專利名稱：熱敏記錄材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熱敏記錄材料。更具體地說，本發(fā)明涉及包含載體的熱敏記錄材料，該載體上承載有包含多孔顆粒的第一層和置于該第一層上的熱敏記錄層。
當(dāng)前在熱敏記錄材料中使用各種類型的第一層。第一層通常含有填料顆粒，即無機顏料，其可以用于上述臨界顏料體積濃度涂料中。已經(jīng)公開了由氣體或低沸點溶劑在發(fā)泡過程中膨脹而膨脹的微孔顆粒和層(美國專利5102693和5137864)。據(jù)信最有利的第一層含有最多的空氣(其具有高絕緣值)，最為光滑且密封良好至足以防止熱敏記錄層芯吸(wicking)進(jìn)第一層中。
美國專利4925827公開的熱敏記錄材料帶有包含細(xì)有機單孔顆粒的底涂層，該顆粒具有特定的壁厚度與粒徑之比。
美國專利4929590公開的熱敏記錄材料包括在載體上形成的底涂層，該底涂層包括具有一定直徑和孔隙度的球形中空單孔顆粒和粘合劑樹脂。
希望提供具有有用性能的熱敏記錄材料，其具有不依賴于引入單孔顆粒的第一層，這類單孔球形顆?？梢詢H通過仔細(xì)控制的多級方法得到，在所述方法中，顆粒壁和核的不同必須得到維持?，F(xiàn)已驚人地發(fā)現(xiàn)包括多孔顆粒(具有不太嚴(yán)格限定的幾何形狀)的第一層可用于熱敏記錄材料中。
在本發(fā)明的第一方面，提供了一種包含載體的熱敏記錄材料，該載體上承載有包含多孔顆粒的第一層和置于該第一層上的熱敏記錄層。
本發(fā)明的熱敏記錄材料包括載體，所述載體例如可以是紙、合成紙、塑料薄膜或金屬薄膜，典型的是根據(jù)需要呈片狀或卷狀。
第一層包括多孔顆粒。優(yōu)選的是多孔聚合物顆粒。多孔顆粒典型的是直徑為0.1-2微米，優(yōu)選0.5-1.5微米。本文中的粒度是使用Brookhaven BI-90型粒度分析儀(由Brookhaven InstrumentsCorporation，Holtsville NY制造)測定的那些且以“有效直徑”給出。還包括多模態(tài)粒度乳液聚合物，其中提供了兩個或更多個不同的粒度或非常寬的分布，如美國專利5340858、5350787、5352720、4539361和4456726所教導(dǎo)的。在被殼聚合物完全或部分包封的聚合物顆粒中形成多個孔隙；本文中的多個孔隙是指兩個或更多個孔隙，不管其是分離的還是與其他的孔相連，不管是否呈基本為球形的形狀，包括例如孔道、孔隙和聚合物的互穿網(wǎng)絡(luò)以及海綿狀結(jié)構(gòu)。
在一個實施方案中，多孔聚合物顆粒由核-殼乳液聚合方法形成，其中核聚合物含有共聚的酯官能基單體，如丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯和乙酸乙烯酯，其可以在殼聚合物形成之后或其過程中水解且與此同時或隨后用堿處理以溶脹顆粒并在干燥時在顆粒中形成多孔。用于形成殼組成的烯屬不飽和單體包括苯乙烯、α-甲基苯乙烯、丙烯酸的酯、甲基丙烯酸的酯以及酸官能單體。優(yōu)選殼聚合物貫穿核聚合物。殼聚合物貫穿核聚合物可以通過熱力學(xué)和動力學(xué)因子二者控制。熱力學(xué)因子可以根據(jù)最小表面自由能變化原理決定最終顆粒形態(tài)的穩(wěn)定性。然而，動力學(xué)因子如核聚合物在殼聚合溫度下的粘度以及提供第二級聚合物的溶脹時間可以改變貫穿的最終程度。因此，各種工藝因子可以控制殼對核的貫穿，且最終控制孔結(jié)構(gòu)在膨脹和干燥的顆粒中的形態(tài)。這類方法在乳液聚合領(lǐng)域是已知的，如在美國專利5036109、5157084和5216044中。殼聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度通常大于40℃，使用Fox等式計算；顆?？梢员唤宦?lián)和可以具有官能化表面。
可以有一層或多層具有相同或不同組成的第一層。在第一層和載體之間可以有一層或多層額外層或底漆層。第一層包括多孔顆粒且可以額外包括其他組分如成膜或非成膜聚合物粘合劑、填料、消泡劑、交聯(lián)劑、表面活性劑和熱熔性材料。填料的量應(yīng)使得它們不干擾多孔顆粒的效果。填料典型的是無機或聚合物顏料。聚合物顏料例如為聚苯乙烯、聚丙烯酸系聚合物、聚乙烯等。無機顏料例如為碳酸鈣、高嶺土、煅燒高嶺土、二氧化鈦、氧化鋅、氫氧化鋁、氫氧化鋅、硫酸鋇、氧化硅等。可使用它們的混合物。聚合物粘合劑優(yōu)選選自通常已知的水溶性聚合物和乳液聚合物。水溶性聚合物的實例是聚乙烯醇、丙烯酰胺共聚物、甲基丙烯酰胺共聚物、淀粉及其衍生物、纖維素衍生物、聚丙烯酸鈉、聚乙烯基吡咯烷酮、丙烯酰胺-丙烯酸酯共聚物、丙烯酰胺-丙烯酸酯-甲基丙烯酸共聚物、苯乙烯-馬來酸酐共聚物的堿金屬鹽、異丁烯-馬來酸酐共聚物的堿金屬鹽、藻酸鈉、明膠和酪蛋白。乳液聚合物組合物的實例是苯乙烯-丁二烯共聚物、苯乙烯-丁二烯-丙烯酸共聚物、乙酸乙烯酯均聚物、乙酸乙烯酯-丙烯酸共聚物、苯乙烯-丙烯酸酯共聚物、丙烯酸酯共聚物和聚氨酯聚合物。也可使用含有水溶性聚合物和水乳液聚合物二者的聚合物粘合劑體系。聚合物粘合劑也可以在多孔顆粒的生產(chǎn)過程中以外包皮提供，該外包皮聚合在多孔顆粒外側(cè)上或由膠體力結(jié)合于其上。聚合物粘合劑基于干重的總重量優(yōu)選在填料和多孔顆?？傊亓康?-50％范圍內(nèi)。優(yōu)選作為含水組合物涂敷于載體上的第一層。
第一層通過在0-100℃的溫度下干燥已經(jīng)涂敷于載體上的含水組合物或使該組合物干燥而形成。該絕緣層可以任選分幾步涂敷。優(yōu)選含10-80wt％多孔顆粒的干燥的第一層。第一層可以通過常規(guī)方法施用于載體上，所述方法包括例如輥施用器、噴射施用器或噴霧方法。施用的層可以通過許多不同的施用方法中的任一種進(jìn)行計量和平滑，所述方法包括例如刮板、氣刀、光滑棒和槽紋棒。第一層的最終干燥涂層重量為1-25g/m2，優(yōu)選3-15g/m2?？梢匀芜x在施用其他涂層之前進(jìn)行壓延。通常為了在成象過程中吸收來自熱敏記錄層的液體可以施用介于絕緣層和熱敏記錄層之間的第二層。然而，該任選的中間層的覆蓋率應(yīng)低于10g/m2，以不掩蔽下面的絕緣層的優(yōu)點。
將熱敏記錄層涂敷于第一層上。典型的是可以在熱敏記錄層中使用染料和顯色劑。典型的是使用本領(lǐng)域普通技術(shù)人員眾所周知的無色染料。作為顯色劑，各種已知的氧化化合物是有用的，它們在加熱時在無色染料中導(dǎo)致產(chǎn)生顏色。典型的無色染料和顯色劑的實例公開于美國專利4929590中。粘合劑、填料、交聯(lián)劑、表面活性劑、熱熔性材料和其他添加劑也可用于熱敏記錄層中。通常使用的填料在上文被描述為可以用于絕緣層中的填料。由于其耐熱流動性(thermalresistance to flow)而通常使用的聚合物粘合劑為聚乙烯醇、聚丙烯酰胺或聚甲基丙烯酰胺。
熱敏記錄層還可以用保護(hù)層涂敷，以使其不因與水、油、醇、溶劑、常規(guī)印刷油墨等的接觸而降解。該保護(hù)層還可以增強對熱敏記錄層的印刷頭熱接觸。
下列實施例用于說明本發(fā)明。實施例1.通過乳液聚合制備多孔聚合物顆粒將5升圓底燒瓶裝上槳葉攪拌器、溫度計、氮氣入口和回流冷凝器。向燒瓶中在氮氣氣氛下加熱至84℃的2115gDI水中加入溶解于25g水中的4.2g過硫酸鈉，然后加入26.9g丙烯酸系種子聚合物分散液(45％固體，平均粒徑0.1微米)。將由235gDI水、0.8g十二烷基苯磺酸鈉、280g丙烯酸甲酯、126g BA、280g MMA、14g MAA和3.5g二乙烯基苯組成的單體乳液在85℃下經(jīng)3小時加入該釜中。單體加料完成后，將分散液在85℃下保持30分鐘，冷卻至25℃并過濾以除去凝結(jié)物。過濾的分散液應(yīng)具有低于3的pH，固含量為約22.5％且平均粒徑約為0.37微米。
向裝有槳葉攪拌器、熱電偶、氮氣入口和回流冷凝器的5升圓底燒瓶中加入921g熱DI水、1.2g過硫酸鈉和296g上面制備的潛核膠乳(latent core latex)的混合物。制備由300g DI水、5g十二烷基苯磺酸鈉(23％)、500.0g Sty、26.6g MAA和5.3g丙烯酰胺組成的單體乳液。將該單體乳液逐步加入并逐步加入在18g DI水中的2.9g過硫酸鈉，同時維持混合物為85℃。然后繼續(xù)加入單體乳液并將反應(yīng)溫度在85℃下維持總共4小時的加料時間。反應(yīng)混合物在85℃下另外保持2小時。將該混合物加熱至90℃并加入36g水中的9g氫氧化鈉。混合物在90℃下保持20小時。所得分散液含有在其內(nèi)部具有多個孔隙的顆粒，這可由掃描電子顯微鏡測定。實施例2.制備熱敏記錄材料通過將100重量份實施例1的多孔顆粒(29％固體)、12重量份苯乙烯/丙烯酸系乳液聚合物(50％固體，Rhoplex P-308，Rohm andHaas Company，Philadelphia，PA)、22重量份聚乙烯醇水溶液(12％固體，Airvol 107，Air Products，Allentown，PA)和1份水混合而制備用于形成第一層的含水組合物。將該含水組合物用#8計量棒涂敷于定重為40g/m2的紙載體上至干涂層重量為5g/m2并可在80℃下干燥1分鐘。然后用計量棒將含有無色染料、染料顯色劑、聚乙烯醇和水的含水熱敏層以5g/m2的干涂層重量涂敷于第一層上并可以在50℃下干燥3分鐘。涂敷的片材呈現(xiàn)有用的光滑度和高熱敏性，得到清晰的高密度圖象。
權(quán)利要求
1.一種包含載體的熱敏記錄材料，該載體上承載有包含多孔顆粒的第一層和置于該第一層上的熱敏記錄層。
2.權(quán)利要求1的熱敏記錄材料，其中所述多孔顆粒是直徑為0.1-2微米的聚合物多孔顆粒。
全文摘要
提供了一種包含載體如紙的熱敏記錄材料,該載體上承載有包含多孔顆粒的第一層和置于該第一層上的熱敏記錄層。
文檔編號B41M5/42GK1373047SQ011221
公開日2002年10月9日 申請日期2001年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月1日
發(fā)明者B·R·鮑博塞恩 申請人:羅姆和哈斯公司