【実施例】
【0034】
コア/シェル構造を有するポリマー粒子の製造
サンプル1−2および4−9は米国特許第6,252,004号の実施例17の教示に従って製造された。
サンプル1−2は101℃の計算Tgを有する内側シェルおよび59.5℃の計算Tgを有する外側シェルを有していた。シェル全体の計算Tgは77.1℃であった。
サンプル4−6は101℃の計算Tgを有する外側シェル(単一シェル)を有する。サンプル7は54.9℃の計算Tgを有する外側シェル(単一シェル)を有する。
サンプル8は78.4℃の計算Tgを有する内側シェルおよび38.8℃の計算Tgを有する外側シェルを有していた。シェル全体の計算Tgは54.9℃であった。
サンプル9は86.5℃の計算Tgを有する内側シェルおよび49.5℃の計算Tgを有する外側シェルを有していた。シェル全体の計算Tgは61.7℃であった。
サンプル3は米国特許第6,139,961号の実施例1の教示に従って製造された。サンプル3は100℃の計算Tgを有する内側シェルおよび−33℃の外側シェルを有する。
【0035】
装置:
ベース基体(担体)として、A4セルロースコピー用紙(アスペン
商標30)およびユーポ合成紙。
様々な色のインク層を印刷するために、HPカラーレーザージェット4600PS。
ハンドドローダウンのために#18および#22WWR。
熱印刷試験のためにゼブラXillプラス感熱式プリンター。
明度計:テクニダインコーポレーション(Technidyne Corp.)からのモデルS4−M。
【0036】
表面粗さ測定:
担体シートの粗さはパーカー印刷表面粗さ試験装置(モデルNo.M590、メスマーインスツルメンツリミテッド(Messmer Instruments Ltd.))によって、TAPPI公式試験方法T555を用いて測定された。この方法は試験表面とそれに接触している金属バンドとの間の空気の流れを測定する。空気の流れの流速が紙の表面粗さと関連づけられる。5つの測定値の平均がその標本の粗さとして記録された。
【0037】
実施例1:記録材料の製造および評価
(他に示されない限りは、化学物質はニッショー工業(Nissho Kogyo)からの化学物質)
配合物A:
250mlのプラスチックジャーに、24.64gの水、2.00gのCaCO
3、2.00gのシリカおよび1滴の分散剤が入れられた。この混合物を5分間攪拌した。次いで、10%PVA溶液40.0gをこの混合物に攪拌しつつ添加し、次いで、36.36gのサンプル1(27.5%固形分)および5.0gのユーデルム(EUDERM
商標)グリーン(40.0%、バイエル)を添加した。最後に、2.00gの滑剤および1滴の脱泡剤を添加した。
【0038】
配合物B:
250mlのプラスチックジャーに、53.20gの水、1.00gのCaCO
3、1.00gのシリカおよび1滴の分散剤が入れられた。この混合物を5分間攪拌した。次いで、50.0%ロープレックス(RHOPLEX
商標)P−308エマルション(ザダウケミカルカンパニーの製品)の8.00gをこの混合物に攪拌しつつ添加し、次いで、46.82gのサンプル2(29.9%固形分)を添加した。15%NaOHでこの混合物をpH=8.60に中和し、ロープレックスRM−232D(ザダウケミカルカンパニーの製品)で粘度=486cps(20rpm、スピンドル63)にした。最後に、6.00gの滑剤および1滴の脱泡剤を添加した。
上記2つの配合物は以下のハンドドローダウンに使用された。
【0039】
実施例1a:
75g/m
2のA4紙上に、5−10g/m
2のインク密度の黒色インク層を印刷した。その上に、20%のポリマーバインダーおよび80%のサンプル2を含む層がコーティングされ(配合物B)、コーティング重量は7−10g/m
2であり、より高いコーティング重量は下地黒色層のさらに良好な隠蔽をもたらした。印刷の前に、この層は不透明であって、この層は下地黒色層の隠蔽をもたらし、基体全体は白色に見えた。印刷中に、サーマルヘッドによって熱および圧力が適用された領域において、空隙を含むポリマー粒子はつぶれたと考えられ、層のこのつぶれた部分は透明になり、印刷された場所で下地の黒色を示した。
【0040】
実施例1b:
75g/m
2のA4紙上に、5−10g/m
2のインク密度の青色インク層を印刷した。その上に、20%のポリマーバインダーおよび80%のサンプル2を含む層がコーティングされ(配合物B)、コーティング重量は7−10g/m
2であり、より高いコーティング重量は下地青色層のさらに良好な隠蔽をもたらした。印刷の前に、この層は不透明であって、この層は下地青色層の隠蔽をもたらし、基体全体は白色に見えた。印刷中に、サーマルヘッドによって熱および圧力が適用された領域において、空隙を含むポリマー粒子はつぶれたと考えられ、層のこのつぶれた部分は透明になり、印刷された場所で下地の青色を示した。
【0041】
実施例1c:
75g/m
2のA4紙上に、5−10g/m
2のインク密度の緑色インク層を印刷した。その上に、20%のポリマーバインダーおよび80%のサンプル2を含む層がコーティングされ(配合物B)、コーティング重量は7−10g/m
2であり、より高いコーティング重量は下地緑色層のさらに良好な隠蔽をもたらした。印刷の前に、この層は不透明であって、この層は下地緑色層の隠蔽をもたらし、基体全体は白色に見えた。印刷中に、サーマルヘッドによって熱および圧力が適用された領域において、空隙を含むポリマー粒子はつぶれたと考えられ、層のこのつぶれた部分は透明になり、印刷された場所で下地の緑色を示した。
【0042】
実施例2:記録材料の製造および評価
75g/m
2のA4紙上に、5−10%の緑色染料、70−75%のサンプル1および20%のバインダーを含む崩壊性層をコーティングした。(配合物A)コーティング重量は5−10g/m
2であった。印刷の前に、この基体は淡い緑色を示したが、これは空隙を含むポリマー粒子からの白色と染料からの緑色との組み合わせであると考えられる。印刷中に、サーマルヘッドによって熱および圧力が適用され、透明になった領域において、空隙を含むポリマー粒子はつぶれたと考えられ、この基体は印刷された場所で緑色染料からの鮮やかな緑色を示した。
どのように印刷領域が設定されたかに応じて、明るい背景上の暗い画像、または暗い背景上の明るい画像:の2つの効果が達成された。背景とは異なる色合いを有するあらゆる色を印刷するために、同じコンセプトが使用されることができた。
【0043】
実施例3:記録材料の製造および評価
実施例3a:
75g/m
2のA4紙上に5−10g/m
2のインク密度の黒色インク層を印刷した。この上に、約5−10%の緑色染料、70−75%のサンプル1および20%のポリマーバインダーを含む崩壊性層をコーティングした(配合物A)。コーティング重量は5−10g/m
2であり、より高いコーティング重量は下地黒色層のさらに良好な隠蔽をもたらした。印刷の前に、この基体は淡い緑色を示したが、これは空隙を含むポリマー粒子からの白色と染料からの緑色との組み合わせであると考えられる。最初のパスの低温での印刷中に、サーマルヘッドによって熱および圧力が適用された領域において上層は部分的につぶれ、この部分的につぶれた層は下地の黒色の充分な隠蔽を依然として提供し、そしてこの基体は印刷された場所で鮮やかな緑色を示した。2回目のパスの高温での印刷中に、サーマルヘッドによって熱および圧力が適用された領域において上層は完全につぶれ、このつぶれた層は下地の黒色層の充分な隠蔽を提供できず、そして黒色による緑色の隠蔽のせいで、この基体は印刷された場所で黒色を示した。
ここに示される色の選択に限定されずに、明るい色の背景ロゴ、ブランド画像などの上に暗い色の前景テキストを印刷するために同じコンセプトが使用されうる。
【0044】
実施例3b:
75g/m
2のA4紙上に5−10g/m
2のインク密度の黄色インク層を印刷した。この上に、約5−10%の緑色染料、70−75%のサンプル1および20%のポリマーバインダーを含む層をコーティングした(配合物A)。コーティング重量は5−10g/m
2であり、より高いコーティング重量は下地黄色層のさらに良好な隠蔽をもたらした。印刷の前に、この基体は淡い緑色を示したが、これは空隙を含むポリマー粒子からの白色と染料からの緑色との組み合わせであると考えられる。最初のパスの低温での印刷中に、サーマルヘッドによって熱および圧力が適用された領域において上層は部分的につぶれ、この部分的につぶれた層は下地の黒色の充分な隠蔽を依然として提供し、そしてこの基体は印刷された場所で鮮やかな緑色を示した。2回目のパスの高温での印刷中に、サーマルヘッドによって熱および圧力が適用された領域において上層は完全につぶれ、このつぶれた層は下地の黄色層の充分な隠蔽を提供できず、そして緑色と黄色との組み合わせのせいで、この基体は印刷された場所で黄緑色を示した。
【0045】
実施例4:記録材料の製造および評価
実施例4a:
75g/m
2のA4ユーポ(YUPO)合成紙上に5−10g/m
2のインク密度の黒色インク層を印刷した。その上に、20%のポリマーバインダーおよび80%のサンプル2を含む層がコーティングされ(配合物B)、コーティング重量は7−10g/m
2であり、より高いコーティング重量は下地黒色層のさらに良好な隠蔽をもたらした。印刷の前に、この層は不透明であって下地黒色層の隠蔽をもたらし、基体全体は白色に見えた。印刷中に、サーマルヘッドによって熱および圧力が適用された領域において空隙を含むポリマー粒子はつぶれたと考えられ、層のその部分は透明になって、印刷された場所で下地のグレースケールイメージおよびバーコードを示した。
【0046】
実施例4b:
75g/m
2のA4紙上に5−10g/m
2のインク密度の黒色インク層を印刷した。その上に、ポリマーバインダー約20%および空隙を含むポリマー粒子80%を含む崩壊性層がコーティングされ(配合物B)、コーティング重量は7−10g/m
2であり、より高いコーティング重量は下地黒色層のさらに良好な隠蔽をもたらした。印刷の前に、この層は不透明であって下地黒色層の隠蔽をもたらし、基体全体は白色に見えた。印刷中に、サーマルヘッドによって熱および圧力が適用された領域において空隙を含むポリマー粒子はつぶれたと考えられ、その層は透明になって、印刷された場所で下地のグレースケールイメージおよびバーコードを示した。印刷品質は基体の表面の滑らかさに依存していた。合成紙は多孔質セルロース紙よりも良好な画像品質を提供した。
【0047】
実施例5:記録材料の製造および評価
75g/m
2のA4紙上に5−10g/m
2のインク密度の黒色インク第1層を印刷する。5−10%の緑色染料、70−75%のサンプル1および20%のポリマーバインダーを含む層を第2の層としてコーティングする(配合物A)。コーティング重量は5−10g/m
2である。その上に、約20%のポリマーバインダーおよび80%のサンプル1を含む第3の層がコーティングされ(配合物B)、コーティング重量は3−7g/m
2の範囲である。印刷の前に、上層は不透明であり、上層は下地層の隠蔽をもたらし、そして基体全体は白色に見える。最初のパスの低温での印刷中に、サーマルヘッドによって熱および圧力が適用される領域において上(第3の)層中の空隙を含むポリマー粒子はつぶれ、そしてこの基体は印刷される場所で緑色(中間(第2の)層の色)を示す。2回目のパスの高温での印刷中に、サーマルヘッドによって熱および圧力が適用される領域において中間層中の空隙を含むポリマー粒子はつぶれると考えられ、つぶれた層は下地の黒色層の充分な隠蔽を提供できず、そして黒色による緑色の隠蔽のせいで、この基体は印刷される場所で黒色を示す。
【0048】
実施例6:記録材料の製造および評価
75g/m
2のA4紙上に5−10g/m
2のインク密度の黒色インク層を印刷した。その上に、20%のポリマーバインダーおよび80%のサンプル2を含む崩壊性層がコーティングされ(配合物B)、コーティング重量は7−10g/m
2の範囲であり、より高いコーティング重量は下地黒色層のさらに良好な隠蔽をもたらした。圧力が適用される前に、この層は不透明であって下地黒色層の隠蔽をもたらし、基体全体は白色に見えた。圧力が適用された後で、空隙を含むポリマー粒子はつぶれたと考えられ、透明になって、圧力が適用された領域で下地の黒色を示した。
上記記録材料は、感圧記録材料として使用されることができ、カーボン/カーボンレス紙に取って代わることができる。
【0049】
実施例7:記録材料の製造および評価
配合物A、BおよびCが表7.1に記載されるように製造された。
【0050】
【表1】
【0051】
配合物A(黒色分散物)は#16WWRを用いてA4コピー用紙上にドローダウンされ、80℃で90秒間乾燥させられた。乾燥後、黒色層のコーティング重量が決定され、8−9g/m
2であった。このコーティングは1.34の光学密度および3.12ミクロンの表面粗さを示した。コーティングされた黒色の紙は異なる表面粗さにカレンダー処理されて;カレンダー処理後の黒色表面の光学密度は1.4−1.5であった。配合物BおよびCがカレンダー処理された黒色インク表面上に、#18および#22WWRを用いてドローダウンされ、80℃で90秒間乾燥させられた。配合物BおよびCについてのコーティング重量は8.5g/平方mであった。不透明層をコーティングすると、光学密度は0.15−0.18に低下した。この記録材料シートは2in/秒の印刷速度で5〜30のプリンター設定(より高い値はより高い温度のサーマルヘッドに対応する)で印刷された。結果は表7.2に示される。
【0052】
【表2】
【0053】
配合物Aの記録シート上の印刷は、カレンダー処理されていない黒色表面担体上では、許容できないほど低品質のものであった。許容可能な印刷結果は、1.5〜2.5ミクロンの表面粗さを有する着色表面を有する担体上に、広範囲の印刷条件にわたって印刷する場合に認められた。
【0054】
実施例8:記録材料の製造および評価
配合物A、B,およびCが表8.1に記載されるように製造され、NaOHの添加によってpH=8.5にされた。配合物の粘度はロープレックスRM−232Dを用いて調節された。
【0055】
【表3】
【0056】
黒色インク層は実施例7の手順に従って製造され、1.5ミクロンの表面粗さ(パーカー表面粗さ)にカレンダー処理された。配合物A、B、およびCは、カレンダー処理された黒色インク表面上に#16および#18WWRを用いてドローダウンされ、80℃で90秒間乾燥させられた。印刷前(プリンター設定0)および印刷後(プリンター設定5−30)の膜の光学密度が以下に示される。配合物A、B、およびCについてのコーティング重量は以下に示される。この記録材料シートは2in/秒の印刷速度で5〜30のプリンター設定(より高い値はより高い温度のサーマルヘッドに対応する)で印刷された。結果は表8.2に示される。
【0057】
【表4】
【0058】
同じコーティング重量で配合物Aの層を含む本発明の記録シートは、印刷前より低い光学密度として観察される下地黒色層の良好な隠蔽を示す。内側シェルおよび外側シェルを有するポリマー粒子を含む配合物Aの層を含む本発明の記録シートは、配合物Cと比較して実質的により低いコーティング重量で同等の動的印刷感度(dynamic printing sensitivity)を望ましいことに示す。
【0059】
実施例9:記録材料の製造および評価
配合物A−Dが表9.1に記載されるように製造された。
【0060】
【表5】
【0061】
配合物A−Dは#18WWRを用いて、2.99ミクロンのパーカー表面粗さを有する黒色ビニル表面上にドローダウンされ、81℃で90秒間乾燥させられた。次いで、PVA(36%)、滑剤(5%)、シリカ(4%)、炭酸カルシウム(4%)、水(51%)、0.01%未満の脱泡剤のトップコートが適用された。この記録材料シートは2in/秒の印刷速度で5〜30のプリンター設定(より高い値はより高い温度のサーマルヘッドに対応する)で印刷された。印刷(プリンター設定30)後の膜の光学密度が以下に示される。結果は表9.2に示される。
【0062】
【表6】
【0063】
67℃の計算Tgを有するコア/シェル粒子を含む配合物Dの層を含む本発明の記録シートは、101℃の計算Tgを有するコア/シェル粒子を含む配合物A−Cの層を含む記録シートよりも優れた性能特性を示す。
【0064】
実施例10:記録材料の製造および評価
配合物AおよびBは表10.1に記載されるように製造され、NaOHの添加によってpH=8.5にされた。配合物の粘度は、ロープレックス
商標RM−232Dを用いて500cpsに調節された。
【0065】
【表7】
【0066】
黒色インク層が実施例7の手順に従って製造され、1.5ミクロンの表面粗さ(パーカー表面粗さ)にカレンダー処理された。配合物A、およびBは、カレンダー処理された黒色インク表面上に#18WWRを用いてドローダウンされ、80℃で90秒間乾燥させられた。印刷前(プリンター設定0)および印刷後(プリンター設定5−25)の膜の光学密度が以下に示される。この記録材料シートは2in/秒の印刷速度で0〜25のプリンター設定(より高い値はより高い温度のサーマルヘッドに対応する)で印刷された。結果は表10.2に示される。
【0067】
【表8】
【0068】
サンプル7および8は全シェル組成について同じ計算Tg(54.9℃)を有する。配合物Bはサンプル8を含んでおり、サンプル8は78.4℃の計算Tgを有する内側シェルと38.8℃の計算Tgを有する外側シェルを有していた。配合物Aはサンプル7を含んでおり、サンプル7は54.9℃の計算Tgを有する外側シェル(単一シェル)を有していた。配合物Bの本発明の記録材料は、配合物Bよりも、10〜20の臨界プリンター設定範囲において優れた明度および印刷結果を示した。
【0069】
実施例11:記録材料の製造および評価
配合物AおよびBは表11.1に記載されるように製造され、NaOHの添加によってpH=8.5にされた。配合物の粘度は、ロープレックス
商標RM−232Dを用いて500cpsに調節された。
【0070】
【表9】
【0071】
配合物AおよびBは#16WWRを用いて、A4コピー用紙上にドローダウンされ、50℃で3分間乾燥させられた。黒色インク層が製造され、1.5ミクロンの表面粗さ(パーカー表面粗さ)にカレンダー処理された。これらは1.50−1.67の範囲の光学密度を有していた。
配合物CおよびDは表11.2に記載されるように製造され、NaOHの添加によってpH=8.5にされた。配合物の粘度は、ロープレックス
商標RM−232Dを用いて500cpsに調節された。
【0072】
【表10】
【0073】
配合物CおよびDは#18WWRを用いて、カレンダー処理された黒色層上にドローダウンされ、50℃で3分間乾燥させられた。配合物CおよびDの乾燥コーティング重量は8.5g/m
2であった。
【0074】
印刷前(プリンター設定0)および印刷後(プリンター設定5−25)の膜の光学密度が以下に示される。この記録材料シートは2in/秒の印刷速度で0〜25のプリンター設定(より高い値はより高い温度のサーマルヘッドに対応する)で印刷された。結果は表11.3に示される。
【0075】
【表11】
【0076】
黒色配合物Aのベースコーティングは配合物Bのよりも優れた性能を提供する。黒色配合物Aについては、15を超える暗度(darkness)を印刷する場合に印刷領域の有意に高い光学密度が観察された。