专利名称：具有光泽表面的发泡材料芯成象元件的制作方法
技术领域：
本发明涉及成象介质。更确切地说，它涉及用于照相、喷墨、热敏和静电照相介质的支持体。
背景技术：
为了使印相的成象支持体能为顾客在成象应用中广泛接受，它必须在优选的定量、厚度、挺度、光滑度、光泽度、白度和不透明度等方面满足要求。支持体的性能要是在“成象介质”的标准范围之外，就不会受到顾客的认可。
除这些基本要求之外，成象支持体也必须满足其他各种特殊要求，这些特殊要求取决于在支持体上形成影像的方式。例如，在相纸的形成中，重要的是相纸应防液体冲洗加工化学药品的渗透，这要是不成功，在相片的边缘会有污斑，并伴随着影像质量的严重受损。在有“照相质量”的喷墨打印纸的形成中，重要的是纸要容易被墨润湿，和它要显示有吸收高浓度墨和快速干燥的能力。如果墨不能被快速吸收，当与后续的相片相对叠时，元件会粘连(粘)在一起，并显示污点和不均匀的印相密度。对于热敏介质，重要的是支持体要含有绝缘层，是为了从给体那里转移最大量的染料而形成较高色饱和度。
所以对于成象介质重要的是同时满足数个要求。对于同时满足多个要求，在本领域中常用的技术是通过利用含有多层的复合结构，其中每一层，或是单独地或是协同地起不同的作用。例如，已知的常规相纸包含纤维素纸，在每一面具有施加的聚烯烃树脂层，一般是聚乙烯，它是为纸提供防水作用，也提供在上面形成光敏层的光滑表面。在其他的成象材料中(如在U.S.专利5,866,282中)双轴取向聚烯烃片层挤出层压到纤维素纸上，以制造用于卤化银成象层的支持体。这里所述的双轴取向层有一微孔层与共挤出层联合在一起，该共挤出层在微孔层的上下含有白色颜料，如TiO2。发现所述的成象支持体的复合结构，比先有技术上利用熔融挤出流铸在纤维素纸上聚乙烯层的相纸成象支持体更牢、更清晰和更亮。在U.S.专利5,851,651中，含有无机颜料和阴离子有机粘合剂的多孔涂层是用刮刀涂布在纤维素纸基上，以制造“照相质量”的喷墨打印纸。
在所有以上的成象支持体中，为制造和组装所有各个的层要求多道工序。例如，相纸一般需要造纸工序，接着是聚乙烯挤出涂布工序，或如U.S.专利5,866,282中所述，在造纸工序之后接着是层压工序，层压物是在另外的流延挤出工序中完成的。对于成象支持体需要的是，它们要能在一个流水制造工艺中生产，却仍能满足成象纸基的严格性能和质量的要求。
传统的成象纸基由原纸基(raw paper base)组成在本领域也是众所周知的。例如，像目前制造的一般的相纸中大约相纸重量的75％含的是原纸基。虽然原纸基一般是高模量、低成本材料，但造纸工艺存在很大的环境问题。需要替换环境友好的原材料和制造工艺。另外为减少对环境的影响，重要的是减少原纸基的含量，在这方面要尽可能不牺牲顾客所看重的成象纸基的性能，即成象支持体的强度、挺度和表面性能等。
上述的重要推论是回收相纸的能力。现在的相纸不能被回收，因为它们是由聚乙烯和原纸基的复合物，因此不能用聚合物回收工艺或纸的回收工艺来回收。而包含明显更高聚合物含量的相纸适合于利用聚合物回收工艺来回收。
现有的复合彩色相纸在经过制造、整理和冲洗加工工序时容易卷曲。这卷曲主要是由于内部的应力导致的，这应力是在制造和干燥工序，还有储存工序时(芯安置卷曲)，在组合结构的不同层中产生的。另外，因为组合结构的不同层对湿度呈现不同的敏感性，成象纸基的卷曲作为它周围环境湿度的函数而变化。因此对于成象支持体来说需要使作为湿度的函数的卷曲敏感度最小化，或理想的是不呈现卷曲敏感度。
所以，成象介质严格的和多样的要求需要材料和冲洗加工工艺持续的发展。该领域已知的这样一种技术，如“聚合物泡沫材料”在食品和饮料罐、包装、家具、器具等方面找到了很大的用途。聚合物泡沫材料也已被称为多孔高聚物、泡沫塑料，或发泡塑料。高聚物泡沫材料是多相体系，它们含有连续的固体聚合物基体和气相。例如，U.S.专利4,832,775揭示复合泡沫/膜结构，它含有聚苯乙烯泡沫底基，在聚苯乙烯泡沫底基的至少一个主表面上施加的取向的聚丙烯膜，以及丙烯酸类胶粘成分用于将聚丙烯膜固定在上述的聚苯乙烯泡沫底基的主表面。以上的复合泡沫/膜结构可通过常规的加工工艺如热成形方法成形，提供许多类型有用的制品，包括杯、碗和盘，还有纸板和容器，它们显示非常高水平的防穿击、耐挠裂、抗油性和抗磨性能，隔湿性能及回弹性。
在成象介质中也发现泡沫的有限应用。例如，JP 2839905 B2揭示了一种3-层结构物，它含有在影像接受面上的发泡聚烯烃层、原纸基和在背面的聚乙烯树脂涂层。发泡树脂层是通过T形模头挤出混合物而制成的，混合物是20重量％的低密度聚乙烯中的二氧化钛母料、78重量％的聚丙烯和2重量％的Daiblow PE-M20(AL)NK发泡剂。然后将该发泡片材使用热熔性粘合剂层合到纸基上。JP 09127648 A公告强调了JP 2839905 B2结构物的变化，其中在纸基背面上的树脂是发泡的，而影像接收面的树脂层是不发泡的。另一变化是在JP 09106038 A中强调的4-层结构。在接收影像的树脂层中含有2层，与乳剂接触的不发泡的树脂层和粘在纸基上的发泡树脂层。但是，这里有几个问题。因为要用发泡树脂层来取代涂在纸基上现有的树脂层，以上专利中所述的结构需要使用薄如10-45μm的发泡层。为保持相纸基结构的完整性还需要进一步限制厚度，因为原纸基是提供挺度的。在发泡技术中那些熟练的人已知，制造薄而均匀的同时密度显著降低的发泡膜是非常困难的，特别是在上述的厚度范围内。
对于实用的照相元件进一步的要求是，为形成影像的乳剂或明胶层提供具有特定光滑度的表面，它用明胶或乳剂涂布后，要具有“光泽“的表面。Gardner光泽仪可用来测量从表面反射的散射光；”光泽“表面一般反射40％或更多的入射光，为的是提供发亮的外观。
如目前制造的典型的涂有树脂的相纸，为控制光泽度，利用原纸基的天然粗糙度，还有特别的冷铸辊，以得到所要求的的表面。使用冷铸辊来在原纸基上形成熔体挤出的聚乙烯塑料层，以得到一个非常特殊的高性能的表面。
发明内容
需要能在一条流水线工艺中生产的复合成象材料片基材料。
成象片基也需要减少所用的原纸基的量。
成象片基也需要能有效地被回收。
成象片基也需要防止作为环境湿度函数的卷曲倾向。
成象片基还需要在进一步用现有的明胶或乳剂体系涂布时，能提供有“光泽的”表面。
成象片基还需要能提供特殊的表面，它为现有的明胶或乳剂体系提供高速的涂布性能。
本发明的目标是提供满足成象片基要求的复合成象材料，特别是关于如定量、厚度、挺度、光滑度、光泽度、边缘渗透性和不透明度等性能。
本发明的另一个目的是提供防湿度卷曲的复合成象材料。
另一个目的是提供能在一条流水线工艺中生产的成象元件。
再一个目的是提供能回收的成象元件。
进一步的目的是提供能有“光泽度“表面的片基的成象元件。
进一步的目的是提供能高速涂布明胶或乳剂的底基的成象元件。
本发明这些或其他的目的是通过含有成象层和片基的成象元件完成的，其中上述的片基含有闭孔发泡材料芯片以及粘附于其上的上和下凸缘片材(flange sheet)，其中所述的上凸缘片材含有取向的聚苯乙烯或聚烯烃，所述的上凸缘片材的模量是在1000至3500MPa之间，而所述片基的上表面的粗糙度小于0.4μm Ra。
本发明提供高级的成象支持体。尤其是，提供高挺度、用于高光泽和高涂布性能的精确光滑度、高不透明度，以及非常好的防湿度卷曲的成象支持体。还提供能利用一条流水线工艺生产的成象支持体。还提供可有效地被回收的成象支持体。
图1是举例说明的先有技术中泡沫材料和相纸的表面结构。
图2是举例说明的本发明的发泡材料表面结构，与以前相纸技术的光泽度进行比较。
图3是举例说明的本发明发泡材料片基和树脂涂布的相纸片基的表面结构。
具体实施例方式
本发明有许多优点。当本发明生产的元件暴露在非常大的湿度中时，卷曲的倾向要小得多。元件可在一条流水线工艺中生产。这大大地降低了元件的生产成本，而且消除了成象支持体目前生产中的许多缺点，包括在原片基中非常严格的湿度规格和在涂布树脂时凹坑要降至最少的规格。元件可以被回收再生和再利用聚烯烃，而不是废弃在填坑中。本发明的目标是在成象片基的芯部使用泡沫材料，用高模量的凸缘层在两侧的任何一侧包围发泡材料芯来提供所需要的挺度。利用这方法，可开发成象片基的许多新的性能，以及生产中的限制被消除。从下面的详细说明中显而易见这些和其他的优点。
本发明的成象元件含有在其上粘附有上、下凸缘片材的聚合物发泡材料芯。聚合物发泡材料芯包含均聚物，如聚烯烃、聚苯乙烯、聚氯乙烯或其他一般的热塑性聚合物；它们的共聚物或它们的共混物；或其他聚合物体系如聚氨酯、聚异氰脲酸酯；通过利用发泡剂将其发泡，以组成两个相，固相的聚合物基体和气相。其他固相可以填充物的形式存在于泡沫体中，这些填充物是有机原料(高聚物，纤维)或无机原料(玻璃，水泥，金属)。填充物可用来增强泡沫体的物理、光学、化学或冲洗加工性能。
这些聚合物的发泡可通过各种机械的、化学的或物理的手段来进行。机械的方法包括将气体搅到聚合物熔体、溶液或悬浮体中，然后或通过催化作用，或加热或两者使其硬化，这样气泡就截留在基体中了。化学的方法包括这样的技术，如在聚合时施加热或通过反应的放热，使化学发泡剂热分解产生气体，例如氮或二氧化碳。物理的方法包括这样的技术，如当体系的压力降低时在聚合物体中溶入的气体膨胀；低沸点的液体的汽化，如碳氟化合物或二氯甲烷，或在聚合物基体中加入中空的微球体。发泡技术的选择是由所希望的泡沫密度减少、所希望的性能和制造过程决定的。
在本发明的优选实例中，聚烯烃如聚乙烯和聚丙烯，它们的混合物和共聚物与化学发泡剂一起在发泡材料芯中用作基体聚合物，发泡剂例如碳酸氢钠和它与柠檬酸的混合物、有机酸盐、偶氮二酰胺、偶氮二甲酰胺、偶氮二异丁腈(azobisisobutyrol nitrile)、重氮氨基苯、4，4’-氧双(苯磺酰肼)(OBSH)，N，N’-二亚硝基五甲基四胺(DNPA)、氢硼化钠，以及本领域技术中已知的其他发泡剂。优选的化学发泡剂是碳酸氢钠/柠檬酸的混合物、偶氮二酰胺，虽然其他的也可以用。如果需要，可以将这些发泡剂与辅助发泡剂、成核剂和交联剂一起使用。
选择本发明的凸缘片材以满足特殊的弯曲模量、厚度、表面粗糙度及如色度和不透明度等光学性能的要求。凸缘元件可与发泡材料芯形成整体，是通过制成带有凸缘表层的发泡材料芯，或者可以将凸缘层合到发泡材料芯材料上。就成本而论凸缘元件与芯整体挤出是优选的。层合技术可使用于表层的材料和性能具有较宽的选择范围。成象元件受挺度和厚度范围的制约。在挺度低于某个最低挺度值时，元件在印相片堆叠性和在经过照相洗印设备印相片的传送都有问题，特别时在高速冲洗加工器中。相信通过照相洗印设备的有效传送要求的最小横向挺度为60mN。当挺度在某个最大值以上时，元件在裁切、打孔、切片和在通过照相洗印设备传送时的裁切都有问题。相信通过照相洗印设备的有效传送要求的最大纵向挺度为300mN。也重要的是，出于通过照相洗印设备的同样传送理由，成象元件的厚度被限定在75μm至350μm之间。
由于消费者的行为和现存冲洗加工机的限制，一般限定成象元件挺度范围约在50mN至250mN之间，而厚度范围约在100μm至400μm之间。在本发明的元件设计中，在成象元件的挺度和厚度、和发泡材料芯的模量和凸缘片材的模量之间存在关系，即，对于一给定的芯厚度，元件的挺度可随凸缘元件厚度的变化、和/或凸缘元件的模量变化、和/或发泡材料芯的模量变化而改变。
如果成象元件的目标总挺度和厚度被指定，那么对于给定的芯厚度和芯材料，凸缘元件的目标厚度和模量无疑地要受限定。相反，对于给定的凸缘片材的厚度和模量，给定成象元件的目标挺度和厚度，芯厚度和芯模量无疑地要受限定。
优选的发泡材料芯厚度和模量及凸缘的厚度和模量的范围如下优选的本发明的发泡材料芯的厚度范围在200μm至350μm之间，本发明的凸缘片材的厚度范围在10μm至175μm之间，本发明的发泡材料芯的模量范围在30Mpa至1000Mpa之间，本发明的凸缘片材的模量范围在700MPa至10500MPa之间。在每个情况下，以上的范围是优选的，因为(a)消费者的偏爱，(b)生产能力，和(c)材料的选择。要指出，凸缘和芯材料、模量及厚度的最后选择将服从于总元件目标挺度和厚度。
芯材料的选择、密度降低的程度(发泡)，及任何添加物/处理(如用于交联泡沫)的利用决定发泡材料芯的模量。凸缘材料的选择和处理(例如在纸基中加入强度剂等，或在聚合物凸缘材料中使用填充材料)决定凸缘模量。
例如，在目标挺度的下限端(50mN)和厚度的下限端(100μm)，给定典型的聚烯烃泡沫材料厚度50μm和模量137.9Mpa，那么凸缘片材厚度在芯的每侧限定为25μm，而要求凸缘模量为10343MPa，使用高模量纸基可以满足这些性能。还有，例如，在目标挺度上限端(250mN)和厚度上限端(400μm)，给定典型的聚烯烃泡沫材料厚度300μm和模量137.9MPa，那么凸缘片材厚度在每侧限定为50μm，而要求凸缘模量为1034MPa，使用聚烯烃凸缘片材可以满足这些性能。
在本发明的优选的层合实施方案中，所用的凸缘片材包含纸。本发明的纸可在标准的连续的长网造纸机上，或在其他现代造纸机上制造。为提供纸，任何在本领域技术中已知的纸浆可在本发明中使用。优选的是漂白的硬木化学牛皮纸浆，因为它提供亮度、良好的原始表面和保持强度的有良好的成型。对于本发明有用的纸凸缘片材的厚度约在25μm至100μm之间，优选约在30μm至70μm之间，因为之后对于成象元件和在现有的设备中冲洗加工来说，总元件厚度是在顾客喜欢的范围之内。它们必须是“平滑的”，不干扰影像的观看。当需要时可使用化学添加剂以赋予疏水性(上胶)、湿强度和干强度。当需要时可使用无机材料，如二氧化钛、滑石粉和碳酸钙粘土，以增加光学性能和降低成本。染料、生物杀伤剂、冲洗加工化学药品等需要时也可使用。纸也须经平滑工序，如干或湿砑光，以及通过联机或脱机纸涂布机进行涂布。
在本发明的另一优选层合实施方案中，所用的凸缘片材包含高模量的聚合物，例如高密度聚乙烯、聚丙烯或聚苯乙烯；它们的共混物或它们的共聚物；它们已经被拉伸和取向。它们可以用合适的填充材料来填充，以增加聚合物的模量和增加其他性能，如不透明度和平滑度。一些通用无机填充材料是滑石粉、粘土、碳酸钙、碳酸镁、硫酸钡、云母、氢氧化铝(三水合物)、硅灰石、玻璃纤维和球珠、二氧化硅、各种硅酸盐和碳黑。所用的一些有机填充物是木屑、黄麻纤维、剑麻纤维、聚酯纤维及等等。优选的填充物是滑石粉、云母和碳酸钙，因为它们提供极好的模量增强性能。本发明有用的聚合物凸缘片材厚度是约在10μm至150μm之间，优选约在35μm至70μm之间。制造方法本发明的元件可用几种不同的生产方法来制造。元件的共挤出、骤冷、取向和热定形可以采用本领域技术中已知的生产取向片材的任何工艺，例如平片法或膜泡或管状法。平片法包括通过缝型模头挤出混合物，并在冷的流延鼓上快速骤冷挤出的片材，这样将元件的发泡材料芯组分和聚合的整体凸缘组分在它们的玻璃固化温度以下进行骤冷。可将凸缘组分通过多料流模头挤出，其中形成外凸缘的聚合物流不含发泡剂。或者可将含发泡剂的聚合物表面冷却，以防止表面发泡并形成凸缘。然后在基体聚合物玻璃化转变温度以上和熔点以下，经骤冷的片材通过在相互垂直方向拉伸被双轴取向。可以将片材在一个方向拉伸，然后在另一个方向拉伸，或可以同时在两个方向拉伸。片材拉伸之后，通过加热至足以使聚合物结晶或退火的温度进行热定形，同时在某种程度上抑制片材在两个拉伸方向回缩。
尽管如所述优选具有发泡材料芯和每侧有凸缘层的至少三层的元件，但是元件还可以有另外的层用来改变元件的性能。成象元件可形成有能提供改善粘合力或外观的表面层。
在共挤出和取向过程之后，或在流延和完全取向之间，这些元件可用任何数目的涂层进行涂布或处理，用来改进片材的性能，包括可印性、提供水气阻挡层、使它们可热封、或改进对支持体或对光敏层的粘合力。这样的例子有对于可印性是丙烯酸类涂层、对于热封性能是涂聚偏氯乙烯。为改进可印性或粘合力的另外例子包括火焰、等离子体、或电晕放电处理。
元件也可以通过挤出层合过程制成。挤出层合是把纸或本发明的聚合凸缘片材和发泡材料芯通过在它们之间施加粘合剂而结合在一起，之后在例如两个辊之间的间隙挤压而进行的。可将粘合剂在送入辊隙之前施加到凸缘片材或是发泡材料芯上。在优选的形式中，是将粘合剂与凸缘片材和发泡材料芯同步送至辊隙中。粘合剂可以是对元件没有有害影响的任何合适的物质。优选的物质是聚乙烯，在将其放到发泡材料芯和凸缘片材之间的间隙时是熔融的。也可以将添加剂加入粘合剂层。为改进体系的光学性能可使用本领域技术中已知的任何物质。优选用二氧化钛。在层合过程中，希望保持控制凸缘片材的张力，是为了在得到的层合的接收支持体中的卷曲减至最少。发泡材料芯的详细说明发泡材料芯厚度的合适范围是从25μm至350μm。优选的厚度范围在50μm至200μm之间，因为元件的优选整体厚度范围是在100μm至400μm之间。发泡材料芯的密度减少的范围是从20％至95％。优选的密度减少的范围是在40％至70％。这是因为密度减少过高(70％以上)难以生产均匀的产品。密度减少是实心聚合物和具体泡沫样品之差百分比。生产密度减少少于40％的产品也是不经济的。
在本发明的另一个实例中，所用的凸缘片材包含一侧是纸，另一侧是高模量聚合物材料。在另一实例中，在一面可以是构成整体的表皮，而在发泡材料芯的另一面层合合另一层表层。
纸和高模量聚合物材料的厚度是通过各自的弯曲模量来测定，这样成象元件的整体挺度是在优选范围之内，中心轴周围的弯曲矩被平衡，以防止过度的卷曲。
除了挺度和厚度，成象元件需要满足在表面平滑度和例如不透明性和色度等光学性能方面的限制。要求用全部塑料材料层和发泡层制成的有用的成象片基在形成影像层下面具有特定的表面结构。图1显示的是树脂涂布的照相元件的“有光泽”表面和一般泡沫塑料经滤除的表面描图。
如图1所示，发泡塑料材料层本身一般极粗糙以致不能用于大部分成象材料。本发明的目标是在成象片基的芯部使用泡沫材料，环绕发泡材料芯两侧有高模量凸缘层，提供所需要的挺度和平滑的表面。平滑的高模量凸缘层使粗糙的发泡材料芯与成象层隔离是有利的。凸缘层的厚度、强度和固有的粗糙度可以优化，以控制最终产品的光泽。发现光泽与涂布之后留下的引起镜面光反射的表面特征(surfacefeature)有关。进一步研究证明，乳剂下面的表面对最终的乳剂或明胶结构有很大的影响，所以必须具有特殊的质量以保证满足所要求的“光泽”。
优良表面的特征很重要，可被显示为在平面中的0.01至1.0mm的尺寸(size)。这关系到表面凸出处的横向间距，而与可用于测量表面粗糙度的数目无关。产生光泽产品的片基的经滤除的表面粗糙度平均值一般为0.2μm。平均粗糙度(Ra)可经数字化的表面描图通过每个点与总体平均高度的绝对差值的算术平均而得到的。描图的长度应为20mm或更长，以为光泽性能统计抽样表面。通常需要滤除原数据，以除去数据中横向尺寸大于1mm的低频特征，从而对与光散射和光泽有关系的特征减少所得表面的偏差数据。这也意指Ra读数取决于对原始数据所用的滤除法；在本发明中参照的全部Ra数据是通过1.0mm高截止滤除器(pass cutoff)滤去。得到的数字描图在图2中显示了标准的有光泽表面A和本发明要求保护的复合发泡替代样品的实例B的相似性。图2说明了照相底基经滤除的表面描图。A表面是典型的树脂涂布的彩色相纸。B表面是优良成象元件有光泽表面。
可以通过成象片基表面的能谱分析来展示本发明更精确的数学描述。发现某些全塑料材料发泡结构对光泽和可涂布性有利。如图3所示，本发明的带整体凸缘的发泡材料芯材料具有光泽表面。图3说明一般相纸基和本发明全塑料材料发泡支持体的乳剂下面的表面的能谱分析。
可用能谱分析来显示表征表面的幅度和间距的特别组合。在这具体的分析中，具有间距0.1至1.0mm的表面的特征在能量上是相似的，所以表面粗糙度也相似。横向尺寸0.1至1.0mm的特征是防止在最终涂层中过量光散射或失去光泽的控制因数。
抽样率要足够高，以便鉴别0.005微米间距的特征。发现尺寸在0.01至0.1微米的粗糙特征能改进明胶和乳剂的高速可涂布性，而且对于任何经济的成象支持体，这些粗糙特征以正确的水平存在是很重要的。在图3的例子中，对于本发明来说尺寸在0.01至0.1mm的特征，比正常光泽度产品的要粗，有助于改进高速可涂布性。
光学性能如不透明度和色度，可通过适当使用填料材料来满足要求，如二氧化钛和碳酸钙和着色剂、染料和/或光学增白剂，或在本领域中技术熟练人员已知的其他添加剂。可将任何合适的白色颜料加入到聚烯烃层中，例如二氧化钛、氧化锌、硫化锌、二氧化锆、铅白、硫酸铅、氯化铅、铝酸铅、邻苯二甲酸铅、三氧化锑、白铋、氧化锡、白锰、白钨，及它们的混合物。所用的颜料以任何方式方便地分散在聚烯烃中。优选颜料是二氧化钛。在聚烯烃层中可采用任何合适的光学增白剂，包括在Research Disclosure，308卷，1989，12月，308119条，段V，998页中所述的那些。
另外，可能需要使用各种添加剂，如在塑料材料元件中的防氧化剂、滑润剂或润滑剂及光稳定剂，以及纸元件中的生物杀伤剂。加入这些添加物是为改进填充物和/或着色剂在其它物质中的分散性，和在冲洗加工时的热和色稳定性、以及最终制品的可制造性和寿命。例如，聚烯烃涂层可含防氧化剂，如4，4’-亚丁基-双(6-叔丁基-间甲酚)、二-月桂基-3，3’-硫代丙酸酯、N-丁基化的-对-氨基苯酚、2，6-二叔丁基-对-甲酚、2，2-二-叔丁基-4-甲基-苯酚、N，N-双亚水杨基-1，2-双氨基丙烷、四(2，4-叔丁基苯基)-4，4’-二苯基二亚膦酸酯、十八烷基-3-(3’，5’-二-叔丁基-4’-羟苯基丙酸酯)，及其混合物等等；热稳定剂，如高级脂族酸金属盐如硬脂酸镁、硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸铝、软脂酸钙、辛酸锆、月硅酸钠、和苯甲酸盐如苯甲酸钠、苯甲酸钙、苯甲酸镁和苯甲酸锌；光稳定剂，如受阻胺光稳定剂(HALS)，它的优选例子是聚{[6-[(1，1，3，3-四甲基丁基氨基-1，3，5-三嗪-4-哌啶基)-亚胺]-1，6-己烷二基(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)亚氨基]}(Chimassorb 944 LD/FL)。
这里所用的词组“成象元件”包括如上所述的成象支持体，以及影像接收层，适用于控制影像转移到成象元件上的许多技术。这样的技术包括热敏染料转移、静电照相印刷，或喷墨打印，以及照相卤化银影像的支持体。这里所用的词组“照相元件”是在形成影像时，利用光敏卤化银的材料。
本发明接收元件的热敏染料影像接收层可包括例如，聚碳酸酯、聚氨酯、聚酯、聚氯乙烯、聚(苯乙烯-共-丙烯腈)、聚(己内酯)或他们的混合物。染料影像接收层可以任何对所期望目的有效的量存在。一般，在浓度为约1至10克/平方米已得到的好结果。在染料接收层外面还可涂保护层，例如在Harrison等的U.S.专利4,775,657中所述。
与本发明染料接收元件一起使用的染料给体元件，通常包括其上具有含有染料层的支持体。在本发明所采用的染料给体中任何染料都可以使用，只要该染料通过热的作用可转移到染料接收层。用可升华的染料已得到特别好的结果。例如在U.S.专利No.4,916,112；4,927,803和5,023,228中，描述了为在本发明中使用可应用的染料给体。如上所述，使用染料给体元件以形成染料转移影像。这样的加工过程包括，成影像式加热染料给体元件，并如上所述转移染料影像到染料接收元件，以形成染料转移影像。在印相的热敏染料转移方法的优选实例中，所采用的染料给体元件包括顺次涂有青、品、黄染料重复区域的聚(对苯二甲酸乙二醇酯)支持体，对每个颜色顺次进行染料转移步骤，以得到三色染料转移影像。当加工过程只对单个颜色进行时，那么得到是单色染料转移影像。
从染料给体元件将染料转移到本发明的接收元件可采用市场上有售的热印相头。例如可采用Fujitsu Thermal Head(ftp-040MCS001)，TDK Thermal Head F415 HH7-1089，或Rohm Thermal Head KE2008-F3。或者为热敏染料转移可采用其他已知的能源，例如激光，如在GB No.2,083,726 A中所述。
本发明的热敏染料转移装配件包括，如上所述的(a)染料给体元件，和(b)染料接收元件，染料接收元件与染料给体元件是叠加关系，这样给体元件的染料层是与接收元件的染料影像接收层接触在一起。
当要得到三色影像，在热印相头施加热时，上述装配件在三个时段形成。在第一染料转移之后，元件被剥开。然后将第二个染料给体元件(或有不同染料区域的给体元件的另一区域)与染料接收元件对准，并重复这过程。以同样的方式得到第三个颜色。
电记录和静电照相过程及它们的个自步骤已在本领域以前的技术中很好描述过。这些过程包括以下基本步骤形成静电影像、用充电的彩色颗粒(调色剂)显影影像、任选转移所得到的已显影的影像到第二个基底，以及固定影像在基底上。在这些过程和基本步骤中有许多变化方案；用液体调色剂代替干粉调色剂是那些变化方案中简单的一种。
第一基本步骤，静电影像的形成，可通过各种方法来完成。复印机的静电照相过程利用均匀充电的光电导体经模拟或数字化曝光而成像式光放电。光电导体可以是一次性使用体系，或可以是再充电和再成象的，如基于硒或有机受光体的那些。
在一种方式中，复印机的静电照相过程利用均匀充电的光电导体经模拟或数字化曝光而成像式光放电。光电导体可是一次性使用体系，或可以是再充电和再成象的，如基于硒或有机受光体的那些。
在另外的电记录过程中，静电影像是通过电离射线照相法形成的。潜影是在介电(持有电荷)介质，纸或胶片上形成。向选自跨越介质宽度间隔排列的一列触针中的金属触针或书写笔尖施加电压，引起在所选的触针和介质之间空气的介电击穿。产生的离子在介质上形成潜影。
然而所产生的静电影像要用带相反电荷的调色剂粒子显影。对于用液体调色剂的显影，将液体显影液直接与静电影像接触。通常采用流动液体，以确保足够的调色剂粒子可用于显影。静电影像形成的电场致使悬浮在不导电液体中的带电粒子因电泳而移动。因此静电潜影的电荷被带相反电荷的粒子中和。液体调色剂的电泳显影的理论和物理学在许多书和公开出版物中有很好的描述。
如果采用可再成象受光体或电记录原片，调色的影像被转移到纸上(或其他底基上)。纸被带静电荷，其极性的选择致使调色剂粒子转移到纸上。最后，调色的影像被固定在纸上。对于自固定的调色剂，要将残留的液体通过空气干燥或加热从纸上除去。在溶剂蒸发时，这些调色剂形成膜粘在纸上。对于热熔的调色剂，粒子的一部分采用热塑性聚合物。加热既清除残留液体又将调色剂固定在纸上。
当用作喷墨成象介质时，记录元件或介质一般包括在其至少一个表面上有油墨接收层或形成影像层的底基或支持体材料。如果需要，为改进油墨接收层对支持体的粘着性，在向支持体施加溶剂吸收层之前，支持体的表面可经电晕放电处理，或可在支持体表面施加底层，例如用卤化苯酚或部分水解的氯乙烯-醋酸乙烯酯共聚物形成的层。优选油墨接收层是由水或水-醇溶液涂在支持体上，干燥后厚度范围从3至75微米，优选8至50微米。
任何已知的喷墨接收层可与本发明的基于聚酯的外部阻隔层合用。例如，油墨接收层主要由以下物质组成无机氧化物粒子，如二氧化硅、改性的二氧化硅、粘土、氧化铝，易熔的小珠，如含有热塑料或热固性聚合物的小珠，不易熔的有机小珠，或亲水聚合物，如天然存在的亲水胶体和树胶，如明胶、白蛋白、瓜耳胶、黄原胶、阿拉伯树胶、脱乙酰壳多糖、淀粉和它们的衍生物等，天然聚合物的衍生物，如官能作用化的蛋白质、官能作用化的树胶和淀粉、纤维素醚和它们的衍生物，及合成聚合物，如聚乙烯基噁唑啉、聚乙烯基甲基噁唑啉、多氧化物、聚醚、聚(乙烯亚胺)、聚(丙烯酸)、聚(甲基丙烯酸)、包括聚丙烯酰胺和聚乙烯吡咯烷酮的正-乙烯基酰胺、和聚(乙烯醇)，它们的衍生物和共聚物，及这些物质的混合物。亲水聚合物、无机氧化物粒子和有机小珠可在底基上的一层或多层中存在，并在层中有各种组合。
可将多孔结构引入到含亲水聚合物的油墨接收层中，这是通过加入陶瓷或硬聚合物的微粒、通过涂布时发泡或吹泡、或通过在涂层中加入非溶剂诱导相分离而引入的。一般，优选的基层是亲水的，但不是多孔的。这对于照相质量的印相尤其正确，在其中多孔性可引起光泽的损失。特别是，油墨接收层可由如在本领域技术中众所周知的任何有或没有添加剂的亲水聚合物，或聚合物的组合组成。
如果需要，油墨接收层可用油墨可渗透的、防粘保护层涂上保护层，例如包含纤维素衍生物、或阳离子改性纤维素衍生物或它们混合物的层。尤其优选的保护层是聚β-1，4-脱水-葡萄糖-g-氧化乙烯-g-(2’-羟丙基)-N，N-二甲基-N-十二烷基氯化铵。保护层是无孔的，但是油墨可渗透的，并用来改进使用水性油墨的元件上印相的光学密度。保护层也可保护油墨接收层以防擦伤、沾污和水损坏。一般，这保护层干厚度约为0.1μm至5μm，优选约0.25μm至3μm。
在实践中，在油墨接收层和保护层中可采用各种添加剂。这些添加剂包括表面活性剂，如改进可涂布性和调节干涂层的表面张力的表面活性剂、控制pH的酸或碱、防静电剂、悬浮剂、防氧化剂、交联涂层的硬化剂、防氧化剂、UV稳定剂、光稳定剂等。另外，可加入少量的(基层重量的2％-10％)的媒染剂以改进耐水性。有用的媒染剂在U.S.专利No.5,474,843中有述。
以上所述的层，包括油墨接收层和保护层，可用通常的涂布方式涂在本领域技术中普遍使用的透明的或不透明的支持体上。涂布方法可包括，但不限于，刮涂、绕线杆涂布(wound wire rod coating)、缝隙涂布、滑动料斗涂布、凹版涂布、帘式淋涂等。这些方法的有些可用来同时涂两层，这从生产的经济观点是优选的。
DRL(染料接收层)是涂在粘结层或TL上面，厚度范围是从0.1-10μm，优选0.5-5μm。有许多已知配方可用作染料接收层。主要要求是，DRL与将成为影像的墨是相容的，以便获得所希望的色域和密度。当油墨滴经过DRL时，染料在DRL中被保留或媒染，而油墨溶剂自由地通过DRL，并快速地被TL吸收。另外，DRL配制剂优选用水涂布，显示足够的对TL的粘着性，并可以容易控制表面光泽。
例如Misuda等在美国专利4,879,166；5,264,275；5,104,730；4,879,166，和日本专利1,095,091；2,276,671；2,276,670；4,267,180；5,024,335和5,016,517公布了水基DRL配制剂，它们含假勃姆石(psuedo-bohemite)和某些水溶性树脂的混合物。Light在美国专利4,903,040；4,930,041；5,084,338；5,126,194；5,126,195和5,147,717中公布了水基DRL配制剂，它们含乙烯基吡咯烷酮聚合物与某些水可分散或水溶性聚酯的混合物，以及其他聚合物和添加物。Butters等在美国专利4,857,386和5,102,717中公布了油墨吸收树脂层，它们含乙烯基吡咯烷酮聚合物与和丙烯酸或甲基丙烯酸聚合物的混合物。Sate等在美国专利5,194,317和Higuma等在美国专利5,059,983中公布了可用水涂的基于聚(乙烯醇)的DRL配制剂。Iqbal在美国专利5,208,092中公布了水基IRL配方，它们含可随后交联的乙烯基共聚物。除这些例子之外，还可能有其他已知的或考虑的DRL配制剂，它们符合上述DRL第一和第二要求，所有这些都属于本发明的精神和范围。
优选的DRL是0.1-10μm厚，并是以5份alumoxane和5份聚(乙烯基吡咯烷酮)的水分散体涂布的。DRL也可含不同量和不同尺寸的用于控制光泽、摩擦和/或防手指印的消光剂、为增加表面均匀性和调节干涂层的表面张力的表面活性剂、媒染剂、防氧化剂、UV吸收化合物、光稳定剂等。
虽然如上所述油墨接收元件可以成功地用来达到本发明的目的，为了增加已成象的元件耐久性，可以在DRL涂上保护层。这样的保护层可在元件成象之前或之后施加到DRL上。例如，DRL可外涂油墨可渗透层，墨可自由地通过该保护层。这类保护层在美国专利4,686,118；5,027,131和5,102,717中有述。或者保护层可在元件成象之后加上。任何已知的层合膜和设备可用于此目的。在上述成象过程中所用的油墨是众所周知的，油墨的制剂经常与一些特殊过程紧密相关，即，连续、压电、或热过程。所以取决于墨的特殊的加工过程，墨可以含有用量和组合方式差异很大的溶剂、着色剂、防腐剂、表面活性剂、润湿剂等。与本发明的影像记录元件联合使用的优选的油墨是水性的，如那些目前出售用于Hewlett-Packard Desk Writer 560C打印机上的。但是，用在特别给定的墨记录过程，或指定的商业卖主的，做为以上所述的影像记录元件的替换实例，仍属于本发明的范围。
平滑不透明纸基与卤化银影像联合使用是有用的，因为改进了卤化银影像的反差范围，和减少了在观看影像时环境光的透过程度。本发明的照相元件是指这样一种卤化银照相元件，无论电子印片方法，或是常规的光学印片方法曝光，都能具有非常好的性能。电子印片方法包括将记录元件的射线敏感卤化银乳剂层，以象素接象素的方式经受至少10-4尔格/平方厘米、持续时间直至100微秒的光化辐射，其中包含卤化银颗粒的卤化银乳剂层也是适用。常规光学印片方法包括将记录元件的射线敏感卤化银乳剂层，以成影像的方式经受至少10-4尔格/平方厘米、持续时间10-3至300秒的光化辐射，其中如上所述卤化银乳剂层包含卤化银颗粒。本发明在优选实例中利用含如下卤化银颗粒的对射线敏感的乳剂，其颗粒(a)包含大于50摩尔％基于银的氯化物，(b)它们的表面积大于50％，是由{100}晶面提供的，及(c)中心部分占总银的95至99％，并含两种经选择满足以下每种要求的掺杂剂(i)满足以下化学式的六配位金属络合物(I)[ML6]n其中n是0，-1，-2，-3，或-4；M是除铱之外的，前沿轨道填满的多价金属离子，L6代表可独立选择的桥连配体，条件是至少四个配体是阴离子配体，和至少一个配体是氰配体，或比氰配位体更具电负性的配体；和(ii)铱配位络合物，包括噻唑或取代的噻唑配体。优选的照相成象层结构在欧洲出版物1 048 977中有述。这里所述的光敏成象层在本发明基底上提供特别合乎要求的影像。
本发明涉及的照相记录元件包括支持体，和至少一层含如上所述卤化银颗粒的光敏卤化银乳剂层。
以下的实施例说明本发明的实践。但是它们不穷尽本发明所有可能变化的详尽的说明。份数和百分比是按重量计，除非另外指出。
实施例实施例1(对照)是本领域现有技术的代表，呈现于此作为比较。它包括用标准长网造纸机，利用大部分为漂白的硬木牛皮纸纤维的混合物制造的相纸原基片。纤维的比例主要由漂白的白杨(38％)和枫木/榉木(37％)与较少量的桦木(18％)和软木(7％)组成。基于干重量，酸上胶化学添加剂包括硬脂酸铝胶料按0.85％加入，聚氨基酰胺表氯醇按0.68％加入，和聚丙烯酰胺树脂按0.24％加入。二氧化钛填料按0.60％加入。也采用表面上胶，用的是羟乙基化的淀粉和碳酸氢钠。然后使用基本上含有83％ LDPE、12.5％二氧化钛、3％氧化锌和0.5％硬脂酸钙的面侧复合材料，及按46/54比例的网线侧(wire side)HDPE/LDPE共混物挤出涂布这原片基。树脂覆盖厚度约为27克/平方米。为形成正面(成象面)的表面使用了表面粗糙度为0.19μm Ra的冷铸辊。
本发明的实施例2包括发泡的聚丙烯110μm厚，定量61.0克/平方米。将经电晕放处理的泡沫层熔融挤出层合，其每侧上具有57.15μm厚的、密度为1.05gm/cm3的取向的聚苯乙烯片材。所述片材弯曲模量为2585-3070兆帕。为完成层合使用了乙烯丙烯酸甲酯粘结层，尤其是Equistar级806-009。粘结层覆盖量约为12.2克/平方米。纸样层合之后，用相似的面侧和网线侧共混物将底层挤出涂布树脂，所用的树脂覆盖量约为以上样品1中使用的一半，并用同样的0.19μm Ra的冷铸辊。
本发明的实施例3与实施例2相似，但是凸缘层的厚度除外，包括发泡的聚丙烯110μm厚，并具有定量61.0克/平方米。将经电晕放电处理的泡沫层每侧熔融挤出层合31.75μm厚的、密度为1.05gm/cm3的取向聚苯乙烯片材，所述片材弯曲模量为2585-3070兆帕。为完成层合使用了乙烯丙烯酸甲酯粘结层，尤其是Equistar级806-009。粘结层覆盖量约为12.2克/平方米。纸样层合之后，用相似的面侧和网线侧共混物将底层挤出涂布树脂，所用的树脂覆盖量约为以上样品1中所用的一半，并用同样的0.19μm Ra的冷铸辊。
本发明的实施例4包括发泡的聚丙烯110μm厚，并具有定量61.0克/平方米，然后用含有大致83％LDPE、12.5％二氧化钛、3％氧化锌和0.5％硬脂酸钙面侧复合材料，及按46/54比例的网线侧HDPE/LDPE共混物挤出涂布。树脂覆盖量约为27克/平方米。为形成面侧(成象面)的表面使用了表面粗糙度为0.19μm Ra的冷铸辊。
结果
在实施例3和4中表明具有聚乙烯层的泡沫，或具有取向聚苯乙烯片材薄层的泡沫不能提供合适的光泽外观表面，因为它们不能遮掩在其下的发泡层的粗糙度。实施例2显示了本发明的价值，因为如果向发泡层施加足够厚的强取向聚苯乙烯片材层，能得到有用的光泽表面。实施例2和3的厚和薄OPS组件的能谱显示，薄OPS样品在低频或较大特征尺寸时更粗糙，如果样品之间的粗糙度差异是由于粗泡沫的隔离造成，那么这就会预料到；即较大的特征比小特征更可能透背。
权利要求
1.包含成象层和片基的成象元件，其中所述片基包含闭孔发泡材料芯片，和与其相附着的上凸缘片材和下凸缘片材，其中所述上凸缘片材包含取向的聚苯乙烯或聚丙烯聚合物，所述上凸缘片材的模量是在1000至3500MPa之间，而所述片基上表面的粗糙度小于0.4μmRa。
2.权利要求1的成象元件，其中所述片基上表面的粗糙度在0.2至0.34μm Ra之间。
3.权利要求1或2的成象元件，其中所述上凸缘片材的所述模量在2700至3200MPa之间。
4.权利要求1-3任一项的成象元件，其中所述的发泡材料芯包含聚烯烃。
5.权利要求1-4任一项的成象元件，其中所述上凸缘是使用粘合剂层合到所述的芯上。
6.权利要求1-5任一项的成象元件，其中所述发泡材料芯的厚度在25至175μm之间。
7.权利要求1-6任一项的成象元件，其还包括至少一个光敏卤化银层。
8.权利要求1-6任一项的成象元件，其中所述的成象层包含喷墨接收层。
9.权利要求1-8任一项的成象元件，其中所述发泡材料芯的上表面粗糙度在1.0至3.0μm Ra之间。
10.权利要求1-9任一项的成象元件，其中所述的上凸缘片材的厚度在25至60μm之间。
全文摘要
本发明涉及含有成象层和片基的成象元件,其中所述片基含有闭孔发泡材料芯片膜,和粘附其上的上、下凸缘片材,其中所述的上凸缘片材含有取向的聚苯乙烯或聚丙烯聚合物,所述上凸缘片材的模量是在1000至3500MPa之间,而所述片基上表面的粗糙度小于0.4μmRa。
文档编号B41M5/52GK1356590SQ01142420
公开日2002年7月3日 申请日期2001年11月28日 优先权日2000年11月28日
发明者N·顿图拉, S·松德拉彦, T·S·古拉, W·A·姆鲁克 申请人:伊斯曼柯达公司