激光打印机专用证卡片材及其制备方法.pdf

摘要
申请专利号：	CN201010125222.8	申请日：	2010.03.16
公开号：	CN101797851A	公开日：	2010.08.11
当前法律状态：	授权	有效性：	有权
法律详情：	授权\|\|\|实质审查的生效IPC(主分类):B41M 5/52申请日:20100316\|\|\|公开
IPC分类号：	B41M5/52; C08L29/14; C08L67/08; C08L89/00; C08L39/06; C08L1/02; C08L31/04; C08K3/36; C08K3/26; B42D15/10	主分类号：	B41M5/52
申请人：	天津博苑高新材料有限公司
发明人：	李春刚; 鹿秀山; 孙鹏; 李维; 苏景丽; 刘柏松
地址：	300384 天津市南开区华苑产业区鑫茂科技园C1座五层A单元
优先权：
专利代理机构：	天津盛理知识产权代理有限公司 12209	代理人：	王来佳
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内容摘要

本发明涉及一种激光打印机专用证卡片材及其制备方法，该激光打印机专用证卡片材由片基和墨粉接收层构成，该墨粉接收层涂布在片基的上表面，其主要技术特点是：该墨粉接收层包括无机颜料和粘合剂，无机颜料和粘合剂的重量比为1∶1～15∶1，该墨粉接收层的涂布量以干重计为5～25g/m2，其制备方法首先制备出墨粉接收层涂布液并采用挤压涂布方式将墨粉接收层涂布液涂布在片基的上表面。本发明设计合理，使用激光打印机直接在本证卡片材上打印形成像，大幅度地缩短了制卡时间，降低了制卡成本，提高了制卡精度，改善了证卡的防水性、耐磨性及使用寿命，可广泛用于各种证卡的现场制作和各种个性化制证。

权利要求书

1.  一种激光打印机专用证卡片材，由片基和墨粉接收层构成，该墨粉接收层涂布在片基的上表面，其特征在于：墨粉接收层包括无机颜料和粘合剂，无机颜料和粘合剂的重量比为1∶1～15∶1，该墨粉接收层的涂布量以干重计为5～25g/m²。

2.  根据权利要求1所述的激光打印机专用证卡片材，其特征在于：所述的无机颜料为拟薄水铝石、二氧化硅或碳酸钡；所述的粘合剂为聚乙烯醇缩丁醛、醇酸树脂、明胶、聚乙烯吡咯烷酮、纤维素或聚醋酸乙烯。

3.  根据权利要求1所述的激光打印机专用证卡片材，其特征在于：所述的墨粉接收层还含有助剂，该助剂为固化剂、分散剂、润湿剂的其中一种或两种以上的组合。

4.  根据权利要求3所述的激光打印机专用证卡片材，其特征在于：所述的固化剂为乙醇、异丙醇、丙酮、三聚氰胺、乳酸钛或密胺树脂，该固化剂与粘合剂的重量比为1∶10；所述的分散剂为有机酸、无机酸或六偏磷酸钠，该分散剂与无机颜料的重量比为1∶100～1∶30；所述的润湿剂为有机硅系表面活性剂或氟表面活性剂，该润湿剂与墨粉接收层的重量比为1∶1000。

5.  根据权利要求1所述的激光打印机专用证卡片材，其特征在于：所述的片基为PET、ABS、PC、涂塑纸或合成纸。

6.  根据权利要求1或5所述的激光打印机专用证卡片材，其特征在于：所述片基的厚度为10微米～1500微米。

7.  一种如权利要求1所述的激光打印机专用证卡片材的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)制备粘合剂溶液：将重量比为1∶2的去离子水和乙醇，加入到不锈钢桶中，搅拌均匀，然后投入粘合剂，继续搅拌1小时，开始升温至40℃并维持1小时，然后降至室温，制得粘合剂溶液；
(2)制备颜料浆料：将无机颜料和分散剂加入到重量比为1∶3的去离子水和乙醇混合液中，依次进行搅拌、预分散和剪切分散，制得颜料浆料；
(3)制备墨粉接收层涂布液：将粘合剂溶液和颜料浆料混合，加入固化剂和润湿剂，即制得墨粉接收层涂布液；
(4)将墨粉接收层涂布液涂布在片基的上表面，干燥后即得到激光打印机专用证卡片材。

8.  根据权利要求7所述的激光打印机专用证卡片材的制备方法，其特征在于：所述的将墨粉接收层涂布液涂布在片基的上表面采用挤压涂布方式。

说明书

激光打印机专用证卡片材及其制备方法
技术领域
本发明属于制卡片材领域，尤其是一种激光打印机专用证卡片材及其制备方法。
背景技术
随着信息时代的来临，各种信息记录材料的应用越来越多，证卡作为信息记录载体的典型代表已经被广泛使用。目前，个性化证卡的制作(如：PVC彩色人像证卡如工作证、学生证、准考证、暂住证、驾驶证等)主要采用传统喷墨打印材料制作，由于其制卡工艺和成卡存在防水性差等问题，成卡的使用寿命一直受到很大限制。人们不断在寻求简单、快捷的制证方式来适应快速多变的信息环境，现场制证、个性化制证的要求越来越多。由于激光打印技术具有打印速度快、打印字迹质量高、噪声小等特点，因此，在证卡制作上也逐渐采用激光打印机进行制卡。
在中国专利文件CN1304837A(公开日为2001.07.25)中公开了一种利用激光打印层压彩色个性卡的制作工艺，该制卡工艺利用激光打印机提高了制卡的清晰度，但是该专利在进行制卡时，首先需要使用激光打印机打印、加衬料、再经复膜层压冲卡制备成型，其制作工艺非常复杂、制卡时间较长，不能适应现场制证的需要。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种激光打印机专用证卡片材及其制备方法，该激光打印机专用证卡片材具有防水性强、使用寿命长的特点，其制备方法具有工艺简单、快速的特点。
本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
一种激光打印机专用证卡片材，由片基和墨粉接收层构成，该墨粉接收层涂布在片基的上表面，墨粉接收层包括无机颜料和粘合剂，无机颜料和粘合剂的重量比为1∶1～15∶1，该墨粉接收层的涂布量以干重计为5～25g/m²。
而且，所述的无机颜料为拟薄水铝石、二氧化硅或碳酸钡；所述的粘合剂为聚乙烯醇缩丁醛、醇酸树脂、明胶、聚乙烯吡咯烷酮、纤维素或聚醋酸乙烯。
而且，所述的墨粉接收层还含有助剂，该助剂为固化剂、分散剂、润湿剂的其中一种或两种以上的组合。
而且，所述的固化剂为乙醇、异丙醇、丙酮、三聚氰胺、乳酸钛或密胺树脂，该固化剂与粘合剂的重量比为1∶10；所述的分散剂为有机酸、无机酸或六偏磷酸钠，该分散剂与无机颜料的重量比为1∶100～1∶30；所述的润湿剂为有机硅系表面活性剂或氟表面活性剂，该润湿剂与墨粉接收层的重量比为1∶1000。
而且，所述的片基为PET、ABS、PC、涂塑纸或合成纸。
而且，所述片基的厚度为10微米～1500微米。
一种如权利要求1所述的激光打印机专用证卡片材的制备方法，包括如下步骤：
(1)制备粘合剂溶液：将重量比为1∶2的去离子水和乙醇，加入到不锈钢桶中，搅拌均匀，然后投入粘合剂，继续搅拌1小时，开始升温至40℃并维持1小时，然后降至室温，制得粘合剂溶液；
(2)制备颜料浆料：将无机颜料和分散剂加入到重量比为1∶3的去离子水和乙醇混合液中，依次进行搅拌、预分散和剪切分散，制得颜料浆料；
(3)制备墨粉接收层涂布液：将粘合剂溶液和颜料浆料混合，加入固化剂和润湿剂，即制得墨粉接收层涂布液；
(4)将墨粉接收层涂布液涂布在片基的上表面，干燥后即得到激光打印机专用证卡片材。
而且，所述的将墨粉接收层涂布液涂布在片基的上表面采用挤压涂布方式。
本发明的优点和积极效果是：
1、本激光打印机专用证卡片材由片基及其涂布在其上表面的墨粉接收层构成，该墨粉接收层由无机颜料和粘合剂混合制备而成，使用激光打印机直接在该专用证卡片材上打印成像，其防水性、耐磨性及使用寿命等性能明显好于采用公开产品的各项性能，可广泛用于各种证卡的现场制作和各种个性化制证，其制作工艺简单，大幅度地提高了制卡精度，缩短了制卡时间，降低了制卡成本。
2、本激光打印机专用证卡片材的墨粉接收层由无机颜料和粘合剂混合制备而成，并采用挤压涂布方式将墨粉接收层涂布液涂布在片基的上表面，其制备方法具有工艺简单、快速的特点。
3、本激光打印机专用证卡片材的片基采用目前制作各种证卡广泛使用的材料，具有优异的机械强度和耐候性，可以在苛刻的条件下长时间使用。
4、本发明设计合理，使用激光打印机直接在本证卡片材上打印形成像，大幅度地缩短了制卡时间，降低了制卡成本，提高了制卡精度，改善了证卡的防水性、耐磨性及使用寿命，可广泛用于各种证卡的现场制作和各种个性化制证。
具体实施方式
以下结合实例对本发明做进一步描述。
一种激光打印机专用证卡片材，由片基和墨粉接收层构成，该片基为PET、ABS、PC、涂塑纸或合成纸，优选为PET白色片基，片基的厚度为10微米～1500微米，优选厚度为100微米～1000微米。该墨粉接收层包括无机颜料和粘合剂，无机颜料和粘合剂的重量比为1∶1～15∶1，该墨粉接收层涂布在片基的上表面，墨粉接收层的涂布量以干重计为5～25g/m²，优选为10～14g/m²。墨粉接收层中的无机颜料可以选用拟薄水铝石、二氧化硅或碳酸钡等，优选为拟薄水铝石，例如天津博苑纳米科技有限公司生产的拟薄水铝石；墨粉接收层中的粘合剂可以选用水溶性或部分水溶性的粘合剂，例如聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、醇酸树脂、明胶、聚乙烯吡咯烷酮、纤维素或聚醋酸乙烯，优选为聚乙烯醇缩丁醛(PVB)，该聚乙烯醇缩丁醛的分子量是3000～50000。
墨粉接收层中还含有助剂，该助剂为固化剂、分散剂、润湿剂的其中一种或两种以上的组合。加入固化剂可以增加墨粉接收层的防水性能，加入润湿剂可以增强墨粉接收层的涂布适性能。该固化剂可选用乙醇、异丙醇、丙酮、三聚氰胺、乳酸钛或密胺树脂等，优选为三聚氰胺，该固化剂与粘合剂的重量比为1∶10。分散剂可选用有机酸、无机酸或六偏磷酸钠，优选为醋酸或六偏磷酸钠，该分散剂与无机颜料的重量比为1∶100～1∶30。润湿剂为有机硅系表面活性剂或氟表面活性剂，优选为有机硅系表面活性剂，如毕克化学BYK-347，该润湿剂与墨粉接收层的重量比为1∶1000。
一种激光打印机专用证卡片材的制备方法，包括如下步骤：
(1)制备粘合剂溶液：将重量比为1∶2的去离子水和乙醇，加入到不锈钢桶中，搅拌均匀，然后投入粘合剂，继续搅拌1小时，开始升温至40℃并维持1小时，然后降至室温，制得粘合剂溶液；
(2)制备颜料浆料：将无机颜料和分散剂加入到重量比为1∶3的去离子水和乙醇混合液中，进行搅拌、预分散和剪切分散，制得颜料浆料；
(3)制备墨粉接收层涂布液：将粘合剂溶液和颜料浆料混合，加入固化剂和润湿剂制得墨粉接收层涂布液；
(4)将墨粉接收层涂布液涂布在片基的上表面，其涂布方式可以采用任意涂布方式，干燥后即得到激光打印机专用证卡片材。涂布方式可以为传统的浸涂、辊涂、气刀、刮刀、挤压等涂布方式，采用挤压涂布方式可以更好地保证涂层的平整度和光泽度。
下面通过一些具体实施例对本制备方法进行说明。
实施例1
片基选用PET白色片基，在其表面涂布的墨粉接收层的各组分及各组分的重量份数如下：
PVB(分子量4000)粘合剂)      5.3份
拟薄水铝石(无机颜料)        5.3份
醋酸(分散剂)                0.053份
乳酸钛(固化剂)              0.53份
BYK-347(润湿剂)             0.01份
水                          21.2份
乙醇                        47.7份
激光打印机专用证卡片材的制备过程如下：
1、制备粘合剂溶液：称15.9份的去离子水和31.8份的乙醇，加入到不锈钢桶中，搅拌均匀，然后在搅拌情况下将5.3份的PVB投入其中，继续搅拌1小时，开始升温至40℃并维持1小时，降至室温，得到PVB溶液(粘合剂溶液)；
2、制备颜料浆料：按配方将余量的去离子水(5.3份)和余量的乙醇(15.9份)，加入到不锈钢桶中，加入0.053份醋酸，搅拌均匀，加入5.3份拟薄水铝石，继续搅拌预分散1小时，再用高速剪切分散器(上海威宇公司BNE-100X)分散2小时，制得颜料浆料；
3、制备墨粉接收层涂布液：将PVB溶液(粘合剂溶液)与颜料浆料混合均匀，加入0.53份乳酸钛和0.01份BYK-347，搅拌均匀，静止消泡，制得墨粉接收层涂布液；
4、使用涂膜器将墨粉接收层涂布液涂布到PC白色片基的粘胶层上，涂布干量为25g/m²；在50℃温度下干燥20分钟后即得激光打印机专用证卡片材，测其性能结果如表一所示。
实施例2
片基选用PET白色片基，在其表面涂布的墨粉接收层的各组分及各组分的重量份数如下：
PVB(分子量4000)(粘合剂)          5.3份
拟薄水铝石(无机颜料)             79.5份
醋酸(分散剂)                     1.6份
乳酸钛(固化剂)                   0.53份
BYK-347(润湿剂)                  0.085份
水                               95.4份
乙醇                             270.3份
激光打印机专用证卡片材的制备过程如下：
1、制备粘合剂溶液：称15.9份的去离子水和31.8份的乙醇，加入到不锈钢桶中，搅拌均匀，然后在搅拌下将5.3份的PVB投入其中，继续搅拌1小时，开始升温至40℃并维持1小时，降至室温，得到PVB溶液(粘合剂溶液)；
2、制备颜料浆料：按配方将余量的去离子水(79.5份)和余量的乙醇(238.5份)，加入到不锈钢桶中，加入1.6份醋酸，搅拌均匀，加入79.5份拟薄水铝石，继续搅拌预分散1小时，再用高速剪切分散器(上海威宇公司BNE-100X)分散2小时，制得颜料浆料；
3、制备墨粉接收层涂布液：将PVB溶液(粘合剂溶液)与颜料浆料混合均匀，加入0.53份乳酸钛0.085份BYK-347，搅拌均匀，静止消泡，制得墨粉接收层涂布液；
4、使用涂膜器将墨粉接收层涂布液涂布到PC白色片基的粘胶层上，涂布干量为25g/m²；在50℃温度下干燥20分钟后即得激光打印机专用证卡片材，测其性能结果如表一所示。
实施例3
片基选用PET白色片基，在其表面涂布的墨粉接收层的各组分及各组分的重量份数如下：
PVB(分子量8000)粘合剂)       5.3份
拟薄水铝石(无机颜料)         5.3份
醋酸(分散剂)                 0.18份
乳酸钛(固化剂)               0.53份
BYK-347(润湿剂)              0.01份
水                           21.2份
乙醇                         47.7份
激光打印机专用证卡片材的制备过程如下：
1、制备粘合剂溶液：称15.9份的去离子水和31.8份的乙醇，加入到不锈钢桶中，搅拌均匀，然后在搅拌下将5.3份的PVB投入其中，继续搅拌1小时，开始升温至40℃并维持1小时，降至室温，得到PVB溶液(粘合剂溶液)；
2、制备颜料浆料：按配方将余量的去离子水(5.3份)和余量的乙醇(15.9份)，加入到不锈钢桶中，加入0.18份醋酸，搅拌均匀，加入5.3份拟薄水铝石，继续搅拌预分散1小时，再用高速剪切分散器(上海威宇公司BNE-100X)分散2小时，制得颜料浆料；
3、制备墨粉接收层涂布液：将PVB溶液(粘合剂溶液)与颜料浆料混合均匀，加入0.53份乳酸钛0.01份BYK-347，搅拌均匀，静止消泡，制得墨粉接收层涂布液；
4、使用涂膜器将墨粉接收层涂布液涂布到PC  色片基的粘胶层上，涂布干量为10g/m²；在50℃温度下干燥20分钟后即得激光打印机专用证卡片材，测其性能结果如表一所示。
实施例4
片基选用PET白色片基，在其表面涂布的墨粉接收层的各组分及各组分的重量份数如下：
PVB(分子量40000)粘合剂)         1.2份
拟薄水铝石(无机颜料)            12.0份
醋酸(分散剂)                    0.3份
三聚氰胺(固化剂)                0.12份
BYK-347润湿剂)                  0.013份
水                              15.6份
乙醇        43.2份
激光打印机专用证卡片材的制备过程如下：
1、制备粘合剂溶液：称3.6份的去离子水和7.2份的乙醇，加入到不锈钢桶中，搅拌均匀，然后在搅拌下将1.2份的PVB投入其中，继续搅拌1.5小时，开始升温至40℃，维持2小时，降至室温，得到PVB溶液(粘合剂溶液)；
2、制备颜料浆料：按配方将余量的去离子水(12.0份)和余量的乙醇(36.0份)，加入到不锈钢桶中，加入0.3份醋酸，搅拌均匀，加入12.0份拟薄水铝石，继续搅拌预分散2小时，再用高速剪切分散器(上海威宇公司BNE-100X)分散2小时，制得颜料浆料；
3、制备墨粉接收层涂布液：将PVB溶液(粘合剂溶液)与颜料浆料混合均匀，加入0.12份三聚氰胺树脂和0.013份BYK-347，搅拌均匀，静止消泡，制得墨粉接收层涂布液；
4、使用涂膜器将墨粉接收层涂布液涂布到PET白色片基的粘胶层上，涂布干量为15g/m²；在50℃温度下干燥20分钟后即得激光打印机专用证卡片材，测其性能结果如表一所示。
实施例5
片基选用PET白色片基，在其表面涂布的墨粉接收层的各组分及各组分的重量份数如下：
PVB(分子量50000)粘合剂)       1.2份
碳酸钡(无机颜料)              12.0份
醋酸(分散剂)                  0.3份
三聚氰胺(固化剂)              0.12份
BYK-347                       0.013份
水                            15.6份
乙醇                          43.2份
激光打印机专用证卡片材的制备过程如下：
1、制备粘合剂溶液：称3.6份的去离子水和7.2份的乙醇，加入到不锈钢桶中，搅拌均匀，然后在搅拌下将1.2份的PVB投入其中，继续搅拌1.5小时，开始升温至40℃，维持2小时，降至室温，得到PVB溶液(粘合剂溶液)；
2、制备颜料浆料：按配方将余量的去离子水(12.0份)和余量的乙醇(36.0份)，加入到不锈钢桶中，加入0.3份醋酸，搅拌均匀，加入12.0份碳酸钡，继续搅拌预分散2小时，再用高速剪切分散器(上海威宇公司BNE-100X)分散2小时，制得颜料浆料；
3、制备墨粉接收层涂布液：将PVB溶液(粘合剂溶液)与颜料浆料混合均匀，加入0.12份三聚氰胺树脂和0.013份BYK-347，搅拌均匀，静止消泡，制得墨粉接收层涂布液；
4、使用涂膜器将墨粉接收层涂布液涂布到PET白色片基的粘胶层上，涂布干量为15g/m²；在50℃温度下干燥20分钟后即得激光打印机专用证卡片材，测其性能结果如表一所示。
比较例
该比较例是喷墨打印机所用的片材，该片材采用PVC白色片基，在其表面涂布墨粉接收层，该墨粉接收层包括上下两层，上层及下层的组分及各组分的重量份数如下：
上层：
明胶                         85份
拟薄水铝石                   15份
下层：
PVB(分子量2500，完全水解)    82份
二氧化硅                     13份
六偏磷酸钠(分散剂)           1.0份
A200(固色剂)                 2.1份
乙醇(固化剂)                 1.9份
其制备过程：
制备墨粉接收层，将其用丝棒涂布器涂布到PET白色胶片上，涂布干量按实施例要求执行；加热干燥后，得到统一记录材料，用标准卡冲卡机冲切成标准样卡，测其性能如表一所示。
表一

成像性底灰干燥时间防水性使用寿命实施例1 B A 0秒 A A 实施例2 A C 0秒 A A 实施例3 A B 0秒 A A 实施例4 A A 0秒 A A 实施例5 B B 0秒 A B 比较例 C B 0秒 C C

现对上述实施例的测试及评价进行说明：
1、成像性：
利用OKI5880激光打印机对黄色、品红、青色、黑色这四种颜色进行试验。
A：清晰
B：墨粉转移
C：墨粉转移严重
干燥时间：
在环境温度(23±2)℃、相对湿度(55±10)％的条件下，在测试样张上打印干燥时间测试标板。由100％青(C)、100％品(M)、100％黄(Y)、100％黑(K)四色墨叠加而成的1.5cm×1.5cm色块，用OKI5880激光打印机打印上述色块。在打印介质出机后，按照每个色块所标定的时间依次放上干净纸片，然后在纸片上加压重物(重物为2.5cm×2.5cm×8mm的不锈钢块，各钢块的重量相同)。待重物压在纸片上3分钟后，取下观察其污染情况。无污染的纸片所对应的最短时间即为该介质的干燥时间。
2、防水性：
使用OKI5880激光打印机打印2cm×2cm 100％青(C)、100％品(M)、100％黄(Y)、100％黑(K)四色色块后，在水龙头下用流动水冲洗30分钟，用手轻轻擦抹，观察表面变污情况。
A：表面没有任何改变
B：表面轻微变污
C：表面变污
3、底灰：
使用OKI5880激光打印机打印21cm×297cm 100％青(C)、100％品(M)、100％黄(Y)、100％黑(K)四色色块，然后与未打印的激光打印机专用证卡片材进行比较，观察底灰情况。
A：表面没有底灰
B：表面轻微底灰
C：底灰严重
4、使用寿命：
使用OKI5880激光打印机打印100％青(C)、100％品(M)、100％黄(Y)、100％黑(K)色块后，按标准证卡工艺制作青、品、黄、黑四色标准样卡，用恒温恒湿老化箱，测试60℃、相对湿度90％、96小时后的成卡性能。
通过以上分析可以看出，本发明的防水性、成像性、使用寿命等性能明显好于公开产品的各项性能，可广泛用于各种证卡的现场制作和各种个性化制证，可得到具有快干、高光、防水、耐磨等特性的证卡。
需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。