CN107206748A - 柔性包装材料 - Google Patents

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A.莱维
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Abstract

公开了具有电子照相印刷的图像或信息的柔性包装材料和制备这样的柔性包装材料的方法。

Description

柔性包装材料
背景
各式各样的消费品,特别是食品,使用具有印刷到膜上的图像,如公司品牌或产品信息的柔性包装材料薄膜或片材包装。该柔性包装材料用于保护产品免于例如水分、氧化或病原体,同时还向使用者提供关于其中容纳的产品的性质和来源的信息。
液体电子照相印刷或静电印刷是可用于将图像或信息印刷到基底如纸或塑料上的一种方法。该印刷方法通常涉及在光电导表面上产生图像、将具有带电粒子的墨水施加到光电导表面上以使它们选择性结合到图像上,然后将带电粒子以图像形式转印到印刷基底上。
附图简述
图1显示根据本公开制造柔性包装材料的方法的示意图。
详述
在公开和描述本公开之前,要理解的是,本公开不限于本文中公开的特定工艺步骤和材料,因为这样的工艺步骤和材料可有所改变。还要理解的是,本文所用的术语用于描述特定实施方案。这些术语无意构成限制,因为范围意在受所附权利要求及其等同方案限制。
要指出,除非上下文清楚地另行规定,本说明书和所附权利要求中所用的单数形式“一个”、“一种”和“该”包括复数对象。
本文所用的“载体流体”、“载体液体”、 “载体”或“载体赋形剂(carriervehicle)”是指可将颜料粒子、着色剂、电荷导向剂和其它添加剂分散在其中以形成液体静电组合物或电子照相组合物的流体。载体液体可包括各种不同试剂的混合物,如表面活性剂、助溶剂、粘度改进剂和/或其它可能的成分。
本文所用的“静电墨水组合物”或“液体电子照相组合物”通常是指一般适用于静电印刷法(有时被称作电子照相印刷法)的墨水组合物。其可包含颜料粒子,该粒子可包含热塑性树脂。
本文所用的“颜料”通常包括颜料着色剂、磁性粒子、氧化铝、二氧化硅和/或其它陶瓷或有机金属,无论这样的微粒是否赋予颜色。因此,尽管本说明书主要例举使用颜料着色剂,但术语“颜料”可以更笼统用于描述不仅颜料着色剂,还有其它颜料,如有机金属、铁氧体(ferrites)、陶瓷等。
本文所用的“共聚物”是指由至少两种单体聚合的聚合物。
本文所用的“层压粘合强度”是指将层压材料分层所需的力(每单位长度)并以牛顿/英寸或N/in为单位表示。可以根据标准技术,特别是ASTM F0904-98R08测量层压粘合强度。除非另行指明,本文所述的柔性包装材料的层压粘合强度是指在可热活化的层压材料和与该可热活化的层压材料粘合至的两种材料的任一种之间的界面处将该材料分层的强度。
本文所用的“熔体流动速率”通常是指在指定温度和负荷下(通常作为温度/负荷,例如190℃/2.16kg报道)经过指定尺寸的孔的树脂的挤出速率。流动速率可用于区分等级或提供由模制造成的材料退化的量度。在本公开中,根据如本领域中已知的ASTM D1238-04c Standard Test Method for Melt Flow Rates of Thermoplastics by ExtrusionPlastometer测量“熔体流动速率”。如果规定特定聚合物的熔体流动速率,除非另行指明,其是不存在该静电组合物的任何其它组分的该聚合物单独的熔体流动速率。
本文所用的“酸度”、“酸值”或“酸价”是指中和1克物质的以毫克计的氢氧化钾(KOH)质量。可以根据例如ASTM D1386中所述的标准技术测量聚合物的酸度。如果规定特定聚合物的酸度,除非另行指明,其是不存在该液体调色剂组合物的任何其它组分的该聚合物单独的酸度。
本文所用的“熔体粘度”通常是指在给定剪切应力或剪切速率下的剪切应力与剪切速率的比率。通常使用毛细管流变仪进行测试。在流变仪筒中加热塑料装料并用柱塞推过模头。根据设备,用恒定力或在恒定速率下推动柱塞。一旦该系统达到稳态运行,获取测量结果。如本领域中已知,所用的一种方法是测量布氏粘度@ 140℃,单位是mPa-s或厘泊。或者,可以使用流变仪,例如来自Thermal Analysis Instruments的市售AR-2000流变仪,使用几何形状:25毫米钢板-标准钢平行板并在120℃、0.01 Hz剪切速率下得出板对板(plate over plate)流变等温线测量熔体粘度。如果规定特定聚合物的熔体粘度,除非另行指明,其是不存在该静电组合物的任何其它组分的该聚合物单独的熔体粘度。
某一单体在本文中可能被描述为构成聚合物的某一重量百分比。这是指该聚合物中由所述单体形成的重复单元构成该聚合物的所述重量百分比。
如果在本文中提到标准测试,除非另行指明,要参考的测试版本是提交本专利申请时最新的版本。
本文所用的“静电印刷”或“电子照相印刷”通常是指提供从光成像基底直接或经中间转印件间接转印到印刷基底上的图像的方法。因此,该图像基本不吸收到其施加至的光成像基底中。另外,“电子照相印刷机”或“静电印刷机”通常是指能够实施如上所述的电子照相印刷或静电印刷的那些印刷机。“液体电子照相印刷”是一种特定类型的电子照相印刷,其中在电子照相法中使用液体组合物而非调色粉。静电印刷法可涉及对静电组合物施以电场,例如具有50-400V/µm或更大,在一些实例中600-900V/µm或更大的场梯度的电场。
本文所用的“NVS”是术语“非挥发性固体”的缩写。
本文所用的术语“大约”用于为数值范围端点提供灵活性,其通过规定给定值可以略高于或略低于该端点允许测试方法或装置的变动。这一术语的灵活度可取决于特定变量,并且在本领域技术人员基于经验和本文中的相关描述确定的知识范围内。
如本文所用,为方便起见,可在通用列表中陈述多个项目、结构要素、组成要素和/或材料。但是,这些列表应该像该列表的各成员作为单独和独特的成员逐一规定的那样解释。因此,如果没有作出相反的指示,这样的列表的任一成员不应仅基于它们出现在同一组中而被解释为同一列表中的任何其它成员的事实等同物。
浓度、量和其它数值数据在本文中可以范围形式表示或呈现。要理解的是,这样的范围形式仅为方便和简要起见使用,因此应灵活解释为不仅包括作为该范围的界限明确列举的数值,还包括该范围内包含的所有独立的数值或子范围,就像明确列举各数值和子范围那样。例如,“大约1重量%至大约5重量%”的数值范围应被解释为不仅包括大约1重量%至大约5重量%的明确列举的值,还包括在所示范围内的独立值和子范围。因此,在这一数值范围中包括独立值,如2、3.5和4,和子范围,如1-3、2-4和3-5等。这一原理同样适用于列举单个数值的范围。此外,无论该范围的宽度或所述特征如何,这种解释都适用。
本文所用的重量%数值应被认为是指该墨水组合物中的固体的重量-重量(w/w)百分比,并且不包括存在的任何载体液体的重量。
除非另行指明,本文中描述的任何特征可以与本文中描述的任何方面或任何其它特征组合。
一方面,提供一种柔性包装材料,其包含:
包含第一表面的柔性基底;
印刷在柔性基底的第一表面上的电子照相墨水组合物,所述印刷的电子照相墨水组合物包含含有烯烃单体和选自丙烯酸和甲基丙烯酸的单体的共聚物的聚合物树脂;
聚合物基层;和
与所述聚合物基层共挤出并热层压到用所述电子照相墨水组合物印刷的柔性基底的第一表面上的可热活化层压层。
在另一方面中,提供一种制备柔性包装材料的方法,其包括:
将液体电子照相墨水组合物印刷到柔性基底的第一表面上,其中所述液体电子照相墨水组合物包含含有烯烃单体和选自丙烯酸和甲基丙烯酸的单体的共聚物的聚合物树脂;
将聚合物基材与可热活化的层压材料共挤出以形成布置在聚合物基层上的可热活化层压层;和
在热和/或压力条件下使所述可热活化层压层与包含所述印刷的电子照相墨水组合物的柔性基底的第一表面接触。
在另一方面中,提供一种制备柔性包装材料的方法,其包括:
提供包含基底和印刷到所述基底的第一表面上的电子照相墨水组合物的第一柔性材料,其中所述印刷的电子照相墨水组合物包含含有烯烃单体和选自丙烯酸和甲基丙烯酸的单体的共聚物的聚合物树脂;
提供包含与可热活化层压层共挤出的聚合物基层的第二柔性材料;和
在热和/或压力条件下使所述可热活化层压层与包含所述印刷的电子照相墨水组合物的基底的第一表面接触。
在另一方面中,提供一种通过包括以下步骤的方法制成的柔性包装材料:
将液体电子照相墨水组合物印刷到柔性基底的第一表面上,其中所述液体电子照相墨水组合物包含含有烯烃单体和选自丙烯酸和甲基丙烯酸的单体的共聚物的聚合物树脂;
将聚合物基材与可热活化的层压材料共挤出以形成布置在聚合物基层上的可热活化层压层;和
在热和/或压力条件下使所述可热活化层压层与包含所述印刷的电子照相墨水组合物的柔性基底的第一表面接触。
在另一方面中,提供一种通过包括以下步骤的方法制成的柔性包装材料:
提供包含基底和印刷到所述基底的第一表面上的电子照相墨水组合物的第一柔性材料,其中所述印刷的电子照相墨水组合物包含含有烯烃单体和选自丙烯酸和甲基丙烯酸的单体的共聚物的聚合物树脂;
提供包含与可热活化层压层共挤出的聚合物基层的第二柔性材料;和
在热和/或压力条件下使所述可热活化层压层与包含所述印刷的电子照相墨水组合物的基底的第一表面接触。
近年来已进行大量的研究以尝试开发包含层压到含印刷图像或信息的第二基底上的功能性(阻隔)基底的层压柔性包装材料。许多基于溶剂或甚至“无溶剂”层压粘合剂需要长固化期,因此在制成的柔性包装材料和准备好包装食品的材料之间存在滞后时间。因此,当与数字印刷法一起使用时,传统层压技术由于长印刷后工艺/等待时间而抵消了印刷法的短周转时间的优点。
本发明人已经发现,如本文所述的方法的实例避免或至少减轻至少一个上述困难。他们已经发现,该方法的实例比之前的方法更成功的是,层压和粘合是即时的以致不需要固化时间。所述方法可以用传统静电印刷法在线(in-line)进行,因此进一步简化生产柔性包装材料的方法。
柔性包装材料
在一个实例中,描述了柔性包装材料。该柔性包装材料可通过本文所述的任何方法生产。在下列章节中论述柔性包装材料的各组分。
在一个实例中,该柔性包装材料包含具有足够粘合强度以避免层的分层,特别是在层压材料(其可热活化)层与包含电子照相印刷的图像或信息的印刷基底的表面之间的界面处的分层的层压结构。在一个实例中,在层压后将该柔性包装材料冷却至室温后直接测量层压粘合强度。在一个实例中,在层压和冷却后尚未经过任何固化或放置期(restperiod)的柔性包装材料上测量层压粘合强度。在一个实例中,在该柔性包装材料的层压和冷却后立即测量层压粘合强度。
在一个实例中,该柔性包装材料具有通过ASTM F0904-98R08测得的层压粘合强度。在一个实例中,该柔性包装材料具有至少大约0.5 N/英寸,例如至少大约1.0 N/英寸,例如至少大约1.2 N/英寸,例如至少大约1.5 N/英寸,例如至少大约2.0 N/英寸,例如至少大约2.5 N/英寸,例如至少大约3.0 N/英寸,例如至少大约4.0 N/英寸,例如至少大约5.0N/英寸,例如至少大约6.0 N/英寸,例如至少大约7.0 N/英寸,例如至少大约8.0 N/英寸,例如至少大约9.0 N/英寸,例如大约10.0 N/英寸的通过ASTM F0904-98R08测得的层压粘合强度。
在一个实例中,该柔性包装材料具有小于大约10 N/英寸,例如小于大约9.0 N/英寸,例如小于大约8 N/英寸,例如小于大约7.0 N/英寸,例如小于大约6.0 N/英寸,例如小于大约5.0 N/英寸,例如小于大约4.0 N/英寸,例如小于大约3.0 N/英寸,例如小于大约2.5 N/英寸,例如小于大约2.0 N/英寸,例如小于大约1.5 N/英寸,例如小于大约1.2 N/英寸,例如小于大约1.0 N/英寸,例如大约0.5 N/英寸的通过ASTM F0904-98R08测得的层压粘合强度。
柔性(印刷)基底
要在其上印刷液体电子照相墨水组合物的柔性基底(因此在本文中也称作印刷基底)可以是适用于液体电子照相印刷法并适用于柔性包装材料的任何材料。由于该柔性基底形成如在本文所述的方法中制备的最终层压柔性包装材料的最外层,在一个实例中,该柔性基底是透明的以使印刷的图像或信息对消费者可见。
在一个实例中,该柔性基底包含聚合物,例如热塑性聚合物的膜。在一个实例中,该柔性基底包含双向拉伸聚丙烯(BOPP)或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的膜。其它合适的聚合物是本领域中已知的且上文提供的实例只应被视为非限制性实例。
在一个实例中,该柔性基底包含聚合物薄膜,其中该膜的厚度小于100微米,例如厚度小于90微米、厚度小于80微米、厚度小于70微米、厚度小于60微米、厚度小于50微米、厚度小于40微米、厚度小于30微米、厚度小于20微米、厚度小于15微米。在一个实例中,该聚合物膜的厚度为大约12微米。
在一个实例中,该柔性基底包含聚合物薄膜,其中该膜的厚度大于12微米,例如厚度大于15微米、厚度大于20微米、厚度大于30微米、厚度大于40微米、厚度大于50微米、厚度大于60微米、厚度大于70微米、厚度大于80微米、厚度大于90微米。在一个实例中,该聚合物膜的厚度为大约100微米。
在一个实例中,该柔性基底包含在液体电子照相印刷法中使用如本文所述的液体电子照相组合物印刷在柔性基底的第一表面上的图像或信息。该图像或信息可以反向印刷到基底的第一表面上。印刷的组合物的聚合物树脂因此可用于将该柔性基底热层压到下述基层或功能性基底上,该柔性基底的第二表面形成该柔性包装材料的最外表面并在透过该柔性基底观看时印刷的图像或信息以正确的方式呈现。由此,印刷的图像或信息嵌在该柔性包装材料的多层结构内而不在最外表面上,因此免受损坏。
液体电子照相印刷(LEP)组合物
本文所述的形成柔性包装材料的方法中可用的液体电子照相印刷组合物(在本文中也称作LEP组合物)通常包含着色剂或颜料、聚合物树脂和载体流体或液体。该LEP组合物可进一步包含一种或多种添加剂,如电荷导向剂、电荷辅助剂、表面活性剂、粘度改进剂、乳化剂等。在一些实例中,该LEP组合物可以不含任何颜料或包含基本为零的颜料,因此是可用于为印刷基底提供特定透明光泽或光辉的无颜料组合物。
在下列子章节中分别描述各自这些组分:
着色剂
该液体电子照相墨水组合物可包含着色剂。该着色剂可以是染料或颜料。该着色剂可以是与液体载体相容并可用于电子照相印刷的任何着色剂。例如,该着色剂可作为颜料粒子存在,或可包含树脂(除本文所述的聚合物外)和颜料。该树脂和颜料可以是通常如本领域中已知使用的任何那些。在一些实例中,该着色剂选自青色颜料、品红颜料、黄色颜料和黑色颜料。例如,Hoechst生产的颜料,包括永固黄DHG、永固黄GR、永固黄G、永固黄NCG-71、永固黄GG、Hansa Yellow RA、Hansa Brilliant Yellow 5GX-02、Hansa Yellow X、NOVAPERM® YELLOW HR、NOVAPERM® YELLOW FGL、Hansa Brilliant Yellow 10GX、永固黄G3R-01、HOSTAPERM® YELLOW H4G、HOSTAPERM® YELLOW H3G、HOSTAPERM® ORANGE GR、HOSTAPERM® SCARLET GO、Permanent Rubine F6B;Sun Chemical生产的颜料,包括L74-1357 Yellow、L75-1331 Yellow、L75-2337 Yellow;Heubach生产的颜料,包括DALAMAR®YELLOW YT-858-D;Ciba-Geigy生产的颜料,包括CROMOPHTHAL® YELLOW 3 G、CROMOPHTHAL® YELLOW GR、CROMOPHTHAL® YELLOW 8 G、IRGAZINE® YELLOW 5GT、IRGALITE® RUBINE4BL、MONASTRAL® MAGENTA、MONASTRAL® SCARLET、MONASTRAL® VIOLET、MONASTRAL®RED、MONASTRAL® VIOLET;BASF生产的颜料,包括LUMOGEN® LIGHT YELLOW、PALIOGEN®ORANGE、HELIOGEN® BLUE L 690 IF、HELIOGEN® BLUE TBD 7010、HELIOGEN® BLUE K7090、HELIOGEN® BLUE L 710 IF、HELIOGEN® BLUE L 6470、HELIOGEN® GREEN K 8683、HELIOGEN® GREEN L 9140;Mobay生产的颜料,包括QUINDO® MAGENTA、INDOFAST®BRILLIANT SCARLET、QUINDO® RED 6700、QUINDO® RED 6713、INDOFAST® VIOLET;Cabot生产的颜料,包括Maroon B STERLING® NS BLACK、STERLING® NSX 76、MOGUL® L;DuPont生产的颜料,包括TIPURE® R-101;和Paul Uhlich生产的颜料,包括UHLICH® BK8200。
在一些实例中,该着色剂或颜料粒子可具有小于20微米,例如小于15微米,例如小于10微米,例如小于5微米,例如小于4微米,例如小于3微米,例如小于2微米,例如小于1微米,例如小于0.9微米,例如小于0.8微米,例如小于0.7微米,例如小于0.6微米,例如小于0.5微米的中值粒度或d50。除非另行指明,在Malvern Mastersizer 2000上根据如操作手册中所述的标准程序使用激光衍射测定着色剂或颜料粒子和树脂涂覆的颜料粒子的粒度。
该着色剂或颜料粒子可以以树脂和颜料的总量的10重量%至80重量%,在一些实例中15重量%至80重量%,在一些实例中15重量%至60重量%,在一些实例中15重量%至50重量%,在一些实例中15重量%至40重量%,在一些实例中树脂和着色剂的总量的15重量%至30重量%的量存在于该方法和/或静电墨水组合物中。在一些实例中,该着色剂或颜料粒子可以以树脂和着色剂或颜料的总量的至少50重量%,例如树脂和着色剂或颜料的总量的至少55重量%的量存在于该方法和/或静电墨水组合物中。
聚合物树脂
该液体电子照相印刷组合物包含含有烯烃单体和选自丙烯酸和甲基丙烯酸的单体的共聚物的聚合物树脂。该聚合物树脂可以被称作热塑性聚合物。热塑性聚合物有时被称作热塑性树脂。在一些实例中,该聚合物可包含乙烯或丙烯-丙烯酸共聚物;乙烯或丙烯-甲基丙烯酸共聚物;乙烯-乙酸乙烯酯共聚物;乙烯或丙烯(例如80重量%至99.9重量%)和甲基丙烯酸或丙烯酸的烷基(例如C1至C5)酯(例如0.1重量%至20重量%)的共聚物;乙烯(例如80重量%至99.9重量%)、丙烯酸或甲基丙烯酸(例如0.1重量%至20.0重量%)和甲基丙烯酸或丙烯酸的烷基(例如C1至C5)酯(例如0.1重量%至20重量%)的共聚物;乙烯或丙烯(例如70重量%至99.9重量%)和马来酸酐(例如0.1重量%至30重量%)的共聚物;聚乙烯;聚苯乙烯;全同立构聚丙烯(结晶);乙烯乙烯丙烯酸乙酯的共聚物;聚酯;聚乙烯基甲苯;聚酰胺;苯乙烯/丁二烯共聚物;环氧树脂;丙烯酸系树脂(例如丙烯酸或甲基丙烯酸和至少一种丙烯酸或甲基丙烯酸烷基酯的共聚物,其中烷基可具有1至大约20个碳原子,如甲基丙烯酸甲酯(例如50%至90%)/甲基丙烯酸(例如0重量%至20重量%)/丙烯酸乙基己酯(例如10重量%至50重量%));乙烯-丙烯酸酯三元共聚物:乙烯-丙烯酸酯-马来酸酐(MAH)或甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)三元共聚物;乙烯-丙烯酸离聚物及其组合的一种或多种。
该树脂包含具有酸性侧基的聚合物。现在描述该具有酸性侧基的聚合物的实例。该具有酸性侧基的聚合物可具有50 mg KOH/g或更大的酸度,在一些实例中60 mg KOH/g或更大的酸度,在一些实例中70 mg KOH/g或更大的酸度,在一些实例中80 mg KOH/g或更大的酸度,在一些实例中90 mg KOH/g或更大的酸度,在一些实例中100 mg KOH/g或更大的酸度,在一些实例中105 mg KOH/g或更大的酸度,在一些实例中110 mg KOH/g或更大,在一些实例中115 mg KOH/g或更大的酸度。该具有酸性侧基的聚合物可具有200 mg KOH/g或更小,在一些实例中190 mg KOH/g或更小,在一些实例中180 mg KOH/g或更小,在一些实例中130 mg KOH/g或更小,在一些实例中120 mg KOH/g或更小的酸度。可以使用本领域中已知的标准程序,例如使用ASTM D1386中描述的程序测量以mg KOH/g计的聚合物酸度。
该树脂可包含具有酸性侧基的聚合物,其具有小于大约70克/10分钟,在一些实例中大约60克/10分钟或更低,在一些实例中大约50克/10分钟或更低,在一些实例中大约40克/10分钟或更低,在一些实例中30克/10分钟或更低,在一些实例中20克/10分钟或更低,在一些实例中10克/10分钟或更低的熔体流动速率。在一些实例中,粒子中的所有具有酸性侧基和/或酯基团的聚合物各自独立地具有小于90克/10分钟,80克/10分钟或更低,在一些实例中80克/10分钟或更低,在一些实例中70克/10分钟或更低,在一些实例中70克/10分钟或更低,在一些实例中60克/10分钟或更低的熔体流动速率。
该具有酸性侧基的聚合物可具有大约10克/10分钟至大约120克/10分钟,在一些实例中大约10克/10分钟至大约70克/10分钟,在一些实例中大约10克/10分钟至40克/10分钟,在一些实例中20克/10分钟至30克/10分钟的熔体流动速率。该具有酸性侧基的聚合物可具有在一些实例中大约50克/10分钟至大约120克/10分钟,在一些实例中60克/10分钟至大约100克/10分钟的熔体流动速率。可以使用例如如ASTM D1238中所述的本领域中已知的标准程序测量熔体流动速率。
该酸性侧基可以是游离酸形式或可以是阴离子形式并与一个或多个抗衡离子,通常金属抗衡离子,例如选自碱金属,如锂、钠和钾,碱土金属,如镁或钙,和过渡金属,如锌的金属缔合。该具有酸性侧基的聚合物可选自树脂,如乙烯和丙烯酸或甲基丙烯酸的烯属不饱和酸的共聚物;及其离聚物,如至少部分用金属离子(例如Zn、Na、Li)中和的甲基丙烯酸和乙烯-丙烯酸或甲基丙烯酸共聚物,如SURLYN ®离聚物。该包含酸性侧基的聚合物可以是乙烯和丙烯酸或甲基丙烯酸的烯属不饱和酸的共聚物,其中该丙烯酸或甲基丙烯酸的烯属不饱和酸构成该共聚物的5重量%至大约25重量%,在一些实例中构成该共聚物的10重量%至大约20重量%。
该树脂可包含两种不同的具有酸性侧基的聚合物。这两种具有酸性侧基的聚合物可具有落在上文提到的范围内的不同酸度。该树脂可包含具有10 mg KOH/g至110 mg KOH/g,在一些实例中20 mg KOH/g至110 mg KOH/g,在一些实例中30 mg KOH/g至110 mg KOH/g,在一些实例中50 mg KOH/g至110 mg KOH/g的酸度的具有酸性侧基的第一聚合物和具有110 mg KOH/g至130 mg KOH/g的酸度的具有酸性侧基的第二聚合物。
该树脂可包含两种不同的具有酸性侧基的聚合物:具有大约10克/10分钟至大约50克/10分钟的熔体流动速率和10 mg KOH/g至110 mg KOH/g,在一些实例中20 mg KOH/g至110 mg KOH/g,在一些实例中30 mg KOH/g至110 mg KOH/g,在一些实例中50 mg KOH/g至110 mg KOH/g的酸度的具有酸性侧基的第一聚合物和具有大约50克/10分钟至大约120克/10分钟的熔体流动速率和110 mg KOH/g至130 mg KOH/g的酸度的具有酸性侧基的第二聚合物。第一和第二聚合物可以不存在酯基团。
具有酸性侧基的第一聚合物与具有酸性侧基的第二聚合物的比率可以为大约10:1至大约2:1。该比率可以为大约6:1至大约3:1,在一些实例中大约4:1。
该树脂可包含具有15000泊或更低的熔体粘度,在一些实例中10000泊或更低,在一些实例中1000泊或更低,在一些实例中100泊或更低,在一些实例中50泊或更低,在一些实例中10泊或更低的熔体粘度的聚合物;所述聚合物可以是如本文所述的具有酸性侧基的聚合物。该树脂可包含具有15000泊或更高,在一些实例中20000泊或更高,在一些实例中50000泊或更高,在一些实例中70000泊或更高的熔体粘度的第一聚合物;在一些实例中,该树脂可包含具有低于第一聚合物的熔体粘度,在一些实例中15000泊或更低的熔体粘度,在一些实例中10000泊或更低,在一些实例中1000泊或更低,在一些实例中100泊或更低,在一些实例中50泊或更低,在一些实例中10泊或更低的熔体粘度的第二聚合物。该树脂可包含具有大于60000泊,在一些实例中60000泊至100000泊,在一些实例中65000泊至85000泊的熔体粘度的第一聚合物;具有15000泊至40000泊,在一些实例中20000泊至30000泊的熔体粘度的第二聚合物和具有15000泊或更低的熔体粘度,在一些实例中10000泊或更低,在一些实例中1000泊或更低,在一些实例中100泊或更低,在一些实例中50泊或更低,在一些实例中10泊或更低的熔体粘度的第三聚合物;第一聚合物的实例是Nucrel 960(来自DuPont),第二聚合物的实例是Nucrel 699(来自DuPont),第三聚合物的实例是AC-5120或AC-5180(来自Honeywell)。第一、第二和第三聚合物可以是如本文所述的具有酸性侧基的聚合物。可以使用流变仪,例如来自Thermal Analysis Instruments的市售AR-2000流变仪,使用几何形状:25毫米钢板-标准钢平行板并在120℃、0.01 Hz剪切速率下得出板对板流变等温线测量熔体粘度。
如果该树脂包含单一类型的聚合物,该聚合物(不包括该电子照相墨水组合物的任何其它组分)可具有6000泊或更高的熔体粘度,在一些实例中8000泊或更高的熔体粘度,在一些实例中10000泊或更高的熔体粘度,在一些实例中12000泊或更高的熔体粘度。如果该树脂包含多种聚合物,该树脂的所有聚合物可以一起形成具有6000泊或更高的熔体粘度,在一些实例中8000泊或更高的熔体粘度,在一些实例中10000泊或更高的熔体粘度,在一些实例中12000泊或更高的熔体粘度的混合物(不包括该电子照相墨水组合物的任何其它组分)。可以使用标准技术测量熔体粘度。可以使用流变仪,例如来自Thermal AnalysisInstruments的市售AR-2000流变仪,使用几何形状:25毫米钢板-标准钢平行板并在120℃、0.01 Hz剪切速率下得出板对板流变等温线测量熔体粘度。
该树脂可包含两种不同的具有酸性侧基的聚合物,其选自乙烯和丙烯酸或甲基丙烯酸的烯属不饱和酸的共聚物;或其离聚物,如至少部分用金属离子(例如Zn、Na、Li)中和的甲基丙烯酸和乙烯-丙烯酸或甲基丙烯酸共聚物,如SURLYN ®离聚物。该树脂可包含(i)第一聚合物,其是乙烯和丙烯酸或甲基丙烯酸的烯属不饱和酸的共聚物,其中该丙烯酸或甲基丙烯酸的烯属不饱和酸构成该共聚物的8重量%至大约16重量%,在一些实例中构成该共聚物的10重量%至16重量%;和(ii) 第二聚合物,其是乙烯和丙烯酸或甲基丙烯酸的烯属不饱和酸的共聚物,其中该丙烯酸或甲基丙烯酸的烯属不饱和酸构成该共聚物的12重量%至大约30重量%,在一些实例中该共聚物的14重量%至大约20重量%,在一些实例中该共聚物的16重量%至大约20重量%,在一些实例中该共聚物的17重量%至19重量%。
该树脂可包含如上所述的具有酸性侧基的聚合物(其可以不含酯侧基)和具有酯侧基的聚合物。该具有酯侧基的聚合物可以是热塑性聚合物。该具有酯侧基的聚合物可进一步包括酸性侧基。该具有酯侧基的聚合物可以是具有酯侧基的单体和具有酸性侧基的单体的共聚物。该聚合物可以是具有酯侧基的单体、具有酸性侧基的单体和无任何酸性侧基和酯侧基的单体的共聚物。具有酯侧基的单体可以是选自酯化丙烯酸或酯化甲基丙烯酸的单体。具有酸性侧基的单体可以是选自丙烯酸或甲基丙烯酸的单体。无任何酸性侧基和酯侧基的单体可以是烯烃单体,包括但不限于乙烯或丙烯。该酯化丙烯酸或酯化甲基丙烯酸可以分别是丙烯酸的烷基酯或甲基丙烯酸的烷基酯。丙烯酸或甲基丙烯酸的烷基酯中的烷基可以是具有1至30个碳,在一些实例中1至20个碳,在一些实例中1至10个碳的烷基;在一些实例中选自甲基、乙基、异丙基、正丙基、叔丁基、异丁基、正丁基和戊基。
该具有酯侧基的聚合物可以是具有酯侧基的第一单体、具有酸性侧基的第二单体和第三单体(其是无任何酸性侧基和酯侧基的烯烃单体)的共聚物。该具有酯侧基的聚合物可以是(i) 选自酯化丙烯酸或酯化甲基丙烯酸,在一些实例中丙烯酸或甲基丙烯酸的烷基酯的具有酯侧基的第一单体、(ii) 选自丙烯酸或甲基丙烯酸的具有酸性侧基的第二单体和(iii) 第三单体(其是选自乙烯和丙烯的烯烃单体)的共聚物。第一单体可构成该共聚物的1重量%至50重量%,在一些实例中5重量%至40重量%,在一些实例中该共聚物的5重量%至20重量%,在一些实例中该共聚物的5重量%至15重量%。第二单体可构成该共聚物的1重量%至50重量%,在一些实例中该共聚物的5重量%至40重量%,在一些实例中该共聚物的5重量%至20重量%,在一些实例中该共聚物的5重量%至15重量%。第一单体可构成该共聚物的5重量%至40重量%,第二单体构成该共聚物的5重量%至40重量%,且第三单体构成该共聚物的剩余重量。在一些实例中,第一单体构成该共聚物的5重量%至15重量%,第二单体构成该共聚物的5重量%至15重量%,且第三单体构成该共聚物的剩余重量。在一些实例中,第一单体构成该共聚物的8重量%至12重量%,第二单体构成该共聚物的8重量%至12重量%,且第三单体构成该共聚物的剩余重量。在一些实例中,第一单体构成该共聚物的大约10重量%,第二单体构成该共聚物的大约10重量%,且第三单体构成该共聚物的剩余重量。该聚合物可选自Bynel®类单体,包括Bynel 2022和Bynel 2002,它们可获自DuPont®。
该具有酯侧基的聚合物可构成该液体电子照相墨水组合物和/或印刷在印刷基底上的墨水中的树脂聚合物,例如热塑性树脂聚合物的总量,例如具有酸性侧基的一种或多种聚合物和具有酯侧基的聚合物的总量的1重量%或更多。该具有酯侧基的聚合物可构成该液体电子照相组合物和/或印刷在印刷基底上的墨水中的树脂聚合物,例如热塑性树脂聚合物的总量的5重量%或更多,在一些实例中树脂聚合物,例如热塑性树脂聚合物的总量的8重量%或更多,在一些实例中树脂聚合物,例如热塑性树脂聚合物的总量的10重量%或更多,在一些实例中树脂聚合物,例如热塑性树脂聚合物的总量的15重量%或更多,在一些实例中树脂聚合物,例如热塑性树脂聚合物的总量的20重量%或更多,在一些实例中树脂聚合物,例如热塑性树脂聚合物的总量的25重量%或更多,在一些实例中树脂聚合物,例如热塑性树脂聚合物的总量的30重量%或更多,在一些实例中树脂聚合物,例如热塑性树脂聚合物的总量的35重量%或更多。该具有酯侧基的聚合物可构成该液体电子照相组合物和/或印刷在印刷基底上的墨水中的树脂聚合物,例如热塑性树脂聚合物的总量的5重量%至50重量%,在一些实例中该液体电子照相组合物和/或印刷在印刷基底上的墨水组合物中的树脂聚合物,例如热塑性树脂聚合物的总量的10重量%至40重量%,在一些实例中该液体电子照相组合物和/或印刷在印刷基底上的墨水组合物中的树脂聚合物,例如热塑性树脂聚合物的总量的5重量%至30重量%,在一些实例中该液体电子照相组合物和/或印刷在印刷基底上的墨水组合物中的树脂聚合物,例如热塑性树脂聚合物的总量的5重量%至15重量%,在一些实例中该液体电子照相组合物和/或印刷在印刷基底上的墨水组合物中的树脂聚合物,例如热塑性树脂聚合物的总量的15重量%至30重量%。
该具有酯侧基的聚合物可具有50 mg KOH/g或更高的酸度,在一些实例中60 mgKOH/g或更高的酸度,在一些实例中70 mg KOH/g或更高的酸度,在一些实例中80 mg KOH/g或更高的酸度。该具有酯侧基的聚合物可具有100 mg KOH/g或更低,在一些实例中90 mgKOH/g或更低的酸度。该具有酯侧基的聚合物可具有60 mg KOH/g至90 mg KOH/g,在一些实例中70 mg KOH/g至80 mg KOH/g的酸度。
该具有酯侧基的聚合物可具有大约10克/10分钟至大约120克/10分钟,在一些实例中大约10克/10分钟至大约50克/10分钟,在一些实例中大约20克/10分钟至大约40克/10分钟,在一些实例中大约25克/10分钟至大约35克/10分钟的熔体流动速率。
该一种或多种树脂的聚合物或共聚物在一些实例中可选自Nucrel系列的调色剂(例如Nucrel 403™、Nucrel 407™、Nucrel 609HS™、Nucrel 908HS™、Nucrel 1202HC™、Nucrel 30707™、Nucrel 1214™、Nucrel 903™、Nucrel 3990™、Nucrel 910™、Nucrel925™、Nucrel 699™、Nucrel 599™、Nucrel 960™、Nucrel RX 76™、Nucrel 2806™、Bynell 2002、Bynell 2014、Bynell 2020和Bynell 2022(E. I. du PONT出售))、AC系列的调色剂(例如AC-5120、AC-5180、AC-540、AC-580(Honeywell出售))、Aclyn系列的调色剂(例如Aclyn 201、Aclyn 246、Aclyn 285和Aclyn 295)和Lotader系列的调色剂(例如Lotader2210、Lotader 3430和Lotader 8200(Arkema出售))。
该树脂可构成该液体电子照相组合物和/或印刷在印刷基底上的墨水组合物的固体的大约5至90重量%,在一些实例中大约50至80重量%。该树脂可构成该液体电子照相组合物和/或印刷在印刷基底上的墨水组合物的固体的大约60至95重量%,在一些实例中大约70至95重量%。
载体液体
在一些实例中,该LEP组合物包含形成和/或分散在载体流体或载体液体中的树脂涂覆颜料粒子或树脂粒子。在静电印刷法中施加到印刷基底上之前,该组合物可以是干形式,例如被热塑性树脂涂覆的可流动颜料粒子形式的静电墨水组合物。或者,在静电印刷法中施加到印刷基底上之前,该静电墨水组合物可以是液体形式;并可包含在其中悬浮被热塑性树脂涂覆的颜料粒子的载体液体。
通常,该载体液体充当制备涂覆颜料粒子中的反应溶剂,也可充当所得静电墨水组合物中的其它组分的分散介质。在一个实例中,该载体液体是在室温下不溶解该聚合物树脂的液体。在一个实例中,该载体液体是在升高的温度下溶解该聚合物树脂的液体。例如,该聚合物树脂在加热到至少80℃,例如90℃,例如100℃,例如110℃,例如120℃的温度时可溶于该载体液体中。例如,该载体液体可包含或是烃、硅油、植物油等。该载体液体可包括,但不限于,可用作调色剂粒子的介质的绝缘非极性非水性液体。该载体液体可包括具有超过大约109 ohm-cm的电阻率的化合物。该载体液体可具有低于大约5,在一些实例中低于大约3的介电常数。该载体液体可包括,但不限于,烃。该烃可包括,但不限于,脂族烃、异构化脂族烃、支链脂族烃、芳烃及其组合。该载体液体的实例包括,但不限于,脂族烃、异链烷烃化合物、链烷烃化合物、脱芳构化烃化合物等。特别地,该载体液体可包括,但不限于,Isopar-G™、Isopar-H™、Isopar-L™、Isopar-M™、Isopar-K™、Isopar-V™、Norpar 12™、Norpar 13™、Norpar 15™、Exxol D40™、Exxol D80™、Exxol D100™、Exxol D130™和Exxol D140™(各自由EXXON CORPORATION出售);Teclen N-16™、Teclen N-20™、Teclen N-22™、Nisseki Naphthesol L™、Nisseki Naphthesol M™、NissekiNaphthesol H™、#0 Solvent L™、#0 Solvent M™、#0 Solvent H™、Nisseki lsosol300™、Nisseki lsosol 400™、AF-4™、AF-5™、AF-6™和AF-7™(各自由NIPPON OILCORPORATION出售);IP Solvent 1620™和IP Solvent 2028™(各自由IDEMITSUPETROCHEMICAL CO., LTD.出售);Amsco OMS™和Amsco 460™(各自由AMERICAN MINERALSPIRITS CORP.出售);和Electron、Positron、New II、Purogen HF(100%合成萜烯)(由ECOLINK™出售)。
在印刷前,载体液体可构成该静电墨水组合物的大约20重量%至99.5重量%,在一些实例中该静电墨水组合物的50重量%至99.5重量%。在印刷前,载体液体可构成该静电墨水组合物的大约40至90重量%。在印刷前,载体液体可构成该静电墨水组合物的大约60重量%至80重量%。在印刷前,载体液体可构成该静电墨水组合物的大约90重量%至99.5重量%,在一些实例中该静电墨水组合物的95重量%至99重量%。
该墨水在印刷在印刷基底上时可以基本不含载体液体。在静电印刷过程中和/或此后,可以例如通过印刷过程中的电泳法和/或蒸发除去载体液体,以基本仅将固体转印到印刷基底上。基本不含载体液体可以是指印刷在印刷基底上的墨水含有少于5重量%载体液体,在一些实例中少于2重量%载体液体,在一些实例中少于1重量%载体液体,在一些实例中少于0.5重量%载体液体。在一些实例中,印刷在印刷基底上的墨水不含载体液体。
电荷导向剂和电荷辅助剂
该液体电子照相组合物和/或印刷在印刷基底上的墨水组合物可包含电荷导向剂。可以将电荷导向剂添加到静电组合物中以赋予电荷所需极性和/或保持静电墨水组合物的粒子上的足够静电荷。该电荷导向剂可包含离子化合物,包括但不限于脂肪酸的金属盐、磺基琥珀酸的金属盐、氧磷酸(oxyphosphates)的金属盐、烷基-苯磺酸的金属盐、芳族羧酸或磺酸的金属盐,以及两性离子和非离子化合物,如聚氧乙基化烷基胺、卵磷脂、聚乙烯基吡咯烷酮、多元醇的有机酸酯等。该电荷导向剂可选自,但不限于,油溶性石油磺酸盐(例如中性Calcium Petronate™、中性Barium Petronate™和碱性Barium Petronate™)、聚丁烯琥珀酰亚胺(例如 OLOA™ 1200和Amoco 575)和甘油酯盐(例如具有不饱和和饱和酸取代基的磷酸化甘油单酯和甘油二酯的钠盐)、磺酸盐,包括但不限于,磺酸的钡、钠、钙和铝盐。该磺酸类可包括,但不限于,烷基磺酸、芳基磺酸和烷基琥珀酸酯的磺酸(例如参见WO 2007/130069)。该电荷导向剂可赋予静电墨水组合物的含树脂的粒子负电荷或正电荷。
该电荷导向剂可包含具有通式[Ra-O-C(O)CH2CH(SO3 -)C(O)-O-Rb]的磺基琥珀酸盐部分,其中Ra和Rb各自是烷基。在一些实例中,该电荷导向剂包含简单盐和通式MAn的磺基琥珀酸盐的纳米粒子,其中M是金属,n是M的化合价,且A是通式[Ra-O-C(O)CH2CH(SO3 -)C(O)-O-Rb]的离子,其中Ra和Rb各自是烷基,或全文通过引用并入本文的WO2007130069中发现的其它电荷导向剂。如WO2007130069中所述,通式MAn的磺基琥珀酸盐是成胶束盐的一个实例。该电荷导向剂可以基本不含或不含通式HA的酸,其中A如上所述。该电荷导向剂可包含包封至少一些纳米粒子的所述磺基琥珀酸盐的胶束。该电荷导向剂可包含至少一些具有200纳米或更小,在一些实例中2纳米或更大的尺寸的纳米粒子。如WO2007130069中所述,简单盐是不独自形成胶束的盐,尽管它们可与成胶束盐形成胶束的核。构成简单盐的离子全部是亲水的。该简单盐可包含选自Mg、Ca、Ba、NH4、叔丁基铵、Li+和Al+3或选自它们的任何亚组的阳离子。该简单盐可包含选自SO4 2-、PO3-、NO3-、HPO4 2-、CO3 2-、乙酸根、三氟乙酸根(TFA)、Cl-、Bf、F-、ClO4 -和TiO3 4-或选自它们的任何亚组的阴离子。该简单盐可选自CaCO3、Ba2TiO3、Al2(SO4)、Al(NO3)3、Ca3(PO4)2、BaSO4、BaHPO4、Ba2(PO4)3、CaSO4、(NH4)2CO3、(NH4)2SO4、NH4OAc、叔丁基溴化铵、NH4NO3、LiTFA、Al2(SO4)3、LiClO4和LiBF4或它们的任何亚组。该电荷导向剂可进一步包含碱性barium petronate(BBP)。
在式[Ra-O-C(O)CH2CH(SO3 -)C(O)-O-Rb]中,在一些实例中,Ra和Rb各自是脂族烷基。在一些实例中,Ra和Rb各自独立地为C6-25烷基。在一些实例中,所述脂族烷基是直链的。在一些实例中,所述脂族烷基是支链的。在一些实例中,所述脂族烷基包括多于6个碳原子的直链。在一些实例中,Ra和Rb相同。在一些实例中,Ra和Rb的至少一个是C13H27。在一些实例中,M是Na、K、Cs、Ca或Ba。式[Ra-O-C(O)CH2CH(SO3 -)C(O)-O-Rb]和/或式MAn可以如WO2007130069的任何部分中所定义。
该电荷导向剂可包含(i) 大豆卵磷脂,(ii) 磺酸钡盐,如碱性barium petronate(BPP),和(iii) 异丙胺磺酸盐。碱性barium petronate是21-26烃烷基的磺酸钡盐并可获自例如 Chemtura。一种示例性的异丙胺磺酸盐是可获自Croda的十二烷基苯磺酸异丙胺。
在静电墨水组合物中,电荷导向剂可构成该静电墨水组合物和/或印刷在印刷基底上的墨水组合物的固体的大约0.001%至20%,在一些实例中0.01至20重量%,在一些实例中0.01至10重量%,在一些实例中0.01至1重量%。电荷导向剂可构成该液体电子照相墨水组合物和/或印刷在印刷基底上的墨水组合物的固体的大约0.001至0.15重量%,在一些实例中0.001至0.15%,在一些实例中该液体电子照相墨水组合物和/或印刷在印刷基底上的墨水组合物的固体的0.001至0.02重量%。在一些实例中,电荷导向剂赋予静电墨水组合物负电荷。粒子电导率可以为50至500 pmho/cm,在一些实例中200-350 pmho/cm。
该液体电子照相墨水组合物和/或印刷在印刷基底上的墨水组合物可包含电荷辅助剂。电荷辅助剂可以与电荷导向剂一起存在并且可不同于电荷导向剂,并用于增加和/或稳定静电组合物的粒子,例如含树脂的粒子上的电荷。该电荷辅助剂可包括,但不限于,barium petronate、calcium petronate、环烷酸的Co盐、环烷酸的Ca盐、环烷酸的Cu盐、环烷酸的Mn盐、环烷酸的Ni盐、环烷酸的Zn盐、环烷酸的Fe盐、硬脂酸的Ba盐、硬脂酸的Co盐、硬脂酸的Pb盐、硬脂酸的Zn盐、硬脂酸的Al盐、硬脂酸的Cu盐、硬脂酸的Fe盐、金属羧酸盐(例如三硬脂酸铝、辛酸铝、庚酸锂、硬脂酸铁、二硬脂酸铁、硬脂酸钡、硬脂酸铬、辛酸镁、硬脂酸钙、环烷酸铁、环烷酸锌、庚酸锰、庚酸锌、辛酸钡、辛酸铝、辛酸钴、辛酸锰和辛酸锌)、亚油酸钴、亚油酸锰、亚油酸铅、亚油酸锌、油酸钙、油酸钴、棕榈酸锌、树脂酸钙、树脂酸钴、树脂酸锰、树脂酸铅、树脂酸锌、甲基丙烯酸2-乙基己酯-共聚-甲基丙烯酸钙和铵盐的AB二嵌段共聚物、丙烯酰氨基甘醇酸烷基酯烷基醚的共聚物(例如丙烯酰氨基甘醇酸甲酯甲基醚-共聚-乙酸乙烯酯),和一水合双(3,5-二-叔丁基水杨酸)羟基铝酸盐。在一些实例中,该电荷辅助剂是二和/或三硬脂酸铝和/或二和/或三棕榈酸铝。
电荷辅助剂可构成该液体电子照相墨水组合物和/或印刷在印刷基底上的墨水组合物的固体的大约0.1至5重量%。电荷辅助剂可构成该液体电子照相墨水组合物和/或印刷在印刷基底上的墨水组合物的固体的大约0.5至4重量%。电荷辅助剂可构成该液体电子照相墨水组合物和/或印刷在印刷基底上的墨水组合物的固体的大约1至3重量%。
其它添加剂
该电子照相墨水组合物可包含一种或多种添加剂。可以在该方法的任何阶段添加所述一种或多种添加剂。所述一种或多种添加剂可选自蜡、表面活性剂、杀生物剂、有机溶剂、粘度改性剂、用于pH调节的材料、螯合剂、防腐剂、相容性添加剂、乳化剂等。该蜡可以是不相容蜡。本文所用的“不相容蜡”可以是指与该树脂不相容的蜡。具体而言,在墨水膜例如从可以是加热橡皮布的中间转印件转印到印刷基底上的过程中和之后在印刷基底上的树脂熔融混合物冷却时该蜡相与树脂相分离。
聚合物基层
该柔性包装材料的聚合物基层也可被称作功能性基底或简称为基材或基层。该柔性包装材料的基层可以是该柔性包装材料在使用时的最内层,并因此与包装物品接触。在一个实例中,该基层被称作功能性基底并且在提供阻隔功能以保护包装物品的意义上是功能性的。该基层或功能性基底可通过防止例如水分、氧气、其它氧化剂和病原体如病毒和细菌侵入而充当可能破坏或降低包装物品,特别是食品的品质的任何外部影响的屏障。
在一个实例中,制备柔性包装材料的方法中所用的基材包含可挤出材料,例如塑性材料。在一个实例中,该基材包含可在挤出法中加工的热塑性材料。在一个实例中,该基材包含塑性材料,例如含烯烃单体的聚合物的薄膜。在一个实例中,该聚合物包括聚乙烯(PE)、线性低密度聚乙烯(LLDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、聚丙烯(PP)或双向拉伸聚丙烯(BOPP)。在一个实例中,该基材包含一种或多种上述材料的共聚物或共混物。这些只应被视为非限制性实例,其它的可挤出聚合物材料在本领域中已知适用于柔性包装材料及其制备方法。
在一个实例中,该聚合物基层包含聚合物薄膜,其中该膜的厚度小于100微米,例如厚度小于90微米、厚度小于80微米、厚度小于70微米、厚度小于60微米、厚度小于50微米、厚度小于40微米、厚度小于30微米、厚度小于20微米、厚度小于15微米。在一个实例中,该聚合物膜的厚度为大约12微米。
在一个实例中,该聚合物基层包含聚合物薄膜,其中该膜的厚度大于12微米,例如厚度大于15微米、厚度大于20微米、厚度大于30微米、厚度大于40微米、厚度大于50微米、厚度大于60微米、厚度大于70微米、厚度大于80微米、厚度大于90微米。在一个实例中,该聚合物膜的厚度为大约100微米。
在一个实例中,该柔性包装材料的基层包含在不同于施加可热活化层压层的表面的其表面上的密封剂层。在这一实例中,密封剂层布置在该柔性包装材料的最内表面上并用于提供在将物品包装在其内的同时将柔性包装材料自密封或密封到另一材料上的手段。在一个实例中,该密封剂层包含低熔点,即可热密封的热塑性材料的膜。合适的热塑性材料包括本文中就聚合物树脂和/或可热活化的层压材料描述的那些并包括乙烯的聚合物或DuPont的SURLYN ®离聚物。在一个实例中,该密封剂层包含可挤出材料。
在一个实例中,该密封剂层包含聚合物薄膜,其中该膜的厚度小于100微米,例如厚度小于90微米、厚度小于80微米、厚度小于70微米、厚度小于60微米、厚度小于50微米、厚度小于40微米、厚度小于30微米、厚度小于20微米、厚度小于15微米。在一个实例中,该聚合物膜的厚度为大约12微米。
在一个实例中,该密封剂层包含聚合物膜,其中该薄膜的厚度大于12微米,例如厚度大于15微米、厚度大于20微米、厚度大于30微米、厚度大于40微米、厚度大于50微米、厚度大于60微米、厚度大于70微米、厚度大于80微米、厚度大于90微米。在一个实例中,该聚合物膜的厚度为大约100微米。
可热活化层压层
该柔性包装材料和制备柔性包装材料的方法包含可热活化层压层,也称作热层压材料或层或可热活化的层压材料。
在一个实例中,该可热活化层压层包含聚合物树脂,例如热塑性聚合物树脂。在一些实例中,该可热活化层压层包含低熔点聚合物。术语“低熔点聚合物”应被理解为在室温下是固体但在印刷或层压装置中通常可获得的温度下熔融的聚合物材料。
在一些实例中,该可热活化层压层或材料可包含具有小于大约200℃,例如小于大约190℃,例如小于大约180℃,例如小于大约170℃,例如小于大约160℃,例如小于大约150℃,例如小于大约140℃,例如小于大约130℃,例如小于大约120℃,例如小于大约110℃,例如小于大约100℃,例如小于大约90℃,例如大约80℃的熔点的低熔点聚合物。
在一些实例中,该可热活化层压层或材料可包含具有大于大约80℃,例如大于大约90℃,例如大于大约100℃,例如大于大约110℃,例如大于大约120℃,例如大于大约130℃,例如大于大约140℃,例如大于大约150℃,例如大于大约160℃,例如大于大约170℃,例如大于大约180℃,例如大于大约190℃,例如大约200℃的熔点的低熔点聚合物。
通过使用低熔点聚合物作为可热活化的层压材料以形成可热活化层压层,可以将可热活化的层压材料与聚合物基材共挤出以在一个步骤中同时形成层压到印刷的基底上的分层结构。
在一个实例中,该可热活化层压层包含聚合物薄膜,其中该膜的厚度小于200微米,例如厚度小于180微米、厚度小于160微米、厚度小于140微米、厚度小于120微米、厚度小于100微米、厚度小于80微米、厚度小于60微米、厚度小于40微米、厚度小于30微米、厚度小于20微米、厚度小于10微米。在一个实例中,该聚合物膜的厚度为大约3微米。
在一个实例中,该可热活化层压层包含聚合物薄膜,其中该膜的厚度大于3微米,例如厚度大于10微米、厚度大于20微米、厚度大于30微米、厚度大于40微米、厚度大于60微米、厚度大于80微米、厚度大于100微米、厚度大于120微米、厚度大于140微米、厚度大于160微米、厚度大于180微米。在一个实例中,该聚合物膜的厚度为大约200微米。
在一个实例中,该可热活化层压层包含聚合物薄膜,其中该膜具有小于50克/平方米(gsm),例如小于40 gsm,例如小于30 gsm,例如小于20 gsm,例如小于15 gsm,例如小于10 gsm,例如小于9 gsm,例如小于9 gsm、小于8 gsm、小于7 gsm、小于6 gsm、小于5 gsm、小于4 gsm、小于3 gsm的涂层重量。在一个实例中,该聚合物膜的重量为大约2 gsm。
在一个实例中,该可热活化层压层包含聚合物薄膜,其中该膜的重量大于2 gsm,例如大于3 gsm、大于4 gsm、大于5 gsm、大于6 gsm、大于7 gsm、大于8 gsm、大于9 gsm、大于10 gsm、大于15 gsm、大于20 gsm、大于30 gsm、大于40 gsm。在一个实例中,该聚合物膜的重量为大约50 gsm。
在一些实例中,该聚合物可选自乙烯或丙烯-丙烯酸共聚物;乙烯或丙烯-甲基丙烯酸共聚物;乙烯-乙酸乙烯酯共聚物;乙烯或丙烯(例如80重量%至99.9重量%)和甲基丙烯酸或丙烯酸的烷基(例如C1至C5)酯(例如0.1重量%至20重量%)的共聚物;乙烯(例如80重量%至99.9重量%)、丙烯酸或甲基丙烯酸(例如0.1重量%至20.0重量%)和甲基丙烯酸或丙烯酸的烷基(例如C1至C5)酯(例如0.1重量%至20重量%)的共聚物;乙烯或丙烯(例如70重量%至99.9重量%)和马来酸酐(例如0.1重量%至30重量%)的共聚物;聚乙烯;聚苯乙烯;全同立构聚丙烯(结晶);乙烯乙烯丙烯酸乙酯的共聚物;聚酯;聚乙烯基甲苯;聚酰胺;苯乙烯/丁二烯共聚物;环氧树脂;丙烯酸系树脂(例如丙烯酸或甲基丙烯酸和至少一种丙烯酸或甲基丙烯酸烷基酯的共聚物,其中烷基可具有1至大约20个碳原子,如甲基丙烯酸甲酯(例如50%至90%)/甲基丙烯酸(例如0重量%至20重量%)/丙烯酸乙基己酯(例如10重量%至50重量%));乙烯-丙烯酸酯三元共聚物:乙烯-丙烯酸酯-马来酸酐(MAH)或甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)三元共聚物;乙烯-丙烯酸离聚物、氨基甲酸酯聚合物及其组合。
该可热活化层压层或材料可包含具有酸性侧基的聚合物。现在描述该具有酸性侧基的聚合物的实例。该具有酸性侧基的聚合物可具有50 mg KOH/g或更大的酸度,在一些实例中60 mg KOH/g或更大的酸度,在一些实例中70 mg KOH/g或更大的酸度,在一些实例中80 mg KOH/g或更大的酸度,在一些实例中90 mg KOH/g或更大的酸度,在一些实例中100mg KOH/g或更大的酸度,在一些实例中105 mg KOH/g或更大的酸度,在一些实例中110 mgKOH/g或更大,在一些实例中115 mg KOH/g或更大的酸度。该具有酸性侧基的聚合物可具有200 mg KOH/g或更小,在一些实例中190 mg KOH/g或更小,在一些实例中180 mg KOH/g或更小,在一些实例中130 mg KOH/g或更小,在一些实例中120 mg KOH/g或更小的酸度。可以使用本领域中已知的标准程序,例如使用ASTM D1386中描述的程序测量以mg KOH/g计的聚合物酸度。
该可热活化层压层或材料可包含聚合物,在一些实例中具有酸性侧基的聚合物,其具有小于大约70克/10分钟,在一些实例中大约60克/10分钟或更低,在一些实例中大约50克/10分钟或更低,在一些实例中大约40克/10分钟或更低,在一些实例中30克/10分钟或更低,在一些实例中20克/10分钟或更低,在一些实例中10克/10分钟或更低的熔体流动速率。在一些实例中,粒子中的所有具有酸性侧基和/或酯基团的聚合物各自独立地具有小于90克/10分钟,80克/10分钟或更低,在一些实例中80克/10分钟或更低,在一些实例中70克/10分钟或更低,在一些实例中70克/10分钟或更低,在一些实例中60克/10分钟或更低的熔体流动速率。
该具有酸性侧基的聚合物可具有大约10克/10分钟至大约120克/10分钟,在一些实例中大约10克/10分钟至大约70克/10分钟,在一些实例中大约10克/10分钟至40克/10分钟,在一些实例中20克/10分钟至30克/10分钟的熔体流动速率。该具有酸性侧基的聚合物可具有在一些实例中大约50克/10分钟至大约120克/10分钟,在一些实例中60克/10分钟至大约100克/10分钟的熔体流动速率。可以使用例如如ASTM D1238中所述的本领域中已知的标准程序测量熔体流动速率。
该酸性侧基可以是游离酸形式或可以是阴离子形式并与一个或多个抗衡离子,通常金属抗衡离子,例如选自碱金属,如锂、钠和钾,碱土金属,如镁或钙,和过渡金属,如锌的金属缔合。该具有酸性侧基的聚合物可选自树脂,如乙烯和丙烯酸或甲基丙烯酸的烯属不饱和酸的共聚物;及其离聚物,如至少部分用金属离子(例如Zn、Na、Li)中和的甲基丙烯酸和乙烯-丙烯酸或甲基丙烯酸共聚物,如SURLYN ®离聚物。该包含酸性侧基的聚合物可以是乙烯和丙烯酸或甲基丙烯酸的烯属不饱和酸的共聚物,其中该丙烯酸或甲基丙烯酸的烯属不饱和酸构成该共聚物的5重量%至大约25重量%,在一些实例中构成该共聚物的10重量%至大约20重量%。
该可热活化层压层或材料可包含两种不同的具有酸性侧基的聚合物。这两种具有酸性侧基的聚合物可具有落在上文提到的范围内的不同酸度。该树脂可包含具有10 mgKOH/g至110 mg KOH/g,在一些实例中20 mg KOH/g至110 mg KOH/g,在一些实例中30 mgKOH/g至110 mg KOH/g,在一些实例中50 mg KOH/g至110 mg KOH/g的酸度的具有酸性侧基的第一聚合物和具有110 mg KOH/g至130 mg KOH/g的酸度的具有酸性侧基的第二聚合物。
该可热活化层压层或材料可包含两种不同的具有酸性侧基的聚合物:具有大约10克/10分钟至大约50克/10分钟的熔体流动速率和10 mg KOH/g至110 mg KOH/g,在一些实例中20 mg KOH/g至110 mg KOH/g,在一些实例中30 mg KOH/g至110 mg KOH/g,在一些实例中50 mg KOH/g至110 mg KOH/g的酸度的具有酸性侧基的第一聚合物和具有大约50克/10分钟至大约120克/10分钟的熔体流动速率和110 mg KOH/g至130 mg KOH/g的酸度的具有酸性侧基的第二聚合物。第一和第二聚合物可以不存在酯基团。
具有酸性侧基的第一聚合物与具有酸性侧基的第二聚合物的比率可以为大约10:1至大约2:1。该比率可以为大约6:1至大约3:1,在一些实例中大约4:1。
该可热活化层压层或材料可包含具有15000泊或更低的熔体粘度,在一些实例中10000泊或更低,在一些实例中1000泊或更低,在一些实例中100泊或更低,在一些实例中50泊或更低,在一些实例中10泊或更低的熔体粘度的聚合物;所述聚合物可以是如本文所述的具有酸性侧基的聚合物。该树脂可包含具有15000泊或更高,在一些实例中20000泊或更高,在一些实例中50000泊或更高,在一些实例中70000泊或更高的熔体粘度的第一聚合物;在一些实例中,该树脂可包含具有低于第一聚合物的熔体粘度,在一些实例中15000泊或更低的熔体粘度,在一些实例中10000泊或更低,在一些实例中1000泊或更低,在一些实例中100泊或更低,在一些实例中50泊或更低,在一些实例中10泊或更低的熔体粘度的第二聚合物。该树脂可包含具有大于60000泊,在一些实例中60000泊至100000泊,在一些实例中65000泊至85000泊的熔体粘度的第一聚合物;具有15000泊至40000泊,在一些实例中20000泊至30000泊的熔体粘度的第二聚合物和具有15000泊或更低的熔体粘度,在一些实例中10000泊或更低,在一些实例中1000泊或更低,在一些实例中100泊或更低,在一些实例中50泊或更低,在一些实例中10泊或更低的熔体粘度的第三聚合物;第一聚合物的实例是Nucrel 960(来自DuPont),第二聚合物的实例是Nucrel 699(来自DuPont),第三聚合物的实例是AC-5120或AC-5180(来自Honeywell)。第一、第二和第三聚合物可以是如本文所述的具有酸性侧基的聚合物。可以使用流变仪,例如来自Thermal Analysis Instruments的市售AR-2000流变仪,使用几何形状:25毫米钢板-标准钢平行板并在120℃、0.01 Hz剪切速率下得出板对板流变等温线测量熔体粘度。
如果该可热活化层压层或材料包含单一类型的聚合物,该聚合物可具有6000泊或更高的熔体粘度,在一些实例中8000泊或更高的熔体粘度,在一些实例中10000泊或更高的熔体粘度,在一些实例中12000泊或更高的熔体粘度。如果该可热活化层压层或材料包含多种聚合物,所有聚合物可以一起形成具有6000泊或更高的熔体粘度,在一些实例中8000泊或更高的熔体粘度,在一些实例中10000泊或更高的熔体粘度,在一些实例中12000泊或更高的熔体粘度的混合物。可以使用标准技术测量熔体粘度。可以使用流变仪,例如来自Thermal Analysis Instruments的市售AR-2000流变仪,使用几何形状:25毫米钢板-标准钢平行板并在120℃、0.01 Hz剪切速率下得出板对板流变等温线测量熔体粘度。
该可热活化层压层或材料可包含两种不同的具有酸性侧基的聚合物,其选自乙烯和丙烯酸或甲基丙烯酸的烯属不饱和酸的共聚物;或其离聚物,如至少部分用金属离子(例如Zn、Na、Li)中和的甲基丙烯酸和乙烯-丙烯酸或甲基丙烯酸共聚物,如SURLYN ®离聚物。该可热活化层压层或材料可包含(i) 第一聚合物,其是乙烯和丙烯酸或甲基丙烯酸的烯属不饱和酸的共聚物,其中该丙烯酸或甲基丙烯酸的烯属不饱和酸构成该共聚物的8重量%至大约16重量%,在一些实例中构成该共聚物的10重量%至16重量%;和(ii) 第二聚合物,其是乙烯和丙烯酸或甲基丙烯酸的烯属不饱和酸的共聚物,其中该丙烯酸或甲基丙烯酸的烯属不饱和酸构成该共聚物的12重量%至大约30重量%,在一些实例中该共聚物的14重量%至大约20重量%,在一些实例中该共聚物的16重量%至大约20重量%,在一些实例中该共聚物的17重量%至19重量%。
该可热活化层压层或材料可包含如上所述的具有酸性侧基的聚合物(其可以不含酯侧基)和具有酯侧基的聚合物。该具有酯侧基的聚合物可以是热塑性聚合物。该具有酯侧基的聚合物可进一步包含酸性侧基。该具有酯侧基的聚合物可以是具有酯侧基的单体和具有酸性侧基的单体的共聚物。该聚合物可以是具有酯侧基的单体、具有酸性侧基的单体和无任何酸性侧基和酯侧基的单体的共聚物。具有酯侧基的单体可以是选自酯化丙烯酸或酯化甲基丙烯酸的单体。具有酸性侧基的单体可以是选自丙烯酸或甲基丙烯酸的单体。无任何酸性侧基和酯侧基的单体可以是烯烃单体,包括但不限于乙烯或丙烯。该酯化丙烯酸或酯化甲基丙烯酸可以分别是丙烯酸的烷基酯或甲基丙烯酸的烷基酯。丙烯酸或甲基丙烯酸的烷基酯中的烷基可以是具有1至30个碳,在一些实例中1至20个碳,在一些实例中1至10个碳的烷基;在一些实例中选自甲基、乙基、异丙基、正丙基、叔丁基、异丁基、正丁基和戊基。
该具有酯侧基的聚合物可以是具有酯侧基的第一单体、具有酸性侧基的第二单体和第三单体(其是无任何酸性侧基和酯侧基的烯烃单体)的共聚物。该具有酯侧基的聚合物可以是(i) 选自酯化丙烯酸或酯化甲基丙烯酸,在一些实例中丙烯酸或甲基丙烯酸的烷基酯的具有酯侧基的第一单体、(ii) 选自丙烯酸或甲基丙烯酸的具有酸性侧基的第二单体和(iii) 第三单体(其是选自乙烯和丙烯的烯烃单体)的共聚物。第一单体可构成该共聚物的1重量%至50重量%,在一些实例中5重量%至40重量%,在一些实例中该共聚物的5重量%至20重量%,在一些实例中该共聚物的5重量%至15重量%。第二单体可构成该共聚物的1重量%至50重量%,在一些实例中该共聚物的5重量%至40重量%,在一些实例中该共聚物的5重量%至20重量%,在一些实例中该共聚物的5重量%至15重量%。第一单体可构成该共聚物的5重量%至40重量%,第二单体构成该共聚物的5重量%至40重量%,且第三单体构成该共聚物的剩余重量。在一些实例中,第一单体构成该共聚物的5重量%至15重量%,第二单体构成该共聚物的5重量%至15重量%,且第三单体构成该共聚物的剩余重量。在一些实例中,第一单体构成该共聚物的8重量%至12重量%,第二单体构成该共聚物的8重量%至12重量%,且第三单体构成该共聚物的剩余重量。在一些实例中,第一单体构成该共聚物的大约10重量%,第二单体构成该共聚物的大约10重量%,且第三单体构成该共聚物的剩余重量。该聚合物可选自Bynel®类单体,包括Bynel 2022和Bynel 2002,它们可获自DuPont®。
该具有酯侧基的聚合物可具有50 mg KOH/g或更高的酸度,在一些实例中60 mgKOH/g或更高的酸度,在一些实例中70 mg KOH/g或更高的酸度,在一些实例中80 mg KOH/g或更高的酸度。该具有酯侧基的聚合物可具有100 mg KOH/g或更低,在一些实例中90 mgKOH/g或更低的酸度。该具有酯侧基的聚合物可具有60 mg KOH/g至90 mg KOH/g,在一些实例中70 mg KOH/g至80 mg KOH/g的酸度。
该具有酯侧基的聚合物可具有大约10克/10分钟至大约120克/10分钟,在一些实例中大约10克/10分钟至大约50克/10分钟,在一些实例中大约20克/10分钟至大约40克/10分钟,在一些实例中大约25克/10分钟至大约35克/10分钟的熔体流动速率。
该可热活化层压层或材料可包含热塑性聚氨酯。在二异氰酸酯、多元醇或长链二醇和扩链剂或短链二醇之间的加聚反应过程中形成热塑性聚氨酯。合适的热塑性聚氨酯包括可获自Huntsman的Irogran®、Avalon®、Krystalgran®和Irostic®系列和来自Ashland的Pureseal系列的聚合物。
该热塑性聚氨酯可具有大约10克/10分钟至大约120克/10分钟,在一些实例中大约10克/10分钟至大约50克/10分钟,在一些实例中大约20克/10分钟至大约40克/10分钟,在一些实例中大约25克/10分钟至大约35克/10分钟的熔体流动速率。
该可热活化的层压材料的一种或多种聚合物或共聚物在一些实例中可选自Nucrel系列的聚合物(例如Nucrel 403™、Nucrel 407™、Nucrel 609HS™、Nucrel 908HS™、Nucrel 1202HC™、Nucrel 30707™、Nucrel 1214™、Nucrel 903™、Nucrel 3990™、Nucrel 910™、Nucrel 925™、Nucrel 699™、Nucrel 599™、Nucrel 960™、Nucrel RX 76™、Nucrel 2806™、Bynell 2002、Bynell 2014、Bynell 2020和Bynell 2022(E. I. duPONT出售))、AC系列的聚合物(例如AC-5120、AC-5180、AC-540、AC-580(Honeywell出售))、Aclyn系列的聚合物(例如Aclyn 201、Aclyn 246、Aclyn 285和Aclyn 295)和Lotader系列的聚合物(例如Lotader 2210、Lotader 3430和Lotader 8200(Arkema出售))、Lotryl系列的聚合物(例如Lotryl MA03(Arkema出售))、Escor系列的聚合物(例如Escor 5020 7.5%(Exxon Mobil出售)、Escorene系列的聚合物(例如Exxon Mobil出售的Escorene UltraFL00328)、Acryft系列的聚合物(例如Sumitomo出售的Acryft WH303)、Tafmer系列的聚合物(例如Tafmer MA9015(Mitsui出售))和Surlyn系列的聚合物(例如Surlyn 1652(DuPont出售))。
制备柔性包装材料的方法
本文描述了一种制备柔性包装材料的方法,其包括:
将液体电子照相墨水组合物印刷到柔性基底的第一表面上,其中所述液体电子照相墨水组合物包含含有烯烃单体和选自丙烯酸和甲基丙烯酸的单体的共聚物的聚合物树脂;
将聚合物基材与可热活化的层压材料共挤出以形成布置在聚合物基层上的可热活化层压层;和
在热和/或压力条件下使所述可热活化层压层与包含所述印刷的电子照相墨水组合物的柔性基底的第一表面接触。
本文还描述了一种制备柔性包装材料的方法,其包括:
提供包含基底和印刷到所述基底的第一表面上的电子照相墨水组合物的第一柔性材料,其中所述印刷的电子照相墨水组合物包含含有烯烃单体和选自丙烯酸和甲基丙烯酸的单体的共聚物的聚合物树脂;
提供包含与可热活化层压层共挤出的聚合物基层的第二柔性材料;和
在热和/或压力条件下使所述可热活化层压层与包含所述印刷的电子照相墨水组合物的基底的第一表面接触。
本公开的方法大致描述在图1中,其中使用下列附图标记指定所示特征:附图标记“1”是指包含聚合物基层或材料的柔性材料;附图标记“2”是指可热活化层压层或材料;附图标记“3”是指柔性或印刷基底;附图标记“4”是指电子照相墨水组合物且附图标记“5”是指柔性包装材料。
图1描绘将聚合物基材1与可热活化的层压材料2共挤出的方法。可热活化层压层2然后在热层压步骤中与包含印刷的电子照相墨水组合物4的柔性或印刷基底3的第一表面接触以形成柔性包装材料5。下面更详细描述该方法的各步骤。
在一个实例中,制备柔性包装材料的方法包括将液体电子照相墨水组合物印刷到柔性基底的第一表面上,或提供包含基底和印刷到所述基底的第一表面上的电子照相墨水组合物的第一柔性材料的步骤。
在一个实例中,该基底包含如上所述的柔性基底。在一个实例中,该方法中所用的液体电子照相墨水组合物包含如上所述的组合物。可以在传统电子照相或静电印刷法中使用传统电子照相或静电印刷装置将该液体电子照相墨水组合物印刷到柔性基底的第一表面上。合适的电子照相或静电印刷设备的实例是HP Indigo数字印刷机。
在一个实例中,该柔性基底包含透明材料并在反向印刷法中将该液体电子照相墨水组合物印刷到其第一表面上以使印刷的图像或信息在透过该柔性基底观察时正确地呈现。通过使用反向印刷法并将该柔性基底的印刷表面热层压到功能性基底(如下所述)上,在最终产品中正确地观察到印刷的图像或信息并通过形成该包装材料的最外层的柔性基底保护其免受损坏。如果需要,包含印刷的图像或信息的柔性基底可卷绕到辊或线轴上并储存直至进行层压步骤。
在一个实例中,制备柔性包装材料的方法包括将聚合物基材与可热活化的层压材料共挤出以形成布置在聚合物基层上的可热活化层压层,或提供包含与可热活化层压层共挤出的聚合物基层的第二柔性材料的步骤。本文所用的术语“共挤出”应被理解为是指分开熔融两种或更多种材料并使它们经过分开的挤出模头以使材料形成不同材料的指定层的结构,例如膜。分开挤出的材料可输往单个挤出头或模头,其以最终所需形式挤出该材料。来自各挤出机的材料在最终挤出模头中不混合。相反,材料层合并并作为堆叠多层产品流出模头。用于生产这样的材料的这样的方法和机械是本领域中已知的。
在一个实例中,该聚合物基材或聚合物基层包含如上所述的材料或基层。在一个实例中,该可热活化层压层或可热活化的层压材料包含如上所述的层或材料。
共挤出这些材料以形成分层结构的步骤可以使用任何适用于共挤出以形成分层膜的装置进行。这样的机械是本领域中已知的。在聚合物基材和可热活化的层压材料之一或两者包含材料共混物的实例中,该聚合物基材或可热活化的层压材料的各组分可以熔融共混,然后挤出以形成共混聚合物基材的丸粒和/或可热活化的层压材料的丸粒。这些丸粒随后可用于共挤出步骤以形成布置在聚合物基层上的可热活化层压层。
在一个替代实例中,该聚合物基材或可热活化的层压材料可以各自包含材料共混物,通过干共混各组分的丸粒并将丸粒混合物添加到用于共挤出这些材料并形成布置在聚合物基层上的可热活化层压层的分层结构的挤出机中实现共混。
在一个实例中,将聚合物基材与可热活化的层压材料共挤出以形成布置在聚合物基层上的可热活化层压层的步骤可以进一步包括密封剂材料的共挤出以形成布置在不同于布置可热活化层压层的表面的聚合物基材表面上的密封剂层。用于形成密封剂层的材料可以如上所述。因此,在这一实例中,该共挤出步骤包括聚合物基材、可热活化的层压材料和密封剂材料的共挤出以获得多层或三层材料,其中聚合物基层具有布置在第一表面上的可热活化层压层和布置在不同于第一表面的表面上的密封剂层。
在一个实例中,制备柔性包装材料的方法包括在热和/或压力条件下使所述可热活化层压层与包含所述印刷的电子照相墨水组合物的柔性基底的第一表面接触的步骤。这一步骤可被称作层压步骤或热层压步骤。这一步骤的结果是热层压的柔性包装材料,其如上所述包含该柔性基底作为该包装在使用中的预期最外层,由此保护由电子照相墨水组合物形成的印刷图像或信息免受损坏。在一个实例中,在经历热层压步骤之前,使包含印刷的图像或信息的柔性基底与包含可热活化层压层的聚合物基层或功能性基底特别对齐。
在一个实例中,在热和/或压力条件下使所述可热活化层压层与包含所述印刷的电子照相墨水组合物的柔性基底的第一表面接触的步骤产生在冷却至室温后立即准备好使用的柔性包装材料。因此,在一个实例中,本文所述的制备柔性包装材料的方法不需要额外固化时间或零固化时间。本文描述的方法因此优于使用层压粘合剂的生产含有LEP印刷的图像或信息的柔性包装材料的现有方法。这样的层压粘合剂,“基于溶剂”和“无溶剂”粘合剂两者,都需要至少几天的固化时间,因此抵消了数字印刷可提供的速度优势。
在一个实例中,制备柔性包装材料的方法包括在热和/或压力条件下使所述可热活化层压层与包含所述印刷的电子照相墨水组合物的柔性基底的第一表面接触的步骤和将所述热层压的柔性包装材料冷却至室温由此获得即用的柔性包装材料的步骤。
在一个实例中,该层压步骤可以在适合执行这一任务的任何装置上进行。用于制备包含层压材料的柔性包装的合适的层压设备是本领域中已知的。可以在其上进行热层压步骤的层压装置可包含预热辊、加热辊或轧辊,和骤冷辊或冷却辊,热层压的多层材料经过它们,以进一步加速该冷却过程。在轧辊上进行的层压步骤可以在该层压辊隙(nip)处部分熔融可热活化的层压材料和/或印刷在柔性基底上的电子照相墨水组合物的聚合物树脂所需的温度和压力下进行,并由此产生这些材料之间的粘合。
在一个实例中,层压辊隙或步骤的温度可以小于大约150℃,例如小于大约120℃,例如小于大约110℃,例如小于大约100℃,例如小于大约90℃,例如大约80℃。
在一个实例中,层压辊隙或步骤的温度可以大于大约80℃,例如大于大约90℃,例如大于大约100℃,例如大于大约110℃,例如大于大约120℃,例如大约150℃。要理解的是,有效热层压所需的温度取决于可热活化的层压材料和/或电子照相墨水组合物的聚合物树脂的性质或组成和相关熔融温度。
在一个实例中,层压辊隙或步骤的压力可以小于大约10巴,例如小于大约9巴,例如小于大约8巴,例如小于大约7巴,例如小于大约6巴,例如小于大约5巴,例如小于大约4巴,例如小于大约3巴,例如大约2巴。
在一个实例中,层压辊隙或步骤的压力可以大于大约2巴,例如大于大约3巴,例如大于大约4巴,例如大于大约5巴,例如大于大约6巴,例如大于大约7巴,例如大于大约8巴,例如大于大约9巴,例如大约10巴。要理解的是,有效热层压所需的温度和压力取决于可热活化的层压材料的性质或组成和相关熔融温度。
实施例
下面举例说明本文中描述的方法和相关方面的实施例。因此,这些实施例不应被视为本公开的限制,而是仅教导如何制备本公开的组合物的实施例。因此,本文公开了许多代表性的组合物及其制造方法。
材料
聚合物/树脂: Nucrel 699是可获自DuPont的乙烯-甲基丙烯酸(EMA)共聚物;AC-5120是可获自Honeywell的乙烯丙烯酸共聚物(EAA)树脂;Escor 5020 7.5%是可获自ExxonMobil的乙烯-丙烯酸共聚物(EAA);Lotryl MA03是可获自Arkema的乙烯-甲基丙烯酸共聚物(EMA);Acryft WH303是来自Sumitomo的乙烯甲基丙烯酸甲酯共聚物(EMMA);TafmerMA9015是来自Mitsui的酸改性的烯烃弹性体;Tafmer XM7070是来自Mitsui公司的聚丙烯和1-丁烯共聚物;Admer是可获自Mitsui的官能改性的聚烯烃,且Escorene Ultra FL00328是来自Exxon Mobil的乙烯乙酸乙烯酯(EVA)共聚物。
用作聚合物基层的PP/LDPE/LLDPE是可以等级名称PP1013H1、LDPE LD 150Series和LLDPE LL 1001 Series获自例如ExxonMobil的市售树脂。
用作印刷基底的PET、BOPP和BOPA膜是可获自例如Poliplex Corporation(PET;12微米膜))、Dor Film(BOPP;18-40微米)和Xiamen Changsu Industry, China(BOPA)或Hyosung, South Korea(BOPA)的市售膜。
电子照相墨水组合物:将被包含Nucrel 699和AC-5120(4:1比率)的聚合物树脂共混物包封的含颜料的调色剂粒子分散在来自Exxon的Isopar-L™中。
装置
共挤出机: Dr Collins GMBH挤出机
印刷机: HP Indigo WS6600
层压机: 来自Nordmeccanica的LaboCombi 400
一般方法
现在描述一种示例性程序,其中生产PET / Primer-INK/ Lotryl 29MA03 – LDPE –LDPE形式的柔性包装材料,其中PET是印刷基底;Primer-INK是印刷到已涂底漆(primed)以改进粘合的PET表面上的静电印刷墨水组合物;Lotryl 29MA03是可热活化的层压材料;和两个LDPE层,一个充当基层,一个充当密封剂层。
步骤1: 基材和可热活化的层压材料的共挤出
参数
复卷机张力(N) 17
骤冷辊温度(℃) 30
电晕Tr. [W] NA
模头温度 [(℃) 235
模头高度 [mm] 107
挤出机A温度(℃) 220
挤出机B温度(℃) 250
挤出机C温度(℃) 260
RPM [A,B,C] 25-78
模头压力 [巴] 30-45
辊隙压力(Nip pressure)(巴) 5
压力辊温度(℃) NA
电晕A (W) 0 -2000
表1: Dr Collins GMBH挤出机的运行参数
表2: 共挤出组成。
上述过程的结果是具有"可热活化的层压材料"顶层的共挤出3层PE膜 – TALM/LDPE/ LDPE // 20 - 50- 20 [微米],其将用作第二基底。
步骤2: 印刷步骤
1. 测试参数
·底漆: 来自Michelman的DP050
·印刷基底: PET 12 µm, BOPP透明20 µm
·橡皮布: Iris +
PET BOPP
类型
材料 PET BOPP
面材料(Face-stock) 透明 透明
光泽度 半亚光 半亚光
二次转印(Second transfer )[kg] 250 250
橡皮布温度[℃] 105 105
进给扇(Feed Fan) [V] 8 8
PTH [℃]
厚度 [µm] 12 20
表3: 印刷基底定义
中间涂布辊 干燥温度(℃) 涂布水平 热敏性 电晕(W)
82 mm粗糙表面 80 400
表4: 联机底漆单元(Inline primer unit) (ILP)定义。
印刷程序。
1.1 安装所需基底并用达因笔测量外侧上的表面能
1.2 根据上表改变基底和ILP定义
1.3 从ILP涂布系统中取出涂布辊
1.4 激活ILP单元
1.5 通过用系统卷筒纸进纸(system web feed) (SWF)运行ILP而施加电晕更新(refreshment)
1.6 测量经处理的基底的表面能
1.7 安装背面ILP涂布辊
1.8 将大约5米的基底涂底漆而不用SWF印刷
1.9 取涂底漆的基底的样品以测量涂层重量和评估外观
1.10 目标涂层重量0.20±0.02gsm.
1.11 进行第一和第二转印校准
1.12 用X-Rite进行全彩色调节并测量OD值
1.13 印刷作业
1.34 在印刷后将辊移向用于下一步骤的层压机
Y M C K W
目标OD值 0.95±0.05 1.3±0.05 1.3±0.05 1.5±0.05 0.38±0.05
X-Rite屏( screen) Y M C K C
表5: 目标OD值。
步骤3: 在零固化时间下热层压
在这种方法中通过能量(热和压力)将印刷的基底层压到共挤出膜上以将两种成分接合在一起并以零固化时间生产具有在柔性包装工业中重要的100%食品安全性和高性能热机械特征的层压件。
1. 将印刷的基底置于退卷机A中并将第二基底置于退卷机B中,使层压机辊隙达到所需温度。
2. 运行层压机以用于热层压。
3. 完成层压,接着测量样品。
4. 最终膜构造是:PET / Primer-INK/ Lotryl 29MA03 – LDPE – LDPE
参数
退卷机A张力(N) 13
退卷机B张力(N) 9
复卷机张力(N) 16
辊隙温度(℃) 133
辊隙压力(巴) 5
层压速度(m/min) 50
电晕A (KW) 2
电晕B (KW) 1.5
表6: 层压操作参数。
根据上述一般方法制备柔性包装材料并如下表7中所述。
在层压材料已固化至室温后立即通过测量层压粘合强度检验在零固化时间下的层压件性能。根据ASTM F0904-98R08测量层压粘合强度(结果显示在表7中)。
结果表明,在~80-120℃的温度下熔融的热活化聚合物/共聚物在层压辊隙中与电子照相墨水组合物一起熔融,互相粘合并在冷却后保持对许多柔性包装应用而言可接受并与用标准层压技术测得的值可比较的粘合强度值。
小袋 / 托盘制造 / 包装:
本文所述的柔性包装材料可直接/立即用于:
·小袋制造 – 预制小袋
·小袋制造 – FFS ≡ 成型充填&封口
·盖子 ≡ 托盘/杯子的顶盖
实施例 最终层压件 厚度[µ] TALM 层压强度[N/英寸]
1 PET/ INK/ EAA- LDPE-[LLDPE+LDPE] 12 / 11- 40 - 10 Escor 5020 7.5%, 3.7
2 PET/ INK/ EMA – LDPE- LDPE+LLDPE 12 / 15/ 60/ 15 Lotryl MA03. 5.35
3 PET/ INK/ EAA- LDPE-[LLDPE+LDPE] 12 / 8- 25 - 8 Nucrel, 2.9
4 PET/ INK/离聚物– LDPE-离聚物 12/ 9 – 40 - 9 Surlyn 1652, 5
5 BOPP / INK / Tafmer- LDPE- LDPE+Metalocen 20 / 11 - 50 - 11 Tafmer MA9015, 7
6 PET / INK/ Tafmer- LDPE- LDPE+Metalocen 12 / 14 - 60 - 15 Tafmer MA9015, 5
7 PET / INK Admer- PP- PP 12 / 14 - 60 - 15 Admer 7
表7: 实施例(不包括墨水层厚度)。
尽管已参照某些实施例描述了该组合物、方法和相关方面,但本领域技术人员会认识到,可以在不背离本公开的精神的情况下作出各种修改、变动、省略和替代。因此本发明意在受下列权利要求书的范围限制。任何从属权利要求的特征可以与任何其它从属权利要求和/或任何独立权利要求的特征组合。

Claims (15)

1.一种柔性包装材料,其包含:
包含第一表面的柔性基底;
印刷在所述柔性基底的第一表面上的电子照相墨水组合物,所述印刷的电子照相墨水组合物包含含有烯烃单体和选自丙烯酸和甲基丙烯酸的单体的共聚物的聚合物树脂;
聚合物基层;和
与所述聚合物基层共挤出并热层压到用所述电子照相墨水组合物印刷的柔性基底的第一表面上的可热活化层压层。
2.权利要求1的柔性包装材料,其中所述可热活化层压层包含烯烃单体和选自丙烯酸和甲基丙烯酸的单体的共聚物。
3.权利要求1的柔性包装材料,其中所述聚合物基层包含基于聚乙烯或聚丙烯的聚合物。
4.权利要求1的柔性包装材料,其中所述柔性基底包含热塑性材料的膜。
5.权利要求1的柔性包装材料,其中所述柔性基底包含双向拉伸聚丙烯或聚对苯二甲酸(乙二醇)酯的膜。
6.权利要求1的柔性包装材料,其中所述可热活化层压层的厚度为3至200微米。
7.权利要求1的柔性包装材料,其进一步包含布置在不同于布置可热活化层压层的表面的聚合物基层表面上的密封剂层。
8.一种制备柔性包装材料的方法,其包括:
将液体电子照相墨水组合物印刷到柔性基底的第一表面上,其中所述液体电子照相墨水组合物包含含有烯烃单体和选自丙烯酸和甲基丙烯酸的单体的共聚物的聚合物树脂;
将聚合物基材与可热活化的层压材料共挤出以形成布置在聚合物基层上的可热活化层压层;和
在热和/或压力条件下使所述可热活化层压层与包含所述印刷的电子照相墨水组合物的柔性基底的第一表面接触。
9.权利要求8的制备柔性包装材料的方法,其中所述聚合物基材包含基于聚乙烯或聚丙烯的聚合物。
10.权利要求8的制备柔性包装材料的方法,其进一步包括将密封剂材料与所述聚合物基材和所述可热活化的层压材料共挤出以形成布置在不同于布置可热活化层压层的表面的聚合物基层表面上的密封剂层。
11.权利要求8的制备柔性包装材料的方法,其中在小于150℃的温度下使所述可热活化层压层与包含所述印刷的电子照相墨水组合物的柔性基底的第一表面接触。
12.权利要求8的制备柔性包装材料的方法,其中所述可热活化的层压材料包含烯烃单体和选自丙烯酸和甲基丙烯酸的单体的共聚物。
13.权利要求8的制备柔性包装材料的方法,其进一步包括冷却获自使所述可热活化层压层与包含所述印刷的电子照相墨水组合物的柔性基底的第一表面接触的步骤的材料,由此生产所述柔性包装材料。
14.一种制备柔性包装材料的方法,其包括:
提供包含基底和印刷到所述基底的第一表面上的电子照相墨水组合物的第一柔性材料,其中所述印刷的电子照相墨水组合物包含含有烯烃单体和选自丙烯酸和甲基丙烯酸的单体的共聚物的聚合物树脂;
提供包含与可热活化层压层共挤出的聚合物基层的第二柔性材料;和
在热和/或压力条件下使所述可热活化层压层与包含所述印刷的电子照相墨水组合物的基底的第一表面接触。
15.通过权利要求8或权利要求14的方法制成的柔性包装材料。
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