TWI394806B - 含有多數觸鬚性染料之色彩形成組成物 - Google Patents

含有多數觸鬚性染料之色彩形成組成物 Download PDF

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Description

含有多數觸鬚性染料之色彩形成組成物 發明領域
本發明之系統及方法係提供以製備一種兩相的輻射可成像熱色塗料,該塗料具有改良的傳號靈敏度及有效期可靠度。
發明背景
當曝露於光或熱形式之能量時會引起色彩變化的組成物對產生影像於各種基材(substrates)上而言是很重要的。舉例而言,資料儲存媒體提供一種便利的方式以穩定且移動的格式來儲存大量的資料。舉例而言,諸如壓縮磁碟(CDs)、數位影碟(DVDs)或其他磁碟之光碟允許一使用者儲存相對大量的資料於一單一且相對為小的媒體上。傳統上,商業標籤係時常以網板印刷(screen printing)的方式或其他相似的方法印刷至光碟上以助於辨識該磁碟的內容。
當前的努力已針對使消費者有能力來將資料儲存於光碟上,其使用,例如,被構形以將資料燒於可燒錄壓縮磁碟(CD-R)、可重寫壓縮磁碟(CD-RW)、可燒錄數位影碟(DVD-R)、可重寫數位影碟(DVD-RW)上的驅動機(drives),及含有多數不同可寫驅動機的綜合驅動機(combination drives)。被使用以作為儲存媒體的光碟時常具有兩面:一被構形以接收並儲存資料的資料面及一標籤面。該標籤面在傳統上係為一背景以供使用者手寫資訊於其上來辨識該磁碟片。
最近的發展已提供來以商業上可獲得的光碟驅動機的雷射來成像一含有染料的塗料。然而,被使用於傳統可成像塗料中的染料不是已具有高輻射吸收效率及低衰褪抗性,就是具有低輻射吸收效率及高衰褪抗性與穩定性。
發明概要
一輻射可成像塗料(radiation image-able coating),其包括:一第一相,該第一相包括一輻射固化聚合物基質(radiation curable polymer matrix)及置於該輻射固化聚合物基質內的一活化劑;以及一第二相,其不溶地分佈於該第一相內,該第二相包括一色彩生成物;還有一混成觸鬚性染料封裝(hybrid antenna dye package),其分佈於該第一相及第二相之至少一者中,其中該混成觸鬚性染料封裝至少包括具有一高消光係數的一第一觸鬚性染料以及具有一低消光係數的一第二觸鬚性染料。
此外,依據一示範性具體例,一種用以形成一輻射可成像塗料的方法包括:製備包括一酸性活化劑物種的一輻射固化聚合物基質;形成一無色染料相(leuco-dye phase)的低熔化性共熔物(low-melting eutectic);分佈該無色染料相之低熔化性共熔物於該聚合物基質內,以及以一混成觸鬚性染料封裝敏化該輻射可成像塗料,該混成觸鬚性染料封裝至少包括具有一高消光係數的一第一觸鬚性染料以及具有一低消光係數的一第二觸鬚性染料。
圖式簡單說明
所伴隨的圖式例示出本發明系統及方法的各種具體例且為本發明說明書的一部份。該等所例示的具體例僅為本發明系統及方法的範例,而不會限制本發明揭露內容之範圍。
第1圖例示出依據一示範性具體例之媒體處理系統(media processing system)的示意觀。
第2圖係為一流程圖,其例示出依據一示範性具體例之形成一可成像組成物的方法。
第3圖係為一流程圖,其例示出依據一示範性具體例之用以形成一輻射可成像組成物的方法。
第4圖係為一流程圖,其例示出依據一示範性具體例之用以形成一輻射可成像組成物的方法。
第5圖係為一流程圖,其例示出依據一示範性具體例之用以將一影像形成於一輻射可成像塗料上的方法。
在所有圖式中,同一參數表明相似但並非必然相同的元件。
較佳實施例之詳細說明
本發明之示範性系統及方法係提供以製備一種兩相的輻射可成像熱色塗料(thermochromic coating),該塗料具有改良的傳號靈敏度(marking sensitivity)及有效期可靠度(shelf-life reliability)。特別地,一輻射固化的輻射可成像塗料係被描述於此,該塗料能以一輻射產生裝置成像,並同時展現出與相對良好之有效期可靠度相結合的高傳號靈敏度。依據一示範性具體例,本發明之兩相輻射可成像熱色塗料具有兩種或更多的觸鬚性染料被散佈及/或溶解於該塗料的各種相中,該兩種或更多的觸鬚性染料的一第一者基於一高消光係數而展現出一高輻射吸收度,而該兩種或更多的觸鬚性染料的一第二者則展現出一強韌的衰褪抗性及一般良好的穩定性,該第二者所展現者常以顯著較低的消光係數作為代價而獲致。本發明塗料的進一步細節以及用以在一所欲基材上形成該塗料的示範性方法將更詳細地描述於下。
當使用於本發明說明書中及使用於所附申請專利範圍中,該術語“輻射可成像磁碟”係意欲被寬廣地理解為包括,但絕非限於,音頻媒體、視頻媒體、多媒體及/或軟體磁碟,其等能以機器讀取於一CD及/或DVD驅動機或其相似物中。輻射可成像磁碟格式的非限制性範例包括:可寫、可燒錄及可重寫磁碟,諸如DVD、DVD-R、DVD-RW、DVD+R、DVD+RW、DVD-RAM、CD、CD-ROM、CD-R、CD-RW及其相似物。
就本發明之示範性系統及方法的目的而言,該術語“色彩”或“色彩化的”意指較佳為可見的吸收度及反射度性質,包括會導致黑色、白色或傳統色彩外貌的性質。換言之,該術語“色彩”或“色彩化的”包括黑色、白色和傳統色彩,以及其他可見性質,如,珍珠光彩(pearlescence)、反射性、半透明性、透明性等等。
在以下說明中,為達闡明之目的,許多特定細節係被提出,為本發明用以形成具有改良的傳號靈敏度與有效期可靠度的兩相輻射可成像塗料的系統及方法提供一徹底的了解。然而,對熟習此藝者而言,顯而易見的是,本發明之系統及方法可以不在這些特定細節下實施。本發明說明書中之參照“一個具體例”或“一具體例”意指一與該具體例有關而被描述之特別的特徵、結構或特性係被包括於至少一個具體例中。“在一個具體例中”之用語在本發明說明書中各處的出現並不必然皆是指相同的具體例。
示範性結構
第1圖例示出依據一示範性具體例之媒體處理系統(100)的示意觀。如更詳細描述於下者,該例示的媒體處理系統(100)准予一使用者在其他事物之中暴露一個具有本發明示範性組成物之塗料的輻射可成像表面,記錄一影像於該塗料上,並使用該成像物件於各種目的。舉例而言,依據一示範性具體例,一輻射可成像資料儲存媒體(輻射可成像磁碟)可被插入於該媒體處理系統(100)內以儲存資料及/或在其上形成一圖形影像。當使用於此,僅為易於闡明,本發明之雙頻帶(dual band)輻射可成像熱色塗料將被描述於塗覆一諸如壓縮磁碟(CD)或數位影碟(DVD)之光碟的情境。然而,要了解的是,本發明之雙頻帶輻射可成像熱色塗料可被施用於大量的所欲基材,包括,但絕非限於,聚合物、紙類、金屬、玻璃、陶器及其相似物。
如第1圖中所例示者,該媒體處理系統(100)包括一殼體(105)以蔽護一輻射產生裝置(110),而該輻射產生裝置可受控地耦合至一處理器(125)。該輻射產生裝置(110)之操作可由該處理器(125)以及被構形以選擇性地指揮該輻射產生裝置之操作的韌體(123)所控制。該示範性媒體處理系統(100)亦包括硬體(未顯示),諸如轉軸(spindles)、馬達及其相似物,以致使一輻射可成像磁碟(130)與該輻射產生裝置(110)呈光學通訊。該硬體(未顯示)之操作亦可由可受該處理器(125)所影響的韌體(123)來控制。該等上述組份將更詳細描述於下。
如第1圖所例示者,該媒體處理系統(100)包括一處理器(125),該處理器具有與其相聯合的韌體(123)。如所示,依據一示範性具體例,該處理器(125)與韌體(123)係顯示為通訊性地耦合至該輻射產生裝置(110)。可與本發明媒體處理系統(100)相關聯的示範性處理器(125)可包括,但不限於,個人電腦(PC)、個人數位助理(PDA)、MP3播放機或其他此類裝置。依據一示範性具體例,任何合適的處理器可被使用,其包括,但絕非限於,一被構形以直接駐在該媒體處理系統上的處理器。此外,如第1圖之圖形所示者,該處理器(125)可具有韌體(123),諸如軟體或與其相關聯的其他驅動器,被構形以控制該輻射產生裝置(110)的操作來選擇性地施加輻射至該資料儲存媒體(130)。依據一示範性具體例,該被構形以控制該輻射產生裝置(110)之操作的韌體(123)可被儲存於一通訊性地耦合至該處理器(125)的資料儲存裝置(未顯示);該資料儲存裝置包括,但絕非限於,唯讀記憶體(ROM)、隨機存取記憶體(RAM)及其相似物。
如所介紹者,該處理器(125)係被構形為可控制地與該輻射產生裝置(110)交互作用。雖然第1圖係例示出一單一輻射產生裝置(110),任何數目的輻射產生裝置可被併入於該媒體處理系統(100)。依據一示範性具體例,該輻射產生裝置(110)可包括,但絕非限於,被構形以將資料形成於一CD及/或DVD上的多數雷射,諸如位於一組合式CD/DVD記錄驅動機內者。更特定言之,一被構形以在多於一種類型之媒體上記錄的組合式CD/DVD記錄驅動機可被該媒體處理系統(100)併入。舉例而言,一DVD-R/RW(+/-)組合式驅動機亦能夠記錄,例如,CD-R/RW。為了有助於在多於一種類型之媒體上記錄,該等組合式CD/DVD記錄驅動機包括多於一種雷射。舉例而言,組合式CD/DVD記錄驅動機通常含有2種記錄雷射:一操作於大約780nm之第一雷射以供CD之記錄以及一操作於大約650nm之第二雷射以供DVD之記錄。據此,本發明之媒體處理系統(100)可包括任何數目的雷射,該等雷射之波長可在大約200 nm至大約1200 nm之間變化。
如先前所提及者,本發明之媒體處理系統(100)包括一資料儲存媒體,該資料儲存媒體係呈一輻射可成像磁碟(130)形式且被置於鄰接該輻射產生裝置(110)處。依據一示範性具體例,該示範性輻射可成像磁碟(130)包括相對的第一面(140)及第二面(150)。該第一面(140)於其上形成有一資料表面被構形以儲存資料,而該第二面(150)包括一輻射可成像表面,其具有一雙頻帶色彩形成組成物。
對於該輻射可成像磁碟(130)的第一面(140),該輻射產生裝置(110)可被構形以讀取被儲存於該輻射可成像磁碟(130)上的既存資料及/或儲存新的資料於該輻射可成像磁碟(130)上,就如同此技藝中所熟知者。當使用於此,該術語“資料”係意欲被寬廣地理解為包括以數位或以其他方法內藏於一輻射可成像磁碟上的非圖形資訊。依據本發明之示範性具體例,資料可包括,但絕非限於,音頻資訊、視頻資訊、照相資訊、軟體資訊及其相似者。任擇地,該術語“資料”亦可被使用於此來描述諸如指令之資訊以使一電腦或其他處理器得以存取而在一輻射可成像表面上形成一圖形顯示。
相對於該輻射可成像磁碟(130)的第一面,該輻射可成像磁碟(130)的第二面包括一個兩相輻射可成像塗料,該塗料相較於傳統可成像塗料展現出改良的傳號靈敏度與有效期可靠度。依據一示範性具體例,更詳細地討論於下,該輻射可成像磁碟(130)的第二面包括兩個分離相:一第一相,其包括具有酸性活化劑物種溶解於其中的一輻射固化聚合物基質;以及一第二相,其包括一無色染料的低熔化性共熔物,該共熔物不溶於該聚合物基質但均勻地分佈於其中而呈一細緻散佈。此外,兩種或更多種的觸鬚性染料係被散佈及/或溶解於該塗料的兩相中。該展現出傳號靈敏度與良好有效期可靠度兩者的輻射固化輻射可成像塗料的進一步細節將提供於下。
示範性塗料配方
如上所提及者,該輻射可成像磁碟(130)的第二面包括數種組份以形成兩個分離相被構形為藉由一或多種發射已知波長之輻射的雷射來成像。依據一示範性具體例,該形成本發明塗料配方的兩個分離相包括,但絕不限於,具有酸性活化劑物種溶解於其中的一輻射固化聚合物基質以及一無色染料的低熔化性共熔物,該共熔物不溶於該基質但均勻地分佈於其中而呈一細緻散佈。此外,該塗料配方係藉由內含一均勻地分佈/溶解於至少一相的混成觸鬚性染料封裝而被敏化,而較佳為該混成觸鬚性染料封裝係均勻地分佈/溶解於該塗料的兩相。若本發明之混成觸鬚性染料封裝係僅存在於一相中,影像之形成可藉由分佈該混成觸鬚性染料封裝於該輻射固化聚合物基質相內而增進。依據一示範性具體例,本發明之混成觸鬚性染料封裝包括至少兩種染料:至少一染料基於一高消光係數而具有一高輻射吸收度以及至少一第二染料具有與較低消光係數常常相關的一強韌的衰褪抗性和一般良好的穩定性。本發明之各個相將被詳細描述於下。
如所提及者,該雙頻帶輻射可成像熱色塗料的第一相包括,但絕非限於,具有酸性活化劑物種溶解於其中的一輻射固化聚合物基質。依據一示範性具體例,該呈單體或寡聚物形式的輻射固化預聚合物可以是一種漆料(lacquer),該漆料係被構形為當暴露於具有一特定波長之光時會形成一連續相,在此被指稱為一基質相。更特定言之,依據一示範性具體例,該輻射固化聚合物可包括用以作為範例之UV-固化基質,諸如具有一光封裝之丙烯酸酯衍生物、寡聚物及單體。一光封裝可包括一光吸收物種,諸如啟始反應以固化該漆料的光啟始劑,諸如用以作為範例之二苯基酮衍生物。其他自由基聚合單體及寡聚物用之光啟始劑之例包括,但不限於,硫代酮(thioxanethone)衍生物、蒽醌衍生物、苯乙酮、安息香醚(benzoine ethers)及其相似物。
依據一示範性具體例,該輻射固化聚合物基質相可依據本發明之示範性系統及方法來挑選俾使固化係藉由輻射形式啟始而不會造成存在於該塗料中之色彩生成物的色彩變化。舉例而言,該輻射固化聚合物基質可被挑選俾使當暴露於具有波長不同於無色染料之波長的光時,該上述光封裝啟始反應以固化該漆料。以陽離子性聚合樹脂為基礎的基質可能需要以芳香族重氮鹽類(aromatic diazonium salts)、芳香族鏀鹽類(aromatic halonium salts)、芳香族鋶鹽類(aromatic sulfonium salts)及金屬芳香類(metallocene)化合物為基礎的光啟始劑。一合適的漆料或基質亦可包括Nor-Cote CLCDG-1250A(一種UV固化丙烯酸酯單體與寡聚物的混合物),其含有一光啟始劑及有機溶劑丙烯酸酯。其他供用於漆料或基質的合適組份可包括,但不限於,丙烯酸酯化聚酯寡聚物,諸如CN293和CN294以及CN-292(低黏性聚酯丙烯酸酯寡聚物);商業上已知為SR-351的三羥甲基丙烷三丙烯酸酯;商業上已知為SR-395的異癸基丙烯酸酯;以及商業上已知為SR-256的2(2-乙氧乙氧)乙基丙烯酸酯;以上列舉之組份皆可於商業上獲得自Sartomer Co.。
此外,數種酸性顯色劑可散佈/溶解於本發明之輻射固化聚合物基質中。依據一示範性具體例,存在於該輻射固化聚合物基質的酸性顯色劑可包括一個酚物種(phenolic species),該酚物種當與一無色染料反應時能夠使色彩顯色,且可溶解或部份溶解於該塗料基質相。供用於本發明示範性系統及方法的合適顯色劑包括,但絕不限於,酸性酚化合物,諸如,舉例而言,雙酚A(Bis-Phenol A)、p-羥苯甲酸苯甲酯、雙酚S(4,4-二羥基二苯基碸)、2,4-二羥基二苯基碸、雙(4-羥基-3-烯丙苯基)碸(商標名-TG-SA)、4-羥基苯基-4'-異丙氧苯基碸(商標名-D8)。該酸性顯色劑可完全或至少部份溶解於該UV-固化基質中。
本發明之具有改良的傳號靈敏度與有效期可靠度的兩相輻射可成像熱色塗料的第二相係為一種色彩生成物相,其包括,依據一示範性具體例,一無色染料及/或無色染料混合(leuco-dye alloy),該無色染料及/或無色染料混合於此更被指稱為一無色相。依據一示範性具體例,該無色相係以均勻地散佈於該示範性塗料配方之小顆粒形式存在。依據一示範性具體例,該無色相包括無色染料或包括具有一混煉助劑(mixing aid)的無色染料混合,且其被構形以形成具有該無色染料的一較低熔化性共熔物。任擇地,依據一個具體例,本發明之輻射固化聚合物基質的第二相可包括其他色彩形成染料,諸如光色染料。
依據一示範性具體例,本發明之兩相輻射可成像熱色塗料可具有任何數目的無色染料,該無色染料包括,但絕非限於,螢光黃母體類(fluorans)、2-苯并[c]呋喃酮類(phthalides)、胺基三芳基甲烷類、胺基、胺基硫代(aminothioxanthenes)、胺基-9,10-二氫-吖啶類、胺基啡、胺基啡噻、胺基二氫-啡、胺基二苯基甲烷類、胺氫肉桂酸類(aminohydrocinnamic acids)【氰乙烷類(cyanoethanes)、無色次甲基類(leuco methines)】及對應的酯類、2(對羥基苯基)-4,5-二苯基咪唑類【2(phydroxyphenyl)-4,5-diphenylimidazoles】、二氫茚酮類(indanones)、無色吲達胺類(leuco indamines)、聯氨類(hydrozines)、無色靛青類(leuco indigoid)染料、胺基-2,3-二氫蒽醌類、四鹵類(tetrahalop)、p'-二酚類、2(p-羥基苯基)-4,5-二苯基咪唑類、苯乙基苯胺;及其等之混合物。根據本發明示範性系統及方法的一特別觀點,該無色染料可以是一螢光黃母體、2-苯并[c]呋喃酮、胺基三芳基甲烷或其等之混合物。合適的以螢光黃母體為基礎之無色染料的數個非限制性範例包括,但絕不限於,3-二乙胺-6-甲基-7-苯胺基螢烷、3-(N-乙基-p-甲苯胺基)-6-甲基-7-苯胺基螢烷、3-(N-乙基-N-異戊胺基)-6-甲基-7-苯胺基螢烷、3-二乙胺-6-甲基-7-(o,p-二甲苯胺基)螢烷、3-吡咯啶基-6-甲基-7-苯胺基螢烷、3-哌啶基-6-甲基-7-苯胺基螢烷、3-(N-環己基-N甲胺基)-6-甲基-7-苯胺基螢烷、3-二乙胺-7-(m三氟甲苯胺基)螢烷、3-二丁胺基-6-甲基-7-苯胺基螢烷、3-二乙胺-6-氯-7-苯胺基螢烷、3-二丁胺基-7-(o-氯苯胺基)螢烷、3-二乙胺-7-(o-氯苯胺基)螢烷、3-二-n-戊胺基-6-甲基-7-苯胺基螢光黃母體、3-二-n-丁胺基-6-甲基-7-苯胺基螢光黃母體、3-(n-乙基-n-異戊胺基)-6-甲基-7-苯胺基螢光黃母體、3-吡咯啶基-6-甲基-7-苯胺基螢光黃母體、1(3H)-異苯并呋喃酮,4,5,6,7-四氯-3,3-雙[2-[4-(二甲基胺基)苯基]-2-(4-甲氧苯基)乙烯基]及其等之混合物。
胺基三芳基甲烷無色染料亦可被使用於本發明,諸如,參(N,N-二甲基胺基苯基)甲烷(LCV)、參(N,N-二乙胺苯基)甲烷(LECV)、參(N,N-二-n-丙胺苯基)甲烷(LPCV)、參(N,N-二-n-丁基胺基苯基)甲烷(LBCV)、雙(4-二乙胺苯基)-(4-二乙胺-2-甲基-苯基)甲烷(LV-1)、雙(4-二乙胺-2-甲苯基)-(4-二乙胺-苯基)甲烷(LV-2)、參(4-二乙胺-2-甲苯基)甲烷(LV-3)、雙(4-二乙胺-2-甲苯基)(3,4-二甲氧苯基)甲烷(LB-8);具有不同烷基取代基鍵結至胺基部分的胺基三芳基甲烷無色染料,其中各個烷基係獨立地選自於C1-C4烷基;以及具有任何前述結構且進一步在該芳基環上以一或多個烷基取代的胺基三芳基甲烷無色染料,其中該後者烷基係獨立地選自於C1-C3烷基。
額外的無色染料亦可相關地使用於本發明示範性系統與方法中,且該等染料係為熟習此藝者所知。對適當無色染料的更詳細討論可見於美國專利第3,658,543號及第6,251,571號,各個該等美國專利係以其整體併入於此以作為參考。額外的範例可見於“Chemistry and Applications of Leuco Dyes”(Muthyala,Ramaiha,ed.;Plenum Press,New York,London;ISBN:0-306-45459-9),其係併入於此以作為參考。
又,依據一示範性具體例,數種熔化助劑(melting aids)可與上述無色染料一起被包括。當使用於此,該等熔化助劑可包括,但絕不限於,熔化溫度在大約50℃至大約150℃範圍內的晶狀有機固體,而較佳為具有熔化溫度在約70℃至約120℃範圍內者。除了有助於該無色染料與該觸鬚性染料的溶解,上述熔化助劑亦可協助降低該無色染料的熔化溫度並穩定非晶態之無色染料混合,或減緩該無色染料混合再結晶為個別組份。合適的熔化助劑包括,但絕不限於,對本發明示範性系統及方法所使用之無色染料及觸鬚性染料提供良好溶劑特性的芳香族碳氫化合物(或其等之衍生物)。用以作為範例之供用於當前示範性系統及方法的合適熔化助劑包括,但不限於,m-三聯苯、p-苯甲基聯苯、α-萘酚苄基醚、1,2[雙(3,4)二甲苯基]乙烷。在一些具體例中,無色染料或其他色彩生成物及熔化助劑的百分比可被調節為將該色彩生成物相的熔化溫度減至最低而不妨礙該無色染料的顯色性質。當使用時,該熔化助劑可包含自大約2 wt%至大約25 wt%之該色彩生成物相。
根據本發明示範性系統及方法的一個具體例,該上述無色相係均勻地散佈或分佈於該基質相中呈一分離相。換言之,在環境溫度下,該無色相實際上係不溶於基質相。因此,該無色染料及該基質相之酸性顯色劑組份係以分離相被含有而在環境溫度下不會反應形成色彩。然而,當以雷射輻射加熱時,兩相會熔化並混合。一旦混合在一起,基於該螢光黃母體無色染料及該酸性顯色劑之間的反應,色彩係被顯色。依據一示範性具體例,當該無色染料及該酸性顯色劑被熔化並反應時,質子自該顯色劑的轉移打開了該無色染料的一內酯環,導致共軛雙鍵系統的延伸而形成色彩。
當該上述色彩之形成係為所欲,該色彩之形成係進一步受到控制並促進,其係藉由透過多數觸鬚性染料之使用以使該所形成之塗料的各種相對一已知輻射放射波長敏化,藉此提供最大加熱效率。依據一示範性具體例,該觸鬚性染料包含數種輻射吸收劑被構形為在一預定曝露時間、能階、波長等等條件下曝露於輻射時能最適地使該色彩形成組成物顯色。更特定言之,該等輻射吸收觸鬚性染料當與一已知波長之能量源交互作用時能作用為一能量觸鬚以提供能量至該所形成塗料的周圍區域。一旦能量被該輻射吸收觸鬚性染料接收,該輻射係被轉化為熱以熔化該塗料的各部份並選擇性地引起影像形成。然而,輻射吸收染料具有多樣的吸收範圍及多樣的吸收率最大值;在該吸收率最大值處,該觸鬚性染料將最有效率地自一輻射源提供能量。一般而言,具有一最大光吸收位於所欲顯色波長處或位於所欲顯色波長鄰近處的一輻射觸鬚可適用於本發明的系統及方法。
當一預定輻射量及輻射頻率係藉由該媒體處理系統(100)之輻射產生裝置(110)產生,使該輻射吸收能量觸鬚與該第一及第二輻射產生裝置之輻射波長及強度相配合可以最適化該影像形成系統。最適化該系統包括一選擇該色彩形成組成物之組份的過程,其可導致一種在一固定期間之指定輻射力的曝露下可快速顯色的組成物。
依據一示範性具體例,本發明之具有改良傳號靈敏度與有效期可靠度的兩相輻射可成像塗料包括一種均勻地分佈/溶解於該塗料之至少一相,而較佳為分佈/溶解於該塗料之兩相,的混成觸鬚性封裝,該封裝包括可被區分為兩群的兩種或更多種觸鬚性染料。依據本發明之示範性具體例,本發明混成觸鬚性封裝所包括的該兩種或更多種觸鬚性染料可選自於數種輻射吸收劑,諸如,但不限於,喹啉鋁錯合物類(aluminum quinoline complexes)、卟啉類(porphyrins)、卟吩類(porphins)、靛花青(indocyanine)染料、啡衍生物、酞菁(phthalocyanine)染料、聚甲基正吲哚(polymethyl indolium)染料、聚次甲基染料、癒創木藍油烴基(guaiazulenyl)染料、正克酮(croconium)染料、聚次甲基正吲哚染料、金屬錯合IR染料、花青染料、正二羥基環丁烯二酮(squarylium)染料、硫屬-哌喃亞芳基(chalcogeno-pyryloarylidene)染料、吲(indolizine)染料、正哌喃(pyrylium)染料、醌型(quinoid)染料、醌(quinone)染料、偶氮染料及其等之混合物或衍生物。其他合適的觸鬚亦可被使用於本發明之示範性系統及方法,且該等觸鬚係為熟習此藝者所知並可見於參考資料,諸如,“Infrared Absorbing Dyes”[Matsuoka,Masaru,ed.,Plenum Press,New York,1990(ISBN 0-306-43478-4)]及“Near-Infrared Dyes for High Technology Applications”[Daehne,Resch-Genger,Wolfbeis,Kluwer Academic Publishers(ISBN 0-7923-5101-0)],兩者皆併入於此以作為參考。
依據本發明之示範性具體例,本發明之混成觸鬚性封裝所包括的該兩種或更多種觸鬚性染料可被分離為一高靈敏度/較低穩定性染料群或一較低靈敏度/高穩定性染料群。依據一示範性具體例,該等觸鬚性染料可依據該觸鬚性染料的消光係數被分類為高靈敏度者或低靈敏度者。當使用於此,該術語“高靈敏度/較低穩定性染料”應被了解是意指一種具有消光係數大於大約100000 L Mol 1 Cm 1 的觸鬚性染料。相似地,依據一示範性具體例,該術語“低靈敏度/較高穩定性染料”應被了解是意指一種具有消光係數低於大約1000000 L Mol 1 Cm 1 的觸鬚性染料。除了提供具有高靈敏度/較低穩定性觸鬚性染料與低靈敏度/較高穩定性觸鬚性染料兩者的混成觸鬚性封裝,該混成觸鬚性封裝的觸鬚性染料具有的吸收度最大值會大約配合該輻射產生裝置(110)的波長。依據一示範性具體例,該媒體處理系統(100)可包括一輻射產生裝置被構形以引起一或多種雷射,而該雷射之波長值為大約650nm、大約780nm及/或大約300nm至大約600nm。藉由配合該輻射產生裝置(110)的波長值,影像之形成係被最大化。
如所提及者,數種具有多樣吸收度最大值的染料可被使用於上述塗料中以作為輻射吸收觸鬚性染料。一般而言,花青及卟啉之觸鬚性染料典型地展現出高靈敏度/較低穩定性輻射特性,而萘花青類(naphthalocyanines)典型地展現出低靈敏度/較高穩定性特性。
依據一示範性具體例,可被併入於本發明觸鬚性染料封裝之具有吸收度最大值在大約780nm的高靈敏度/較低穩定性輻射吸收觸鬚性染料包括,但絕不限於,許多靛花青IR-染料,諸如,IR780碘化物(IR780 iodide)(AIdrich 42,531-1)(1)(3H-正吲哚,2-[2-[2-氯-3-[(1,3-二氫-3,3-二甲基-1-丙基-2H-亞吲哚-2-基)亞乙基]-1-環己烯-1-基]乙烯基]-3,3-二甲基-1-丙基-,碘化物(9CI));IR783(AIdrich 54,329-2)(2)(2-[2-[2-氯-3-[2-[1,3-二氫-3,3-二甲基-1-(4-磺丁基)-2H-亞吲哚-2-基]-亞乙基]-1-環己烯-1-基]-乙烯基]-3,3-二甲基-1-(4-磺丁基)-3H-正吲哚氫氧化物,內鹽鈉鹽)。此外,可被使用之具有吸收度最大值在大約780nm的低靈敏度/較高穩定性染料包括,但絕非限於,NIR酞菁或經取代的酞菁染料,諸如,Cirrus 715染料(Cirrus 715 dye)(來自Avecia);YKR186以及YKR3020(來自Yamamoto chemicals)。
相似地,可被併入於本發明觸鬚性染料封裝之具有吸收度最大值在大約650nm的高靈敏度/較低穩定性輻射吸收觸鬚性染料包括,但絕不限於,許多正吲哚之啡染料及花青染料,諸如,花青染料CS172491-72-4。此外,可被使用之具有吸收度最大值在大約650nm的低靈敏度/較高穩定性染料包括,但絕非限於,許多商業上可獲得的酞菁染料,諸如,顏料藍15(pigment blue 15)。
又,根據其消光係數可被併入於本發明觸鬚性染料封裝之具有吸收度最大值在大約650nm的輻射吸收觸鬚性染料包括,但絕不限於,染料724(3H-正吲哚,2-[5-(1,3-二氫-3,3-二甲基-1-丙基-2H-亞吲哚-2-基)-1,3-戊二烯基]-3,3-二甲基-1-丙基-,碘化物)(λ最大值=642 nm);染料683(3H-正吲哚,1-丁基-2-[5-(1-丁基-1,3-二氫-3,3-二甲基-2H-亞吲哚-2-基)-1,3-戊二烯基]-3,3-二甲基-,過氯酸鹽)(λ最大值=642 nm);衍生自啡 的染料,諸如,可獲得自"Organica Feinchemie GmbH Wollen"之1(Oxazine 1)(正-5-啡,3,7-雙(二乙胺)-,過氯酸鹽)(λ最大值=645 nm)。可施用於本發明示範性系統及方法的適當觸鬚性染料亦可包括,但不限於,具有光吸收最大值在650 nm處或在650 nm鄰近處的酞菁染料。
此外,可被併入於本發明觸鬚性染料封裝之具有吸收度最大值在大約405nm的高靈敏度/較低穩定性輻射吸收觸鬚性染料包括,但絕不限於,花青及卟啉染料,諸如,初卟啉1(etioporphyrin 1)(CAS 448-71-5)。此外,可被使用之具有吸收度最大值在大約405nm的低靈敏度/較高穩定性染料包括,但絕非限於,酞菁類及萘花青類,諸如,乙基7-二乙胺香豆素-3-羧酸酯(λ最大值=418 nm)。
根據其最適化藍色(~405nm)及靛色波長之消光係數可被併入於本發明觸鬚性染料封裝的輻射觸鬚可包括,但絕不限於,喹啉鋁錯合物類、卟啉類、卟吩類及其等之混合物或衍生物。合適的輻射觸鬚之非限制性特定範例可包括1-(2-氯-5-磺苯基)-3-甲基-4-(4-磺苯基)偶氮-2-吡唑啉-5-酮二鈉鹽(λ最大值=400 nm);乙基7-二乙胺香豆素-3-羧酸酯(λ最大值=418 nm);3,3'-二乙基硫花青乙硫酸鹽(λ最大值=424 nm);3-丙烯基-5-(3-乙基-4-甲基-2-亞噻唑啉基)繞單寧(λ最大值=430 nm)(各個可獲得自Organica Feinchemie GmbH Wolfen)及其等之混合物。
合適的喹啉鋁錯合物之非限制性特定範例可包括參(8-羥基喹啉酸)鋁(CAS 2085-33-8)及其衍生物,諸如,參(5-氯-8-羥基喹啉酸)鋁(CAS 4154-66-1);2-(4-(1-甲基-乙基)-苯基)-6-苯基-4H-亞硫代哌喃-4-基)-丙二腈-1,1-二氧化物(CAS 174493-15-3);4,4’-[1,4-伸苯基雙(1,3,4-噁二唑-5,2-二基)]雙N,N-二苯基苯胺(CAS 184101-38-0);雙-四乙銨-雙(1,2-二氰-二硫酚基)-鋅(II)(CAS 21312-70-9);2-(4,5-二氫萘并[1,2-d]-1,3-亞二硫代-2-基)-4,5-二氫-萘并[1,2-d]1,3-二硫代環戊烯;所有皆可獲得自Syntec GmbH。
特定卟啉及卟啉衍生物之非限制性範例可包括初卟啉1(CAS 448-71-5);可獲得自Frontier Scientific之次卟啉IX 2,4-雙乙二醇(D630-9);及八乙基卟啉(CAS 2683-82-1);偶氮染料,諸如,媒染橙(CAS 2243-76-7)、甲基黃(CAS 60-11-7)、4-苯基偶氮苯胺(CAS 60-09-3)、艾遜黃(Alcian Yellow)(CAS 61968-76-1),可獲得自Aldrich chemical company;及其等之混合物。形成上述塗料之示範性方法以及在該塗料上形成影像的方法係更詳細描述於下。
示範性塗料形成方法
第2圖係為一流程圖例示出依據一示範性具體例之形成本發明兩相輻射可成像熱色塗料的方法。一般而言,形成該可成像熱色塗料的方法包括製備具有一酸性活化劑物種溶解於其中之輻射固化聚合物基質(步驟200);製備無色染料之低熔化性共熔物(步驟210)以及均勻地分佈該無色染料之低熔化性共熔物於該輻射固化聚合物基質中(步驟220)。該示範性塗料形成方法的進一步細節現今將參照第3圖及第4圖更詳細描述於下。
如參照第2圖而提及者,本發明示範性塗料形成方法的第一步驟包括製備具有一酸性活化劑物種溶解於其中之輻射固化聚合物基質(步驟200)。第3圖進一步例示出依據一示範性具體例之用以製備該輻射固化聚合物基質的示範性方法。如第3圖所例示者,該輻射固化聚合物基質可藉由先將酸性、質子供給活化劑物種一起熔化來製備(步驟300)。在一些具體例中,複活化劑可被使用,如,對具有主活化劑與次活化劑之系統具有同等性能值的複活化劑系統。雖然本發明示範性方法包括將該等活化劑一起熔化之步驟,藉以加速溶解在該輻射固化聚合物中可能展現出低溶解度的活化劑物種,該將該等活化劑一起熔化之步驟係為任選的。當然,在許多事例中,活化劑可直接溶解於該輻射固化聚合物中,而不用初步熔化。
一旦所欲的活化劑已任選地被一起熔化(步驟300),該等熔化的活化劑係被添加至輻射固化聚合物(步驟310)。依據一示範性具體例,該等質子供給活化劑物種係溶解於該輻射固化聚合物內。該質子供給活化劑物種之溶解可藉由將攪動引入該輻射固化聚合物而促進。該質子供給活化劑物種在該輻射固化聚合物中的溶解(步驟310)將提供該等活化劑於整個聚合物中的實質均勻分佈。
一旦該等所欲的活化劑已被溶解於該輻射固化聚合物中(步驟310),一或多種輻射吸收觸鬚性染料係被添加至該輻射固化聚合物(步驟320)。依據本發明之示範性方法,上述混成觸鬚性封裝可依據三種不同方法學引入於本發明示範性塗料之兩相。依據一第一示範性具體例,該具有很高雷射輻射吸收度(消光係數)且,典型地,不具有很良好之光穩定性的觸鬚性染料可被溶解/均勻地分佈於該塗料聚合物基質相。依據此第一示範性具體例,形成該混成觸鬚性染料封裝第二組份之具有較低雷射輻射吸收度(消光係數)但具有良好光穩定性的觸鬚性染料可溶解/均勻地分佈於該無色染料相。
依據一第二示範性具體例,該混成觸鬚性封裝的觸鬚性染料可被分佈成該具有很高雷射輻射吸收度(消光係數)且,典型地,不具有很良好之光穩定性的觸鬚性染料係被溶解/均勻地分佈於該無色染料相。依據此第二示範性具體例,該具有較低雷射輻射吸收度(消光係數)但具有良好光穩定性的觸鬚性染料可被溶解/均勻地分佈於該塗料聚合物基質相。
依據另一第三示範性具體例,兩觸鬚性染料群之觸鬚性染料可被均勻地分佈及/或溶解於該熱色塗料的兩相。不管該觸鬚性染料之分佈,該選擇的觸鬚性染料可被選擇為具有與該輻射產生裝置(110)之波長相關的吸收度最大值。依據一示範性具體例,該等觸鬚性染料係被溶解於各種相中以提供該等觸鬚性染料之實質均勻分佈。
一旦該輻射固化聚合物基質被形成(步驟200;第2圖),一無色染料相之低熔化性共熔物亦可被形成(步驟210;第2圖)。依據一例示於第4圖的示範性具體例,該無色染料相係藉由先提供色彩生成物而形成(步驟400)。如先前所提及者,該色彩生成物可包括,但絕非限於,無色染料及/或無色染料混合。當使用於此,該術語“色彩生成物”係指任何當施加能量會改變色彩的組成物。色彩生成物可包括,但絕不限於,無色染料、光色染料或其相似物。舉例而言,該色彩生成物可包括無色染料,諸如,螢光黃母體、異苯并呋喃及2-苯并[c]呋喃酮類型之無色染料。該術語“色彩生成物”並不意味著色彩係產生自摩擦,因為該色彩生成物包括可改變色彩的物質以及可自一無色或更透明狀態變成有色彩或可變成一不同色彩的物質。所導致之熔化的混合物可被指稱為一熔化的色彩生成物相。此外,依據一示範性具體例,一熔化性助劑可與上述色彩生成物結合(步驟410)。依據一示範性具體例,該熔化性助劑可以是一與該色彩生成物一起熔化的晶狀有機固體。熔化性助劑典型係為可與一特別色彩生成物一起熔化並混合的晶狀有機固體。舉例而言,多數色彩生成物亦能以溶解於標準液體溶劑中之固體顆粒獲得。因此,該色彩生成物及熔化性助劑可被混合並加熱以形成一熔化的混合物。當冷卻時,一色彩生成物與熔化性助劑之色彩生成物相係被形成並可接著被磨成粉末。
依據一示範性具體例,當該色彩生成物及該熔化性助劑被結合(步驟410),一或多種輻射吸收染料亦可與該色彩生成物混合(步驟420)。如先前所提及者,與該色彩生成物混合之輻射吸收染料能以該輻射產生裝置所引起的波長或波長範圍為基礎來做選擇。
此外,如先前所提及者,與該色彩生成物混合之輻射吸收染料可依據三種不同具體例之一而被混合。依據一第一示範性具體例,該具有很高雷射輻射吸收度(消光係數)且,典型地,不具有很良好之光穩定性的觸鬚性染料可被溶解/均勻地分佈於該塗料聚合物基質相,而該形成該混成觸鬚性染料封裝第二組份之具有較低雷射輻射吸收度(消光係數)但具有良好光穩定性的觸鬚性染料可溶解/均勻地分佈於該無色染料相。依據一第二示範性具體例,該具有很高雷射輻射吸收度(消光係數)且,典型地,不具有很良好之光穩定性的觸鬚性染料係被溶解/均勻地分佈於該無色染料相,而該具有較低雷射輻射吸收度(消光係數)但具有良好光穩定性的觸鬚性染料可被溶解/均勻地分佈於該塗料聚合物基質相。依據另一第三示範性具體例,兩觸鬚性染料群之觸鬚性染料係均勻地分佈及/或溶解於該熱色塗料的兩相。雖然本發明示範性方法包括多數輻射吸收染料存在於該兩相之各相中,將被領會的是,該等輻射吸收觸鬚性染料可存在於該各種相之任一相或兩相中。
一旦上述組份被熔化,該熔化的無色染料相之低熔化性共熔物係准予被冷卻且該無色染料相之低熔化性共熔物的顆粒大小係被縮小(步驟430)。該無色染料相之低熔化性共熔物的顆粒大小可藉由大量的已知方法來縮小,該等方法包括,但絕非限於,碾及/或磨。
再回到第2圖所例示的方法,一旦該輻射固化聚合物基質及該無色染料相之低熔化性共熔物兩者被形成,該低熔化性共熔物係分佈於該聚合物基質中(步驟220)。依據一示範性具體例,該無色染料相之低熔化性共熔物可在引入該低熔化性共熔物於該聚合物基質期間藉助於連續攪動而被分佈於該聚合物中。
當該兩相輻射可成像熱色塗料之形成係如上述,該塗料可被施用於大量的所欲基材,該基材包括,但絕非限於,聚合物、紙類、陶器、玻璃、金屬及其相似物。依據一示範性具體例,該雙頻帶輻射可成像熱色塗料可使用大量的已知塗覆系統及方法施用於一所欲基材,該系統及方法包括,但絕非限於,刮刀片塗覆、凹板塗模、逆轉輥式塗覆、梅爾桿塗覆(meyer rod coating)、壓擠式塗覆、簾式塗覆、氣刀塗覆及其相似者。
一旦上述塗料係被形成於一輻射可成像磁碟(130;第1圖),資料可被形成於該第一面(140)之資料表面上及/或一所欲影像可經由選擇性輻射曝露形成於該第二面(150)上。第5圖例示出依據一示範性具體例之用以形成一所欲影像於該輻射可成像磁碟(130)之第二面(150)的一示範性方法。如第5圖所例示者,該影像形成方法係藉由先產生該所欲影像開始(步驟500)。依據一示範性具體例,產生該所欲影像可包括使用大量的使用者介面來形成該所欲影像之圖示並使用韌體(123;第1圖)及/或媒體處理系統(100;第1圖)之處理器(125;第1圖)來將該圖式轉化為數種可控制機器的指令。
以第5圖繼續說明,該輻射可成像磁碟可接著被置於鄰接該輻射產生裝置(110;第1圖)處,並具有輻射可成像塗料與該輻射產生裝置呈光學通訊(步驟510)。具有該輻射可成像塗料與該輻射產生裝置呈光學通訊(步驟510),該輻射可成像塗料可接著被選擇性地暴露於該輻射產生裝置以形成該所欲影像(步驟520)。
依據本發明之示範性具體例,以上述混成觸鬚性封裝所製之該兩相輻射可成像熱色塗料,當相較於傳統可成像熱色塗料時,展現出改良的傳號靈敏度與有效期可靠度。更特定言之,因高消光係數/較低穩定性觸鬚性染料的存在,本發明之兩相輻射一旦形成就展現出高傳號靈敏度。此外,因較低消光係數/較高穩定性觸鬚性染料的存在,即使是長期時間曝露於周圍光之後,該塗料可維持足夠的傳號靈敏度。
前面的描述係僅為例示及描述本發明之方法及設備而呈現。該描述並非意欲被視為徹底的或用以限制揭露內容至任何所揭露的刻板形式。基於以上教示,許多修飾及變異係為可能。所意欲的是,所揭露的範圍係界定於以下申請專利範圍。
100...媒體處理系統
105...殼體
110...輻射產生裝置
123...韌體
125...處理器
130...輻射可成像磁碟
140...輻射可成像磁碟的第一面
150...輻射可成像磁碟的第二面
200、210、220...步驟
300、310、320...步驟
400、410、420、430...步驟
500、510、520...步驟
第1圖例示出依據一示範性具體例之媒體處理系統的示意觀。
第2圖係為一流程圖,其例示出依據一示範性具體例之形成一可成像組成物的方法。
第3圖係為一流程圖,其例示出依據一示範性具體例之用以形成一輻射可成像組成物的方法。
第4圖係為一流程圖,其例示出依據一示範性具體例之用以形成一輻射可成像組成物的方法。
第5圖係為一流程圖,其例示出依據一示範性具體例之用以將一影像形成於一輻射可成像塗料上的方法。
100...媒體處理系統
105...殼體
110...輻射產生裝置
123...韌體
125...處理器
130...輻射可成像磁碟、資料儲存媒體
140...輻射可成像磁碟的第一面
150...輻射可成像磁碟的第二面

Claims (15)

  1. 一種輻射可成像塗料,其包含:一第一相,其包括一輻射固化聚合物基質及置於該輻射固化聚合物基質內的一活化劑;一第二相,其不溶地分佈於該第一相內,該第二相包括一色彩生成物;以及一混成觸鬚性染料封裝,其分佈於該第一相及第二相之至少一者中,其中該混成觸鬚性染料封裝至少包括一種具有一高消光係數的第一觸鬚性染料及一種具有一低消光係數的第二觸鬚性染料。
  2. 如申請專利範圍第1項之塗料,其中該觸鬚性染料封裝係分佈於該第一相及該第二相兩者中。
  3. 如申請專利範圍第1項之塗料,其中該色彩生成物包含一無色染料或一無色染料混合之一的一低熔化性共熔物。
  4. 如申請專利範圍第1項之塗料,其中該混成觸鬚性染料封裝之該第一觸鬚性染料及該第二觸鬚性染料兩者具有一吸收度最大值波長包含780 nm、650 nm或405 nm之一。
  5. 如申請專利範圍第1項之塗料,其中:該第一觸鬚性染料具有一消光係數大於100,000 L M-1 cm-1 ;以及該第二觸鬚性染料具有一消光係數低於100,000 L M-1 cm-1
  6. 如申請專利範圍第1項之塗料,其中該活化劑包含一溶解於該第一相內之酸性活化劑物種。
  7. 如申請專利範圍第1項之塗料,其中該第二相包含位於該第一相內的一散佈。
  8. 如申請專利範圍第1項之塗料,其中該第二相進一步包含一被構形以減少該共熔物之熔化溫度的熔化助劑。
  9. 一種形成一輻射可成像塗料的方法,其包含:製備包括一酸性活化劑物種的一輻射固化聚合物基質;形成一無色染料相之低熔化性共熔物;分佈該無色染料相之低熔化性共熔物於該聚合物基質內;以及以一混成觸鬚性染料封裝敏化該輻射可成像塗料,其中該混成觸鬚性染料封裝至少包括一種具有一高消光係數的第一觸鬚性染料與一種具有一低消光係數的第二觸鬚性染料。
  10. 如申請專利範圍第9項之方法,其中該以一混成觸鬚性染料封裝敏化該輻射可成像塗料進一步包含分佈該混成觸鬚性染料封裝於該輻射固化聚合物基質內。
  11. 如申請專利範圍第9項之方法,其中該以一混成觸鬚性染料封裝敏化該輻射可成像塗料進一步包含分佈該觸鬚性 染料封裝於該無色染料相之低熔化性共熔物內。
  12. 如申請專利範圍第9項之方法,其中該製備包括一酸性活化劑物種的一輻射固化聚合物基質包含:熔化多數酸性活化劑物種;以及添加該等熔化的活化劑至一輻射固化聚合物。
  13. 如申請專利範圍第9項之方法,其中該形成一無色染料相之低熔化性共熔物包含:提供一色彩生成物;將一熔化助劑與該色彩生成物結合。
  14. 一種在一基材上形成一影像的方法,其包含:形成一輻射可成像塗料於一所欲基材上,其中該輻射可成像塗料包括:一第一相,該第一相包括一輻射固化聚合物基質及置於該輻射固化聚合物基質內的一活化劑;一第二相,其不溶地分佈於該第一相內,該第二相包括一色彩生成物;以及一混成觸鬚性染料封裝,其分佈於該第一相及第二相之至少一者中,其中該混成觸鬚性染料封裝至少包括一種具有一高消光係數的第一觸鬚性染料及一種具有一低消光係數的第二觸鬚性染料;以及選擇性地將該輻射可成像塗料暴露於至少一輻射源,其中該輻射源具有一波長與該混成觸鬚性染料封裝之吸收度最大值波長相關。
  15. 一種用以在一基材上形成一影像的系統,其包含: 一輻射產生裝置,其被構形以產生具有一第一波長的輻射;一基材,其係置於鄰接於該輻射產生裝置處;以及一輻射可成像塗料,其係置於該基材上,其中該輻射可成像塗料包括:一第一相,該第一相包括一輻射固化聚合物基質及置於該輻射固化聚合物基質內的一活化劑;一第二相,其不溶地分佈於該第一相內,該第二相包括一色彩生成物;以及一混成觸鬚性染料封裝,其分佈於該第一相及第二相之至少一者中,其中該混成觸鬚性染料封裝至少包括一種具有一高消光係數的第一觸鬚性染料及一種具有一低消光係數的第二觸鬚性染料。
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