JP2003522057A - トナーで印刷するためのプラスチック表面を調製する方法 - Google Patents
トナーで印刷するためのプラスチック表面を調製する方法Info
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Abstract
Description
促進に関する。
マニアのような、あらゆるタイプのプラスチックの表面が、広告及び装飾のため
、印刷される。しかし、一般の印刷インクは、多くのプラスチックに容易には接
着しない。印刷されるプラスチック表面は、しばしば、表面を印刷するのに使用
されるインクが適切に表面に接着するように、印刷前に処理されなければならな
い。処理は、一般に、プラスチック表面と、表面を印刷するのに使用されるイン
クとの双方に親和性を有するプライマー材料で表面を被覆することを含む。プラ
スチックとインクの双方のためのプライマーの親和性は、プライマーを被覆した
表面に塗布されたインクを表面に接着する。典型的には、プライマーは、表面へ
のプライマーの塗布中に大気に放出される、人間の健康に潜在的に有害な揮発性
有機化合物を含むか又はそれと混合されている。プライマーが用いられる作業領
域にいる人々を、その化合物にさらられることから防ぐために、作業領域を適切
に排気し、作業領域の空気中の化合物の濃度をモニターするための努力がなされ
る必要がある。
スチック表面にトナーインクを接着するための、以後「汚染物質非含有プライマ
ー」と呼ばれる、プライマーを提供することに関する。
塗布され得るように、プラスチック表面とトナーに適当な力で接着する汚染物質
非含有プライマーを提供することに関する。
流動し、表面を濡らし、表面に実質的に均一な被覆を提供するプライマーを提供
することに関する。
有する第1の材料と、第1の材料およびトナーに強い親和性を有する第2の材料
とを混合した水溶液を含む。それぞれ相互、及びプラスチック、トナーに対する
プライマー成分の親和性は、トナーが、オフセット印刷プロセスに用いられたブ
ランケットからプラスチックに効果的に転写されるようなものである。好ましく
は、第1及び第2の材料は、少なくとも乾燥しているときに、相互に比較的強い
結合を形成する。以後、第1の材料を「プラスチック接着剤」と呼び、第2の材
料を「トナー接着剤」と呼ぶ。
I)であり、トナー接着剤はMP4990の分散相である。MP4990は、M
ichelman社により製造された、ポリエチレンとアクリル酸とのコポリマ
ーの水分散液である。好ましくは、プライマーは、プライマーによりプラスチッ
ク表面の濡れ性を強化し、プラスチック表面へのプライマーの均一な被覆の形成
を促進する界面活性剤と混合される。
を用いて、プラスチックのシートまたはウエブの側に塗布し得ることを見出した
。プライマーは、プラスチックによく接着し、プライマーを被覆した面は、例え
ば、本明細書の一部をなす、ランゲら(Lange et al)に与えられた米
国特許第5,407,771号に記載されているような液体トナーで印刷され得
る。好ましくは、トナーは、登録商標エレクトロインク(Electroink
)EI−Mark3.0及びEI−Mark3.1のような、オランダのインジ
ゴ社から製造及び販売されている登録商標エレクトロインクである。他のトナー
を用いることも出来る。
有する第1の材料と、第1の材料およびトナーに親和性を有する第2の材料とを
含む水性混合物の層を形成する工程、及び前記層を乾燥する工程を具備するトナ
ーで印刷するためのプラスチック表面を調製する方法が提供される。
料は、ポリエチレンアクリル酸コポリマー、スチレンアクリレートコポリマー、
及びスチレンブタジエンからなる群から選ばれた材料である。好ましくは、第1
の材料の重量プラス第2の材料の重量は、混合物重量の約2%〜約10%である
。
、1〜5である。本発明のある好ましい形態では、混合物中の第1の材料に対す
る第2の材料の重量比は、実質的に1に等しい。本発明のある好ましい形態では
、混合物中の第1の材料に対する第2の材料の重量比は、実質的に2に等しい。
本発明のある好ましい形態では、混合物中の第1の材料に対する第2の材料の重
量比は、実質的に3に等しい。
リマーである。本発明のある好ましい形態では、第2の材料は、スチレンアクリ
レートコポリマーである。本発明のある好ましい形態では、第2の材料は、スチ
レンブタジエンである。
工程を含む。好ましくは、界面活性剤は、2,4,7,9−テトラメチル−5−
デシン−4,7−ジオール、2,4,7,9−テトラメチル−5−デシン−4,
7−ジオール+3.5モルのエチレンオキシド、及びドデシル硫酸ナトリウムか
らなる群から選ばれる。付加的に、又は或いは、界面活性剤の添加後、混合物は
、1〜1.5重量%の界面活性剤を含む。
る。好ましくは、界面活性剤の添加後、混合物は、2〜2.5重量%の界面活性
剤を含む。
第1の材料の溶液は、2〜10重量の第1の材料を含む。
第2の材料の水分散体は、2〜10重量の第2の材料を含む。
すること、第2の材料の水分散体を調製すること、及び前記水溶液と水分散体を
混合して混合物を調製することを具備する手順により混合物を調製する工程を含
む。
化合物を放出しない水性混合物の層を形成することを含む。
ックの平方メートルあたり0.10〜0.20gの重量を有する層を形成するこ
とを含む。本発明のある好ましい形態では、層の形成工程は、層が乾燥した後、
プラスチックの平方メートルあたり0.125〜0.175gの重量を有する層
を形成することを含む。本発明のある好ましい形態では、層の形成工程は、層が
乾燥した後、プラスチックの平方メートルあたり0.135〜0.165gの重
量を有する層を形成することを含む。本発明のある好ましい形態では、層の形成
工程は、層が乾燥した後、プラスチックの平方メートルあたり実質的に0.15
に等しい重量を有する層を形成することを含む。
アローラーを用いて混合物を表面に塗布する工程を含む。
2をトナー接着剤の水性分散体24と混合することにより、ある量のプライマー
20を調製することを示す。好ましくは、プラスチック接着剤は、ポリエチレン
イミンである。好ましくは、溶液22は6重量%±4重量%(即ち2%〜10%
)のポリエチレンイミンを含む。
、水分散体24中のMP4990の分散相の重量は、好ましくは、溶液22中の
ポリエチレンイミンの重量とほぼ同一である。しかし、ある量のMP4990分
散体が、ある量のポリエチレンイミン溶液と、本発明の好ましい形態により、プ
ライマー20中におけるMP4990の分散相とポリエチレンイミンとの重量比
が1〜5になるように、混合される。MP4990の分散相はプラススチックに
対する親和性を有しているので、この大きな混合範囲が可能である。
他のトナー接着剤は、Stirofan、Acronal 866、またはSt
yronalD808の分散相である。Stirofan及びStyronal
は、BASFにより市販されているスチレン−ブタジエンに基づく水性ポリマー
分散体の商品名である。Acronalは、BASFにより市販されている分散
形のアクリレートのホモポリマー又はコポリマーである。これらの材料に対し、
水性分散体24は、好ましくは8重量%±4重量%のStirofan、Acr
onal 866、またはStyronalD808の分散相を含む。MP49
90により形成された分散体24の場合のように、Stirofan、Acro
nal866及びStyronalD808により形成された分散体24は、等
重量部である6%のポリエチレンイミン溶液22と混合され、プライマー20が
形成される。Stirofan、Acronal、またはStyronalをベ
ースとするある量の分散体24は、ある量のポリエチレンイミン溶液22と混合
され、プライマー20が提供される。本発明の好ましい形態によると、プライマ
ー中のStirofan、Acronal、またはStyronalの分散相と
ポリエチレンイミンとの比は、1〜5である。
本発明のある好ましい形態では、界面活性剤は、Air Product社によ
り製造された2,4,7,9−テトラメチル−5−デシン−4,7−ジオールの
水溶液である、Surfynol 104Eの溶質である。Surfynol 1
04Eは、好ましくは、添加後、プライマーが1重量%〜1.5重量%のSur
fynol 104Eの溶質(即ち、2,4,7,9−テトラメチル−5−デシ
ン−4,7−ジオール)を含むように、プライマー20に添加される。本発明の
ある好ましい形態では、界面活性剤は、Surfynol 440の溶質であり
、それはAir Product社により製造された、Surfynol 104
E+3.5モルのエチレンオキシドの溶質である。本発明のある好ましい形態で
は、界面活性剤は、添加後にプライマーが2重量%〜2.5重量%の界面活性剤
を含むように、プライマー20に添加されるドデシル硫酸ナトリウムである。界
面活性剤の添加の場合、好ましくは、プライマー20中の、ポリエチレンイミン
プラスMP4990、Stirofan、Acronal、Styronalの
分散相の量は、2重量%〜10重量%である。
ることに留意すべきである。プライマーを調製するために材料を組合せる他の公
知の方法を用いてもよい。例えば、プライマーは、適切なプラスチック接着剤の
水溶液を調製し、その溶液に適切なトナー接着剤を分散させ又はトナー接着剤の
水性分散体を調製し、プラスチック接着剤を分散体に溶解することにより形成さ
れ得る。
エブ30を印刷することを示す。ウエブ30は、好ましくは、回転グラビアシリ
ンダー36とバッキングシリンダー38のニップ34の間を通過するように、ロ
ール32から矢印33の方向に供給される。ウエブ30は、例えば、二軸延伸ポ
リプロピレンにより形成される。好ましくは、ウエブ30のコロナ処理された側
40が、グラビアシリンダー36と接触する。
42からグラビアシリンダー36に塗布される。グラビアシリンダー36に塗布
されるプライマー20は、グラビアシリンダー36の表面の領域上のプライマー
20の層44として模式的に示されている。ウエブ30がニップ34を通過する
に従って、グラビアシリンダー36が回転し、その表面の層44からウエブ30
にプライマー20を転写し、プライマー20の層46でウエブを被覆する。好ま
しくは、乾燥後、層46の重量は、ウエブ30の表面の夫々の平方メートル当り
約0.15±0.15グラムである。ニップ34を通過し、プライマー20で被
覆された後、ウエブ30は、矩形48で示される乾燥ステーションを通過し、そ
こでプライマー20の相46が乾燥される。相46が乾燥するときまで、プライ
マー中のプラスチック接着剤(即ちポリエチレンイミン)及びトナー接着剤は、
ともに接着される。次いで、ウエブ30は、矩形50で示される、Omnius
プリンターのような、プリンターに進行し、そこでウエブ30のプライマー被覆
面40は所望の画像で印刷される。好ましくは、ウエブ30は、例えば、商品名
EI−Mark3.0及びEI−Mark3.1の下で、オランダのインジゴ社
から製造及び販売されているトナーのような液体トナーで印刷される。
造し得る。
ソン社製)が、130℃に設定されたオイル加熱ユニットに接続された、ジャケ
ット付二重遊星ミキサー内で低速で1時間混合される。遊星ミキサー内で、混合
物に、追加の5重量部のIsopar Lが加えられ、追加のsopar Lの添加後、混合物
は追加の時間、高速で混合される。次いで、110℃に予熱された10重量部の
Isopar Lが加えられ、混合が1時間、続行される。次に、加熱ユニットが停止さ
れ、遊星ミキサー内の混合物の温度が約40℃に低下するまで、混合が続行され
る。
より市販)および120gのIsopar Lとともに、ユニオンプロセッサー01m磨
砕機に移される。このように形成された混合物は約20℃で水冷しつつ、3/1
6インチのステンレス鋼媒体を用いて24時間粉砕され、トナー濃縮物が形成さ
れる。
トナー固形物のグラムあたり、5−100mgの電荷指示剤が加えられ、液体ト
ナーが形成される。
として示されているが、プラスチックシート及びプラスチック製品の表面もまた
、本発明の様々な形態に従って、プライマーで被覆され、トナーインクで印刷さ
れ得る。また、図では、プライマーはグラビアシリンダーを用いてウエブに塗布
されているものとして示されているが、プライマーは、例えば、スプレーまたは
ワイヤーコーティングのような、この分野で公知の他の方法を用いて、適切なプ
ラスチック表面に塗布されてもよい。更に、本発明の好ましい形態によると、プ
ライマーの塗布及び乾燥は、図2に示す印刷プロセス中に、「インライン」で行
われる必要はない。プライマーは、第1の部位で最初に、プラスチックウエブ、
シートまたは他の適切なプラスチック製品に塗布され、その表面は、第2の部位
で二番目に印刷され得る。例えば、プライマーで被覆された後、プラスチックウ
エブ、シートまたは製品は、貯蔵され、後に印刷される。加えて、本発明の好ま
しい形態によると、プライマーは、二軸延伸ポリプロピレン以外のプラスチック
に使用可能である。
適切な汚染物非含有プライマーを開発するに際し、本発明者らは、種々の材料及
び材料の組合せを含む、水系プライマーを開発した。それぞれのプライマーが試
験され、二軸延伸されたポリプロピレンのウエブのコロナ処理側にプライマーを
適用することにより、プラスチックの印刷への使用の適合性が決定された。プラ
イマーは、グラビアローラーを用いて、0.15g/m2の重量をウエブに被覆
するように塗布された。次いで、ウエブは、Omniusプリンターを用いて液体トナ
ーインクEI-3.1で印刷された。プライマーについて、ウエブの表面への密着性、
ウエブ表面に形成されたプライマーの均一性、及びプリンターのブランケットか
らプライマーにどのように良好にトナーが転写されたか、並びにおよびウエブに
定着されたかが試験された。開発され、試験されたプライマーは、揮発性有機材
料を放出しない。図1で説明したプライマーを含む、プライマーの例およびプラ
イマーの試験結果は、以下の段落で示され、説明される。
プロパノール水溶液を含むプライマーが調製された。ウエブ上に形成されたプラ
イマー被覆は均一であり、パターン化は明白ではなかった。しかし、プライマー
のウエブへの密着は、剥離試験で決定されたように、劣ったものであった。ブラ
ンケットからプライマーへのインクの移動は、良好ではなく、プライマーはウエ
ブから離脱し、ブランケットに密着した。
した、6重量%のポリエチレンイミン水溶液を含むものであった。この混合物は
、安定であり、相分離を示さなかった。このプライマーは、ウエブに良好に接着
したが、プライマーによるウエブの比較的劣った濡れ性のため、パターン化が明
白であった。インクの転写性と定着性は、満足し得るものであった。
した、6重量%のポリエチレンイミン水溶液を含む混合物(即ち、実施例2のプ
ライマー)を形成し、この混合物に界面活性剤としてSurfynol 104
Eを添加することにより、プライマーを調製した。Surfynolは、添加後
の混合物がSurfynolから約1重量%の溶質を含むように混合物に添加さ
れた。ウエブに対するプライマーの密着性は優れており、プライマーは、ウエブ
上に、実質的に均一な「非パターン」被覆を形成した。プライマーへのトナーの
転写は良好であり、定着は満足すべきものであった。
した、6重量%のポリエチレンイミン水溶液を含む混合物に、界面活性剤として
Surfynol 440を添加し、実施例3のプライマーと類似のプライマー
を調製した。Surfynolは、添加後の混合物がSurfynolから約1
重量%〜1.5重量%の溶質を含むように混合物に添加された。ウエブに対する
プライマーの密着性は優れており、プライマーは、ウエブ上に、実質的に均一な
「非パターン」被覆を形成した。プライマーへのトナーの転写は良好であり、定
着は満足すべきものであった。
した、6重量%のポリエチレンイミン水溶液を含む混合物に、界面活性剤として
ドデシル硫酸ナトリウムを添加し、実施例3のプライマーと類似のプライマーを
調製した。ドデシル硫酸ナトリウムは、添加後の混合物が約2重量%〜2.5重
量%のドデシル硫酸ナトリウムを含むように混合物に添加された。ウエブに対す
るプライマーの密着性は優れており、プライマーは、ウエブ上に、実質的に均一
な被覆を形成した。プライマーへのトナーの転写は良好であり、定着は満足すべ
きものであった。
fanの分散相の6重量%水性分散体を混合することによりプライマーが調製さ
れた。ウエブに対するプライマーの密着性は優れていたが、プライマー被覆は、
プライマーによるウエブの比較的劣った濡れ性のため、パターン化が明白であっ
た。トナーの転写は良好であり、定着は満足すべきものであった。
の分散相の12重量%水性分散体を混合することによりプライマーが調製された
。ウエブに対するプライマーの密着性は優れていたが、プライマー被覆は、プラ
イマーによるウエブの比較的劣った濡れ性のため、パターン化が明白であった。
トナーの転写は良好であり、定着は満足すべきものであった。
8の分散相の12重量%水性分散体を混合することにより、他のプライマーが調
製された。ウエブに対するプライマーの密着性は優れていたが、プライマー被覆
は、プライマーによるウエブの比較的劣った濡れ性のため、パターン化が明白で
あった。トナーの転写は良好であり、定着は満足すべきものであった。
並びに「有する」、及びその組合せは、動詞の目的が、動詞の対象の部材、成分
、要素、又は部品の必ずしもすべての列挙ではないことを示すために用いられて
いる。
のすべての形態において必要とされるものではない。本発明のある形態は、それ
の特徴又はその組合せのあるもののみを用いている。記載された本発明の形態、
及び記載された形態に示された特徴の様々な組合せを含む本発明の形態の変形例
は、当業者において可能である。更に、「備える」、「包む」並びに「有する」
、及びその組合せの用語は、特許請求の範囲において用いられているときは、「
含むが必ずしもそれに限定されない」ことを意味する。本発明の範囲は、特許請
求の範囲によってのみ限定される。
式的に示す。
Claims (29)
- 【請求項1】 表面に、プラスチックに親和性を有する第1の材料と、第1の材料およびトナ
ーに親和性を有する第2の材料とを含む水性混合物の層を形成する工程、及び 前記層を乾燥する工程 を具備する、トナーで印刷するためのプラスチック表面を調製する方法。 - 【請求項2】 前記第1の材料はポリエチレンイミンである請求項1に記載の方法。
- 【請求項3】 前記第2の材料は、ポリエチレンアクリル酸コポリマー、スチレンアクリレー
トコポリマー、及びスチレンブタジエンからなる群から選ばれた材料である請求
項2に記載の方法。 - 【請求項4】 前記第1の材料の重量プラス第2の材料の重量は、混合物重量の約2%〜約1
0%である請求項3に記載の方法。 - 【請求項5】 前記混合物中の第1の材料に対する第2の材料の重量比は、1〜5である請求
項3または4に記載の方法。 - 【請求項6】 前記混合物中の第1の材料に対する第2の材料の重量比は、実質的に1である
請求項3または4に記載の方法。 - 【請求項7】 前記混合物中の第1の材料に対する第2の材料の重量比は、実質的に2である
請求項3または4に記載の方法。 - 【請求項8】 前記混合物中の第1の材料に対する第2の材料の重量比は、実質的に3である
請求項3または4に記載の方法。 - 【請求項9】 前記第2の材料は、ポリエチレンアクリル酸コポリマーである請求項3〜8の
いずれかに記載の方法。 - 【請求項10】 前記第2の材料は、スチレンアクリル酸コポリマーである請求項3〜8のいず
れかに記載の方法。 - 【請求項11】 前記第2の材料は、スチレンブタジエンである請求項3〜8のいずれかに記載
の方法。 - 【請求項12】 前記混合物に界面活性剤を添加する工程を含む請求項1〜11のいずれかに記
載の方法。 - 【請求項13】 前記界面活性剤は、2,4,7,9−テトラメチル−5−デシン−4,7−ジ
オール、2,4,7,9−テトラメチル−5−デシン−4,7−ジオール+3.
5モルのエチレンオキシド、及びドデシル硫酸ナトリウムからなる群から選ばれ
る請求項12に記載の方法。 - 【請求項14】 前記界面活性剤が、2,4,7,9−テトラメチル−5−デシン−4,7−ジ
オールである請求項13に記載の方法。 - 【請求項15】 前記界面活性剤が、2,4,7,9−テトラメチル−5−デシン−4,7−ジ
オール+3.5モルのエチレンオキシドである請求項13に記載の方法。 - 【請求項16】 前記界面活性剤の添加後、混合物は1〜1.5重量%の界面活性剤を含む請求
項14または15に記載の方法。 - 【請求項17】 前記界面活性剤が、ドデシル硫酸ナトリウムである請求項13に記載の方法。
- 【請求項18】 前記界面活性剤の添加後、混合物は2〜2.5重量%の界面活性剤を含む請求
項17に記載の方法。 - 【請求項19】 前記第1の材料は水に溶解される請求項1〜18のいずれかに記載の方法。
- 【請求項20】 前記第1の材料の水溶液は、2〜10重量の第1の材料を含む請求項19に記
載の方法。 - 【請求項21】 前記第2の材料は水に分散される請求項1〜20のいずれかに記載の方法。
- 【請求項22】 前記第2の材料の水分散体は、2〜10重量の第2の材料を含む請求項21に
記載の方法。 - 【請求項23】 前記層の形成工程は、 第1の材料の水溶液を調製すること、 第2の材料の水分散体を調製すること、及び 前記水溶液と水分散体を混合すること を具備する手順により混合物を調製する工程を含む請求項1〜22のいずれか
に記載の方法。 - 【請求項24】 前記層の形成工程は、その乾燥中に空気中に有機化合物を放出しない水性混合
物の層を形成することを含む請求項1〜23のいずれかに記載の方法。 - 【請求項25】 前記層の形成工程は、層が乾燥した後、プラスチックの平方メートルあたり0
.10〜0.20gの重量を有する層を形成することを含む請求項1〜24のい
ずれかに記載の方法。 - 【請求項26】 前記層の形成工程は、層が乾燥した後、プラスチックの平方メートルあたり0
.125〜0.175gの重量を有する層を形成することを含む請求項1〜25
のいずれかに記載の方法。 - 【請求項27】 前記層の形成工程は、層が乾燥した後、プラスチックの平方メートルあたり0
.135〜0.165gの重量を有する層を形成することを含む請求項1〜26
のいずれかに記載の方法。 - 【請求項28】 前記層の形成工程は、層が乾燥した後、プラスチックの平方メートルあたり実質
的に0.15に等しい重量を有する層を形成することを含む請求項1〜27のい
ずれかに記載の方法。 - 【請求項29】 前記表面に混合物の層を形成する工程は、グラビアローラーを用いて混合物を
表面に塗布する工程を含む請求項1〜28のいずれかに記載の方法。
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