专利名称：用于穿孔热敏蜡纸的组合物及方法
技术领域：
本发明涉及一种穿孔热敏蜡纸的组合物，更具体地说涉及一种含有适用于穿孔热敏蜡纸方法中的光热转换材料的组合物，该穿孔方法是通过用液体喷射工具喷射一种包含在液体中的光热转换材料，以将其与所述液体一起传递至热敏蜡纸上，然后将该热敏蜡纸暴露于可见光或红外光，以使光热转换材料释放出热，从而使该热敏蜡纸在该光热转换材料被传送的特定部分被穿孔。
通常用于穿孔热敏蜡纸以得到模版印刷或漏模印刷的底版的方法包括，例如(1)一种在用含碳材料例如铅笔和色调剂通过手写或照相复印已形成的图像或字母上覆盖一种热敏蜡纸，然后将其暴露于闪光灯，红外灯或类似物发出的光中，导致字母或图像的部分放出热以使蜡纸的热塑性膜熔化并在接触图像或字母的部分穿孔的方法，以及(2)一种通过将蜡纸与以点阵形式放热的热印刷头接触，熔化并穿孔蜡纸的热塑性膜，以按照原像或字母被转换成的电信号的图像数据复制图像的方法。
然而，在上述方法(1)中，经常发生穿孔故障，原因是蜡纸的热塑性膜与释放热的色调剂的原像或照相复印的图像部分接触不充分，或也发生所谓“针孔”方面的问题，这是由原像表面上的尘埃或从图像部分散开的色调剂放出的热导致在蜡纸不希望的部分产生穿孔的现象。在上述方法(2)中，经常产生穿孔故障，传送故障和蜡纸的起皱，这是由于将蜡纸压于热印刷头所施加的压力不均匀。
为解决这些问题，本发明者在对应于1996年10月4日申请的U.S.Serial No.08/725,503的日本专利申请No.284610/95中，建议了一种用于穿孔热敏蜡纸的方法，它包含用液体喷射工具喷射一种包含在液体中的光热转换材料，以将其与所述液体一起传递至热敏蜡纸上，然后将该热敏蜡纸暴露于可见光或红外光，使该热敏蜡纸在该光热转换材料被传送的特定部分被穿孔。
这一穿孔方法包含的第一步是，当保持不与蜡纸接触的液体喷射工具相对于热敏蜡纸移动时，按照先前已被转移成电信号的图像数据，控制该液体喷射工具，以液滴的形式在热敏蜡纸上喷射含有光热转换材料的液体，由此图像作为被粘物以含有光热转换材料的点的形式被复制在热敏蜡纸上，第二步是通过使热敏蜡纸受到可见光或红外光的照射，在光热转换材料被传送的特定位置穿孔热敏蜡纸。
这一穿孔方法的优点在于在蜡纸上几乎无针孔形成，这是由于蜡纸在穿孔时不必与原像或液体喷射工具接触。同样地，由于蜡纸被解放出来，不与通常穿孔方法所需的原像或热印刷头相接触，因此不发生由于接触失败而引起的任何穿孔故障问题，并且蜡纸忠实于图像信息地被穿孔。
然而，按照本发明者所做的研究，现已发现上述穿孔方法第二步中的机理是基于下述穿孔过程。即当光照射到包含于液体中并被转移至热敏蜡纸的光热转换材料时，光热转换材料将光能转换成热能。热能首先加热作为上述液体主要成份的溶剂至其沸点附近，然后在基本上已无溶剂残留的条件下熔化并穿孔热敏蜡纸的热塑性膜。
然而在上述穿孔方法中，液体对于从液体喷射工具中传送光热转换材料至热敏蜡纸上是必需的，同时光热转换材料对将光能转换成热能是重要的。现已发现，热敏蜡纸的穿孔效率受液体种类的影响严重，因为液体消耗由光热转换材料产生的热能。
本发明的目的是通过适当选择液体的一个主要成份的沸点和蒸发热，通过使用含有如上所述的光热转换材料的该液体，有效地穿孔热敏蜡纸。
按照本发明，上述目的可通过一种用于穿孔热敏蜡纸的组合物而达到，它含有一种包含在液体中的光热转换材料，该液体含有一种沸点为50至250℃，蒸发热为200cal/g或小于200cal/g的溶剂，其量基于所述液体总量为至少50wt％。
本发明用于穿孔热敏蜡纸的组合物可被适宜地用在上述日本专利申请No.284610/95中描述的穿孔热敏蜡纸的方法中，该方法中由一液体喷射工具喷射该组合物，以将其传送至热敏蜡纸上，然后使热敏蜡纸受到可见光或红外光的照射，使蜡纸在组合物被传送的特定部分穿孔。
在该穿孔方法中，包含在液体中的光热转换材料与要被传送的液体一起被喷射至热敏蜡纸上，然后使光热转换材料将光能转换成热能以通过热能将蜡纸的热塑性膜熔化并穿孔。因此，当由光热转换材料释放的热能被有效地用于蜡纸的穿孔时，可预期穿孔过程经济且迅速。
按照本发明，由于用低沸点和低蒸发热的溶剂作为液体的一个组份，因此光热转换材料的热能大部分被引导至蜡纸的穿孔，以致于用较少量的光能和较短的时间即可有效地穿孔。
该组合物的特征是，含有光热转换材料的液体含有一种沸点为50至250℃，蒸发热为200cal/g或小于200cal/g的溶剂。当溶剂的沸点高于250℃时，含有光热转换材料的组合物的稳定性在生产时以及在喷射工具中被提高了，但是需要大量在光热转换材料暴露于光时释放的热能来蒸发溶剂。另一方面，当溶剂的沸点低于50℃时，组合物的稳定性在生产时以及在喷射工具中被降低了，同时需要较少的热能来蒸发溶剂。同样地，当溶剂的蒸发热大于200cal/g时，需要更多的热能来蒸发溶剂。
该组合物的液体含有一种具有上述沸点及蒸发热的溶剂作为一种主要组份，并且含有的溶剂量基于全部液体应为至少50wt％，优选为60wt％。当溶剂的含量少于50％时，光热转换材料的稳定性及穿孔的效率便较低。
组成该组合物液体的溶剂的例子包括基于醇，二醇，乙二醇醚，酮，醚，酰胺和氧化物的沸点为50至250℃，蒸发热为200cal/g或小于200cal/g的溶剂。更具体地说，这些溶剂包括乙醇(沸点78℃，蒸发热202cal/g)，异丙醇(沸点82℃，蒸发热160cal/g)，丁醇(沸点118℃，蒸发热142cal/g)，二甘醇(沸点245℃，蒸发热117cal/g)，丙二醇(沸点188℃，蒸发热169cal/g)，乙二醇二丁醚(沸点203℃，蒸发热65cal/g)，甲乙酮(沸点80℃，蒸发热82cal/g)，甲基异丁基酮(沸点116℃，蒸发热87cal/g)，四氢呋喃(沸点60℃，蒸发热98cal/g)，1，4-二噁烷(沸点101℃，蒸发热99cal/g)，环己酮(沸点156℃，蒸发热98cal/g)，2-吡咯烷酮(沸点245℃，蒸发热135cal/g)，N-甲基-2-吡咯烷酮(沸点202℃，蒸发热105cal/g)，乙二胺(沸点117℃，蒸发热186cal/g)，二甲基甲酰胺(沸点153℃，蒸发热125cal/g)，二甲基亚砜(沸点189℃，蒸发热161℃cal/g)，吡啶(沸点115℃，蒸发热122cal/g)，1，3-丙二醇(沸点214℃，蒸发热181cal/g)， 乙二醇二甲醚(沸点85℃，蒸发热74cal/g)，乙二醇二乙醚(沸点121℃，蒸发热98cal/g)，二甘醇二甲醚(沸点160℃，蒸发热77cal/g)，二甘醇二乙醚(沸点188℃，蒸发热72cal/g)，以及类似物。这些溶剂可单独使用，也可两个或多个结合使用。
在液体中也可以根据需要加入颜料，填料，粘合剂，硬化剂，防腐剂，润湿剂，表面活性剂，pH调节剂或类似物。
用于本发明的光热转换材料是一种能将光能转换为热能的材料，并优选为能有效地进行光热转换的材料，包括无机颜料如炭黑，碳化硅，氮化硅，金属粉末和金属氧化物以及有机颜料和有机染料。炭黑包括炉法炭黑，槽法炭黑，灯墨，乙炔黑，油炭黑，气黑以及类似物。在有机染料中，优选的是那些在特定的波长范围内具有高光吸收率的，如蒽醌着色剂，酞菁着色剂，花青着色剂，squalirium着色剂，和聚甲炔着色剂。
在这些光热转换材料中，优选的是炭黑，因为它具有高的光热转换效率。在这种情况下，基于组合物的全部重量，炭黑的含量优选为0.1至30wt％，更优选为0.5至20wt％。当炭黑含量小于0.1wt％时，为穿孔蜡纸，必须往蜡纸上传送大量的含光热转换材料的组合物，或需要大量的光能。另一方面，当炭黑含量超过30wt％时，液体中光热转换材料的储存稳定性降低，以致于炭黑可能在液体中聚集或沉淀，导致炭黑在喷射工具中堵塞并使组合物不能从喷射工具中被喷射出来。
用于穿孔热敏蜡纸的该组合物可容易地通过适当地在上述液体中或用上述液体分散或混合上述光热转换材料而制备。
为了用该组合物穿孔热敏蜡纸，该组合物通过从液体喷射工具喷射至热敏蜡纸上而以字母或图像的形式被传送至热敏蜡纸上，以复制字母或图像于其上。若由液体喷射工具传送的液体在蜡纸上渗开，然后将其暴露于可见光或红外光，则穿孔直径与喷射的液滴直径相比变大，以至于穿孔互相隔合。结果分辨率降低，并且大量油墨从穿孔中出来，导致印刷图像模糊或不清晰。另一方面，若液体与蜡纸亲合较弱以致于导致所谓的“成珠现象(beading phenomena)”，此时传送的液体被蜡纸排斥，则光热转换材料不能被轻易地固定在蜡纸上，并且该组合物需要很长时间干燥。若在这种状态下使可见光或红外光辐射至蜡纸上，构成字母或图像的穿孔便不均匀，由此导致印刷图像不清晰并且印刷密度低。
因此，当该组合物用于制作模版印刷或漏模印刷的底版时，优选在蜡纸表面上层压上一液体吸收层，将该组合物由液体喷射工具以液滴的形式传送至液体吸收层上，这样当可见光或红外光辐射至蜡纸时，在蜡纸上以独立点的形式形成穿孔。
这一液体吸收层可通过适当参考该组合物中所用的液体的种类，考虑液体应在液体吸收层上具有适当的接触角，混合一种亲水性树脂和一种拒水化合物而形成。亲水性树脂与拒水化合物的共混比例(即亲水性树脂/拒水化合物)通常在99/1至1/99的范围内，优选为90/10至10/90。通常，接触角优选为20至150°，更优选为30至130°。
用于液体吸收层的亲水性树脂包括，例如，聚乙烯醇，甲基纤维素，羧甲基纤维素，羟乙基纤维素，聚乙烯基吡咯烷酮，乙烯-乙烯醇共聚物，聚氧化乙烯，聚乙烯基醚，聚乙烯醇缩乙醛，聚乙烯醇缩丁醛，聚丙烯酰胺，以及类似物。这些树脂可以单独使用，结合使用或以共聚物使用。
用于液体吸收层的拒水化合物包括氟化物，硅烷化合物，蜡类，高级脂肪酸，高级脂肪酸的酰胺和聚烯烃，例如，聚四氟乙烯树脂，四氟乙烯-六氟丙烯共聚物，四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物，聚硅氧烷树脂，二甲基硅氧烷油，甲基苯基硅氧烷油，环状二甲基硅氧烷，改性硅氧烷油，巴西棕榈蜡，微晶蜡，聚乙烯蜡，褐煤蜡，石蜡，小烛树蜡，紫胶蜡，氧化石蜡，酯蜡，蜂蜡，烟雾蜡(haze wax)，鲸蜡，硬脂酸，月桂酸，山萮酸，己二酸，棕榈酸，硬脂酸酰胺，月桂酸酰胺，山萮酸酰胺，己二酸酰胺，棕榈酸酰胺，聚乙烯，聚丙烯，及类似物。这些拒水化合物可以固体粉末或液体使用，并可以溶解的或分散的状态包含于液体吸收层中。
为促进含光热转换材料的液体在液体吸收层中的吸收和固定，可在液体吸收层中加入有机或无机颗粒物质。这种颗粒物质包括有机颗粒物质如聚氨酯，聚对苯二甲酸乙二醇酯，聚对苯二甲酸丁二醇酯，聚乙烯，聚苯乙烯，硅氧烷树脂如聚硅氧烷，酚类树脂，丙烯酸树脂，和苯并胍胺树脂，以及无机颗粒物质如滑石，粘土，碳酸钙，二氧化钛，氧化铝，氧化硅和高岭土。
本发明的液体吸收层的软化点或熔点优选为40至120℃，更优选为50至100℃。当其低于40℃时，液体吸收层受热敏蜡纸储存的环境温度影响，蜡纸的机械或热性能经常改变，导致穿孔或印刷上的问题。当其高于120℃时，蜡纸的穿孔需要大量的热能，消耗很长时间，并需要高功率的穿孔设备。
本发明的液体吸收层的优选厚度为0.01至20μm，更优选为0.05至10μm。当其小于0.01μm时，与光热转换材料一同被喷射的液体不能被充分固定。当其大于20μm时，蜡纸的穿孔需要大量的热能，消耗很长时间，并需要高功率的穿孔设备。
液体吸收层可在热敏蜡纸上形成，例如，通过使用涂装工具如照相凹板涂布机和绕线棒刮涂器在蜡纸上施用含有上述亲水性树脂和上述拒水化合物以及需要的话上述有机或无机颗粒物质的混合溶液，然后将其干燥。
热敏蜡纸可以是能由光热转换材料放出的热熔化和穿孔的蜡纸。蜡纸可仅由热塑性膜制成，或可为层压在多孔基质上的热塑性膜。
热塑性膜包括由聚乙烯，聚丙烯，聚氯乙烯，聚偏二氯乙烯，聚对苯二甲酸乙二醇酯，聚对苯二甲酸丁二醇酯，聚苯乙烯，聚氨酯，聚碳酸酯，聚醋酸乙烯酯，丙烯酸树脂，硅氧烷树脂，或其它树脂状复合物制成的膜。这些树脂状复合物可单独使用，结合使用，或以共聚物使用。热塑性膜适宜的厚度为0.5至50μm，优选为1至20μm。如果膜小于0.5μm厚，则其施工性能和强度较差。若膜大于50μm厚，则其不经济，因为穿孔时需要大量的热能。
上述多孔基质可以是薄纸，非织布，纱布或类似物，它可由天然纤维如蕉麻，纸浆，结香，构树和日本纸，合成纤维如聚酯纤维如聚对苯二甲酸乙二醇酯，尼龙，维尼纶和醋酸纤维素，金属纤维，或玻璃纤维，单独或相结合制成。这些多孔基质的定量优选为1至20g/m2，更优选为5至15g/m2。若其小于1g/m2，则蜡纸的强度弱。若其大于20g/m2，则蜡纸经常在印刷时的油墨渗透性较差。多孔基质的厚度优选为5至100μm，更优选为10至50μm。若其厚度小于5μm，蜡纸在强度上较弱。若其厚度大于100μm，蜡纸经常在印刷时的油墨渗透性较差。
使用本发明组合物穿孔蜡纸以制备模版印刷或漏模印刷的底版的方法可这样实施，第一步将该组合物由液体喷射工具喷射至热敏蜡纸上以将光热转换材料传送至蜡纸，第二步通过使热敏蜡纸受到可见光或红外光的照射，使热敏蜡纸在光热转换材料被传送的特定位置穿孔。
第一步可以这样实施，例如，在液体喷射工具(它的液体喷射部分与蜡纸的间隔很小)按先前已被转换成电信号的图像数据相对于热敏蜡纸移动的同时，控制液体喷射工具以将液体喷射至热敏蜡纸上，这样图像即作为主要由光热转换材料组成的被粘物被复制到热敏蜡纸上。
液体喷射工具可以是含有喷嘴，狭缝，多孔材料，或每英寸具有10至2000个开口(即10至2000dpi)并与压电元件相连接的多孔膜，加热元件，液体输送泵或类似物的一种装置，以按照对应于字母或图像的电信号间歇地或连续地，即以点或线的形式喷射含有光热转换材料的液体。
在第二步中，当可见光或红外光照射其上传送有光热转换材料的热敏蜡纸时，光热转换材料吸收光放出热。结果是，热敏蜡纸的热塑性膜和液体吸收层被熔化并穿孔，得到了模版印刷或漏模印刷的底版。以这种方式，该穿孔方法无需使蜡纸与任何物质如原像或热印刷头接触以制作底版，而仅需蜡纸本身暴露于可见光或红外光。这样，在制作底版时蜡纸上不发生起皱。可很容易地用氙灯，闪光灯，卤素灯，红外线加热器或类似物辐射可见光或红外光。
按照本发明被穿孔的蜡纸可用普通模版印刷设备进行印刷。例如，通过将印刷油墨置于穿孔蜡纸的一侧，将印刷纸置于蜡纸的另一侧，然后通过加压，减压或挤压使油墨通过蜡纸的穿孔部分以将油墨转移到印刷纸上得到印刷品。印刷油墨可以是那些常用于模版印刷中的，例如油墨，水墨，油包水(W/O)乳化油墨，水包油(O/W)乳化油墨，和热熔油墨。
下面，将通过下述实施例更详细地说明本发明。提供下述实施例仅为说明目的，本发明并不受限于这些实施例。
实施例1将定量为10g/m2的日本纸层压至厚度为2μm的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜的一侧，得到热敏蜡纸。然后，将由5重量份的炉法炭黑，40重量份的丙二醇，40重量份的N-甲基-2-吡咯烷酮以及15重量份的水组成的含有光热转换材料的组合物通过使用含一压电元件且具有600dpi喷嘴的液体喷射工具转移至蜡纸的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜的一侧上，并于其上记录成字母图像。
然后，立即通过使用RISO KAGAKU CORPORATION生产的氙闪光灯SP275(商品名)将光照射于蜡纸上，同时使蜡纸的被记录的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜侧面对氙闪光灯，距闪光灯的载物玻璃间隔为5mm，将闪光灯的“PPC original”标度置于1上(输出7J/cm2)。结果是，上述膜被由传送有光热转换材料的字母图像部分放出的热熔化并穿孔，由此制得模版印刷的底版。
然后，使用RISO KAGAKU CORPORATION生产的“RISOGRAPHGR275”(商品名)数字模版印刷设备，将穿孔的蜡纸绕于印刷设备的印刷线轴周围，进行模版印刷。结果是，得到了清晰的印刷图像。
实施例2将由3重量份的炉法炭黑，40重量份的乙二醇二丁醚，20重量份的2-吡咯烷酮，10重量份的异丙醇，以及27重量份的水组成的含有光热转换材料的组合物通过使用如实施例1的液体喷射工具转移至与实施例1相同蜡纸的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜侧上，并于其上记录成字母图像。
然后，立即通过使用RISO KAGAKU CORPORATION生产的氙闪光灯SP275(商品名)将光照射于蜡纸上，同时使蜡纸的被记录的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜侧面对氙闪光灯，距闪光灯的载物玻璃间隔为5mm，将闪光灯的“PPC original”标度置于1上。结果是，上述膜被由传送有光热转换材料的字母图像部分放出的热熔化并穿孔，由此制得模版印刷的底版。
然后，使用RISO KAGAKU CORPORATION生产的“RISOGRAPHGR275”(商品名)数字模版印刷设备，将穿孔的蜡纸绕于印刷设备的印刷线轴周围，进行模版印刷。结果是，得到了清晰的印刷图像。实施例3将1重量份的聚乙烯醇缩乙醛，3重量份的聚醚改性的硅氧烷油，50重量份的水和46重量份的异丙醇的混合液体用绕线棒刮涂器施于2μm厚的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜的表面，干燥形成0.3μm厚的液体吸收层。然后，将200目的聚酯布薄片层压至液体吸收层反面的膜表面上，以得到热敏蜡纸。
然后，将由3重量份的槽法炭黑，30重量份的二甘醇，40重量份的二甘醇二乙醚和27重量份的水组成的含有光热转换材料的组合物通过使用含一压电元件的且具有360dpi喷嘴的液体喷射工具转移至蜡纸的液体吸收层上，并于其上记录成字母图像。
然后，立即通过使用RISO KAGAKU CORPORATION生产的氙闪光灯SP275(商品名)将光照射于蜡纸上，同时使蜡纸的被记录的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜上形成的液体吸收层面对氙闪光灯，距闪光灯的载物玻璃间隔为5mm，并将闪光灯的“PPC original”标度置于1上。结果是，上述膜被由传送有光热转换材料的字母图像部分放出的热熔化并穿孔，由此制得模版印刷的底版。
然后，将RISO KAGAKU CORPORATION生产的模版印刷油墨“HiMesh Ink”(商品名)置于上述穿孔蜡纸的聚酯布薄片上，用上述蜡纸，使用RISO KAGAKU CORPORATION生产的便携式模版印刷机“PRINT GOCCO”(商品名)进行印刷。结果是，得到清晰的印刷图像。对比例1
以同样的方式重复上述实施例1，不同的只是使用了由5重量份的炉法炭黑，25重量份的乙二醇(沸点198℃，蒸发热219cal/g)和70重量份的水(沸点100℃，蒸发热539cal/g)组成的组合物作为含光热转换材料的组合物。
结果是，蜡纸的用上述被传送的组合物形成的字母图像部分上，几乎未形成穿孔。在闪光灯重复四次照射光后，观察到了图像部分被穿孔。
对比例2以同样的方式重复上述实施例1，不同的只是使用了由5重量份的炉法炭黑，15重量份的二甘醇二丁醚(沸点255℃，蒸发热61cal/g)，40重量份的甘油(沸点290℃，蒸发热158cal/g)和40重量份的水组成的组合物作为含光热转换材料的组合物。
结果是，蜡纸的用上述被传送的组合物形成的字母图像部分上，几乎未形成穿孔。当用将“PPC original”标度置于6(输出12J/cm2)的闪光灯照射光时，观察到了图像部分被穿孔。
按照本发明，用作穿孔热敏蜡纸的组合物的含光热转换材料的液体是低沸点和低蒸发热的溶剂。因此，当组合物由液体喷射工具喷射并被传送至热敏蜡纸，并被暴露于可见光或红外光以使光热转换材料放出热时，溶剂易于蒸发。由此，蜡纸可在光热转换材料被传送的特定位置被有效地穿孔。
权利要求
1.一种用于穿孔热敏蜡纸的组合物，它含有一种包含在液体中的光热转换材料，该液体含有一种沸点为50至250℃，蒸发热为200cal/g或小于200cal/g的溶剂，其量基于所述液体总量至少为50wt％。
2.权利要求1的组合物，其中所述的光热转换材料为炭黑，其量为组合物重量的0.1至30wt％。
3.一种穿孔热敏蜡纸的方法，它包括由液体喷射工具喷射权利要求1的组合物，以将其传送至热敏蜡纸，然后将蜡纸暴露于可见光或红外光，使其在所述组合物被传送的特定部分被穿孔。
4.权利要求3的方法，其中所述热敏蜡纸在它的一个表面具有一液体吸收层，所述的组合物被喷射至该液体吸收层上。
全文摘要
提供了一种使用光热转换材料穿孔热敏蜡纸的组合物,它可在光热转换材料被传送的特定位置有效地穿孔蜡纸。该组合物含有一种包含在液体中的光热转换材料,该液体含有一沸点为50至250℃,蒸发热为200cal/g或小于200cal/g的溶剂,其量基于全部所述液体为至少50wt%。该光热转换材料优选为炭黑,其量为组合物重量的0.1至30wt%。该组合物由一液体喷射工具喷射,以将其传送至热敏蜡纸上,然后将蜡纸暴露于可见光或红外光,以使蜡纸在该组合物被传送的特定部分被穿孔。该热敏蜡纸可在其一个表面上具有一液体吸收层,以使该组合物被稳定地固定于其上。
文档编号G03G5/08GK1178333SQ97118518
公开日1998年4月8日 申请日期1997年9月12日 优先权日1997年9月12日
发明者渡边秀夫 申请人:理想科学工业株式会社