專利名稱：控制電阻率的圖像記錄片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及控制電阻率的靜電荷消散組合物，更具體的是，涉及利用電子照相技術(shù)的復(fù)印機(jī)和打印機(jī)所用的色料圖像記錄片。將圖像接受層的表面電阻率控制在1011-1013歐姆/方塊的窄范圍內(nèi)，促使色料從光成像中間體轉(zhuǎn)移到圖像記錄片上，提供按圖像分辨率和色彩飽和度而言高質(zhì)量的圖像。本發(fā)明還涉及高架投影儀用高透明度圖像記錄片。
有關(guān)技術(shù)說明由于推廣使用色料粒子來使靜電圖像顯影的電子照相復(fù)印機(jī)和打印機(jī)，已經(jīng)一直著重于色粉圖像以可靠且高質(zhì)量的熔合圖像復(fù)制的方式轉(zhuǎn)印到接受紙表面上?，F(xiàn)在，電子照相技術(shù)已經(jīng)從使用黑色色料轉(zhuǎn)印到普通紙上的早期成像系統(tǒng)擴(kuò)展到將彩色圖像沉積到紙和透明薄膜上。施加到透明薄膜上的圖像形成適于高架投影儀投影的彩色圖像透明度。每當(dāng)技術(shù)發(fā)展時(shí)，需再提及圖像質(zhì)量問題，近來著重于透明度、色飽和、圖像對(duì)比度、邊緣明銳度、色料熔合性以及其它會(huì)降低投影圖像銳度和視覺沖擊的特征。
形成彩色圖像需要順序轉(zhuǎn)印至少三種色料(包括黃、品紅和青色色料)的色分離層。當(dāng)所述色分離層包含全色成像用黑色色料時(shí)，可以進(jìn)一步改善圖像對(duì)比度。在將各層著色色料從光接受體轉(zhuǎn)印到圖像記錄片上的過程中，所述圖像接受層表面的電學(xué)善有顯著的影響。在電場(chǎng)梯度影響下，圖像色料轉(zhuǎn)移；所述電場(chǎng)梯度需進(jìn)行一些調(diào)整，提高最終彩色圖像質(zhì)量。已經(jīng)證實(shí)，當(dāng)把導(dǎo)電材料施加到色料接受紙的一面或兩面上時(shí)，可以調(diào)節(jié)表面電阻率。
對(duì)于適于使用電子照相彩色復(fù)印機(jī)和打印機(jī)成像的紙張和薄膜透明度在表面涂層中可以包含各種已知的導(dǎo)電試劑。許多參考資料說明了有助于靜電荷消散的具體導(dǎo)電材料類型。例如，日本專利(公開)No.81539/1973說明了使用季銨鹽來將表面電阻率控制在所需的范圍內(nèi)。這種類型的材料通過對(duì)濕度變化敏感的離子機(jī)理來控制表面電阻率。某些濕度條件對(duì)成像質(zhì)量有不利影響。其它涂料制劑(如日本專利(待公開)No.238576/1987所述的)隨濕度和溫度的變化會(huì)改變圖像質(zhì)量。
美國專利No.6063538推薦由電子機(jī)理決定的材料，它能更有效地控制材料的電性能，不會(huì)出現(xiàn)環(huán)境因素如溫度和濕度的問題。其它說明揭示了圖像接受紙的制造方法，所述圖像接受紙對(duì)色料具有良好的親合力。所述圖像接受紙包括基片以及熱塑性樹脂和非離子導(dǎo)電材料的接受層，上述導(dǎo)電材料包括金屬氧化物或?qū)щ娋酆衔锊牧?。合適的色料接受層的表面電阻率在10-30℃的溫度和30-80％的相對(duì)濕度(RH)下測(cè)得為108-1013歐姆/方塊。
雖然成功避免了因環(huán)境導(dǎo)致圖像質(zhì)量變化的問題，但是表面電阻率低于1011歐姆/方塊的包含金屬氧化物和導(dǎo)電聚合物的圖像接受層也不是沒有圖像缺陷的。這些缺陷是因?yàn)楸砻骐娮杪实偷牟牧蠒?huì)使電荷從圖像接受層表面漏損。電荷漏損會(huì)干擾帶電荷的色料粒子從光接受體表面遷移到色料圖像接受紙表面上所借助的電場(chǎng)梯度。若沒有足夠的色料粒子吸引到圖像接受紙上，由此形成的圖像會(huì)出現(xiàn)一種經(jīng)過沖刷一樣的外觀。而且也沒有證據(jù)表明導(dǎo)電聚合物提供具有一致表面電阻率特性的色料接受層。要求提供一種控制表面電學(xué)性能的色料接受層，它不僅克服了和環(huán)境條件有關(guān)的問題，而且通過提供一致的電場(chǎng)梯度來施加電場(chǎng)。一致的電場(chǎng)梯度促使色料圖像從電子照相單元的光接受體上有效地遷移到圖像接受紙表面上，提供質(zhì)量一致的圖像。
發(fā)明概述本發(fā)明提供具有可均一復(fù)制的表面電阻率的圖像記錄片，以滿足均一質(zhì)量的色料圖像的需要。本發(fā)明的特點(diǎn)在于，使用干粉抗靜電劑，它包含用導(dǎo)電聚合物處理的粉末。逐漸加入各種量的填料以及使各填料含量下導(dǎo)電聚合物濃度最佳可以使涂料組合物在干燥之后具有1011-1013歐姆/方塊的表面電阻率的一致值。這一范圍內(nèi)的表面電阻率和彩色電子照相工藝所得圖像的復(fù)制質(zhì)量有關(guān)。
本發(fā)明色料圖像記錄片可以通過施涂流體涂料來形成，所述涂料包含粘結(jié)劑、粉狀抗靜電劑和各種添加劑。膠體尺寸的粉末和導(dǎo)電聚合物相互作用，形成所需的粉狀抗靜電劑。本發(fā)明組合物可以制成水分散體，它可以使用常規(guī)施涂方法施涂到透明或不透明基片上。
本發(fā)明使表面電阻率為1011-1013歐姆/方塊的固體抗靜電劑包含用導(dǎo)電聚合物處理的粉狀材料。優(yōu)選的粉狀材料包括膠體二氧化硅和膠體尺寸的有機(jī)填料粒子。經(jīng)過處理的粉狀抗靜電劑的平均粒度為小于5nm到100nm，較好為5-80nm。以色料圖像接受層的全部組合物計(jì)，填料含量較好為19-80重量％。
更具體的是，本發(fā)明提供圖像記錄片，它包含具有和第二表面相反的第一表面的基片。涂布在所述基片的至少第一表面上的色料接受層包含濃度為接受層19-80干重％的粘結(jié)劑。所述粘結(jié)劑包含導(dǎo)電聚合物和濃度為接受層19-80干重％的填料。所述填料和導(dǎo)電聚合物相互作用，形成抗靜電劑，為色料接受層提供1011-1013歐姆/方塊的表面電阻率。所述圖像記錄片使用濃度為接受層0.5-3.0干重％的選自聚苯胺和聚噻吩的導(dǎo)電聚合物。合適填料的平均粒度為5-100nm。
本發(fā)明還提供色料接受體，它包含濃度為接受層19-80干重％的粘結(jié)劑。所述粘結(jié)劑包含導(dǎo)電聚合物和濃度為接受層19-80干重％的填料。所述填料和導(dǎo)電聚合物相互作用，形成抗靜電劑，為色料接受層提供1011-1013歐姆/方塊的表面電阻率。
本發(fā)明抗靜電劑包含導(dǎo)電聚合物和粒度為5nm(0.005μm)-100nm(0.1μm)的填料相互作用的產(chǎn)物。
在本文中，這些術(shù)語具有如下意思。
1.術(shù)語“抗靜電劑”或“抗靜電試劑”或“固體抗靜電劑”或“粉狀抗靜電劑”等是指包含填料和導(dǎo)電聚合物的干燥組合物。本發(fā)明抗靜電劑的表面電阻率為1011-1013歐姆/方塊。
2.術(shù)語“圖像接受層”或“色料接受體”或“接受層”等是指包含本發(fā)明粘結(jié)劑和抗靜電劑的干涂層。
3.“圖像記錄片”包括在其至少一個(gè)表面上具有圖像接受層的基片。電子照相復(fù)印機(jī)和打印機(jī)使用圖像記錄片來捕獲從光接受體表面轉(zhuǎn)移的色料圖像。
4.術(shù)語“相容劑”是指涂布的接受層中所含的材料，用于降低從通過熔合接受層表面上彩色色粉圖案所形成圖像散射的光。
干涂層中所含材料的濃度以重量％表示。
優(yōu)選實(shí)施方式的詳細(xì)說明在用于捕獲色料圖像的圖像記錄片的表面層或接受層中通常包含抗靜電試劑?？轨o電劑調(diào)節(jié)接受層中帶電物質(zhì)的形成和保留，這樣獲得良好色料轉(zhuǎn)印和高保真圖像復(fù)制所需的表面電阻率。在與現(xiàn)代計(jì)算機(jī)控制復(fù)印機(jī)和打印機(jī)有關(guān)的電子照相成像工藝中，色料在電場(chǎng)梯度影響下從一表面轉(zhuǎn)移到另一表面是重要的步驟。電子成像工藝的一個(gè)要求就是需要將接受層的表面電阻率控制在所選的范圍內(nèi)。這一要求在使用僅具有單色(通常是黑色)成像性能的復(fù)印和打印設(shè)備中很重要。多彩色電子照相的復(fù)雜性使得這一要求更加重要。例如，在彩色復(fù)印機(jī)和激光打印機(jī)中，存在色料轉(zhuǎn)移步驟的先后順序，在電場(chǎng)梯度的影響下，彩色分離色料圖像的多層從光接受體表面(在此形成了圖像)遷移到圖像受體上，通過高溫熔合色料可以將圖像固定到上述圖像受體上。所述轉(zhuǎn)印工藝要求表面電阻率平衡，以使順序轉(zhuǎn)印彩色色料層，而不會(huì)干擾先前轉(zhuǎn)印的粉末。
已經(jīng)提到，先前施加到紙或透明薄膜表面上的導(dǎo)電材料可以使用對(duì)濕度敏感的離子材料來控制靜電荷。當(dāng)濕度改變時(shí)，經(jīng)過離子改性處理的表面的表面電阻率在許多數(shù)量級(jí)范圍內(nèi)改變。在將電子照相圖像復(fù)制設(shè)備暴露在濕度變化相對(duì)較大的條件下時(shí)會(huì)出現(xiàn)圖像缺陷。色料圖像質(zhì)量在表面電阻率通常較高的低濕度以及在表面電阻率低的高濕度條件下會(huì)受到損害。在濕度極端的情況下的圖像問題可以不同，但是都會(huì)損害圖像質(zhì)量。
對(duì)離子材料的濕度敏感性的認(rèn)識(shí)導(dǎo)致尋找對(duì)電荷消散材料或組合物，所述材料或組合物基本上對(duì)濕度變化不敏感。希望使用基本上對(duì)濕度不敏感的抗靜電劑來提高和電子照相成像設(shè)備有關(guān)的圖像質(zhì)量。
美國專利US6063538建議使用通過電子機(jī)理導(dǎo)電的導(dǎo)電材料，作為使用離子抗靜電劑的替換物。這一參考文獻(xiàn)使用圖像接受紙，片包括在至少一面上具有接受層的基片。所述接受層包含熱塑性樹脂和導(dǎo)電材料。這一類型的圖像接受紙具有靜電荷消散性質(zhì)，以及基本上不受溫度和濕度波動(dòng)影響的表面電阻率。優(yōu)選的導(dǎo)電材料包括金屬氧化物或者導(dǎo)電聚合物材料。所述金屬氧化物較好包括摻雜銻的氧化錫。所述氧化錫的纖維長度較好是0.1-2微米，包含長徑比為10-50的針狀晶體。優(yōu)選的導(dǎo)電聚合物材料具有π-電子共軛結(jié)構(gòu)。導(dǎo)電聚合物材料的具體例子包括磺化聚苯胺，和聚噻吩。
參考文獻(xiàn)(US6063538)認(rèn)識(shí)到圖像接受紙的表面電阻率受熱塑性樹脂中導(dǎo)電材料的濃度和接受層的厚度(較好是0.5微米)影響。濃度和厚度均會(huì)影響表面電阻率，在10-30℃的溫度和30-80％的相對(duì)濕度下要求將表面電阻率維持在108-1013歐姆/方塊的數(shù)量級(jí)內(nèi)。
研發(fā)了本發(fā)明抗靜電劑，用于克服即使使用上述導(dǎo)電聚合物也仍舊存在的圖像質(zhì)量問題。導(dǎo)電聚合物不僅對(duì)溫度和濕度變化不敏感，而且還具有在成像應(yīng)用中有價(jià)值的其它特性(無色和透明度)。合適的導(dǎo)電聚合物包括磺化聚苯胺、化學(xué)摻合的聚乙炔、聚對(duì)亞苯基亞乙烯基、聚對(duì)苯硫醚、化學(xué)聚合和摻雜的聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺、熱處理的聚酰胺和熱處理的二萘嵌苯酸酐，優(yōu)選聚噻吩和有關(guān)材料。BAYTRON P是包含聚噻吩的產(chǎn)品，它具有適于制備本發(fā)明抗靜電劑所需的性質(zhì)。這種聚合材料是透明的，可以以低濃度加入涂料組合物中，可以施涂到合適基片上，產(chǎn)生表面電阻率相對(duì)較低的圖像接受層。
根據(jù)US6063538的說明，令人驚奇地發(fā)現(xiàn)合適樹脂中的BAYTRON P涂料并不能如所述地起作用。仔細(xì)研究所述參考文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，加入磺化聚苯胺(參考例4)形成表面電阻率最低的接受層(3×109-5.5×109歐姆/方塊)。這些接受層也顯示色料轉(zhuǎn)印存在細(xì)小不足之處(見表1)。并不包含BAYTRON P的表面電阻率測(cè)量值(參考例8)。
由于實(shí)現(xiàn)預(yù)期效果存在困難，可以得出結(jié)論，108-1013歐姆/方塊的建議范圍不正確，或者導(dǎo)電聚合物不能可靠地用于制造表面電阻率在所述范圍內(nèi)的圖像接受層。進(jìn)一步研究之后，使用BAYTRON P作為導(dǎo)電聚合物會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)不穩(wěn)定的結(jié)果。優(yōu)化包含BAYTRON P的樹脂涂料制劑的嘗試也不能成功提供表面電阻率在目標(biāo)范圍內(nèi)的圖像接受層。包含樹脂粘結(jié)劑和導(dǎo)電聚合物的接受層也不穩(wěn)定，將混合的制劑復(fù)制多次，顯示各批表面電阻率的變化在幾個(gè)數(shù)量級(jí)范圍內(nèi)。試驗(yàn)樣品的表面電阻率測(cè)量值大多數(shù)不在1011-1013歐姆/方塊的范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明上述范圍能提供最佳的圖像質(zhì)量。當(dāng)所述接受層的表面電阻率低于1011歐姆/方塊時(shí)，色料會(huì)不完全轉(zhuǎn)印。這會(huì)導(dǎo)致圖像密度和色飽和顯著損失。表面電阻率超過1013歐姆/方塊的接受體表面變得對(duì)電荷保留性很敏感。這會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)不利的放電現(xiàn)象，所述放電現(xiàn)象會(huì)在轉(zhuǎn)印色料之后在紙分離時(shí)出現(xiàn)，或者在從光接受體表面轉(zhuǎn)印到圖像記錄片過程中出現(xiàn)色料排斥和噴射。這種類型的放電現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致圖像失真和圖像質(zhì)量變差。
優(yōu)化色料記錄片的表面電阻率的實(shí)驗(yàn)僅僅是偶爾成功，例如在US6063538中所述的類型。在這一參考文獻(xiàn)中，圖像接受紙包括主要含樹脂和導(dǎo)電金屬氧化物或?qū)щ娋酆衔锏母稍飳印]有證據(jù)顯示了其它添加劑的效果，除了加入粒度相對(duì)較大的填料所帶來的“攜帶能力”。這一術(shù)語的意思仍舊不明確，這是因?yàn)闆]有用定義或?qū)嶒?yàn)來描述。可以認(rèn)為它與處理片的容易程度有關(guān)，大概為了片在成像過程中從電子照相設(shè)備中傳送。
先前將表面電阻率的范圍確定在108-1013歐姆/方塊內(nèi)明顯是沒有注意到靜電荷理論，所述理論指出作為靜電消散材料的材料電阻為105-1013歐姆/方塊。表面電阻率低于1011歐姆/方塊的靜電消散材料會(huì)使電荷以導(dǎo)致在電子照相中色料轉(zhuǎn)印到圖像記錄片上所需的電場(chǎng)梯度損失的速度從表面漏損。電場(chǎng)梯度損失降低了帶電色料遷移所需的吸引力。這會(huì)導(dǎo)致圖像轉(zhuǎn)印變差，圖像密度損失以及色飽和變差。
表面電阻率高于1011歐姆/方塊允許表面電荷保留性處于有利于電場(chǎng)梯度形成的水平，所述電場(chǎng)梯度將帶電色料粒子吸引到具有相反電荷的表面。成功的電子照相成像依賴于109-1014歐姆/方塊，較好是1011-1013歐姆/方塊的高消散范圍中的表面電阻率。
對(duì)具有一致的可復(fù)制的表面電阻率的成像記錄片的研究得到了本發(fā)明的干粉抗靜電劑。逐漸加入各種量的填料和優(yōu)化各填料含量下導(dǎo)電聚合物的濃度會(huì)導(dǎo)致涂料組合物在干燥之后具有在彩色電子照相技術(shù)所需1011-1013歐姆/方塊的目標(biāo)范圍內(nèi)的一致表面電阻率值。
本發(fā)明涂料組合物包含分散在合適流體粘結(jié)劑中的固體抗靜電劑。所述抗靜電劑看來在膠體尺寸的粉末和導(dǎo)電聚合物相互作用的過程中形成。本發(fā)明組合物可以制備成水分散體。
本發(fā)明使表面電阻率在1011-1013歐姆/方塊范圍內(nèi)的固體抗靜電劑包括用導(dǎo)電聚合物處理的粉末材料。合適的粉狀材料包括聚合物填料和無機(jī)填料中的任意一種或兩種。有用的聚合物填料包括但不限于丙烯酸類顆粒，例如，聚甲基丙烯酸丁酯、聚甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸羥乙酯以及它們的混合物或共聚物、聚苯乙烯、聚乙烯等。本文可用的無機(jī)填料包括任何膠體尺寸的填料，較好包括膠體二氧化硅、氧化鋁和合適的粘土。用于本發(fā)明抗靜電劑的粉末的平均粒度較好小于5nm到100nm。以用于色料圖像接受層的粘結(jié)劑計(jì)，填料含量較好為20-80重量％。
本發(fā)明圖像記錄片具有圖像接受層，該層包含粘結(jié)劑、粉狀抗靜電劑以及任選的施加到基片至少一面上用于接受并保留高質(zhì)量色料圖像的相容劑和潤滑添加劑。
薄膜基片可以由能形成自承性片的任意聚合物形成，例如，纖維素酯的薄膜，如三乙酸纖維素或者二乙酸纖維素、聚苯乙烯、聚酰胺類、氯乙烯聚合物和共聚物、聚烯烴和異質(zhì)同晶聚合物和共聚物、聚砜、聚碳酸酯、聚酯、以及它們的混合物。合適薄膜可以通過縮合一種或多種二羧酸或其低級(jí)烷基二酯(其中，所述烷基包含最多6個(gè)碳原子，例如，對(duì)苯二甲酸；間苯二甲酸；鄰苯二甲酸；2，5-、2，6-和2，7-萘二羧酸；琥珀酸；癸二酸；己二酸；壬二酸)和一種或多種二元醇(如乙二醇、1，3-丙二醇、1，4-丁二醇等)制得的聚酯制備。
適于投影的透明度所優(yōu)選的薄膜基片或背襯是三乙酸纖維素或者二乙酸纖維素、聚萘二甲酸乙二酯、聚酯(尤其是聚對(duì)苯二甲酸乙二酯)和聚苯乙烯薄膜。尤其優(yōu)選聚對(duì)苯二甲酸乙二酯。優(yōu)選薄膜基片的厚度為50-200微米。厚度小于50微米的薄膜背襯使用圖像材料的常規(guī)方法難以處理。厚度超過200微米的薄膜背襯較硬，在某些市售電子照相打印機(jī)中存在進(jìn)料困難。
當(dāng)使用聚酯薄膜基片時(shí)，它們可以進(jìn)行雙軸取向，提供分子取向，也可以在將圖像熔合到承載物上的過程中進(jìn)行尺寸穩(wěn)定性的熱固化。這些薄膜可以通過任何常規(guī)擠出方法來制造。
當(dāng)通過反射光觀察所記錄的圖像時(shí)，所述樹脂片或薄膜較好是其中加入了著色劑或類似物質(zhì)的不透明片或薄膜，如白色片材或薄膜。在這種情況下，基片的例子包括紙，如普通紙和涂布紙，塑料薄膜和塑料基合成紙。
溶液或分散體中使用的粘結(jié)劑包括聚合物粘結(jié)劑，在涂布和干燥之后，它可以形成透明度高且光透射優(yōu)良(沒有散射)的涂布層。
有用的粘結(jié)劑包括熱塑性樹脂，如聚酯樹脂、苯乙烯樹脂、丙烯酸樹脂、環(huán)氧樹脂、苯乙烯-丁二烯共聚物、聚氨酯樹脂、氯乙烯樹脂、苯乙烯-丙烯酸共聚物以及氯乙烯-乙酸乙烯酯樹脂。
一個(gè)優(yōu)選的粘結(jié)劑類是聚酯樹脂，包括磺基(salfo)聚酯樹脂，例如Eastek1200，一種從Eastman Chemical購得的磺基聚酯樹脂，以及“WB-50”，一種由3M Company制造的磺基聚酯樹脂。
另一優(yōu)選的粘結(jié)劑類是聚氨酯類。有用的市售聚氨酯通常以分散體的形式提供，它可以包含一種或多種聚氨酯結(jié)構(gòu)。一些有用的工業(yè)樹脂包括來自ZenekaResins的NeoRez R-966，一種脂族聚醚聚氨酯；NeoRezXR-9699，一種脂族聚酯-丙烯酸酯聚合物/聚氨酯(65-35重量％)混合物；來自Dainichiseika Co.Ltd.的ResamineD-6075，一種脂族-聚碳酸酯聚氨酯以及ResamineD-6080，一種脂族-聚碳酸酯聚氨酯，以及ResamineD-6203，一種脂族-聚碳酸酯聚氨酯；來自Dainippon Ink and Chemicals，Inc.的Hydran AP-40F，一種脂族聚酯，HydranAP-40N，一種脂族-聚酯聚氨酯以及HydranHW-170，一種脂族聚酯。尤其優(yōu)選的聚氨酯分散體可以從B.F.Goodrich Co.以商品名Sancure購得，例如Sancure777、Sancure843、Sancure898和Sancure899，所有的這些均是脂族聚酯聚氨酯分散體以及SANCURE 2710和SANCURE 2715，它們是脂族聚醚。
所述粘結(jié)劑材料包含所述固體抗靜電劑，所述抗靜電劑包括上述用導(dǎo)電聚合物處理的粉末。合適的導(dǎo)電聚合物包括具有π電子共軛結(jié)構(gòu)的材料，如磺化聚苯胺、化學(xué)摻合的聚乙炔、聚對(duì)亞苯基亞乙烯基、聚對(duì)苯硫醚、化學(xué)聚合和摻雜的聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺、聚酰胺的熱處理產(chǎn)物和二基嵌苯酸酐的熱處理產(chǎn)物。本發(fā)明表面電阻率受到控制的接受層較好使用工業(yè)聚噻吩產(chǎn)物，如從Bayer Akt.購得的BAYTRON P。
本發(fā)明制劑和涂料任選地包含相容劑。有用的相容劑包括聚亞烷基二醇酯，如聚乙二醇二苯甲酸酯、聚丙二醇二苯甲酸酯、二丙二醇二苯甲酸酯、二苯甲酸二甘醇/二丙二醇二苯甲酸酯、聚乙二醇二油酸酯、聚乙二醇單月桂酸酯、聚乙二醇單油酸酯、三甘醇二(2-乙基己酸)酯和三甘醇癸酸-辛酸酯。烷基酯、取代的烷基酯以及芳烷基酯也可以作為相容劑，包括檸檬酸三乙酯、檸檬酸三正丁酯、檸檬酸乙酰基三乙酯、鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二乙酯、鄰苯二甲酸二甲酯、癸二酸二丁酯、己二酸二辛酯、鄰苯二甲酸二辛酯、對(duì)苯二甲酸二辛酯、磷酸三丁氧基乙酯、丁基酞酰基乙醇酸丁酯、鄰苯二甲酸二丁氧基乙酯、鄰苯二甲酸2-乙基己基二苯酯以及己二酸二丁氧基乙氧基乙酯。其它合適的相容劑包括烷基酰胺，如N，N-二甲基油酰胺以及包括二丁氧基乙氧基乙基縮甲醛、聚氧乙烯芳基醚、混合二元酸的(2-丁氧基乙氧基)乙酯以及戊二酸二烷基二醚。在最終干涂層中存在總制劑重量的4-25％，較好是6-20％的相容劑。
優(yōu)選的相容劑是蒸氣壓足夠低的那些物質(zhì)，當(dāng)在熔合過程中加熱時(shí)幾乎沒有或完全沒有蒸發(fā)現(xiàn)象。這種相容劑的沸點(diǎn)至少為300℃，優(yōu)選相容劑的沸點(diǎn)至少為375℃。
一組優(yōu)選的相容劑包括二官能或三官能酯。在本文中，這些酯也稱為二酯或三酯，是指二酸或三酸與醇的多酯化產(chǎn)物，或者單酸和二醇或三醇的多酯化產(chǎn)物，以及它們的混合物。所述決定因素是存在多個(gè)酯鍵。
該組中有用的相容劑包括如下所述的相容劑二丁氧基乙氧基乙基縮甲醛、己二酸二丁氧基乙氧基乙酯、鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二丁氧基乙酯、鄰苯二甲酸2-乙基己基二苯酯、鄰苯二甲酸二乙酯、戊二酸二烷基二醚、混合二元酸的2-(2-丁氧基乙氧基)乙酯、檸檬酸三乙酯、檸檬酸三正丁酯、檸檬酸乙酰基三乙酯、二丙二醇二苯甲酸酯、丙二醇二苯甲酸酯、二甘醇/二丙二醇二苯甲酸酯等。
所述圖像接受涂料除還粘結(jié)劑之外包含添加劑，它們可以改善顏色質(zhì)量、粘性等，而不會(huì)影響涂布材料的綜合性質(zhì)。有用的添加劑包括催化劑、增稠劑、粘度促進(jìn)劑、表面活性劑、二醇類、消泡劑、交聯(lián)劑、增稠劑等，只要所述添加劑不會(huì)對(duì)接受層的表面電阻率產(chǎn)生不利影響即可。
所述涂料可以通過任何常規(guī)涂布技術(shù)施涂到薄膜背襯上，例如，通過Meyer棒涂、幕涂、滑動(dòng)漏斗涂布、刮涂、逆向輥涂、輪轉(zhuǎn)凹版印刷涂布、擠出涂布等或它們的組合由樹脂在溶劑或水性介質(zhì)中的溶液或分散體涂覆。
通過常規(guī)干燥技術(shù)進(jìn)行涂層的干燥，例如，在適于所選具體薄膜背襯的溫度下的熱風(fēng)爐中加熱。例如，120℃的干燥溫度適于聚酯薄膜背襯。
優(yōu)選的(干)涂層重量為0.5-15g/m2，尤其優(yōu)選1-10g/m2。當(dāng)干涂層厚度小于下限時(shí)，所述表面電阻率通常太高，不能提供不存在圖像失真的色料圖像。厚度大于15g/m2的層會(huì)出現(xiàn)粘結(jié)問題，導(dǎo)致接受材料殘留在電子照相打印機(jī)或復(fù)印機(jī)的一個(gè)或多個(gè)部件，例如，熔合輥上。這種情況下的接受層厚度滿足實(shí)際操作要求，不會(huì)以很明顯的方式影響控制表面電阻率。
為了促進(jìn)色料接受層和薄膜背襯的粘合性，最好用一種或多種底涂料(一層或多層)處理薄膜背襯的表面。有用的底涂包括對(duì)薄膜背襯聚合物具有溶脹作用的那些底涂料。例子包括溶解在有機(jī)溶劑中的鹵化酚類?；蛘?，可以通過電暈處理或等離子體處理來對(duì)薄膜背襯表面改性。
本發(fā)明圖像記錄片的背面可以用和色料接受層相同的組合物涂布。將相同的色料接受層施涂到圖像記錄片的兩面便于在紙的一面或兩面上形成色料圖像，而無需考慮片的方向性，這是因?yàn)閳D像記錄片的兩面的表面電阻率均在1011-1013歐姆/方塊的所需范圍內(nèi)。也可以使用不同組合物的另一層來提供例如卷曲控制，改善紙片通過電子照相成像設(shè)備的進(jìn)料。
上述組成不同于圖像接受層的背面層可以包含粘結(jié)劑和各種添加劑。合適的粘結(jié)劑包括熱塑性樹脂，如聚酯樹脂、苯乙烯樹脂、丙烯酸樹脂、環(huán)氧樹脂、苯乙烯-丁二烯共聚物、聚氨酯樹脂、氯乙烯樹脂、苯乙烯-丙烯酸共聚物以及氯乙烯-乙酸乙烯酯樹脂。
所述背面層可以通過將上述樹脂和有機(jī)填料或無機(jī)填料以及任選的添加劑混合，并以上述相同的常規(guī)涂布方式施涂所述混合物來形成。優(yōu)選的(干)涂層重量為0.5-15g/m2，尤其優(yōu)選1-10g/m2。
合適的背面層填料包括顆粒狀有機(jī)樹脂，例如，氟樹脂，如四氟乙烯樹脂和乙烯/四氟乙烯共聚物、聚乙烯樹脂、聚苯乙烯樹脂、丙烯酸樹脂、聚酰胺樹脂和苯胍胺樹脂。適于本發(fā)明使用的無機(jī)填料包括二氧化硅、膠體二氧化硅、氧化鋁、高嶺土、粘土、滑石、二氧化鈦和碳酸鈣。
以下實(shí)施例用于說明，并且不限制本發(fā)明的范圍，該范圍由權(quán)利要求書進(jìn)行限定。
實(shí)驗(yàn)試驗(yàn)方法電阻率在將樣品老化過夜之后，在調(diào)至15℃和10-15％相對(duì)濕度(RH)的環(huán)境室中，使用keithley 6517A靜電計(jì)/高電阻計(jì)和keithley 8009電阻測(cè)試固定件來測(cè)量本發(fā)明接受層的電阻率。所有樣品均使用500伏的操作電壓。在施加電壓之后的60秒取讀數(shù)，并讀到一位小數(shù)位。通常，每個(gè)樣品測(cè)量4-6表面電阻率，提供反映所測(cè)電阻率與涂布制劑所對(duì)應(yīng)的導(dǎo)電聚合物濃度的關(guān)系。
電阻率數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)回歸使用統(tǒng)計(jì)分析程序Minitab(版本13.30)評(píng)價(jià)電阻率數(shù)據(jù)。因?yàn)楸砻骐娮杪史秶鷺O大，所有統(tǒng)計(jì)分析考慮使用電阻率的以10為底的對(duì)數(shù)。
使用“擬合線圖”選項(xiàng)來形成整個(gè)電阻率數(shù)據(jù)的最佳擬合曲線。因?yàn)殡娮杪是€的平臺(tái)形狀，通常只擬合1010-1014歐姆/方塊之間的數(shù)據(jù)。這確保擬合所涉及電阻率范圍中的數(shù)據(jù)具有最大的精確度。
使用“能力分析”選項(xiàng)來證實(shí)本發(fā)明提高了預(yù)測(cè)平均電阻率的能力以及降低所觀察電阻率范圍中的偏差。
材料說明填料A-NALCO 2326是水基、14％固體、5nm膠體二氧化硅分散體，來自O(shè)ndeoNalco Co.。
填料B-NALCO 2327是水基、40％固體、20nm膠體二氧化硅分散體，來自O(shè)ndeoNalco Co.。
填料C-NALCO 2329是水基、40％固體、80nm膠體二氧化硅分散體，來自O(shè)ndeoNalco Co.。
填料D-JONCRYL 2189是48.5％固體、苯乙烯-丙烯酸膠乳，購自JohnsonPolymer。
填料E-250nm PMMA是粒度為250nm的41.5％固體、聚(甲基丙烯酸甲酯)膠乳，由3M Co.制造。
導(dǎo)電聚合物-BAYTRON P是1.3％聚噻吩水分散體，從Bayer Corp.購得。
粘結(jié)劑R-SANCURE 777是35％聚氨酯水分散體，購自Noveon，Inc。
粘結(jié)劑S-LUVISKOL K-17是40％固體的聚(乙烯吡咯烷酮)的水溶液，來自Bayer Corp.。
表面活性劑P-DOW 193是硅氧烷，在水中10％，從Dow-Corning，Inc.購得。
表面活性劑Q-TRITON X-100是表面活性劑，在水中10％，從Union Carbide，Inc.購得。
樣品制備以表1-7中所示流體組合物的形式涂布本發(fā)明所有實(shí)施例和對(duì)比例樣品。在涂到涂層重量為1.5g/m2的100微米已經(jīng)底涂的聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(PET)薄膜(由3M Co.制得)上之前，所述流體組合物調(diào)至14％固體。使用#4 Mayer棒來施涂涂料。所得涂布薄膜在105℃下的烘箱中干燥90秒。
結(jié)果表1-3提供了篩選實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，用于確定填料和導(dǎo)電聚合物對(duì)施涂到透明薄膜基片上的干燥色料接受層的表面電阻率的綜合影響。該表顯示了涂料組合物的全組成(包括水)，圓括號(hào)中的數(shù)字顯示了組分的干重％。
測(cè)量由各高低濃度樣品對(duì)(如對(duì)比例C1、C2；C3、C4；C5、C6以及實(shí)施例1和2，實(shí)施例3和4以及以后的實(shí)施例17和18所記錄的)制得的多個(gè)中間體樣品的電阻率，提供了使用計(jì)算機(jī)程序“Minitab”進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析的數(shù)據(jù)。所述分析得出最佳擬合曲線，用于確定最可能提供干燥時(shí)受控表面電阻率在1011-1013歐姆/方塊范圍內(nèi)的涂料組合物的填料和導(dǎo)電聚合物范圍。所得回歸曲線為各填料含量下表面電阻率對(duì)數(shù)值與導(dǎo)電聚合物濃度的關(guān)系。從回歸曲線可以記錄表面電阻率值為1011歐姆/方塊、1012歐姆/方塊和1013歐姆/方塊所對(duì)應(yīng)的三個(gè)導(dǎo)電聚合物濃度值。
使用上述回歸曲線計(jì)算值確定的三個(gè)導(dǎo)電聚合物濃度值導(dǎo)出實(shí)施例20-46的涂料組合物。所述數(shù)據(jù)表示為三個(gè)組合物的組。各組具有填料的通用量以及表面電阻率分別為1011歐姆/方塊、1012歐姆/方塊和1013歐姆/方塊所對(duì)應(yīng)的三個(gè)不同的導(dǎo)電聚合物濃度。關(guān)于表5所討論的，這些組合物的表面電阻率目標(biāo)是回歸分析所預(yù)計(jì)的范圍。
表4包括由于各種原因分組為對(duì)比例的涂料組合物。對(duì)比例C1和C2類似于實(shí)施例1-8，但是不包含填料。沒有填料會(huì)導(dǎo)致表面電阻率的測(cè)量值不一致。這通過比較包含約50％填料的實(shí)施例19和組成類似于對(duì)比例C1和C2的對(duì)比例C7的結(jié)果進(jìn)一步證實(shí)。實(shí)施例19和對(duì)比例C7各包含回歸分析所預(yù)計(jì)的導(dǎo)電聚合物濃度，所述濃度是接近于制得表面電阻率在1011-1013歐姆/方塊范圍內(nèi)的圖像記錄片的濃度范圍中點(diǎn)。將樣品混合，制得各組成的四個(gè)復(fù)制樣。將所測(cè)表面電阻率值和回歸分析所預(yù)計(jì)的那些值進(jìn)行比較，顯示實(shí)施例19得到比對(duì)比例C7更加可靠的結(jié)果。使用Minitab研究加工能力，提供以缺陷數(shù)/百萬表示的可靠性測(cè)量值。分析實(shí)施例9顯示每百萬次實(shí)驗(yàn)存在9次失敗，即9個(gè)缺陷/百萬。對(duì)比例C7的相應(yīng)值是1.2×105/百萬，證實(shí)包含50％填料的組合物具有更加優(yōu)越的性能。
對(duì)比例C3和C4包含平均粒度約為250nm的聚甲基丙烯酸甲酯填料。這種相對(duì)較大粒度的材料看來以所需的方式和導(dǎo)電聚合物材料相互作用，改善對(duì)表面電阻率的控制。但是，因?yàn)樗鼈円姿榍胰菀讚p壞，干燥色料接受層會(huì)損壞。而且，它們也具有不適于圖像投影的模糊外觀。
對(duì)比例C5和C6使用聚乙烯吡咯烷酮粘結(jié)劑來提供對(duì)色料接受層的表面電阻率控制。雖然對(duì)這一目的有效，但是這些組合物需要過高的導(dǎo)電聚合物濃度。導(dǎo)電聚合物的量較好保持在最小，以降低優(yōu)選導(dǎo)電聚合物(BAYTRON P，一種很貴的材料)的成本。
表1表面電阻率受控制的組合物實(shí)施例1-8
表2表面電阻率受控制的組合物實(shí)施例9-14
表3表面電阻率受控制的組合物實(shí)施例15-19
表4對(duì)比例C1-C7
表5電阻率為11011-1013歐姆/方塊的組合物實(shí)施例20-3
表5顯示了表面電阻率控制在1011歐姆/方塊、1012歐姆/方塊和1013歐姆/方塊的色料圖像記錄片對(duì)應(yīng)的組合物。隨著填料量的增大，導(dǎo)電聚合物的范圍出現(xiàn)顯著變化。這種情況下，填料是平均粒度為20微米的膠體二氧化硅(NALCO 2327)。用所述導(dǎo)電聚合物(BAYTRON P)處理這種粉末提供了本發(fā)明的粉狀抗靜電劑。為了控制表面電阻率，導(dǎo)電聚合物量的改變表明在填料和導(dǎo)電聚合物之間存在相互反應(yīng)。例如，當(dāng)填料的量從圖像接受層的20％增至80％時(shí)，提供表面電阻率在1011-1013歐姆/方塊范圍內(nèi)的圖像記錄片所需的導(dǎo)電聚合物量明顯降低。當(dāng)導(dǎo)電聚合物的量降低時(shí)，制造優(yōu)選表面電阻率范圍對(duì)應(yīng)的粉狀抗靜電劑所需的導(dǎo)電聚合物重量范圍增大。導(dǎo)電聚合物范圍的增大可以一致地制備涂料組合物，它在干燥之后可以提供包含粉狀抗靜電劑的接受層，上述抗靜電劑為本發(fā)明圖像記錄片提供可復(fù)制的表面電阻率。這在下表6中將進(jìn)一步討論。
表6提供了和表5類似的信息，涉及導(dǎo)電聚合物配方范圍的增大。在這種情況下，范圍的增大可歸因于填料粒度的改變。實(shí)施例32-34使用平均粒度為5nm的膠體二氧化硅填料(NALCO 2326)，實(shí)施例35-37使用平均粒度為20nm的膠體二氧化硅填料(NALCO 2327)，實(shí)施例38-40使用平均粒度為80nm的膠體二氧化硅(NALCO 2329)。2326的配方范圍明顯比NALC02327和NALCO 2329的對(duì)應(yīng)范圍要寬。實(shí)施例41-43顯示非二氧化硅填料和導(dǎo)電填料(例如，BAYTRON P)相互作用，提供適于表面電阻率滿足本發(fā)明要求的圖像記錄片的干燥粉狀抗靜電劑。實(shí)施例44-46顯示了可以使用具有類似效果的其它粘結(jié)劑。
表7包括對(duì)比例C8-C16，代表表面電阻率在1011-1013歐姆/方塊范圍內(nèi)的三組類似組合物。對(duì)比例C8-C10不含填料，常常偏離表面電阻率的所需范圍。雖然在導(dǎo)電聚合物低含量下給出一致的表面電阻率值，但對(duì)比例C11-C13中所用的填料會(huì)使干涂層出現(xiàn)不能接受的脆裂和模糊狀態(tài)。對(duì)比例C14-C16也提供表面電阻率控制，但是需要過量的導(dǎo)電聚合物，這增加了本發(fā)明圖像記錄片的成本。
表8包括形成表面電阻率為1012歐姆/方塊的圖像記錄片的色料接受層的組成。配方容許偏差的信息顯示了在不使表面電阻率值偏離1011-1013歐姆/方塊的范圍的條件下組合物中所含導(dǎo)電聚合物量的容許誤差。表面電阻率和BAYTRON P濃度之間的關(guān)系提供了配方容許偏差或者加錯(cuò)料的容許偏差，評(píng)價(jià)了表面電阻率對(duì)BAYTRON P濃度波動(dòng)的穩(wěn)定性。可以使用配制方許偏差或者加錯(cuò)料的容器許偏差(在本文中可以互換)來表示在要求表面電阻率范圍不偏離1011-1013歐姆/方塊條件下BAYTRON P濃度所容許的誤差百分?jǐn)?shù)。求得配方容許偏差的一些值要求將1011-1013歐姆/方塊之間的BAYTRON P濃度范圍寬度的一半除以各組(3組)中組合物濃度范圍內(nèi)的平均濃度(中點(diǎn))。所得表示為范圍百分?jǐn)?shù)的值即為配方容許偏差，這表明在電阻率低于1011歐姆/方塊或高于1013歐姆/方塊之前BAYTRON P濃度可以變化多少(±)。
配方容許偏差的結(jié)果解釋了僅使用樹脂和導(dǎo)電聚合物混合時(shí)不能一致地滿足所需表面電阻率的以前失敗原因。對(duì)比例C9顯示了在沒有填料時(shí)，控制表面電阻率要求導(dǎo)電聚合物的量保持為1012歐姆/方塊表面電阻率所需量的2.4％之內(nèi)。若配方誤差超過2.4％，所得表面電阻率將低于1011歐姆/方塊或者高于1013歐姆/方塊。
導(dǎo)電聚合物的行為在存在填料時(shí)改變，表明在這些材料之間存在相互作用，提高了配方容許偏差和表面電阻率的控制。相同填料的加入量增大(實(shí)施例21、24、27和30)表明當(dāng)形成表面電阻率在所需范圍內(nèi)的色料接受層時(shí)配制誤差范圍變大。樣品33、36、39和42提供如下結(jié)果填料或填料粒度的偏差也提高了配方容許偏差。基于膠體二氧化硅的結(jié)果表明對(duì)所測(cè)試的材料，粒度最小的填料(NALCO 2326)提供最大的配方誤差范圍。
表6電阻率為1011-1013歐姆/方塊的組合物實(shí)施例32-46
表1順序注入ELISA方法
表7電阻率為1011-1013歐姆/方塊的組合物對(duì)比例C8-C16
表8配方容許偏差
當(dāng)需要時(shí)，在本文中也公開了本發(fā)明的細(xì)節(jié)，但是應(yīng)理解為所述實(shí)施方式僅僅是說明性的。因此，本文公開的具體結(jié)構(gòu)和功能細(xì)節(jié)應(yīng)認(rèn)為是限制性的，而僅僅是權(quán)利要求書的根據(jù)，以及是為本領(lǐng)域技術(shù)人員講述使用本發(fā)明各種實(shí)施方式的典型根據(jù)。
權(quán)利要求
1.一種圖像記錄片，它包括具有和第二表面相反的第一表面的基片；涂布在至少所述第一表面上的色料接受層，所述色料接受層包含濃度為所述色料接受層19-80干重％的粘結(jié)劑；導(dǎo)電聚合物；濃度為19-80干重％的填料，所述填料和所述導(dǎo)電聚合物相互作用，形成為所述色料接受層提供1011-1013歐姆/方塊表面電阻率的抗靜電劑。
2.權(quán)利要求1所述的圖像記錄片，其特征在于，所述粘結(jié)劑選自聚酯樹脂、苯乙烯樹脂、丙烯酸樹脂、環(huán)氧樹脂、苯乙烯-丁二烯共聚物、聚氨酯樹脂、氯乙烯樹脂、苯乙烯-丙烯酸共聚物以及氯乙烯-乙酸乙烯酯樹脂。
3.權(quán)利要求1所述的圖像記錄片，其特征在于，所述導(dǎo)電聚合物選自聚苯胺和聚噻吩。
4.權(quán)利要求3所述的圖像記錄片，其特征在于，所述導(dǎo)電聚合物是BAYTRON P。
5.權(quán)利要求1所述的圖像記錄片，其特征在于，所述導(dǎo)電聚合物的濃度為所述色料接受層的0.5-3.0干重％。
6.權(quán)利要求1所述的圖像記錄片，其特征在于，所述填料是平均粒度為5-80nm的膠體二氧化硅。
7.權(quán)利要求1所述的圖像記錄片，其特征在于，所述填料的濃度為40-60干重％。
8.一種抗靜電劑，它包含導(dǎo)電聚合物和粒度為5nm(0.005微米)-100nm(0.1微米)的填料的相互作用的產(chǎn)物。
9.權(quán)利要求8所述的抗靜電劑，其特征在于，所述導(dǎo)電聚合物選自聚苯胺和聚噻吩。
10.權(quán)利要求8所述的抗靜電劑，其特征在于，所述填料是膠體二氧化硅。
全文摘要
圖像記錄片包括具有和第二表面相反的第一表面的基片。涂布在基片至少第一表面上的色料接受層包含濃度為接受層19－80干重％的粘結(jié)劑。所述粘結(jié)劑包含導(dǎo)電聚合物和濃度為接受層19－80干重％的填料。所述填料和導(dǎo)電聚合物相互作用，形成抗靜電劑，為色料接受層提供10
文檔編號(hào)B32B7/02GK1650236SQ03809877
公開日2005年8月3日 申請(qǐng)日期2003年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月30日
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