(57)【要約】【課題】非常に低い温度で発泡ポリマー材料を生成させる。【解決手段】本発明は、親水性ポリマー及び発泡剤を含む溶液を支持体に被覆する工程を含み、支持体の被覆工程の前又は後に、溶液を何らかの方法で、例えば加熱することによって、相互作用させて、溶液内で発泡剤から気泡を発生させ、親水性ポリマーを発泡させる材料の製造方法を提供する。【選択図】　　　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
親水性ポリマー及び発泡剤を含む溶液を支持体に被覆し；前記支持体の被覆工程の前又は後に、前記溶液を相互作用させて、溶液内で発泡剤から気泡を発生させることによって、前記親水性ポリマーを発泡させる工程を含んでなる材料の製造方法。
【請求項２】
溶液を相互作用させる工程を、支持体の被覆後に行い、且つ前記工程が前記溶液への加熱を含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
被覆支持体の乾燥中に溶液に熱を適用する請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記親水性ポリマーがポリビニルアルコール、ポリエチレンオキサイド、ポリビニルピロリドン及びゼラチンからなる群から選ばれたポリマーである請求項１に記載の方法。
【請求項５】
親水性ポリマー及び発泡剤の溶液中に界面活性剤を含ませる請求項１に記載の方法。
【請求項６】
ポリマーに対する発泡剤の重量比が約２００％以下である請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記材料がインクジェット媒体である請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、材料の製造方法に関する。詳細には、本発明は、特にインクジェット媒体としての使用に適した発泡材料の製造方法に関する。このような材料の例は、本件と同様、我々の係属中の出願である特許文献１に記載したものである。
【０００２】
【従来の技術】
市販されているほとんどの写真品質インクジェット媒体は、主成分材料が本質的に多孔質の層を形成するか又は非孔質の層を形成するかによって２つのカテゴリーのうちの１つに分類される。多孔質層を有するインクジェット媒体は一般には無機材料とポリマーバインダーとから形成される。インクが媒体に適用されると、毛管現象によって多孔質層中に瞬時に吸収される。しかし、層の開孔性が印刷画像の不安定性をもたらすおそれがある。非孔質層を有するインクジェット媒体は一般に、１層又はそれ以上のポリマー層を支持体に被覆することによって形成される。インクをこのような媒体に適用すると、ポリマー層は膨潤し、適用されたインクを吸収する。しかし、膨潤メカニズムの限界のために、この型の媒体はインクの吸収が遅いが、いったん乾燥されると光及びオゾンへの暴露時には安定であることが多い。
【０００３】
これらの問題に対処する材料の製造方法が必要とされている。本発明者は、支持体上に被覆されたポリマー発泡体の使用が、インクジェット媒体に関連する問題に対処することに気付いた。このような材料の製造方法が必要とされている。この材料は製造時にはインクジェット媒体として有用であったが、その用途はこれに限定されていたわけではなかった。実際に、この材料は多くの用途に使用できる。例えば、この材料は、絶縁テープ、被覆（例えば、棚用の）、裏面に接着剤がついたコーティング材及び材料に関して可能な他の任意の用途に使用できる。
【０００４】
従来より、ポリマー発泡体は、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）及びポリエチレンのような、高い加工温度を必要とする、一般的に疎水性の熱可塑性材料を用いて製造されている。最初に、気体封入ポリマーが形成され、それからポリマー発泡体を形成される。気体封入ポリマーの代表的形成方法の一例は、ポリマー溶液内における化学的発泡剤の熱分解による、溶液中での窒素Ｎ２又は二酸化炭素ＣＯ２ガスの生成に基づく。熱分解は、加熱によって又は重合中の反応の発熱の結果として引き起こされることができる。
【０００５】
気体封入ポリマーの別の製造方法は、ポリマーメルト中に気体を機械的にホイップし、次いで触媒作用又は熱によってそれを硬化させることによって、気泡をマトリックス中に捕捉することを含む。低沸点液体ＬＢＰＬ（Ｌｏｗ　Ｂｏｉｌｉｎｇ　Ｐｏｉｎｔ　Ｌｉｑｕｉｄ）も使用できる。加熱又は反応の発熱の結果として、ポリマーメルト内部でＬＢＰＬ、例えば塩化メチレンの揮発が起こる。従って、ポリマー中に気体を導入して、気体充填ポリマーが形成される。一例において、ポリマー中に溶解された気体は、系中の圧力の低下時に膨張し、それによってポリマー中に気泡が形成される。あるいは、加熱時に膨張する気体充填ポリマーからなる球体をポリマー塊中に取り入れることもできる。
【０００６】
これら全ての場合において、気体充填ポリマーを得た後、代表的には、発泡体の３つの一般的製造方法：圧縮成形、反応射出成形又は押出のうちの１つを用いて発泡体が形成される。
【０００７】
これらの方法に関する問題は、使用されるポリマーが溶融状態であるので、関係する温度が非常に高い、例えば１５０℃を超えることである。ポリマー発泡フィルムの形成に使用される最も一般的な加工方法は押出である。これは気体が溶解されたポリマー溶液の形成を第１段階とする３段階操作である。これを、溶液中へのＮ２又はＣＯ２の注入よって又は発泡剤の使用によって行って、単一相溶液を形成することができる。次に、急速な圧力低下の結果として核生成部位が形成されて、多数の均一な部位ができる。最後に、次に気体の拡散によってセルが生長し、気泡が形成される。セルの生長の制御は、圧力及び温度のような加工条件の制御によって行う。
【０００８】
特許文献２及び特許文献３に開示されたような多孔質ポリマー層の形成方法が開示されている。このような方法は、硬化性ポリマーの使用に基づく。
【０００９】
特許文献４は、多孔質ポリマーフィルムへのポリウレタンの使用を開示している。ポリマーの加熱はポリマー内部の溶媒を揮発させ、それによって多孔質被覆が生成される。
【００１０】
【特許文献１】
英国特許出願第０２１８５０５．６号（発明の名称「Ｉｎｋｊｅｔ
Ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ　Ｍｅｄｉｕｍ」（２００２年８月９日出願）
【特許文献２】
米国特許第６２２８４７６号
【特許文献３】
米国特許出願第２００１／００２１７２６号
【特許文献４】
米国特許第３７９４５４８号
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
全ての従来の方法と比較して、使用する加工温度が非常に低い発泡ポリマー材料の生成方法が必要とされている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、親水性ポリマー及び発泡剤を含む溶液を支持体に塗布し；前記支持体の被覆工程の前又は後に、前記溶液を相互作用させて溶液内で、発泡剤から気泡を発生させることによって、前記親水性ポリマーを発泡させる工程を含む材料の製造方法が提供される。
【００１３】
一例において、溶液を相互作用させる工程は、支持体の被覆後に行い、この工程は前記溶液を加熱することを含む。この場合には、溶液の加熱は、被覆された支持体の乾燥中に行うことができる。
【００１４】
別の例において、溶液の相互作用は、支持体の被覆前に溶液を加熱することを含み、従って、支持体への溶液の被覆時には、溶液中に既に気泡が形成されている。この場合には、加熱は、溶液を収容する容器に連結されたヒーターによって行うことができる。あるいは、溶液に酸を添加して発泡剤と反応させることによって熱を適用して、溶液中に気泡を発生させることもできる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明は、従来の方法によって必要とされる高い加工温度の使用を必要とすることなく、ポリマー発泡体を形成できる発泡材料の製造方法を提供する。詳細には、従来の発泡体の製造方法とは異なり、支持体には、親水性ポリマー及び発泡剤の溶液を被覆する。被覆工程の前又は後における溶液の相互作用により、発泡剤から気泡を発生させるので、発泡材料を低温で形成できる。この材料は、多くの用途で、特にインクジェット媒体として使用できる。
【００１６】
本発明は、多くの異なった実施可能な用途を有する、特にインクジェット媒体として使用できる材料の製造方法を提供する。本発明の方法においては、最初に、水性ポリマーと発泡剤とから溶液を形成する。この溶液を、樹脂加工紙、フィルムベース、アセテート、ポリエチレンテレフタレートＰＥＴ、印刷版又は任意の他の適当な支持体のような支持体上に被覆する。溶液の加熱は、支持体への適用前又は後のいずれかに行う。加熱によって発泡剤が分解され、気泡が発生され、それによって支持体上のポリマー発泡体が形成される。発泡体は事実上、ポリマー・マトリックス内の空孔の、開放気泡又は独立気泡配列の網状構造である。乾燥時には、材料はインクジェット媒体としての使用に適している。詳細には、この材料は、従来型の多孔質又は非孔質のインクジェット媒体に伴う問題に直面しない。
【００１７】
本発明の発泡材料を形成するために可能な関連アプローチは２つある。いずれも、多孔質親水性ポリマー層、即ち、発生した気体によって形成される空隙を有する親水性ポリマー層の形成に基づく。気体は、被覆溶液中において、又は材料の硬化及び乾燥プロセスの間に発生させることができる。即ち、気体は支持体の被覆前又は後のいずれでも発生させることができる。
【００１８】
支持体の被覆前に気体を発生させる場合には、本発明の方法は発泡ポリマー溶液の被覆を含む。従って、本発明の発泡材料は、超微粒（ｍｉｃｒｏ）気泡が形成された発泡ポリマー溶液の層を支持体に被覆することによって調製する。超微粒気泡は、親水性ポリマー及び発泡剤の水溶液中で形成する。超微粒気泡を含む水溶液は次に、支持体上に被覆する。発泡ポリマー溶液は、発泡剤の分解を促進して気体を発生させるために、支持体への適用前に溶液を加熱することによって生成する。あるいは、酸を溶液に添加することによって、発泡剤と再び反応させて、溶液内で気体を発生させることもできる。好ましくは、加熱時に酸を放出する化合物を溶液に添加する。溶液の加熱時に、酸が放出され、それが発泡剤と反応して、発泡剤を分解させ、その結果として気体が発生する。
【００１９】
溶液の被覆後に気体を発生させる場合には、本発明の方法は、発泡剤を含む親水性ポリマーの溶液を支持体に被覆し、それに続いてこの溶液を加熱する、即ち、被覆された支持体の構造全体を加熱することを含む。被覆された層又は被覆された材料全体を適当な温度まで加熱することによって、塗膜を乾燥させ、前記被覆層中に気泡を形成させる。一例において、発泡剤は、被覆支持体を乾燥させるために加える熱が発泡剤の分解及び気体の発生を引き起こすのに充分であるように選ぶ。別の例においては、加熱時に酸を放出する化合物を溶液に加える。次に溶液を加熱すると、酸が放出され、それが発泡剤と反応して、発泡剤を分解させ、その結果として気体が発生する。
【００２０】
前述のいずれのアプローチにおいても、支持体への溶液の被覆には任意の適当な被覆方法を使用できる。例えば、カーテン・コーティング、ビーズ・コーティング、エアナイフ・コーティング又は任意の他の適当な方法を使用できる。代表的には、ビーズ・コーティングにおいては、動いているウェブにホッパーによって液体の多層配列を適用する装置を使用する。以下の例はこのような装置について説明する。
【００２１】
前述のアプローチはいずれも、親水性ポリマー、例えば（特に）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）及びゼラチンから構成される、空孔のある層を生成する。本発明の方法には任意の適当な親水性ポリマーを使用できる。製造する材料がインクジェット媒体用である場合には、選択するポリマーは、形成される材料がインクジェット媒体として機能するために充分に膨潤性且つ親水性でなければならない。
【００２２】
好ましくは、親水性ポリマー及び発泡剤の溶液に界面活性剤を添加できる。この界面活性剤は、支持体への溶液の被覆の間に被覆助剤として働く。
【００２３】
本発明の方法に使用する発泡剤は、それが反応して気体を発生させる温度に基づいて選ばれる。比較的低温で反応する発泡剤を選択することによって、発泡材料は、高温を必要とせずに、形成できる。本発明の方法に使用するのに適当な発泡剤の例としては、亜硝酸ナトリウムと塩化アンモニウムとの混合物、金属炭酸塩及び炭酸水素塩が挙げられる。適当な発泡剤のその他の例は、例えば、ｔｈｅＨａｎｄｂｏｏｋ　ｏｆ　Ｐｏｌｙｍｅｒｉｃ　Ｆｏａｍｓ　ａｎｄ　Ｆｏａｍ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｄａｎｉｅｌ　Ｋｌｅｍｐｎｅｒ及びＫｕｒｔ　Ｃ．　Ｆｒｉｓｃｈ編、Ｃｈａｐｔｅｒ１７：Ｂｌｏｗｉｎｇ　Ａｇｅｎｔｓ　ｆｏｒ　Ｐｏｌｙｍｅｒ　Ｆｏａｍｓ，Ｓｅｃｔｉｏｎ　３　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｂｌｏｗｉｎｇ　Ａｇｅｎｔｓ（Ｃｈａｐｔｅｒは、Ｄｒ．Ｆｙｏｄｏｒ　Ａ．Ｓｈｕｔｏｖによって書かれた）に記載されている。
【００２４】
本発明の一例においては、ポリマー溶液の３つの層を支持体に同時に被覆する。異なる層ではポリマーに対する発泡剤の重量比を変化させることができ、層のうち任意の１層又はそれ以上においては、約２００％以下とすることができる。代表的には、この比は、約１０％〜約６０％、好ましくは約３０％〜約５０％であろう。
【００２５】
フルオロ界面活性剤、例えばＯｌｉｎ　１０Ｇ、Ｌｏｄｙｎｅ　Ｓ１００又はＺｏｎｙｌ　ＦＳＮのような界面活性剤を、多孔質親水性ポリマー層に使用する親水性ポリマーには添加することもできる。界面活性剤が存在する場合には、支持体に適用する溶液の各層の重量に対する界面活性剤の重量の比も変化させることができる。代表的には、これは約０．０１％〜約２．０％、好ましくは約０．０１％〜約１．０％である。ポリマー溶液の層を何層被覆する場合であっても、ポリマーに対する発泡剤の重量比及び界面活性剤が存在する場合の溶液に対する界面活性剤の重量比は、同一範囲の値を有することができる。
【００２６】
【実施例】
本発明を、以下の実施例によって説明する。以下の例１及び２は、インクジェット媒体として使用する材料の製造方法に関するが、製造される材料は多くの他の実施可能な用途に使用できることを理解されたい。
【００２７】
材料は以下のようにして調製した：
例１
樹脂加工紙支持体に３つの層を被覆した。材料をインクジェット媒体として使用しようとする場合には、層はいずれもインク受容層として機能し、従って、この例中においてそのように称する。各層は、ポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）、発泡剤（ＰＥＯのレイダウンに比較して合計５０重量％）及び若干の界面活性剤から構成された。
【００２８】
支持体に最も近いインク受容層は、ＰＥＯ　２．３５ｇ／ｍ２、亜硝酸ナトリウム０．６６ｇ／ｍ２、塩化アンモニウム０．５１ｇ／ｍ２及びＯｌｉｎ　１０Ｇ界面活性剤０．２１２ｇ／ｍ２から構成された。中央のインク受容層は、ＰＥＯ２．５５ｇ／ｍ２、亜硝酸ナトリウム０．７２ｇ／ｍ２、塩化アンモニウム０．５６ｇ／ｍ２及びＯｌｉｎ　１０Ｇ界面活性剤０．４２４ｇ／ｍ２から構成された。一番上のインク受容層は、ＰＥＯ　２．７７ｇ／ｍ２、亜硝酸ナトリウム０．７８ｇ／ｍ２、塩化アンモニウム０．６１ｇ／ｍ２及びＯｌｉｎ　１０Ｇ界面活性剤０．６３６ｇ／ｍ２から構成された。次に、標準スライドホッパーを用いてビーズ・コーティング機上で３層を同時に被覆した。またその際、発泡剤（亜硝酸ナトリウム及び塩化アンモニウム）を除いた以外は層が前記と同様である対照被覆も調製した。
発泡プロセスを開始するために、被覆軌道内側のドライヤーを７０℃に設定し、そこに本発明の被覆を通した。
【００２９】
例２
樹脂加工紙支持体に３つの層を被覆した。この場合もやはり、材料をインクジェット媒体として使用しようとする場合には、層はいずれもインク受容層として機能し、従って、この例中においてそのように称する。各層は、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、発泡剤（ＰＶＡのレイダウンに比較して合計５０重量％）及び若干の界面活性剤から構成された。
【００３０】
支持体に最も近いインク受容層は、ＰＶＡ　６．１ｇ／ｍ２、亜硝酸ナトリウム１．７２ｇ／ｍ２、塩化アンモニウム１．３３ｇ／ｍ２及びＯｌｉｎ　１０Ｇ界面活性剤０．２１２ｇ／ｍ２から構成された。中央のインク受容層は、ＰＶＡ　６．８ｇ／ｍ２、亜硝酸ナトリウム１．９２ｇ／ｍ２、塩化アンモニウム１．４８ｇ／ｍ２及びＯｌｉｎ　１０Ｇ界面活性剤０．４２４ｇ／ｍ２から構成された。一番上のインク受容層は、ＰＶＡ　７．５ｇ／ｍ２、亜硝酸ナトリウム２．１１ｇ／ｍ２、塩化アンモニウム１．６４ｇ／ｍ２及びＯｌｉｎ　１０Ｇ界面活性剤０．６３６ｇ／ｍ２から構成された。次に、標準スライドホッパーを用いてビーズ・コーティング機上で３層を同時に被覆した。またその際、発泡剤（亜硝酸ナトリウム及び塩化アンモニウム）を除いた以外は層が前記と同様である対照被覆も調製した。
【００３１】
発泡プロセスを開始するために、被覆軌道内側のドライヤーを９０℃に設定し、そこに本発明の被覆を通した。
いずれの例においても、製造プロセスに高温を使用せずにインクジェットとしての使用に適した材料を製造した。
【００３２】
【発明の効果】
本発明は、従来の方法によって必要とされる高い加工温度の使用を必要とすることなく、ポリマー発泡体を形成できる材料の製造方法を提供する。詳細には、従来の発泡体製造方法とは異なり、支持体には、親水性ポリマー及び発泡剤の溶液を被覆する。被覆工程の前又は後における溶液の相互作用により、発泡剤から気泡を発生させるので、材料を低温で形成できる。この材料は、多くの用途で、特にインクジェット媒体として使用できる。