專利名稱：：熱感紙的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明總體上涉及具有改進(jìn)的熱性質(zhì)的熱感紙。特別地，本發(fā)明涉及包含M層的提供改進(jìn)的絕熱特性的熱感紙，這些熱絕緣特性又為該熱感紙?zhí)峁┰S多優(yōu)點(diǎn)。
背景技術(shù)：
：區(qū)域以在該熱敏紙上提供可讀的字符或圖形的圖像。該熱敏紙，亦稱熱感紙，包括對(duì)所施加的熱呈反應(yīng)性的材料。該熱感紙是自容式系統(tǒng)，稱為直接熱感，其中無(wú)須施加油墨。其有利之處在于不需要向書(shū)寫(xiě)儀器提供油墨或標(biāo)記材料。熱敏印刷系統(tǒng)通常包括銷(xiāo)售點(diǎn)模(POS)裝置、傳真機(jī)、加數(shù)機(jī)、自動(dòng)根員機(jī)(ATM)、信用卡機(jī)、氣泵機(jī)、電子黑板等，盡管上述熱敏印刷系統(tǒng)是已知的并且廣泛地用于一些領(lǐng)域中，但是如果熱感紙上的圖像質(zhì)量可以得到改進(jìn)，那么進(jìn)一步的開(kāi)發(fā)是可能的。一些通過(guò)熱敏印刷系統(tǒng)產(chǎn)生的熱感紙具有的缺點(diǎn)包括寫(xiě)入圖像的低分辨率、圖傳省限的持續(xù)時(shí)間(褪色)、印刷之前熱感紙的易損(當(dāng)處理、^和儲(chǔ)存時(shí)要更加小心)等。發(fā)明概述以下給出本發(fā)明的簡(jiǎn)要概述以提供對(duì)本發(fā)明一些方面的基本理解。此概要不是本發(fā)明的全面概述。其沒(méi)有確定本發(fā)明的關(guān)鍵或決定性要素的意圖，也沒(méi)有勾畫(huà)本發(fā)明范圍的意圖。相反，此概要的唯一目的是以簡(jiǎn)化的形式提出本發(fā)明的一些構(gòu)想，以作為下文中給出的更詳細(xì)描述的前序。本發(fā)明提供熱感紙復(fù)合材料前體，其包含(a)基材層；和(b)位于該在基材層上的基礎(chǔ)層，該基礎(chǔ)層包含粘結(jié)劑和至少一種孔隙率改進(jìn)劑，其中該的吸熱系數(shù)小至少大約2%。本發(fā)明提供包含提供絕熱性質(zhì)的基礎(chǔ)層的熱感紙，該絕熱性質(zhì)減輕從該活性層至該基材層的熱傳遞。減輕熱傳遞得到改進(jìn)質(zhì)量的印刷圖像。該基礎(chǔ)層的絕熱性質(zhì)還允許使用減少量的活性層材料，與該熱感紙的其它組分相比，該活性層材料通常比較昂貴。本發(fā)明的一個(gè)方面涉及熱感紙，其包含M層；包含成像組分的活性層；和位于該基材層和該活性層之間的基礎(chǔ)層，該基礎(chǔ)層包含軲結(jié)劑和具有特定的吸熱系數(shù)的孔隙率改進(jìn)劑。該特定的吸熱系數(shù)部分地決定該熱感紙改進(jìn)的絕熱性質(zhì)?；A(chǔ)層不必包含成像組分，該成像組分包括在活性層中。本發(fā)明的另一方面涉及熱感紙的制造，包括于基材層上形成包含粘結(jié)劑和用來(lái)改進(jìn)吸熱系數(shù)的孔隙率改進(jìn)劑的基礎(chǔ)層；和于該基礎(chǔ)層上形成包含成像組分的活性層。本發(fā)明的又一個(gè)方面涉及印刷熱感紙，該熱感紙包含基材層、活性層和位于該基材層和該活性層之間的基礎(chǔ)層，該基礎(chǔ)層包含粘結(jié)劑和孔隙率改進(jìn)劑，包括使用熱感紙印刷機(jī)按所需圖像的圖案施加局部熱以在該熱感紙中形成所需圖像。為了實(shí)現(xiàn)上述和相關(guān)目的，本發(fā)明包含以下充分描述的并且尤其是在權(quán)利要求中指出的特征。以下描述和附圖詳細(xì)說(shuō)明了本發(fā)明的某些示例性方面和應(yīng)用。然而，它們僅代表其中可以使用本發(fā)明原理的各種方法的少數(shù)。當(dāng)結(jié)合附圖考慮時(shí)，本發(fā)明的其它目的、優(yōu)點(diǎn)和新穎特征將通過(guò)以下本發(fā)明的詳細(xì)說(shuō)明變得明顯。附圖簡(jiǎn)述圖l是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面的熱感紙的橫剖面圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明另一方面的熱感紙的橫剖面圖。圖3是在根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面的熱感紙中形成圖像的方法的橫剖面圖。發(fā)明詳述短語(yǔ)"無(wú)孔隙率改進(jìn)劑的熱感紙復(fù)合材料前體"是指在其基礎(chǔ)層中不包含至少一種孔隙率改進(jìn)劑的熱感紙復(fù)合材料前體.一般而言，熱感紙涂覆有基礎(chǔ)層和隨后通迚拖加熱而顯影圖像的無(wú)色配制劑(活性層)。當(dāng)通過(guò)成《象裝置時(shí)，通過(guò)印刷頭施加的精確量度的熱引起在該熱感紙上產(chǎn)生圖像(通常為黑色或彩色)的反應(yīng)。本發(fā)明基礎(chǔ)層的制造使得其具有改進(jìn)熱感紙印刷的質(zhì)量和/或效率的吸熱系數(shù)。本發(fā)明的直接熱敏成像技術(shù)可以使用印刷頭，其中所產(chǎn)生的熱引起該熱感紙活性層中的油墨釋放。這也稱作直接熱敏成像技術(shù)并且使用包含在表面上的活性涂層中基本上呈無(wú)色形式的油墨的熱感紙。在該印刷頭元件中產(chǎn)生的熱傳遞至該熱感紙并且激活該油墨系統(tǒng)以顯影圖像。除了熱感紙之外，熱敏成像技術(shù)還可以使用轉(zhuǎn)印色帶.在這種情況下，在印刷頭中產(chǎn)生的熱,皮轉(zhuǎn)移至塑料色帶上，該色帶又釋放用于沉積在該熱感紙上的油墨。與直接熱敏成像相反，這稱為熱轉(zhuǎn)印成像.熱感紙通常具有至少三層基材層、用于形成圖像的活性層和該*>#層和活性層之間的基礎(chǔ)層。熱感紙可以任選地具有一個(gè)或多個(gè)附加層，包括該活性層上的面涂層(有時(shí)稱為保護(hù)層)，與該M層相鄰的背面隔離層，圖4象增強(qiáng)層，或任何其它增強(qiáng)性能和/或處理的適合的層.該基材層通常為片狀。即，該基材層呈頁(yè)面、膜幅、條帶、窄帶、帶子、薄膜、卡片等形式。片狀表示該基材層具有兩個(gè)大的表面尺寸和比較小的厚度尺寸。該基材層可以是不透明、透明、半透明、彩色和非彩色(白色)中的任一種?；膶硬牧系膶?shí)例包括紙張、細(xì)絲狀合成材料和合成薄膜如玻璃紙以及合成聚合物片材(該合成薄膜可以澆鑄、擠出，或用其它方法形成)。在這種意義上講，術(shù)語(yǔ)熱感紙中的單詞"紙"本身沒(méi)有限制性。該基材層具有足夠的基重以承載至少活性層和基礎(chǔ)層，并任選地具有足夠的基重以進(jìn)一步承載額外的、任選的層，如面涂層和/或背面隔離層。在一個(gè)實(shí)施方案中，該基材層具有大于或等于大約14g/ii^且小于或等于大約50g/ii^的基重。在另一個(gè)實(shí)施方案中，該基材層具有大于或等于大約30g/i^且小于或等于大約148g/ii^的基重。在又一個(gè)實(shí)施方案中，該基材層具有大于或等于大約40微米且小于或等于大約130微米的厚度。在又一個(gè)實(shí)施方案中，該基材層具有大于或等于大約20微米且小于或等于大約80微米的厚度。該活性層包含成像組分，該成像組分在暴露于局部熱下之后變得對(duì)人眼或機(jī)器閱讀器可見(jiàn)。該活性層包含染料、顯色材料、顯影劑、惰性顏料、抗氧化劑、潤(rùn)滑劑、聚合物粘結(jié)劑、敏化劑、穩(wěn)定劑、潤(rùn)濕劑和蠟中的一種或多種。該活性層有時(shí)稱為^^應(yīng)性層或熱層。該活性層的組分通常均勻分布在整個(gè)活性層內(nèi)。染料、顯色材料和惰性顏料的實(shí)例包括熒光的、有機(jī)和無(wú)機(jī)顏料。這些化合物可以形成黑白印刷或彩色印刷.顯影劑的實(shí)例包括酸性顯影劑，如酸性盼類化合物和芳族羧酸。敏化劑的實(shí)例包括醚化合物，如芳族醚化合物。該活性層組分的任意一種或多種可以是或可以不是孩史嚢包封的。該活性層具有足夠的基重以在最終用戶使用的熱感紙上提供可見(jiàn)的、可檢測(cè)的和/或合乎需要的圖像。在一個(gè)實(shí)施方案中，該活性層具有大于或等于大約1.5^1112且小于或等于大約7.5^1112的基重。在另一個(gè)實(shí)施方案中，該活性層具有大于或等于大約3g/n^且小于或等于大約30g/n^的基重。在又一個(gè)實(shí)施方案中，該活性層具有大于或等于大約5g/i^且小于或等于大約15g/ii^的基重。在又一個(gè)實(shí)施方案中，該活性層具有大于或等于大約1M且小于或等于大約30微米的厚度。在另一個(gè)實(shí)施方案中，該活性層具有大于或等于大約5微米且小于或等于大約20微米的厚度。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)之一在于，與不包含具有本文描述的特定吸熱系數(shù)性質(zhì)的基礎(chǔ)層的熱感紙相比，；^發(fā)明的熱感紙需要更小的活性層(或更少的活性層組分)。因?yàn)闊岣屑埖幕钚詫油ǔ０瑹岣屑堊畎嘿F的組分，所以降低活性層的尺寸是伴隨制造本發(fā)明的熱感紙產(chǎn)生的顯著優(yōu)點(diǎn)。該基礎(chǔ)層包含粘結(jié)劑和孔隙率改進(jìn)劑，并且具有本文描述的特定的吸熱系數(shù)。該基礎(chǔ)層可以進(jìn)一步和任選地包含a劑、潤(rùn)濕劑和其它的添加劑，只要能夠保持吸熱系數(shù)值。在一個(gè)實(shí)施方案中，該基礎(chǔ)層不包含成像組分；即，該基礎(chǔ)層不包含任何的染料、顯色材料和/或有機(jī)和無(wú)機(jī)顏料。該基礎(chǔ)層包含充足量的粘結(jié)劑以固定該孔隙率改進(jìn)劑。在一個(gè)實(shí)施方案中，該基礎(chǔ)層包含大于或等于大約5wt。/。且小于或等于大約95wt。/。的粘結(jié)劑。在另一個(gè)實(shí)施方案中，該基礎(chǔ)層包含大于或等于大約15wty。且小于或等于大約卯wt。/。的粘結(jié)劑。粘結(jié)劑的實(shí)例包括水溶性粘結(jié)劑，如淀粉、羥乙基纖維素、甲基纖維素、羧甲基纖維素、明膠、酪蛋白、聚乙烯醇、改性聚乙烯醇、聚丙烯酸鈉、丙烯跣胺/丙烯酸酯共聚物、丙烯,/丙烯酸酯/甲基丙烯酸三元共聚物、苯乙烯/馬來(lái)酸酐共聚物的堿金屬鹽、乙烯/馬來(lái)酸肝共聚物的堿金屬鹽、聚乙酸乙烯酯、聚氨酯、聚合烯酸酯、苯乙烯/丁二烯共聚物、丙烯腈/丁二烯共聚物、丙烯酸甲酯/丁二烯共聚物、乙烯/乙酸乙烯酯共聚物等。粘結(jié)劑的其它實(shí)例包括聚酯樹(shù)脂、氯乙烯樹(shù)脂、聚氨酯樹(shù)脂、氯乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、氯乙烯丙腈共聚物、環(huán)氧樹(shù)脂、硝化纖維素等.當(dāng)配入層中時(shí)，本發(fā)明的孔隙率改進(jìn)劑具有至少一種以下特征高表面積，高孔隙體積，窄的粒度分布，和/或高孔隙率(并因此看起來(lái)具有高的孔隙體積).該孔隙率改進(jìn)劑的實(shí)例包括以下物質(zhì)的一種或多種'戚燒粘土如煅燒高嶺土，閃蒸煨燒高嶺土和鍛燒膨潤(rùn)土，酸處理的膨潤(rùn)土，高表面積氧化鋁，水合氧化鋁，勃姆石，閃蒸煅燒氧化鋁三水合物(ATH)，二氧化硅，硅膠，沸石，沸石型多孔材料(zeotypes)和其它的分子篩，clathrasils，微孔、中孔和大孔顆粒，氧化鋁砩酸鹽(aluminaphosphates),金屬氧化鋁磷酸鹽(metalaluminaphosphates),云母和柱狀粘土等。這些化合物可通過(guò)多個(gè)來(lái)源市購(gòu)得到。該基礎(chǔ)層可以包含至少一種孔隙率改進(jìn)劑，至少兩種孔隙率改進(jìn)劑，至少三種孔隙率改進(jìn)劑，等等。該孔隙率改進(jìn)劑有助于基礎(chǔ)層所需的吸熱系數(shù)性質(zhì)。在其中基礎(chǔ)層中包括至少兩種孔隙率改進(jìn)劑的一個(gè)實(shí)施方案中，一種孔隙率改進(jìn)劑是煨燒粘土如煅燒高嶺土，另外的孔隙率改進(jìn)劑是以下物質(zhì)之一酸處理的膨潤(rùn)土，高表面積氧化鋁，水合氧化鋁，閃蒸煅燒高呤土，閃蒸鍛燒ATH，二氧化硅，硅膠，沸石，微孔、中孔或大孔顆粒，氧化鋁磷酸鹽，分子篩，clathrasils，柱狀粘土，勃姆石，云母或金屬氧化鋁磷酸鹽。其它的有用的孔隙率改進(jìn)劑包括沸石。沸石和/或沸石型多孔材料，通常也稱為分子篩，是具有l(wèi)、2或3維孔隙體系并且含有多種組合物的一類微孔和中孔材料，該組合物包括二氧化硅、鋁硅酸鹽(天然和傳統(tǒng)的合成沸石)、磷酸鋁(ALPO)、磷酸珪鋁(SAPO)和許多其它物質(zhì)。這些材料的一個(gè)主要性能是它們(在多數(shù)情況下)反向地吸附和解吸大量的結(jié)構(gòu)水，并且如果它們?cè)谄涿撍疇顟B(tài)下穩(wěn)定，則它們還將反向地吸附和解吸其它的氣體和蒸氣。由于它們結(jié)構(gòu)的微孔和中孔性質(zhì)，這是可能的。沸石中的孔隙率可以用通過(guò)較小窗口連接的通道或籠形體進(jìn)行最好的描述。根據(jù)這些通道或籠形體是否相交和如何相交，它們產(chǎn)生l、2或3維孔隙體系，其孔徑和孔隙大小為大約2.5入至1001以上。結(jié)果，在它們的結(jié)構(gòu)體中包含不可忽視的量的孔隙體積，并且它們的密度比其無(wú)孔或密實(shí)的同質(zhì)多晶體的密度低。在某些情況下，它們的密度可以降低至少50%。孔隙率的值最通常是用孔隙體積(cc/g)，或骨架密度(FD)來(lái)描述。密實(shí)二氧化硅結(jié)構(gòu)體(石英)的參考FD大約為26.5.表l示出了一些最常用的結(jié)構(gòu)體(包括它們的孔隙特性)的例子。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>對(duì)于除傲燒粘土以外的孔隙率改進(jìn)劑，本發(fā)明的孔隙率改進(jìn)劑具有以下一個(gè)或多個(gè)特點(diǎn)至少大約70wtV。的顆粒具有小于或等于2微米的尺寸，至少大約50wt。/。的顆粒具有小于或等于l微米的尺寸，至少大約10m"g的表面積，和至少大約0.1cc/g的孔隙體積。在另一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明的孔隙率改進(jìn)劑(除'煅燒粘土以外)具有以下一個(gè)或多個(gè)特點(diǎn)至少大約80wt%的顆粒具有小于或等于2微米的尺寸，至少大約60wt。/。的顆粒具有小于或等于l微米的尺寸，至少大約15mVg的表面積，和至少大約0.2cc/g的孔隙體積。在又一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明的孔隙率改進(jìn)劑(除聚燒粘土以外)具有以下一個(gè)或多個(gè)特點(diǎn)至少大約卯wt。/o的顆粒具有小于或等于2微米的尺寸，至少大約70wt。/。的顆粒具有小于或等于l徵表的尺寸，至少大約20m"g的表面積，和至少大約0.3cc/g的孔隙體積。鍛燒破壞水合高嶺土或膨潤(rùn)土的結(jié)晶度，并且使得高嶺土/粘土基本上是無(wú)定形的。通常在大約700-大約1200t:的溫度下加熱足夠的一段時(shí)間之后發(fā)生敞燒。工業(yè)用立式和水平的回轉(zhuǎn)式燉燒爐可以用來(lái)制備偏高嶺土、部分鍛燒的高嶺土、和/或鍛燒高嶺土。酸處理包括讓粘土與一定量的無(wú)機(jī)酸接觸以使得該粘土基本上是無(wú)定形的。在一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明的敗燒粘土具有以下一個(gè)或多個(gè)特點(diǎn)至少大約70wt。/。的顆粒具有小于或等于2微米的尺寸，至少大約50wty。的顆粒具有小于或等于l微米的尺寸，至少大約5mVg的表面積，和至少大約0.1cc/g的孔隙體積。在又一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明的燥燒粘土具有以下一個(gè)或多個(gè)特點(diǎn)至少大約80wt。/。的顆粒具有小于或等于2微米的尺寸，至少大約60wt。/。的顆粒具有小于或等于l微米的尺寸，至少大約10m"g的表面積，和至少大約(K2cc/g的孔隙體積。在又一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明的煅燒粘土具有以下一個(gè)或多個(gè)特點(diǎn)至少大約卯wt。/。的顆粒具有小于或等于2微米的尺寸，至少大約70wty。的顆粒具有小于或等于l微米的尺寸，至少大約15mVg的表面積，和至少大約0,3cc/g的孔隙體積。如所指出，非:tR燒粘土孔隙率改進(jìn)劑或煅燒粘土孔隙率改進(jìn)劑可以具有至少大約0.1cc/g，至少大約0.2cc/g，或至少大約0.3cc/g的孔隙體積?；蛘?，非、煅燒粘土孔隙率改進(jìn)劑或煅燒粘土孔隙率改進(jìn)劑可以具有至少大約0.1cc/g，至少大約0,2cc/g，或至少大約0.3(!(^的等效孔隙體積。在這一點(diǎn)上，雖然單獨(dú)的孔隙率改進(jìn)劑顆粒可能不具有所需要的孔隙體積，但是當(dāng)被配入層中時(shí)，該孔隙率改進(jìn)劑顆?？赡苄纬啥嗫椎纳山Y(jié)構(gòu)體(基礎(chǔ)層)，并且具有這樣的孔隙率，即該層好像是由孔隙體積為至少大約0.1cc/g，至少大約(K2cc/g，或至少大約0.3cc/g的孔隙率改進(jìn)劑制成的。即，該基礎(chǔ)層可以具有至少大約0.1cc/g,至少大約(Ucc/g,或至少大約(Ucc/g的孔隙體積。因此，該孔隙率改進(jìn)劑自身可以是多孔的，或它可以提高該基礎(chǔ)層的孔隙率。使用N2作為吸附物，通過(guò)業(yè)內(nèi)認(rèn)可的BET法測(cè)定表面積?；蛘?，使用GardnerColemanOilAbsorptionTest(;^嫌射-袢求jf戎磁:f^/試法)測(cè)定表面積，并且基于ASTMD-1483-84,測(cè)量每100克高嶺土所吸收的油的克數(shù)。孔隙體積或孔隙率通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)壓汞法技術(shù)進(jìn)行測(cè)量，本文涉及的所有粒度通過(guò)常規(guī)沉降技術(shù)使用Micromeritics，Inc.的SEDIGRAPI^5100分析器進(jìn)行測(cè)定，以微米為單位的尺寸記錄為"e.s.d."(等效球徑)。用分軟劑將顆粒在水中制成漿料，并且在攪拌下泵送通過(guò)檢測(cè)器以分歉疏松的聚集體?？缮藤?gòu)的本發(fā)明煅燒粘土的例子包括商品名為例如Ansilex如Ansilex93、Satintone㊣和Translinl^的那些，它們可從NewJersey,Iselin的EngelhardCorporation購(gòu)得。該基礎(chǔ)層包含足夠量的孔隙率改進(jìn)劑以幫助提供絕緣性能，如有利的吸熱系數(shù)，這些性能便于在活性層中形成高質(zhì)量的圖像。在一個(gè)實(shí)施方案中，該基礎(chǔ)層包含大于或等于大約5wt。/。且小于或等于大約95wtY。的孔隙率改進(jìn)劑。在另一個(gè)實(shí)施方案中，該基礎(chǔ)層包含大于或等于大約15wtyo且小于或等于大約90wt。/。的孔隙率改進(jìn)劑。在又一個(gè)實(shí)施方案中，該基礎(chǔ)層包含大于或等于大約15wt。/。且小于或等于大約40wt。/。的孔隙率改進(jìn)劑。該基礎(chǔ)層具有足夠的基重以提供絕緣性能，如有利的吸熱系數(shù)，這些性能便于在活性層中形成高質(zhì)量的圖>。在一個(gè)實(shí)施方案中，該基礎(chǔ)層具有大于或等于大約lg/i^且小于或等于大約50g/i^的基重。在另一個(gè)實(shí)施方案中，該l^l層具有大于或等于大約3g/ii^且小于或等于大約40g/i^的基重。在又一個(gè)實(shí)施方案中，該基礎(chǔ)層具有大于或等于大約5g/i^且小于或等于大約30g/i^的基重。在又一個(gè)實(shí)施方案中，該基礎(chǔ)層具有大于或等于大約7g/m2且小于或等于大約20g/iT^的基重。在另一個(gè)實(shí)施方案中，該基礎(chǔ)層具有大于或等于大約0.5微米且小于或等于大約20微米的厚度。在又一個(gè)實(shí)施方案中，該基礎(chǔ)層具有大于或等于大約1微米且小于或等于大約10微米的厚度。在另一個(gè)實(shí)施方案中，該基礎(chǔ)層具有大于或等于大約2微米且小于或等于大約7微米的厚度。該基礎(chǔ)層的另一個(gè)有利方面是當(dāng)在整個(gè)基材層上形成時(shí)獲得的厚度均勻性。在這一點(diǎn)上，當(dāng)選擇該基礎(chǔ)層的兩處任意的位置來(lái)測(cè)定厚度時(shí)，該基礎(chǔ)層的厚度不會(huì)有大于大約20%的變化。通過(guò)任何適合的方法，包括任選地用刮刀、輥、氣刀涂覆，噴霧，擠出，層壓，印刷，壓制等，將每個(gè)層或涂層施加到該熱感紙基材上。本發(fā)明的熱感紙具有一種或多種以下改進(jìn)的性能需要更少的活性層材料、增強(qiáng)的圖像強(qiáng)度、提高的圖像密度、改進(jìn)的基礎(chǔ)層涂敷流變性、降低的磨損性和改進(jìn)的熱響應(yīng)。該孔隙率改進(jìn)劑起到絕熱體的作用，從而促進(jìn)該活性層的成像組分之間的反應(yīng)，在較低的溫度下提供更強(qiáng)的、清晰的圖像和/或更快成像。即，該孔隙率改進(jìn)劑起到改進(jìn)該熱感紙的絕熱性能的作用，從而改進(jìn)該活性層在形成圖^^方面的效率。對(duì)于熱感紙來(lái)說(shuō)，將熱敏度定義為熱感紙的活性層產(chǎn)生具有令人滿意的強(qiáng)度的圖像的溫度.背景定義為在成像之前和/或在已成像熱感紙的未成像區(qū)域中熱感紙的陰影/著色的量。保持熱感紙的熱敏度的同時(shí)降低背景陰影/著色的能力是本發(fā)明的顯著優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)在該基礎(chǔ)層中引入如本文描述的孔隙率改進(jìn)劑實(shí)現(xiàn)了熱感紙的活性層中熱響應(yīng)的有利提高。比較具有相似組分的熱感紙，不同的是其(本發(fā)明的熱感紙)在基礎(chǔ)層中具有至少一種孔隙率改進(jìn)劑，本發(fā)明的熱感紙前體具有的吸熱系數(shù)值比無(wú)孔隙率改進(jìn)劑的熱感紙復(fù)合材料前體的吸熱系數(shù)小大約2%。該2%包括在前體片材的吸熱系數(shù)測(cè)量中7見(jiàn)察到的大約0.5-1%的標(biāo)準(zhǔn)偏差。在另一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明的熱感紙前體具有的吸熱系數(shù)值比無(wú)孔隙率改進(jìn)劑的熱感紙復(fù)合材料前體的吸熱系數(shù)小大約5%。在另一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明的吸熱系數(shù)小大約15%。吸熱系ltA對(duì)于給定材料上熱分布的綜合量度，吸熱系lt^征物質(zhì)的熱阻抗(其與環(huán)境交換熱能的能力)。具體而言，吸熱系數(shù)是密度、熱容和導(dǎo)熱率的函數(shù)。吸熱系數(shù)可以通過(guò)取導(dǎo)熱率(W/mK)x密度(kg/m3)x熱容(J/kgK)的平方M行計(jì)算，吸熱系lbl指示當(dāng)兩個(gè)不同溫度的半無(wú)P艮物品接觸時(shí)的界面溫度的傳熱性能。吸熱系數(shù)可以利用改進(jìn)的熱線技術(shù)，使用MathisInstrumentsTC-30導(dǎo)熱率探針在恒定電流條件下測(cè)定，在試樣測(cè)試過(guò)程中監(jiān)測(cè)加熱元件的溫度，并在測(cè)試時(shí)間內(nèi)連續(xù)地測(cè)量探針和樣品表面之間的界面處的溫度變化，在一個(gè)實(shí)施方案中，涂褒有基礎(chǔ)層的基材的吸熱系數(shù)(Ws^/ii^K)為大約450或更小。在另一個(gè)實(shí)施方案中，涂覆有基礎(chǔ)層的基材的吸熱系數(shù)為大約370或更小.在又一個(gè)實(shí)施方案中，涂覆有基礎(chǔ)層的基材的吸熱系數(shù)為大約330或更小。在又一個(gè)實(shí)施方案中，涂覆有4Ml層的基材的吸熱系數(shù)為大約300或更小。連同附圖可以進(jìn)一步理解本發(fā)明，參考圖l，示出了三層構(gòu)造的熱感紙IOO的剖視圖?；膶?02通常包含一片紙張。在該基材層102的一面(書(shū)寫(xiě)面或圖像面);L^礎(chǔ)層104?；膶?02和基礎(chǔ)層104的結(jié)合是本發(fā)明熱感紙復(fù)合材料前體的一個(gè)實(shí)例。該熱感紙復(fù)合材料前體可以與活性層106結(jié)合，使得該基礎(chǔ)層104位于該基材層102和該活性層106之間。此結(jié)合是熱感紙復(fù)合材料前體的一個(gè)實(shí)例。該基礎(chǔ)層104在粘結(jié)劑中包含孔隙率改進(jìn)劑并且提供絕熱性質(zhì)，以及防材層102的轉(zhuǎn)移。該基礎(chǔ)層104還防止活性層106材料滲入基材層102。該活形成圖像的組分。參考圖2，示出了5層構(gòu)造的熱感紙200的剖視圖?；膶?02包含一片紙張。在該基材層202的一面(非書(shū)寫(xiě)面或背面)是背面隔離層204。該背面隔離層204在某些情況下為^N"層202提供額外的強(qiáng)度，以及防止可能滲入該書(shū)寫(xiě)面的、基材層202的污染。在該基付層202的另一面(書(shū)寫(xiě)面或圖像面)上是基礎(chǔ)層206、活性層208以及保護(hù)涂層210?；膶?02和該基礎(chǔ)層206的結(jié)合是本發(fā)明熱感紙復(fù)合材料前體的一個(gè)實(shí)例.該基礎(chǔ)層206位于該M層202和該活性層208之間。該基礎(chǔ)層206在粘結(jié)劑中包含孔隙率改進(jìn)劑并且提供絕熱性質(zhì)，以及防止在書(shū)寫(xiě)或成像處理過(guò)程中從熱敏印刷頭發(fā)出的熱能通過(guò)活性層208和保護(hù)涂層210向基材層202的轉(zhuǎn)移。該活性層208包含響分。該保護(hù)涂層210對(duì)隨后形成的圖像是透明的，并且防止活性層208組分由于熱感紙200的磨損造成的損失.雖然在圖中沒(méi)有示出，該熱感紙結(jié)構(gòu)體可包含附加層，和/或該熱感紙結(jié)構(gòu)體可包含用于專門(mén)應(yīng)用的附加的基礎(chǔ)層和活性層.例如，該熱感紙結(jié)構(gòu)體可包含一個(gè)基礎(chǔ)層、任選地一個(gè)背面隔離層、與三個(gè)活性層交替的三個(gè)基礎(chǔ)層和一個(gè)保護(hù)涂層.參考圖3，示出了使熱感紙成像的方法300的剖視圖。使包含基材層302、基礎(chǔ)層304和活性層306的熱感紙經(jīng)受書(shū)寫(xiě)處理。來(lái)自打字機(jī)(未顯示)的熱敏印刷頭308位于熱感紙具有活性層306的一側(cè)的附近或與其非常接近。在某些情況下，熱敏印刷頭可接觸該熱感紙。發(fā)出熱310，并且該熱產(chǎn)生、促使，或者引起圖^312出現(xiàn)在活性層306中。所施加或所需要的熱的溫度取決于許多因素，包括該活性層中成像組分的特性。因?yàn)榛A(chǔ)層304位于基材層302和活性層306之間，由于其所需的吸熱系數(shù)和絕熱性質(zhì)，該基礎(chǔ)層304吸熱系數(shù)測(cè)試方法材料的熱性質(zhì)可通過(guò)許多特性來(lái)表征，例如導(dǎo)熱率、熱擴(kuò)散系數(shù)和吸熱系數(shù)。導(dǎo)熱率是材料導(dǎo)熱能力的量度(W/mK)。熱擴(kuò)散系數(shù)測(cè)量相對(duì)于儲(chǔ)存能量的能力，材料傳導(dǎo)熱能的能力(mmVs)。吸熱系數(shù)定義為材料的導(dǎo)熱率(k)、密度(p)和熱容(cp)的乘積的平方根(Ws1/2/m2K)。本發(fā)明顏料的絕熱性質(zhì)利用MathisInstrumentsTC-30直接導(dǎo)熱率儀器，通過(guò)測(cè)量涂覆的基材的吸熱系數(shù)來(lái)進(jìn)行表征。沒(méi)有施涂活性涂層?；耐ǔＳ?-10g/n^的含顏料基礎(chǔ)層涂覆，然后砑光至如通過(guò)Print-Parker-Surf(PPS)粗糙度試驗(yàn)測(cè)定的大約2微米的大致相同的平滑度。然后將一片已涂覆的基材切割成足以覆蓋該TC-30檢測(cè)器的碎片。雖不是至關(guān)重要的，但4_優(yōu)選并使用"面向傳感器"的取向(與"背向傳感器"相對(duì))。為了確保熱波不會(huì)穿透該樣品，在測(cè)試中將大約5-10片已涂覆的基材層疊以增加有用的樣品橫截面.對(duì)于每種顏料，以優(yōu)化的試驗(yàn)次數(shù)、回歸起動(dòng)次數(shù)和冷卻次數(shù)進(jìn)行大約100次測(cè)量，并且為了使經(jīng)歷測(cè)量的基礎(chǔ)層涂層面積最大化，每測(cè)量12次就將底部的片移去并放在該堆疊體的頂部。這樣也顯著地提高測(cè)量的精確性。因?yàn)槿魏斡捎诓痪鶆虻谋砻鎊4t^造成的層間的氣泡都將對(duì)吸熱系數(shù)測(cè)量的準(zhǔn)確度和精確度產(chǎn)生負(fù)面影響，因此樣品制備中砑光是非常重要的步驟。吸熱系數(shù)大于各個(gè)測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)偏差的任何差值，通常為0.5-1%，都可以認(rèn)為是真實(shí)的。因?yàn)橥扛灿谢A(chǔ)層的基材的吸熱系數(shù)值可根據(jù)許多參數(shù)變化，所述參數(shù)包括基礎(chǔ)層涂層重量和其配方、基材的性質(zhì)、測(cè)量過(guò)程中的溫度和濕度、砑光*、測(cè)試紙張的平滑度、儀器校準(zhǔn)等等，所以最好在與對(duì)照例(不包含孔隙率改進(jìn)劑)相當(dāng)?shù)幕A(chǔ)上對(duì)顏料和它們的熱性質(zhì)進(jìn)Wf價(jià)和排序，而不是通過(guò)使用它們絕對(duì)測(cè)量的吸熱系數(shù)值。本發(fā)明實(shí)施例l分別評(píng)價(jià)兩種作為J^涂層涂覆在基材層上并涂覆有商業(yè)活性層涂層的顏料的吸熱系數(shù)和圖像質(zhì)量，以說(shuō)明^ftl!涂層的絕熱性質(zhì)對(duì)圖像質(zhì)量-光密度和視覺(jué)質(zhì)量/均勻性-的重要性。一種顏料是市購(gòu)的合成顏料-"合成顏料"，另一種是100%的、煅燒高嶺土顏料。通過(guò)^:^3x3平方英寸的紙張^tx設(shè)置在i00x:下的烘箱中2分鐘將兩張紙上的活性涂層顯影?；?*^涂層復(fù)合材料的吸熱系數(shù)和它們相應(yīng)的圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)歸納在^2中。合成顏料產(chǎn)生較低的吸熱系數(shù)并且具有較高的光密度。視覺(jué)上，它看起來(lái)呈黑色并具有非常好的圖像均勻性。涂覆有敗燒高嶺土顏料的樣品顯示較高的吸熱系數(shù)和較低的光密度。在目測(cè)評(píng)價(jià)中，此樣品看起來(lái)呈灰色且具有高度不均勻的外觀。總體上，該數(shù)據(jù)表明熱感紙前體的吸熱系數(shù)與成品熱感紙的光密度之間的反比關(guān)系。目測(cè)評(píng)價(jià)還顯示越低吸熱系數(shù)的顏料具有越好的圖像質(zhì)量。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>本發(fā)明實(shí)施例2制備兩種顏料，將其涂覆在熱感原紙上，砑光至大約2nm的大致相同的PPSWI度，并且評(píng)價(jià)吸熱系數(shù)。利用MathisInstrumentsTC-30導(dǎo)熱率/吸熱系數(shù)分析器在大約22C和大約40。/。RH下測(cè)量原紙/^T涂層復(fù)合材料的吸熱系數(shù)。然后用市購(gòu)活性涂層涂覆這些復(fù)合材料熱感紙前體片材，并用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試設(shè)備評(píng)價(jià)半能量光密度(halfenergyopticaldensity),該顏料包括用硅酸鈉(20磅/叱粘土)處理的商業(yè)標(biāo)準(zhǔn)煅燒高呤土和水合高呤土。這些顏料的物理特性和它們的涂層概括于^3中。用硅酸鈉處理的水合高嶺土在本發(fā)明實(shí)施例2的其余部分稱為處理的水合高嶺土。<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>該包含煅燒高嶺土的前體的吸熱系數(shù)比處理的水合高嶺土的吸熱系數(shù)低5%以上。如所預(yù)期的那樣，這一降低的吸熱系數(shù)提供如通過(guò)較高的光學(xué)密度測(cè)量的改進(jìn)的印刷質(zhì)量。與處理的水合高嶺土相比，煅燒高嶺土在光密度方面顯示大約8%的提高，在處理的水合高嶺土的情況下，該熱感紙前體的吸熱系數(shù)比煅燒高呤土的吸熱系數(shù)要高，這又會(huì)產(chǎn)生更差的光密度?？梢詳喽ㄔ搇^l涂層的較低的吸熱系數(shù)，以及因此該熱感紙復(fù)合材料前體的較低的吸熱系數(shù)對(duì)最終的熱感紙的圖像質(zhì)量具有積極的影響。本發(fā)明實(shí)施例3為了說(shuō)明J^涂層中的孔隙率對(duì)熱感紙前體的吸熱系數(shù)的影響，制備四種顏料，將其涂覆在熱感原紙上，砑光至大約2Mm的大致相同的PPS粗糙度，并且利用MathisInstrumentsTC-30分析器對(duì)吸熱系數(shù)進(jìn)fr^價(jià)。該顏料包括商業(yè)煅燒高呤土、80份商業(yè)煅燒高呤土和20份市購(gòu)二氧化硅沸石Y的共混物-"80高嶺土/20二氧化硅Y"、90份商業(yè)煅燒高嶺土和10份Engelhard制造的沸石Y的共混物-"90高嶺土/10沸石Y"和用硅酸鈉(20磅/噸粘土)處理的水合高呤土-"處理的水合高呤土"。在大約221C和大約40。/oRH下對(duì)原紙/^ftlj涂層復(fù)合材料測(cè)量吸熱系數(shù)；由壓汞法獲得該基礎(chǔ)涂層中的孔隙體積。這些顏料的物理特性和它們的涂層概括在表5中。表5<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table>該復(fù)合材料片材的吸熱系數(shù)測(cè)量值和在它們的各個(gè)M涂層中的孔隙體積在表6中列出。表6<table>tableseeoriginaldocumentpage19</column></row><table>表6中的*是指涂覆在該基材上的基礎(chǔ)層的孔隙率在20-100001范圍內(nèi)。結(jié)果表明該復(fù)合材料前體的吸熱系數(shù)與基礎(chǔ)涂層中的孔隙體積成反比，即具有最高吸熱系數(shù)的復(fù)合材料片材具有最低的孔隙體積，具有最低吸熱系數(shù)的復(fù)合材料包含最高的孔隙體積。這還表明該基礎(chǔ)涂層中孔隙率改進(jìn)劑的存在對(duì)其熱性質(zhì)具有積極的影響，使得在與不包含孔隙率改進(jìn)劑的熱感紙復(fù)合材料前體相比時(shí)，它降低了該熱感紙復(fù)合材料前體的吸熱系數(shù)?？梢詳喽?，在1^涂層中包含孔隙率改進(jìn)劑并具有增加的孔隙體積的前體將具有較低的吸熱系數(shù)，并從而將獲得成品熱感紙?zhí)岣叩膱D像質(zhì)量.本發(fā)明實(shí)施例4制備兩種顏料并進(jìn)行測(cè)試，以證實(shí)提高的基礎(chǔ)涂層孔隙率對(duì)該熱感紙前體的吸熱系數(shù)以及對(duì)成品熱感紙的圖像質(zhì)量積極的益處。一種顏料是鍛燒至富鋁紅柱石指數(shù)為35-55的水合高呤土-"煅燒粘土"，第二種顏料是80份商業(yè)煅燒高嶺土和20份市購(gòu)的二氧化硅沸石Y的共混物-"80高嶺土/20二氧化硅Y"。將兩種顏料都涂覆在商業(yè)熱感原紙上，砑光至大約2nm的大致相同的PPS,度，并且評(píng)價(jià)孔隙體積和吸熱系數(shù)。對(duì)各個(gè)熱感紙前體片材測(cè)量吸熱系數(shù)和孔隙體積。還用商業(yè)活性涂層處理該片材并用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試設(shè)^(Atlantek200)測(cè)試圖像密度。兩種顏料的基本物理特性和它們的^涂層概括在表7中.表7<table>tableseeoriginaldocumentpage20</column></row><table>該復(fù)合材料前體片材的吸熱系數(shù)測(cè)量值和在半能量(~7mJ/mm,下它們的圖像密度值的結(jié)果在表8中列出。表8<table>tableseeoriginaldocumentpage20</column></row><table>*-涂覆在該基材上的基礎(chǔ)層的孔隙率在20-10000A的范圍內(nèi)該共混顏料的孔隙體積比該傲燒粘土的孔隙體積高5%以上。該共混顏料1^涂層的此提高的孔隙率又積極地影響整個(gè)前體的吸熱系數(shù)，與包含煨燒粘土的前體相比，該吸熱系數(shù)低大約5%.最重要的是，包含共混顏料的熱感紙的圖像密度得到顯著地提高。這些結(jié)果清楚g明M涂層中的孔隙率改進(jìn)劑的益處，其對(duì)該前體的吸熱系數(shù)的積極效果以及其對(duì)成品熱感紙的圖像質(zhì)量的積極影響。雖然已經(jīng)根據(jù)某些實(shí)施方案對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說(shuō)明，但是應(yīng)該理解的是，見(jiàn)。因此，應(yīng)該理解的是，在此公開(kāi)的本發(fā)明旨在涵蓋在所附權(quán)利要求書(shū)范圍內(nèi)的那些修改。權(quán)利要求1.一種熱感紙復(fù)合材料前體，其包含(a)基材層；和(b)位于該基材層上的基礎(chǔ)層，該基礎(chǔ)層包含粘結(jié)劑和至少一種孔隙率改進(jìn)劑，其中所述熱感紙復(fù)合材料前體具有的吸熱系數(shù)比無(wú)孔隙率改進(jìn)劑的熱感紙復(fù)合材料前體的吸熱系數(shù)低至少大約2％。2.權(quán)利要求l的熱感紙復(fù)合材料前體，其中所述孔隙率改進(jìn)劑選自由煅燒高嶺土、閃蒸'煅燒高嶺土、鍛燒膨潤(rùn)土、酸處理的膨潤(rùn)土、高表面積氧化鋁、水合氧化鋁、勃姆石、閃蒸煨燒氧化鋁三水合物、二氧化硅、珪膠、沸石、沸石型多孔材料、非沸石型分子篩、cla也rasils、微孔顆粒、中孔顆粒、大孔顆粒、氧化鋁磷酸鹽、金屬氧化鋁磷酸鹽、云母和柱狀軲土組成的組。3.權(quán)利要求2的熱感紙復(fù)合材料前體，其中所述孔隙率改進(jìn)劑選自由煅燒高嶺土、閃蒸聚燒高嶺土和鍛燒膨潤(rùn)土組成的組.4.權(quán)利要求2的熱感紙復(fù)合材料前體，其中所述孔隙率改進(jìn)劑選自由酸處理的膨潤(rùn)土、高表面積氣化鋁、水合氧化鋁、勃姆石、閃蒸煨燒氣化鋁三水合物、二氧化硅、皿、沸石、沸石型多孔材料、非沸石型分子篩、clathrasils、微孔顆粒、中孔顆粒、大孔顆粒、氧化鋁磷酸鹽、金屬氧化鋁磷酸鹽、云母和柱狀粘土組成的組。5.權(quán)利要求3的熱感紙復(fù)合材料前體，其中所述孔隙率改進(jìn)劑具有至少一種以下特點(diǎn)至少大約70wt。/。的顆粒具有小于或等于2微米的尺寸，至少大約50wt。/。的顆粒具有小于或等于l微米的尺寸，至少大約5m"g的表面積，以及至少大約0.1cc/g的孔隙體積，6，權(quán)利要求4的熱感紙復(fù)合材料前體，其中所述孔隙率改進(jìn)劑具有至少一種以下特點(diǎn)至少大約70wt。/。的顆粒具有小于或等于2微米的尺寸，至少大約50wt。/。的顆粒具有小于或等于l微米的尺寸，至少大約10m"g的表面積，以及至少大約0.1cc/g的孔隙體積。7.權(quán)利要求l的熱感紙復(fù)合材料前體，其中所述吸熱系數(shù)低至少大約5%。8.權(quán)利要求l的熱感紙復(fù)合材料前體，其中所述吸熱系數(shù)低至少大約10%。9.權(quán)利要求l的熱感紙復(fù)合材料前體，其中所述吸熱系數(shù)低至少大約15%。10.—種熱感紙復(fù)合材料，其包含權(quán)利要求1的熱感紙復(fù)合材料前體和在所述基礎(chǔ)層(b)上的包含成像組分的活性層。全文摘要本發(fā)明提供一種熱感紙復(fù)合材料前體，其包含(a)基材層；和(b)位于該基材層上的基礎(chǔ)層，該基礎(chǔ)層包含粘結(jié)劑和至少一種孔隙率改進(jìn)劑，其中該熱感紙復(fù)合材料前體具有的吸熱系數(shù)比無(wú)孔隙率改進(jìn)劑的熱感紙復(fù)合材料前體的吸熱系數(shù)低至少大約2％。所述熱感紙復(fù)合材料前體在制造熱感紙復(fù)合材料中是有用的。文檔編號(hào)B41M5/40GK101111390SQ200580047665公開(kāi)日2008年1月23日申請(qǐng)日期2005年12月1日優(yōu)先權(quán)日2004年12月3日發(fā)明者D·A·布羅伊雷斯,E·M·芬奇,I·佩特羅維克,S·馬圖爾,X·D·楊申請(qǐng)人:恩格哈德公司