JP5756286B2 - 熱転写受像シート用樹脂 - Google Patents

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本発明は、熱転写受像シート用樹脂、及び該樹脂を含む染料受容層を有する熱転写受像シートに関する。
昇華性染料を記録剤とし、これを基材に担持させた熱転写シートを用いて、昇華性染料で染着可能な熱転写受像シート上にカラー画像を形成する方法が提案されている。これは加熱手段としてプリンタのサーマルヘッド等を使用し、加熱によって染料を受像シートに転写させてカラー画像を得るものである。このようにして形成された画像は、染料を用いることから非常に鮮明であり、且つ透明性に優れているため、中間色の再現性や階調性に優れ、高品質の画像が期待できる。そのため、これらの性能を発揮するための熱転写受像シートが開発されており、その染料受容層としてポリエステル樹脂が用いられている。
例えば特許文献1には、色濃度、鮮鋭度、画像の安定性、色素供給材料に対する付着の改善を目的として、幹として不飽和コポリエステルまた枝としてビニル共重合体よりなるグラフトポリマーを含む色素受容層と支持体よりなる熱昇華印刷用の色素受容材料が開示されている。
特許文献2には、染料の染着性と離型性の改善を目的として、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンのアルキレンオキサイド付加物を80モル%以上含むアルコール成分を含有するポリエステルの原料モノマーと、スチレン等を含有する付加重合系樹脂の原料モノマーと、アクリル酸等の両反応性モノマーを付加重合及び縮重合させることにより得られる、熱転写受像シート用樹脂が開示されている。
特許文献3には、記録適性と記録画像性質の改善を目的として、支持体上に色材転写シートからの転写像を受理する受像層を設けてなる熱転写記録用受像シートにおいて、該受像層が、水性媒体中に染着性樹脂、水性変性シリコンオイル及びこれらの少なくとも一方と反応する水性架橋剤とを含有せしめた水性系塗液を支持体上に塗布し乾燥することで形成されていることを特徴とする熱転写記録用受像シートが開示されている。
特開平4−319489号公報 特開2010−131906号公報 特開平1−228891号公報
前記印刷は、サーマルヘッドからの加熱による、インクシートから熱転写受像シートへの染料の染着により着色することによって行われることから、目的とする色を発現するために高い染料の染着性が必要とされる。
しかしながら、加熱により熱転写受像シート表面の物性が変化することが原因で、十分な染着性が得られず、端部ににじみが生じて、鮮鋭な画像が得られないという問題があった。また、着色時に、インクシートと熱転写受像シートとの間に融着が生じやすいという問題もあった。
ゆえに、にじみを抑制し、高い染料の染着性、及びインクシートとの融着を抑え離型性に優れた熱転写受像シートが望まれている。これらの性能の両立という観点では、特許文献1〜3に記載された熱転写受像シートには未だ改良の余地がある。
本発明は、染着性及び離型性に優れ、にじみを抑制し得る、熱転写受像シートを提供し得る熱転写受像シート用樹脂、及び当該樹脂を含む染料受容層を有する熱転写受像シートを提供することを課題とする。
本発明者らは、染着性や離型性、及びにじみの発生に影響する要因は、サーマルヘッドによる加熱時の染料受容層の状態にあると考えて検討を行った。その結果、特定のグラフトポリマーを含有し、ガラス転移温度、及び動的粘弾性測定を行った際の貯蔵弾性率が特定の範囲である熱転写受像シート用樹脂を染料受容層に用いることにより、上記課題が解決し得ることを見出した。
すなわち、本発明は、下記[1]及び[2]を提供する。
[1]ポリエステルからなるセグメント(A1)及び付加重合系樹脂からなるセグメント(A2)から構成されるグラフトポリマーを含有し、ガラス転移温度が50〜80℃であり、200℃における貯蔵弾性率G’(200)に対する140℃における貯蔵弾性率G’(140)の比〔G’(140)/G’(200)〕が1.0〜10.0であり、G’(200)が2.0×104〜3.0×105Paである、熱転写受像シート用樹脂。
[2]上記[1]の熱転写受像シート用樹脂を含む染料受容層を有する熱転写受像シート。
本発明の熱転写受像シート用樹脂は、染着性及び離型性に優れ、にじみを抑制し得る熱転写受像シートを提供することができる。また、当該樹脂を含む染料受容層を有する熱転写受像シートは、優れた離型性及び染着性を両立し、にじみを抑制し得るため、鮮鋭で色濃度の高い画像を形成することができ、しかも印刷時にインクシートとの熱融着が生じにくい。
本発明の熱転写受像シート用樹脂は、ポリエステルからなるセグメント(A1)(以下、単に「セグメント(A1)」ともいう)及び付加重合系樹脂からなるセグメント(A2)(以下、単に「セグメント(A2)」ともいう)から構成されるグラフトポリマーを含有し、ガラス転移温度が50〜80℃であり、200℃における貯蔵弾性率G’(200)に対する140℃における貯蔵弾性率G’(140)の比〔G’(140)/G’(200)〕が1.0〜10.0であり、G’(200)が2.0×104〜3.0×105Paである。
本発明の熱転写受像シート用樹脂を染料受容層に有する熱転写受像シートが、染着性及び離型性に優れ、にじみを抑制し得る理由は定かではないが、次のように考えられる。
すなわち、本発明の熱転写受像シート用樹脂は、サーマルヘッドによって加熱された際の80℃以上において、ガラス状態からゴム状態に変化し、実際に染料を転写する際の温度である140〜200℃において、貯蔵弾性率の変化が小さく、ゴム状態を維持されると考えられる。
これにより、印画時に樹脂が硬すぎたり、やわらかすぎたりすることがなく、いかなる濃度、いかなる色調の染料を用いた場合も、適切に染料を転写することができ、染着性に優れ、にじみを抑制し得ると考えられる。
更に高温においても液状になることなく、ゴム状態を維持することで、離型性にも優れると考えられる。
特に、本発明の熱転写受像シート用樹脂は、ポリエステルからなるセグメント(A1)及び付加重合系樹脂からなるセグメント(A2)から構成されるグラフトポリマーを含むため、セグメント(A1)のポリエステル部分が、染料層との親和性が高く、セグメント(A2)の付加重合系樹脂部分が、親和性が低いため、染着性と離型性のバランスが良好となる。そのため、本発明の樹脂を含む染料受容層内では、染料に親和性のある相とない相の微細な相分離が起こり、にじみも抑制されるものと考えられる。
[熱転写受像シート用樹脂]
本発明の熱転写受像シート用樹脂のガラス転移温度は、優れた染着性及び離型性を付与し、にじみを抑制する観点から、50〜80℃であり、好ましくは55〜80℃、より好ましくは58〜75℃、更に好ましくは60〜70℃、更に好ましくは65〜70℃である。
本発明の熱転写受像シート用樹脂の200℃における貯蔵弾性率G’(200)に対する140℃における貯蔵弾性率G’(140)の比〔G’(140)/G’(200)〕は、1.0〜10.0であり、優れた染着性及び離型性を付与し、にじみを抑制する観点から、好ましくは1.0〜5.0、より好ましくは1.0〜2.0、更に好ましくは1.0〜1.5である。
本発明の熱転写受像シート用樹脂の200℃における貯蔵弾性率G’(200)は、優れた染着性及び離型性を付与し、にじみを抑制する観点から、2.0×104〜3.0×105Paであるが、好ましくは5.0×104〜3.0×105Pa、より好ましくは5.5×104〜3.0×105Pa、更に好ましくは6.0×104〜2.0×105Paである。
また、140℃における貯蔵弾性率G’(140)は、優れた染着性及び離型性を付与し、にじみを抑制する観点から、好ましくは3.0×104〜3.5×105Pa、より好ましくは5.0×104〜3.5×105Pa、更に好ましくは5.5×104〜3.0×105Pa、更に好ましくは6.0×104〜2.0×105Paである。
なお、G’(140)及びG’(200)は、角速度6.28rad/s、毎分2℃昇温させる条件で50℃から200℃まで動的粘弾性測定を行った際の140℃及び200℃における貯蔵弾性率である。貯蔵弾性率の測定方法としては、例えば実施例で記載の方法が挙げられる。
上述のガラス転移温度及び貯蔵弾性率を有する樹脂を得るための方法には制限はないが、後述のグラフトポリマー(P1)においては、セグメント(A1)の原料モノマーとして用いられるカルボン酸中、非芳香族性の炭素−炭素不飽和結合を有するカルボン酸の含有量を4〜45モル%とし、グラフトポリマーを構成するセグメント(A1)とセグメント(A2)との重量比[セグメント(A1)/セグメント(A2)]を60/40〜90/10とすることによって、得ることが好ましい。
また、後述のグラフトポリマー(P2)においては、数平均分子量を3000〜8000とし、酸価を5〜25mgKOH/gとし、グラフトポリマーを構成するセグメント(A1)とセグメント(A2)との重量比[セグメント(A1)/セグメント(A2)]を60/40〜90/10とすることによって、得ることが好ましい。
以上のように、調整することにより、上述のガラス転移温度及び貯蔵弾性率を有する樹脂が得られる理由は定かではないが、各樹脂の分子中に、相分離や化学結合による適度に架橋点となる部分が生じるため、温度変化によりガラス状態からゴム状態になった場合の変化が少なく、ゴム状態を維持できるものと考えられる。
[グラフトポリマー]
本発明の熱転写受像シート用樹脂は、ポリエステルからなるセグメント(A1)及び付加重合系樹脂からなるセグメント(A2)からなるグラフトポリマーを含む。当該グラフトポリマーは、単独で又は2種以上組み合わせて用いてもよい。
本発明の熱転写受像シート用樹脂における当該グラフトポリマーの含有量は、優れた離型性及び染着性を付与し、にじみを抑制する観点から、好ましくは80〜100モル%、より好ましくは90〜100モル%以上、更に好ましくは実質的に100モル%である。
グラフトポリマーを構成するセグメント(A1)とセグメント(A2)との重量比[セグメント(A1)/セグメント(A2)]は、上述の範囲の貯蔵弾性率を有する樹脂を得、優れた染着性及び離型性を付与し、にじみを抑制する観点から、好ましくは60/40〜90/10、より好ましくは65/35〜90/10、より好ましくは75/25〜90/10、更に好ましくは85/15〜90/10である。
また、セグメント(A1)がセグメント(A2)より多く存在することで、微細な相分離構造を形成しながらも、セグメント(A1)の分子構造に由来する染着性を十分に発揮させることができるものと考えられる。
グラフトポリマーの酸価は、分散安定性の観点から、好ましくは5〜40mgKOH/g、より好ましくは5〜35mgKOH/gである。
上記のグラフトポリマーとして、好ましくは次の二態様が挙げられる。
第1の態様としては、セグメント(A1)が主鎖であり、セグメント(A2)が側鎖であるグラフトポリマー(P1)である場合、第2の態様としては、セグメント(A2)が主鎖であり、セグメント(A1)が側鎖であるグラフトポリマー(P2)の場合である。グラフトポリマー(P2)は、セグメント(A1)が、架橋剤により架橋されてなるポリエステルである。
いずれの態様でも本発明の効果を発揮するが、なかでも、セグメント(A1)が主鎖で、セグメント(A2)が側鎖であるグラフトポリマー(P1)の方が、染着性及び離型性の観点から好ましい。
グラフトポリマー(P1)の酸価は、分散安定性の観点から、好ましくは5〜40mgKOH/g、より好ましくは5〜35mgKOH/g、更に好ましくは10〜35mgKOH/gである。
一方、グラフトポリマー(P2)の酸価は、上述の範囲のガラス転移温度及び貯蔵弾性率を有する樹脂を得る観点から、好ましくは5〜25mgKOH/g、より好ましくは8〜22mgKOH/g、更に好ましくは10〜20mgKOH/gである。
また、グラフトポリマー(P2)の数平均分子量は、離型性及び染着性の観点から、好ましくは3000〜8000、より好ましくは3000〜7000、更に好ましくは3000〜5000である。
これらの数平均分子量及び酸価は、実施例に記載の方法により求められる。
なお、グラフトポリマー(P2)においては、上述の範囲のガラス転移温度及び貯蔵弾性率を有する樹脂を得る観点から、上述の数平均分子量及び酸価の好適範囲に属することが好ましい。つまり、グラフトポリマー(P2)の数平均分子量が3000〜8000であり、酸価が5〜25mgKOH/gであることが好ましい。
熱転写受像シート用樹脂において、グラフトポリマーのメチルエチルケトン不溶分は、熱転写受像シートの離型性及び染着性を向上させる観点から、好ましくは50〜85重量%、より好ましくは55〜83重量%、より好ましくは60〜81重量%、更に好ましくは63〜79重量%である。このメチルエチルケトン不溶分は、実施例に記載の方法により求められる。
当該メチルエチルケトン不溶分は、グラフトポリマーの分岐及び架橋部分となる、後述の非芳香族性の炭素−炭素不飽和結合を有するアルコール、非芳香族性の炭素−炭素不飽和結合を有するカルボン酸、両反応性モノマー、及びオキサゾリン化合物等の架橋剤の量によって調節することができる。
以下、本発明の熱転写受像シート用樹脂の成分、各態様、及び熱転写受像シートについて説明する。
(ポリエステル樹脂からなるセグメント(A1))
本発明の熱転写受像シート用樹脂に含有されるグラフトポリマーを構成するセグメント(A1)は、ポリエステルからなるセグメントであるため、アルコール成分由来の構成単位及びカルボン酸成分由来の構成単位より構成される。以下に原料であるモノマーとして用いられる、アルコール成分及びカルボン酸成分について説明する。
本発明において、セグメント(A1)の原料モノマーであるアルコール成分として、好ましくは、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンのアルキレンオキサイド付加物を50モル%以上含むアルコール成分とカルボン酸成分とを縮重合して得られるポリエステル樹脂からなるセグメントである。セグメント(A1)は、上述のとおり、本発明の熱転写受像シート用樹脂に含有されるグラフトポリマーにおける主鎖又は側鎖のいずれであってもよい。
2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンのアルキレンオキサイド付加物は、具体的には下記一般式(I)で表される化合物が好ましい。この化合物は、分子内に2つの芳香族環、すなわち染料に似た構造を有するため、染料との親和性が高く、熱転写受像シートの染着性の向上に寄与し、また、剛直で、水分に親和性の低い構造をしているため、樹脂が硬くなり熱転写受像シートの離型性の向上に寄与すると考えられる。
Figure 0005756286
一般式(I)において、R1O、R2Oはいずれもオキシアルキレン基であり、好ましくはそれぞれ独立に炭素数1〜4のオキシアルキレン基であり、より好ましくはオキシエチレン基又はオキシプロピレン基である。
x及びyは、アルキレンオキサイドの付加モル数に相当し、それぞれ正の数である。さらに、カルボン酸成分との反応性の観点から、xとyとの和の平均値は、好ましくは2〜7、より好ましくは2〜5、更に好ましくは2〜3である。
また、x個のR1O又はy個のR2Oは、各々同一であっても異なっていてもよいが、熱転写受像シートの染着性及び熱転写受像シートにおける中間層と染料受容層との密着性の観点から、同一であることが好ましく、オキシプロピレン基であることがより好ましい。2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンのアルキレンオキサイド付加物は単独で又は2種以上を組み合わせて使用してもよい。
熱転写受像シートの離型性及び染着性の観点から、前記オキシプロピレン基の含有量が、前記オキシアルキレン基中、好ましくは50〜100モル%、より好ましくは60〜100モル%、より好ましくは70〜100モル%、更に好ましくは85〜100モル%、更に好ましくは実質的に100モル%である。他のオキシアルキレン基としては、熱転写受像シートの染着性の観点から、オキシエチレン基、オキシトリメチレン基が好ましく、熱転写受像シートの染着性の観点から、オキシエチレン基がより好ましい。
2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンのアルキレンオキサイド付加物は、熱転写受像シートの離型性及び染着性の観点から、アルコール成分中、好ましくは50モル%以上、より好ましくは70モル%以上、より好ましくは80モル%以上、更に好ましくは90モル%以上、更に好ましくは実質100モル%含有される。なお、本発明において、アルキレンオキサイド付加物とは、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンにオキシアルキレン基を付加した構造全体を意味するものである。
セグメント(A1)の原料モノマーであるアルコール成分には、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンのアルキレンオキサイド付加物とともに、これ以外のアルコール成分を用いることができる。
具体的には、セグメント(A1)がグラフトポリマーの主鎖である場合、セグメント(A1)の構成単位の由来する原料モノマー(以下、単に「セグメント(A1)の原料モノマー」ともいう)としては、非芳香族性の炭素−炭素不飽和結合を有するアルコール、例えば不飽和脂肪族アルコールを含むアルコール成分を用いることが好ましい。不飽和脂肪族アルコール中の炭素−炭素不飽和結合の部分は、前記グラフトポリマー中では、セグメント(A2)との結合部分となることができ、その場合、該不飽和結合は、飽和結合となる。非芳香族性の炭素−炭素不飽和結合を有するアルコール(不飽和脂肪族アルコール)としては、アリルアルコール等が挙げられる。
その他のアルコール成分としては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール(1,2−プロパンジオール)、グリセリン、ペンタエリスリトール、トリメチロールプロパン、水素添加ビスフェノールA、ソルビトール、又はそれらのアルキレン(炭素数2〜4)オキサイド付加物(平均付加モル数1〜16)等が挙げられる。前記アルコール成分は、単独で又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。
セグメント(A1)はポリエステル樹脂であるため、原料モノマーとして、アルコール成分以外にカルボン酸成分が用いられる。
セグメント(A1)が前記グラフトポリマーの主鎖である場合、セグメント(A1)の原料モノマーであるカルボン酸成分には、上述のガラス転移温度及び貯蔵弾性率を有する樹脂を得る観点から、不飽和脂肪族カルボン酸及び/又は不飽和脂環式カルボン酸等の非芳香族性の炭素−炭素不飽和結合を有するカルボン酸を含むことが好ましい。該炭素−炭素不飽和結合の部分は、本発明の熱転写シート用樹脂中では、セグメント(A2)との結合部分となることが好ましく、その場合、該不飽和結合は、飽和結合となる。
非芳香族性の炭素−炭素不飽和結合を有するカルボン酸(不飽和脂肪族カルボン酸、不飽和脂環式カルボン酸)としては、フマル酸、マレイン酸、アクリル酸、メタクリル酸、アルケニル基を有するコハク酸等の不飽和脂肪族カルボン酸;テトラヒドロフタル酸等の不飽和脂環式カルボン酸等、及びそれらの酸の無水物等が挙げられる。反応性の観点から、フマル酸、マレイン酸、テトラヒドロフタル酸が好ましく、フマル酸がより好ましい。
カルボン酸成分中、非芳香族性の炭素−炭素不飽和結合を有するカルボン酸の含有量は、上述のガラス転移温度及び貯蔵弾性率を有する樹脂を得るための観点から、好ましくは4〜45モル%、より好ましくは10〜45モル%、より好ましくは15〜45モル%、更に好ましくは18〜43モル%である。
その他のカルボン酸としては、例えば、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸等の芳香族ジカルボン酸;アジピン酸、コハク酸、アルキル基を有するコハク酸等の脂肪族ジカルボン酸;シクロヘキサンジカルボン酸類、デカリンジカルボン酸類等の脂環族ジカルボン酸;トリメリット酸、ピロメリット酸等の3価以上の多価カルボン酸、それらの酸の無水物及びそれらのアルキル(炭素数1〜3)エステル等が挙げられる。熱転写受像シートの染着性の観点から、芳香族ジカルボン酸及び脂環族ジカルボン酸が好ましく、シクロヘキサンジカルボン酸、イソフタル酸がより好ましい。これらの中でも、芳香族ジカルボン酸が好ましく、イソフタル酸がより好ましい。前記カルボン酸成分は、単独で又は2種以上が含まれていてもよい。
なお、ポリエステル樹脂からなるセグメント(A1)の構成単位の由来する原料モノマーのうち、非芳香族性の炭素−炭素不飽和結合を有する原料モノマーとして、不飽和脂肪族カルボン酸、不飽和脂環式カルボン酸、不飽和脂肪族アルコールから選ばれる1種以上を含めばよいが、反応性の観点から、不飽和脂肪族カルボン酸及び/又は不飽和脂環式カルボン酸を含むことが好ましく、不飽和脂肪族カルボン酸及び/又は不飽和脂環式カルボン酸のみであることがより好ましい。
熱転写受像シートの離型性及び保存安定性の観点から、セグメント(A1)の酸価は、好ましくは5〜40mgKOH/g、より好ましくは5〜35mgKOH/g、更に好ましくは5〜30mgKOH/g、更に好ましくは10〜25mgKOH/gである。このように、セグメント(A)は少量のカルボキシ基を有することが好ましい。このセグメント(A1)が有する少量のカルボキシ基が、ポリエステル樹脂セグメント(A1)及び付加重合系樹脂セグメント(A2)を液中に均質に分散させ、更に本発明の好ましい態様である、分散性に乏しい前記剛直構造のポリエステル樹脂セグメント(A1)であっても液中に均質に分散させ、その結果として染料受容層の表面が平滑になることにより、離型性及び染着性に良好に作用するものと考えられる。
また、染料受容層に用いた場合の造膜性の観点から、セグメント(A1)の数平均分子量は、好ましくは1,000〜10,000、より好ましくは2,000〜8,000、更に好ましくは3,000〜5,000である。
(付加重合系樹脂からなるセグメント(A2))
本発明の熱転写受像シート用樹脂に含有されるグラフトポリマーを構成するセグメント(A2)は、付加重合性モノマー(a2)(以下、モノマー(a2)ともいう)に由来する構成単位からなる付加重合系樹脂からなるセグメントである。セグメント(A2)は、上述のとおり、グラフトポリマーにおける主鎖又は側鎖のいずれであってもよい。
付加重合系樹脂からなるセグメント(A2)は、ポリエステル樹脂からなるセグメント(A1)とは相溶しにくいため、微細な相分離構造を形成し、その界面からの染料の浸透性が高まり、染料受容層の表面にインクシートとの親和性に乏しい部分が配向する。これにより、熱転写受像シートの染着性及び離型性が大きく向上するものと考えられる。
本発明に用いられる付加重合性モノマー(a2)としては、スチレン、メチルスチレン、α−メチルスチレン、β−メチルスチレン、t−ブチルスチレン、クロロスチレン、クロロメチルスチレン、メトキシスチレン、スチレンスルホン酸又はその塩等のスチレン類;(メタ)アクリル酸アルキル(炭素数1〜18)、(メタ)アクリル酸ベンジル、(メタ)アクリル酸ジメチルアミノエチル等の(メタ)アクリル酸エステル;エチレン、プロピレン、ブタジエン等のオレフィン類;塩化ビニル等のハロビニル類;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等のビニルエステル類;ビニルメチルエーテル等のビニルエーテル類;ビニリデンクロリド等のハロゲン化ビニリデン;N−ビニルピロリドン等のN−ビニル化合物等が挙げられる。
これらのなかでは、スチレン類及び(メタ)アクリル酸エステルが好ましく、なかでも、芳香族基を有する付加重合性モノマーがより好ましく、スチレン、メチルスチレン、ベンジルメタクリレート及びベンジルアクリレートが更に好ましい。これらのなかでも、モノマーの原料価格、熱転写受像シートの離型性及び保存安定性の観点からは、スチレンがより好ましい。
芳香族基を有する付加重合性モノマー(a2)を由来とする構成単位の含有量は、熱転写受像シートの離型性及び染着性の観点から、セグメント(A2)中、好ましくは55重量%以上、より好ましくは70重量%以上、より好ましくは85重量%以上、より好ましくは90重量%以上、更に好ましくは実質的に100重量%である。
セグメント(A2)を側鎖とし、セグメント(A1)を主鎖とするグラフトポリマー(P1)において、セグメント(A2)と、セグメント(A1)の原料モノマーのうち不飽和脂肪族カルボン酸、不飽和脂環式カルボン酸及び不飽和脂肪族アルコールの合計量の重量比[セグメント(A2)/セグメント(A1)の不飽和基を有する前記成分の合計]は、熱転写受像シートの染着性及び離型性の観点から、好ましくは1/1〜15/1、より好ましくは1/1〜10/1が、更に好ましくは2/1〜5/1である。
また、グラフトポリマー(P1)において、セグメント(A1)の原料モノマーとして用いられるカルボン酸中、非芳香族性の炭素−炭素不飽和結合を有するカルボン酸の含有量は、上述のガラス転移温度及び貯蔵弾性率を有する樹脂を得るための観点から、好ましくは4〜45モル%、より好ましくは10〜45モル%、より好ましくは15〜45モル%、更に好ましくは18〜43モル%である。
なお、本発明の熱転写受像シート用樹脂がグラフトポリマー(P1)を2種以上含有する場合、「各グラフトポリマー(P1)の非芳香族性の炭素−炭素不飽和結合を有するカルボン酸の含有量(モル%)」に「配合割合(%)」を乗じた数の合計を、当該非芳香族性の炭素−炭素不飽和結合を有するカルボン酸の含有量とする。
[熱転写受像シート用樹脂の製造方法]
本発明の熱転写受像シート用樹脂に含有されるグラフトポリマーが、セグメント(A1)及び(A2)のいずれを主鎖ないし側鎖とするかによって、好ましい製造方法が異なる。以下、セグメント(A1)が主鎖である場合のグラフトポリマー(P1)、及びセグメント(A2)が主鎖である場合のグラフトポリマー(P2)の好ましい製造方法についてそれぞれ説明する。
(グラフトポリマー(P1)の製造方法)
セグメント(A1)を主鎖とし、セグメント(A2)を側鎖とするグラフトポリマー(P1)は、アルコール成分とカルボン酸成分とを縮重合して、ポリエステル樹脂(a1)(以下、樹脂(a1)ともいう)を調製し、該ポリエステル樹脂(a1)の存在下、付加重合性モノマー(a2)を重合する方法によって得ることができる。その重合方法に制限はなく、樹脂(a1)とモノマー(a2)とを直接混合して重合する方法、樹脂(a1)とモノマー(a2)とを有機溶媒に溶解して重合する方法等が好ましく挙げられる。本発明の熱転写受像シート用樹脂は、下記工程(1)及び(2)を有する方法によって得ることが好ましい。
工程(1):前記ポリエステル樹脂(a1)を水性媒体と混合して、前記ポリエステル樹脂(a1)の水性分散液を得る工程。
工程(2):前記工程(1)で得られた水性分散液に前記付加重合性モノマー(a2)を添加し、重合して熱転写受像シート用樹脂の水性分散液を得る工程。
(ポリエステル樹脂(a1))
樹脂(a1)は、好ましくは、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンのアルキレンオキサイド付加物を50モル%以上含むアルコール成分とカルボン酸成分とを縮重合して得られるポリエステル樹脂であり、前記ポリエステル樹脂からなるセグメント(A1)を構成するのに好ましいものである。
樹脂(a1)は、原料成分として、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンのアルキレンオキサイド付加物を50モル%以上含むアルコール成分を用いて得られるものであることが好ましい。
ここで、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンのアルキレンオキサイド付加物は、前記セグメント(A1)と同様であり、好適な構造及び好適な含有量も同じである。
樹脂(a1)の原料成分であるアルコール成分として、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンのアルキレンオキサイド付加物とともに、これ以外のアルコール成分を使用することができる。樹脂(a1)は、非芳香族性の炭素−炭素不飽和結合を有することが好ましく、非芳香族性の炭素−炭素不飽和結合を有するアルコールを用いることができる。非芳香族性の炭素−炭素不飽和結合を有するアルコールとしては、アリルアルコール等の不飽和脂肪族アルコール等が挙げられる。
その他のアルコールとしては、前記セグメント(A1)の場合と同様である。アルコールは、単独で又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。
樹脂(a1)は、非芳香族性の炭素−炭素不飽和結合を有するものであることが好ましく、ポリエステルの原料成分としてのカルボン酸成分として、非芳香族性の炭素−炭素不飽和結合を有するカルボン酸を好ましく用いることができる。
非芳香族性の炭素−炭素不飽和結合を有するカルボン酸としては、前記セグメント(A1)の場合と同様であり、好適な構造及び好適な含有量も同じであり、フマル酸がより好ましい。
カルボン酸成分中、非芳香族性の炭素−炭素不飽和結合を有するカルボン酸の含有量は、好ましくは4〜45モル%、より好ましくは10〜45モル%、より好ましくは15〜45モル%、更に好ましくは18〜43モル%である。
その他のカルボン酸としては、前記セグメント(A1)の場合と同様であり、好適な構造及び好適な含有量も同じであり、シクロヘキサンジカルボン酸、イソフタル酸が好ましく、イソフタル酸がより好ましい。カルボン酸は、単独で又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。
ポリエステル樹脂(a1)は、例えば、前記アルコール成分とカルボン酸成分とを、窒素ガス等の不活性ガス雰囲気中にて、必要に応じエステル化触媒を用いて、180〜250℃の温度で縮重合することにより製造することができる。
熱転写受像シートの離型性の観点から、ポリエステルはシャープな分子量分布を有することが好ましく、エステル化触媒を用いて縮重合をすることが好ましい。エステル化触媒としては、スズ触媒、チタン触媒、三酸化アンチモン、酢酸亜鉛、二酸化ゲルマニウム等の金属化合物等が挙げられる。ポリエステルの合成におけるエステル化反応の反応効率の観点から、スズ触媒が好ましい。スズ触媒としては、酸化ジブチルスズ、ジオクチル酸スズ、これらの塩等が好ましく用いられる。
また、本発明においては、縮重合における不要なラジカル重合を防止するため、ラジカル重合禁止剤を用いることが好ましい。ラジカル重合禁止剤としては、4−t−ブチルカテコール等が好ましい。
熱転写受像シートの離型性及び保存安定性の観点から、樹脂(a1)の軟化点は好ましくは80〜165℃であり、ガラス転移温度は好ましくは50〜85℃である。熱転写受像シートの離型性及び保存安定性の観点から、樹脂(a1)の酸価は、好ましくは5〜40mgKOH/g、より好ましくは5〜35mgKOH/g、更に好ましくは5〜30mgKOH/g、更に好ましくは10〜25mgKOH/gである。
ガラス転移温度、軟化点及び酸価はいずれも用いるモノマーの種類、配合比率、縮重合の温度、反応時間を適宜調節することにより所望のものを得ることができる。
また、染料受容層に用いた場合の造膜性の観点から、樹脂(a1)の数平均分子量は、好ましくは1,000〜10,000、より好ましくは2,000〜8,000、更に好ましくは3,000〜5,000である。
(付加重合性モノマー(a2))
本発明に用いられる付加重合性モノマー(a2)は、前記の付加重合系樹脂からなるセグメント(A2)の原料モノマーとして記載したものと同じである。付加重合性モノマー(a2)中、芳香族基を有する付加重合性モノマーの含有量は、好ましくは55重量%以上、より好ましくは70重量%以上、より好ましくは85重量%以上、より好ましくは90重量%以上、更に好ましくは実質的に100重量%である。芳香族基を有する付加重合性モノマーとしては、スチレン、ベンジルメタクリレート、ベンジルアクリレートが好ましい。これらの中でも、モノマーの原料価格、熱転写受像シートの離型性及び保存安定性の観点から、スチレンがより好ましい。
<工程(1)>
工程(1)は、ポリエステル樹脂(a1)を水性媒体と混合して、前記ポリエステル樹脂(a1)の水性分散液を得る工程である。
前記ポリエステル樹脂(a1)を分散させる水性媒体とは、水を主成分とするもの、すなわち、水の含有量が50重量%以上の媒体である。環境安全性の観点から、水性媒体中の水の含有量は、好ましくは80重量%以上、より好ましくは90重量%以上、更に好ましくは実質的に100重量%である。水以外の成分としては、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール等のアルコール系溶媒;アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、ジプロピルケトン、メチルイソブチルケトン、メチルイソプロピルケトン等のケトン系溶媒;テトラヒドロフラン等のエーテル系溶媒等の、水に溶解する有機溶媒が挙げられる。
水性媒体中にポリエステル樹脂(a1)を分散させる方法としては、前記ポリエステル樹脂(a1)をケトン系溶媒に溶解させ、後述する中和剤を加えてポリエステル樹脂(a1)のカルボキシル基をイオン化し、次いで水を加えて水相に転相する方法が挙げられ、水を加えた後にケトン系溶媒を留去して水相に転相することが好ましい。
より具体的には、例えば、撹拌機、還流冷却管、温度計、滴下ロート及び窒素ガス導入管を備えた反応器を準備し、ケトン系溶媒に溶解したポリエステル樹脂(a1)に、中和剤等を加え、カルボキシル基をイオン化し(すでにイオン化されている場合は不要)、次いで水を加えて水相に転相する方法が挙げられ、水を加えた後にケトン系溶媒を留去して水相に転相することが好ましい。
ポリエステル樹脂(a1)のケトン系溶媒への溶解操作、及びその後の中和剤の添加は、通常ケトン系溶媒の沸点以下の温度で行う。用いる水としては、例えば、脱イオン水等が挙げられる。
ケトン系溶媒としては、前記のものを用いることができ、ポリエステル樹脂(a1)の溶解性及び溶媒の留去の容易性の観点から、好ましくはメチルエチルケトンである。
また、中和剤としては、例えば、アンモニア水、水酸化ナトリウム等のアルカリ水溶液;アリルアミン、イソプロピルアミン、ジイソプロピルアミン、エチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、2−エチルヘキシルアミン、トリ−n−オクチルアミン、t−ブチルアミン、sec−ブチルアミン、プロピルアミン、メチルアミノプロピルアミン、ジメチルアミノプロピルアミン、n−プロパノールアミン、ブタノールアミン、5−アミノ−4−オクタノール、モノエタノールアミン、N,N−ジメチルエタノールアミン、イソプロパノールアミン、ネオペンタノールアミン、ジグリコールアミン、エチレンジアミン、ピペラジン等のアミン類等が挙げられる。中和剤の使用量は、少なくともポリエステル樹脂(a1)の酸価を中和できる量であればよい。
<工程(2)>
工程(2)は、工程(1)で得られた水性分散液に前記付加重合性モノマー(a2)を添加し重合して、熱転写受像シート用樹脂の水性分散液(以下、水性分散液(A)ともいう)を得る工程である。
まず、付加重合性モノマー(a2)をポリエステル樹脂(a1)の水性分散液に添加する。添加量は、ポリエステル樹脂(a1)と付加重合性モノマー(a2)の重量比[ポリエステル樹脂(a1)/付加重合性モノマー(a2)]で、好ましくは60/40〜90/10、より好ましくは65/35〜90/10、より好ましくは75/25〜90/10、更に好ましくは85/15〜90/10である。
また、撹拌の効率の点から、更に水等を加えてもよい。
次に、ポリエステル樹脂(a1)の存在下、付加重合性モノマー(a2)を重合する。
重合には、公知のラジカル重合開始剤、架橋剤等を必要に応じて添加することが好ましい。ラジカル重合開始剤としては、水溶性のラジカル重合開始剤を用いることが好ましく、過硫酸塩を用いることがより好ましい。
前記のポリエステル樹脂(a1)と付加重合性モノマー(a2)とを含有する混合液を加熱することで重合反応を進行させる。重合温度は、用いられる重合開始剤の種類にもよるが、例えば、過硫酸ナトリウムを用いる場合には、重合反応を効率的に行う観点から、好ましくは60〜100℃、より好ましくは70〜90℃である。
以上のようにして得られた水性分散液(A)中のグラフトポリマー(P1)のガラス転移温度は、優れた染着性及び離型性を付与し、にじみを抑制する観点から、50〜80℃であり、好ましくは55〜80℃、より好ましくは58〜75℃、更に好ましくは60〜70℃である。
水性分散液(A)の固形分濃度は、樹脂粒子の分散性及び生産性の観点から、好ましくは20〜40重量%、より好ましくは25〜40重量%、更に好ましくは30〜40重量%である。
水性分散液(A)の25℃におけるpHは、水性分散液(A)の保存安定性の観点から、好ましくは5.0〜10.0、より好ましくは6.0〜9.0、更に好ましくは6.5〜9.0である。
水性分散液(A)中の樹脂粒子の体積中位粒径(D50)は、熱転写受像シートを得る際の造膜性の観点から、好ましくは20〜1000nm、より好ましくは50〜800nm、更に好ましくは80〜500nmである。ここで「体積中位粒径(D50)」とは、体積分率で計算した累積体積頻度が粒径の小さい方から計算して50%になる粒径を意味する。その測定方法は実施例に記載の通りである。
(グラフトポリマー(P2)の製造方法)
セグメント(A2)を主鎖とし、セグメント(A1)を側鎖とし、該セグメント(A1)が、架橋剤により架橋されてなる架橋ポリエステルであるグラフトポリマー(P2)は、カルボキシ基を有する付加重合系樹脂存在下でポリエステル樹脂(a1)の原料モノマーを縮重合反応させる方法や、カルボキシ基を有する付加重合系樹脂とポリエステル樹脂(a1)を得たのち、縮合させる方法等によって得ることができる。いずれの方法を用いてもよいが、操作効率の観点から前者が好ましい。なかでも、下記工程(3)及び(4)を有する方法によって得ることが好ましく、更に工程(5)及び工程(6)を行うことで水性分散液を得ることがより好ましい。
工程(3):付加重合性モノマー(a2)とカルボキシ基を有するビニルモノマーとから、付加重合反応により、カルボキシ基を有する付加重合系樹脂を得る工程。
工程(4):前記のカルボキシ基を有する付加重合系樹脂とポリエステル樹脂(a1)の原料モノマーとを縮重合反応により、グラフトポリマーを得る工程。
工程(5):工程(4)で得られたグラフトポリマーを有機溶媒に溶解し、さらに中和剤を添加し、グラフトポリマーの溶液を得る工程。
工程(6):工程(5)で得られた溶液に水を添加して熱転写受像シート用樹脂の水性分散液を得る工程。
<工程(3)>
工程(3)は、付加重合性モノマー(a2)とカルボキシ基を有するビニルモノマーとから、付加重合反応により、カルボキシ基を有する付加重合系樹脂を得る工程である。
本工程において、重合開始剤、架橋剤等を用いてもよく、ジブチルパーオキサイド等が好ましい。反応温度は、重合開始剤の種類にもよるが、付加重合反応を効率的に行う観点から、好ましくは100〜180℃、より好ましくは140〜170℃である。
カルボキシ基を有するビニルモノマーとは、分子内に、カルボキシ基とエチレン性不飽和結合とを有する化合物であり、付加重合反応及び縮重合反応の両方の反応が可能な両反応性モノマーである。具体的には、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、チグリン酸、2−ペンテン酸、4−ペンテン酸、2−メチル−2−ペンテン酸、4−メチル−2−ペンテン酸、2−ヘキセン酸、5−ヘキセン酸等が挙げられ、なかでも、熱転写受像シートの離型性を向上させる観点から、重合性が良好であるアクリル酸及びメタクリル酸が好ましい。
カルボキシ基を有するビニルモノマーの使用量は、ポリエステル樹脂(a1)への付加重合系樹脂の分散性と、付加重合反応及び縮重合反応の反応制御の観点から、前記のポリエステル樹脂(a1)の原料モノマーであるカルボン酸成分全量に対し、好ましくは1〜40モル%、より好ましくは5〜30モル%である。
<工程(4)>
前記のカルボキシ基を有する付加重合系樹脂とポリエステル樹脂(a1)の原料モノマーとを縮重合反応により、グラフトポリマーを得る工程である。好ましくは触媒の存在下で反応させ、反応温度は、好ましくは150〜250℃、より好ましくは170〜240℃、さらに好ましくは175〜240℃である。
なお、本発明の効果を阻害しない範囲において、工程(3)及び(4)は、同時にあるいは並行して行ってもよいが、工程(3)の後に工程(4)を行うことが好ましい。
工程(3)の後に工程(4)を行う場合、工程(3)の際に、付加重合性モノマー(a2)とカルボキシ基を有するビニルモノマーのみを用いて反応を行い、工程(4)で樹脂(a1)の原料モノマーを混合するか、工程(3)の際に、付加重合性モノマー(a2)、カルボキシ基を有するビニルモノマー及び樹脂(a1)の原料モノマーを混合し、付加重合反応は起こるが、縮重合反応の生じにくい温度と圧力に調整して、工程(3)を行い、その後温度と圧力を縮重合反応に適する条件にすることで、工程(4)を行う。
<工程(5)>
工程(5)は、工程(4)で得られたグラフトポリマーを有機溶媒に溶解し、さらに中和剤を添加し、グラフトポリマーの溶液を得る工程である。
有機溶媒としては、前記グラフトポリマーの溶解性及び乾燥時の溶媒の揮発性の観点から、ケトン系溶媒、トルエンが好ましく、ケトン系溶媒がより好ましい。
ケトン系溶媒としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、ジプロピルケトン、メチルイソブチルケトン、メチルイソプロピルケトン等が挙げられる。これらの中でも、前記グラフトポリマーの溶解性及び溶媒の留去の容易性の観点から、メチルエチルケトンが好ましい。
前記グラフトポリマーを有機溶媒に溶解する方法としては、前記グラフトポリマーと有機溶媒とを混合して、常温又は加温状態で撹拌して溶解させる方法が挙げられる。
中和剤は、前記グラフトポリマーのカルボキシル基をイオン化し、次の工程で水を加えた後、水系に転相するために用いられる。
中和剤としては、工程(1)で用いたものと同じ化合物を挙げることができ、アンモニア水が好ましい。これらの中和剤の使用量は、少なくとも前記グラフトポリマーの酸価を中和できる量であればよい。
中和剤の添加は、通常有機溶媒の1気圧での沸点以下の温度で行われる。
なお、工程(5)では、本発明の効果を損なわない範囲で、前記グラフトポリマー以外の樹脂を併用することもできる。
<工程(6)>
工程(6)は、工程(5)で得られた溶液に水を添加して熱転写受像シート用樹脂の水性分散液(以下、水性分散液(B)ともいう)を得る工程である。
具体的には、例えば、撹拌機、還流冷却管、温度計、滴下ロート、窒素ガス導入管のついた反応器を準備し、工程(5)で得られた溶液に、水を加えて水相に転相する。好ましくは、水を加えた後、有機溶媒を留去して水相に転相する。また、ここで用いられる水としては、例えば脱イオン水等が挙げられる。
本工程で得られる水性分散液(B)において、本発明の効果を損なわない範囲で、水以外の成分を含むことができる。
用いられる水以外の成分としては、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、アセトン、メチルエチルケトン、テトラヒドロフラン等の水に溶解する有機溶媒が挙げられる。
水性分散液の分散媒体としては、水を主成分とするもの、すなわち、水が50重量%以上のものが好ましい。環境性の観点から、媒体中の水の含有量は、好ましくは80重量%以上、より好ましくは90重量%以上、更に好ましくは実質的に100重量%である。
水性分散液中(B)の樹脂粒子の体積中位粒子(D50)は、熱転写受像シートを得る際の造膜性の観点から、好ましくは20〜1000nm、より好ましくは50〜800nm、更に好ましくは80〜500nmである。ここで「体積中位粒径(D50)」とは、体積分率で計算した累積体積頻度が粒径の小さい方から計算して50%になる粒径を意味し、その測定方法は実施例に示す通りである。
グラフトポリマー(P2)の製造方法では、熱転写受像シートの離型性の観点から、水性分散液中のグラフトポリマー(以下、単に樹脂ともいう)を架橋する工程を有することが好ましく、セグメント(A1)を構成するポリエステル樹脂が、オキサゾリン基を有する化合物(以下、「オキサゾリン化合物」ということがある)により架橋されていることがより好ましい。オキサゾリン化合物により架橋された樹脂は、水系媒体中で、前記樹脂粒子と前記オキサゾリン化合物とを混合して架橋反応させて製造することが好ましい。
オキサゾリン化合物としては、分子内にオキサゾリン基を複数含有するものが使用可能である。分子内にオキサゾリン基を複数含有する化合物としては、2,2’−(1,3−フェニレン)−ビス−2−オキサゾリン、2,2’−(1,4−フェニレン)−ビス−2−オキサゾリン等の2官能タイプ;オキサゾリン基を含有する重合性単量体を重合した多官能タイプ(重合体)が挙げられる。
オキサゾリン化合物としては、樹脂との架橋反応による架橋効果が効果的に発現しうる観点から、オキサゾリン基を含有する重合体が好ましく用いられる。オキサゾリン基を含有する重合体は、例えば、オキサゾリン基を含有する重合性単量体を重合することによって得られる。必要に応じて、オキサゾリン基を有する重合性単量体と共重合可能な、オキサゾリン基を有しない重合性単量体との共重合によって得られる。
オキサゾリン基を有する重合性単量体としては、例えば、2−ビニル−2−オキサゾリン、2−ビニル−4−メチル−2−オキサゾリン、2−ビニル−5−メチル−2−オキサゾリン、2−イソプロペニル−2−オキサゾリン、2−イソプロペニル−4−メチル−2−オキサゾリン、2−イソプロペニル−5−メチル−2−オキサゾリン、2−イソプロペニル−5−エチル−2−オキサゾリン等が挙げられる。これらは1種類のみを用いても、2種類以上を併用してもよい。これらの中でも、2−イソプロペニル−2−オキサゾリンが、工業的に入手しやすいため好ましい。
オキサゾリン基を有しない重合性単量体としては、例えば、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸n−ブチル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸−2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸メトキシポリエチレングリコール、(メタ)アクリル酸ラウリル、(メタ)アクリル酸とポリエチレングリコールとのモノエステル化物、(メタ)アクリル酸−2−アミノエチル及びその塩、(メタ)アクリル酸−1,2,2,6,6−ペンタメチルピペリジン等の(メタ)アクリル酸エステル;(メタ)アクリル酸ナトリウム、(メタ)アクリル酸カリウム等の(メタ)アクリル酸塩;アクリロニトリル等の不飽和ニトリル;(メタ)アクリルアミド、N−メチロール(メタ)アクリルアミド等の不飽和アミド;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等のビニルエステル;メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル等のビニルエーテル;エチレン、プロピレン等のα−オレフィン;塩化ビニル、塩化ビニリデン、フッ化ビニル等のハロゲン含有α,β−不飽和脂肪族炭化水素;スチレン、ジビニルベンゼン等のα,β−不飽和芳香族炭化水素;等を挙げることができる。これらは単独で又は2種以上組み合わせて用いてもよい。
オキサゾリン基を含有する重合体の重量平均分子量は、樹脂との架橋反応性及び生産性の観点から、好ましくは500〜2,000,000、より好ましくは1,000〜1,000,000である。
水性分散液において、オキサゾリン化合物は、樹脂との架橋反応性及び生産性の観点から、水性媒体中に分散又は溶解されたものとして含有されることが好ましい。
なお、オキサゾリン基を含有する重合体の一般的な市販品としては、株式会社日本触媒製のエポクロスWSシリーズ(水溶性タイプ、主鎖アクリル)、Kシリーズ(エマルションタイプ、主鎖スチレン/アクリル)等が使用可能である(いずれも商品名)。
前記オキサゾリン化合物の含有量あるいは添加量は、樹脂との架橋反応性及び生産性の観点から、水性分散液(B)中の樹脂100重量部に対して、固形分として、好ましくは0.1〜30重量部、より好ましくは1〜20重量部である。
樹脂にオキサゾリン化合物が適量添加され、且つ所定温度で混合することにより、樹脂分散液に分散している樹脂粒子の一部が架橋される。この際の温度は、好ましくは60〜100℃、より好ましくは70〜98℃である。この温度範囲で加熱して混合することで、樹脂の少なくとも一部がオキサゾリン化合物により適度に架橋される。オキサゾリン化合物による樹脂の架橋の存在は、架橋によって生成するアミド基の有無を分析することにより確認することができる。
以上のようにして得られた水性分散液(B)中のグラフトポリマー(P2)のガラス転移温度は、優れた染着性及び離型性を付与し、にじみを抑制する観点から、50〜80℃であり、好ましくは55〜80℃、より好ましくは58〜75℃、更に好ましくは60〜70℃である。
水性分散液(B)の固形分濃度は、樹脂粒子の分散性及び生産性の観点から、好ましくは20〜40重量%、より好ましくは25〜40重量%、更に好ましくは30〜40重量%である。
また、水性分散液(B)の25℃におけるpHは、樹脂分散液の保存安定性の観点から、好ましくは5.0〜10.0、より好ましくは6.0〜9.5、更に好ましくは7.0〜9.1である。
[熱転写受像シート]
本発明の熱転写受像シートは、基材上に、前記熱転写受像シート用樹脂を含む染料受容層を有する。
(基材)
基材としては、例えば、合成紙(ポリオレフィン系、ポリスチレン系等)、上質紙、アート紙、コート紙、キャストコート紙、壁紙、裏打用紙、合成樹脂又はエマルジョン含浸紙、合成ゴムラテックス含浸紙、合成樹脂内添紙、板紙等、セルロース繊維紙、ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレート、ポリスチレン、ポリメタクリレート、ポリカーボネート等の各種の樹脂のフイルム又はシート等が使用でき、また、これらの樹脂に白色顔料や充填剤を加えて成膜した白色不透明フイルムあるいは発泡させた発泡シート等も使用できる。また、前記基材を組み合わせた積層体も使用できる。
これらの基材の厚みは、例えば、10〜300μm程度のものを用いることができる。前記の如き基材には、染料受容層との密着力を向上する観点から、その表面にプライマー処理やコロナ放電処理を施すことが好ましい。
(染料受容層)
本発明の熱転写受像シートにおける染料受容層は、本発明の熱転写受像シート用樹脂を含有する。
染料受容層は、樹脂を有機溶媒に溶解して得られた塗工液形態、又は樹脂の各々を有機溶媒や水に分散させて得られた樹脂分散液を含む塗工液形態で用いて製造することができ、環境安全性等の観点から、後者が好ましく、下記の工程(7)〜(8)を行うことによって製造することがより好ましい。
工程(7):工程(2)又は工程(6)で得られた熱転写受像シート用樹脂の水性分散液を含有する染料受容層用塗工液を調製する工程。
工程(8):工程(7)で得られた染料受容層用塗工液を用いて染料受容層を設ける工程。
<工程(7)>
工程(7)は、工程(2)又は工程(6)で得られた熱転写受像シート用樹脂の水性分散液を含有する染料受容層用塗工液を調製する工程である。
染料受容層用塗工液は、造膜剤を含有することが好ましい。造膜剤としては、ブチルカルビトールアセテート、ジエチルカルビトール、ゼラチン等が挙げられる。染料受容層の強度及び離型性の観点から、ゼラチンが好ましい。これらの造膜剤の含有量は、染料受容層用塗工液中、樹脂100重量部に対し、好ましくは0.1〜20重量部、より好ましくは0.5〜10重量部である。
造膜剤を均一に溶解させる観点から、予め造膜剤を水に溶解しておくことが好ましく、前記熱転写受像シート用樹脂組成物の水性分散液と造膜剤の水溶液とを混合し、撹拌して塗工液を得ることが好ましい。好適に用いられる撹拌機としては、ボールミル等が挙げられる。造膜剤を溶解状態で均一に混合するために、撹拌温度は、好ましくは30〜60℃、より好ましくは40〜50℃である。
また、染料受容層用塗工液は、熱転写時における熱転写受像シートの離型性を更に良好にする観点から、離型剤を含有することが好ましい。離型剤としては、例えば、分散性あるいは水溶性の変性シリコーンオイル等を適宜使用することができる。これらの離型剤の含有量は、染料受容層用塗工液中、樹脂100重量部に対し、好ましくは0.1〜20重量部、より好ましくは0.5〜10重量部である。離型剤の市販品としては、信越化学工業株式会社製の「KF−615A」(商品名)等を好ましく用いることができる。
離型剤を均一に分散又は溶解するために、ボールミル等の撹拌機を用いることが好ましく、分散又は溶解する温度は20〜40℃が好ましい。
染料受容層用塗工液は、更に、染料受容層の白色度を向上させて転写画像の鮮明度を高める観点から、酸化チタン、酸化亜鉛、カオリンクレー、炭酸カルシウム等の顔料や充填剤を含有することができる。これらの顔料や充填剤の含有量は、本発明の熱転写受像シートの白色度の観点から、染料受容層用塗工液中、樹脂100重量部に対し、好ましくは0.1〜20重量部である。なお、染料受容層用塗工液には、更に必要に応じて、例えば、触媒、硬化剤等の他の添加剤を含有することもできる。
また、染料受容層用塗工液は、本発明の効果を損なわない範囲で、本発明の熱転写受像シート用樹脂以外の他の樹脂を含むことができる。前記他の樹脂の具体例としては、塩化ビニル重合体、塩化ビニル酢酸ビニル共重合体、塩化ビニルアクリル共重合体、ポリウレタンが挙げられ、熱転写受像シートの染着性及び耐光性、並びに樹脂分散液の分散性の観点から塩化ビニルアクリル共重合体が好ましい。
これらの他の樹脂は、樹脂の製造過程で、本発明の熱転写受像シート用樹脂とともに有機溶媒に溶解させることにより染料受容層用塗工液に含有させることもできる。また、樹脂分散液としてから、熱転写受像シート用樹脂の水性分散液へ添加して混合することにより染料受容層用塗工液に含有させることもできる。
<工程(8)>
工程(8)は、工程(7)で得られた染料受容層用塗工液を用いて染料受容層を設ける工程である。
本発明の熱転写受像シートにおける染料受容層は、基材の一方の面に塗工液を塗布及び乾燥して形成することによって得られ、例えば、グラビア印刷法、スクリーン印刷法、グラビア版を用いたリバースロールコーティング法等により塗布することが好ましい。また、後述するように基材と染料受容層との間に中間層を有する場合は、基材の一方の面に中間層用塗工液及び染料受容層用塗工液を重層塗布及び乾燥して中間層及び染料受容層をそれぞれ設けることもできる。
形成される染料受容層の厚さは、通常1〜50μmであり、画質及び生産性の観点から、好ましくは3〜15μmである。また、乾燥後の固形分量としては、染料受容層1m2当たり、好ましくは3〜15gである。
[転写シート]
本発明の熱転写受像シートを使用して熱転写を行う際に使用する転写シート(インクリボン)は、通常、紙やポリエステルフイルム上に昇華性染料を含む染料層、及び染料を受像して得られた画像上に転写される保護層等からなるラミネート層を設けたものであり、任意の転写シートをいずれも使用することができる。
本発明の熱転写受像シートに好適な昇華性染料としては、例えば、イエロー染料では、ピリドンアゾ系、ジシアノスチリル系、キノフタロン系、メロシアニン系;マゼンタ染料では、ベンゼンアゾ系、ピラゾロンアゾメチン系、イソチアゾール系、ピラゾロトリアゾール系;シアン染料では、アントラキノン系、シアノメチレン系、インドフェノール系、インドナフトール系が挙げられる。
熱転写時の熱エネルギーの付与手段としては、任意の付与手段がいずれも使用でき、例えば、サーマルプリンター等の記録装置によって、記録時間をコントロールすることにより、5〜100mJ/mm2程度の熱エネルギーを付与することによって行うことができる。
製造例1、5、6
(ポリエステル樹脂(a1)a、e、fの製造)
表1に示すフマル酸を除くポリエステル樹脂の原料モノマー及びエステル化触媒としてジオクチル酸スズ(II)塩を、温度計、ステンレス製撹拌棒、流下式コンデンサー及び窒素導入管を装備した内容積10リットルの四つ口フラスコに入れ、マントルヒーター中で、窒素雰囲気下、235℃で5時間反応させ、更に減圧して、8.3kPaの圧力下で1時間反応した。次いで、210℃でフマル酸及び4−t−ブチルカテコールを加え、5時間反応させた後、減圧して、20kPaの圧力下にて、ASTM D36−86に従って測定した軟化点が表1に示す温度に達するまで反応させて、ポリエステル樹脂(a1)a、e、fを得た。
製造例2、4
(ポリエステル樹脂(a1)b、dの製造)
表1に示す無水トリメリット酸を除くポリエステル樹脂の原料モノマー及びジオクチル酸スズ(II)塩を、温度計、ステンレス製撹拌棒、流下式コンデンサー及び窒素導入管を装備した内容積10リットルの四つ口フラスコに入れ、マントルヒーター中で、窒素雰囲気下、235℃にて常圧で6時間反応させた後、減圧して、8.0kPaの圧力下で1時間反応した。ついで、200℃まで冷却後、表1に示す無水トリメリット酸を投入し、ASTM D36−86に従って測定した軟化点が表1に示す温度に達するまで、8.0kPaにて反応させて、ポリエステル樹脂(a1)b、dを得た。
製造例3
(グラフトポリマーcの製造:工程(3)及び(4))
表1に示すポリオキシプロピレン(2.2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン及びイソフタル酸を、温度計、ステンレス製撹拌棒、流下式コンデンサー及び窒素導入管を装備した内容積10リットルの四つ口フラスコに入れ、マントルヒーター中で、窒素雰囲気下、160℃の温度で撹拌しつつ、表1に示すスチレン、アクリル酸及びジブチルパーオキサイドの混合物を滴下ロートより70ml/minの滴下速度にて時間かけて滴下した。160℃に保持したまま1時間熟成させた後、200℃まで昇温して、8.0kPaにて1時間、スチレンの除去を行った。その後、表1に示すジオクチル酸スズ(II)塩を加え、235℃にて常圧で6時間反応させた後、減圧して、8kPaの圧力下にて、ASTM D36−86に従って測定した軟化点が表1に示す温度に達するまで反応させて、グラフトポリマーcを得た。
製造例1〜3で得られたポリエステル樹脂(a1)a〜b及びd〜f並びにグラフトポリマーcのそれぞれの物性について、以下の方法により測定した。結果を表1に示す。
[樹脂の軟化点]
フローテスター(株式会社島津製作所製、商品名:CFT−500D)を用い、1gの試料を昇温速度6℃/分で加熱しながら、プランジャーにより1.96MPaの荷重を与え、直径1mm、長さ1mmのノズルから押し出した。温度に対し、フローテスターのブランジャー降下量をプロットし、試料の半量が流出した温度を軟化点とした。
[樹脂のガラス転移温度]
示差走査熱量計(Perkin Elmer社製、商品名:Pyris 6 DSC)を用いて200℃まで昇温し、その温度から降温速度10℃/分で0℃まで冷却したサンプルを昇温速度10℃/分で昇温し、ベースラインの延長線とピークの立ち上がり部分からピークの頂点までの最大傾斜を示す接線との交点の温度をガラス転移温度とした。
[樹脂の酸価]
測定溶媒を、エタノールとエーテルとの混合溶媒から、アセトンとトルエンとの混合溶媒(アセトン:トルエン=1:1(容量比))に変更したこと以外は、JIS K0070に従って測定した。
[樹脂の数平均分子量]
以下の方法により、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより分子量分布を測定し、数平均分子量を算出した。
(1)試料溶液の調製
濃度が0.5g/100mlになるように、樹脂をテトラヒドロフランに溶解させた。次いで、この溶液をポアサイズ2μmのフッ素樹脂フィルター(住友電気工業株式会社製、商品名:FP−200)を用いて濾過して不溶解成分を除き、試料溶液とした。
(2)分子量測定
溶解液としてテトラヒドロフランを毎分1mlの流速で流し、40℃の恒温槽中でカラムを安定させた。そこに試料溶液100μlを注入して測定を行った。試料の数平均分子量は、予め作製した検量線に基づき算出した。検量線は、数種類の単分散ポリスチレン(東ソー株式会社製の単分散ポリスチレン;2.63×103、2.06×104、1.02×105(重量平均分子量)、ジーエルサイエンス株式会社製の単分散ポリスチレン;2.10×103、7.00×103、5.04×104(重量平均分子量))を標準試料として用いて作成した。
測定装置:CO−8010(商品名、東ソー株式会社製)
分析カラム:GMHXL+G3000HXL(いずれも商品名、東ソー株式会社製)
Figure 0005756286
製造例7〜13
(ポリエステル樹脂(a1)の水性分散液の製造:工程(1)、及びグラフトポリマーの水性分散液の製造:工程(5)及び(6))
窒素導入管、還流冷却管、撹拌器及び熱電対を装備した内容積10リットルの四つ口フラスコに、表2に示す種類及び配合量でポリエステル樹脂(a1)a〜b、d〜fを入れ(製造例9においては、表2に示す可塑剤も同時に入れ)、25℃でメチルエチルケトンに溶解させた。次いで、25%アンモニア水を添加して、撹拌下で脱イオン水を加えた後、減圧下60℃でメチルエチルケトンを留去した。室温まで冷却後、200メッシュの金網で濾過し、ポリエステル樹脂(a1)の水性分散液(i)及び(iii)〜(vii)、並びにグラフトポリマーcの水性分散液(ii)をそれぞれ得た。
得られた水性分散液(i)〜(vii)のそれぞれの物性について、以下の方法により測定した。結果を表2に示す。
[樹脂粒子の体積中位粒径(D50)]
レーザー回折型粒径測定機(株式会社堀場製作所製、商品名:LA−920)を用いて、測定用セルに蒸留水を加え、吸光度が適正範囲になる濃度で、体積中位粒径(D50)を測定した。
[樹脂分散液の固形分濃度]
赤外線水分計(株式会社ケツト科学研究所製、商品名:FD−230)を用いて、樹脂分散液5gを乾燥温度150℃、測定モード96(監視時間2.5分/変動幅0.05%)の条件にて乾燥させ、樹脂分散液のウェットベースの水分(重量%)を測定した。固形分濃度は下記の式に従って算出した。
固形分濃度(重量%)=100−M
M:樹脂分散液のウェットベース水分(重量%)=[(W−W0)/W]×100
W:測定前の試料重量(初期試料重量)
0:測定後の試料重量(絶対乾燥重量)
[樹脂分散液のpH]
pHメーター(東亜ディーケーケー株式会社製、商品名:HM−20P)により、25℃で測定した。
Figure 0005756286
製造例14〜19
(熱転写受像シート用樹脂の水性分散液(I)〜(VI)の製造:工程(2))
窒素導入管、還流冷却管、滴下ロート、撹拌器及び熱電対を装備した内容積2リットルの四つ口フラスコに、表3に示す種類及び配合量で水性分散液、脱イオン水、付加重合性モノマー(a2)であるスチレンを仕込み、30分間撹拌を行った。窒素気流下、過硫酸ナトリウムを加え、80℃で6時間反応させた。室温まで冷却後、200メッシュの金網で濾過し、グラフトポリマー(P1)を含有する熱転写受像シート用樹脂の水性分散液(I)〜(VI)を得た。なお、各材料の配合量は、得られる水性分散液中の熱転写受像シート用樹脂におけるポリエステル樹脂セグメント(A1)と付加重合系樹脂セグメント(A2)との重量比が表3に示すようになるようにして決定された。
製造例20
(熱転写受像シート用樹脂の水性分散液(VII)の製造:工程(6)の架橋工程)
窒素導入管、還流冷却管、滴下ロート、撹拌器及び熱電対を装備した内容積2リットルの四つ口フラスコに、表3に示す配合量で水性分散液(ii)、脱イオン水、水溶性のオキサゾリン含有重合体(株式会社日本触媒製、商品名:エポクロスWS−700)を仕込み、撹拌下95℃で4時間反応させた。室温まで冷却後、200メッシュの金網で濾過し、グラフトポリマー(P2)を含有する熱転写受像シート用樹脂の水性分散液(VII)を得た。
製造例21
(熱転写受像シート用樹脂の水性分散液(VIII)の製造:架橋工程)
窒素導入管、還流冷却管、滴下ロート、撹拌器及び熱電対を装備した内容積2リットルの四つ口フラスコに、表3に示す種類及び配合量で水性分散液(iii)、脱イオン水、水溶性のオキサゾリン含有重合体(エポクロスWS−700)を仕込み、撹拌下95℃で4時間反応させた。室温まで冷却後、200メッシュの金網で濾過し、架橋ポリエステル樹脂を含有する熱転写受像シート用樹脂の水性分散液(VIII)を得た。
得られた熱転写受像シート用樹脂の水性分散液(I)〜(VIII)のそれぞれの物性について、前記及び下記の方法により測定した。結果を表3に示す。
[メチルエチルケトン不溶分]
熱転写受像シート用樹脂の水性分散液を、凍結乾燥機(東京理化器械株式会社製、商品名:FDU−2100)を用いて−10℃で9時間凍結乾燥させ、蓋付の遠沈管(遠沈管の重量:W1)に、凍結乾燥した樹脂を0.5g(W2)を秤量し、16gのメチルエチルケトンを添加後、ミックスローターで3時間以上攪拌した。次いで、遠心分離機(ドイツ、SIGMA Laborzentrifugen GmbH製、テーブルトップ高速冷却遠心機:3K30C、ローター:S12158、いずれも商品名)にて25000rpmで30分間遠心分離し、デカンテーションにより、メチルエチルケトン不溶分と可溶分とに分離後、メチルエチルケトン不溶分にさらにメチルエチルケトン12gを加え、同様に遠心分離及びデカンテーションを繰り返すことにより、メチルエチルケトン不溶分と可溶分とに分離した。遠沈管とともにメチルエチルケトン不溶分を80℃で12時間以上減圧乾燥させた後、重量(W3)を測定し、以下の式に従って、メチルエチルケトン不溶分を算出した。
メチルエチルケトン不溶分(%)={(W3−W1)/W2}×100
(貯蔵弾性率(G’(200)及びG’(140))の測定)
粘弾性測定装置(レオメーター)ARES型(ティー・エイ・インスツルメント社製)を用いて測定を行った。直径25mmのパラレルプレートを使用して、以下のように作成した試料を用い、以下の測定条件で行った。
測定試料:熱転写受像シート用樹脂の水性分散液を、凍結乾燥機(東京理化器械株式会社製、商品名:FDU−2100)を用いて−10℃で9時間凍結乾燥させ、得られた凍結乾燥後の樹脂を1.0gを秤量し、加圧成型器により直径25mm、厚さ2mmの円盤状に成型して測定試料とした。
測定装置の条件については下記の通り設定した。
角速度:6.28rad/s
測定温度:50〜200℃
昇温速度:2℃/分
歪み:0.1%
Figure 0005756286
実施例1〜4及び比較例1〜4
(熱転写受像シートの製造)
表4に示した組成及び配合量のゼラチンとイオン交換水を25℃で30分間撹拌した後、50℃で加熱混合し均一に溶解させた。次に、表4に示す組成及び配合量で、45℃で混合し染料受容層用塗工液A1〜H1を作製した。なお、染料受容層用塗工液の作製に用いた熱転写受像シート用樹脂の水性分散液は、固形分濃度を30重量%に調整し、25%アンモニア水溶液でpHを9.0に調整した。また、染料受容層の調製には、造膜剤として以下のゼラチン、離型剤として以下のポリエーテル変性シリコーンを用いた。
ゼラチン(新田ゼラチン株式会社製、商品名:G0886K、粘度4.4mPa・s)
ポリエーテル変性シリコーン(信越化学工業株式会社製、商品名:KF−615A)
前記染料受容層用塗工液の各々を合成紙(ユポ・コーポレーション社製、商品名:YUPO FGS−250、厚さ250μm、坪量200g/m2)にワイヤーバーにより乾燥後に5.0g/m2になるように塗布し、5℃で1分間冷却した後、50℃で2分間乾燥させて熱転写受像シートを得た。
<評価>
得られた熱転写受像シートの染着性、離型性、及びにじみについて、以下の方法で評価した。結果を表4に示す。
(染着性)
作製した熱転写受像シートに、市販の昇華型プリンタ(アルテック株式会社製、商品名、MEGAPIXEL III)を用いて黒(K)の階調パターンを印画し、高濃度印画(18階調目(L=0:最高濃度))での転写色濃度をグレタグ濃度計(GRETAG−MACBETH社製)で測定し、染着性を評価した。濃度の値が大きいほど、染着性に優れる。
(離型性)
作製した熱転写受像シートに25℃50%RH(相対湿度)環境下で、5×5cmの黒ベタを印画し、黒ベタ連続印画時のインクリボンと熱転写受像シートとの剥離音から、下記基準で離型性(熱融着性)を評価した。
AA:異音はなく、剥離できる。
A:わずかに異音があるが、剥離できる。
B:明らかな異音があるが、剥離できる。
C:熱融着しており、剥離が困難で画像に欠けが見られる。
D:熱融着しており、剥離できない。
(にじみ)
幅1mm、長さ5cmの細線を印画し、60℃85%に設定した恒温恒湿器(エスペック株式会社製、商品名、PR−1KT)内で168時間放置した後、目視にて画像のにじみを評価した。
A:全く滲みが確認できない。
B:わずかに滲みが確認できる。
C:明らかに滲みが確認できる。
Figure 0005756286
表4から明らかなように、比較例の熱転写受像シートに比べて、実施例の熱転写受像シートはいずれも、高濃度印画時の転写色濃度が高く染着性に優れ、にじみもなく、黒ベタ連続印画時においてインクリボンと受像シートとが熱融着することなく離型性に優れることがわかる。
本発明の熱転写受像シートは、染着性、にじみ及び離型性に優れ、熱転写受像シートとして好適に用いることができる。

Claims (8)

  1. ポリエステルからなるセグメント(A1)及び芳香族基を有する付加重合性モノマーを由来とする構成単位を70重量%以上含有する付加重合系樹脂からなるセグメント(A2)から構成され、メチルエチルケトン不溶分が50〜85重量%であるグラフトポリマーを含有し、下記条件で測定されたガラス転移温度が50〜80℃であり、下記条件で測定された200℃における貯蔵弾性率G’(200)に対する140℃における貯蔵弾性率G’(140)の比〔G’(140)/G’(200)〕が1.0〜10.0であり、G’(200)が2.0×10〜3.0×10Paである、熱転写受像シート用樹脂を含む染料受容層を有する熱転写受像シート
    ガラス転移温度:示差走査熱量計を用いて200℃まで昇温し、その温度から降温速度10℃/分で0℃まで冷却した樹脂を昇温速度10℃/分で昇温し、ベースラインの延長線とピークの立ち上がり部分からピークの頂点までの最大傾斜を示す接線との交点の温度として求めた。
    貯蔵弾性率(G’(200)及びG’(140)):粘弾性測定装置を用いて、樹脂の水性分散液を凍結乾燥させて得られた凍結乾燥後の樹脂1.0gを加圧成型して直径25mm、厚さ2mmの円盤状に成型した測定試料を用い、角速度:6.28rad/s、測定温度:50〜200℃、昇温速度:2℃/分、歪み:0.1%の条件で測定する。
  2. 140℃における貯蔵弾性率G’(140)が3.0×10〜3.5×10Paである、請求項1に記載の熱転写受像シート
  3. セグメント(A1)とセグメント(A2)との重量比[セグメント(A1)/セグメント(A2)]が60/40〜90/10である、請求項1又は2に記載の熱転写受像シート
  4. 前記グラフトポリマーが、
    セグメント(A1)が主鎖であり、セグメント(A2)が側鎖であるグラフトポリマー(P1)、又は
    セグメント(A2)が主鎖であり、セグメント(A1)が側鎖であるグラフトポリマー(P2)
    である、請求項1〜3のいずれかに記載の熱転写受像シート
  5. グラフトポリマー(P1)を構成するセグメント(A1)の原料モノマーとして用いられるカルボン酸中、非芳香族性の炭素−炭素不飽和結合を有するカルボン酸の含有量が4〜45モル%である、請求項4に記載の熱転写受像シート
  6. グラフトポリマー(P2)の数平均分子量が3000〜8000であり、酸価が5〜25mgKOH/gである、請求項4に記載の熱転写受像シート
  7. グラフトポリマー(P2)が、更にオキサゾリン基を有する化合物で架橋されてなる、請求項4又は6に記載の熱転写受像シート
  8. セグメント(A1)が、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンのアルキレンオキサイド付加物を50モル%以上含むアルコール成分とカルボン酸成分とを縮重合して得られるポリエステルである、請求項1〜7のいずれかに記載の熱転写受像シート
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