JP4797992B2 - 感熱記録体 - Google Patents

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Description

本発明は、ロイコ染料と呈色剤との発色反応を利用した感熱記録体に関する。
ロイコ染料と呈色剤との発色反応を利用し、熱により記録像を得るようにした感熱記録体はよく知られている。このような感熱記録体は比較的安価であり、また記録機器がコンパクトで且つその保守も容易なため、ファクシミリや各種計算機などのアウトプット、科学計測機器のプリンターなどの記録媒体としてだけでなくPOSラベル、ATM、CAD、ハンディーターミナル、各種チケット用紙などの各種プリンターの記録媒体として広範囲に使用されている。
しかしながら、感熱記録体は、ロイコ染料と呈色剤とが熱によって融解、接触することによって発色する機構のため、熱によって融解した感熱記録体の成分が記録ヘッドに融着し、送りロールによって強制的に搬送されて融着部が剥がれる、いわゆるスティッキングが起こりやすい。
スティッキングの問題を解決するために、感熱記録層中に炭酸カルシウム、クレー、タルク、尿素−ホルマリン樹脂、非晶質シリカなどの吸油性填料を添加する方法がよく知られている(非特許文献1を参照)。
その中でも、非晶質シリカは、吸油量が多く、白色度の高い感熱記録体が得られるため、特に好ましく用いられている。一次粒子径が30nm以上で二次粒子径が200〜1000nmといった、一次粒子径がかなり大である反面、二次粒子径が著しく微細な非晶質シリカを使用する記録層(特許文献1を参照)、微粉ケイ酸を使用する記録層(特許文献2を参照)、球面処理されたシリカ微粒子を使用する記録層(特許文献3を参照)、特定の吸油量を有する無定形シリカを使用する記録層(特許文献4を参照)、二次粒子の平均粒子径が3〜10μmでさらに吸油量を規定した無定形シリカを使用する記録層(特許文献5を参照)、非晶質シリカを使用する記録層(特許文献6を参照)が提案されているが、スティッキングやスクラッチによる不要な発色の抑制、記録濃度等の点で更なる改善が要請されている。
また、コロイダルシリカとよばれる、無定形シリカのコロイド粒子(一次粒子から実質的になっており、該一次粒子の凝集物である二次粒子が実質上存在しないもの)を感熱記録層に配合した感熱記録体(特許文献7、8を参照)が提案されているが、記録濃度、スティッキング抑制の点で更なる改善が求められている。
志賀 喬、紙パルプ技術タイムス、27(8)、34(1984) 特開昭59−22794号公報 特開昭59−26292号公報 特開昭62−176878号公報 特開平7−76172号公報 特開平8−310132号公報 特開2003−11519号公報 特開平5−294065号公報 特開2004−25775号公報
本発明の課題は、特にスティッキングやスクラッチによる不要な発色が起きにくく、しかも記録感度の高い感熱記録体を提供することにある。
本発明者らは、鋭意検討の結果、次の知見を得た。
(a)感熱記録層に特定の一次粒子の粒子径及び二次粒子の平均粒子直径を有する無定形シリカを用いることにより、スティッキングやスクラッチによる不要な発色が起きにくく、しかも記録感度の高い感熱記録体が得られる。
(b) 前記感熱記録層中に、さらに塩基性顔料が含有されると地肌カブリ、スクラッチによる不要な発色を抑制する効果があり、好ましい。
(c)更に、感熱記録層上に、接着剤と特定の一次粒子の粒子径及び二次粒子の平均粒子直径を有する無定形シリカを含有する保護層を設けると、得られる感熱記録体は、印刷インクとの密着性、バリヤー性、記録濃度、耐スティッキング性、耐スクラッチ性等の性質において優れる。
本発明は、上記知見に基づき、更に検討を重ねて完成されたものであり、次の感熱記録体を提供するものである。
項1 支持体、並びに、少なくともロイコ染料、呈色剤、接着剤及び顔料を含有する感熱記録層を備えている感熱記録体であって、前記感熱記録層中に含有される顔料が、粒子径3nm以上30nm未満の無定形シリカ一次粒子が凝集してなる平均粒子直径30〜900nmの二次粒子である感熱記録体。
項2 前記顔料が、粒子径5nm〜27nmの無定形シリカ一次粒子が凝集してなる平均粒子直径50〜500nmの二次粒子である上記項1に記載の感熱記録体。
項3 前記感熱記録層が、さらに塩基性顔料を含有する上記項1又は2に記載の感熱記録体。
項4 前記塩基性顔料が、炭酸マグネシウム、珪酸マグネシウム、軽質炭酸カルシウム、重質炭酸カルシウム及び水酸化アルミニウムからなる群から選ばれた少なくとも一種である上記項3に記載の感熱記録体。
項5 前記二次粒子が、感熱記録層の全固形分に対して1〜35質量%含有される上記項1又は2に記載の感熱記録体。
項6 前記塩基性顔料が、感熱記録層の全固形分に対して1〜15質量%含有される上記項3又は4に記載の感熱記録体。
項7 前記二次粒子の5質量%水分散液のpHが、5.5〜10.0である上記項1又は2に記載の感熱記録体。
項8 前記接着剤が、ポリビニルアルコール又は変性ポリビニルアルコールである上記項1〜6のいずれかに記載の感熱記録体。
項9 前記接着剤が、アセトアセチル変性ポリビニルアルコールである上記項8に記載の感熱記録体。
項10 支持体と感熱記録層との間に、更に、下塗り層が形成されている上記項1〜10のいずれかに記載の感熱記録体。
項11 前記感熱記録層上に印刷部を有する上記項1〜9のいずれかに記載の感熱記録体。
項12 前記感熱記録層上に、更に保護層を備えている請求項1〜11のいずれかに記載の感熱記録体。
項13 前記保護層が、顔料及び接着剤を含有しており、該顔料が、粒子径3〜70nmの無定形シリカ一次粒子が凝集してなる平均粒子直径30〜900nmの二次粒子である上記項12に記載の感熱記録体。
項14 前記二次粒子が、保護層の全固形分に対して1〜40質量%存在する上記項13に記載の感熱記録体。
項15 前記保護層が、更に、カオリン、軽質炭酸カルシウム、重質炭酸カルシウム、焼成カオリン、酸化チタン、炭酸マグネシウム、水酸化アルミニウム、コロイダルシリカ、合成層状雲母、尿素−ホルマリン樹脂フィラー等のプラスティックピグメントからなる群から選ばれる少なくとも1種の顔料を含有している上記項13に記載の感熱記録体。
項16 前記保護層に含有される接着剤が、アクリル樹脂であり、該アクリル樹脂が保護層の全固形分に対して10〜70質量%存在している上記項13に記載の感熱記録体。
項17 アクリル樹脂が、(a)(メタ)アクリロニトリルと(b)(メタ)アクリロニトリルと共重合可能なビニル単量体との共重合体である上記項16に記載の感熱記録体。
項18 アクリル樹脂が、
(xi)アクリロニトリル及びメタクリロニトリルからなる群から選ばれる少なくとも1種及び
(iii)アクリル酸及びメタクリル酸のアルキル若しくはヒドロキシアルキルエステルからなる群から選ばれる少なくとも1種
の共重合体であって、ガラス転移温度Tgが−10〜100℃である共重合体であるか、又は、
(xi)アクリロニトリル及びメタクリロニトリルからなる群から選ばれる少なくとも1種、
(iii)アクリル酸及びメタクリル酸のアルキル若しくはヒドロキシアルキルエステルからなる群から選ばれる少なくとも1種、
(i)アクリル酸及びメタクリル酸からなる群から選ばれる少なくとも1種、及び
(vi)アクリルアミド、メタクリルアミド、N−メチロールアクリルアミド、N−メチロールメタクリルアミドなどのアクリルアミド化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種
の共重合体であって、ガラス転移温度Tgが30〜100℃である共重合体である上記項16に記載の感熱記録体。
項19 前記保護層が、更に、水溶性樹脂を含む上記項16〜18のいずれかに記載の感熱記録体。
項20 水溶性樹脂が、ポリビニルアルコール又は変性ポリビニルアルコールであり、該ポリビニルアルコール又は変性ポリビニルアルコールが前記アクリル樹脂固形分に対して25〜600質量%存在する上記項19に記載の感熱記録体。
項21 水溶性樹脂が、重合度500〜5000のアセトアセチル変性ポリビニルアルコールである上記項19に記載の感熱記録体。
項22 水溶性樹脂が、ジアセトン変性ポリビニルアルコールである項19に記載の感熱記録体。
項23 支持体と感熱記録層との間に、更に、下塗り層が形成されている上記項12〜22のいずれかに記載の感熱記録体。
項24 前記感熱記録体が保護層上に印刷部を有する、上記項12〜23のいずれかに記載の感熱記録体。
本発明の感熱記録体は、特にスティッキングやスクラッチによる不要な発色が起きにくく、しかも記録感度が高いという効果を有するものである。
更に、本発明の感熱記録体は、その感熱記録層又は保護層上に印刷部を有する場合であっても、スティキング現象が抑制され、記録感度の低下が少ないという利点がある。即ち、近年、感熱記録体に印刷を施し、チケット用紙などに利用することが多くなっているが、該印刷を例えば紫外線硬化型インクを使用して従来の感熱記録体に施すと、(a)感熱記録体とインクとの密着性が低いために、セロハンテープなどで印刷面が簡単に剥がれてしまう;(b)印刷部をサーマルヘッドで記録する場合、インクが熱により溶融してサーマルヘッドに付着し、スティッキング現象が起こり易くなる;(c)感熱記録体の感熱記録層又は保護層表面に印刷されたインク層の厚みにより、サーマルヘッドからの印字エネルギーが減衰し、記録感度が低下する等の問題がある。しかしながら、本発明では、これらの問題点も抑制されるという利点がある。
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の好ましい一実施形態によると、支持体上に、少なくともロイコ染料と呈色剤を含有する感熱記録層を設けた感熱記録体であって、前記感熱記録層中が、粒子径3nm以上30nm未満の無定形シリカ一次粒子が凝集してなる平均粒子直径30〜900nmの二次粒子を含有していることを特徴とする感熱記録体が提供される。
本発明の感熱記録層は、上記シリカ二次粒子に加えて、各種公知の接着剤、ロイコ染料、呈色剤を含み、必要に応じて、増感剤、各種助剤などが使用できる。
シリカ二次粒子
本発明の感熱記録層において、上記特定の粒子径をもった無定形シリカ一次粒子が凝集してなる上記特定の平均粒子直径をもった二次粒子を使用することにより、サーマルヘッドでの印字の際に溶融した感熱記録体の溶融成分が、すばやく、且つ多量に吸収されることで、スティッキングが抑制される。しかも、粒子径を制御することにより、スクラッチが起きにくく、また透明性が高いため記録感度が向上する利点がある。
本発明で使用する、粒子径3nm以上30nm未満の無定形シリカ一次粒子が凝集してなる平均粒子直径30〜900nmの二次粒子の製造方法は、特に限定されないが、例えば、一般市販の合成無定形シリカなどの塊状原料や、例えば、珪酸ナトリウムと鉱酸との中和反応等の、液相での化学反応(沈降法、ゲル法)によって得られた沈殿物を機械的手段で粉砕する方法や、金属アルコキシドの加水分解によるゾル−ゲル法、気相での高温加水分解等の方法によって得ることができる。機械的手段としては、超音波、高速回転ミル、ローラミル、容器駆動媒体ミル、媒体撹拌ミル、ジェットミル、サンドグラインダー、メディアレス微粒化装置などが挙げられる。機械的粉砕をする場合は、水中で粉砕して、シリカ水分散液とするのが好ましい。
本発明で使用する無定形シリカ一次粒子の粒子径は、3以上30nm未満、特に3〜29nm、好ましくは5〜27nm、より好ましくは7〜25nmである。
ここで、一次粒子の粒子径Dpは、下記計算式から算出できる。
Asp(m/g)=SA×n (1)
上記式(1)において、Asp は比表面積を示し、SAは一次粒子1つの表面積を示し、nは1g当りの一次粒子の個数を示す。
Dp (nm)=3000/Asp (2)
上記式(2)において、Dpは一次粒子の粒子径を示し、Aspは比表面積を示す。
上記式(2)は、シリカの形状を真球と仮定し、且つ、シリカの密度d=2(g/cm3)として導出されたものである。
より詳しくは、該導出法は、次の通りである。即ち、比表面積Aspは、表面積/(体積×密度)で算出される。ここで、密度の単位をg/cmとする。一次粒子の形状を真球と仮定し、その直径をDp(nm)とすると、当該一次粒子の表面積は4π(Dp/2)であり、体積は(1/3)×4π(Dp/2)であるから、比表面積Asp=6/(Dp×d)となる。ここで、シリカの密度を、シリカの一般的な値に基づき、d=2(g/cm)と仮定すると、Asp(m/g)=6/(Dp×10−9×2×10)=3000/Dpとなる。したがって、一次粒子の粒子径Dp(nm)=3000/Asp、即ち、上記式(2)で算出される。
比表面積は、無定形シリカの質量当りの表面積であり、上記の式(2)からもわかるようにその値が大きいほど一次粒子径が小さくなる。一次粒子径が小さくなると、一次粒子から形成される細孔が小さくなり、毛管圧が高くなる。したがって感熱記録体の溶融成分が速やかに吸収され、スティッキングが抑制されるものと考えられる。また一次粒子から形成される二次粒子も複雑となり、溶融成分を十分吸収できる容量が確保できる。しかし一次粒子径が3nm未満であると、おそらく、形成される細孔が小さすぎて感熱記録体の溶融成分が吸収されず、スティッキングが発生する恐れがある。また30nmを超えると、おそらく毛管圧が低下し、感熱記録体の溶融成分が速やかに吸収されないためか、スティッキングが発生する恐れがある。
なお、上記「溶融成分」は、感熱記録層中の成分が感熱記録時に溶融して形成された溶融物を指し、感熱記録層上に印刷部が存在する場合は、更に、該印刷部を形成している印刷インクが溶融して形成された溶融物をも指す。
ここで、無定形シリカの比表面積は、微細顔料(即ち、本発明で使用する無定型シリカ)を105℃にて乾燥し、得られた粉体試料の窒素吸脱着等温線を、比表面積測定装置(Coulter社製のSA3100型)を用いて、200℃で2時間真空脱気した後測定し、リファレンス定容法に基づくガス吸着・脱着方法により算出したものである(B.E.T比表面積)。
以上より、本発明で使用する無定型シリカの一次粒子の粒径は、上記比表面積測定装置(Coulter社製のSA3100型)で実測した比表面積の値を用いて、上記式(2)により、算出されたものである。
また、二次粒子の平均粒子直径は30〜900nm、好ましくは40〜700nm、より好ましくは50〜500nm、特に50〜450nmである。平均粒子直径が30nm未満であると形成される細孔の容積が小さすぎて感熱記録体の溶融成分が吸収できず、スティッキングが発生する恐れがある。また、900nmを超えると透明性が低下するため、記録感度が低下し、しかも塗工層の強度が低下する恐れがある。
ここで、二次粒子の平均粒子直径とは、前記方法により得られたシリカの水分散液を固形分濃度5質量%に調整し、ホモミキサーにて5000rpmで30分間撹拌分散した直後に分散液を親水性処理したポリエステルフィルム上に乾燥後の重量が3g/m程度になるように塗工、乾燥してサンプルとし、電子顕微鏡(SEMとTEM)で観察し、1万〜40万倍の電子顕微鏡写真を撮り、電子顕微鏡写真の5cm四方中の二次粒子のマーチン径を測定して平均したものである(「微粒子ハンドブック」、朝倉書店、p52、1991年参照)。
なお、上記ホモミキサーでの撹拌分散は、単に測定の精度を上げるために均一分散させるために行うものであり、ホモミキサーでの撹拌分散の前後で二次粒子のサイズが変化することは実質上ないと考えられている。
感熱記録層中の無定形シリカ二次粒子の含有量は、感熱記録層の全固形分に対して1〜35質量%含有することが好ましく、より好ましくは1.5〜30質量%である。1質量%未満では、所望の効果が得られ難く、35質量%を超えると、溶剤などの吸収性が非常に高くなり、溶剤に対するバリアー性が低下してしまう。
感熱記録層中で使用する二次粒子の5質量%分散液のpHは、5.5〜10.0であることが好ましく、より好ましくは6.0〜9.5である。5.5未満では、ロイコ染料を発色させてしまい、いわゆる地肌カブリを生じる。また、10.0を超えると発色能を阻害し記録感度が低下する恐れがある。上記範囲のpHを有するシリカ二次粒子は公知である。
他の顔料
その他感熱記録層中には、本発明の所望の効果を失わない限りにおいて、感熱記録体の感熱記録層に従来から使用されている公知の他の顔料を添加することも可能である。かかる他の顔料としては、例えばカオリン、軽質炭酸カルシウム、重質炭酸カルシウム、焼成カオリン、酸化チタン、炭酸マグネシウム、水酸化アルミニウム、コロイダルシリカ、尿素−ホルマリン樹脂フィラー、プラスティックピグメントなどが挙げられる。また、珪酸マグネシウムも使用できる。その中でも、塩基性顔料が好ましく、特に炭酸マグネシウム、軽質炭酸カルシウム、重質炭酸カルシウムおよび水酸化アルミニウムからなる群から選ばれる顔料、並びに珪酸マグネシウムは、地肌カブリを抑制したり、スクラッチによる不要な発色を改良する効果があるため、好ましく用いられる。
前記塩基性顔料を使用する場合、その添加量としては、感熱記録層全固形分に対して1〜15質量%程度であり、より好ましくは5〜12質量%程度である。1〜15質量%の範囲内であれば、地肌カブリの抑制効果やスクラッチ改良効果が高く、記録感度も良好である。
また、上記塩基性顔料はこの分野で使用されているものであれば、特に限定されないが、一般には、平均粒子径が0.1〜5μm程度、特に0.1〜3μm程度であるのが好ましい。ここで、塩基性顔料の平均粒子径は、レーザー回折式 粒度分布測定装置(商品名:SALD2000、島津製作所社製)による50%値である。
接着剤
感熱記録層に使用される接着剤としては、例えば、種々の分子量のポリビニルアルコール、変性ポリビニルアルコール、デンプン及びその誘導体、メトキシセルロース、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、及びエチルセルロース等のセルロース誘導体、ポリアクリル酸ソーダ、ポリビニルピロリドン、アクリル酸アミド−アクリル酸エステル共重合体、アクリル酸アミド−アクリル酸エステル−メタクリル酸3元共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体アルカリ塩、ポリアクリルアミド、アルギン酸ソーダ、ゼラチン、及びカゼインなどの水溶性高分子材料、並びに、ポリ酢酸ビニル、ポリウレタン、スチレン−ブタジエン共重合体、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸エステル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリブチルメタクリレート、エチレン−酢酸ビニル共重合体、及びスチレン−ブタジエン−アクリル系共重合体などの疎水性重合体のラテックスなどが挙げられ、一種類または二種類以上で併用することも可能である。
その中でも、種々の分子量のポリビニルアルコール、変性ポリビニルアルコールを使用すると、塗工層強度が優れ、記録感度が向上するため好ましく用いられる。上記変性ポリビニルアルコールとしては、例えば、重合度500〜5000、特に700〜4500のアセトアセチル変性ポリビニルアルコール、重合度500〜3000、特に700〜3000のジアセトン変性ポリビニルアルコール、重合度300〜3500、特に500〜2000のシリル変性ポリビニルアルコール等を例示できる。
感熱記録層中の接着剤、特にポリビニルアルコールの含有量は、感熱記録層の全固形分に対して5〜20質量%含有することが好ましく、より好ましくは6〜18質量%である。5質量%未満であると、塗工層の強度が不十分である恐れがある。また、20質量%を超えると、記録感度が低下する恐れがある。
ロイコ染料
ロイコ染料としては、単独または2種以上混合することができるが、例えば、トリフェニルメタン系、フルオラン系、フェノチアジン系、オーラミン系、スピロピラン系、インドリルフタリド系などのロイコ染料が好ましく用いられる。ロイコ染料の具体例として例えば、3−(4−ジエチルアミノ−2−エトキシフェニル)−3−(1−エチル−2−メチルインドール−3−イル)−4−アザフタリド、クリスタルバイオレットラクトン、3−(N−エチル−N−イソペンチルアミノ)−6−メチル−7−アニリノフルオラン、3−ジエチルアミノ−6−メチル−7−アニリノフルオラン、3−ジエチルアミノ−6−メチル−7−(o,p−ジメチルアニリノ)フルオラン、3−(N−エチル−N−p−トルイジノ)−6−メチル−7−アニリノフルオラン、3−(N−エチル−p−トルイジノ)−6−メチル−7−(p−トルイジノ)フルオラン、3−ピロリジノ−6−メチル−7−アニリノフルオラン、3−ジ(N−ブチル)アミノ−6−メチル−7−アニリノフルオラン、3−ジ(N−ブチル)アミノ−7−(o−クロロアニリノ)フルオラン、3−ジ(N−ペンチル)アミノ−6−メチル−7−アニリノフルオラン、3−(N−シクロヘキシル−N−メチルアミノ)−6−メチル−7−アニリノフルオラン、3−ジエチルアミノ−7−(o−クロロアニリノ)フルオラン、3−ジエチルアミノ−7−(m−トリフルオロメチルアニリノ)フルオラン、3−ジエチルアミノ−6−メチル−7−クロロフルオラン、3−ジエチルアミノ−6−メチルフルオラン、3−シクロヘキシルアミノ−6−クロロフルオラン、3−(N−エチル−N−ヘキシルアミノ)−6−メチル−7−(p−クロロアニリノ)フルオラン、および3,6−ビス(ジメチルアミノ)フルオレン−9−スピロ−3’−(6’−ジメチルアミノ)フタリドなどが挙げられる。
呈色剤
呈色剤としては、単独または2種以上併用することができる。呈色剤の具体例として例えば、4−ヒドロキシ−4’−イソプロポキシジフェニルスルホン、4−ヒドロキシ−4’−アリルオキシジフェニルスルホン、4,4’−イソプロピリデンジフェノール、4,4’−シクロヘキシリデンジフェノール、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−4−メチルペンタン、2,4’−ジヒドロキシジフェニルスルホン、4,4’−ジヒドロキシジフェニルスルホン、3,3’−ジアリル−4,4’−ジヒドロキシジフェニルスルホン、4−ヒドロキシ−4’−メチルジフェニルスルホン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−1−フェニルエタン、1,4−ビス〔α−メチル−α−(4’−ヒドロキシフェニル)エチル〕ベンゼンなどのフェノール性化合物、N−p−トリルスルホニル−N’−フェニルウレア、4,4’−ビス〔(4−メチル−3−フェノキシカルボニルアミノフェニル)ウレイド〕ジフェニルメタン、N−p−トリルスルホニル−N’−p−ブトキシフエニルウレアなどの分子内にスルホニル基とウレイド基を有する化合物、4−〔2−(p−メトキシフェノキシ)エチルオキシ〕サリチル酸亜鉛、4−〔3−(p−トリルスルホニル)プロピルオキシ〕サリチル酸亜鉛、5−〔p−(2−p−メトキシフェノキシエトキシ)クミル〕サリチル酸などの芳香族カルボン酸の亜鉛塩などが挙げられる。
増感剤
本発明では必要に応じて、増感剤を感熱記録層に配合することもできる。増感剤としては、単独または2種以上併用することができる。増感剤の具体例として例えば、ステアリン酸アミド、ステアリン酸メチレンビスアミド、ステアリン酸エチレンビスアミド、4−ベンジルビフェニル、p−トリルビフェニルエーテル、ジ(p−メトキシフェノキシエチル)エーテル、1,2−ジ(3−メチルフェノキシ)エタン、1,2−ジ(4−メチルフェノキシ)エタン、1,2−ジ(4−メトキシフェノキシ)エタン、1,2−ジ(4−クロロフェノキシ)エタン、1,2−ジフェノキシエタン、1−(4−メトキシフェノキシ)−2−(3−メチルフェノキシ)エタン、2−ナフチルベンジルエーテル、1−(2−ナフチルオキシ)−2−フェノキシエタン、1,3−ジ(ナフチルオキシ)プロパン、シュウ酸ジベンジル、シュウ酸ジ−p−メチル−ベンジル、シュウ酸ジ−p−クロルベンジル、テレフタル酸ジブチル、テレフタル酸ジベンジル、2−(2’−ヒドロキシ−5’−メチルフェニル)ベンゾトリアゾールなどが挙げられる。
その他、各種助剤としては、滑剤(例えば、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ポリエチレンワックス、ポリオレフィン樹脂エマルジョン等)、消泡剤、濡れ剤、防腐剤、蛍光増白剤、分散剤、増粘剤、着色剤、帯電防止剤、架橋剤など公知のものを用いることができる。
本発明の感熱記録層
本発明の感熱記録体の感熱記録層は、一般的に知られている方法により作成することができる。例えば、感熱記録層用塗布液はロイコ染料、呈色剤を別々に接着剤水溶液と共に、ボールミルなどの分散機で粉砕分散した後、前記特定のシリカ二次粒子と必要に応じて増感剤、各種助剤などとを混合攪拌して調製する。次いで、支持体上に感熱記録層用塗布液を、公知の方法で塗布、乾燥すればよい。
本発明の感熱記録層において、上記ロイコ染料の感熱発色層中の含有率は、一般に5〜20質量%であり、呈色剤の含有率は一般に5〜40質量%である。増感剤が含まれる場合、増感剤の含有率は10〜40質量%であることが好ましい。滑剤類は、5〜20質量%の含有率で含まれることが好ましい。
支持体
本発明の感熱記録体に用いられる支持体としては、紙、表面に顔料、ラテックスなどを塗工したコーテッド紙、ポリオレフィン系樹脂から作られた複層構造の合成紙、プラスチックフィルム、或いはこれらの複合体シートなどから選ぶことができる。
下塗り層
本発明によれば、必要に応じ、支持体と感熱記録層との間に、記録感度及び記録走行性をより高めるために、下塗り層を設けることもできる。
下塗り層は、吸油量が70ml/100g以上、特に80〜150ml/100g程度の吸油性顔料、有機中空粒子及び熱膨張性粒子からなる群から選ばれる少なくとも1種、並びに接着剤を主成分とする下塗り層用塗液を支持体上に塗布乾燥して形成される。ここで、上記吸油量はJIS K 5101−1991の方法に従い求められる値である。
上記吸油性顔料としては、各種のものが使用できるが、具体例としては、焼成クレー、焼成カオリン、無定形シリカ、軽質炭酸カルシウム、タルク等の無機顔料があげられる。これら吸油性顔料の平均粒子径(レーザ回折式 粒度分布測定装置(商品名:SALD2000、島津製作所社製)による50%値)は0.01〜5μm程度、特に0.02〜3μm程度であるのが好ましい。
吸油性顔料の使用量は、広い範囲から選択できるが、一般に下塗り層全固形分に対して2〜95質量%、特に5〜90質量%程度であるのが好ましい。
また、有機中空粒子としては、従来公知のもの、例えば、膜材がアクリル系樹脂、スチレン系樹脂、塩化ビニリデン系樹脂等からなる中空率が50〜99%程度の粒子が例示できる。ここで中空率は(d/D)×100で求められる値である。該式中、dは有機中空粒子の内径を示し、Dは有機中空粒子の外径を示す。有機中空粒子の平均粒子径(レーザ回折式 粒度分布測定装置(商品名:SALD2000、島津製作所社製)による50%値)は0.5〜10μm程度、特に1〜3μm程度であるのが好ましい。
上記有機中空粒子の使用量は、広い範囲から選択できるが、一般に下塗り層全固形分に対して2〜90質量%、特に5〜70質量%程度であるのが好ましい。
なお、上記吸油性無機顔料を有機中空粒子と併用する場合、吸油性無機顔料と有機中空粒子とは上記使用量範囲で使用し、且つ吸油性無機顔料と有機中空粒子の合計量が下塗り層全固形分に対して、5〜90質量%、特に10〜80質量%程度であるのが好ましい。
熱膨張性粒子としては、各種のものが使用できるが、具体例としては、低沸点炭化水素をインサイト重合法により、塩化ビニリデン、アクリロニトリルなどの共重合物でマイクロカプセル化した熱膨張性微粒子等があげられる。低沸点炭化水素としては、例えば、エタン、プロパン等が挙げられる。
熱膨張性粒子の使用量は、広い範囲から選択できるが、一般に下塗り層全固形分に対して1〜80質量%程度、特に10〜70質量%程度であることが好ましい。
接着剤としては、前記感熱記録層に使用される接着剤が適宜使用し得るが、特にデンプン−酢酸ビニルグラフト共重合体、各種ポリビニルアルコール、スチレン・ブタジエン共重合体ラテックスが好ましい。
各種ポリビニルアルコールとしては、完全ケン化ポリビニルアルコール、部分ケン化ポリビニルアルコール、カルボキシ変性ポリビニルアルコール、アセトアセチル変性ポリビニルアルコール、ジアセトン変性ポリビニルアルコール、ケイ素変性ポリビニルアルコールなどが挙げられる。
上記接着剤の使用割合は広い範囲で選択できるが、一般には下塗り層全固形分に対して5〜30質量%程度、特に10〜25質量%程度であることが好ましい。
その他、各種助剤として、滑剤、消泡剤、濡れ剤、防腐剤、蛍光増白剤、分散剤、増粘剤、着色剤、帯電防止剤、架橋剤など公知のものを用いることができる。
下塗り層の塗布量は、乾燥重量で3〜20g/m程度、好ましくは5〜12g/m程度とするのが好ましい。
下塗り層用塗液の塗布方法としては、特に限定されず、例えば、エアナイフコーティング、バリバーブレードコーティング、ピュアブレードコーティング、グラビアコーティング、ロッドブレードコーティング、ショートドウェルコーティング、カーテンコーティング、ダイコーティング等の従来公知の塗布方法がいずれも採用できる。
保護層
本発明の感熱記録体は、保護層を有しないものであってもよいが、必要に応じて、感熱記録層上に保護層を設けることもできる。該保護層を構成する成分は公知の顔料、接着剤、各種助剤などを用いることができる。
保護層としては、種々のものが使用できるが、特に、下記の顔料、接着剤及び必要に応じて他の成分を含有する保護層が好ましく使用できる。このような保護層を有する感熱記録体は、印刷インクとの密着性、バリヤー性、記録濃度、耐スティッキング性、耐スクラッチ性に優れる。
<顔料>
本発明の感熱記録体の感熱記録層上に形成される保護層は、無定形シリカと接着剤を主成分として含有するのが好ましい。該無定形シリカは、一般には、一次粒子が凝集してなる二次粒子からなる。該一次粒子の粒子径および二次粒子の平均粒子直径は、特に限定されず、広い範囲から適宜選択できる。例えば、一次粒子の粒子径は、3〜70nm程度の範囲から選択でき、また、該一次粒子が凝集してなる二次粒子の平均粒子直径は30〜5000nm程度の範囲から選択できる。
しかしながら、本発明のより好ましい実施形態によると、保護層の顔料として、粒子径3〜70nmの無定形シリカ一次粒子が凝集してなる平均粒子直径30〜900nmの二次粒子を使用するのが好ましい。以下、このより好ましい実施形態に係る保護層について説明する。
本発明の保護層において、無定形シリカ一次粒子が凝集してなる前記特定の平均粒子直径をもった二次粒子を使用することにより、印刷インクとの密着性(印刷インクの定着性)が優れ、且つ印刷部のサーマルヘッドでの印字の際に、溶融した印刷インク成分を保護層が吸収することでサーマルヘッドへのインク付着を防止し、スティッキングが抑制される。また透明性が高いため記録感度が向上する利点がある。
本発明の保護層において使用する粒子径3〜70nmの無定形シリカ一次粒子が凝集してなる平均粒子直径30〜900nmの二次粒子の製造方法は、特に限定されないが、例えば、一般市販の合成無定形シリカなどの塊状原料、液相での化学反応によって得られた沈殿物等を機械的手段で粉砕する方法や、金属アルコキシドの加水分解によるゾル−ゲル法、気相での高温加水分解等の方法によって得ることができる。機械的手段としては、超音波、高速回転ミル、ローラミル、容器駆動媒体ミル、媒体撹拌ミル、ジェットミル、サンドグラインダー、湿式メディアレス微粒化装置などが挙げられる。機械的粉砕をする場合は、水中で粉砕して、シリカ水分散液とするのが好ましい。
本発明の保護層において使用する無定形シリカ一次粒子の粒子径は、3〜70nmであり、好ましくは5〜50nmであり、より好ましくは7〜40nmである。
ここで、一次粒子の粒子径Dpは、感熱記録層に使用するシリカの場合と同様に、下記計算式から算出できる。
Dp (nm)=3000/Asp (2)
上記式(2)において、Dpは一次粒子の粒子径を示し、Aspは比表面積を示す。
比表面積は、無定形シリカの単位質量当り(即ち、1g当たり)の表面積であり、上記の式(2)からもわかるように、比表面積の値が大きいほど一次粒子径が小さくなる。一次粒子径が小さくなると、一次粒子から形成される細孔(即ち一次粒子が凝集してなる二次粒子中に形成される細孔)が小さくなり、毛管圧が高くなる。したがって、溶融成分が速やかに吸収されスティッキングが抑制されるものと考えられる。また一次粒子から形成される二次粒子も複雑となり、溶融成分を十分吸収できる容量が確保できると推察される。一次粒子の粒子径については3〜70nmであり、好ましくは5〜50nmであり、より好ましくは7〜40nmである。一次粒子の粒子径の上限値については、小さな値ほどヘッド粕抑制や耐スティキング性が良好である。
上記「溶融成分」は、保護層中の成分が感熱記録時に溶融して形成された溶融物を指し、保護層上に印刷部が存在する場合は、更に、該印刷部を形成している印刷インクが溶融して形成された溶融物をも指す。
ここで、無定形シリカの比表面積は、微細顔料(即ち、本発明で使用する無定型シリカ)を105℃にて乾燥し、得られた粉体試料の窒素吸脱着等温線を、比表面積測定装置(Coulter社製のSA3100型)を用いて、200℃で2時間真空脱気した後測定し、B.E.T比表面積を算出したものである。
以上より、本発明の保護層において使用する無定型シリカの一次粒子の粒径は、上記比表面積測定装置(Coulter社製のSA3100型)で実測された比表面積の値を用いて、上記式(2)により、算出されたものである。
また、二次粒子の平均粒子直径は30〜900nmであり、好ましくは40〜700nmであり、より好ましくは、50〜500nmである。平均粒子直径が30nm未満の二次粒子は製造困難であり、また、平均粒子直径が30nm未満であると、形成される細孔の容積が小さすぎて溶融したインク成分を浸透できず、スティッキングが発生する恐れがある。また、900nmを超えると透明性が低下し、記録感度が低下したり、バリヤー性が低下する恐れがある。
ここで、二次粒子の平均粒子直径とは、前記方法により得られたシリカの水分散液を固形分濃度5質量%に調整し、ホモミキサーにて5000rpmで30分間撹拌分散した直後に分散液を親水性処理したポリエステルフィルム上に乾燥後の重量が3g/m程度になるように塗工、乾燥してサンプルとし、電子顕微鏡(SEMとTEM)で観察し、1万〜40万倍の電子顕微鏡写真を撮り、電子顕微鏡写真の5cm四方中の二次粒子のマーチン径を測定して平均したものである(「微粒子ハンドブック」、朝倉書店、p52、1991年参照)。
なお、上記ホモミキサーでの撹拌分散は、単に測定の精度を上げるために均一分散させるために行うものであり、ホモミキサーでの撹拌分散の前後で二次粒子のサイズが変化することは実質上ないと考えられている。
保護層中の二次粒子の含有量は、保護層の全固形分に対して1〜40質量%程度とすることが好ましく、より好ましくは2.5〜30質量%程度である。上記1〜40質量%の範囲であれば、前記所望の効果が得られやすく、特に耐油性や耐可塑剤性に優れる。
その他、保護層中には、必要であれば、本発明の所望の効果を失わない限りにおいて、他の公知の顔料を添加することも可能である。かかる他の顔料としては、例えば、カオリン、軽質炭酸カルシウム、重質炭酸カルシウム、焼成カオリン、酸化チタン、炭酸マグネシウム、水酸化アルミニウム、コロイダルシリカ、合成層状雲母、尿素−ホルマリン樹脂フィラー等のプラスティックピグメントなどが挙げられる。
尚、コロイダルシリカは、一次粒子から実質的になっており、該一次粒子の凝集物である二次粒子が実質上存在しないものである。
上記顔料は、平均粒子径が0.1〜5μm程度、特に0.1〜3μm程度であるのが好ましい。ここで、上記顔料の平均粒子径は、レーザー回折式 粒度分布測定装置(商品名:SALD2000、島津製作所社製)による50%値である。
これら他の顔料を使用する場合、その使用量は、保護層の全固形分に対して、0〜40質量%程度、好ましくは0〜35質量%程度である。
<接着剤>
保護層は、上記顔料に加えて、接着剤を含んでいる。接着剤としては、感熱記録体の保護層に使用されている各種のものが使用できるが、本発明では、特にアクリル樹脂を接着剤として使用するのが好ましい。
前記保護層の接着剤として使用されるアクリル樹脂は、特に紫外線硬化型インクとの密着性がよく、好ましく用いられる。アクリル樹脂はコア・シェル型の二層構造エマルジョンや単層エマルジョンでもよい。
アクリル樹脂の製造に使用可能なモノマー成分としては、例えばアクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸、クロトン酸等のエチレン系不飽和カルボン酸、スチレン、ビニルトルエン、ビニルベンゼン等の芳香族ビニル化合物、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ヒドロキシエチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸オクチルなどのアクリル酸、及びメタクリル酸のアルキルエステル、アクリルアミド、メタクリルアミド、N−メチロールアクリルアミド、N−メチロールメタクリルアミドなどのアクリルアミド、及びメタクリルアミドの誘導体、ジアセトンアクリルアミド、アクリル酸グリシジル、メタクリル酸グリシジル、酢酸ビニル、塩化ビニル、塩化ビニリデン、ブタジエン、アクリロニトリル、メタクリルニトリル、ジメチルアミノエチルメタクリレート、トリメチルアミノエチルメタクリレート、ジエチルアミノエチルメタクリレート、トリエチルアミノエチルメタクリレートなどが挙げられる。
特に、アクリル樹脂の製造に使用可能なモノマー成分としては、例えば
(i)アクリル酸、メタクリル酸、
(ii)クロトン酸の如きエチレン性不飽和モノカルボン酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸の如きエチレン性不飽和ジカルボン酸及びこれらのモノアルキルエステル、特にC1-C10モノアルキルエステル、
(iii)アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ヒドロキシエチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸オクチルなどのアクリル酸及びメタクリル酸のアルキル若しくはヒドロキシアルキルエステル(特にC1-C10アルキル若しくはC1-C10ヒドロキシアルキルエステル)、
(iv)酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等のビニルエステル類、
(v)スチレン、ビニルトルエン、ビニルベンゼン等の芳香族ビニル化合物、
(vi)アクリルアミド、メタクリルアミド、N−メチロールアクリルアミド、N−メチロールメタクリルアミドなどのアクリルアミド、
(vii)ビニルピロリドンの如き複素環式ビニル化合物、
(viii)塩化ビニリデン、フッ化ビニリデン等のハロゲン化ビニリデン化合物、
(ix)エチレン、プロピレン等のα−オレフィン類、
(x)ブタジエンの如きジエン類、
(xi)(メタ)アクリロニトリル
等が挙げられる。
ここで、「(メタ)アクリロニトリル」という用語は、アクリロニトリル、メタクリロニトリル又はこれらの混合物を意味する。
本発明で使用されるアクリル樹脂としては、例えば、上記モノマー(i)、モノマー(iii)、モノマー(vi)及びモノマー(xi)からなる群から選ばれる少なくとも2種のモノマーの共重合体樹脂、上記モノマー(i)、モノマー(iii)、モノマー(vi)及びモノマー(xi)からなる群から選ばれる少なくとも一種と、上記モノマー(ii)、モノマー(iv)、モノマー(v)、モノマー(vii)、モノマー(viii)、モノマー(ix)及びモノマー(x)からなる群から選ばれた少なくとも一種との共重合体樹脂等が例示でき、たとえばアクリル酸とアクリロニトリルとの共重合体樹脂、アクリル酸、アクリロニトリルおよびアクリルアミドの共重合体樹脂、アクリル酸C1-C10アルキルエステルとアクリロニトリルとの共重合体樹脂、アクリル酸、アクリロニトリル、アクリルアミドおよびアクリル酸C1-C10アルキルエステルの4元共重合体樹脂等があげられる。
本願発明で好ましく用いられるアクリル樹脂としては、例えば上記モノマー(iii)とモノマー(xi)との共重合体樹脂(例えば、アクリル酸C1-C10アルキルエステルとアクリロニトリルとの共重合体樹脂)、上記モノマー(i)、モノマー(iii)、モノマー(vi)及びモノマー(xi)の共重合体樹脂(例えば、アクリル酸、アクリロニトリル、アクリルアミドおよびアクリル酸C1-C10エステルの4元共重合体樹脂)があげられる。
また、本発明の特に好ましい一態様によると、接着剤として使用するアクリル樹脂は、(メタ)アクリロニトリルと(メタ)アクリロニトリルと共重合可能なビニル単量体との共重合体であり、かかる重合体の中でも、ガラス転移温度(Tg)が−10℃〜100℃、特に0〜80℃である共重合体が好ましい。
該共重合体における(メタ)アクリロニトリルの割合は、本発明の効果を奏する範囲であれば特に制限されないが、好ましくは20〜80質量%程度であり、更に好ましくは30〜70質量%程度である。
(メタ)アクリロニトリルと共重合可能なビニル単量体の例としては、上記モノマー(i)〜(x)を例示できる。本発明で使用する上記共重合体において、(メタ)アクリロニトリルと共重合可能なビニル単量体の割合は、本発明の効果を奏する範囲であれば特に制限されないが、好ましくは80〜20質量%程度であり、更に好ましくは70〜30質量%程度である。
本発明における(メタ)アクリロニトリルと共重合可能なビニル単量体の中でも、分子中に1個又は2個以上(特に1個又は2個)のカルボキシル基を含有するビニル単量体を、少なくとも1種含んでいるものが好ましい。
かかるカルボキシル基含有ビニル単量体の割合は、共重合樹脂の全質量中、1〜10質量%の範囲が好ましく、更に好ましくは2〜8質量%である。
該カルボキシル基含有ビニル単量体の例としては、上記モノマー(i)(即ち、アクリル酸及びメタアクリル酸の少なくとも1種)、上記モノマー(ii)(即ち、クロトン酸の如きエチレン性不飽和モノカルボン酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸の如きエチレン性不飽和ジカルボン酸)及びモノマー(i)及び(ii)のモノアルキルエステル(特にC1-C10モノアルキルエステル)からなる群から選ばれる一種又は二種以上の組み合わせが挙げられる。
なかでも、カルボキシル基含有ビニル単量体の好ましい例としては、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸の如きエチレン性不飽和モノカルボン酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸の如きエチレン性不飽和ジカルボン酸及びそのモノアルキルエステル(特にC1-C10モノアルキルエステル)からなる群から選ばれる一種又は二種以上の組み合わせが挙げられる。
なかでも、(xi)のアクリロニトリル及びメタクリロニトリルからなる群から選ばれる少なくとも1種と、(iii)のアクリル酸及びメタクリル酸のアルキル若しくはヒドロキシアルキルエステル(特にC1-C10アルキル若しくはC1-C10ヒドロキシアルキルエステル)からなる群から選ばれる少なくとも1種との共重合体が好ましい。この共重合体のなかでも、ガラス転移温度Tgが−10〜100℃程度、特に0〜80℃程度の共重合体が特に好ましい。該共重合体において、モノマー(xi)とモノマー(iii)の含有量は広い範囲から適宜選択できるが、一般には、モノマー(xi)20〜80質量%程度(特に30〜70質量%程度)及びモノマー(iii)80〜20質量%程度(特に70〜30質量%程度)であるのが好ましい。
また、次のモノマー(xi)、モノマー(iii)、モノマー(i)及びモノマー(vi)を共重合させてなる共重合体も好ましい:
(xi)アクリロニトリル及びメタクリロニトリルからなる群から選ばれる少なくとも1種、
(iii)アクリル酸及びメタクリル酸のアルキル若しくはヒドロキシアルキルエステル(特にC1-C10アルキル若しくはC1-C10ヒドロキシアルキルエステル)からなる群から選ばれる少なくとも1種、
(i)アクリル酸及びメタクリル酸からなる群から選ばれる少なくとも1種、
(vi)アクリルアミド、メタクリルアミド、N−メチロールアクリルアミド、N−メチロールメタクリルアミドなどのアクリルアミド化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種。
このモノマー(xi)、モノマー(iii)、モノマー(i)及びモノマー(vi)の共重合体のなかでも、ガラス転移温度Tgが30〜100℃程度、特に30〜70℃程度の共重合体が特に好ましい。
該共重合体において、各モノマーの比率は特に限定されず広い範囲から選択できるが、例えば、モノマー(i)が1〜10質量%(特に2〜8質量%程度)、モノマー(iii)が1〜50質量%(特に2〜45質量%程度)、モノマー(vi) が1〜50質量%(特に2〜45質量%程度)及びモノマー(xi)が20〜80質量%(特に30〜70質量%程度)であるのが好ましい。
上記アクリル樹脂の使用量は広い範囲から適宜選択できるが、一般には、保護層の全固形分に対してアクリル樹脂を10〜70質量%含有することが好ましい。この範囲であると、特に紫外線硬化型インクとの密着性に優れ、サーマルヘッドへの粕付着が抑制され、しかも感熱記録時に印刷部においてスティッキングを起こす恐れが抑制される。保護層の全固形分に対するアクリル樹脂の含有量は、15〜60質量%程度がより好ましい。
また、アクリル樹脂は可塑剤や油などの溶剤に対するバリアー性が劣ることがあるため、水溶性樹脂を併用することが好ましい。例えば、ポリビニルアルコール、変性ポリビニルアルコール、ポリビニルアセタール、ポリエチレンイミン、ポリビニルピロリドン、ポリアクリルアミド、デンプン及びその誘導体、セルロース及びその誘導体、ゼラチン、カゼインなどが挙げられる。
なかでも、顔料とのバインダー効果、可塑剤や油などの溶剤に対する記録部の保存性に特に優れていることから、ポリビニルアルコール又は変性ポリビニルアルコールが好ましく、とりわけアセトアセチル変性ポリビニルアルコール、カルボキシ変性ポリビニルアルコール、ジアセトン変性ポリビニルアルコール等の各種変性ポリビニルアルコールがより好ましく用いられる。
これら変性ポリビニルアルコールの中で、一般に、重合度が500〜5000程度、特に700〜4500程度のアセトアセチル変性ポリビニルアルコール及び重合度が500〜3000程度、特に700〜3000程度のジアセトン変性ポリビニルアルコールが好ましく使用される。
上記水溶性樹脂、特に、ポリビニルアルコール又は変性ポリビニルアルコールを使用する場合、その使用比率は、前記アクリル樹脂固形分に対して25〜600質量%、特に25〜550質量%が好ましく、更に好ましくは30〜500質量%程度である。上記25〜600質量%の範囲であると、バインダー効果や溶剤に対する記録部の保存性改良効果が良好であり、また、インクとの密着性も良好である。
その他、保護層中に公知の助剤、例えば、滑剤、消泡剤、濡れ剤、防腐剤、蛍光増白剤、分散剤、増粘剤、着色剤、帯電防止剤、架橋剤などの各種助剤を適宜添加してもよい。
本発明の感熱記録体
本発明の感熱記録体は、一般的に知られている方法により作成することができる。例えば、本発明の感熱記録体が感熱記録層を備えているが保護層を備えていない場合、前記ロイコ染料、呈色剤を別々に接着剤水溶液と共に、ボールミルなどの分散機で粉砕分散した後、必要に応じて増感剤、顔料、各種助剤と混合攪拌して感熱記録層用塗布液を調製し、得られた感熱記録層用塗布液を公知の方法で塗布乾燥すればよい。
また、本発明の感熱記録体が感熱記録層及び保護層を備えている場合、上記感熱記録層用塗布液、並びに、前記シリカ分散液、アクリル樹脂、他の接着剤、及び各種助剤と混合攪拌して保護層用塗布液を調製する。次いで、支持体上に感熱記録層用塗布液及び保護層用塗布液を順次、公知の方法で塗布、乾燥すればよい。
いずれの場合も、感熱記録層用塗布液の乾燥後の塗布量は、広い範囲から適宜選択することができるが、一般には、1.5〜10g/m程度、特に2〜8g/m程度とするのが好ましい。
また、保護層用塗布液の乾燥後の塗布量も、広い範囲から適宜選択することができるが、一般には、0.2〜5g/m程度、特に0.3〜3.5g/m程度とするのが好ましい。
本発明の感熱記録体は、前記のように、印刷を施し、チケット用紙などに利用するのに適しており、印刷インクの定着性がよく、感熱記録時に印刷部においてスティッキングが実質上完全に又は実用上問題ないレベルに抑制されている。
従って、本発明の感熱記録体は、その感熱記録層又は保護層上に、印刷することにより形成された印刷部を有しているのが有利である。印刷に使用されるインクとしては、紫外線硬化型インクが好ましく、印刷は慣用されている方法で行えばよい。
紫外線硬化型インクは、各種のものが公知であるが、一般的に色材、プレポリマー、モノマー、光開始剤、添加剤で構成される。上記色材としては、有機着色顔料、無機着色顔料、染料、蛍光染料等が例示できる。
プレポリマーとしては、ポリオールアクリレート、エポキシアクリレート、ウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレート、アルキドアクリレート、ポリエーテルアクリレートなどが挙げられる。
モノマーとしては、モノアクリレート、ジアクリレート、トリアクリレートなどが挙げられる。
光開始剤は、使用するプレポリマー及びモノマーに応じて公知の光開始剤から適宜選択すればよい。
添加剤としては、滑剤、消泡剤、界面活性剤等が例示できる。
これら成分を含む紫外線硬化型インクとしては、各種の市販品が市場で入手でき、例えば、Flash Dry Series(東洋インキ社製)、例えば、FDS TKシリーズ、FDS ニューシリーズ等;BESTCURE(T&K TOKA社製)、例えば、「UV RNC」、「UV NVR」、「UV STP」等;DAI Cure(大日本インキ社製)、例えば、「アビリオ」、「セプター」、「MUシール」等を挙げることができる。
なお、本発明においては、各種層を形成した後或いは全ての層を形成した後に、スーパーカレンダー掛け等の平滑化処理を施したり、必要に応じて感熱記録体の支持体の裏面側に保護層(裏面層)、印刷用塗被層、磁気記録層、帯電防止層、熱転写記録層、インクジェット記録層等を設けたり、支持体裏面に粘着剤処理を施して粘着ラベルに加工したり、感熱記録体にミシン目を入れたりするなど、感熱記録体製造分野における各種の公知技術が必要に応じて付加し得るものである。更に、感熱記録体における感熱記録層を多色記録が可能な構成とすることもできる。
以下に実施例を挙げて、本発明をより具体的に説明するが、勿論これらに限定されるものではない。また、例中の「部」及び「%」は、特に断らない限り、それぞれ「質量部」及び「質量%」を示す。
また、実施例や比較例で使用したシリカの平均粒子径、シリカ分散液のpHは以下の方法で測定した。
二次粒子の平均粒子直径
5%シリカ分散液をホモミキサーにて5000rpmで30分間撹拌分散した直後に分散液をフィルム上に乾燥後の重量が3g/m)程度になるように塗工、乾燥してサンプルとし、電子顕微鏡(SEMとTEM)で観察し、1万〜40万倍の電子顕微鏡写真を撮り、得られた電子顕微鏡写真の5cm四方中の二次粒子のマーチン径を測定して平均したものである。
pH測定方法
ラコムテスターpH計(pHScanWPBN型、アズワン製)を使用し、シリカ分散液中に直接pH電極を浸漬させてシリカ分散液のpHを測定した。
pH測定に使用したシリカ分散液は、下記の実施例及び比較例で使用したシリカ分散液を水で希釈することにより、固形分濃度5質量%に調整して調製したものである。
なお、pH測定に使用したpH計については、NIST基準校正液(pH6.86、およびpH9.18の2種類)を用いてpH校正を行なった後にpH測定を行なった。
実施例及び比較例で使用したシリカ分散液は、次のようにして調製した。
なお、シリカ分散液A〜Fの製造に使用した市販シリカの「平均二次粒子径」は、特に断らない限り、メーカーのカタログ記載値を記載している。
また、シリカ分散液A〜Fの製造に使用した市販シリカおよび粉砕分散後のシリカ分散液に関して、「一次粒子の粒子径」は、比表面積の値を用いて前記式(2)に従って算出した値である。また、粉砕分散後のシリカ分散液に関して、「二次粒子の平均粒子直径」は、上記<二次粒子の平均粒子直径>の項に記載の方法に従って測定した値である。
シリカ分散液Aの調製
市販シリカ(商品名:ファインシールF80、平均二次粒子径1500nm、一次粒子の粒子径10nm、比表面積300m/g、トクヤマ社製)をサンドグラインダーにより水分散粉砕した後、メディアレス微粒化装置(商品名:ナノマイザー、吉田機械興業社製)を用いて、粉砕分散を繰り返し、一次粒子の粒子径が10nm、二次粒子の平均粒子直径が100nmである10%シリカ分散液A(pH測定値=7.5)を得た。
シリカ分散液Bの調製
市販シリカ(商品名:ファインシールX−45、平均二次粒子径4500nm、一次粒子の粒子径12nm、比表面積260m/g、トクヤマ社製)をサンドグラインダーにより水分散粉砕した後、メディアレス微粒化装置(商品名:ナノマイザー、吉田機械興業社製)を用いて、粉砕分散を繰り返し、一次粒子の粒子径が12nm、二次粒子の平均粒子直径が300nmである10%シリカ分散液B(pH測定値=7.5)を得た。
シリカ分散液Cの調製
市販シリカ(商品名:ファインシールX−45、平均二次粒子径4500nm、一次粒子の粒子径12nm、比表面積260m/g、トクヤマ社製)を攪拌機により水分散し、一次粒子の粒子径が12nm、二次粒子の平均粒子直径が4500nmである10%シリカ分散液C(pH測定値=7.5)を得た。
シリカ分散液Dの調製
市販シリカ(商品名:ファインシールX−45、平均二次粒子径4500nm、一次粒子の粒子径12nm、比表面積260m/g、トクヤマ社製)をサンドグラインダーにより水分散粉砕した後、湿式メディアレス微粒化装置(商品名:ナノマイザー、吉田機械興業社製)を用いて、粉砕分散を繰り返し、一次粒子の粒子径12nm、二次粒子の平均粒子直径が900nmである10%シリカ分散液E(pH測定値=7.5)を得た。
シリカ分散液Eの調製
市販シリカ(商品名:ミズカシルP−526、平均二次粒子径3300nm、一次粒子の粒子径24nm、比表面積125m/g、水沢化学社製)をサンドグラインダーにより水分散粉砕した後、メディアレス微粒化装置(商品名:ナノマイザー、吉田機械興業社製)を用いて、粉砕分散を繰り返し、一次粒子の粒子径が24nm、二次粒子の平均粒子直径が300nmである10%シリカ分散液E(pH測定値=7.5)を得た。
シリカ分散液Fの調製
試作シリカ(平均二次粒子径4500nm、一次粒子の粒子径32nm、比表面積94m/g)をサンドグラインダーにより水分散粉砕した後、メディアレス微粒化装置(商品名:ナノマイザー、吉田機械興業社製)を用いて、粉砕分散を繰り返し、一次粒子の粒子径が32nm、二次粒子の平均粒子直径が300nmである10%シリカ分散液F(pH測定値=7.5)を得た。
実施例1
下塗層用塗液の調製
焼成カオリン(商品名:アンシレックス、エンゲルハード社製)85部を水320部に分散して得られた分散物に、スチレン−ブタジエン共重合物エマルジョン(固形分50%)40部と、酸化でんぷんの10%水溶液50部とを混合攪拌して下塗層用塗液を得た。
ロイコ染料分散液((a)液)の調製
3−(N−エチル−N−イソペンチルアミノ)−6−メチル−7−アニリノフルオラン10部、メチルセルロースの5%水溶液5部、及び水15部からなる組成物をサンドミルで平均粒子径が1.5μmとなるまで粉砕してロイコ染料分散液((a)液)を得た。
呈色剤分散液((b)液)の調製
3,3’−ジアリル−4,4’−ジヒドロキシジフェニルスルホン10部、メチルセルロースの5%水溶液5部、及び水15部からなる組成物をサンドミルで平均粒子径が1.5μmとなるまで粉砕して呈色剤分散液((b)液)を得た。
増感剤分散液((c)液)の調製
1,2−ジ(3−メチルフェノキシ)エタン20部、メチルセルロースの5%水溶液5部、及び水55部からなる組成物をサンドミルで平均粒子径が1.5μmとなるまで粉砕して増感剤分散液((c)液)を得た。
感熱記録層用塗液の調製
(a)液25部、(b)液50部、(c)液50部、シリカ分散液Aを50部、酸化デンプンの20%水溶液30部、50%の軽質炭酸カルシウム(レーザー回折法による平均粒子径0.15μm)の分散液10部、及びアセトアセチル変性ポリビニルアルコール(商品名:ゴーセファイマーZ−200、日本合成化学工業社製)の10%水溶液の50部からなる組成物を混合撹拌して感熱記録層用塗液を得た。
感熱記録体の作製
48g/mの原紙の1片面上に、乾燥後の塗布量が9.0g/mになるように下塗層用塗液を塗布乾燥し、更に下塗層上に乾燥後の塗布量が4.5g/mとなるように感熱記録層用塗液を塗布乾燥した。その後スーパーカレンダーによって処理し、その表面の平滑度が王研式平滑度計で1000〜4000秒の感熱記録体を得た。
実施例2
実施例1のシリカ分散液A50部の代わりに、シリカ分散液B50部を用いた以外は実施例1と同様にして感熱記録体を得た。
実施例3
実施例1のシリカ分散液A50部の代わりに、シリカ分散液E50部を用いた以外は実施例1と同様にして感熱記録体を得た。
実施例4
実施例1のシリカ分散液A50部の代わりに、市販シリカ分散液(試作品名:SP−382、濃度20%、pH6.8、平均二次粒子径300nm、二次粒子の平均粒子直径300nm、一次粒子の粒子径16nm、比表面積190m/g、グレースデビゾン社製)25部を用いた以外は実施例1と同様にして感熱記録体を得た。
実施例5
実施例1の(a)液の3−(N−エチル−N−イソペンチルアミノ)−6−メチル−7−アニリノフルオランの代わりに、3−ジ(N−ブチル)アミノ−7−アニリノフルオランを用いた以外は実施例1と同様にして感熱記録体を得た。
実施例6
実施例1の(b)液の3,3’−ジアリル−4,4’−ジヒドロキシジフェニルスルホンの代わりに、4−ヒドロキシ−4’−イソプロポキシジフェニルスルホンを用いた以外は実施例1と同様にして感熱記録体を得た。
実施例7
実施例1のシリカ分散液A50部の代わりに、シリカ分散液Aを7.5部を用いた以外は実施例1と同様にして感熱記録体を得た。
実施例8
実施例1の50%の軽質炭酸カルシウム分散液10部を用いなかった以外は実施例1と同様にして感熱記録体を得た。
実施例9
実施例1のシリカ分散液A50部の代わりに、シリカ分散液(商品名:サイロジェット703A、平均二次粒子径300nm、二次粒子の平均粒子直径300nm、一次粒子の粒子径11nm、濃度20%、比表面積280m/g、グレースデビソン社製、pH8.5)25部を用いた以外は実施例1と同様にして感熱記録体を得た。
なお、上記「平均二次粒子径」は、メーカーのカタログ記載値である。また、「一次粒子の粒子径」は、比表面積の値を用いて前記式(2)に従って算出した値である。「二次粒子の平均粒子直径」は、前記<二次粒子の平均粒子直径>の項に記載の方法に従って測定した値である。
実施例10
(1)保護層用塗液の調製
アセトアセチル変性ポリビニルアルコール(商品名:ゴーセファイマーZ−200、重合度:1000、日本合成化学工業社製)の10%水溶液を100部、アクリル樹脂(商品名:バリアスターOT−1035−1,(メタ)アクリロニトリル/(メタ)アクリル酸アルキル/(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル/(メタ)アクリル酸/(メタ)アクリルアミドの共重合体であって、(メタ)アクリル酸の割合が共重合樹脂全質量に対して5質量%のもの、Tg=50℃、固形分濃度25%、三井化学社製)を40部、シリカ分散液Bを20部、ステアリン酸亜鉛の30%分散液を2部、及び水20部からなる組成物を混合攪拌して保護層用塗液を得た。
(2)感熱記録体の作製
実施例2で得られた感熱記録体の感熱記録層上に、乾燥後の塗布量が2g/mとなるように上記(1)で得られた保護層用塗液を塗布乾燥した。その後スーパーカレンダーによって処理し、その表面の平滑度が王研式平滑度計で1000〜4000秒の感熱記録体を得た。
実施例11
(a)保護層用塗液の調製
実施例10の保護層用塗液の調製において、シリカ分散液Bの代わりに、市販シリカ分散液(商品名:サイロジェット703A、濃度20%、平均二次粒子径300nm、二次粒子の平均粒子直径300nm、一次粒子の粒子径11nm、比表面積280m/g、グレースデビゾン社製)10部を用いた以外は実施例10と同様にして保護層用塗液を得た。
(b)感熱記録体の作製
実施例2で得られた感熱記録体の感熱記録層上に、乾燥後の塗布量が2g/mとなるように上記(a)で得られた保護層用塗液を塗布乾燥した。その後スーパーカレンダーによって処理し、その表面の平滑度が王研式平滑度計で1000〜4000秒の感熱記録体を得た。
実施例12
(i)保護層用塗液の調製
実施例10の保護層用塗液の調製において、シリカ分散液Bの代わりに、シリカ分散液Dを用いた以外は実施例10と同様にして保護層用塗液を得た。
(ii)感熱記録体の作製
実施例2で得られた感熱記録体の感熱記録層上に、乾燥後の塗布量が2g/mとなるように上記(i)で得られた保護層用塗液を塗布乾燥した。その後スーパーカレンダーによって処理し、その表面の平滑度が王研式平滑度計で1000〜4000秒の感熱記録体を得た。
実施例13
(aa)保護層用塗液の調製
実施例10の保護層用塗液の調製において、シリカ分散液Bの代わりに、シリカ分散液Cを用いた以外は実施例10と同様にして保護層用塗液を得た。
(bb)感熱記録体の作製
実施例2で得られた感熱記録体の感熱記録層上に、乾燥後の塗布量が2g/mとなるように上記(aa)で得られた保護層用塗液を塗布乾燥した。その後スーパーカレンダーによって処理し、その表面の平滑度が王研式平滑度計で1000〜4000秒の感熱記録体を得た。
比較例1
実施例1のシリカ分散液A50部の代わりに、シリカ分散液C50部を用いた以外は実施例1と同様にして感熱記録体を得た。
比較例2
実施例1のシリカ分散液A50部の代わりに、シリカ分散液F50部を用いた以外は実施例1と同様にして感熱記録体を得た。
比較例3
実施例1のシリカ分散液A50部の代わりに、コロイダルシリカ(商品名:スノーテックス20、平均一次粒子径15nm、一次粒子から実質的になっており、該一次粒子の凝集物である二次粒子が実質上存在しない、濃度20%、日産化学社製)25部を用いた以外は実施例1と同様にして感熱記録体を得た。
比較例4
実施例1のシリカ分散液A50部を添加しない以外は実施例1と同様にして感熱記録体を得た。
かくして得られた17種類の感熱記録体について以下の評価を行い、その結果を表1に示した。
地肌濃度
地肌部の濃度をマクベス濃度計(商品名:RD−914、マクベス社製)のビジュアルモードで測定した。
記録濃度
感熱評価機(商品名:TH−PMD、大倉電気社製)を用い、0.24mJ/dotで各感熱記録体を発色させ、記録部の濃度をマクベス濃度計(商品名:RD−914、マクベス社製)のビジュアルモードで測定した。
耐スティッキング性(1)
感熱評価機(商品名:TH−PMD、大倉電気社製)を用い0.40mJ/dotで各感熱記録体を発色させ、サーマルヘッドの粕付着状況を目視観察し、以下のように評価した。
A:付着は全く見られず、問題なし
B:極僅かに付着が見られたが、実用上問題なし
C:付着が見られ、問題あり。
耐スティッキング性(2)
各感熱記録体をRI印刷機(明製作所社製)で、UVインク(商品名:ベストキュアー STP 藍 W、T&K社製)をインク量が0.5CCで印刷後、紫外線照射装置(商品名:EYE GRANDAGE、ランプ電力:1.5kW、コンベア速度812m/min、アイグラフィックス社製)により紫外線を照射させ、UVインクを硬化させた。得られた各感熱記録体の印刷部を、感熱評価機(商品名:TH−PMD、大倉電気社製)を用い0.40mJ/dotで発色させ、サーマルヘッドへの粕付着状況を目視観察し、以下のように評価した:
A:付着は全く見られず、問題なし
B:極僅かに付着が見られたが、実用上問題なし
C:付着が見られ、問題あり。
耐スクラッチ性
各感熱記録体の地肌部を爪で引っかいて、発色状況を目視観察し、以下のように評価した。
A:発色は全く見られず、問題なし
B:極僅かに発色が見られたが、実用上問題なし
C:発色が見られ、問題あり。
Figure 0004797992
上記表1の結果から次のことが判る。
(a)感熱記録層に含まれる無定形シリカの一次粒子の粒子径が30nmを超えると、地肌濃度、記録濃度及び耐スクラッチ性は優れているが、耐スティッキング性(1)及び耐スティッキング性(2)において不十分となる(比較例2)。
(b)また、感熱記録層に含まれる無定形シリカの一次粒子の粒子径が30nm以内であっても、感熱記録層に含まれる無定形シリカの二次粒子の平均粒子直径が900nmを超えると、地肌濃度、耐スティッキング性(1)及び耐スティッキング性(2)は優れているが、記録濃度及び耐スクラッチ性において不十分となる(比較例1)。
(c)コロイダルシリカを使用する場合、地肌濃度、記録濃度及び耐スクラッチ性は優れているが、耐スティッキング性(1)及び耐スティッキング性(2)において不十分となる(比較例3)。
(d)しかし、感熱記録層に含まれる無定形シリカの一次粒子の粒子径が30nm以内であり、且つ、無定形シリカの二次粒子の平均粒子直径が900nm以内であると、地肌濃度、記録濃度、耐スティッキング性(1)、耐スティッキング性(2)及び耐スクラッチ性のいずれにおいても良好である(実施例1〜9)。
(e)また、保護層に無定形シリカが含まれる場合、特に、保護層に含まれる無定形シリカの一次粒子の粒子径が30nm以内であり、且つ、無定形シリカの二次粒子の平均粒子直径が30〜900nmの範囲内である場合、地肌濃度、記録濃度、耐スティッキング性(1)、耐スティッキング性(2)及び耐スクラッチ性のいずれにおいても良好である(実施例10〜13)。

Claims (20)

  1. 支持体、少なくともロイコ染料、呈色剤、接着剤及び顔料を含有する感熱記録層、並びに保護層を備えている感熱記録体であって、前記感熱記録層中に含有される顔料が、粒子径3nm以上30nm未満の無定形シリカ一次粒子が凝集してなる平均粒子直径30〜900nmの二次粒子であり、
    前記保護層が、顔料及び接着剤を含有しており、該顔料が、粒子径3〜70nmの無定形シリカ一次粒子が凝集してなる平均粒子直径30〜900nmの二次粒子である感熱記録体。
  2. 前記感熱記録層に含有される顔料が、粒子径5nm〜27nmの無定形シリカ一次粒子が凝集してなる平均粒子直径50〜500nmの二次粒子である請求項1に記載の感熱記録体。
  3. 前記感熱記録層が、さらに塩基性顔料を含有する請求項1に記載の感熱記録体。
  4. 前記塩基性顔料が、炭酸マグネシウム、珪酸マグネシウム、軽質炭酸カルシウム、重質炭酸カルシウム及び水酸化アルミニウムからなる群から選ばれた少なくとも一種である請求項3に記載の感熱記録体。
  5. 前記感熱記録層に含有される二次粒子が、感熱記録層の全固形分に対して1〜35質量%含有される請求項1に記載の感熱記録体。
  6. 前記塩基性顔料が、感熱記録層の全固形分に対して1〜15質量%含有される請求項3に記載の感熱記録体。
  7. 前記感熱記録層に含有される二次粒子の5質量%水分散液のpHが、5.5〜10.0である請求項1に記載の感熱記録体。
  8. 前記感熱記録層に含有される接着剤が、ポリビニルアルコール又は変性ポリビニルアルコールである請求項1に記載の感熱記録体。
  9. 前記感熱記録層に含有される接着剤が、アセトアセチル変性ポリビニルアルコールである請求項8に記載の感熱記録体。
  10. 支持体と感熱記録層との間に、更に、下塗り層が形成されている請求項1に記載の感熱記録体。
  11. 前記保護層に含有される二次粒子が、保護層の全固形分に対して1〜40質量%存在する請求項に記載の感熱記録体。
  12. 前記保護層が、更に、カオリン、軽質炭酸カルシウム、重質炭酸カルシウム、焼成カオリン、酸化チタン、炭酸マグネシウム、水酸化アルミニウム、コロイダルシリカ、合成層状雲母、尿素−ホルマリン樹脂フィラー等のプラスティックピグメントからなる群から選ばれる少なくとも1種の顔料を含有している請求項に記載の感熱記録体。
  13. 前記保護層に含有される接着剤が、アクリル樹脂であり、該アクリル樹脂が保護層の全固形分に対して10〜70質量%存在している請求項に記載の感熱記録体。
  14. アクリル樹脂が、(a)(メタ)アクリロニトリルと(b)(メタ)アクリロニトリルと共重合可能なビニル単量体との共重合体である請求項13に記載の感熱記録体。
  15. アクリル樹脂が、
    (xi)アクリロニトリル及びメタクリロニトリルからなる群から選ばれる少なくとも1種及び
    (iii)アクリル酸及びメタクリル酸のアルキル若しくはヒドロキシアルキルエステルからなる群から選ばれる少なくとも1種
    の共重合体であって、ガラス転移温度Tgが−10〜100℃である共重合体であるか、又は、
    (xi)アクリロニトリル及びメタクリロニトリルからなる群から選ばれる少なくとも1種、
    (iii)アクリル酸及びメタクリル酸のアルキル若しくはヒドロキシアルキルエステルからなる群から選ばれる少なくとも1種、
    (i)アクリル酸及びメタクリル酸からなる群から選ばれる少なくとも1種、及び
    (vi)アクリルアミド、メタクリルアミド、N−メチロールアクリルアミド、N−メチロールメタクリルアミドなどのアクリルアミド化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種の共重合体であって、ガラス転移温度Tgが30〜100℃である共重合体である請求項13に記載の感熱記録体。
  16. 前記保護層が、更に、水溶性樹脂を含む請求項13に記載の感熱記録体。
  17. 水溶性樹脂が、ポリビニルアルコール又は変性ポリビニルアルコールであり、該ポリビニルアルコール又は変性ポリビニルアルコールが前記アクリル樹脂固形分に対して25〜600質量%存在する請求項16に記載の感熱記録体。
  18. 水溶性樹脂が、重合度500〜5000のアセトアセチル変性ポリビニルアルコールである請求項16に記載の感熱記録体。
  19. 水溶性樹脂が、ジアセトン変性ポリビニルアルコールである請求項16に記載の感熱記録体。
  20. 前記感熱記録体が保護層上に印刷部を有する請求項に記載の感熱記録体。
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