壓粘合力足夠強，可以使身份證件卡基本防篡改。所述熱粘合力足夠強，使之可以經(jīng)受彎曲和折疊，而不產(chǎn)生分層。
然后將樣品身份證件卡進行水浸入試驗。在水浸入試驗過程中，所述樣品身份證件卡浸入水中24小時。
水浸入試驗后，肉眼檢查樣品身份證件卡。要注意的是在水浸入試驗中存在墨水的轉(zhuǎn)移。樣品身份證件卡的打印圖像出現(xiàn)了顯著的滲色和洇色。
實施例7
制備包含如下表所示配方的澆鑄涂料
將上述制劑以190.5微米的濕厚干澆鑄在96毫米×64毫米×559微米厚的PETG卡上。所述厚度用薄墊片設(shè)定，并用光滑玻璃棒刮去過量的溶液。在使用熱空氣將涂層體系的溶劑和非溶劑除去之前，將所述表面在空氣中干燥30秒。
然后樣品的多孔結(jié)構(gòu)用本發(fā)明的墨水保留涂料進行吸附。吸附的墨水保留涂料配方如下表所列
通過流涂表面使溶液吸入所述多孔表面，然后用光滑玻璃棒除去過量的液體。然后用熱空氣噴槍干燥所述墨水保留涂層。
然后將身份證件卡圖像用Epson stylus 750噴墨打印機打印在樣品卡上。所述打印圖像包括人臉的照片級圖像、指紋圖像和文本。打印之后，立即用熱空氣噴槍加熱所述身份證件卡15秒。用肉眼檢查所述打印圖像。所述打印圖像很清晰并基本沒有瑕疵。
將所述產(chǎn)品和臨時固定在聚酯襯墊上的聚氯乙烯/乙酸乙烯酯(PVC/VA)薄片放在一起。所述圖像多孔層面朝所述PVC/VA薄片放置。所述PVC/VA薄片的厚度為0.3千分之一寸(7.62微米)。使用相對薄的PVC/VA薄片是為了便于在樣品上進行后來的水浸入試驗。
然后利用熱層壓系統(tǒng)(3M5560M型)層壓所述組合件。在經(jīng)過層壓機之前將所述組合件置于封套提供的保護性封套中。所述3M5560M型層壓機包括兩個加熱區(qū)。層壓機的第一個加熱區(qū)的溫度設(shè)定為138℃，層壓機的第二個加熱區(qū)的溫度設(shè)定為160℃。
層壓過程的結(jié)果是平置的成像清晰的身份證件卡。所述層壓粘合力足夠強，可以使身份證件卡基本防篡改。所述熱粘合力足夠強，使之可以經(jīng)受彎曲和折疊，而不產(chǎn)生分層。
然后將樣品身份證件卡進行水浸入試驗。在水浸入試驗過程中，所述樣品身份證件卡浸入水中24小時。
水浸入試驗后，肉眼檢查樣品身份證件卡。要注意的是在水浸入試驗中存在墨水的轉(zhuǎn)移。樣品身份證件卡的打印圖像不出現(xiàn)了滲色和洇色。
實施例8
制備包含如下表所示配方的澆鑄涂料
將上述制劑以190.5微米的濕厚干澆鑄在96毫米×64毫米×559微米厚的聚氯乙烯卡上。所述厚度用薄墊片設(shè)定，并用光滑玻璃棒刮去過量的溶液。在使用熱空氣將澆鑄涂層的溶劑和非溶劑除去之前，將所述表面在空氣中干燥30秒。
然后用含有著色墨水的Hewlett Packard 1120噴墨打印機將樣品成像。打印之后，將圖像卡片在空氣中干燥15秒。然后將圖像卡置于Alantek CL-99型模腔卡層壓機中。所述層壓機的溫度設(shè)定為9，冷卻則設(shè)定為4。
所得結(jié)果是平置的成像清晰的身份證件卡。該致密層的熱粘合力足夠強，使之可以經(jīng)受彎曲和折疊且不產(chǎn)生分層，直到所述乙烯卡呈現(xiàn)出明顯的應(yīng)力斷裂的跡象。
應(yīng)該注意的是在此實施例中，所述多孔結(jié)構(gòu)在打印之前并未吸有墨水保留涂層。在此實施例中，用卡層壓機的熱和壓力壓扁所述多孔結(jié)構(gòu)，將打印圖像密封在聚合物中來生產(chǎn)防篡改、耐磨損和防水的成像卡。
實施例9
制備包含如下表所示配方的澆鑄涂料
將上述制劑以254微米的濕厚干澆鑄在96毫米×64毫米×559微米厚的聚氯乙烯卡上。所述厚度用薄墊片設(shè)定，并用光滑玻璃棒刮去過量的溶液。在使用熱空氣將澆鑄涂層的溶劑和非溶劑除去之前，將所述表面在空氣中干燥30秒。將7份MEK和3.0份VITEL 2200B加入溶液中。
實施例10
制備包含如下表所示配方的澆鑄涂料
將上述制劑以254微米的濕厚干澆鑄在96毫米×64毫米×559微米厚的聚氯乙烯卡上。所述厚度用薄墊片設(shè)定，并用光滑玻璃棒刮去過量的溶液。在使用熱空氣將澆鑄涂層的溶劑和非溶劑除去之前，將所述表面在空氣中干燥30秒。
然后用含有著色墨水的Hewlett Packard 1120噴墨打印機將樣品成像。打印之后，將成像卡在空氣中干燥15秒。然后將成像卡置于Alantek CL-99型模腔卡層壓機中。所述層壓機的溫度設(shè)定為9，冷卻則設(shè)定為4。
實施例11
制備包含如下表所示配方的澆鑄涂料
將上述制劑以254微米的濕厚干澆鑄在96毫米×64毫米×559微米厚的聚氯乙烯卡上。所述厚度用薄墊片設(shè)定，并用光滑玻璃棒刮去過量的溶液。在使用熱空氣將澆鑄涂層的溶劑和非溶劑除去之前，將所述表面在空氣中干燥30秒。將7份MEK和3.0份VITEL 2200B加入溶液中。
使用著色墨水，用Hewlett Packard HP120型噴墨打印機將所得多孔結(jié)構(gòu)成像。利用Gretag SPM 50分光光度計，設(shè)定在D65光、2觀察角、DIN標(biāo)準(zhǔn)和無濾光片的條件下測量所得圖像的光密度。所得測量結(jié)果列于下表第一行。
然后使用具有涂覆了TEFLON的鋁板的Interlock Cardjet層壓機對多層結(jié)構(gòu)加熱和加壓。所述層壓機設(shè)定為160℃，在800千克的壓力下停留時間為6秒。加熱和加壓后，利用Gretag SPM 50分光光度計，設(shè)定在D65光、2°觀察角、DIN標(biāo)準(zhǔn)和無濾光片的條件下測量所得圖像的光密度。所得測量結(jié)果列于下表第二行。
然后將聚酯襯墊上的聚氯乙烯/乙酸乙烯酯(PVC/VA)的覆蓋層層壓在多層結(jié)構(gòu)的墨水保留層上。排列所述覆蓋層和所述多層結(jié)構(gòu)，使PVC/VA材料面向圖像保留層。然后將所述組合件置于3M 5560M型熱層壓機系統(tǒng)的保護模套中。然后使多層結(jié)構(gòu)經(jīng)過層壓機。所述層壓機的兩個加熱區(qū)的溫度為138℃和160℃。然后除去聚酯剝離襯墊，并測量圖像光密度。利用Gretag SPM 50分光光度計，設(shè)定在D65光、2°觀察角、DIN標(biāo)準(zhǔn)和無濾光片的條件下測量所得圖像的光密度。所得測量結(jié)果列于下表第二行。
測量光密度
如上所述，吸光度(光密度)是被入射的物體吸收的輻射能量的比例。吸光度的數(shù)學(xué)表達式為
A＝-Log10(IR/IS)
式中，IR為從物件透射的光強，IS為光源的強度。上表中用藍色“打印”樣品測得的值為0.84。該吸光度的值可以代入上述數(shù)學(xué)表達式中，同時IS取100％，可以得出IR的值為14.45％。
上表中用藍色“熱熔”樣品測得的值為1.48。該吸光度的值可以代入上述數(shù)學(xué)表達式中，同時IS取100％，可以得出IR的值為3.31％。
上表中用藍色 “熱熔然后層壓”樣品測得的值為2.00。該吸光度的值可以代入上述數(shù)學(xué)表達式中，同時IS取100％，可以得出IR的值為1.00％。
因此，所述吸光度分別為打印為85.55％，熱熔后為96.69％，熱熔然后層壓后為99.00％，這樣就可以產(chǎn)生圖像所需要的深濃顏色。
圖7是測量如實施例11所述制備的樣品所得的光反射度值的曲線圖。在圖7中，所示頂部的線(方塊點)是經(jīng)過熱熔和層壓后樣品的光譜反射度。所示中間的線(三角點)是經(jīng)過熱熔和加壓后樣品的光譜反射度。所示底部的線(菱形點)是涂覆之前基底聚氯乙烯的光譜反射度。在圖7中，可以理解本發(fā)明的方法可以用于改變本發(fā)明多層結(jié)構(gòu)的吸光度/反射度。
將本實施例用著色墨水打印并熔合的樣品進行防水試驗。將每個樣品完全浸沒在水中至少1星期。發(fā)現(xiàn)所述熔合多孔表面100％防水。另一個有效的試驗是使用濕的、白布或白薄絹，并磨擦所述熔合圖像，觀察是否有任何顏色轉(zhuǎn)印到布上。類似地，用涂有異丙醇如Cleantex的Alcopad 806的手去擦拭，可以用來試驗顏料的牢固性。本發(fā)明所制得的樣品也可以通過這些試驗，并沒有任何可見的顏色轉(zhuǎn)印到擦拭物上。
在尤其優(yōu)選的實施方式中，打印之后立即用熱輥機直接進行所述多孔表面的熔合。在熔合過程中，存于墨水中的水很容易離開所述多孔基體。用保護膜套或壓板會妨礙逸出氣體，導(dǎo)致圖像變形模糊。但是，熔合前稍加干燥可以消除這種現(xiàn)象。輥的溫度優(yōu)選為約160℃，以約200psi壓力和1ft/min速度施力于所述表面?？筛淖儠r間、溫度和壓力來獲得相同的密封效果。所述密封輥軋表面將轉(zhuǎn)變?yōu)槌善?。粗糙的表面將會得到消光，使用拋光輥可以得到拋光面。所述密封輥最好用Teflon、硅橡膠等涂覆，防止粘輥。圖、標(biāo)記、標(biāo)識、標(biāo)簽、ID卡是使用本發(fā)明制造的一些預(yù)想產(chǎn)品。
實施例12
制備包含如下表所示配方的澆鑄涂料
將上述制劑以279微米的濕厚干澆鑄在96毫米×64毫米×762微米厚的聚氯乙烯卡上。所述厚度用薄墊片設(shè)定，并用光滑玻璃棒刮去過量的溶液。在使用熱空氣將澆鑄涂層的溶劑和非溶劑除去之前，將所述表面在空氣中干燥10秒。將7份MEK和3.0份VITEL 2700B加入溶液中。
實施例13
制備包含如下表所示配方的澆鑄涂料
將上述制劑以279微米的濕厚干澆鑄在96毫米×64毫米×762微米厚的聚氯乙烯卡上。所述厚度用薄墊片設(shè)定，并用光滑玻璃棒刮去過量的溶液。在使用熱空氣將澆鑄涂層的溶劑和非溶劑除去之前，將所述表面在空氣中干燥10秒。將7份MEK和3.0份VITEL 2700B加入溶液中。
然后用含有著色墨水的Hewlett Packard HP 1120型噴墨打印機將所得多孔結(jié)構(gòu)成像。打印之后立即(盡可能快)將卡的打印面朝下插入設(shè)定為速度12英寸/分鐘、溫度160℃的已經(jīng)預(yù)熱并準(zhǔn)備好的Eltron Max 3000層壓機的層壓部件中。所述密封操作約進行15秒。(所述機器可接受過大尺寸的卡，然后熔合后模切成正常信用卡的大小。為了機器兼容性，這一步驟是允許存在的。所述機器一般也將兩塊單獨的膜粘結(jié)在一起，但是為了表明獨立進行熱輥密封，顯然省去了疊層。)所得產(chǎn)品為平置的、防篡改的、耐用的、防水的ID卡，上述卡從打印機開始打印到制成一共約需40秒。
在這樣說明了本發(fā)明優(yōu)選的實施方式后，本領(lǐng)域的那些技術(shù)人員可以容易理解到在所附的權(quán)利要求書的范圍內(nèi)還可以作出和使用其它實施方式。本文所提及的許多發(fā)明優(yōu)點在上述說明書中已經(jīng)有所闡述。但是這應(yīng)理解為這一揭示在許多方面僅是說明性的。在不超出本發(fā)明范圍的條件下可以對細節(jié)作出改變，尤其在部件的形狀、大小和排列方面。當(dāng)然，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求書所表達的語言限定。
權(quán)利要求
1.一種可成像介質(zhì)，該介質(zhì)包含
具有第一表面的基片；
覆蓋所述基片第一表面的多孔層；
其中，所述多孔層包含許多微粒。
2.權(quán)利要求1所述的疊層，其特征在于它還包括覆蓋所述多孔層第一表面的覆蓋層。
3.權(quán)利要求1所述的疊層，其特征在于它還包括覆蓋所述多孔層第一表面的覆蓋層，且所述覆蓋層是光學(xué)透明的。
4.權(quán)利要求1所述的疊層，其特征在于所述多孔層還包含交聯(lián)的聚乙烯吡咯烷酮微粒。
5.權(quán)利要求1所述的疊層，其特征在于所述基片包括聚氯乙烯。
6.權(quán)利要求1所述的疊層，其特征在于所述基片包括聚對苯二甲酸乙二酯二醇。
7.權(quán)利要求1所述的疊層，其特征在于所述基片包含選自硅酸鹽、鋁酸鹽、長石、滑石、碳酸鈣和二氧化鈦的填料。
8.權(quán)利要求1所述的疊層，其特征在于所述多孔層的第一表面是粘結(jié)在覆蓋層第二表面的第二薄片。
9.權(quán)利要求1所述的疊層，其特征在于所述疊層還包括置于所述多孔層第一表面和所述覆蓋層第二表面之間的粘結(jié)層。
10.權(quán)利要求1所述的疊層，其特征在于所述疊層還包括吸附在所述多孔層上的墨水保留涂層。
11.權(quán)利要求1所述的疊層，其特征在于它還包括吸附在所述多孔層上的墨水保留涂層，且所述墨水保留涂層包括聚[(乙烯吡咯烷酮)x(丙烯酸)y(甲基丙烯酸氯化三甲銨基乙酯)z]。
12.權(quán)利要求1所述的疊層，其特征在于所述多孔微粒包括沸石微粒。
13.一種可成像介質(zhì)，該介質(zhì)包含
具有第一表面的基片；
覆蓋所述基片第一表面的多孔層；
覆蓋所述多孔層第一表面的覆蓋層；
其中，所述多孔層包含許多沸石微粒，多孔層還包含許多交聯(lián)的聚乙烯吡咯烷酮微粒。
14.權(quán)利要求13所述的疊層，其特征在于所述覆蓋層是光學(xué)透明的。
15.權(quán)利要求13所述的疊層，其特征在于所述基片含有聚氯乙烯。
16.權(quán)利要求13所述的疊層，其特征在于所述含有聚對苯二甲酸乙二酯二醇。
17.權(quán)利要求13所述的疊層，其特征在于所述基片包含選自硅酸鹽、鋁酸鹽、長石、滑石、碳酸鈣和二氧化鈦的填料。
18.權(quán)利要求13所述的疊層，其特征在于所述多孔層的第一表面是粘結(jié)在覆蓋層第二表面的第二薄片。
19.權(quán)利要求13所述的疊層，其特征在于所述疊層還包括置于所述多孔層第一表面和所述覆蓋層第二表面之間的粘結(jié)層。
全文摘要
揭示了一種可成像介質(zhì)。本發(fā)明的可成像介質(zhì)包含具有第一表面的基片和覆蓋基片第一表面的多孔層。在優(yōu)選實施方式中，對于著色墨水，在多孔層中置有許多保留墨水的二氧化硅顆粒。用著色墨水噴墨成像后，所述多孔層熔合形成不具有疊層的耐用的、防篡改且耐磨損的防水圖。在另一優(yōu)選實施方式中，對于染料基墨水，在多孔層中置有許多沸石顆粒和許多交聯(lián)聚乙烯吡咯烷酮顆粒。所述多孔層可以使用用于染料基墨水的墨水保留涂層吸收。本發(fā)明所制得的可成像介質(zhì)能用于商業(yè)用圖、標(biāo)簽和ID卡。
文檔編號B41M5/52GK1454140SQ00819
公開日2003年11月5日 申請日期2000年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2000年6月9日
發(fā)明者C·P·小瓦勒 申請人:3M創(chuàng)新有限公司