DE69401781T2

DE69401781T2 - Poröse Farbstoffempfangsschicht für thermische Farbstoffübertragung

Info

Publication number: DE69401781T2
Application number: DE69401781T
Authority: DE
Inventors: Andrew B Becker; Jeffrey C Chang; Gari P Krogseng
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1993-03-29
Filing date: 1994-03-22
Publication date: 1997-06-26
Anticipated expiration: 2014-03-23
Also published as: JPH071846A; EP0618079A1; EP0618079B1; US5455217A; DE69401781D1

Description

Diese Erfindung betrifft die Abbildung durch thermische Übertragung und insbesondere eine neue Rezeptorschicht für die thermische Farbstoff- und Massenübertragung für einen Druckvorgang, die einen nicht-transparenten mikroporösen Wärmeisolierfilm unter einer Farbstoffempfangsschicht verwendet, um unerwünschten Wärmeverlust zu reduzieren und die Herstellung von Farbstofbildern (und solchen aus einem Pigment in einem Binder) mit größerer Gleichmäßigkeit und Dichte der Farben auf der Farbstoff- oder Pigmentempfangsschicht zu verbessern. Der Film kann transparent gemacht werden und ist daher auch geeignet, um Bildfolien und übertragbare (z.B. laminierbare) Bilder mit außergewöhnlich hohen Farbbilddichten herzustellen. Auch das Verfahren, um diese Art der thermischen Übertragung durchzuführen, ist offenbart.
Es besteht ein wachsendes Interesse an elektronischer Farbabbildung für Technologien, die trocken zu verarbeiten und umweltfreundlich sind. Darunter sind die direkte thermische Abbildung, die Abbildung durch thermische Massenübertragung, thermische Farbstoffübertragung und die Trockensilberabbildung die praktischsten und am besten angenommenen Verfahren. In all diesen Verfahren ist Wärme die Hauptantriebskraft für die Erzeugung sichtbarer Bilder. Deshalb hängen diese Abbildungsverfahren stark davon ab, wie wirksam die Wärme ohne unnötige Wärmeverluste an die Umgebung für die Abbildung verwendet wird.
Bei der Abbildung durch thermische Farbstolfübertragung wird durch die selektive Übertragung eines Farbstoffs von einem Farbstoffdonorelement (Schicht oder Band), das in innigem Kontakt mit der Rezeptorschicht ist, auf eine Rezeptorschicht ein Bild auf einer Rezeptorschicht erzeugt. Material (z.B. Farbstoff) wird durch lokale Erwärmung (zum Beispiel durch einen thermischen Druckkopf gesteuert, der aus kleinen elektrisch beheizten Elementen [Druckköpfen] besteht) von dem Donorelement, z.B. dem Band, übertragen. Die Wärme, die momentan durch diese Elemente erzeugt wird, wird durch den Farbstoffdonor in wenigen Millisekunden auf die Farbstoffempfangsschicht und die Basis des Rezeptors übertragen. Die Wärmeenergie wird dazu verwendet, den Farbstoff zu erwärmen und zu mobilisieren, die interpolymere Kohäsion zu erweichen und in den Harzträgern, die in der Farbstoffdonorschicht und der Farbstoffempfangsschicht verwendet werden, freien Raum zu öffnen, der für die wandernden Farbstoffmoleküle das Durchlaufen und eine "Parkfläche" ermöglicht. Die Temperatur spielt hier eine entscheidende Rolle; je höher die Temperatur ist, desto höher ist die Farbbilddichte.
Systeme für die thermische Farbstoffübertragung bieten im allgemeinen Vorteile gegenüber Systemen für die thermische Massenübertragung, da die erstgenannten Bilder in hoher Qualität, mit stufenlosem Farbton, in allen Farben erzeugen können. Die Systeme weisen jedoch zwei große Nachteile auf, die ihre Fähigkeit beeinträchtigen, Farbkopien in echter photographischer Qualität zu erzeugen. Einer der Nachteile ist, daß die Systeme sehr hohe Übertragungsenergien in der Höhe von einigen Joule Wärme pro Quadratzentimeter benötigen, um ein Bild mit geeigneter Farbdichte zu erzeugen. Dieser Nachteil ist besonders gravierend im Fall der Herstellung von Bildfolien für medizinische Abbildungen und Overheadprojektoren, wo hohe optische Übertragungsdichten erforderlich, aber schwer zu erreichen sind. In einigen Fällen kann ein einzelner Druckvorgang nicht genügen, um eine ausreichende Bilddichte zu erzeugen, und mehrere Druckvorgänge können erforderlich sein, wie in US-A-4,833, 124 offenbart. Der andere Nachteil ist, daß die Farbbildqualität, die anhand der Gleichmäßigkeit und Dichte der Farben gemessen wird, durch die Eigenschaften des Rezeptors sehr eingeschrankt ist.
Diese zwei Probleme sind in der Industrie bekannt, und Versuche, um sie zu lösen, werden von anderen unter Verwendung verschiedener Verfahren unternommen. US-A4,734,396 und 4,734,397 berichten über die Verwendung einer nichtporösen Kompressionsschicht (mit einem kleineren Kompressionsmodul als 350 Megapascal), die auf ein Substrat aufgetragen wird, um die Bildqualität zu verbessern. Die Kompressionsschicht ist zum Beispiel Poly(methylmethacrylat), Poly(styrol-co-acrylnitril) oder Polyurethan.
US-A4,912,085 offenbart die Verwendung eines Rezeptorsubstrats, das eine molekular orientierte Folie aus einem synthetischen thermoplastischen Polymer und einem anorganischen Füllstoff (d.h. Polyester mit Bariumsulfat) umfaßt.
US-A4,935,402 offenbart auch die Verwendung eines Farbstofrezeptorsubstrats, das aus einer extrudierten, biaxial gestreckten Folie aus einem Gemisch aus weißen Teilchen und einem Polyesterharz hergestellt ist. US-A4,778,782 und 4,971,950 offenbaren unabhängig die Verwendung eines synthetischen Papiers (hergestellt aus einem Polyolefinharz und einem anorganischen Pigment, d.h. CaCO&sub3;) als Farbstoffrezeptorsubstrat. Die Polyolefinfolie wurde biaxial gestreckt, um Mikroporen zu erzeugen.
Die vorliegende Erfindung überwindet die Nachteile der Systeme für die thermische Farbstoffubertragung, indem sie den Rezeptor mit einem gleichmäßigen, mikroporösen, wärmeisolierenden Polymerfilm versieht. Wenn die Filme richtig in die Rezeptoren eingebaut werden, wie in dieser Erfindung beschrieben, verringern sie die für die Farbstoffübertragung benötigte Energie wirkungsvoll und verbessern die Gleichmäßigkeit und Dichte der so erhaltenen Bilder signifikant. Die Filme sind nicht-transparent weiß, aber sie sind transparent zu machen, weil sie in den thermoplastischen Filmen im wesentlichen keine anorganischen Pigmente enthalten (d.h. keine merklich sichtbare Menge, da sie bei einer Dicke von 0.05 mm eine optische Dichte von weniger als 0.2 O.D. haben). Das ermöglicht die Herstellung von Bildfolien sowie von nichttransparenten Drucken.
Die vorliegende Erfindung stellt den Gegenstand entsprechend den Ansprüchen zur Verfügung.
Die vorliegende Erfindung stellt für die thermische Farbstoff- oder Massenübertragung ein Rezeptorelement für die thermische Farbstoffübertragung in intügem Kontakt mit einer Donorschicht eines thermischen Farbstoffs zur Verfügung, wobei der Rezeptor ein Trägersubstrat umfaßt, das auf mindestens einer Oberfläche eine farbstoffaufhahmefähige Empfangsschicht trägt, die einen nichttransparenten, aber transparent zu machenden isolierenden Polymerfllm als Unterschicht umfaßt.
Man hat in dieser Erfindung gefünden, daß der Einbau eines Isolierfllms als Unterschicht in einer Farbstollrezeptorschicht die Farbstoffaufhahmefahigkeit der Farbstoffempfangsschicht drastisch verbessert. Die so erhaltenen Farbbilder besitzen nicht nur eine höhere Dichte, sondern auch eine größere Gleichmäßigkeit des Bildes. Die vorteilhaften Wirkungen werden den einzigartigen Eigenschaften des Films zugeschrieben, der eine hervorragende und gleichmäßige wärmeisolierende Eigenschaft aufweist. Die Filme werden aus organischen thermoplastischen Polymeren hergestellt, die keine merklich sichtbare Menge an Pigmentteilchen enthalten und mikroporös sind, wobei etwa gleich große Mikroporen gleichmäßig in der Strüktur verteilt sind. Die Porosität dieser Filme ist sehr hoch, normalerweise höher als 15 Vol.-%, vorzugsweise zwischen 20 und 80 Vol.-%. Die Poren sind einigermaßen gleichmäßig und klein, normalerweise kleiner als 25 Mikrometer, vorzugsweise kleiner als 5 Mikrometer. Es ist erwanscht, daß die mittlere Porengröße der mikroporösen Filme der vorliegenden Erfindung zwischen 0.5 und 15 Mikrometer beträgt, stärker bevorzugt zwischen 0.5 und 12 Mikrometer und besonders bevorzugt zwischen 0.5 und 8 Mikrometer. Luft hat ein sehr geringes Wärmeleitvermögen und ist als einer der besten Wärmeisolatoren bekannt. Die Anwesenheit einer großen Luftmenge in den mikroporösen Filmen verringert ihr gesamtes Wärmeleitvermögen von den üblichen 0.2 W/(m K) (Watt/mºC) auf unter 0.09 W/(m K) (Watt/mºC) und macht aus den Filmen ausgezeichnete Wärmeisolatoren. Da die Filme organische Thermoplaste sind und keine merklich sichtbare Menge, vorzugsweise überhaupt keine Pigmentteilchen enthalten, sind sie thermisch transparent zu machen. Die Poren, entweder alle oder die meisten Poren, sollten nicht mit Flüssigkeiten oder Feststoffen gefüllt, sondern gasgefüllt sein, z.B. mit Luft, Stickstoff, Kohlendioxid usw., um die Isolierung sicherzustellen. Zum Beispiel sollten mindestens 60 % oder mindestens 75 % der Anzahl der Poren keine Flüssigkeit und keinen Feststoff enthalten, vorzugsweise enthalten mindestens 80 % oder rüindestens 85 % der Poren Gas.
Wenn die Filme richtig mit einer Farbstoffempfangsschicht beschichtet oder bedeckt sind, die eine starke Affinität für den Farbstoff besitzt, sind sie besonders nützlich für die Herstellung von Farbbildern mit hoher Qualität auf einer nicht-transparenten oder transparenten Substratschicht. Sie sind auch für die Herstellung von Bildern verwendbar, die wieder auf andere wichtige Träger, wie Papier, Glas oder Folien, übertragbar sind. In Abhängigkeit von der vorgesehenen Verwendung können die Filme zusammen mit einer Farbstoffempfangsschicht und einer geeigneten Substratschicht in verschiedenen Kombinationen verwendet werden, um transparente oder nichttransparente Kopien herzustellen.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der Film direkt mit einer Farbstoffempfangsschicht beschichtet. Die Beschichtungslösung muß eine genügend hohe Viskosität besitzen, damit die farbstoffaufnehmenden Harze hauptsächlich an der Oberfläche des Films bleiben können und nicht die inneren Poren füllen, wodurch die sehr wünschenswerte wärmeisolierende Eigenschaft des Films erhalten bleibt. Die Trockentemperatur muß kontrolliert werden, um das Schmelzen und die Zerstörung des mikroporösen Films zu vermeiden.
In einer weiteren Ausführungsform wird der mikroporöse Film auf der Oberfläche mit einer Farbstoffempfangsschicht bedeckt, beschichtet oder laminiert. Die Farbstoffempfangsschicht kann durch Wärme, ein Lösungsmittel oder einen Haftkleber auf den mikroporösen Film laminiert werden. Die Farbstoffempfangsschicht ist in der Regel sehr dünn, dünner als 10 Mikrometer. Es ist bevorzugt, daß die Farbstoffempfangsschicht zuerst auf eine dünne Trägerfolie aufgetragen wird und die dünne Basisfolie dann auf den mikroporösen Isolierfilm laminiert wird. Für die Herstellung von permanenten Farbkopien kann die Farbstoffempfangsschicht permanent auf den mikroporösen Film laminiert werden. Sie kann auch vorübergehend auf den mikroporösen Film laminiert werden, um nach dem Abbildungsschritt eine leichte Entfernung der Farbstoffempfangsschicht und ihrer dünnen Trägerfolie (nachstehend als integrierte Farbstoffempfangsschicht bezeichnet) von dem mikroporösen Film zu ermöglichen. Die integrierte Farbstoffempfangsschicht mit dem Bild kann nach der Trennung von dem mikroporösen Film allein verwendet werden oder mit der Bildseite nach unten auf andere wichtige Gegenstände, wie Papier, transparente oder nicht-transparente Folien oder Glas, laminiert werden. Wenn die integrierte Farbstoffempfangsschicht mit dem Bild mit der Bildseite nach unten auf eine gewünschte Oberfläche laminiert wird, ist der dünne Polymerfilm exponiert, wodurch für die darunterliegenden Bilder eine Schutzschicht zur Verfügung steht.
Die mikroporösen Filme können allein als Substrat verwendet werden, oder sie können mit anderen Schichtmaterialien, wie Papier, und anderen polymeren Substraten lataminiert werden, um eine zusätzliche Formbeständigkeit zu erhalten. Die Substratschichten können entweder nichttransparent oder transparent sein. Wenn eine transparente Folie als Basissubstrat für den mikroporösen Film verwendet wird, kann der gesamte Rezeptor transparent gemacht werden, indem der mikroporöse Film durch Wärme transparent gemacht wird. Ein vorteilhaftes Merkmal dieser Erfindung ist die Möglichkeit, aus den nicht-transparenten Rezeptoren, die einen transparent zu machenden mikroporösen Isolierfilm verwenden, um vor Wärmeverlust zu schützen, Bildfolien mit außergewöhnlich hoher Bilddichte herzustellen.
Der in der vorliegenden Erfindung beschriebene mikroporöse Film ist besonders für die Verwendung in Anwendungen der thermischen Farbstoffübertragung geeignet. Das Verfahren kann auch in Systemen für die thermische Massenübertragung verwendet werden. Verfahren für die thermische Farbstoffübertragung benötigen normalerweise eine hohe Energie (einige Joule Wärme pro Quadratzentimeter), um ein Bild mit einer adäquaten Farbdichte zu erzeugen. Die Zunahme der Bilddichte durch diese Erfindung ermöglicht die Farbstoffübertragung auf einem niedrigeren Energieniveau.
Die vorliegende Erfindung offenbart, daß die Verwendung von mikroporösen Isolierfilmen, und besonders von transparent zu machenden mikroporösen Isolierfilmen, in einem Bildiezeptor für die thermische Übertragung in Systemen für die thermische Übertragung, entweder in Systemen für die thermische Massenübertragung oder für die thermische Farbstoffübertragung, aber vorzugsweise in Systemen für die thermische Farbstoffübertragung, besonders vorteilhaft und wunschenswert ist. Durch diese mikroporösen Filme erhalten die Bildrezeptoren für die thermische Übertragung wärmeisolierende und transparent machende Eigenschaften. Das ist besonders vorteilhaft in Systemen für die thermische Farbstoffübertragung, die für die Erzeugung von Bildern typischerweise eine hohe Wärmeenergie benötigen.
Die Effizienz bei der Erzeugung von Farbbildern im Rezeptor ist davon abhängig, wie die Wärme aus jedem der Widerstandselemente dazu verwendet wird, den Farbstoff in die Farbstoffempfangsschicht zu übertragen. Die Farbstoffempfangsschicht ist normalerweise aus färbbaren thermoplastischen Harzen zusammengesetzt, deren Färbbarkeit oder Aufhahmefähigkeit nur wirksam wird, nachdem sie genügend Wärme aufgenommen haben, um die Temperatur über ihre Glasübergangstemperatur anzuheben. Man hat geflinden, daß das Rezeptorsubstrat wegen seiner im Vergleich zu der Farbstoffempfangsschicht relativ großen Masse (Massenverhältnis von mindestens 20:1) die meiste Wärme verbraucht, und man nimmt an, daß der Verlust von Wärme an das Rezeptorsubstrat durch Wärmeleitung erfolgt. Die Verwendung der warmeisolierenden Schicht unter der Farbstoffempfangsschicht in der vorliegenden Erfindung minimiert tatsächlich den Wärmeverlust aus der Farbstoffempfangsschicht an das Substrat. Als Ergebnis verbessert sich die Wirksamkeit der Übertragung von Farbstoffen in die Farbstoffempfangsschicht, wodurch auf der Farbstoffempfangsschicht höhere Bilddichten entstehen. Die so erhaltenen Bilder sind auch sehr gleichmäßig, weil der Isolierfilm im ganzen Film die gleichen Isolierwerte aufweist. Die mikroporösen Polymerfilme wurden früher als Membranen für Mikroflitrationen verwendet. Diese Filme sind durch hohe Porosität, hohe Verwindung und gleichmäßige Porengrößenverteilung gekennzeichnet. Sie werden tvpischerweise durch thermische Extrusion eines Gemisches aus thermoplastischen Harzen und einer organischen monomeren Verbindung hergestellt. Wegen einer gegenseitigen Unverträglichkeit des Gemisches bei niedriger Temperatur tritt beim Abkühlen eine Phasentrennung auf Die gemäß der Durchführung von US-A4,726,989 hergestellten mikroporösen Polymere sind wegen ihrer verbesserten Zugfestigkeit bevorzugt, aber man kann mit anderen Verfahren und mit anderen Polymeren, wie den in US-A4,539,256 offenbarten, mikroporöse Polymere herstellen, wenn man bereit ist, eine geringere Zugfestigkeit im Polymerfilm zu akzeptieren.
Es gibt Stand der Technik, der sich mit der Wirkung des Farbstoffrezeptorsubstrats oder der Unterschicht auf die Farbbildqualität beschäftigt.
US-A4,734,396 und 4,734,397 beanspruchen die Verwendung einer Kompressionsschicht (mit einem kleineren Kompressionsmodul als 350 Megapascal), die auf ein Substrat aufgetragen wird, um die Bildqualität zu verbessern. Die Kompressionsschicht ist von nichtporöser Natur (d.h. sie hat eine Porosität von weniger als 5 Vol.-%), wobei sie Rarzmaterialien, wie Poly(methylmethacrylat), Poly(styrol-co-acrylnitril), Polynrethan und Polyethylen, umfaßt.
US-A-4,912,085 beansprucht die Verwendung eines Rezeptorsubstrats, das eine molekular orientierte Folie aus einem synthetischen thermoplastischen Polymer und einem anorganischen Füllstoff umfaßt (PET mit Bariumsulfat). US-A4,935,402 beansprucht auch die Verwendung eines Farbstoffrezeptorsubstrats, das aus einer extrudierten, biaxial gestreckten Folie aus einem Gemisch aus weißen Teilchen und einem Polyesterharz hergestellt ist.
US-A4,778,782 und 4,971,950 offenbaren unabhängig die Verwendung eines synthetischen Papiers (hergestellt aus einem Polyolefinharz und einem anorganischen Pigment, z.B. CaCO&sub3;) als Farbstoffrezeptorsubstrat. Das synthetische Papier ist eine thermoplastische Mehrschichtfolie, die ein Gemisch aus einem Polyolefinharz und einem anorganischen Piginentfüllstoff, wie CaCO&sub3;, Ton usw. umfaßt und mindestens eine biaxial gestreckte Basisschicht hat. Durch das biaxiale Strecken, wobei die Bindungen zwischen den Polymeren und den festen Füllstoffen in der Folie zerstört werden, sollen Mikroporen entstehen.
Obwohl es eine gewisse Ähnlichkeit zwischen der vorliegenden Erfindung und den Druckschriften gibt, unterscheidet sich diese Erfindung zumindest in den folgenden Bereichen vom Stand der Technik:
1. Bei der Herstellung des bevorzugten für die vorliegende Erfindung geeigneten Films wird ein homogenisiertes Polymer/Mineralöl-Gemisch in Form einer dünnen Folie gegossen und abgeschreckt, um die Phasentrennung auszulösen. Die mikroporöse Struktur wird durch Extrahieren des Mineralöls und anschließendes Strecken hergestellt. Die so erhaltene Folie ist durch hohe Porosität, geringes Wärmeleitvermögen und größere Gleichmäßigkeit der Porengrößenverteilung gekennzeichnet. Das im Stand der Technik verwendete Substrat wird dagegen durch Zusetzen eines anorganischen Füllstoffs hergestellt, und die Mikrostruktur wird durch Strecken der Polymermatrix um die anorganischen Füllstoffe hergestellt. Als Ergebnis ist das Foliensubstrat durch geringere Porosität, schlechtere Wärmeisolierungseigenschaften und geringere Gleichmäßigkeit gekennzeichnet.
Durch rasterelektronenmikroskopische Untersuchungen (SEM) wurde gefünden, daß die innere Struktur des in der vorliegenden Erfindung verwendeten mikroporösen Films durch eine Vielzahl von verstreuten, statistisch verteilten Polymerfasern, -filamenten oder -fibrillen mit Größen hauptsächlich im Submikronbereich gekennzeichnet ist. Diese feinen Filamente sind im ganzen Film voneinander getrennt, so daß ein Netzwerk aus miteinander verbundenen Mikroporen entsteht, und die Poren oder Zellen sind durch eine Vielzahl dieser Polymerfibrillen miteinander verbunden. Die durch Strecken der Polymermatrix um die anorganischen Füllstoffleilchen hergestellte Mikrostruktur ist dagegen durch eine Vielzahl von parallel angeordneten, geschichteten, langen und großen Polymerfasern mit Größen hauptsächlich über 2 Mikrometer gekennzeichnet. Diese relativ großen Filamente sind in der ganzen Folie durch Pigmentteilchen voneinander getrennt, so daß lange Kanäle aus Luftblasen entstehen. Der Luftraum ist kleiner als der, den die Polymerfilamente ausfüllen.
2. Der in der vorliegenden Erfindung verwendete mikroporöse Film benötigt kein Pigment, um Undurchsichtigkeit zu erzeugen. Wegen der Abwesenheit von Pigmentteilchen ist der Film der vorliegenden Erfindung besser in der Lage, ein gleichmäßiges Bild zu erzeugen. Aus dem gleichen Grund kann der bevorzugte mikroporöse Film der vorliegenden Erfindung durch die Einwirkung von Wärme auch völlig transparent gemacht werden.
Die in dieser Erfindung verwendeten Rezeptorschichten für die thermische Farbstoffübertragung umfassen mindestens drei Schichten: eine flexible Substratschicht, einen mikroporösen wärmeisolierenden Film, der auf das Trägersubstrat laminiert ist, und eine Farbstoffempfangsschicht, die auf die Oberfläche des mikroporösen Films entweder direkt aufgetragen oder laminiert ist.

Rezeptorsubstrat

Substrate, die bei der Durchführung der vorliegenden Erfindung verwendbar sind, schließen flexible Flächengebilde, wie Papier, Polymerfolien, harzbeschichtetes Papier und dergleichen ein. Sie können transparent, transluzent oder nicht-transparent, porös oder nichtporös sein. Die meisten bekannten Polymere können als Substrat verwendet werden. Sie müssen jedoch die Eigenschaften besitzen, die allgemein für die üblicherweise auf dem Fachgebiet verwendeten Farbstoflrezeptoren erforderlich sind. Diese Eigenschaften schließen antistatische Eigenschaften, Wärmestabilität, die Eignung für einen Drucker und die Haftung an Beschichtungen ein. Die Verfahren, um diese Eigenschaften zu verleihen, sind auf dem Fachgebiet bekannt. Für die Verwendung als Bildfolie sind durchsichtige Folien aus Polyethylenterephthalat und Polyvinylchlorid bevorzugt. Für einen nichttransparenten Rezeptor sind pigmentierte Folien, wie weißer Polyester (mit BaSO&sub4; gefüllter Polyester), mit CaCO&sub3; oder TiO&sub2; gefüllte Polyolefine, harzbeschichtetes Papier und Qualitätszellstoff, bevorzugt. Das Substrat muß normalerweise eine Dicke von 50 bis 250 Mikrometer haben, in Abhängigkeit von der Dicke der anderen Komponenten, die in der gesamten Rezeptorkonstruktion verwendet werden.

Mikroporöse warmeisolierende Filmschicht

Es ist die Hauptaufgabe der mikroporosen isolierenden Filmschicht, den Wärmeverlust aus der Farbstoffempfangsschicht an das Rezeptorsubstrat zu minimieren und nachteilige Wirkungen des Substrats auf die Bildqualität zu neutralisieren. Da der Wärmeverlust durch Wärmeleitung erfolgt, muß der mikroporöse Film ein gleichmäßiges geringes Wärmeleitvermögen oder gleichmäßige hohe Isolierwerte (gleichbedeutend mit dem Reziprokwert des Wärmeleitvermögens) haben, um das Ziel zu erreichen, die Farbbilddichten und die Gleichmäßigkeit der Farben zu erhöhen.
Die mikroporösen Filme werden aus thermoplastischen Harzen hergestellt. Das Wärmeleitvermögen dieser Harze ist relativ hoch, im Bereich über 0.04 bis 0.3, gemessen bei 73.9ºC (165 Grad F), und in der Regel zwischen 0.1-0.3 W/(m K) (Watt/mºC), verglichen mit 0.03 W/(m K) (Watt/mºC) für Luft. Ein Bereich von 0.04 bis 0.1 oder 0.05 bis 0.1 W/(m K) (Watt/Meter-Grad C) ist besonders bevorzugt. Um eine bessere Isolierung zu erreichen, müssen die Filme eine hohe Porosität besitzen, damit sie möglichst viel Luft enthalten. Viele bekannte Polymere, wie Polyethylen, Polypropylen, Acrylharze, Polystyrol, Poly(styrol-coacrylnitril), Poly(vinylchlorid), Acetalharze, Celluloseacetat, Celluloseacetatbutyrat, Ethylcellulose, können für die Herstellung der mikroporösen Filme verwendet werden. Die Polymere mit geringerem Wärmeleitvermögen, wie Polypropylen und Polystyrol, sind jedoch bevorzugt. Für Anwendungen als Bildfolien sind niedrigschmelzende Polymere, wie Polyethylen, bevorzugt. Es können Filme mit sehr hoher Porosität hergestellt werden. Ein typischer mikroporöser Film, hergestellt durch die Extrusion eines Polypropylenlmineralöl-Gemisches, kann sogar eine Porosität von 94 Vol.-% (üblicherweise im Bereich von 60-94 Vol.-%) entwickeln. Das Wärmeleitvermögen eines für diese Erfindung hergestellten mikroporösen Polypropylenfilms mit einer Porosität von 82 % und 3.74 % Restöl beträgt 0.045 W/(m K) (Watt/mºC) bei 73.9ºC (165ºF), gemessen gemaß dem ASTM C-518- Testverfahren für das Wärmeleitvermögen. Das Wärmeleitvermögen des mikroporösen Polypropylenfilms mit einer Porosität von 59 % beträgt 0.068 W/(m K) (Watt/mºC). Die in dieser Erfindung verwendeten mikroporösen Filme benötigen normalerweise ein Wärmeleitvermögen von weniger als 0.1 W/(m K) (Watt/mºC) bei 73.9ºC (165ºF), vorzugsweise weniger als 0.09 W/(m K) (Watt/mºC), und eine Porosität von mehr als 15 %, vorzugsweise zwischen 20 und 80 Vol.-%. Der Test für das Wärmeleitvermögen kann praktischerweise mit einem Dynatech C-Matic Wärmefluß- Meßgerät, einem Testgerät für das Wärmeleitvermögen, durchgeführt werden.
Die in der Erfindung verwendeten mikroporösen Isolierfilme bestehen aus vielen Poren, entweder offenen oder geschlossenen Poren. Die Poren müssen gleichmäßig im ganzen Film verteilt und klein sein, vorzugsweise kleiner als 25 um, und stärker bevorzugt kleiner als 5 um. Die Filme müssen eine gleichmäßige Dicke haben. Im Handel erhältliche mikroporöse Membranen sind in der Regel in dieser Anwendung sehr nützlich, da sie die vorstehend genannten Eigenschaften besitzen. Die erforderliche Dicke der Filme liegt im Bereich von 10 Mikrometer bis 100 Mikrometer, vorzugsweise von 25 bis 80 Mikrometer. Die erforderliche Dicke hängt von den Isoliereigenschaften des Films ab; je geringer das Wärmeleitvermögen ist, um so dünner kann der Film sein. Die Filme können mit bekannten Verfahren, wie einem Haftkleber, Harzlösungen usw., auf eine geeignete Substratschicht laminiert werden.
Die mikroporösen Filme können mit verschiedenen Verfahren aus verschiedenen Polyineren hergestellt werden. Bevorzugte Polymere sind die in US-A-4,726,989 angegebenen mikroporösen kristallisationsfahigen Polymere. Diese Polymere schließen Polyolefine, Nylon, Polyvinylidenfluorid, Polystyrol, Polycaprolactam usw. ein, sie sind jedoch nicht darauf beschränkt. Die gemäß der Durchführung von US-A4,726,989 hergestellten mikroporösen Polymere sind wegen ihrer verbesserten Zugfestigkeit bevorzugt, aber mikroporöse Polymere können mit anderen Verfahren und mit anderen Polymeren, wie in US-A4,539,256 offenbart, hergestellt werden, wenn man bereit ist, eine geringere Zugfestigkeit in der Polymerfolie zu akzeptieren.
Die bevorzugten in der vorliegenden Erfindung verwendeten mikroporösen Materialien werden mit den folgenden Schritten hergestellt:
(a) Mischen unter Schmelzen, um ein Gemisch herzustellen, das etwa 20 bis etwa 80 Gewichtsteile eines kristallisationsfähigen thermoplastischen Polymers, genügend Keimbildner, um die anschließende Kristallisation des thermoplastischen Polymers mit einer signifikant höheren Zahl von Kristallisationsstellen als bei der Kristallisation ohne den Keimbildner auszulösen, und etwa 85 bis etwa 20 Gewichtsteile einer Verbindung umfaßt, mit der das thermoplastische Polymer mischbar ist und in der sich das thermoplastische Polymer bei der Schmelztemperatur des thermoplastischen Polymers löst, wobei sich aber die Phasen beim Abkühlen auf eine Temperatur bei oder unter der Kristallisationstemperatur des thermoplastischen Polymers trennen;
(b) Herstellung eines Formstücks aus dem unter Schmelzen gemischten Gemisch;
(c) Abkühlen des Formstücks auf eine Temperatur, bei der der Keimbildner die Kristallisationsstellen im thermoplastischen Polymer auslöst, so daß das Auftreten der Phasentrennung zwischen der Verbindung und dem Polymer veranlaßt wird, wodurch ein Gegenstand entsteht, umfassend ein Aggregat aus einer ersten Phase, umfassend Teilchen des kristallisierten thermoplastischen Polymers, in einer zweiten Phase, umfassend die Verbindung, wobei benachbarte Teilchen des thermoplastischen Polymers getrennt sind, aber eine Vielzahl von Zonen der Kontinuität aufweisen, wobei die Teilchen eine Größe haben, die signifikant kleiner ist als die Größe, die die Teilchen hätten, wenn kein Keimbildner anwesend wäre; und
(d) Strecken des Formstücks in mindestens einer Richtung, um benachbarte Teilchen des thermoplastischen Polymers voneinander zu trennen, um dazwischen ein Netzwerk aus miteinander verbundenen Mikroporen herzustellen und um das thermoplastischen Polymer in den Zonen der Kontinuität permanent zu verdünnen, um Fibrillen herzustellen.
Die Verbindung wird vorzugsweise von dem Gegenstand entfernt, z.B. durch Lösungsmittelextraktion oder durch Verdunsten der Verbindung. Der Keimbildner wird jedoch in das Innere der Teilchen des thermoplastischen Polymers eingeschlossen und wird deshalb typischerweise nicht entfernt.
Das Formstück ist vor der Entfernung des Zusatzes und dem Strecken fest und im allgemeinen transparent und umfaßt ein Aggregat einer ersten Phase aus Teilchen des kristallisierten thermoplastischen Polymers in einer zweiten Phase der Zusatzverbindung, mit dem Keimbildner im Inneren der Teilchen des thermoplastischen Polymers. Die Teilchen können als Sphärolithe und Aggregate von Sphärolithen des Polymers beschrieben werden, wobei die Zusatzverbindung den Raum zwischen den Teilchen ausfüllt. Benachbarte Teilchen des Polymers sind getrennt, aber sie weisen eine Vielzahl von Zonen der Kontinuität auf Das heißt, die Polyinerteilchen sind im allgemeinen von der Verbindung umgeben oder umhüllt, aber nicht vollständig. Es gibt Kontaktbereiche zwischen benachbarten Polymerteuchen, wobei es in solchen Zonen der Kontinuität ein Polymerkontinuum von einem Teilchen zum nächsten benachbarten Teilchen gibt.
Beim Strecken werden die Polymerteilchen auseinandergezogen, wodurch das Polymer in Zonen der Kontinuität permanent verdünnt wird, wodurch die Fibrillen entstehen, kleine Lücken zwischen eingehüllten Teilchen entstehen und ein Netzwerk aus miteinander verbundenen Mikroporen entsteht. Eine solche permanente Verdünnung macht den Gegenstand auch permanent transluzent. Auch nach dem Strecken umhüllt oder umgibt die Verbindung, zumindest teilweise, weiterhin die Oberfläche der erhaltenen thermoplastischen Polymerteilchen, wenn die Verbindung nicht entfernt wird. Der Grad der Umhüllung hängt natürlich von der Affinität der Verbindung zu der Oberfläche der Polymerteilchen ab, und davon, ob die Verbindung eine Flüssigkeit oder ein Feststoff ist, ob das Strecken die Umhüllung entfernt oder unterbricht, und von anderen relevanten Faktoren. Die Teilchen sind in der Regel nach dem Strecken zumindest teilweise umhüllt. Im wesentlichen scheinen alle Teilchen durch Fibrillen verbunden zu sein. Die Größe der Mikroporen wird leicht durch Varüeren des Streckungsgrads, der Menge und Art des verwendeten Keimbildners, der Menge der verwendeten Zusatzverbindung, der Schmelz- und Abkühlbedingungen, der Entfernung der Verbindung und der Verfahren zur Wärmestabilisierung kontrolliert. In den meisten Fällen scheinen die Fibrillen durch das Strecken nicht zu brechen, aber sie werden permanent über lhre Elastizitätsgrenze gedehnt, so daß sie nicht elastisch in ihre Ausgangsposition zurückkehren, wenn die Streckkraft nachläßt. So wie es hier verwendet wird, bedeutet "Strecken" ein Strecken über die Elastizitätsgrenze hinaus, um eine bleibende Verformung oder Dehnung des Gegenstands zu bewirken.
In der Beschreibung und den Ansprüchen werden bestimmte Begriffe verwendet, die größtenteils bekannt sind, aber eine Erklärung erfordern können.
Wenn es heißt, daß das thermoplastische Polymer "kristallisiert" ist, so wird es selbstverständlich sein, daß dies bedeutet, daß es wenigstens teilweise kristallin ist. Der Fachmann versteht eine kristalline Strüktur in thermoplastischen Polymeren, die aus der Schmelze verarbeitet sind. Es versteht sich weiterhin, daß sich der Begriff "thermoplastisches Polymer" nur auf herkömmliche Polymere bezieht, die unter gewöhnlichen Bedingungen für die Verarbeitung aus der Schmelze aus der Schmelze verarbeitbar sind. Es ist nicht beabsichtigt, daß der Begriff "thermoplastisches Polymer" Polymere einschließt, die dadurch gekennzeichnet sind, daß sie nur monomere Perfluoreinheiten, z.B. Perfluorethylenemheiten, wie Polytetrafluorethylen (PTFE), einschließen, die unter extremen Bedingungen thermoplastisch und aus der Schmelze verarbeitbar sein können. Der Begriff "Schmeiztemperatur" bezieht sich auf die Temperatur, bei der das Polymer in einem Gemisch aus der Mischverbindung für das Polymer und dem Keimbildner schmilzt. Der Begriff "Kristallisationstemperatur" bezieht sich auf die Temperatur, bei der ungefahr das Polymer in dem Gemisch kristallisiert. Der Begriff "Gleichgewichtsschmelzpunkt" bezieht sich auf die allgemein akzeptierte Schmelztemperatur des reinen Polymers, die in veröffentlichten Druckschriften zu fmden ist.
Die Schmelz- und Kristallisationstemperatur eines thermoplastischen Polymers, in Gegenwart einer Mischverbindung und eines Keimbildners, wird durch einen Gleichgewichts- und einen dynamischen Effekt beeinflußt. Im Gleichgewicht zwischen flüssigem und kristallinem Polymer erfordert die Thermodynamik, daß die chemischen Potentiale der sich wiederholenden Polymereinheit in den zwei Phasen gleich sind. Die Temperatur, bei der diese Bedingung erfüllt ist, wird als Schmelztemperatur bezeichnet, die von der Zusammensetzung der flüssigen Phase abhängt. Die Anwesenheit von Verunreinigungen (wie der Mischverbindung) in der flüssigen Phase erniedrigt das chemische Potential der sich wiederholenden Polymereinheiten in dieser Phase. Deshalb ist eine niedrigere Schmelztemperatur nötig, um die Gleichgewichtsbedingung wiederherzustellen, was zu der bekannten Schmelzpunkterniedrigung führt. Darüber hinaus dient der Keimbildner dazu, eine größere Anzahl von Kristallisationsstellen auszulösen, wodurch der Kristallisationsprozeß beschleunigt wird. Die Kristallisationstemperatur und die Schmelztemperatur sind im Gleichgewicht gleich. Unter Nichtgleichgewichtsbedingungen, die normalerweise der Fall sind, hängen die Kristallisationstemperatur und die Schmelztemperatur jedoch von der Abkühlgeschwindigkeit beziehungsweise der Aufheizgeschwindigkeit ab. Folglich sollen die Begriffe "Schmelztemperatur" und "Kristallisationstemperatur", wenn sie hier verwendet werden, die Gleichgewichtswirkung der Mischverbindung und des Keimbildners sowie die dynamische Wirkung der Aufheiz- oder Abkühlgeschwindigkeit einschließen. Einige Beispiele für Gemische aus kristallisationsfahlgen Polymeren und Zusatzverbindungen, die für die Herstellung der in der vorliegenden Erfindung verwendeten mikroporösen Materialien verwendbar sind, schließen Polypropylen mit Mineralöl, Dioctylphthalat oder Lösungsbenzin; Polyethylen mit Mineralöl oder Lösungsbenzin; Polypropylen- Polyethylen-Copolymer mit Mineralöl; Nylon (z.B. Nylon 6-11) mit Triethylenglycol; und Polyvinylidenfluorid mit Dibutylphthalat ein. Eine bestimmte Kombination von Polymer und Mischverbindung kann mehr als ein Polymer, d.h. ein Gemisch aus zwei oder mehr Polymeren, und/oder mehr als eine Mischverbindung einschließen. Mineralöl und Lösungsbenzin sind Beispiele für Gemische aus Mischverbindungen, da sie typischerweise Gemische aus flüssigen Kohlenwasserstoffen sind. In ahnlicher Weise können auch Gemische aus Flüssigkeiten und Feststoffen als Mischverbindung dienen. Auf Wunsch kann das Polymer gegebenenfalls bestimmte konventionelle Zusatzmaterialien als Beimischungen enthalten, die quantitativ beschränkt sein sollten, damit sie die Entstehung des mikroporösen Materials nicht beeinträchtigen und nicht zu einer unerwünschten Absonderung des Zusatzes führen. Solche Zusätze können zum Beispiel antistatische Materialien, Farbstoffe, Weichmacher, UV-Filter und dergleichen einschließen. Die Menge solcher konventioneller Zusätze, falls verwendet, ist typischerweise kleiner als etwa 10 % des Gewichts der Polymerkomponente, und vorzugsweise kleiner als etwa 2 Gew.-%.
Der in der vorliegenden Erfindung verwendete Keimbildner erfüllt die wichtigen Funktionen, die Kristallisation des Polymers aus dem flüssigen Zustand auszulösen und die Entstehung von Kristallisationsstellen des Polymers zu fördern, wodurch die Kristallisation des Polymers beschleunigt wird. Deshalb muß der verwendete Keimbildner bei der Kristallisationstemperatur des Polymers ein Feststoff sein. Da der Keimbildner daau dient, die Kristallisationsgeschwindigkeit des Polymers zu erhöhen, wird die Größe der resultierenden Polymerteilchen oder Sphärolithe vermindert. Viele unerwartete und überraschende Vorteile werden erzielt, wenn ein solcher Keimbildner verwendet wird. Erstens wurde gefunden, daß die Verwendung eines Keimbildners bei der Herstellung der in der vorliegenden Erfindung verwendeten mikroporösen Materialien die Verwendung viel größerer Mengen der Zusatzverbindung im Verhältnis zu der verwendeten Menge des thermoplastischen Polymers ermöglicht. In diesem Zusammenhang wurde gefunden, daß durch die Verwendung eines in der vorliegenden Erfindung verwendeten Keimbildners das Verhältnis der Verbindung zum Polymer in den mikroporösen Materialien etwa bis um 250 % des maximalen Verhältnisses der Verbindung zum Polymer erhöht werden kann, das die mikroporösen Materialien hätten, wenn kein Keimbildner vorhanden wäre. Als Ergebnis können durch die Verwendung der vorliegenden Erfindung andere mikroporöse Materialien hergestellt werden als bisher möglich.
Es ist ein zweiter Vorteil der mikroporösen Materialien, die unter Verwendung eines Keimbildners hergestellt werden, daß diese gestreckten mikroporösen Materialien überraschenderweise einen höheren Porositätsgrad haben, als erreicht würde, wenn kein Keimbildner verwendet würde, und daß die hergestellten mikroporösen Materialien überraschenderweise in einem größeren Ausmaß gedehnt werden können. Die vorliegende Erfindung macht es tatsächlich möglich, mikroporöse Materialien herzustellen, die bis zu einer Flächenzunähme von über 1100 % gedehnt werden können, während mikroporöse Materialien flüher mit den bisher verwendeten Verfahren, wie in US-A4,539,256 offenbart, nicht eininal hergestellt und um 10 % gestreckt werden konnten, ohne bei Bertlhrung zu zerfallen. So verwendet die vorliegende Erfindung Verfahren zur Herstellung eines größeren Bereichs von nützlichen mikroporösen Materialien mit einer größeren Vielfalt an Porenund physikalischen Eigenschaften. Wie erwähnt, ist die Größe der Teilchen des thermoplastischen Polymers in dem resultierenden mikroporösen Material stark verringert, wenn in der vorliegenden Erfindung ein Keimbildner verwendet wird. Jetzt wurde zum Beispiel gefunden, daß die Größe der Teilchen mindestens um 85 % der Größe verringert werden kann, die die Teilchen hätten, wenn kein Keimbildner vorhanden wäre. Für Polypropylen wurden Teilchengrößen von etwa 0.1 bis etwa 5.0 µm (Mikron) erreicht, wobei mittlere Teilchengrößen von 2 µm (Mikron) oder weniger typisch sind. Es versteht sich jedoch, daß die genaue erhaltene Teilchengröße von dem genauen Zusatz, den Konzentrationen der Komponenten und den Verarbeitungsbedingungen abhängt, die verwendet wurden. Außerdem werden die Anzahl der Fibrillen pro Volumeneinheit und die Länge der Fibrillen durch Verwendung eines Keimbildners dramatisch erhöht. In diesem Zusammenhang wurde gefunden, daß die Anzahl der Fibrillen pro Volumeneinheit etwa bis um 815 % erhöht werden kann, und daß die Länge der Fibrillen etwa bis um 700 % erhöht werden kann, wenn ein Keimbildner verwendet wird. Eines der überraschendsten und nützlichsten Ergebnisse der mikroporösen Materialien, die in der vorliegenden Erfindung unter Verwendung eines Keimbildners hergestellt werden, ist die ausgezeichnete Dehnbarkeit und die Verbesserung der Zugfestigkeit des mikroporösen Materials. In diesem Zusammenhang wurde jetzt gefunden, daß die Dehnbarkeit des so erhaltenen mikroporösen Materials so erhöht werden kann, daß die gesamte Fläche des Materials etwa bis um 1125 % erhöht werden kann, und daß die Zugfestigkeit etwa bis um 295 % der Zugfestigkeit erhöht werden kann, die für das gleiche nükroporöse Material, hergestellt ohne einen Keimbildner, charakteristisch wäre. Die dramatische Zunahme der Dehnbarkeit der mikroporösen Materialien, die durch die Verwendung eines Keimbildners ermöglicht wird, bereitet offensichtlich den Weg für die Herstellung einer Vielfalt von mikroporösen Materialien.
Einige Beispiele für Keimbildner, die sich für die Zwecke der vorliegenden Erfindung als nützlich erwiesen haben, schließen Arylalkansäureverbindungen, Benzoesäureverbindungen und bestinirnte Dicarboxylsäureverbindungen ein. Insbesondere die folgenden speziellen Keimbildner wurden für nützlich befunden: Dibenzylidinsorbitol, Titandioxid (TiO&sub2;), Talk, Adipinsäure, Benzoesäure und feine Metallteilchen. Es versteht sich, daß die vorstehenden Keimbildner nur als Beispiel angegeben sind und daß die vorstehende Liste nicht umfassend sein soll. Weitere Keimbildner, die in Verbindung mit thermoplastischen Polymeren verwendet werden können, sind bekannt und können auch für die Herstellung der in der vorliegenden Erfindung verwendeten mikroporösen Materialien verwendet werden.
Zuerst wird ein unter Schmelzen gemischtes Gemisch des thermoplastischen Polymers, der Zusatzverbindung und des Keimbildners hergestellt. So wie er hier verwendet wird, bezieht sich der Begriff "unter Schmelzen gemischtes Gemisch" auf das Gemisch aus dem Polymer, der Verbindung und dem Keimbildner, wobei zumindest das Polymer und die Verbindung im geschmolzenen, halbflüssigen oder flüssigen Zustand sind. Der Keimbildner kann in einem solchen unter Schmelzen gemischten Gemisch entweder im flüssigen oder im festen Zustand vorliegen, in Abhängigkeit vom verwendeten Keimbildner. Wichtig ist nur, daß der Keimbildner beim Erreichen der Kristallisationstemperatur des thermoplastischen Polymers zu dieser Zeit im festen Zustand ist, damit er in der Lage ist, die Kristallisation des Polymers auszulösen. Wenn der Keimbildner über der Kristallisationstemperatur des Polymers ein Feststoff ist, ist das "unter Schmelzen gemischte Gemisch" daher in Wirklichkeit ein Gemisch aus einer Flüssigkeit und einem Feststoff, während das "unter Schmelzen gemischte Gemisch" tatsächlich eine flüssige Lösung des Polymers, der Verbindung und des Keimbildners sein kann, wenn der Keimbildner bei einem Punkt über der Kristallisationstemperatur des Polymers eine Flüssigkeit ist.
Das unter Schmelzen gemischte Gemisch umfaßt etwa 15 bis etwa 80 Gewichtsteile des kristallisationsfalügen thermoplastischen Polymers und etwa 85 bis etwa 20 Gewichtsteile der Mischverbindung. Der Keimbildner umfaßt etwa 0.1 bis etwa 5 Gewichtsteile des Polymergewichts, wobei der gegenwärtig bevorzugte Bereich etwa 0.2 bis etwa 2 Gewichtsteile beträgt. Das unter Schmelzen gemischte Gemisch wird folgendermaßen hergestellt. Zuerst werden der Keimbildner und das thermoplastische Polymer als Feststoffe trockengemischt, vorzugsweise bei Raumtemperatur. Zu diesem Polymerikeimbildner-Gemisch wird die Mischverbindung gegeben, und das kombüüerte Gemisch wird mindestens auf die Schmelztemperatur des kristallisationsfähigen Polymers erwärmt.

Farbstoffempfangsschicht

Die in der vorliegenden Erfindung verwendete Farbstoffempfangsschicht wird auf den mikroporösen Isolierfllm entweder direkt aufgetragen oder als einzelne Schicht laminiert. Die Empfangsschicht wird als "Farbstoffempfangsschicht" bezeichnet, obwohl in einer Durchführungsform der vorliegenden Erfindung deutlich beabsichtigt ist, daß die Empfangsschicht in einem Verfahren für die thermische Massenübertragung allein oder in Kombination mit einem Verfahren für die thermische Farbstoflübertragung verwendet wird. Sie besteht hauptsächlich aus einem thermoplastischen Harz, das eine starke Affinität zu Farbstoffen und/oder Polymerbindem hat, die in Donoren für die thermische Massenübertragung verwendet werden. Wenn die Binderschicht aus Harz in der Wärme und unter Druck in innigen Kontakt mit einem Farbstoffdonor gebracht wird, nimmt sie den Farbstoff auf, der aus dem Donor diffündiert oder sublimiert. In der Literatur sind verschiedene Gruppen von thermoplastischen Harzen für die Verwendung als Farbstoffempfänger bekannt. Oft erwähnte erwünschte Eigenschaften sind Molekulargewicht, Glasübergangstemperatur, Verträglichkeit usw., die alle zu der Farbstoffaufhahmefahigkeit des Rezeptors beitragen. Für die Verwendung als farbstoffaufüehmende Materialien geeignete Harze schließen Polyester, Polyurethan, Polyacrylat, Polyamid, Polyvinylchlorid, Polyvinylacetat, sulfonierten Polyester oder Polyurethan, Copolymere davon und Copolymere von Vinylchlorid, Vinylacetat und/oder Vinylalkohol ein. Auch Ethylenvinylacetatcopolymere, Vinylchloridacrylatcopolymere und sulfonierte Epoxyhydroxyvinylchloridcopolymere sind besonders nützlich. Die Glasübergangstemperaturen dieser Harze sollten im Bereich von 30ºC bis 150ºC liegen. Das Molekulargewicht dieser Materialien liegt im allgemeinen im Bereich von 5000 bis 50000.
Materialien, die sich für die Herstellung der Farbstoffempfangsschicht als besonders nützlich erwiesen haben, schließen sulfonierte hydroxyepoxyfühktionelle Vinylchloridcopolymere, wie MR- 120 (ein multifünntionelles Vinylchloridcopolymer mit einem Hydroxyläquivalentgewicht von 1890 g/mol, einem Sulfonatäquivalentgewicht von 19200 g/mol, einem Epoxyäquivalentgewicht von 5400 g/mol, Tg = 65ºC, Mw = 30000, von Nippon Zeon Co., Tokio, Japan) und MR-113 (ebenfalls ein multifünntionelles Vinylchloridcopolymer mit einem Hydroxyläquivalentgewicht von 2400 g/mol, einem Sulfonatäquivalentgewicht von 11000 g/mol, einem Epoxyäquivalentgewicht von 2100 g/mol, Tg = 62ºC, Mw = 50200, von Nippon Zeon Co., Tokio, Japan) ein. Sie können allein oder im Gemisch mit anderen Polymeren, wie den vorstehend aufgeführten, verwendet werden. Die beschränkenden Faktoren für das Harz, das für das Gemisch gewählt wird, varüeren nur im Ausmaß der Aufbereitung, die notwendig ist, um die gewünschte Eigenschaft zu erhalten. Bevorzugte mischbare Zusätze schließen Polyvinylchlorid, Copolymere von Vinylchlorid, Vinylalkohol und/oder Vinylacetat, Polyester (insbesondere Bisphenol-A-Fumarsäurepolyester), Acrylat- und Methacrylatpolymere und Tremimittel zur Verhinderung der Massenübertragung ein. Wenn ein zusätzliches Polymer, Copolymer oder Tremimittel verwendet wird, wird es in der Regel in einer Menge von 80 Gew.-% der Harzzusammensetzung der Farbstoffempfangsschicht oder weniger zugegeben, vorzugsweise in der Menge von 10 bis 75 Gew.-% für nichttrennende Polymere oder 0.01 bis 15 Gew.-% für Trennpolymere.
Tremimittel sind allgemein durch eine niedrige Obertlächenenergie gekennzeichnet und schließen Silicon und fluorierte Polymere ein. Die Tremimittel werden verwendet, um einen Rezeptor mit Eigenschaften zur Verhinderung der Massenübertragung zu versehen, d.h., daß er nur die Übertragung eines Farbstoffs von einem Farbstoffdonor in der konventionellen Abbildung durch thermische Farbstoffübertragung zuläßt. In US-A-5,225,392 (US-Seriennr. 07/870,600) wurde jedoch offenbart, daß ein duales Verfahren, das die Abbildung durch thermische Farbstoffübertragung und thermische Massenübertragung einschließt, sehr nützlich ist. Das duale Verfahren kann auf einem bifünntionellen Bildempfänger für die thermische Übertragung ein Bild durch Farbstoffübertragung von einem Farbstoffdonorband und ein Bild durch Massenübertragung von einem Donor für die thermische Massenübertragung erzeugen. Es wurde gefunden, daß bestimmte thermoplastische Harze, wie die multifunktionellen Vinylchloridcopolymere und einige Trenamittel, solche bifünktionellen Bildempfanger für die thermische Übertragung bilden können, wobei eine Bildempfangsschicht auf ein Substrat aufgetragen ist. Diese bifünktionellen Empfänger für die thermische Übertragung sind dadurch gekennzeichnet, daß (a) während eines Abbildungsschritts durch thermische Farbstoffübertragung keine unerwunschte Massenübertragung (oder Blockierung oder Kleben der Farbstoffdonorschicht am Rezeptor) auftritt und (b) während eines Abbildungsschritts durch thermische Massenübertragung die Empfangsschicht in der Lage ist, die Massenübertragungsbilder aufzunehmen und festzuhalten.
Die Technologie der thermischen Farbstoffübertragung ist für ihre Fähigkeit bekannt, ein hervorragendes Bild mit stufenlosen Farbtönen in allen Farben zu erzeugen. Andererseits ist die thermische Massenübertragung, obwohl ihr die Möglichkeit der Abbildung in einem stufenlosen Farbton fehlt, in der Lage, ein helles, dichtes, einfarbiges Halbtonbild zu erzeugen. Das Bild ist typischerweise gelb, magentarot, cyanblau oder schwarz, aber auch andere Farben, wie metallische oder stark fiuoreszierende Farben, können verwendet werden, um das Bild mit Hervorhebungen zu versehen. Wenn diese zwei Technologien zusammen verwendet werden, können sie ein Mischbild mit hervorragenden stufenlosen Farbtönen in allen Farben durch den Abbildungsmodus der Farbstoffübertragung erzeugen, hervorgehoben durch ein helles metallisches Bild durch den Abbildungsmodus der Massenübertragung, zum Beispiel eine Goldinarkierung über dem Farbbild.
Die vorliegende Erfindung kann eine Bildempfangsschicht des bifünktionellen Rezeptors verwenden. Die Bildempfangsschicht des bifünktionellen Rezeptors muß eine geeignete Trenneigenschaft aufweisen, um ohne eine unerwunschte Massenübertragung während des Farbstoffübertragungsmodus die üblichen Farbbilder durch thermische Übertragung aufzunehmen und anschließend auf Wunsch im Abbildungsmodus der Massenübertragung ein metallisches oder ein anderes Massenübertragungsbild aufzunehmen. Die Bildempfangsschicht ist vorzugsweise auch fähig, gegebenenfalls während eines Rückübertragungsschrittes der Abbildungsschicht nach der Abbildung in der Wärme und/oder unter Druck an anderen wichtigen Oberflächen zu haften.
Es wurde gefunden, daß die vorstehend genannten multifunktionellen Vinylchloridcopolymere, deren Epoxygruppe mit einem aminomodifizierten Siliconöl umgesetzt wird, die gewünschte bifünktionelle bildaufhehmende Oberfläche bilden. Nützliche aminomodifizierte Siliconöle schließen die ein, bei denen eine organische Aminogruppe an die Polysiloxanseitenkette gebunden ist, wie KF-393 (von Shm-Etsu Silicone of Anierica, Inc., Torrance, Kalifornien), sie sind jedoch nicht darauf beschränkt. Der Silicongehalt wird möglichst niedrig gehalten, norrnalerweise weniger als 3 %, aber vorzugsweise weniger als 1 Gew.-% der Bildempfangsschicht. Auch andere färbbare Polymere, die keine oder sehr wenige Trennzusätze effordem und im allgemeinen bei der thermischen Farbstoffabbildung nicht am Farbstoffdonorüberzug kleben, sind für diese Anwendung nützlich. Dieser Polymertyp schließt Polyvinylchlorid, Polyvinylbutyral, Celluloseacetatbutyrat und Celluloseacetatpropionat ein.
In einer Ausfüungsform kann die Farbstoffempfangsschicht hergestellt werden, indem die verschiedenen Komponenten zu geeigneten Lösungsmitteln gegeben werden und das so erhaltene Gemisch dann auf den mikroporösen Film aufgetragen wird. Die Viskosität der Beschichtungslösung muß jedoch hoch genug sein, um zu verhindern, daß die Lösung die inneren Poren des mikroporösen Films ausfüllt und seine Isolierungseigenschaften zerstört. Die Viskosität der Beschichtungslösung sollte in dieser Erfindung normalerweise höher als 40 mPa s (cps) sein, vorzugsweise höher als 70 mPa s (cps). Die Beschichtung sollte bei mittlerer Temperatur getrocknet werden, um das Schmelzen des mikroporösen Films zu vermeiden. Die Dicke der Farbstoffempfangsschicht beträgt 1 Mikrometer bis 100 Mikrometer und vorzugsweise 3 Mikrometer bis 10 Mikrometer.
In einer bevorzugten Ausfilhningsform kann die Farbstoffempfangsschicht auf eine dünne Trägerfolie aufgetragen werden, um eine integrierte Farbstoffempfangsschicht herzustellen. Die so erhaltene integrierte Farbstoffempfangsschicht kann für die Herstellung von permanenten Farbkopien permanent auf den mikroporösen Film lammiert werden. Sie kann auch vorübergehend auf den mikroporösen Film gelegt oder laminiert werden, um einen intermediären Farbstoßrezeptor herzustellen. Nach der Abbildung wird der integrierte Farbstoffempfanger von den mikroporösen Filmen entfernt. Der integrierte Farbstoffempfanger mit dem Bild kann dann allein verwendet werden oder auf anderen wichtigen Trägerschichten befestigt werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausfüuungsform kann zuerst die Trägerfolie des integrierten Farbstoffempfängers auf den mikroporösen Isolierfilm lammiert werden, wonach die Farbstoffempfangsschicht aufgetragen wird. Die Dicke der Trägerfolie kann 3 Mikrometer bis 0.1 mm (4 Mil) betragen, in Abhangigkeit von den beabsichtigten Verwendungszwecken. Wenn der integrierte Farbstoffempfanger für die Herstellung von permanenten Kopien permanent laminiert werden soll oder nach der Abbildung entfernt und auf andere Substrate laminiert werden soll, sollte der Film so dünn wie praktisch möglich sein, vorzugsweise dünner als 10 Mikrometer und stärker bevorzugt dünner als 7 Mikrometer, um den Wärmeverlust an die Trägerfolie zu mmimieren. Wenn der integrierte Farbstoffempfanger nach der Abbildung entfernt und allein ohne zusätzlichen Träger verwendet werden soll, sollte die Dicke der Folie größer als 15 Mikrometer sein, vorzugsweise 20 Mikrometer bis 0.075 mm (3 Mil). Der Vorteil bei der Verwendung des mikroporösen Isolators wird bedeutungslos, wenn die Dicke der Trägerfolie auf 0.1 mm (4 Mil) oder mehr steigt. Die meisten bekannten flexiblen Polymerfolien, transparent oder nicht-transparent, können als Trägerfolie des integrierten Farbstoffempfängers verwendet werden. Sie müssen jedoch eine gute Wärmebestandigkeit, ein geringes Wärmeleitvermögen und Formbestandigkeit besitzen. Für die Verwendung als Bildfolie und zur Rückübertragung des Bildes sind durchsichtige Polyethylenterephthalat- und Polyvinylchloridfolien bevorzugt. Die Folien können vorher mit einem Sicherheitscode oder einem Muster bedruckt werden, und das fertige Bild kann als Kentikarte, Kreditkarte usw. verwendet werden.

Abbildung durch Farbstoffübertragung

Die Rezeptorschichten der Erfindung für die thermische Farbstoffübertragung werden in Kombination mit einer Farbstoffdonorschicht verwendet, wobei durch die Anwendung von Wärme ein Farbbild von der Farbstoffdonorschicht auf die Rezeptorschicht übertragen wird. Die Farbstoffdonorschicht wird mit der Farbstoffempfangsschicht der Rezeptorschicht in Kontakt gebracht und entsprechend einem Muster aus Informationssignalen selektiv erwärmt, wodurch die Farbstoffe von der Donorschicht auf die Rezeptorschicht übertragen werden. Darauf entsteht ein Muster in einer Form und einer Dichte, die der Intensität der auf die Donorschicht übertragenen Wärme entspricht. Die Wärmequelle kann ein elektrisches Widerstandselement, ein Laser (vorzugsweise eine Infrarotlaserdiode), ein Inftarotblitz, ein Heizstift oder dergleichen sein. Die Qualität des so erhaltenen Farbbildes kann verbessert werden, indem die Größe der Wärmequelle, die verwendet wird, um die Wärmeenergie zu liefern, die Kontaktfläche der Farbstoffdonorschicht und der Farbstofrrezeptorschicht und die Wärmeenergie richtig eingestellt werden. Die übertragene Wärmeenergie wird für die Erzeugung von hellen und dunklen Abstufimgen des Bildes und für die wirksame Diffüsion des Farbstoffs aus der Donorschicht kontrolliert, um für kontinuierliche Abstufüngen des Bildes wie in einer Photographie zu sorgen. So können Systeme für die thermische Übertragung durch Verwendung der in der vorliegenden Erfindung verwendeten Farbstoffrezeptorschicht in Kombination mit einer Farbstoffdonorschicht bei der Drucklierstellung einer Photographie durch Drucken, Faksimile oder magnetische Aufzeichnungssysteme, wobei verschiedene Drucker für thermische Drucksysteme verwendet werden, oder bei der Druckherstellung eines Fernsehbildes oder eines Bildes einer Kathodenstrahlröhre durch die Arbeit eines Computers oder eines graphischen Musters oder eines festen Bildes für geeignete Mittel, wie eine Videokamera, und bei der Herstellung von fortlaufenden Mustern nach einem Original mit einem elektronischen Scanner verwendet werden, der in photomechanischen Druckverfahren verwendet wird.
Geeignete Donorschichten für die thermische Farbstoffübertragung zur Verwendung in der Erfindung sind auf dem Fachgebiet der thermischen Abbildung bekannt. Eimge Beispiele sind in US- A4,853,365 beschrieben, das hiermit durch Bezugnahme mit umfaßt ist.

Abbildung durch Massenübertragung

Die in der vorliegenden Erfindung verwendeten Rezeptorschichten für die thermische Farbstoffübertragung können auch in Kombination mit einer Donorschicht für die Massenübertragung verwendet werden, wobei ein "Massen"-Bild (d.h. ein Farbstoff und ein Harzträger) durch Anwendung von Wärme und Druck von der Massendonorschicht auf den Rezeptor übertragen wird. In ähnlicher Weise wie bei der Abbildung durch thermische Farbstoffübertragung wird die Donorschicht für die Massenübertragung mit der Empfangsschicht der Rezeptorschicht in Kontakt gebracht und in Form des Bildes erwärmt, um den Farbstoff und den Binder von der Massendonorschicht auf die Rezeptorschicht zu übertragen. Der Rezeptor kann vor dem Abbildungsschritt der Massenübertragung mit Farbstoffen vorbehandelt werden. Das Farbbild kann mit einem lebhaften, hellen Massenübertragungsbild, wie Symbole, Text oder Bilder, hervorgehoben und überdruckt werden. Die Wärmequelle ist die gleiche wie die im Farbstoffübertragungsmodus verwendeten, z.B. eine Reihe von elektrischen Widerstandselementen, Lasern oder dergleichen.
Für die Verwendung in dieser Erfindung geeignete Donorschichten für die thermische Massenübertragung schließen metallische Donorbänder und Donorschichten, die aus einem Farbstoff und einem thermoplastischen Binder zusammengesetzt sind, wie in US-A4,847,237 offenbart, ein, sie sind jedoch nicht darauf beschränkt. Die metallischen Donorbänder können durch Aufdiunpfen von Aluminium bis etwa 30 nm (300 Angström) auf eine mit Boehmit vorbeschichtete 4.5 µm dicke Polyesterfolie hergestellt werden.

Verfahren für die Herstellung von Bildfolien mit hoher Bilddichte

Ein wichtiger Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft die Verfahren für die Herstellung von Bildfolien mit außergewöhnlich hohen Farbbilddichten. Es ist im allgemeinen sehr schwer, Bildfolien mit hohen Farbbilddichten herzustellen, da durchsichtige Substrate für Bildfolienrezeptoren keine genügend guten Wärmeisolierungseigenschaften haben. Diese Erfindung überwindet die Schwierigkeit, indem die Bildfolienrezeptoren mit einer nicht-transparenten, aber transparent zu machenden wärmeisolierenden Unterschicht versehen werden. Nachstehend sind zwei nützliche Verfahren für die Herstellung solcher Bildfolien beschrieben, die auf der Verwendung dieses einzigartigen mikroporösen Isolators basieren:

(1) Transparentmachen des mikroporösen Films während und nach der Abbildung

Dieses Verfahren verwendet einen speziellen nicht-transparenten Rezeptor, der den mikroporösen Film dieser Erfindung umfaßt, um von einem Donor für die Farbstoff- oder Massenübertragung oder beides Bilder hoher Dichte aufzunehmen, wonach die Rezeptorschicht durch Wärme transparent gemacht wird. Das Verfahren für die Herstellung einer Farbbildfolie umfaßt die Schritte:
(a) Bereitstellen eines Donorelements für die thermische Farbstoffübertragung nut einem Substrat und einer Farbstoffdonorschicht;
(b) und/oder Bereitstellen eines Donorelements für die thermische Massenübertragung, das aus einem Substrat und einer Massendonorschicht besteht;
(c) Bereitstellen eines Rezeptorelements für die thermische Übertragung, das ein durchsichtiges Foliensubstrat, einen durch Wärme transparent zu machenden mikroporösen Isolierfllm als Unterschicht und vorzugsweise eine bifunktionelle Bildempfangsschicht umfaßt, die ein multifunktionelles Vinylchloridcopolymer enthält, das eine Tg zwischen etwa 50º und 85ºC; ein Gewichtsmittel des Molekulargewichts zwischen etwa 10000 und 100000 g/mol; ein Hydroxyläquivalentgewicht zwischen 500 und 7000 g/Äquiv.; und ein Epoxyäquivalentgewicht zwischen etwa 500 bis 7000 g/Äquiv.; gegebenenfalls ein Sulfonatäquivalentgewicht zwischen etwa 9000 und 23000 g/Äquiv. aufweist, wobei ein reaktives aminomodifiziertes Silicon chemisch an das Vinylchloridcopolymer gebunden ist;
(d) Übertragung eines Farbbildes vom Donor des thermischen Farbstoffs auf den Rezeptor;
(e) gegebenenfalls Übertragung eines Massenbildes vom Donor für die thermische Massenübertragung auf den Rezeptor; und
(f) Transparentmachen des mikroporösen Films durch Einwirkung von Wärme.
(2) Abtrennen des nicht-transparenten mikroporösen Films nach der Abbildung Dieses Verfahren verwendet einen speziellen intermediären nicht-transparenten Rezeptor, der den mikroporösen Film dieser Erfindung als intermediären Träger umfaßt, um von einem Donor für die Farbstoff- oder Massenübertragung oder beides Bilder hoher Dichte zu empfangen, wonach die nicht-transparente Basis entfernt wird. Das Verfahren für die Herstellung einer Farbbildfolie umfaßt die Schritte:
(a) Bereitstellen eines Donorelements für die thermische Farbstoffübertragung mit einem Substrat und einer Farbstoffdonorschicht;
(b) und/oder Bereitstellen eines Donorelements für die thermische Massenübertragung, das aus einem Substrat und einer Massendonorschicht besteht;
(c) Bereitstellen eines Rezeptorelements für die thermische Übertragung, das ein Substrat, einen mikroporösen Isolierfilm als Unterschicht und einen integrierten Bildempfänger umfaßt, der aus einer dünnen durchsichtigen Folie und einer bifunktionellen Bildempfangsschicht besteht, die ein multifühktionelles Vinylchloridcopolymer enthält, das eine Tg zwischen etwa 50º und 85ºC; ein Gewichtsmittel des Molekulargewichts zwischen etwa 10000 und 100000 g/mol; ein Hydroxyläquivalentgewicht zwischen 500 und 7000 g/Äquiv.; und ein Epoxyaquivalentgewicht zwischen etwa 500 und 7000 g/Äquiv.; gegebenenfalls ein Sulfonatäquivalentgewicht zwischen etwa 9000 und 23000 g/Äquiv. aufweist, wobei ein reaktives aminomodifiziertes Silicon chemisch an das Vinylchloridcopolymer gebunden ist;
(d) Übertragung eines Farbbildes vom Donor des thermischen Farbstoffs auf den Rezeptor;
(e) gegebenenfalls Übertragung eines Massenbildes vom Donor für die thermische Massenübertragung auf den Rezeptor;
(f) Entfernen des nicht-transparenten mikroporösen Basisfilms vom integrierten Bildempfänger; und
(g) gegebenenfalls Laminieren des integrierten Bildempfängers auf eine transparente Trägerfolie.

BEISPIELE:

Beispiel 1. Herstellung eines mikroporösen Films

Kristallisationsfähiges Polypropylen (erhältlich unter dem Markennamen "Profax " Typ 6723 von Himont, Inc.) mit einer Dichte von 0.903 g/cm³ (g/cc), einem Schmelzindex (ASTM D1238, Beddigung 1) von 0.8 und einem Schmelzpunkt von etwa 176ºC wurde mit einer Geschwihdigkeit von 7.71 kg/h (17 Pfund/Std.) in den Einfülltrichter eines 40 mm-Berstorff- Doppelschneckenextruders mit einer Breitschlitzdüse mit einer Spaltöfihung von 30.5 cm mal 0.04 mm über einem Gaßrad gegeben. Ein vorher gemischtes Konzentrat des gleichen Polymers, das 2 Gew.-% Keimbildner enthielt (von Milliken Chemical unter der Handelsbezeichnung Millad 3905 erhältlich) wurde mit einer Geschwindigkeit von 1.36 kg/h (3 Pfund/Std.) in den Einfülltrichter gegeben. Gleichzeitig wurde Mineralöl (von Amoco Oil, Co.) mit einem Siedepunkt von etwa 200ºC und einer Saybolt-Standardviskosität von 360-390 bei 38ºC mit einer Geschwindigkeit von 13.61 kg/h (30 Pfünd/Std.) durch eine Injektionsöffüung in den Doppelschüeckenextruder gegeben. Das Gemisch wurde bei 177ºC auf ein Gußrad gegossen, das auf etwa 65.6ºC gehalten wurde, wobei mit einer Geschwindigkeit von 0.05 m/s (10 Fuß/min) eine abgeschreckte Folie entstand. Die gegossene Folie wurde mit 1,1,1-Trichlorethan extrahiert, um das Mineralöl zu entfernen. Der so erhaltene nicht-transparente poröse Film wurde bei 100ºC in der Maschinenrichtung um 200 % und bei etwa 110ºC in der Querrichtung um 225 % gestreckt und bei 148.9ºC heißfixiert.
Die Porosität, die Porengröße am Blasenbildungspunkt und die Luftstrombeständigkeit des so erhaltenen Films wurden gemäß ASTM D-792-66, ASTM F-3 16-80 beziehungsweise ASTM D- 726-58, Veffahren A (mit einem Gurley-Densimeter, um die Zeit in Sekunden zu messen, in der 50 cm³ (cc) Luft durch den Film strömen) gemessen. Im folgenden Beispiel 2 wurde ein gemäß US-A- 4,726,989 hergestellter mikroporöser Polypropylenfilm mit einer Porengröße von 0.35µm (Mikron) am Blasenbildungspunkt, einem Porenvolumen von 73.3 %, einer Dicke von 0.18 mm (7 Mil) und 12.7 Gew.-% Restöl verwendet.

Beispiel 2. Aufbau des Rezeptors

Der Rezeptor besteht aus einem mikroporösen Basisfilm, der in Beispiel 1 hergestellt wurde, und einer Farbstoffempfangsschicht. Der in Beispiel 1 beschriebene mikroporöse Polypropylenfilm mit einer Dicke von 0.18 mm (7 Mil), die 6 % Restöl enthielt, wurde als Rezeptorsubstrat verwendet und unter Verwendung eines 12#-Meyerstabs mit einer farbstoffaufhehmenden Lösung beschichtet, die 2.98 Gew.-% MR-120 (ein Vinylchioridcopolymer mit einem Hydroxyläquivalentgewicht von 1890 g/mol, 19200 g/mol Sulfonat, 2400 g/mol Epoxid, Tg = 65ºC, Mw etwa 30000, von Nippon Zeon Co., Tokio, Japan), 11.90 Gew.-% Ucar VYNS-3 (ein Vinylchloridtvinylacetat-Copolymer, Gewichtsverhältnis 9:1, Mw = 44000, Union Carbide, Danbury, CT), 0.40 Gew.-% KF-393 (ein aminomodifiziertes Siliconfluid von Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., Tokio, Japan) und 84.72 Gew.-% MEK enthielt. Wenn die Beschichtung bei 100ºC während 1 Minute in einem Ofen getrocknet wurde, ergab sie eine Trockenauftragsmenge von 6 Mikrometer.
Der Rezeptor wurde zwei Tage nach dem Beschichten mit einem 3M Rainbow Tischfarbprüfgerät (3M Co., St. Paul, MN) unter Verwendung eines selbstdruckenden Standardinusters und eines 3M Desktop Color Prooling Ribbon-Farbbandes (3M Co., St. Paul, MN) getestet. Er erzeugte ein lebhaftes, dichtes, gleichmäßiges Bild in allen Farben. Die so erhaltene Farbbilddichte wurde mit einem Gretag SPM-100 Spektrophotometer gemessen und mit der mit anderen Substraten unter den gleichen Testbedingungen erhaltenen verglichen (siehe Tabelle 1). Das Wärmeleitvermögen jedes Rezeptorsubstrats wurde gemäß ASTM C-518 bei 73.9ºC (165ºF) mit einem Dynatech C-Matic Wärmefluß-Meßgerät, einem Testgerät für das Wärmeleitvermögen, Modell TCHM-DV gemessen. Tabelle 1 Wirkung des Substrats auf das Farbstoffaufhahmeverrnögen (Rezeptoren waren mit dem gleichen Farbstoffempfanger beschichtet)
Aus der vorstehenden Tabelle geht hervor, daß das mikroporöse Polypropylen mit geringem Wärmeleitvermögen die Leistung des CaCO&sub3;-gefüllten ungestreckten Polypropylens und des synthetischen Papiers von Kimberly-Clark in bezug auf die Farbdichte und die Gleichmäßigkeit des Bildes übertraf, wenn es als Rezeptorsubstrat verwendet wurde.

Beispiel 3. Aufnahmefähigkeit für das Bild - Isolierwert des Rezeptorsubstrats:

Eine 6 Mikrometer dicke Teijin-PET-Folie (Teijin, Tokio, Japan) wurde mit der gleichen Farbstoffempfangsschicht beschichtet wie in Beispiel 2. Dann wurde sie mit dem Farbstoffempfanger nach oben auf drei mit den in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren hergesteiften mikroporösen Polypropylenfilmen befestigt, die auf einer 0.13 mm (5 Mü) dicken Polyesterträgerfolie befestigt waren. Dann wurde der Verbundstofft als Farbstoffrezeptor verwendet und auf dem gleichen Drucker mit dem gleichen Donorband und Tetmuster getestet. In der gleichen Weise wurden verschiedene andere Substrate mit anderem Wärmeleitvermögen als Träger für das dünne farbstoffaufhehmende Band verwendet und in der gleichen Weise getestet. Die Ergebnisse sind zusammen mit Daten zum Wärmeleitvermögen in Tabelle 2 angegeben.
Das Wärmeleitvermögen jedes Rezeptorsubstrats wurde gemäß ASTM C-518 bei 102.8ºC (217ºF) mit einem Dynatech C-Matic Wärmefluß-Meßgerät, einem Testgerät für das Wärmeleitvermögen, Modell TCHM-DV gemessen. Tabelle 2 Wirkung des Wärmeleitvermögens des Substrats auf das Farbstoffaufüahmevermögen
Aus Tabelle 2 geht hervor, daß die Farbstoffaufhahmefahigkeit eines Rezeptors durch den Wärmeisolierungswert (Reziprokwert des Wärmeleitvermögens) der Rezeptorbasis stark beeinflußt wird. Die Farbbilddichte stieg mit steigenden Wärmeisolierungswerten (oder abnehmendem Wärmeleitvermögen). Der weiße Polyester von ICI mit einem Wärrneleitvermögen von 0.126 W/(m K) (Watt/mºC) lieferte eine Bilddichte von 1.30. Die mikroporösen Polypropylenfilme dieser Erfindung mit einem sehr geringen Wärmeleitvermögen, das von 0.042 bis 0.074 reichte, ergaben die höchste Bilddichte, wodurch die Leistung der anderen Basistypen übertroffen wurde, die unter der gleichen Bedingung getestet wurden.

Beispiel 4. Herstellung einer Bildfolie mit hoher Farbbilddichte unter Verwendung eines mikroporösen Polyolefinisolierfilms:

Rezeptor A ohne mikroporösen Isolator

Eine 0.1 mm (4 Mil) dicke Scotchpar Polyesterfolie (3M Co., St. Paul, MN) wurde mit einem Meyerstab mit einer farbstoffaufüehmenden Lösung beschichtet, die 2.98 Gew.-% MR-120 (ein Vinylchloridcopolymer mit einem Hydroxyläquivalentgewicht von 1890 g/mol, 19200 gimol Sulfonat, 2400 g/mol Epoxid, Tg = 65ºC, Mw etwa 30000 von Nippon Zeon Co., Tokio, Japan), 11.95 Gew.-% VYNS-3 (ein Vinylchloridlvinylacetat-Copolymer, Gewichtsverhältnis 9:1, Mw = 44000, Union Carbide, Danbury, CT), 0.45 Gew.-% KF-393 (ein aminomodifiziertes Siliconfluid von Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., Tokio, Japan) und 84.62 % MEK enthielt, wobei sich ein Trockenauftragsgewicht von etwa 6 g/m ergab. Nach dem Trocknen wurde die Folie mit dem 3M Rainbow Tischfarbprüfgerät (3M Co., St. Paul, MN) unter Verwendung eines selbstdruckenden Standardmusters und eines 3M Desktop Color Proofing Ribbon (3M Co., St. Paul, MN) getestet. Sie erzeugte ein Bild in allen Farben mit einer optischen Reflexionsdichte (ROD, gemessen mit einem Gregtag SPM-100 Densitometer) von 0.79 für Gelb, 1.20 für Magenta, 1.20 für Cyan und 1.00 für Schwarz.

Rezeptor B mit einer mikroporösen Isolatorschicht

Als Rezeptorsubstrat wurde die gleiche 0.1 mm (4 Mil) dicke 3M Scotchpar Polyesterfolie verwendet, laminiert mit einem 0.020 mm (0.8 Mil) dicken mikroporösen HDPE-Film (Niederdruckpolyethylen). Der Verbundstoff wurde durch die Anwesenheit des mikroporösen Polyethylenfilms nicht-transparent. Auf die mikroporöse Folienoberfläche wurde die lm vorstehend beschriebenen Rezeptor A verwendete farbstoffaufhehmende Lösung bis zu einem Trockenauftragsgewicht von 6 g/m² aufgetragen, und der so erhaltene Rezeptor wurde mit dem gleichen Drucker unter den gleichen Bedingungen getestet. Er erzeugte ein Bild in allen Farben mit einer höheren Farbbilddichte auf diesem Rezeptor als auf dem vorstehend genannten Rezeptor ohne isolierende Unterschicht. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 zusammengefaßt. Tabelle 3 Vergleich der Farbstoffaufüahmefähigkeit der Rezeptoren A und B
Aus der vorstehenden Tabelle geht hervor, daß der Rezeptor B mit einem mikroporösen Polyethylenisolator eine um mindestens 34 % höhere Bilddichte als Rezeptor A erreichte. Es wurde bemerkt, daß ein Teil des Bildbereichs in Rezeptor B während der Abbildung transparent wurde. Durch Behandeln der Probe in einem Ofen bei 100ºC während 4 Minuten wurde die Probe weiter transparent gemacht, was zu einer Bildfolie mit hoher Bilddichte führte.

Beispiel 5. Bifunktioneller Bildrezeptor für die Farbstoff- und Massenübertragung

Durch Schlitzauftragen einer Lösung, die 4.8 Gew.-% MR-120, 4.8 Gew.-% VANS-3 und 0.38 Gew.-% KF-393 in Methylethylketon enthielt, auf eine mit Latex grundierte Polyesterfolie (0.1 mm (4 Mil) dick, 3M) mit 15 m (50 Fuß) pro Minute und Trocknen in einem 15 m-(50 Fuß)-Ofen bei 65.6 bis 93.9ºC wurde eine 61 m (200 Fuß) lange Rolle eines transparenten bifunktionellen Bildrezeptors für die thermische Übertragung hergestellt. Das Trockenauftragsgewicht betrug 5 g/m².
Der Rezeptor wurde eine Woche bei Raumtemperatur gelagert. Dann wurde er während des Abbildungsschritts der Farbstoffübertragung mit dem 3M Rainbow -Drucker für die thermische Übertragung auf die Farbstoffaufhahmefahigkeit und die Eigenschaft zur Verhinderung der Massenübertragung getestet. Ein Vieffarbband (Gelb, Magenta, Cyan und Schwarz) (PE433 3M Desktop Color Proofing Ribbon, 3M Co., St. Paul, MN) wurde verwendet, um den Rezeptor mit dem eingebauten Selbsttestmuster des Druckers zu testen. Es wurde ein sauberes und scharfes Bild in allen Farben mit stufenlosem Farbton erzeugt, und es gab kein Problem mit der Massenübertragung im Abbildungsschritt der Farbstoffübertragung. Das Bild war sehr dicht und zeigte eine maximale Farbdichte (ROD) von 0.89, 1.37, 1.41 und 1.19 für Gelb, Magenta, Cyan beziehungsweise einfaches Schwarz.
Außerdem wurde der Rezeptor mit dem gleichen Drucker in einem Abbildungsmodus der Massenübertragung auf seine Bifunktionalität getestet. Unter Verwendung eines metallischen Donorbandes für die Massenübertragung wurde der Rezeptor mit dem Farbbild in stufenlosem Farbton mit einem festen metallischen Massenübertragungsbild als Hervorhebung versehen. Das hier verwendete metallische Band wurde durch Aufdampfen von Aluminium bis etwa 30 nm (300 Angström) auf eine mit Boehmit vorbeschichtete 4.5 µm dicke Polyesterfolie hergestellt. Das führte zu einem Mischbild, das den mit einem hellen, festen Silberbild eines "Rentiers" teilweise überdruckten Rezeptor mit dem Farbbild zeigte.

Beispiel 6. Herstellung von Bildfolien mit hoher Bilddichte

Durch Beschichten einer 6 Mikrometer dicken Teijin-PET-Folie (Teijin, Tokio, Japan) und einer 0.08 mm (3 Mil) dicken Scotchpar -PET-Folie (3M Co., St. Paul, MN) mit der gleichen Farbstoffempfangsschicht wie in Beispiel 2 wurden zwei integrierte Farbstoffempfanger hergestellt. Durch Laminieren eines 0.094 mm (3.7 Mil) dicken mikroporösen Polypropylenfilms (80 % Porosität, 6.4 % Restöl, ein Wärmeleitvermögen von 0.048 W/(m K) (Watt/m-Grad C), hergestellt gemäß Beispiel 1) auf eine 0.1 mm (4 Mil) dicke Polyesterfolie wurden zwei Basisträgerfolien hergestellt.
Die zwei integrierten Farbstoffempfanger wurden einzeln mit der Farbstoffempfangsschicht nach oben auf den mit dem mikroporösen Film überzogenen Basisträgern befestigt. Mit einem elektronischen Wiedergabemuster in 7 Farben wurden die Verbundstoffe mit dem gleichen Drucker für die thermische Übertragung und dem gleichen Übertragungsdonorband wie in Beispiel 2 einzeln auf die Farbstoffaufhalimefahigkeit getestet. Die so erhaltenen Bilder auf beiden Rezeptoren waren sehr gleichmäßig und außerordentlich dicht. Die maximalen optischen Reflexionsdichten auf dem dünneren Farbstoffrezeptor betrugen 2.50, 2.04 und 1.10 für Cyan, Magenta beziehungsweise Gelb. Die Bilddichten auf dem dickeren Rezeptor betrugen 2.12, 1.80 beziehungsweise 1.05 für Cyan, Magenta und Gelb. Obwohl die Bilddichten auf dem dickeren Rezeptor geringer waren als auf dem dünneren, waren sie immer noch um 20 % dichter als auf den Rezeptoren ohne mikroporösen isolierenden Träger.
Nach der farbigen Abbildung wurden die nicht-transparenten Basisträger der Rezeptoren von den transparenten integrierten Farbstoffempfangern getrennt. Der 0.05 mm (2 Mil) dicke integrierte Empfänger wurde allein verwendet, ohne daß ein zusätzlicher Träger erforderlich war. Der 6 Mikrometer dicke integrierte Rezeptor wurde mit einem 3M-Matchprint -Laminator bei 143.3ºC (290ºF) mit der Bildseite nach unten auf eine 0.1 mm (4 Mil) dicke durchsichtige Polyesterfolie laminiert, die mit einem Polyesterharz (Vitel PE-200D von Goodyear Tire & Rubber Co., Akron, OH) vorbeschichtet war. Bei der so hergestellten Bildfolie schützte die 6 Mikrometer dicke Polyesterfolie das darunterliegende Bild.

Claims

1. System für die thermische Farbstoffübertragung, umfassend ein Rezeptorelement für die thermische Farbstoffübertragung, das in innigem Kontakt mit einer Donorschicht eines thermischen Farbstoffs ist, wobei das Rezeptorelement ein Substrat umfaßt, das auf wenigstens einer Oberfläche in Kontakt mit der Donorschicht für die Farbstoffübertragung eine farbstoffaufnahmefähige Empfangsschicht aufweist, die eine mikroporöse Polymerschicht mit einer Porosität von mehr als 15 % und ungenügend Pigment umfaßt, um eine optische Dichte von mehr als 0,2 zu ergeben.

2. System für die thermische Farbstoffübertragung gem:ß Anspruch 1, wobei wenigstens 60 % der Poren im mikroporösen Polymer Gas enthalten.

3. System für die thermische Farbstoffübertragung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die farbstoffaufnahmefähige Empfangsschicht weiterhin einen Absorber für ultraviolette Strahlung umfaßt.

4. System für die thermische Farbstoffübertragung gemäß Anspruch 2, wobei die farbstoffaufnahmefähige Empfangs schicht in Kontakt mit sowohl einem Donorelement für die thermische Farbstoffübertragung und einem Donorelement für die thermische Massenübertragung ist.

5. System für die thermische Farbstoffübertragung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die farbstoffaufnahmefähige Empfangsschicht ein mikroporöses Polymer, ausgewählt aus der Gruppe Polyolef ine, Polystyrol, Polyamide, Celluloseacetat, Cellulosenitrat und Poly(vinylidenfluorid) umfaßt.

6. System für die thermische Farbstoffübertragung gemäß Anspruch 5, wobei die farbstoffaufnahmefähige Empfangsschicht ein Gemisch aus einem kristallisationsfähigen Polymer und einem anderen Polymer umfaßt, wobei das kristallisationsfähige Polymer wenigstens 25 Gew.-% des polymeren Materials in der farbstoffaufnahmefähigen Empfangsschicht umfaßt.

7. System für die thermische Farbstoffübertragung gemäß Anspruch 1, wobei die farbstoffaufnahmefähige Empfangsschicht ein mikroporöses kristallisationfähiges Polymer mit einer Glasübergangstemperatur zwischen -55 und 70ºC umfaßt.

8. System für die thermische Farbstoffübertragung gemäß Anspruch 7, wobei eine Donorschicht für die thermische Massenübertragung in Kontakt mit der farbstoffaufnahmefähigen Empfangsschicht ist.

9. System für die thermische Farbstoffübertragung gemäß Anspruch 1, wobei das mikroporöse Polymer kein Pigment enthält.

10. System für die thermische Farbstoffübertragung gemäß Anspruch 1, wobei die mikroporöse Polymerschicht ein Wärmeleitvermögen von 0,04 bis 0,3 W/(m K) (Watt pro Meter - ºC) bei 73,9ºC (165ºF) aufweist.

11. System für die thermische Farbstoffübertragung gemäß Anspruch 1, wobei eine nicht-transparente farbstoffaufnahmef hige Empfangsschicht eine thermisch transparent zu machende mikroporöse Polymerschicht umfaßt, die ungenügend Pigment aufweist, um eine optische Dichte von mehr als 0,2 zu ergeben.

12. Verwendung des Systems für die thermische Farbstoffübertragung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 zur Übertragung eines Bildes, wobei Wärme in einer bildhaften Verteilung auf die Seite der Donorschicht eines thermischen Farbstoffs, die am weitesten von der Farbstoffempfangsschicht entfernt ist, zugeführt wird, wobei die Wärme in einer Menge zugeführt wird, die ausreicht, Farbstoff thermisch zu übertragen.

13. Bildtragendes Blatt, umfassend ein Substrat, das auf wenigstens einer Oberfläche eine farbstoffaufnahmefähige Empfangsschicht, die ein mikroporöses kristallisationsfähiges Polymer umfaßt, und auf der farbstoffaufnahmefähigen Schicht wenigstens einen Farbstoff, der in einer bildhaften Weise verteilt ist, aufweist.

14. Blatt gemäß Anspruch 13, wobei zusätzlich zum Farbstoff, der in einer bildhaften Weise auf der Farbstoffempfangsschicht verteilt ist, auch eine bildhafte Verteilung eines Pigments in einem Binder auf der farbstoffaufnahmefähigen Empfangsschicht vorhanden ist.

15. Blatt gemäß Anspruch 13, wobei das Bild wenigstens drei verschiedenfarbige Farbstoffe auf der farbstoffaufnahmefähigen Schicht umfaßt.

16. Thermisches Abbildungsverfahren umfassend die Schritte

(a) Bereitstellen 1) eines Donorelements für die thermische Farbstoffübertragung mit einem Substrat und einer Farbstoffdonorschicht, oder 2) eines Donorelements für die thermische Massenübertragung bestehend aus einem Substrat und einer Massendonorschicht;

(b) Bereitstellen eines Rezeptorelements für die thermische Übertragung umfassend ein Substrat, eine mikroporöse isolierende Filmunterschicht und eine integrierte Bildempfängerschicht;

(c) Übertragung eines Farbstoffbildes vom Donor eines thermischen Farbstoffs zum Rezeptor oder Übertragung eines Massenbildes vom Donor für die thermische Massenübertragung zum Rezeptor; und

(d) Entfernen der nicht-transparenten mikroporösen Filmbasis vom integrierten Bildempfänger.

17. Verfahren gemäß Anspruch 16, wobei die integrierte Bildempfangsschicht einen dünnen durchsichtigen Film und eine bifunktionelle Bildempfangsschicht umfaßt, die ein multifunktionelles Vinylchloridcopolymer enthält, das eine Tg zwischen etwa 50º und 85ºC; ein Gewichtsmittel des Molekulargewichts zwischen etwa 10 000 und 100 000 g/Mol; ein Hydroxyläquivalentgewicht zwischen 500 und 7000 g/Äquiv.; und ein Epoxyäquivalentgewicht zwischen etwa 500 und 7000 g/Äquiv.; gegebenenfalls ein Sulfonatäquivalentgewicht zwischen etwa 9000 und 23 000 g/Äquiv. hat, wobei ein reaktives aminomodifiziertes Silikon chemisch an das Vinylchloridcopolymer gebunden ist.