TWI465350B - 顯像用色帶及其滑層用組成物 - Google Patents

Description

顯像用色帶及其滑層用組成物

本發明有關一種列印顯像技術，特別是有關一種顯像用色帶及其顯像用色帶的滑層用的組成物。

習知之熱顯像技術係利用熱源(例如加熱頭(thermal head)或雷射光)，將無色的色素經化學反應變成有色的色素或將色帶(ribbon)上的色素經物理變化由色帶轉印至被列印基材上。熱顯像技術大致可分為直接顯影技術，即俗稱熱感紙(thermal paper)顯像技術以及熱轉移(thermal transfer)顯像技術。而後者可再進一步分為熱蠟轉移(thermal wax transfer)顯像技術及熱昇華轉移(dye diffusion thermal transfer)顯像技術。

熱昇華型轉移顯像技術係使用熱擴散型色帶與熱轉印顯像片相互重合以完成全彩圖像的熱擴散型轉印(即，熱昇華型轉印)方式。如第1圖所示，熱擴散型色帶1是由數個塗佈膜層所組成，主要分為三部分：基材(substrate)2、染料層(dye layer)3以及滑層(slipping layer)4。基材作為載體(carrier)及機械性質之用。染料層用以儲存染料也提供染料，其主要組成成份則是染料與高分子。染料層與基材之間可有中間層(subbing layer)以幫助黏著力的提升。滑層又稱背面層(back layer)，主要功能在增加列印過程中色帶與加熱頭間的潤滑 性，以減少色帶與加熱頭間的摩擦力，幫助列印順暢。此外，由於列印時加熱頭會對色帶施以高溫與高壓，所以滑層中除具潤滑功能外，還必須能驅散加熱頭所施加的熱能、忍受摩擦與損耗現象，即，保護軟化點較低的基材，因此有時也稱為耐熱層。但，如第2圖所示，加熱頭5對滑層4依箭頭6的方向相對運動，因滑層4受加熱頭5的施力與摩擦，易產生刮痕7。微觀可知，若滑層4包含的聚合物4a(網狀構造，局部放大)性質較脆，則容易被拉扯而斷裂，如局部放大的結構8所示；若滑層4包含的聚合物4b(網狀構造，局部放大)性質具塑性，則容易被下壓成凹縫，如局部放大的結構9所示，均會導致加熱頭滑動不順暢或色帶斷裂，並造成轉印品質上的缺陷。

美國專利申請案公開第20110311739號揭示一種背面層，其不含溶劑，而包含官能度(functionality)為低於或等於3的丙烯酸酯寡聚物或聚合物、二或三丙烯酸酯單體(di- or triacrylate monomer)及致滑劑，其在塗覆於基材後於光起始劑的存在下可UV交聯形成厚度小於1微米的背面層。其具有良好的黏著性、及低摩擦係數，提供可撓性及耐熱與耐機械性。但是，此種背面層性質太硬，易使加熱頭受損，再者，所形成的色帶太硬，使得色帶收捲時易破裂。

因此，對於新穎的熱擴散型色帶仍有所需，以便能夠適時修復滑層的凹縫，而避免上述問題。

本發明之一目的是提供一種顯像用色帶及一種滑層用組成物，在加熱頭於滑層滑動或因其它外力(例如：落於色帶上的塵埃，於收捲時對滑層造成細微的刮痕)而使滑層產生凹縫時，滑層可立即自我修復，使加熱頭滑動保持順暢並均勻地將熱轉移至色帶上，而無前述問題。

依據本發明之一具體實施例，顯像用色帶包括一基材、一染料層、及一滑層。基材具有一第一面及一第二面。染料層位於第一面上。滑層位於第二面上。滑層包括至少一種聚合物，其具有可產生分子內或分子間物理性鍵結或化學性鍵結的官能基。在滑層產生凹縫時，該至少一種聚合物透過產生分子內或分子間物理性鍵結或化學性鍵結而使凹縫閉合。

依據本發明之另一具體實施例，滑層用組成物包括：5至30重量份的至少一種聚合物、1至20重量份的致滑劑、0.1至10重量份的添加劑及其餘量為溶劑。該至少一種聚合物具有可產生分子內或分子間物理性鍵結或化學性鍵結的官能基。

依據本發明之顯像用色帶，其中，因滑層包括具有可產生分子內或分子間物理性鍵結或化學性鍵結的官能基的聚合物，因此，在滑層因前述外力或因加熱頭於其上滑動加壓及摩擦而產生一凹縫(例如縫隙、裂縫、刻痕或刮痕)時，能夠即時透過聚合物產生分子 內或分子間物理性鍵結或化學性鍵結而使凹縫閉合，達到自我修復的效果，而使加熱頭滑動保持順暢並均勻地將熱傳至色帶上。

第3圖顯示一使用中的依據本發明之具體實施例的顯像用色帶的示意圖。顯像用色帶10包括基材12、染料層14、及滑層16。染料層14位於基材12的一面上。滑層16位於基材的另一面上。

基材12提供支撐性，可為一薄膜基材，可由例如具有一定耐熱性與機械強度之樹脂所形成，該等樹脂可為任何本發明所屬技術領域具有通常知識者所已知者，例如聚苯硫醚、聚苯乙烯、聚醯胺、聚碳酸酯、聚乙烯醇、聚對苯二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸丁二酯、聚萘二甲酸乙二酯、含氟樹脂、纖維素及其衍生物，但不限於此。較佳為聚酯樹脂，尤其是聚對苯二甲酸乙二酯樹脂。

染料層14可提供圖像色彩。其可為任何本發明所屬技術領域具有通常知識者所習知者。例如可包括黏結劑(binder)、染料、添加劑、及其餘量為溶劑，例如有機溶劑。各成分以適當的比例混合，以達染料層的效用。適用於染料層的著色劑可包括例如有機或無機系染料或顏料，較佳包括具有顏色密度滿足需求且在曝露至光、熱、溫度等不會導致顏色改變或褪色者。或是，可包括例如黃色、洋紅色(magenta)、青色(cyan)、黑色、或白色等等。亦可使用其他著色劑。或是，可包括例如鹼性染料(basic dyes)、酸性染料(acid dyes)、反 應性染料(reactive dyes)、分散性染料(disperse dyes)、陽離子染料(cationic dyes)、還原染料(vat dyes)、直接染料(direct dyes)、硫化染料(sulphur dyes)、不含偶氮染料(azo free dyes)、溶劑染料(solvent dyes)、或其他。

上述有機系染料可包括例如二芳甲烷(diarylmethane)系染料(dyes)、三芳甲烷(triarylmethane)系染料、噻唑(thiazole)系染料、次甲基系染料、次甲基偶氮(azomethine)系染料、靛苯胺(indoaniline)系染料、苯乙酮次甲基偶氮(acetophenoneazomethine)系染料、吡唑并甲基偶氮(pyrazoloazomethine)系染料、咪唑次甲基偶氮(imidazoleazomethine)系染料、咪唑并甲基偶氮(imidazoazomethine)系染料、吡啶酮次甲基偶氮(pyridoneazomethine)系染料、噁嗪(oxazine)系染料、氰基亞甲基(cyanomethylene)系染料、噻嗪(thiazine)系染料、嗪(zine)系染料、吖啶(acridine)系染料、偶氮系染料、螢光黃母體(fluoran)系染料、萘醌(naphthoquinone)系染料、蒽醌(anthraquinone)系染料、或喹啉並酞酮(又稱喹啉黃)(quinophthalone)系染料。

適用的黏結劑較佳對染料具有適合的親和性，並且在被加熱頭加熱時，含在黏結劑中的染料可被擴散轉移。上述黏結劑可包括例如聚乙烯醇系樹脂、聚乙酸乙酯(polyvinyl acetate resins)系樹脂、聚乙烯丁醛系樹脂(polyvinyl butyral resins)、聚丙烯醯胺系樹脂、聚乙烯吡咯烷酮(polyvinylpyrrolidone，PVP)系樹脂、聚酯系樹脂 (polyester resins)、聚醯胺系樹脂、纖維素(cellulosic resins)系樹脂、纖維素衍生物(cellulosic derivative)。

滑層16包括至少一種聚合物，其具有可產生分子內或分子間物理性鍵結或化學性鍵結的官能基。其中，物理性鍵結可為例如氫鍵，化學性鍵結可為例如共價鍵。

滑層16可由一滑層用組成物塗覆於基材12後，經烘箱乾燥後所形成。滑層用組成物包括約5至30重量份的至少一種聚合物、約1至20重量份的致滑劑、約0.1至10重量份的添加劑及其餘量為溶劑。該至少一種聚合物具有可產生分子內或分子間物理性鍵結或化學性鍵結的官能基，例如包括下式所示之重複單元： 其中，W表示氧、硫、或氮原子。X及Y各獨立表示氧、硫、氮、或矽原子。Z及Z' 各獨立表示氫、羥基、硫醇基、烷氧基、苯氧基、或電子對。R及R' 各獨立表示伸芳基或非分枝或分枝、環狀或非環狀、飽和或非飽和之伸烷基、伸烯基或伸炔基。n為任意正整數，較佳為1至100，更佳為5至60，最佳為5至30。兩個端基可為例如烷氧基、羥基、胺基、羰基、酯基或羧酸基，但不限於此。上述聚合物的實例有例如：聚醯胺(polyamide)、聚胺酯丙烯酸酯(polyurethane acrylate)、聚胺酯(polyurethane)、或聚酯(polyester)。

致滑劑可為例如磷酸酯、矽氧油、矽氧接枝聚合物、壓克力矽氧接枝聚合物、壓克力矽氧烷、芳基矽氧烷、氟聚合物、氟接枝聚合物、或多元醇。上述滑層組成物中，可以根據不同之需求目的，在滑層中添加防黏劑、有機或無機填充物(filler)、交聯劑。作為上述防黏劑時，其可為例如但不限於蠟、高級脂肪酸醯胺、表面活性劑、合成矽膠、天然二氧化矽、矽鋁酸鹽、滑石、沸石或石灰石等。作為上述有機填充物時，其可為例如但不限於含氟樹脂、聚甲基丙烯酸樹脂、矽橡膠粉末等；作為上述無機填充物時，其可為例如但不限於黏土、滑石、雲母、氧化矽、金屬氧化物、碳酸鈣等；作為上述交聯劑，其可為例如但不限於過氧化二異丙苯(DCP)、過氧化苯甲醯(BPO)、二叔丁基過氧化物(DTBP)、2,5-二甲基-2,5-二叔丁基過氧化己烷、聚異氰酸酯化合物等。

再請參閱第3圖，加熱頭18為一列印機(未示出)的元件，正操作於顯像用色帶10的滑層16上。箭頭20顯示加熱頭18相對於顯像用色帶10的移動方向。例如，於此實施例中，是加熱頭18不移動，但使顯像用色帶10向箭頭20的反方向移動，使得加熱頭18相對於顯像用色帶10是以箭頭20方向移動。當滑層16表面因前述外力或因加熱頭18滑過而在滑過的當下有凹縫產生，例如局部放大的結構22顯示的滑層16的表面受加熱頭18的壓力及相對運動產生的摩擦之後，產生凹縫24。在此凹縫24產生的當下，滑層內的分子因具有可產生分子內或分子間物理性鍵結或化學性鍵結的官能基 的聚合物，因此在加熱頭18的加熱溫度下，使凹縫24二個互相面對的縫壁因物理性鍵結或化學性鍵結的產生而互相吸引，如箭頭26的方向所示，使凹縫24閉合，如局部放大的結構23顯示的滑層16的表面，其恢復平滑。

第4圖顯示凹縫24更微觀的示意圖。例如，滑層16包括具有如上述之重複單元的聚合物，其中W為氧原子，Z為氫、Z' 為電子對，R與R' 相同而如上述之定義，及n為任意正整數。凹縫24二個互相面對的縫壁因羰基(C=O)與H-X基之間產生氫鍵而互相吸引，如箭頭26的方向所示，終使凹縫24閉合，如第5圖所示，使得滑層16達到自我修復的功效，恢復如原先的平滑表面。

再者，如第3圖所示之加熱頭18，雖然其導致滑層16的凹縫，但其同時具有加熱功能，因此，於本發明中，更可進一步利用加熱頭施加於滑層的熱，選擇適合的聚合物，即，其具有可產生分子內或分子間物理性鍵結或化學性鍵結的官能基，例如包含上述重複單元的聚合物，但不限於此，使其包含於滑層中，在經過加熱頭加熱後，可啟動分子內或分子間物理性鍵結(例如氫鍵)或化學性鍵結(例如共價鍵，使凹縫閉合，而達到滑層具有自我修復的功能。

關於氫鍵的產生，僅需相鄰分子間之距離夠近，即可產生相對應的氫鍵。關於共價鍵的產生，由於加熱頭的溫度可以從室溫到400℃，而在加熱頭實際加熱溫度達100~400℃時，如此的高溫將會 促使分子中的親核基(nucleophilic group)(例如：胺基或羥基)去攻擊分子內或分子間的親電子基(electrophilic group)(例如：羰基(carbonyl group))而形成共價鍵。

基材與染料層之間、或基材與滑層之間可依需要設置中間層，例如具有接合性的黏著層，以增進基材與染料層之間、或基材與滑層之間的彼此附著。或是具有其他功能的中間層。黏著層可包括例如黏結劑、添加劑及有機溶劑。適用於黏著層的黏結劑可包括例如樹脂，例如：丙烯酸共聚物系樹脂、聚乙烯系樹脂、聚碳酸酯系樹脂、聚碳酸酯共聚物系樹脂、聚乙烯醇系樹脂、聚乙烯醇共聚物系樹脂、聚醯胺系樹脂、聚醯胺共聚物系樹脂、聚胺酯系樹脂、聚乙烯吡咯烷酮(polyvinylpyrrolidone，PVP)系樹脂、聚乙烯吡咯烷酮共聚物系樹脂、纖維素(cellulose)、纖維素衍生物(cellulosic derivative)、乙烯-乙酸乙酯共聚物系樹脂、丁醛系樹脂、氯化乙烯-乙酸乙酯共聚物系樹脂、丙烯酸/甲基丙烯酸系樹脂、丙烯酸酯系樹脂、聚乙烯醚系樹脂、環氧系樹脂、三聚氰胺系樹脂、矽酮(silicone)系樹脂、或苯乙烯/丁二烯/苯乙烯嵌段共聚物系樹脂，但不限於此等。

適用於黏著層的添加劑可包括例如無機微細顆粒或有機微細顆粒。無機微細顆粒可包括例如碳酸鈣、鋁氧、二氧化矽、二氧化鈦。有機微細顆粒可包括例如聚丙烯酸酯微細顆粒、聚苯乙烯微細顆粒、或聚三聚氰胺微細顆粒。

適用於黏著層的有機溶劑可包括芳香烴溶劑、酮類烴(ketone hydrocarbon)溶劑、環酮類烴(cyclic ketone hydrocarbon)溶劑、醚類溶劑、環醚類溶劑。

塗佈染料層、滑層或中間層的方法可與習知技術相同，例如：刮刀塗佈、狹縫塗佈、絲網印刷法或凹版印刷塗佈製程。

依據本發明之顯像用色帶可將滑層因壓力、機械力造成的裂痕，快速自我修復，在小面積的裂痕尤其是線刮痕更見功效。

依據本發明之顯像用色帶可為例如熱轉移式列印色帶，又可分為例如熱擴散型色帶或熱蠟轉移式列印所用的色帶，但不限於此等種類的色帶。可應用於印刷製程，例如：相片、織物、熱製程或冷凍製程的可撓式包裝、包裝膜、醫藥標識及追溯標籤、化工桶標識及追溯標籤、化妝品標識及追溯標籤等等的印刷，但不限於此。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

1‧‧‧熱擴散型色帶

2、12‧‧‧基材

3、14‧‧‧染料層

4、16‧‧‧滑層

4a、4b‧‧‧聚合物

5、18‧‧‧加熱頭

6、20、26‧‧‧箭頭

7‧‧‧刮痕

8、9、22、23‧‧‧局部放大的結構

10‧‧‧顯像用色帶

24‧‧‧凹縫

第1圖顯示一習知的熱擴散型色帶的截面示意圖。

第2圖顯示習知之加熱頭對滑層產生刮痕的情形。

第3圖顯示一使用中的依據本發明之具體實施例的顯像用色帶的示意圖。

第4圖顯示於本發明的一具體實施例中滑層的凹縫的微觀示意圖。

第5圖顯示於本發明的一具體實施例中滑層自我修復後的微觀示意圖。

10‧‧‧顯像用色帶

12‧‧‧基材

14‧‧‧染料層

16‧‧‧滑層

18‧‧‧加熱頭

20、26‧‧‧箭頭

22、23‧‧‧局部放大的結構

24‧‧‧凹縫

Claims (10)

1. 一種色帶，包括：一基材，其具有一第一面及一第二面；一染料層，其位於該第一面上；以及一滑層，其位於該第二面上，該滑層包括至少一種聚合物，其具有可產生分子內或分子間物理性鍵結或化學性鍵結的官能基，在該滑層因外力產生凹縫時，該至少一種聚合物透過加熱頭所施加的熱產生分子內或分子間物理性鍵結或化學性鍵結而使該凹縫閉合。
2. 如請求項1所述之色帶，其中，該物理性鍵結包括氫鍵。
3. 如請求項1所述之色帶，其中，該化學性鍵結包括共價鍵。
4. 如請求項1所述之色帶，其中，該至少一種聚合物包括下式所示之重複單元： 其中，W為氧、硫、或氮原子，X及Y各獨立為氧、硫、氮、或矽原子，Z及Z' 各獨立為氫、羥基、硫醇基、烷氧基、苯氧基、或電子對，R及R' 各獨立為伸芳基或非分枝或分枝、環狀或非環狀、飽和或非飽和之伸烷基、伸烯基或伸炔基，以及，n為任意正整數。
5. 如請求項1所述之色帶，進一步包括：一中間層，其位於該基材與該染料層之間。
6. 如請求項1所述之色帶，進一步包括：一中間層，其位於該基材與該滑層之間。
7. 一種滑層用組成物，包括：5至30重量份的至少一種聚合物，其具有可於加熱下產生分子內或分子間物理性鍵結或化學性鍵結的官能基；1至20重量份的致滑劑；0.1至10重量份的添加劑；及其餘量為溶劑。
8. 如請求項7所述之滑層用組成物，其中，該至少一種聚合物包括下式所示之重複單元： 其中，W為氧、硫、或氮原子，X及Y各獨立為氧、硫、氮、或矽原子，Z及Z' 各獨立為氫、羥基、硫醇基、烷氧基、苯氧基或電子對，R及R' 各獨立為伸芳基或非分枝或分枝、環狀或非環狀、飽和或非飽和之伸烷基、伸烯基或伸炔基，以及，n為任意正整數。
9. 如請求項7所述之滑層用組成物，其中，該致滑劑包括：磷酸酯、矽氧油、矽氧接枝聚合物、壓克力矽氧接枝聚合物、壓克力矽氧烷、芳基矽氧烷、氟聚合物、氟接枝聚合物、或多元醇。
10. 如請求項7所述之滑層用組成物，其中該添加劑包括防黏劑、有機填充物、無機填充物、或交聯劑。