JP2013536099A - 再書き込み可能な書き込み表面を有する物品並びにその製造方法及び使用方法 - Google Patents
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Abstract
【選択図】なし
Description
本願は、米国仮出願第61/357,372号(2010年6月22日出願)及び米国仮出願第61/416,938号(2010年11月24日出願)の優先権を主張し、これらの全体を参考として組み込む。
本発明は、再書き込み可能な書き込み表面を有する物品、例えば、乾式消去ボード、ラベル、フォルダー(file folder)、インデックスラベル(filing tab)、仕切りカード(notebook divider)等に関する。
「含む」なる用語及びその変化形は、これらの用語が説明文及び「特許請求の範囲」において用いられている場合に限定的な意味を有するものではない。
「好ましい」及び「好ましくは」なる語は、特定の状況下で特定の効果をもたらしうる本発明の実施形態のことを指して言う。しかしながら、同じ、又は他の状況下において他の実施形態が好ましい場合もある。更に、1以上の好ましい実施形態の引用は、他の実施形態が有用ではないことを示唆するものではなく、他の実施形態を本発明の範囲から除外することを目的とするものではない。
本明細書で使用するところの「a」、「an」、「the」、「少なくとも1つの」及び「1以上の」は、互換可能に使用される。
特にその内容に明示されない限り、本明細書で使用する場合の用語「又は」は、一般に「及び/又は」を含む意味で用いられる。用語「及び/又は」は、列挙されている要素の1つ又は全て、あるいは、列挙されている要素の任意の2つ以上の組み合わせを意味する。
本明細書で使用する場合の全ての数字は、用語「約」、及び好ましくは用語「正確に」によって修飾されると見なされる。本発明の広い範囲を示している数値範囲及びパラメータは近似値であるが、具体的な実施例で示している数値は、できる限り正確に報告されている。しかしながら、あらゆる数値はそれらの試験測定値における標準偏差から必然的に生じる一定の誤差を本来的に含むものである。
また、本明細書における端点による数の範囲の記載には、その範囲に含まれる全ての数が含まれる(例えば、1〜5には、1、1.5、2、2.75、3、3.80、4、5、などが含まれる)。
用語「の範囲」又は「の範囲内」(及び類似の記載)は、その記載された範囲の終点を含む。
本明細書で使用するとき「親水性」は、水溶液により湿潤される表面を指すために用いられ、層が水溶液を吸収するかどうかを表さない。水又は水溶液の液滴が50°未満の静的水接触角を示す表面を「親水性」と呼ぶ。疎水性基材は、50°以上の水接触角を有する。
本明細書で使用する場合の「親水性官能性の化合物の少なくとも単分子層」は、例えば、(1)表面又は基材の表面上のプライマーに(シロキサン結合を介して)共有結合される単分子層又はそれ以上の厚さの層の分子であって、親水性官能性の化合物由来である分子、及び(2)表面又は基材の表面上のプライマーに共有結合される単分子層又はそれ以上の厚さの層の水溶性ポリマーを含む。親水性官能性の化合物が各分子の二量体、三量体、又はその他オリゴマーを含む場合、「少なくとも単分子層」は、このような二量体、三量体、若しくはその他オリゴマー、又はかかるオリゴマーとモノマーとの混合物の単分子層を含む。
本明細書で使用する場合の用語「乾式消去ボード」として、ガラス、磁器、鋼、塗装された鋼、塗装された金属、塗装された板紙、メラミン、コーティングされたフィルム、コーティングされた紙、コーティングされた繊維板シート、及び現在の商業上既知の他の乾式消去表面などの既知の乾式消去表面が挙げられる。
親水性官能性のコーティングを親水性官能性の化合物から調製できる。これらの化合物は、基材表面に結合するためにアルコキシシラン官能基及び/又はシラノール官能基を有する。これらはまた、基材表面を親水性にするための親水性基も含む。
[(MO)(Qn)Si(XCH2SO3 −)3−n]Y2/nr +r (I)
(式中、
各Qは、ヒドロキシル、1〜4個の炭素原子を含有するアルキル基、及び1〜4個の炭素原子を含有するアルコキシ基から独立してに選択され、
Mは、水素、アルカリ金属、及び平均分子量150未満かつpKa 11超の強有機塩基の有機カチオンから選択され、
Xは有機連結基であり、
Yは、水素、アルカリ土類金属(例えば、マグネシウム、カルシウムなど)、平均分子量200未満かつpKa 11未満のプロトン化弱塩基(例えば、4−アミノピリジン、2−メトキシエチルアミン、ベンジルアミン、2,4−ジメチルイミダゾール、3−[2−エトキシ(2−エトキシエトキシ)]プロピルアミン)の有機カチオン、アルカリ金属、及び平均分子量150未満かつpKa 11超の強有機塩基(例えば、+N(CH3)4、+N(CH2CH3)4)の有機カチオンから選択され、ただしYが水素、アルカリ土類金属、及びかかるプロトン化弱塩基の有機カチオンのときにはMは水素であり、
rはYの価数に等しく、
nは1又は2である。)
(HO)3Si−CH2CH2CH2−O−CH2−CH(OH)−CH2SO3 −H+、
(HO)3Si−CH2CH(OH)−CH2SO3 −H+、
(HO)3Si−CH2CH2CH2SO3 −H+、
(HO)3Si−C6H4−CH2CH2SO3 −H+、
(HO)2Si−[CH2CH2SO3 −H+]2、
(HO)−Si(CH3)2−CH2CH2SO3 −H+、
(NaO)(HO)2Si−CH2CH2CH2−O−CH2−CH(OH)−CH2SO3 −Na+、及び
(HO)3Si−CH2CH2SO3 −K+。
(R1O)p−Si(R2)q−W−N+(R3)(R4)−(CH2)m−SO3 − (II)
(式中、
各R1は独立して水素、メチル基、又はエチル基であり、
各R2は独立してメチル基又はエチル基であり、
各R3及びR4は独立して、飽和又は不飽和の、直鎖状、分岐鎖状、又は環状の有機基であり、これらは互いに、任意に基Wの原子と結合して環を形成してよく、
Wは有機連結基であり、
p及びmは1〜3の整数であり、
qは0又は1であり、
p+qは3である。)
(R1O)p−Si(R2)q−CH2CH2CH2−N+(CH3)2−(CH2)m−SO3 − (III)
(式中、
各R1は独立して水素、メチル基、又はエチル基であり、
各R2は独立してにメチル基又はエチル基であり、
p及びmは1〜3の整数であり、
qは0又は1であり、
p+qは3である。)
(CH3O)3Si−CH2CH2CH2−N+(CH3)2−CH2CH2CH2−SO3 −、及び
(CH3CH2O)2Si(CH3)−CH2CH2CH2−N+(CH3)2−CH2CH2CH2−SO3 −。
本発明のコーティング組成物及びコーティングの調製に用いる好適な親水性官能性の化合物の好ましい例は、実施例の項に記載される。
本発明の特定の実施形態では、再書き込み可能なラベル、フォルダー、容器等の製造のため、親水性ポリマーコーティングを高分子基材に適用する。
本発明の特定の実施形態では、基材表面上にプライマーコーティングが形成される。かかるプライマーコーティングは、基材表面上に−OH基を提供する。好ましくは、このようなプライマーコーティングは、基材表面上にコーティングされ、乾燥されるナノ粒子含有コーティング組成物から形成される。
幾つかの実施形態では、再書き込み可能な物品は、表面上に−OH又は類似の官能基を生成するために、エネルギー放射により処理される。このような放射線として、コロナ、プラズマ、化学線、フラッシュランプ、及び火炎処理が挙げられる。幾つかの実施形態では、プライマーを再書き込み可能な物品に結合させるために、エネルギー放射による処理をプライマー処理前に実施する。
幾つかの実施形態では、本発明の乾式消去物品の書き込み表面は、ヒドロキシル基を含有する基材、例えば、磁器、セラミックス、及びガラスなどを含む。別の実施形態では、乾式消去物品の書き込み表面は、透明から不透明の、高分子、紙、又は金属の、平坦、曲線状、又は複雑な形状を有し、好ましくは凝集したシリカナノ粒子の連続ネットワークがその上に形成されている、事実上いずれの構成であってもよい基材、好ましくはプライマー処理された表面を有する基材を含む。
以下の試験方法を実施例において用いた。
実施例及び比較例で用いたマーカー、材料、及び原液を、それぞれ表1、2及び3に示す。
溶液を以下のように調製した。3−(N,N−ジメチルアミノプロピル)トリメトキシシラン(49.7g、239mmol)をねじぶた付き容器に加え、その後脱イオン(「DI」)水(82.2g)及び1,4−ブタンサルトン(32.6g、239mmol)を加えた。反応混合物を75℃に加熱して14時間混合した。加熱後、この反応混合物を水で2重量%まで希釈し、最終コーティング溶液を得た。
コーティング組成物2は、コーティング組成物1:LS1:NPS3(61:19:20w/w)のブレンドの2重量%水溶液として調製した。
コーティング組成物3は、コーティング組成物1:NPS3(80:20w/w)のブレンドの2重量%水溶液として調製した。
コーティング組成物4:ヒドロキシスルホネートシランである
コーティング溶液の調製は、米国特許第4,338,377号に記載されるように調製し、2重量%に希釈した。
コーティング組成物5(ホスホネートシラン)は、3−(トリヒドロキシシリル)−プロピルメチル−ホスホネート、一ナトリウム塩を水で2重量%溶液に希釈して調製した。
コーティング組成物6(カルボキシレートシラン)は、カルボキシ−エチルシラントリオール、ナトリウム塩を水で2重量%溶液に希釈して調製した。
コーティング組成物7(プロパンスルホン酸)は、3−(トリヒドロキシシリル)−1−プロパンスルホン酸を水で2重量%溶液に希釈して調製した。
コーティング組成物8(糖シラン)は、N−(3−トリエトキシ−シリルプロピル)グルコンアミドを水で2重量%溶液に希釈して調製した。
コーティング組成物9(アンモニウムシラン)は、N−トリメトキシ−シリルプロピル−N,N,N−トリメチルアンモニウムクロリドを水で2重量%溶液に希釈して調製した。
コーティング組成物10(ポリエチレングリコールシラン)は、2−[メトキシ−(ポリエチレンオキシ)プロピル]トリメトキシシランを水で2重量%溶液に希釈して調製した。
コーティング組成物11は、コーティング組成物4:LS2(65:35w/w)のブレンドの2重量%水溶液として調製した。
コーティング組成物12は、コーティング組成物5:LS2(65:35w/w)のブレンドの2重量%水溶液として調製した。
コーティング組成物13は、コーティング組成物6:LS2(65:35w/w)のブレンドの2重量%水溶液として調製した。
コーティング組成物14は、コーティング組成物7:LS2(65:35w/w)のブレンドの2重量%水溶液として調製した。
コーティング組成物15は、コーティング組成物8:LS2(65:35w/w)のブレンドの2重量%水溶液として調製した。
コーティング組成物16は、コーティング組成物9:LS2(65:35w/w)のブレンドの2重量%水溶液として調製した。
コーティング組成物17は、コーティング組成物10:LS2(65:35w/w)のブレンドの2重量%水溶液として調製した。
コーティング組成物18は、コーティング組成物1:LS2(65:35w/w)のブレンドの2重量%水溶液として調製した。
コーティング組成物19は、コーティング組成物1:LS2(65:35w/w)のブレンドの2重量%水溶液として調製し、0.8M HNO3でpH 5に酸性化した。
コーティング組成物20は、コーティング組成物8:LS2(65:35w/w)のブレンドの2重量%水溶液として調製し、0.8M HNO3でpH 4.5に酸性化した。
コーティング組成物21は、コーティング組成物6:LS2(65:35w/w)のブレンドの2重量%水溶液として調製し、0.8M HNO3でpH 4.5に酸性化した。
コーティング組成物22は、コーティング組成物5:LS2(65:35w/w)のブレンドの2重量%水溶液として調製し、0.8M HNO3でpH 3に酸性化した。
コーティング組成物23は、POVAL(商標)R3109の2重量%水溶液として調製し、0.8M HNO3でpH 3に酸性化した。
コーティング組成物24は、POVAL(商標)R1130の2重量%水溶液として調製し、0.8M HNO3でpH 3に酸性化した。
コーティング組成物25は、POVAL(商標)R2105の2重量%水溶液として調製し、0.8M HNO3でpH 3に酸性化した。
指定したコーティング組成物によるコーティング前に、琺瑯鋼シートを洗浄し、表面から吸着有機物を除去して遊離のOH基を露出させた。各磁器シート上で、ALCONOX(商標)洗剤のペーストを濡らしたペーパータオルでこすり付けた。続いてこのシートを水ですすいだ。水が玉形成しないでシート上を流れ落ちた場合に、シートが清浄であるとみなした。
実施例2では、20.3cm×20.3cmのフロートガラスプレートをALCONOX(商標)洗剤のペーストで洗浄し、水が玉形成せずにプレートを流れ落ちるようにした。清浄なガラスプレートを、KIMWIPE(商標)ティッシュペーパーを用いて、コーティング組成物2でコーティングした。コーティングされたガラスプレートを空気気流中室温で乾燥させ、次いで150℃で10分間加熱した。サンプルを室温まで冷却した後、DI水(600mL/分)で60秒間すすぎ、ペーパータオルで乾燥させた。
コーティング前に、ALCONOX(商標)洗剤を用いて塗装された鋼シートを洗浄した。続いてこのシートを、KIMWIPE(商標)ティッシュペーパーを用いてNPS1で3回コーティングした。サンプルを空気気流中室温で乾燥させ、次に150℃で15分間加熱した。続いてサンプルを、KIMWIPE(商標)ティッシュペーパーを用いて、コーティング組成物2で3回コーティングした。サンプルを室温で乾燥させ、次に150℃で15分間加熱した。サンプルを室温まで冷却した後、DI水(600mL/分)で60秒間すすぎ、ペーパータオルで乾燥させた。
この実施例では、フィルムは、4ミル(0.10mm)のPVDCプライマー処理の透明ポリエステル(PET)フィルム(3M Company)とした。NPS2溶液とメイヤー(Meyer)ロッド(#6)を用いて、PETフィルムをシリカナノ粒子でコーティングした。コーティングされたフィルムを室温で乾燥させた後、120℃で5分間加熱した。シリカナノ粒子コーティングの形成に用いたものと同じ方法で、これらのフィルムをコーティング組成物3でコーティングした。コーティングされたフィルムを室温で乾燥させた後、120℃で10分間加熱した。サンプルを室温まで冷却した後、DI水(600mL/分)で60秒間すすぎ、ペーパータオルで乾燥させた。
この実施例のベースフィルムは、Protect−all,Inc.より入手した、UV硬化済みアクリルコーティングを有する2ミル(0.05mm)の白色ポリエステルとした。米国特許第5,244,780号(Strobelら)の実施例8に記載の方法で、乾式消去フィルムを火炎処理した。火炎処理後、#7のメイヤーロッドを用いて、フィルムをNPS2溶液中のシリカナノ粒子でコーティングした。コーティングされたフィルムを室温で乾燥させた後、120℃で15分間加熱した。続いて乾燥したフィルムを、#7メイヤーロッドを用いてコーティング組成物3でコーティングした。コーティングされたフィルムを室温で乾燥させた後、150℃で15分間加熱した。フィルムを室温まで冷却した後、DI水(600mL/分)で60秒間すすぎ、ペーパータオルで乾燥させた。
受理状態の琺瑯鋼パネル。
比較例C2
受理状態のフロートガラスプレート。
比較例C3
受理状態の塗装された鋼パネル。
比較例C4
受理状態の、両表面をPVDCでプライマー処理した透明ポリエステルフィルム。
比較例C5
受理状態の、白色ポリエステル乾式消去フィルム。
実施例6〜17では、20.3cm×20.3cmの一連のフロートガラスプレートをALCONOX(商標)洗剤のペーストでまず洗浄し、水がガラスプレート上で玉形成しないようにした。清浄なガラスプレートを、KIMWIPE(商標)ティッシュペーパーを用いて、コーティング組成物1及び4〜10でそれぞれコーティングした。コーティングされたガラスプレートを室温で乾燥させ、150℃で10分間加熱した。サンプルを室温まで冷却した後、DI水(600mL/分)で60秒間すすぎ、室温で乾燥させてから試験を行った。
20.3cm×20.3cmの一連のフロートガラスプレートをALCONOX(商標)洗剤のペーストでまず洗浄した。プレートを水ですすぎ、空気気流中で乾燥させた。洗浄及び乾燥後、それらのプレートをKIMWIPE(商標)ティッシュペーパーを用いて、コーティング組成物7、9、10、16、及び17でそれぞれコーティングした。コーティングされたガラスプレートを室温で乾燥させ、次いで150℃で10分間加熱した。サンプルを室温まで冷却した後、DI水(600mL/分)で60秒間すすぎ、乾燥させてからマーカー試験を行った。結果を表7に示す。
20cm×25cmの一連の琺瑯鋼パネルをALCONOX(商標)洗剤のペーストでまず洗浄した。プレートを水ですすぎ、空気気流中で乾燥させた。洗浄及び乾燥後、KIMWIPE(商標)ティッシュペーパーを用いて、表7に示すコーティング組成でコーティングした。コーティングされた磁製プレートを室温で乾燥させ、次いで150℃で10分間加熱した。サンプルを室温まで冷却した後、DI水(600mL/分)で60秒間すすぎ、乾燥させてからマーカー試験を行った。
この実施例では、フィルムは、4ミル(0.10mm)のPVDCプライマー処理済みの透明ポリエステル(PET)フィルム(3M Company)とした。NPS2溶液とメイヤーロッド(#6)を用いて、PETフィルムをシリカナノ粒子でコーティングした。コーティングされたフィルムを室温で乾燥させてから、120℃で5分間加熱した。シリカナノ粒子コーティングの形成に用いたものと同じ方法で、コーティング組成物3でこれらのフィルムをコーティングした。コーティングされたフィルムを室温で乾燥させてから、120℃で10分間加熱した。サンプルを室温まで冷却した後、DI水(600mL/分)で60秒間すすぎ、ペーパータオルで乾燥させた。
3gのPVAを97gのDI水に溶解し、60℃で一晩攪拌することにより、ポリビニルアルコール水溶液(98モル%鹸化品、重量平均分子量(「WAMW」)約31,000〜50,000)を調製した。続いてこの溶液を、濃HNO3でpH 3に酸性化した。実施例23〜30の手順に従って、ポリエステルフィルムをシリカナノ粒子でプライマー処理した。シリカナノ粒子でプライマー処理したポリエステル上に、#6メイヤーバーでPVAの酸性化溶液をコーティングした。コーティングされたフィルムを120℃で5〜10分間硬化した。
3gのPVAを97gのDI水に溶解し、60℃で一晩攪拌することにより、ポリビニルアルコール水溶液(98モル%鹸化品、WAMW約31,000〜50,000)を調製した。続いてこの溶液を、濃HNO3でpH 3に酸性化した。シリカナノ粒子でプライマー処理してないポリエステルフィルム上に、#6メイヤーバーでPVAの酸性化溶液をコーティングした。コーティングされたフィルムを120℃で5〜10分間硬化した。
Claims (11)
- 書き込み可能な表面を有する物品であって、前記再書き込み可能な表面が、親水性シラン又はヒドロキシル基を有する水溶性ポリマーを含むコーティングを含む、物品。
- 前記親水性シランが、双性イオン性シラン、ヒドロキシルスルホネートシラン、ホスホネートシラン、カルボキシレートシラン、グルコンアミドシラン、ポリヒドロキシルアルキル、アリールシラン、ヒドロキシルポリエチレンオキシドシラン、ポリエチレンオキシドシラン、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項1に記載の物品。
- 前記コーティングが、1つ以上の親水性シラン及びテトラアルコキシシラン、それらのオリゴマー、ケイ酸リチウム、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウム、又はこれらの組み合わせを含む、請求項1に記載の物品。
- 前記コーティングが、1つ以上の親水性シラン及びテトラアルコキシシラン、それらのオリゴマー、ケイ酸リチウム、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウム、100nm未満の粒径を有するナノシリカ粒子、又はこれらの組み合わせを含む、請求項1に記載の物品。
- 前記コーティングが、ヒドロキシル基を有する水溶性ポリマーを含む、請求項1に記載の物品。
- 前記ポリマーが、ポリビニルアルコール、ヒドロキシルメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、デキストラン、グアーガム、及びこれらの混合物からなる群から選択される、請求項1に記載の物品。
- 親水性シラン又はヒドロキシル基を有する水溶性ポリマーを含むコーティングを、物品表面の一部に提供する工程を含む、書き込み表面の作製方法。
- (a)請求項1に記載の物品を提供する工程と、(b)前記書き込み表面に筆記用具で初期説明文を書き込む工程と、(c)前記初期説明文を除去する工程とを含む、再書き込み可能な書き込み表面を有する物品の使用方法。
- 前記初期説明文を除去した後に、前記書き込み表面に書き込む工程を更に含む、請求項8に記載の方法。
- 前記筆記用具が、鉛筆、ペン、及びフェルトペンマーカーからなる群から選択される、請求項8に記載の方法。
- 前記初期説明文を除去する工程が、(1)例えばイレーザー又は布で前記書き込み表面を拭い取る工程、(2)水、有機溶媒等からなる群から選択される液体洗浄剤で、前記書き込み表面を処理する工程、の中の1つ又は2つ以上を含む、請求項8に記載の方法。
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