專利名稱：透明噴墨記錄薄膜的制作方法
透明噴墨記錄薄膜發(fā)明領(lǐng)域
本發(fā)明涉及涂布在透明支撐物上的改良的噴墨記錄薄膜，制備這些薄膜的方法， 以及這些薄膜的成像和使用方法。這些薄膜尤其適用于醫(yī)學(xué)成像應(yīng)用。技術(shù)背景
在典型的噴墨記錄或印刷系統(tǒng)中，墨滴從噴嘴高速噴向記錄薄膜、元件或介質(zhì)，從而在薄膜上形成圖像。墨滴或記錄液體通常包含如染料或顏料的記錄劑和大量的溶劑。溶劑或載液通常由水、有機(jī)物質(zhì)構(gòu)成，所述有機(jī)物質(zhì)如一元醇、多元醇或其混合物。
噴墨記錄薄膜通常包括支撐物，所述支撐物的至少一個(gè)表面上具有油墨接收層或圖像形成層，所述噴墨記錄薄膜包括具有不透明支撐物的意圖用于反射查看的噴墨記錄薄膜，以及具有透明支撐物的意圖用于通過透射光進(jìn)行查看的噴墨記錄薄膜。
為在這種圖像記錄薄膜上獲得并維持照相質(zhì)量的圖像，噴墨記錄薄膜必須
·易于被潤(rùn)濕，這樣使得不會(huì)產(chǎn)生混濁，即相鄰的墨點(diǎn)發(fā)生聚結(jié)，從而導(dǎo)致不均勻的密度。
不會(huì)表現(xiàn)出圖像滲色(image bleeding)。
·表現(xiàn)出吸收高濃度油墨并且快速變干的能力，以便避免薄膜在與后續(xù)印刷品或其它表面疊放時(shí)粘在一起。
·不會(huì)表現(xiàn)出歸結(jié)于支撐物與層之間的/或多個(gè)層之間的相互作用的不連續(xù)性或缺陷，如裂紋、斥水性、梳形線等。
·不允許未被吸收的染料在自由表面上聚集而引起染料結(jié)晶，這會(huì)在成像區(qū)中造成輝光效果或燙金效果。
·具有最佳的圖像牢度以便避免圖像由于與水接觸或受到日光、鎢絲燈或熒光燈的照射而褪色。
另外，適用于醫(yī)學(xué)成像輸出的透明噴墨記錄薄膜必須提供
·至少約2. 8的透明最大光學(xué)密度。
·足以對(duì)各種身體結(jié)構(gòu)的密度加以區(qū)分的灰度。
至少是當(dāng)前醫(yī)學(xué)X射線薄膜的霧度值的霧度值(B卩，約26或更小)。
能夠同時(shí)提供幾乎瞬時(shí)的油墨干燥時(shí)間和良好的圖像質(zhì)量的噴墨記錄薄膜是合乎需要的。然而，考慮到油墨組成的廣泛范圍和噴墨記錄薄膜需要容納油墨容量，難以同時(shí)實(shí)現(xiàn)這些要求。
已知的噴墨記錄薄膜使用了多孔或無孔的單層或多層涂層，這些涂層充當(dāng)了多孔或無孔支撐物的一個(gè)或兩個(gè)面上的合適的圖像接收層。使用無孔涂層的記錄薄膜通常具有良好的圖像質(zhì)量，但表現(xiàn)出不佳的油墨干燥時(shí)間。使用多孔涂層的記錄薄膜通常含有膠體微粒，而且圖像質(zhì)量較差，但表現(xiàn)出更有優(yōu)勢(shì)的干燥時(shí)間。
盡管已知了供噴墨印刷使用的各種各樣的多孔圖像記錄薄膜，但本領(lǐng)域中仍有許多未解決的問題，而且已知產(chǎn)品中仍有許多嚴(yán)重限制產(chǎn)品的商業(yè)利用性的缺陷。
在設(shè)計(jì)用于噴墨薄膜的透明多孔油墨接收層方面的一個(gè)挑戰(zhàn)在于，要提供高質(zhì)量、無裂紋的涂層，并且非微粒物質(zhì)要盡可能少。如果存在過多的非微粒物質(zhì)，那么圖像記錄層將不會(huì)是多孔的，而且僵將表現(xiàn)出不佳的油墨干燥時(shí)間。如果存在過多的微粒物質(zhì)，那么圖像記錄層的霧度水平將會(huì)很高，或者將會(huì)表現(xiàn)出裂紋。
在制備透明噴墨記錄薄膜方面的另一個(gè)挑戰(zhàn)在于，要提供高密度的圖像。典型的噴墨薄膜使用反射性背襯。在這些薄膜中，能夠?qū)崿F(xiàn)高密度圖像，因?yàn)楣庠谏淙氤上癖∧ぶ胁⑶以诜瓷浜笥謴谋∧ぶ猩涑鰰r(shí)被吸收。對(duì)于透明薄膜，如用來記錄醫(yī)學(xué)X射線的透明薄膜，必須通過放置大量油墨來實(shí)現(xiàn)高密度圖像。然而，所需要的大量油墨又導(dǎo)致圖像緩慢干燥。為了補(bǔ)償緩慢干燥，需要加熱器和/或減緩?fù)掏铝?through-put)。
美國(guó)專利4，877，686 (Riou等)描述了一種用于噴墨印刷的記錄紙,其中使用硼酸或其衍生物來使含有羥基的聚合物粘合劑和包含顆粒的填充劑發(fā)生膠凝作用。然而，這種記錄紙存在一個(gè)問題所使用的硼酸的量不能提供在用噴墨打印機(jī)進(jìn)行打印時(shí)表現(xiàn)快干時(shí)間而無裂紋的記錄紙。
美國(guó)專利申請(qǐng)公布2004/0022968 (Liu等)描述了一種噴墨記錄元件,所述噴墨記錄元件包括包含聚合物粘合劑和硼酸鹽的底層，以及包含可交聯(lián)聚合物和無機(jī)顆粒的圖像接收層。所述圖像接收層中存在最多約O. 5重量％的表面活性劑。
美國(guó)專利6，908，191 (Liu等)描述了一種噴墨印刷方法。圖像接收層中可以存在以總?cè)芤褐亓坑?jì)O. 01重量％至O. 30重量％的涂層助劑。
美國(guó)專利6，623，819 (Missell等)描述了一種噴墨記錄元件。圖像接收層中可以存在以總?cè)芤褐亓坑?jì)O. 01重量％至O. 30重量％的涂層助劑。
待解決的問題
需要一種位于透明支撐物上的噴墨記錄薄膜，其在用于醫(yī)學(xué)圖像的噴墨印刷時(shí)表現(xiàn)出夠快干時(shí)間。另外需要一種噴墨記錄薄膜，其具有良好的涂層質(zhì)量，具體來說是油墨接收層不會(huì)發(fā)生龜裂。另外需要一種用于醫(yī)學(xué)成像的噴墨記錄薄膜，其表現(xiàn)出高的最大密度、 低霧度，并且能夠記錄足夠數(shù)目的灰度級(jí)，以便使放射科醫(yī)師能夠?qū)γ芏炔煌母鞣N器官和組織加以區(qū)分。
發(fā)明概述
在一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明提供一種噴墨記錄薄膜，其包括透明支撐物；和襯層，所述襯層包含含有羥基的水溶性或水分散性的可交聯(lián)聚合物、硼酸鹽以及任選的表面活性劑；圖像接收層，所述圖像接收層涂布于所述襯層上并包含含有羥基的水溶性或水分散性的可交聯(lián)聚合物、無機(jī)顆粒以及任選的表面活性劑；條件是，所述襯層或圖像接收層中的至少一個(gè)含有表面活性劑，所述表面活性劑含在所述襯層中時(shí)，量為至少O. 5重量％，而所述表面活性劑含在所述圖像接收層中時(shí)，量為至少O. 2重量％。
在另一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明提供一種噴墨記錄薄膜，其中所述透明支撐物是聚對(duì)苯二甲酸乙二酯；所述襯層包含聚乙烯醇，所述硼酸鹽包含十水四硼酸鈉，并且所述表面活性劑包含對(duì)異壬基苯氧基聚縮水甘油；并且，所述圖像接收層包含聚乙烯醇，所述無機(jī)顆粒包含勃姆石氧化鋁，并且所述表面活性劑包含對(duì)異壬基苯氧基聚(縮水甘油)。
在另一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明提供一種制備噴墨記錄薄膜的方法，所述方法包括在透明支撐物上涂布襯層，所述襯層包含含有羥基的水溶性或水分散性的可交聯(lián)聚合物、硼酸鹽以及任選的表面活性劑；和圖像接收層，所述圖像接收層涂布于所述襯層上并包含含有羥基的水溶性或水分散性的可交聯(lián)聚合物、無機(jī)顆粒以及任選的表面活性劑；條件是， 所述襯層或圖像接收層中的至少一個(gè)含有表面活性劑，所述表面活性劑含在所述襯層中時(shí)，量為至少O. 5重量％，而所述表面活性劑含在所述圖像接收層中時(shí)，量為至少O. 2重量％ ;以及，對(duì)所涂布的記錄薄膜進(jìn)行干燥。
在又一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明提供一種形成圖像的方法，所述方法包括使用噴墨印刷到以上所述的透明噴墨記錄薄膜上。
根據(jù)本申請(qǐng)中所提供的詳述、實(shí)例以及權(quán)利要求書，本發(fā)明的其它方面、優(yōu)點(diǎn)以及益處顯而易見。
發(fā)明詳述
以下各個(gè)專利的全部?jī)?nèi)容以引用的方式并入本文中2011年5月27日由Sharon M. Simpson等提出申請(qǐng)的題為TRANSPARENT INK-JET-RECORDING FILM的美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?13/117，214 ；2010 年 7 月 12 日由 Sharon M. Simpson 等提出申請(qǐng)的題為 TRANSPARENT INK-JET RECORDING FILM 的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)?zhí)?61/363，359 ;2010 年 9 月 3 日由 Sharon Μ· Simpson等提出申請(qǐng)的題為TRANSPARENT INK-JET RECORDING FILMS，COMPOSITIONS，AND METHODS的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)?zhí)?1/379，856 ;2010年9月24日由Sharon M. Simpson等提出申請(qǐng)的題為 TRANSPARENT INK-JET RECORDING FILMS, COMPOSITIONS, AND METHODS 的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)?zhí)?1/386,081。
申請(qǐng)人已注意到，向襯層、圖像接收層或者所述襯層和所述圖像接收層兩者加入表面活性劑，可以提供能夠?qū)崿F(xiàn)至少2. 8的光學(xué)密度、小于26的霧度以及大量灰度級(jí)的快干、無裂紋、透明噴墨記錄薄膜。
定義
如本文中所使用
術(shù)語“一(個(gè)/種)(a/an) ”是指“至少一個(gè)(種)”組分(例如，本文所述的噴墨油墨、聚合物以及表面活性劑)。因此，術(shù)語“一個(gè)油墨接收涂層可以指代能夠接收一種或多種油墨的一個(gè)涂層。
術(shù)語“襯層”或“埋層”是指在所述層(如“埋層”、“襯層”)上方布置有至少一個(gè)其它層。
術(shù)語“圖像接收層”或“頂涂層”是指涂布在襯層上方的一個(gè)層。圖像接收層常常是最外面的層，并且用作吸收噴墨油墨的層。
術(shù)語“涂層(coating/coat)重量”和“覆蓋率”是同義的，而且通常用每一單位面積的重量或摩爾數(shù)來表示，如g/m2或mol/m2。
除非另外指明，否則在本文使用術(shù)語“噴墨記錄薄膜”、“噴墨記錄材料”、“噴墨記錄元件”或噴墨記錄物品”時(shí)，所述術(shù)語是指本發(fā)明的實(shí)施方案。
術(shù)語“透明”意思是能夠透射可見光而沒有可觀的散射或吸收。
術(shù)語“物品”是指在透明支撐物上具有一個(gè)或多個(gè)“油墨接收層”的涂層的構(gòu)造。
術(shù)語“成像后立即”是指成像薄膜的后緣離開打印機(jī)的時(shí)刻。
“霧度”是使光在所有方向上均勻地?cái)U(kuò)散的廣角散射。它是偏離入射光束平均2. 5 度以上的透射光的百分比。霧度降低了對(duì)比度，并且造成乳狀或模糊外觀。霧度值越低，材料的模糊度越小。
術(shù)語“水溶劑”意思是水作為液體組分以最大比例存在于均質(zhì)溶液中。
術(shù)語“水溶性”意思是溶質(zhì)與水或主要成分為水的溶劑混合物一起形成均質(zhì)溶液。
“同時(shí)涂布”或“濕對(duì)濕”涂布意思是當(dāng)涂布多層時(shí)，在最初涂布的層變干之前將后續(xù)層涂布到所述最初涂布的層上。同時(shí)涂布可以用來在支撐物的正面、背面或兩個(gè)面上涂覆多個(gè)層。
術(shù)語薄膜的“正面”和“背面”分別指“第一主表面和第二主表面”。在本文所述的涂布在透明支撐物上的噴墨記錄薄膜中，油墨接收涂層和襯層被涂布在所述支撐物的前面 (第一主表面)上。
術(shù)語“正”和“背”分別涉及離噴墨油墨的源頭較近和較遠(yuǎn)的層、薄膜或涂層。
Research Disclosure 由英國(guó) PO 108RS 漢普郡 Westbourne 的 The Book Barn 的 Kenneth Mason出版有限公司出版。所述出版物也可以從紐約奧西寧145大街的Research Disclosure 購(gòu)得，郵編 10562 (www. researchdisclosure. com)。
此外，本文件中所參考的全部出版物、專利以及專利文件的全部?jī)?nèi)容都以引用的方式并入本文中，如同被單獨(dú)地以引用方式并入一樣。
襯層
襯層包含含有可交聯(lián)羥基的水溶性或水分散性的可交聯(lián)聚合物、硼酸鹽，并且任選可能含有表面活性劑。
用于襯層中的含有羥基的水溶性或水分散性的可交聯(lián)聚合物粘合劑可以是例如聚(乙烯醇)、部分水解的聚(乙酸乙烯酯/乙烯醇)、含有羥乙基甲基丙烯酸酯的共聚物、 含有羥乙基丙烯酸酯的共聚物、含有羥丙基甲基丙烯酸酯的共聚物，以及如羥乙基纖維素的羥基纖維素醚。在一個(gè)具體實(shí)施方案中，含有羥基的可交聯(lián)聚合物是聚(乙烯醇)。如果需要，那么可以使用這些含有可交聯(lián)羥基的聚合物的混合物。
用于襯層的聚合物粘合劑優(yōu)選以約最多約I. 8g/m2的量來使用。或者，用于襯層的聚合物粘合劑可以約0. 02g/m2至約I. 8g/m2,或約0. 25g/m2至約2. O g/m2的量來使用。
用于本發(fā)明的噴墨記錄元件的襯層中所使用的硼酸鹽或硼酸鹽衍生物可以是例如硼酸鈉、四硼酸鈉、十水四硼酸鈉、硼酸、苯基硼酸或丁基硼酸，或其混合物。硼酸鹽或硼酸鹽衍生物是以最多約2g/m2的量來使用。在至少一些實(shí)施方案中，硼酸鹽或硼酸鹽衍生物與聚合物粘合劑的比率可以例如介于約25 75與約90 10 (按重量計(jì))之間，或者所述比率可以是約66 33 (按重量計(jì))。盡管不希望受到理論的約束，但相信在涂布之后，襯層中的硼酸鹽或硼酸鹽衍生物的一部分?jǐn)U散到圖像接收層中，以與圖像接收層中的可交聯(lián)粘合劑的至少一部分發(fā)生交聯(lián)。
任選的表面活性劑是對(duì)異壬基苯氧基聚(縮水甘油)、氟代脂肪族聚丙烯酸酯氟聚合物，或端羥基氟化聚醚，或其混合物。
在一個(gè)實(shí)施方案中，表面活性劑通常以約0. 001 g/m2至約0. 10g/m2或大于總干燥固體的0. 5重量％的量存在于襯層中。
在一個(gè)特定實(shí)施方案中，襯層包含聚(乙烯醇)聚合物、硼砂以及表面活性劑。
在一個(gè)實(shí)施方案中，所涂布的用于襯層的固體涂層重量的量是0. 25g/m2至2. Og/ m2。在另一個(gè)實(shí)施方案中，所涂布的用于襯層的聚合物粘合劑的量是約0. 02g/m2至約I. Sg/m2。
圖像接收層
圖像接收層包含含有羥基的水溶性或水分散性的可交聯(lián)聚合物、無機(jī)顆粒以及表面活性劑。
用于圖像接收層中的含有羥基的水溶性或水分散性可交聯(lián)聚合物可以是例如聚 (乙烯醇)、部分水解的聚(乙酸乙烯酯/乙烯醇)、含有羥乙基甲基丙烯酸酯的共聚物、含有羥乙基丙烯酸酯的共聚物、含有羥丙基甲基丙烯酸酯的共聚物，以及如羥乙基纖維素的羥基纖維素醚。在一個(gè)具體實(shí)施方案中，含有羥基的可交聯(lián)聚合物是聚(乙烯醇)。
用于圖像接收層中的粘合劑的量應(yīng)當(dāng)足以使噴墨記錄元件具備粘著強(qiáng)度，但也應(yīng)當(dāng)是最小值，這樣使得由顆粒形成的互連孔隙結(jié)構(gòu)不會(huì)被粘合劑填充。這就防止了在涂布或成像期間薄膜干燥后發(fā)生“龜裂”。
用于圖像接收層的聚合物粘合劑優(yōu)選以約I. Og/m2至約4. 5g/m2的量來使用。
無機(jī)顆粒包括例如金屬氧化物、水合金屬氧化物、勃姆石氧化鋁、粘土、煅燒粘土、 碳酸鈣、硅酸鋁、沸石或硫酸鋇。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，金屬氧化物為二氧化硅、氧化鋁、 氧化鋯或二氧化鈦。在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，金屬氧化物為煅制二氧化硅、煅制氧化鋁、 膠體二氧化硅、勃姆石氧化鋁，或其混合物。在一個(gè)實(shí)施方案中，無機(jī)顆粒通常以最多約 50g/m2的量存在于圖像接收層中。
當(dāng)無機(jī)顆粒是煅制二氧化硅或煅制氧化鋁時(shí)，其原始粒度優(yōu)選最多約50nm，但顆粒也可以聚集而得到小于約300nm的聚集粒度。當(dāng)無機(jī)顆粒是膠體二氧化娃或勃姆石，其粒度優(yōu)選小于約150nm。
具有高孔隙率(HP)并且粒度為約140nm的可分散勃姆石氧化鋁粉末是尤其有用的無機(jī)顆粒。在制備包含這種勃姆石氧化鋁粉末的圖像接收層涂層混合物時(shí)，有用的是可以首先制備包含勃姆石氧化鋁粉末、水以及任選的表面活性劑的組合物。接著可以將所述組合物與粘合劑和任選的其它成分進(jìn)行組合以形成圖像接收層涂層混合物。
在一些情況下，可以使用例如像硝酸的酸來降低這種組合物的pH。舉例來說，可以將PH降低至約3. 25，或低于約3. 25，或低于約3. 09，或低于約2. 73，或介于約2. 17與約2.73之間。在制備期間，可以例如將這種組合物加熱至至少約80°C的溫度。在一些情況下， 可以使用例如一個(gè)或多個(gè)噴射器來混合這種組合物。
在以下專利申請(qǐng)中更詳細(xì)地描述了這些制備程序2010年9月3日由Sharon M. Simpson等提出申請(qǐng)的題為 TRANSPARENT INK-JET RECORDING FILMS，COMPOSITIONS，AND METHODS的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)?zhí)?1/379，856 ;2010年9月24日由Sharon M. Simpson等提出申請(qǐng)的題為 TRANSPARENT INK-JET RECORDING FILMS, COMPOSITIONS, AND METHODS 的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)?zhí)?1/386，081 ;以及2010年10月I日由William Ruzinsky等提出申請(qǐng)的題為 TRANSPARENT INK-JET RECORDING FILMS, COMPOSITIONS, AND METHODS 的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)?zhí)?1/388，784，以上各個(gè)專利申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容都以引用的方式并入本文中。
表面活性劑是對(duì)異壬基苯氧基聚(縮水甘油)、氟代脂肪族聚丙烯酸酯氟聚合物， 或端羥基氟化聚醚。
在一個(gè)實(shí)施方案中，表面活性劑通常以最多約1.5g/m2或總干燥固體的至少約 0.20重量％的量存在于圖像接收層中。在另一個(gè)實(shí)施方案中，表面活性劑通常以總干燥固體的至少O. 50重量％的量存在于圖像接收層中。
在另一個(gè)實(shí)施方案中，表面活性劑以至少O. 7重量％的總量存在于襯層和圖像接收層中。優(yōu)選地，襯層含有O. 75重量％的表面活性劑，而圖像接收層含有O. 50重量％的表面活性劑。更優(yōu)選地，襯層含有I重量％的總干燥固體，而圖像接收層含有O. 60重量％的總干燥固體。
在一個(gè)特定實(shí)施方案中，圖像接收層包含聚(乙烯醇)聚合物、可分散勃姆石氧化鋁以及表面活性劑。
在一個(gè)實(shí)施方案中，圖像接收層包含聚乙烯醇，無機(jī)顆粒占至少88重量％，而表面活性劑占至少O. 20重量％。在另一個(gè)實(shí)施方案中，無機(jī)顆粒與含有可交聯(lián)羥基的聚合物的比率介于90 10與95 5之間。在另一個(gè)實(shí)施方案中，無機(jī)顆粒與含有可交聯(lián)羥基的聚合物的比率介于90 10與95 5之間，并且表面活性劑占至少約O. 20重量％。在一個(gè)特定實(shí)施方案中，無機(jī)顆粒與含有可交聯(lián)羥基的聚合物的比率是92 8，并且表面活性劑占至少約O. 50重量％。在另一個(gè)特定實(shí)施方案中，無機(jī)顆粒與含有可交聯(lián)羥基的聚合物的比率是聚合物是94 6，并且表面活性劑占至少約O. 27%。
在一個(gè)實(shí)施方案中，圖像接收層的固體涂層重量可以在約20g/m2至約60g/m2的范圍內(nèi)。在另一個(gè)實(shí)施方案中，圖像接收層的固體涂層重量可以在約30g/m2至約50g/m2的范圍內(nèi)。
除了圖像接收層之外，用于本發(fā)明的記錄元件也可以在圖像接收層的頂部含有一個(gè)層，這個(gè)層的功能是增加光澤。用于這個(gè)層的材料包括亞微米無機(jī)顆粒和/或聚合物粘合劑。
背面層
雖然可以在透明薄膜支撐物的一面上涂布襯層和噴墨圖像接收層，但制造方法也可以包括在聚合物支撐物的反面或背面上形成一個(gè)或多其它層，包括導(dǎo)電層、染料或顏料層，或含有消光劑(如二氧化硅)的層，防卷層，或者在一個(gè)或多個(gè)層中具有這些材料的組口 ο
支撐物材料
噴墨記錄薄膜包括聚合物支撐物，所述聚合物支撐物優(yōu)選具有任何所需厚度并且由一種或多種聚合物材料構(gòu)成的彈性、透明薄膜。所述支撐物需要在印刷和存儲(chǔ)期間表現(xiàn)出尺寸穩(wěn)定性，并且要具有適于上覆層的合適的粘著性質(zhì)。用于制作這種支撐物的有用聚合物材料包括聚酯[如聚(對(duì)苯二甲酸乙二酯)和聚(萘二甲酸乙二酯)]、乙酸纖維素和其它纖維素酯、聚乙烯基縮醛、聚烯烴、聚碳酸酯以及聚苯乙烯。優(yōu)選的支撐物由具有良好尺寸穩(wěn)定性的聚合物組成，如聚酯和聚碳酸酯。
包含具有至少兩種不同聚合物材料的眾多交替層的透明、多層、聚合物支撐物也同樣有用，如在美國(guó)專利6，630，283(SimpSon等)中所述。另一種支撐物包括分色鏡層，如在美國(guó)專利5，795，708 (Boutet)中所述。
支撐物材料可以含有各種著色劑、顏料、染料或其組合，以便優(yōu)化圖像以及所需背景的顏色和色調(diào)。舉例來說，支撐物可以包括一種或多種染料，所述染料在所得的成像薄膜中產(chǎn)生藍(lán)色?；蛘撸挝锟梢允菬o色的，并且可以通過油墨來優(yōu)化圖像的顏色和色調(diào)以及任何所需背景的顏色?？梢允褂眠@些技術(shù)的組合。
可以使用傳統(tǒng)程序(如電暈放電)來處理支撐物材料以便改良上覆層或襯層的粘附力，或者可以使用其它粘附力增強(qiáng)層。對(duì)于醫(yī)學(xué)成像應(yīng)用來說，向支撐物加入藍(lán)色著色染料尤其有用。
尤其有用的支撐物是7密耳(178微米)的藍(lán)色著色的聚對(duì)苯二甲酸乙二酯 (PET)。
涂布和干燥
襯層和圖像接收層涂層組合物可以由水或有機(jī)溶劑來涂布，但水是優(yōu)選的。應(yīng)選擇總的固體含量以便以最經(jīng)濟(jì)的方式產(chǎn)生有用的涂層厚度。
所述層可以一次一層地進(jìn)行涂布，或者可以同時(shí)涂布兩個(gè)或更多個(gè)層。舉例來說， 在將襯層制劑涂覆到支撐物上的同時(shí)，使用坡流涂布將圖像接收層同時(shí)涂覆到薄膜支撐物上，在第二層仍然濕潤(rùn)的情況下使用相同或不同溶劑將第一層涂布到第二層的上方。
具有本文所述的噴墨制劑的層可以通過任何數(shù)目的熟知技術(shù)來涂布，包括浸涂、 繞線棒涂布(wound-wire rod coating)、刮片涂布、氣刀涂布、凹版滾式涂布,和逆轉(zhuǎn)棍涂布、坡流涂布、珠粒涂布(bead coating)、擠壓涂布、幕式涂布等。已知的涂布和干燥方法在1989年12月出版的Research Disclosure號(hào)308119第1007頁(yè)至第1008頁(yè)中更詳細(xì)地描述。優(yōu)選坡流涂布，其中基底層和外層可以同時(shí)涂覆。涂布方法的選擇將根據(jù)操作的經(jīng)濟(jì)性來決定，并且又將決定制劑的規(guī)格，如涂層固體、涂層粘度以及涂布速度。
在涂布之后，通常通過簡(jiǎn)單的蒸發(fā)來干燥噴墨記錄薄膜，可以通過如對(duì)流加熱的已知技術(shù)來加速所述蒸發(fā)。
提供以下實(shí)例來說明本發(fā)明的實(shí)踐，但本發(fā)明不意味著受所述實(shí)例的限制。
用于實(shí)驗(yàn)和實(shí)例的材料和方法
以下實(shí)例中使用的全部材料可以易于從標(biāo)準(zhǔn)商業(yè)來源購(gòu)得，如Aldrich Chemical 公司(威斯康辛州，密爾沃基)，除非另有規(guī)定。全部百分比都是以重量計(jì)，除非另有指明。 使用以下的其它方法和材料。
勃姆石是氧化鋁氫氧化物(Y -AlO (OH))。
硼砂是十水四硼酸鈉。
Celvol聚(乙烯醇)203經(jīng)過87 %至89 %水解并且平均分子量為13，000至 23，000，可從 Sekisui 購(gòu)得。
Celvol聚(乙烯醇)540經(jīng)過87 %至89. 9 %水解并且平均分子量為140，000至 186，000,可從 Sekisui Specialty Chemicals America, LLC(德克薩斯州,達(dá)拉斯)購(gòu)得。
Disperal HP-14是具有高孔隙率(HP)并且粒度為140nm的可分散勃姆石氧化鋁粉末。其可從Sasol North America Inc.(德克薩斯州,休斯頓)購(gòu)得。
DX1060是30%的陽離子含氟表面活性劑、10%的己二醇和60%的水，可從Dynax Corp.(紐約州,龐德里奇鎮(zhèn))購(gòu)得。
Gohsenol GL-03 (Nippon Gohsei Co. Ltd.)聚乙烯醇經(jīng)過 86. 5% 至 89. O % 的水解。
Gohsenol KH-20 是經(jīng)過 78. 5 % 至 81. 5 % 水解的聚乙烯醇(Nippon Gohsei Co. Ltd.)。
M;isiirl' ；FP-230是溶于9. 0%二丙二醇和61%水中的30%氟代脂肪族聚丙烯酸酯氟聚合物，并且是一種陽離子表面活性劑，可從Mason Chemical Co.(伊利諾伊州，阿靈頓高地)購(gòu)得。
Masurf FP-320是溶于5. O %乙二醇、10. O %乙基琥珀酸鹽以及63%水中的 22%氟代脂肪族聚氨酯(fluoroaliphatic urethane),并且是一種陽離子表面活性劑,可從Mason Chemical Co.(伊利諾伊州，阿靈頓高地)購(gòu)得。
IVlasuif 烯酸共聚物，并且是一種陽離子表面活性劑，可從Mason Chemical Co.(伊利諾伊州，阿靈頓高地)購(gòu)得。
N4asurftfi) FS-810是溶于26. O %二丙二醇和63. O %水中的11%氟代脂肪族聚丙烯酸酯，并且是一種非離子型表面活性劑，可從Mason Chemical Co.(伊利諾伊州，阿靈頓高地)購(gòu)得。
Mnsiirf；^ SP-320是溶于80%水中的20%氟化丙烯酸酯共聚物，并且是一種陽離子表面活性劑,可從Mason Chemical Co.(伊利諾伊州，阿靈頓高地)購(gòu)得。
PET是聚對(duì)苯二甲酸乙二酯，并且是用于噴墨接收涂層的支撐物。術(shù)語支撐物、襯底和薄膜基底可以互換使用。
PF-159是100%的端羥基氟化聚醚。它是一種非離子型表面活性劑，可從BASF Chemical Co.(新澤西州，福羅勒姆帕克)購(gòu)得。
表面活性劑IOG是對(duì)異壬基苯氧基聚(縮水甘油)。它也被稱為Olin IOG0它可從Dixie Chemical Co.(德克薩斯州,休斯頓)購(gòu)得。
/,Oliy IX' 8740是溶于70 %水中的30 %全氟甲基丙烯酸共聚物分散液，可從DuPont Chemical Solutions Enterprise (特拉華州，威明頓市)購(gòu)得。
Zony I ·· FS-300是溶于60 %水中的40 %氟代丙烯酸醇取代的聚乙二醇，可從 DuPont Chemical Solutions Enterprise (特拉華州，威明頓市)購(gòu)得。
/onyl(K)FSN是溶于30%異丙醇和30%水中的40%非離子型含氟表面活性劑，可從 DuPont Chemical Solutions Enterprise (特拉華州，威明頓市)購(gòu)得。
樣品成像
使用Wasatch Raster Image Processor (RIP),借助于 Epson 7900 噴墨打印機(jī)來對(duì)樣品進(jìn)行成像。通過將噴墨打印機(jī)所供應(yīng)的照片黑、淺黑、超淺黑、品紅、淺品紅、青色、淺青色以及黃色Epson油墨組合來產(chǎn)生灰度圖像。使用17個(gè)臺(tái)階灰度梯尺(step grey scale wedge)來打印樣品，其中最大光學(xué)密度是至少2. 8。在紙張離開打印機(jī)之后不到5秒估算光學(xué)密度至少2. 8的印跡(patch)的百分比。
使用經(jīng)過校準(zhǔn)的X-Rite Model DTP 41型分光光度計(jì)(X-Rite Inc.，密西根州，格蘭德維爾)在透射模式下測(cè)量每一個(gè)樣品的光學(xué)密度(OD)。
測(cè)量油墨的干燥
使用被配置來產(chǎn)生17個(gè)臺(tái)階灰度梯尺的噴墨打印機(jī)來對(duì)一張薄膜進(jìn)行成像。在薄膜離開打印機(jī)之后，立即將噴墨圖像翻轉(zhuǎn)，并放在一張白紙上方。以0(完全干燥)至100(矩形上的油墨完全濕潤(rùn))的尺度對(duì)具有最大密度的臺(tái)階上的濕油墨的百分比進(jìn)行評(píng)級(jí)。優(yōu)選的是，薄膜的光學(xué)密度為至少2. 8的部分在成像之后不到5秒就大致上干燥(即， 濕度值不超過25%。更優(yōu)選的是，薄膜的最大密度大于約3的部分在成像之后不到5秒就具有不超過75%的值。CN 102985264 A書明說9/22 頁(yè)
如果樣品的濕度百分比小于以類似方式制備的不含有表面活性劑的樣品的濕度百分比，那么所述樣品就被視為符合本發(fā)明，只要霧度值小于24%即可。
測(cè)量霧度根據(jù)ASTM D 1003，通過傳統(tǒng)方式，使用霧度儀來測(cè)量霧度(％ )，所述霧度儀可從 BYK-Gardner(馬里蘭州，哥倫比亞)購(gòu)得。噴墨記錄薄膜的總霧度應(yīng)當(dāng)盡可能低?？傡F度不應(yīng)超過26%，并且優(yōu)選不應(yīng)超過24 %。支撐物的霧度值為約2.5±1%。為了提供一致的霧度測(cè)量值，每一個(gè)實(shí)例中的所有樣品都被涂布到支撐物的同一處上。
實(shí)例I
以下實(shí)例用實(shí)驗(yàn)說明僅在圖像接收層中使用表面活性劑。
襯層的制備
通過將3. 33g去離子水、呈15%水溶液形式的O. 67g聚(乙烯醇)GL-03以及呈 5%水溶液形式的6. OOg硼砂(十水四硼酸鈉)混合來制備涂布溶液。硼砂與聚(乙烯醇) 的比率以重量計(jì)為75 25。在室溫下將涂布溶液以氣刀涂布到7密耳(178微米)的聚對(duì)苯二甲酸乙二酯支撐物上。將涂層風(fēng)干。襯層的干燥涂層重量是0.64g/m2。
圖像接收層的制備
通過將呈20%水溶液形式的34. 12g Disperal HP-14(使用70%硝酸將pH值調(diào)節(jié)到3. 25)(凈重6. 82g)和呈10%水溶液形式的5. 93gGohsenol KH-20聚(乙烯醇)(凈重 O. 593g)混合來制備用于噴墨圖像接收層的涂布溶液(比較實(shí)例1-1)。制備完成的涂布溶液有17. 9%的固體。同樣如以上所述來制備本發(fā)明的涂布溶液(本發(fā)明實(shí)例1-2)，但加入了呈10%溶液形式的O. 60g表面活性劑IOG(凈重O. 06g)。制備完成的涂布溶液有18. 0% 的固體。無機(jī)顆粒與聚合物的重量比是92 8。
在室溫下將溶液以氣刀涂布到以上制備的襯層上。將每種溶液涂布到所述襯層中的每一個(gè)層上。在85°C的強(qiáng)制通風(fēng)式烘箱中將全部涂層干燥10分鐘。在經(jīng)過干燥的涂層上未觀察到龜裂。以34g/m2(使用10. O密耳(254微米)的氣刀間隙)涂布圖像接收層。 總共制備了 2個(gè)樣品。
如上所述對(duì)樣品進(jìn)行成像。表I示出向涂層加入的表面活性劑的重量百分比、向噴墨圖像接收層加入的表面活性劑的類型，以及在印刷完成后5秒仍然濕潤(rùn)的光學(xué)密度為 3. 2的印跡的分?jǐn)?shù)。
數(shù)據(jù)表明，向噴墨圖像接收層加入O. 80重量％的表面活性劑IOG縮短了干燥光學(xué)密度至少2. 8的油墨印跡的時(shí)間。
表I表面活性劑表面活性躬IOG 溫印跡 {重量％)*芄分比比較實(shí)例1-2 本發(fā)明實(shí)例像接收層
*涂層中總固體的重量百分比。
***具有鄰近更低光學(xué)密度2. 5至2. 6的印跡是完全干燥的。
實(shí)例213
以下實(shí)例用實(shí)驗(yàn)說明僅在圖像接收層中使用表面活性劑。
襯層的制備
通過將3. 84g去離子水、呈15%水溶液形式的O. 88g聚(乙烯醇)GL-03以及呈 5%水溶液形式的5. 28g硼砂(十水四硼酸鈉)混合來制備涂布溶液。硼砂與PVA的比率以重量計(jì)為67 33。在室溫下將涂布溶液以氣刀涂布到7密耳(178微米)的聚對(duì)苯二甲酸乙二酯支撐物上。將涂層風(fēng)干。襯層的干燥涂層重量是0.64g/m2。
圖像接收層的制備
通過將呈20%水溶液形式的34. 12g Disperal HP_14(使用70%的硝酸將pH值調(diào)整到3. 25)(凈重6. 82g)和呈10%水溶液形式的5. 93gCelvol 540聚(乙烯醇)(凈重O.593g)混合來制備用于圖像接收層的涂布溶液。制備完成的涂布溶液(比較實(shí)例2-1) 有17. 9%的固體。如以上所述來制備另外的涂層(比較實(shí)例2-2)，但加入了呈10%溶液形式的0.30g表面活性劑10G。同樣如以上所述來制備另外的本發(fā)明的涂布溶液，但加入了 O. 50g 表面活性劑 IOG (凈重 O. 05g ;實(shí)例 2-3),1. OOg Masm.!'丨< FP_420(凈重 O. IOg ;實(shí)例2-4)、0· 75gMasurf FS-810(凈重 O. 075g ;實(shí)例 2-5)、呈 10% 溶液形式的 O. 60g MasiirfiD FP-230(凈重 O. 060g;實(shí)例 2-6)，或呈 30%溶液形式的 O. 53g Zonyl 8740 (凈重 O. 159g ； 實(shí)例2-7)。制備完成的涂布溶液分別有18.0%、18. 1%、18. 1%、18.0%或18. 3%的固體。 無機(jī)顆粒與聚合物的重量比是92 8。
在室溫下將溶液以氣刀涂布到以上制備的襯層上。將每種溶液涂布到所述襯層中的每一個(gè)層上。在85°C的強(qiáng)制通風(fēng)式烘箱中將全部涂層干燥10分鐘。在經(jīng)過干燥的涂層上未觀察到龜裂。以34g/m2(使用10. O密耳(254微米)的氣刀間隙)涂布圖像接收層。 總共制備了 7個(gè)樣品。
如上所述對(duì)樣品進(jìn)行成像。表II和表III描述向每一個(gè)涂層加入的表面活性劑的重量百分比、向噴墨圖像接收層加入的表面活性劑的類型、在印刷完成后5秒濕潤(rùn)的密度印跡的分?jǐn)?shù)，以及在尚未印刷的涂層上測(cè)量到的霧度。
以下表III中所示出的數(shù)據(jù)表明，加入O. 67重量％的表面活性劑10G、1.33重量％的滅3§111 -420、1. 00 重量 ％ 的Masurf FS-810、0. 80 重量 ％ 的MasurtD FP-230 或2. I重量％的Zonyl 8740縮短了在3. I的透明光學(xué)密度下測(cè)量的黑色油墨印跡的干燥時(shí)間。加入O. 40重量％的表面活性劑IOG并未縮短油墨的干燥時(shí)間。與表面活性劑IOG 相比時(shí)，使用表面活性劑MasiirflDFP-420和Masurf⑩fp-230時(shí)的霧度更低。加入表面活性劑Zonyl 8740對(duì)霧度沒有影響。
表II
權(quán)利要求
1.一種噴墨記錄薄膜，其包括 透明支撐物； 襯層，其包括含有羥基的水溶性或水分散性的可交聯(lián)聚合物、硼酸鹽以及任選的表面活性劑；和 圖像接收層，其涂布于所述襯層上且包括含有羥基的水溶性或水分散性的可交聯(lián)聚合物、無機(jī)顆粒以及任選的表面活性劑， 其中，所述襯層或圖像接收層中的至少一個(gè)包括表面活性劑，當(dāng)所述表面活性劑含在所述襯層中時(shí)，量為至少0. 5重量％，而當(dāng)所述表面活性劑含在所述圖像接收層中時(shí)，量為至少0. 2重量％。
2.如權(quán)利要求I所述的噴墨記錄薄膜，其中所述透明支撐物包括聚酯。
3.如權(quán)利要求I所述的噴墨記錄薄膜，其中所述透明支撐物包括聚對(duì)苯二甲酸乙二酯。
4.如權(quán)利要求I所述的噴墨記錄薄膜，其中所述透明支撐物包括顏料、染料或其組合。
5.如權(quán)利要求I所述的噴墨記錄薄膜，其中所述襯層中的所述含有羥基的水溶性或水分散性的可交聯(lián)聚合物包括 聚(乙烯醇)、部分水解的聚(乙酸乙烯酯/乙烯醇)、含有羥乙基甲基丙烯酸酯的共聚物、含有羥乙基丙烯酸酯的共聚物、含有羥丙基甲基丙烯酸酯的共聚物、羥基纖維素醚，或其混合物； 所述硼酸鹽包括硼酸鈉、四硼酸鈉、十水四硼酸鈉、硼酸、苯基硼酸、丁基硼酸，或其混合物；以及 所述表面活性劑是對(duì)異壬基苯氧基聚(縮水甘油)、氟代脂肪族聚丙烯酸酯氟聚合物，或端羥基氟化聚醚。
6.如權(quán)利要求I所述的噴墨記錄薄膜，其中所述襯層聚合物包括聚乙烯醇，所述硼酸鹽包括十水四硼酸鈉，且所述表面活性劑包括對(duì)異壬基苯氧基聚(縮水甘油)。
7.如權(quán)利要求I所述的噴墨記錄薄膜，其中所述襯層中的水溶性或水分散性的可交聯(lián)聚合物是以約0. 02g/m2至約I. 8g/m2的量存在，所述襯層中的所述硼酸鹽是以約0. 02g/m2至約2. Og/m2的量存在，并且所述表面活性劑是以約0. 001g/m2至約0. 10g/m2的量存在。
8.如權(quán)利要求I所述的噴墨記錄薄膜，其中所述圖像接收層中的所述含有羥基的水溶性或水分散性的可交聯(lián)聚合物包括 聚(乙烯醇)、部分水解的聚(乙酸乙烯酯/乙烯醇)、含有羥乙基甲基丙烯酸酯的共聚物、含有羥乙基丙烯酸酯的共聚物、含有羥丙基甲基丙烯酸酯的共聚物、羥基纖維素醚，或其混合物； 所述無機(jī)顆粒包括煅制二氧化硅、煅制氧化鋁、膠體二氧化硅，或勃姆石氧化鋁，或其混合物； 所述硼酸鹽包括硼酸鈉、四硼酸鈉、十水四硼酸鈉、硼酸、苯基硼酸、丁基硼酸，或其混合物；以及 所述表面活性劑包括對(duì)異壬基苯氧基聚(縮水甘油)、氟代脂肪族聚丙烯酸酯氟聚合物、端羥基氟化聚醚或其混合物。
9.如權(quán)利要求I所述的噴墨記錄薄膜，其中所述圖像接收層包括聚乙烯醇，所述無機(jī)顆粒包括勃姆石氧化鋁，且所述表面活性劑包括對(duì)異壬基苯氧基聚(縮水甘油)。
10.如權(quán)利要求I所述的噴墨記錄薄膜，其中所述圖像接收層中的所述含有羥基的水溶性或水分散性的可交聯(lián)聚合物包括聚乙烯醇；所述無機(jī)顆粒包括至少88重量％ ;且所述表面活性劑包括至少0. 20重量％。
11.如權(quán)利要求I所述的噴墨記錄薄膜，其中所述圖像接收層中的水溶性或水分散性的可交聯(lián)聚合物是以約I. Og/m2至約4. 5g/m2的量存在，所述圖像接收層中的所述無機(jī)顆粒是以約17g/m2至約48g/m2的量存在，并且所述表面活性劑是以約0. 04g/m2至約I. 5g/m2的量存在。
12.如權(quán)利要求I所述的噴墨記錄薄膜，其中所述襯層中的所述表面活性劑是以約0.5重量％至約5. 0重量％的量存在，并且所述圖像接收層中的所述表面活性劑是以約0. 2重量％至約3. 0重量％的量存在。
13.如權(quán)利要求I所述的噴墨記錄薄膜，其中所述薄膜的光學(xué)密度為至少2.8的部分在印刷完成之后5秒就大致上干燥。
14.如權(quán)利要求I所述的噴墨記錄薄膜，其具有小于24%的總霧度。
15.如權(quán)利要求I所述的噴墨記錄薄膜，其中無機(jī)顆粒與可交聯(lián)聚合物的比率介于88 : 12 與 95 : 5 之間。
16.如權(quán)利要求I所述的噴墨記錄薄膜，其中無機(jī)顆粒與可交聯(lián)聚合物的比率介于92 : 8與94 : 6之間。
17.如權(quán)利要求I所述的噴墨記錄薄膜，其中所述襯層和所述圖像接收層中的所述水溶性或水分散性聚合物是聚乙烯醇，所述表面活性劑是對(duì)異壬基苯氧基聚(縮水甘油)，所述無機(jī)顆粒是勃姆石氧化鋁，且所述硼酸鹽是十水四硼酸鈉。
18.如權(quán)利要求I所述的噴墨記錄薄膜，其中所述表面活性劑僅存在于所述圖像接收層中，并且量為至少0.2重量％。
19.如權(quán)利要求I所述的噴墨記錄薄膜，其中所述表面活性劑僅存在于所述襯層中，并且量為至少0. 5重量％。
20.如權(quán)利要求I所述的噴墨記錄薄膜,其中 所述透明支撐物是聚對(duì)苯二甲酸乙二酯； 所述襯層包括聚乙烯醇，所述硼酸鹽包括十水四硼酸鈉，且所述表面活性劑包括對(duì)異壬基苯氧基聚(縮水甘油)；以及 所述圖像接收層包括聚乙烯醇，所述無機(jī)顆粒包括勃姆石氧化鋁，且所述表面活性劑包括對(duì)異壬基苯氧基聚(縮水甘油)。
21.一種制備噴墨記錄薄膜的方法，其包括 在透明支撐物上涂布 襯層，其包括含有羥基的水溶性或水分散性的可交聯(lián)聚合物、硼酸鹽以及任選的表面活性劑；和 圖像接收層，其涂布于所述襯層上并且包括含有羥基的水溶性或水分散性的可交聯(lián)聚合物、無機(jī)顆粒以及任選的表面活性劑，其中所述襯層或圖像接收層中的至少一個(gè)包括表面活性劑，當(dāng)所述表面活性劑含在所述襯層中時(shí)，量為至少0. 5重量％，而當(dāng)所述表面活性劑含在所述圖像接收層中時(shí)，量為至少0.2重量％ ;和 對(duì)所涂布的記錄薄膜進(jìn)行干燥。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，其中同時(shí)涂布所述襯層和所述圖像接收層。
23.一種形成圖像的方法，其包括使用噴墨打印機(jī)印刷到如權(quán)利要求I所述的透明噴墨記錄薄膜上。
全文摘要
向襯層、圖像接收層或者所述襯層和所述圖像接收層兩者加入表面活性劑，可以提供能夠?qū)崿F(xiàn)至少2.8的光學(xué)密度同時(shí)仍具有低霧度并產(chǎn)生大量灰度級(jí)的快干、透明噴墨記錄薄膜。
文檔編號(hào)B41M5/50GK102985264SQ201180033887
公開日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2011年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月12日
發(fā)明者S.M.辛普森, J.B.小菲利普, J.D.薩弗拉尼奇 申請(qǐng)人:卡爾斯特里姆保健公司