JP3278008B2 - 可逆性感熱記録媒体 - Google Patents

可逆性感熱記録媒体

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JP3278008B2 JP09517193A JP9517193A JP3278008B2 JP 3278008 B2 JP3278008 B2 JP 3278008B2 JP 09517193 A JP09517193 A JP 09517193A JP 9517193 A JP9517193 A JP 9517193A JP 3278008 B2 JP3278008 B2 JP 3278008B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、可逆性感熱記録媒体に
関し、とくに温度の変化により透明度を変化させること
で所望の文字、数字、記号、パターン等(以下「文字
等」と記す)を可逆的に書き込むことが可能な可逆性感
熱記録媒体に関する。本発明の可逆性感熱記録媒体は、
たとえば各種のプリペイド方式の磁気カードの磁気記録
内容に対応した文字等を印字して、磁気記録内容を目視
可能とする用途に有効に利用できる。
【0002】
【従来の技術】感熱記録媒体において、可逆性感熱記録
塗料を用いて形成された感熱記録層は、外部から熱を加
えられたときに、その温度に応じて、透明な状態から白
濁状態までの範囲でその光透過性を変え、冷却後にはそ
の状態を保持する性質をもつので、文字等を書換え可能
に書き込むことができる。このような可逆性感熱記録材
料として、たとえば特開昭63−39378号、特開昭
63−130380号、特開平2−1363号公報等に
記載されたものが知られている。
【0003】これら公知の可逆性感熱記録塗料は、基本
的には、 (1) 樹脂母材 (2) 高級脂肪酸 (3) 有機溶媒 の3成分からなっている。樹脂母材としては、一般に塩
化ビニル・酢酸ビニル共重合体が使用されている。また
高級脂肪酸としては、炭素数16〜24程度の脂肪酸、
たとえばステアリン酸あるいはベヘン酸が多く用いられ
ている。有機溶媒は、高級脂肪酸を溶解し得るもので、
一般的にはテトラヒドロフラン(THF)が使用され
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】前述のような可逆性感
熱記録媒体において、文字等を記録し、もしくは消去す
る動作は、実際にはサーマルヘッドによる熱印字で行わ
れるのが普通であるが、通常のサーマルヘッドの印字時
における温度を狭い範囲に厳格に維持することは容易で
はないので、感熱記録層を構成している可逆性感熱記録
塗料の特性として、透明化するのに必要な温度の範囲が
できるだけ広いことが望まれる。
【0005】しかし、従来の透明化温度範囲の拡大は、
使用する高級脂肪酸の変更や、高級脂肪酸のエステル化
合物または高級アルコール等の添加など、樹脂中に有機
低分子物質を分散させることにより行われている。しか
しながら、このような公知の手段は、達成される透明化
温度範囲の拡大が15℃前後と不十分である。このため
透明化温度範囲を高温側および低温側とも、さらに拡大
する技術の開発が望まれている。
【0006】本発明は、常温から所定の温度に加熱する
過程で透明になり、ついで常温に戻しても透明を維持で
きる温度の範囲、すなわち透明化温度範囲を高温側およ
び低温側へともに拡大でき、また透明領域と白濁領域の
コントラストが向上し、更に感熱記録層と、基板または
保護層あるいは印刷層との密着性が向上した可逆性感熱
記録媒体を提供することを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、樹脂母
材と、ジカルボン酸と、有機カルボン酸エステルと、前
記樹脂母材のガラス転移温度(Tg)よりも低く、かつ
50℃以下のガラス転移温度を有する有機高分子樹脂
と、有機溶媒とからなる塗料を用いて形成された感熱記
録層を備えていることを特徴とする可逆性感熱記録媒体
が提供される。
【0008】すなわち本発明の可逆性感熱記録媒体にお
いて、樹脂母材、ジカルボン酸および有機カルボン酸エ
ステルとともに、樹脂母材のガラス転移温度よりも低い
ガラス転移温度を有する有機高分子樹脂(以下、「低T
g有機高分子樹脂」と記す)を使用することが重要であ
る。
【0009】このような特定の有機高分子樹脂を使用す
ることによって、可逆性感熱記録層の透明化温度範囲が
低温側へ拡大されるとともに、透明領域と白濁領域との
間のコントラストが向上し、さらに感熱記録層と、基板
または保護層あるいは印刷層との密着性が向上したこと
も確かめられた。
【0010】本発明に使用する樹脂母材としては、通常
の可逆性感熱記録塗料に使用されている物質、たとえば
ポリ塩化ビニル、あるいは塩化ビニルと塩化ビニリデ
ン、酢酸ビニル、ビニルアルコール、マレイン酸、アク
リル酸エステル、アクリロニトリルまたはポリエステル
の1種または2種以上との共重合体等を使用することが
できる。中でも、塩化ビニル・酢酸ビニル共重合体樹脂
(たとえばユニオンカーバイド社製商品名「VMC
H」)は有効に使用できる。
【0011】これらの樹脂母材のガラス転移温度は、6
0℃〜80℃程度である。例えば塩化ビニル・酢酸ビニ
ル共重合体樹脂(VMCH)では、そのガラス転移温度
は74℃、である。したがって本発明に使用される有機
高分子樹脂は、そのガラス転移温度が50℃以下のもの
であることが望ましく、好適にはガラス転移温度が50
℃以下のアクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリア
ミド系樹脂が使用される。とくにアクリル系樹脂(たと
えば東亜合成化学(株)から商品名「S2040」で市
販されている、アクリル系樹脂の30%溶液)を有利に
使用できる。
【0012】これらの低Tg有機高分子樹脂の使用量と
しては、重量比で樹脂母材1に対して低Tg有機高分子
樹脂2以下が好ましい。これより多くなると、可逆的記
録ができなくなる場合がある。
【0013】また、本発明の可逆性感熱記録媒体におい
て、このような低Tg有機高分子樹脂を使用することで
透明化温度範囲が低温側へ拡大する理由は明らかではな
いが、有機高分子樹脂のガラス転移温度が低いため、加
熱されたときに比較的低い温度で軟化しはじめ、樹脂中
に分散されている高級脂肪酸等の粒子の流動性が増すこ
とが影響していると推測される。さらに、こうした有機
高分子樹脂は粘着性が比較的高いので、樹脂母材に混合
することにより得られた塗料を用いて基板上に感熱層を
形成した際、基板への密着性、および形成された感熱層
の上に形成される保護層あるいは印刷層との密着性も向
上する。
【0014】また本発明において好適なジカルボン酸
は、下記一般式 HOCO−R−COOH (式中、Rはアルキル基である)で表わされるものであ
る。
【0015】従来から使用されている高級脂肪酸に代え
て、前記のような特定のジカルボン酸を使用することに
よって、透明化温度範囲が拡大し、とくに高温側に拡大
することが実験により実証された。このように性能が向
上する理由は十分には明らかにされていないが、一般的
な高級脂肪酸と比較して、前記のジカルボン酸は融点が
高く、このため加熱されたときに溶解する温度が高く、
しかも広い温度範囲で溶解状態を保つことによると推測
される。
【0016】しかしジカルボン酸単独では、透明領域と
白濁領域の視覚的コントラストがほとんど得られず、こ
のままでは文字等の記録は不可能である。本発明では、
前記のジカルボン酸とともに、有機カルボン酸エステル
を組み合わせて使用することで、白濁状態での濃度すな
わち白色度が著しく上昇して良好な視覚的コントラスト
が得られ、文字等の可逆的な記録が可能となる。また同
時に、加熱時に透明化状態を保つ温度範囲の大幅な拡大
が達成される。
【0017】好適なジカルボン酸としては、上記一般式
(I)のRの部分にあたる主鎖の炭素原子数が24以下の
ものが望ましく、具体的には、セバシン酸、ドデカン二
酸、ペンタデカン二酸、1,18−オクタデカメチレン
ジカルボン酸が挙げられる。これらの物質の融点は約1
00℃以上である。
【0018】本発明において、好ましい有機カルボン酸
エステルは、一般式 R1−COOR2 (ここでR1は炭素数10以上のアルキル基、R2は炭素
数1以上のアルキル基である。)で表されるもので、ス
テアリルステアレート、ステアリルベヘネート、ベヘニ
ルステアレート、ベヘニルベヘネート等が好適に使用さ
れる。
【0019】これらのエステルの添加量にとくに制限は
ないが、ジカルボン酸:エステルの比が重量で1:50
〜50:1が好ましく、さらに好ましくは1:1〜1:
15の範囲になるように添加するのが望ましい。
【0020】本発明において、感熱記録層は、樹脂母
材、ジカルボン酸、有機カルボン酸エステル、低Tg有
機高分子樹脂および有機溶媒のすべての成分を含有する
塗料を使用して形成することができる。
【0021】図1は、基材1上に、平滑層2、金属蒸着
層3、感熱記録層4、必要に応じて設けられた目止層
5、およびハードコート層6をこの順序で形成した可逆
性感熱記録媒体を示している。
【0022】あるいは、樹脂母材、ジカルボン酸、有機
カルボン酸エステルおよび有機溶媒からなる塗料と、低
Tg有機高分子樹脂の溶液とを別々に塗布してもよい。
【0023】図2は、単一の可逆性感熱記録層4に代え
て、金属蒸着層3上に形成された低Tg有機高分子樹脂
層と、その上に形成された樹脂母材、ジカルボン酸、有
機カルボン酸エステルおよび有機溶媒からなる塗料層4
2とが設けられている。この場合には、低Tg有機高分
子樹脂層41と塗料層42とは良好な相溶性を有するの
で、塗布後に混ざり合った状態で感熱記録層を形成す
る。
【0024】本発明による記録媒体における感熱記録層
の加熱温度と光透過度との関係を図3に示す。
【0025】図3において、感熱記録層がT1〜T2の範
囲の温度に加熱され、ついでT0(常温)まで冷却され
たとすると、その最も高い透明度を有する(A→B→C
→F)。つぎにこの層がT3以上の高い温度まで加熱さ
れたのちT0まで冷却されると、透明度の最も低い白濁
した状態となる(F→C→D→E→A)。またT0〜T1
までの間、またはT2〜T3までの間の温度に加熱した後
T0まで冷却した場合には、加熱等の温度に対応して変
化する透明度をもつ(A→B→GまたはF→C→D→
G)。そしてこの透明度の変化は可逆的であり、加熱お
よび冷却を繰り返す毎に所望の透明度を得ることができ
る。
【0026】このT1〜T2の温度範囲が、前述の透明化
温度範囲に相当し、本発明によれば、この透明化温度範
囲が高温側および低温側ともに大幅に拡大、すなわち前
記T2がより高温側へ、またT1がより低温側に移る。
【0027】
【実施例】以下に本発明の一実施例による可逆性感熱記
録媒体を、図1に示したカードに適用した場合について
説明する。
【0028】この可逆性感熱記録媒体は、基材1上に、
平滑層2、金属蒸着層3、感熱記録層4、必要に応じて
設けられた目止層5、およびハードコート層6をこの順
序で形成したもので、感熱記録層4とハードコート層6
との間、またはハードコート層6上に、必要に応じて任
意の視覚的記号またはパターンを形成するための印刷層
(図示せず)を設けてもよい。
【0029】基材1として、たとえばポリエチレンテレ
フタレート、エポキシ樹脂、ポリ塩化ビニルおよびポリ
カーボネート等の合成樹脂シート、あるいは合成紙等を
用いることができる。
【0030】平滑層2は、この上に形成される金属蒸着
層3の表面が鏡面となるために適度な平滑性を与えるも
のである。この例では、紫外線硬化型樹脂(大日本イン
キ化学工業製「C7−164」)を基材1上に塗布した
後、紫外線を照射して硬化させて形成した厚さ2〜4μ
mのものである。
【0031】金属蒸着層3は、アルミニウム、スズ等の
金属を蒸着により数百オングストローム、好ましくは3
00〜400オングストロームの厚さに形成され、その
上に形成される感熱記録層4の文字等の情報を反射光で
見やすくするものである。
【0032】ハードコート層6は、カードの表面を保護
するためのもので、たとえばセルロース系樹脂、ウレタ
ン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ビニル系樹脂、エポキ
シ系樹脂、アクリル系樹脂等の耐摩耗性および耐熱性の
良好な材料によって形成される。これらの樹脂には、可
塑剤としてフタル酸エステル、脂肪酸エステル、リン酸
エステル等を添加することができ、また滑性を付与する
ものとして、低分子ポリエチレン、オレイルアマイド、
ステアリルアマイド、シリコーン等を添加することがで
きる。
【0033】なお、使用する溶剤の量を少なくするため
に、アクリル系、エポキシ系、ポリエステル系等の紫外
線硬化型樹脂や電子線硬化型樹脂を用いることもでき
る。
【0034】このハードコート層6の厚さは、たとえば
10μm以下、好ましくは1〜5μm程度である。また
ハードコート層6は、これに使用される溶剤が感熱記録
層4を侵すのを防止する目的で、必要に応じて目止層5
を介して設けてもよい。
【0035】(実験例)本発明の効果を実証するための
実験を行った。
【0036】図1の構成の感熱記録媒体において、下記
の組成からなる3種の塗料A,B,Cをそれぞれ使用し
て形成した感熱記録層4を有する3種の試料を調製し
た。なお感熱記録層4は、金属蒸着層3上に、ワイヤー
バーにより厚さ約4μmで形成された。
【0037】 (塗料A) ドデカン二酸 1重量部 ステアリルステアレート 5重量部 VMCH(UCC製) 12重量部 低Tg有機高分子樹脂 (東亜合成化学製「S−2040」) 4重量部(固形分として) THF 150重量部 (比較実験例)ドデカン二酸の代わりにジヒドロキシベ
ヘン酸を使用した塗料B、および低Tg有機高分子樹脂
を添加しなかった塗料Cを用いて試料を作成した。
【0038】 (塗料B) ジヒドロキシベヘン酸 1重量部 ステアリルステアレート 5重量部 VMCH(UCC製) 12重量部 低Tg有機高分子樹脂 (東亜合成化学製「S−2040」) 4重量部(固形分として) THF 150重量部 (塗料C) ドデカン二酸 1重量部 ステアリルステアレート 5重量部 VMCH(UCC製) 12重量部 THF 150重量部 これらの試料について、透明化した温度範囲を測定し、
その結果を下の表1に示す。透明化温度の測定は、試料
をオーブン内で加熱して感熱記録層を白濁化したのち、
熱傾斜試験機(東洋精機製、TYPE-HG100)を使用して、
52℃から2℃ずつ温度を上昇させ、透明状態を維持し
た温度範囲を測定することにより行なわれた。この結果
を下の表1に示す。
【0039】
【表1】 また、反射濃度計(マクベス社製「RD−918」)を
使用して、試料表面の透明領域と白濁領域の濃度(Opti
cal Density,「O.D.」)を測定すると、本発明の塗料A
では透明領域:1.06、白濁領域:0.32であった
のに対し、比較例の塗料Cでは、透明領域:0.88、
白濁領域:0.36であった。
【0040】これらの結果から、ガラス転移温度の低い
有機高分子樹脂を添加した場合(塗料A)には、添加し
なかった場合(塗料C)と比較して、透明化温度範囲が
低温側へ拡大するとともに、透明領域と白濁領域との間
におけるO.D.値の差が著しく大きく、高いコントラ
ストを示していることが明らかである。またドデカン二
酸の代わりにジヒドロキシベヘン酸を使用した場合(塗
料B)と比較すると、透明化温度範囲が低温側および高
温側に拡大している。
【0041】
【発明の効果】以上のように本発明の可逆性感熱記録媒
体は、樹脂母材と、ジカルボン酸と、有機カルボン酸エ
ステルと、前記樹脂母材のガラス転移温度よりも低く、
かつ50℃以下のガラス転移温度を有する有機高分子樹
脂と、有機溶媒とからなる塗料を用いて形成された感熱
記録層を使用することにより、加熱により透明化させる
ための温度範囲を拡大することが可能である。また白濁
状態と透明状態との間のコントラストが高く、きわめて
優れた視認性を得ることができる。
【0042】さらに前記有機高分子樹脂は粘着性が比較
的高いため、感熱記録層と基材あるいは印刷層との密着
性も向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例による可逆性感熱記録媒体の
層構成を示す概略的縦断面図。
【図2】本発明の他の実施例による可逆性感熱記録媒体
の層構成を示す概略的縦断面図。
【図3】本発明の磁気記録媒体に用いられた可逆性感熱
記録層の加熱温度と透明度との関係を示すグラフ。
【符号の説明】
1 基材 2 平滑層 3 金属蒸着層 4 感熱記録層 41 低Tg有機高分子樹脂層 42 塗料層 5 目止層 6 ハードコート層
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−221678(JP,A) 特開 平4−110187(JP,A) 特開 昭57−109695(JP,A) 特開 平2−1363(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B41M 5/36

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 樹脂母材と、ジカルボン酸と、有機カル
    ボン酸エステルと、前記樹脂母材のガラス転移温度より
    も低く、かつ50℃以下のガラス転移温度を有する有機
    高分子樹脂と、有機溶媒とからなる塗料を用いて形成さ
    れた感熱記録層を備えていることを特徴とする可逆性感
    熱記録媒体。
  2. 【請求項2】 前記樹脂母材に対する前記有機高分子樹
    脂の比が重量比で樹脂母材1に対して2以下である請求
    項1に記載の可逆性感熱記録媒体。
  3. 【請求項3】 前記50℃以下のガラス転移温度を有す
    有機高分子樹脂が、アクリル系樹脂、ポリエステル系
    樹脂、またはポリアミド系樹脂である請求項1に記載の
    可逆性感熱記録媒体。
  4. 【請求項4】 前記有機カルボン酸エステルが、 R1−COOR2 (ここでR1は炭素数10以上のアルキル基、R2はアル
    キル基である。) で表されるエステルである請求項1に記載の可逆性感熱
    記録媒体。
  5. 【請求項5】 前記エステルが、ステアリルステアレー
    ト、ステアリルベヘネート、べヘニルステアレートおよ
    びべヘニルベヘヘネートからなる群から選択されたもの
    である請求項に記載の可逆性感熱記録媒体。
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