JP2003522286A - 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。
受容するプラスチックを被覆するための水系システムを記載している。
2種の材料の混合物が使用される水系被覆システムを記載している。材料の1つ
は、多酸であり、他の材料は多塩基である。被覆量は、物質の2〜30g/m2 である。有用なものとして界面活性剤が示される。しかし、その使用の詳細は示
されていない。
る。
(以後、プラスチック接着剤と呼ぶ)と、トナーに親和性を有する第2の成分(
以後、トナー接着剤と呼ぶ)とを含む被覆材料を用いる、表面被覆方法に関する
。
当りの重量を有する。
有する界面活性剤が混合物に添加される。
る、トナーインクを、空気中に有機化合物を放出しないプラスチック表面に接着
するためのプライマーを提供することに関する。
得るように、プラスチック表面とトナーに充分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。
び第2の成分の親和性は、トナーが、オフセット印刷法で使用されるブランケッ
トからプラスチックに有効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時に、相互に比較的強固な接着を形成
する。
であり、トナー接着剤はMP4990の分散相である。MP4990は、Mic
helman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又
はその塩の水分散液である。任意に、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。
を用いることも出来るが、グラビア印刷法を用いて、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。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
ロインクが適切である。他のトナーを用いることも出来る。
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 を具備し、 乾燥した際に、前記層は1.5g未満の平方メートル当りの重量を有する、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。
0.1〜0.2g、または約0.15gである。
レートコポリマー、スチレンブタジエン、及び酸性ポリマーの塩からなる群から
選ばれた材料である。
約10%である。
。任意にそれは1〜2、又は2〜3である。
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 を具備し、 前記第2の材料は、中和された酸ポリマー材料である、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。
ーに親和性を有する第2の材料と、混合物重量の0.5〜2.5重量%の界面活
性剤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。
−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。
ル、又は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場合、任意に、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。
合物は2〜2.5重量%の界面活性剤を含む。
の水溶液は、2〜10重量の第1の材料を含む。
の水分散体は、2〜10重量の第2の材料を含む。
混合物の層を形成することを含む。
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。或いは、いずれかの成分が溶解し得るか又は分散し
得る。任意に、プラスチック接着剤は、ポリエチレンイミンであり、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。
体24中のMP4990の分散相の重量は、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、本発明の他の形態により、プライマー20中におけるM
P4990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。
トナー接着剤は、Stirofan、Acronal 866、またはStyr
onalD808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、例えば8重量%±4重量%のStirofan、Acronal
866、またはStyronalD808の分散相を含む。MP4990によ
り形成された分散体24の場合のように、Stirofan、Acronal8
66及びStyronalD808、又は以下に説明する中和された酸により形
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。本発明の他の形
態によると、プライマー中のStirofan、Acronal、またはSty
ronalの分散相とポリエチレンイミンとの比は、1〜5である。
は、上記材料は良好に作用するが、恐らくプラスチック接着剤として使用した塩
基とトナー接着剤として使用した酸との相互作用により、保存寿命が制限される
ことを発見した。しかし、プラスチック接着剤と混合したときの酸の塩は、長い
保存寿命を有し、その酸性対応物と実質的に同一の効果を有する。
剤が有用であるときには、その中和形も有用であるので、一般に適用可能である
と考えられる。
em MP4990が、333gのNaOHと混合される。或いは、水酸化ナト
リウム、水酸化カリウム、水酸化アンモニウム(Na4OH)、及び一般に1価
の金属水酸化物が、酸ポリマーを中和するために使用され得る。
発明のある形態では、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 104Eは、
任意に、添加後、プライマーが0.5重量%〜2.5重量%(任意に0.5重量
%〜1.5重量%)のSurfynol 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、Su
rfynol 104E+3.5モルのエチレンオキシドの溶質である。本発明
のある形態では、界面活性剤は、添加後にプライマーが0.5重量%〜2.5重
量%(任意に1又は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、任意に、プライマー20中の、ポリエチレンイミンプラスMP4990、S
tirofan、Acronal、Styronal又は中和された形のMP4
990の分散相の量は、2重量%〜10重量%である。
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、例えば、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。任意に、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。任意
に、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
.1〜1.5グラムである。本発明のある形態では、より厚い層を用いることが
出来る。より薄い層を用いることが出来るが、そうすると、連続被覆が生じにく
い。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
。任意に、ウエブ30は、例えば、商品名EI−Mark3.0及びEI−Ma
rk3.1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、本発明のある形態によると、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、本発明の他の形態
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。
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(登録商標)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。
メートルあたり0.10〜1.5gの重量を有する。特に、0.1〜1.5gの
値を有する厚さを選択することが出来、それより厚いと強くなり、それより薄い
と安価になる。0.1g/m2より薄い層は、一般に連続層として形成すること
が困難となる。このように、1.4、1.3、1.2、1.1、1、0.9、0
.8、0.5又はそれ以下、又はその中間値を用いるのが望ましい。
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 (34)
- 【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 を具備し、 乾燥した際に、前記層は1.5g未満の平方メートル当りの重量を有する、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】 平方メートル当りの重量は、約0.1gを超える請求項1に記載の方法。
- 【請求項3】 平方メートル当りの重量は、約1g未満である請求項1又は2に記載の方法。
- 【請求項4】 平方メートル当りの重量は、約0.1〜0.2gである請求項1〜3のいずれ
かに記載の方法。 - 【請求項5】 平方メートル当りの重量は、約0.15gである請求項1〜4のいずれかに記
載の方法。 - 【請求項6】 前記第1の材料はポリエチレンイミンである請求項1〜5のいずれかに記載の
方法。 - 【請求項7】 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、スチレンブタジエン、及び酸性ポリマーの塩からなる群から選ば
れた材料である請求項1〜6のいずれかに記載の方法。 - 【請求項8】 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7に記載の方法。 - 【請求項9】 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7または8に記載の方法。 - 【請求項10】 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、1〜2である請求
項7または8に記載の方法。 - 【請求項11】 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、2〜3である請求
項7または8に記載の方法。 - 【請求項12】 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、3〜4である請求
項7または8に記載の方法。 - 【請求項13】 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7〜12
のいずれかに記載の方法。 - 【請求項14】 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7〜12のい
ずれかに記載の方法。 - 【請求項15】 前記第2の材料は、スチレンブタジエンである請求項7〜12のいずれかに記
載の方法。 - 【請求項16】 前記第2の材料は、中和された酸ポリマー材料である請求項7〜12のいずれ
かに記載の方法。 - 【請求項17】 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 を具備し、 前記第2の材料は、中和された酸ポリマー材料である、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18】 前記酸ポリマー材料は、ポリエチレンアクリル酸コポリマーである請求項16
または17に記載の方法。 - 【請求項19】 前記混合物に界面活性剤を添加する工程を含む請求項1〜18のいずれかに記
載の方法。 - 【請求項20】 前記界面活性剤は、混合物の0.5〜2.5重量%の量存在する請求項19に
記載の方法。 - 【請求項21】 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、混合物重量の0.5〜2.5重量%の界面活
性剤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22】 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19〜21のいずれかに記載の方法。 - 【請求項23】 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22に記載の方法。 - 【請求項24】 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22に記載の方法。 - 【請求項25】 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23または24に記載の方法。 - 【請求項26】 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22に記載の方法。
- 【請求項27】 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26に記載の方法。 - 【請求項28】 前記第1の材料は水に溶解される請求項1〜27のいずれかに記載の方法。
- 【請求項29】 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28に記
載の方法。 - 【請求項30】 前記第2の材料は水に分散される請求項1〜29のいずれかに記載の方法。
- 【請求項31】 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30に
記載の方法。 - 【請求項32】 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1〜31のいずれか
に記載の方法。 - 【請求項33】 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1〜32のいずれかに記載の方法。 - 【請求項34】 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1〜33のいずれかに記載の方法。
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