JP2019509196A

JP2019509196A - ポリマーインキの電子ビーム硬化

Info

Publication number: JP2019509196A
Application number: JP2018553043A
Authority: JP
Inventors: ラングワライムティアズ; マグワイアエドワード
Original assignee: エナジーサイエンシーズ，インコーポレイティド
Priority date: 2015-12-28
Filing date: 2016-12-23
Publication date: 2019-04-04
Also published as: EP3397499A4; WO2017117047A1; BR112018013232A2; EP3397499A1; CN108430790A; US20170182829A1

Abstract

ポリマーインキの電子ビーム（ＥＢ）硬化方法が提供される。ポリオレフィン系インキ（ＨＰインジゴエレクトロインキ）により表面印刷された基材が、ＥＢ硬化型ラッカーおよび／または即時硬化性ＥＢラミネート接着剤とともに使用される。ポリマーインキのＥＢ処理は、ポリマーインキの少なくとも一部における架橋を達成することができ、ポリマーインキの耐熱性及び耐圧性を改善することができる。

Description

関連出願の相互参照
本願は、２０１５年１２月２８日に出願された、「Electron Beam Curing of Polymeric Inks（ポリマーインキの電子ビーム硬化）」とのタイトルが付けられた米国仮特許出願第６２／２７１，７３５号の優先権の利益を主張し、その全開示内容を引用により本明細書に援用する。

技術分野
本開示の実施形態は、一般的に、電子ビーム（ＥＢ）硬化のシステムおよび方法、より詳細にはポリマーインキの電子ビーム硬化に関する。

柔軟な包装は、食品、非食品、および医薬用途に広く使用されている。柔軟な包装は、様々なタイプのプラスチックフィルム、紙およびアルミニウム箔を含む広範な異なるタイプの材料を使用する。プラスチックフィルムとしては、様々なタイプのポリオレフィン、ポリエステルおよびポリアミドが挙げられる。フィルムは、ホモポリマー、コポリマー、およびポリマーブレンドの様々な組み合わせであることができる。フィルムは、単一層であってもよく、あるいは、複数の層で共押出されたものであってもよい。フィルムには、得られる包装の性能を向上させるために、一般的に、コーティング、金属化、またはその他の処理も施される。包装材料および構造体は、所望のバリア特性、外観、コスト、物理的感触、印刷適性、シーリング特性、易開封特徴、および再閉鎖特徴を含む様々な要因に基づいて選択される。

印刷は、包装用途のための１つの重要なユニット操作ステップである。フィルムを裏面印刷し、次に、従来の溶剤系もしくは水系の又は無溶剤のラミネート用接着剤を使用してシーラントフィルムにラミネートし、あるいは、場合によっては、アルミニウム箔にラミネートし、次いでシーラントフィルムにラミネートして３層構造体を作製することができる。これらの接着剤は、場合によっては、硬化のために３〜７日間を要する時間硬化型接着剤（time-cured adhesives）である。いくつかの場合において、これらのフィルムは、１つの層、または２つ乃至３つの層を含むプレラミネートを使用して表面印刷される。これらのフィルムは、例えば、１）フレキソ印刷インラインもしくはセントラルインプレッション（ＣＩ）；２）輪転グラビア印刷；３）シートもしくはウェブオフセット；または４）デジタル印刷（例えば、ＨＰインジゴ（Ｉｎｄｉｇｏ）オフセット印刷）の印刷方法のうちのいずれか１つによって印刷することができる。

（数ある中で）より迅速なターンアラウンド、より低いコスト、より少ない揮発性有機化合物（ＶＯＣ）の放出、およびより低いカーボンフットプリントを達成することができる印刷方法が必要とされている。

本開示は、印刷されたフィルムおよび印刷方法、例えばポリマーインキの電子ビーム硬化を含む印刷方法に関する。一実施形態において、この方法は、基材をポリマーインキにより表面印刷すること、および、ポリマーインキを電子ビーム処理により硬化させることを含むことができる。ポリマーインキは、ポリオレフィン系バインダーインキを含むことができる。ポリマーインキは、ＨＰインジゴ（Ｉｎｄｉｇｏ）インキを含むことができる。一実施形態において、電子ビーム処理は、ポリマーインキの少なくとも一部の架橋を達成することができる。電子ビーム処理は、３〜１２メガラドの線量を含むことができる。電子ビーム処理は、６０〜１２５ｋＶおよび４０〜１２０ｋＧｙを含むことができる。

以下の詳細な説明は、例示的かつ説明的なものであり、本明細書に記載される本開示のさらなる説明を提供することを意図する。他の利点および新規な特徴は、以下の本開示の詳細な説明から当業者に容易に明らかになるであろう。

いくつかの実施形態では、ポリオレフィン系バインダーインキ、例えば（限定されない）、ＨＰインジゴエレクトロ（ＩｎｄｉｇｏＥｌｅｃｔｒｏ）インキが使用される。ポリオレフィン系インキは、高デジタル品質の印刷画像、迅速なターンアラウンドを提供することに関して有効かつ費用効果の高いものであることができ、ショートランおよびジャストインタイム（ＪＩＴ）市場ニーズに適している。ポリオレフィン系バインダーインキは、キャリヤーとしてミネラルオイルを用いて、装填し、次いで、下塗りされた基材上に付着させることができる。用途に応じて、透明な基材、例えば（限定されない）、延伸ポリプロピレン（ＯＰＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレン（ＰＥ）などを、デジタルインキにより裏面印刷し、次いで従来のポリウレタン（ＰＵ）接着剤を使用して他の基材上にラミネートすることができる。場合によっては、審美的および保護上の理由のために、インキを表面印刷し、次いで、透明なオーバープリントワニスを塗布することができる。

いくつかの異なるタイプの接着剤またはラッカーを使用することができる。本開示のいくつかの実施形態において、ＥＢ硬化型ラッカーおよび即時硬化性ＥＢラミネート用接着剤が使用される。いくつかの実施形態において、ポリオレフィン系インキ（例えば、ＨＰインディゴエレクトロインキ）を有する表面印刷基材が、ＥＢ硬化型ラッカーおよび／または即時硬化性ＥＢラミネート用接着剤とともに使用される。驚くべきことに、また、予想外に、表面印刷されたＥＢラッカーから作製されたパウチは、ＨＰインジゴインキによる表面印刷と従来の溶剤系ラッカーまたは紫外線（ＵＶ）硬化型ラッカーによるコーティングから作製されたパウチと比較した場合、また、従来の非ＥＢ硬化型接着剤を使用したラミネートと比較した場合に、ヒートシール領域でかなり良好な印刷ドット完全性（print dot integrity）を示した。

ＥＢラッカーを使用することによって、ラッカーは硬化されるばかりでなく、ポリオレフィン系インキの架橋も達成される。ポリオレフィン系インキを架橋することによって、インキの分子量が増加し、インキはより耐熱性、耐摩耗性、耐溶剤性、靭性の高いものとなる。したがって、インキは、パウチ作製中に必要とされる高温および高圧のヒートシールプロセスによりいっそう耐えることができる。ヒートシールプロセスがあまり厳しくない（例えば、シール温度１２０〜２００℃の）いくつかの用途では、ラッカーを使用せず、表面印刷されたインキのみを４０〜１２０ｋＧｙ、好ましくは６０〜８０ｋＧｙの線量、および６０〜１２５ｋＶの動作電圧でＥＢ硬化させる。これらの用途では、ＥＢ硬化した表面インキは、許容可能な耐溶剤性および耐熱性を示した。耐熱性は、表面印刷されたインキが、パウチの製造に伴うヒートシーリングのようなさらなる操作工程に耐えるために必要とされる。これらの利点は、デジタルインキをＥＢ硬化させずに達成することはできなかった。ラミネートが必要な用途では、ＥＢ接着剤を使用することができる。ＥＢ接着剤の硬化によって、インキの硬化および架橋を達成し、同様の利点を達成することができる。ＥＢ処理は、３〜１２メガラド、好ましくは６〜９メガラドの線量で行うことができる。

いくつかの実施形態では、ポリマーインキ（例えば、ＨＰインジゴインキ）を有する表面印刷透明基材がＥＢ処理される。ＥＢ処理は６０〜１２５ｋＶおよび４０〜１２０ｋＧｙである。

他の実施形態において、ポリマーインキ（例えば、ＨＰインジゴインキ）およびＥＢラッカーを有する表面印刷プレラミネートモノフィルムおよびアルミニウム箔がＥＢ処理される。ＥＢラッカーは２〜４ｇｓｍである。インキおよびラッカーのＥＢ処理は、６０〜１２５ｋＶおよび４０〜１２０ｋＧｙである。

他の実施形態において、ポリマーインキ（例えば、ＨＰインジゴインキ）と、ＥＢラミネート用接着剤により白色アルミニウム箔に加えられた透明ラミネートとを有する裏面透明基材がＥＢ処理される。ＥＢ処理は６０〜１２５ｋＶおよび４０〜１２０ｋＧｙである。

実施例１
実施例１は、ポリマーインキ単独に対する電子ビーム（ＥＢ）硬化の効果を実証する。ポリマーインキは、ＨｅｗｌｅｔｔＰａｃｋａｒｄ（ＨＰ）製のポリオレフィン系インキである。使用した基材は、ＨＰインキ／Ｃ１Ｓ紙／接着剤／金属化ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）／接着剤／低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）である。ヒートシール条件は次のとおりである：最高バール（ｂａｒ）まで加熱；圧力：１バール；滞留時間：１秒間。下記の表１は、実施例１の結果を示す。

実施例２
実施例２は、ポリマーインキに対するラッカーの電子ビーム（ＥＢ）硬化の効果を実証する。ラッカーはＧｒｅｅｎｐａｃｋＬＬＣ製のＥＢラッカーである。ポリマーインキは、ＨｅｗｌｅｔｔＰａｃｋａｒｄ（ＨＰ）製のポリオレフィン系インキである。使用した基材は、ＥＢラッカー／ＨＰインキ／アルミニウム箔／ヒートシールラッカーである。このタイプの基材は、例えば、ヨーグルト蓋に使用することができる。ヒートシール条件は実施例１と同じである：最高バールまで加熱；圧力：１バール；滞留時間：１秒間。ＥＢラッカーは、ダインレベルが４２ダイン／ｃｍとなるように、インラインコロナ処理を用いたオフセットグラビアまたはフレキソ印刷法によって４グラム／ｍ^２で適用した。下記の表２は、実施例２の結果を示す。

従来の溶剤をベースとする印刷で使用される産業界で使用される従来のインキ、例えばニトロセルロース系インキは、ＥＢ処理を受けた後に改善を示さない。実施例１および２の結果は、ポリマーインキを硬化させるためにＥＢ処理を使用することの改善を予想外に実証している。従来のインキに対するＥＢ硬化は改善を示さないので、当業者は、そのような改善を期待しなかったであろう。本発明者らは、予想外に、特定のポリマーインキ、例えばポリオレフィン系インキのＥＢ硬化が当該インキの改善をもたらすことを発見した。この改善としては、（限定するものではないが）変色およびインキのひび割れの低減または変色およびインキのひび割れがないこと、耐熱性および他の向上した特性が挙げられる。予想外の改善は、ポリオレフィン系インキを架橋するＥＢ処理の結果である。

本開示を、特定の実施形態に関して論じたが、本開示はそれに限定されないことが理解されるべきである。本明細書において実施形態を実施例により説明したが、本開示の範囲内にある使用できる多くの修正、変形および他の実施形態がなお存在する。

Claims

基材をポリマーインキにより表面印刷する工程、および
前記ポリマーインキを電子ビーム処理により硬化させること、
を含む印刷方法。
前記ポリマーインキがポリオレフィン系バインダーインキを含む、請求項１に記載の方法。
前記ポリマーインキがＨＰインジゴエレクトロインキを含む、請求項１に記載の方法。
前記電子ビーム処理が前記ポリマーインキの少なくとも一部の架橋を達成する、請求項１に記載の方法。
前記電子ビーム処理が３〜１２メガラドの線量を含む、請求項１に記載の方法。
前記電子ビーム処理が６０〜１２５ｋＶおよび４０〜１２０ｋＧｙを含む、請求項１に記載の方法。
前記基材が表面印刷透明基材を含む、請求項１に記載の方法。
前記基材が、表面印刷プレラミネートモノフィルム、アルミニウム箔、および電子ビームラッカーを含む、請求項１に記載の方法。
基材、および
前記基材上に印刷されたポリマーインキ、
を含む印刷されたフィルムであって、前記ポリマーインキが電子ビーム処理されたものである、印刷されたフィルム。
前記ポリマーインキが、前記ポリマーインキの少なくとも一部に架橋を含む、請求項９に記載の印刷されたフィルム。