KR101249197B1 - 기재에 대한 잉크 부착을 개선하기 위한 기재의 처리 - Google Patents

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Abstract

보다 우수한 잉크 조성물의 수용성을 허용하도록 처리 조성물로 프라이머 처리된 중합체 기재, 및 그의 제조 방법을 일반적으로 개시한다. 보다 구체적으로, 중합체 기재는 폴리올레핀을 포함하는 것과 같은 소수성 중합체 기재일 수 있고, 이는 본 발명의 처리 조성물로 예비처리될 때 보다 우수한 잉크 부착 및 마찰 저항성을 보인다.
중합체 기재, 잉크 부착, 폴리올레핀, 마찰 저항성, 인쇄 조성물, 처리 조성물

Description

기재에 대한 잉크 부착을 개선하기 위한 기재의 처리 {TREATMENT OF SUBSTRATES FOR IMPROVING INK ADHESION TO THE SUBSTRATES}
중합체는 블로운 (blown) 및 캐스트 (cast) 필름, 압출 시트, 사출 성형 용품, 포움, 중공 성형 (blow molded) 용품, 압출된 파이프, 단섬유 (monofilament), 섬유 및 부직포를 포함하는 다양한 제품을 제조하기 위해 광범하게 사용된다. 상기 제품을 형성하기 위해 사용되는 많은 중합체, 예를 들어 폴리올레핀은 본래 소수성 또는 무극성이고, 화학적으로 불활성이다. 많은 용도에 대해서, 소수성은 특히 중합체 기재의 표면 에너지보다 비교적 더 높은 표면 장력을 갖는 수성 잉크를 사용하여 인쇄할 때 불리하다. 예를 들어, 수성 잉크는 표면 장력이 45 다인/cm보다 더 크거나 같을 수 있는 반면, 중합체 기재는 표면 장력이 약 30 다인/cm일 수 있다. 기재의 소수성은 보다 낮은 표면 장력 잉크 또는 용매계 잉크를 사용할 때는 문제가 되지 않을 수 있지만, 중합체 기재의 무극성은 수성 또는 용매계인 상기 잉크의 중합체 기재에 대한 우수한 부착을 촉진하지 않아 전단에 노출시에 쉽게 마찰에 의해 없어지는 인쇄된 그래픽을 생성시킬 것이다.
일반적으로, 상기 제품을 형성하기 위해 사용되는 중합체는 극성이 매우 낮아서 중합체 기재의 표면에 적용되는 가장 통상적인 잉크 조성물을 부착시키는데 도움이 되지 않는다. 또한, 상기 중합체는 일반적으로 비흡수성이고, 중합체 기재 에 적용된 후에 잉크 조성물과 기계적으로 강한 네트워크를 형성할 수 없다.
폴리올레핀, 예를 들어 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌을 포함하여 소수성 중합체는 포장 용품 및 1회용 흡수용품, 예를 들어 기저귀, 여성 위생 제품, 요실금용 제품, 배변 훈련용 팬티, 와이프 (wipe) 등의 제조에 사용되는 중합체 직물을 제조하기 위해 사용될 수 있다. 상기 중합체 직물은 종종 예를 들어 멜트 블로우잉 (melt blowing), 카딩 (carding), 코-포밍 (co-forming), 스펀본딩 (spunbonding)과 같은 공정, 및 이들의 조합 공정에 의해 제조되는 부직포이다.
흡수용품, 특히 개인 위생 흡수용품, 예를 들어 기저귀, 배변 훈련용 팬티, 및 수영 팬티는 일반적으로 부직 중합체 직물로 제조된 외부 커버를 포함한다. 예를 들어, 기저귀, 배변 훈련용 팬티 및 수영 팬티의 외부 커버는 효율적인 기계적인 생산이 가능한 신속하고 경제적인 방식으로 인쇄하는 것이 곤란하다. 보다 특히, 상기 소수성 중합체 기재에 대한 양호한 잉크 부착을 얻기가 곤란하다. 특히, 특히 통상적인 인쇄 방법, 예를 들어 플렉소 인쇄 공정을 통해 중합체 기재 상에 마찰견뢰성인 착색된 그래픽을 인쇄하는 것이 곤란하였다. 디지털 인쇄 공정 및 디지털 잉크를 통해 중합체 기재 상에 마찰견뢰성인 착색 그래픽을 인쇄하는 것이 훨씬 더 곤란하였다.
배변 훈련용 팬티, 예를 들어 본원의 양수인인 킴벌리-클라크 코퍼레이션 (Kimberly-Clark Corporation)에서 제조한 풀업스 (PULLUPS) 브랜드의 배변 훈련용 팬티에서, 기저귀로부터 속옷으로 진행하기 위한 아동의 배변 훈련 동안 착용하기 위해 가능한 한 소비자에게 심미적으로 매력적이고 호소력 있는 제품을 제조하는 것이 바람직하다. 상기 제품을 보다 호소력이 있도록 만드는 한 수단은 많은 디자인을 밝은 색상으로 배변 훈련용 팬티의 외부 커버에 인쇄하는 것이다. 그러나, 과거에는 고비용의 공정, 예를 들어 잉크를 마모로부터 보호하기 위한 오버-라커 (over-lacquer)를 사용하지 않으면서 컬러 잉크를 배변 훈련용 팬티의 외부 표면 상에 직접 인쇄하는 것이 곤란하였다. 그 결과, 상기 착색 디자인을 아래에 있는 필름 층 상에 인쇄한 후, 컬러 디자인이 다소 확산되더라도 중합체 기재를 통해 보일 수 있도록 인쇄된 필름 층 상부의 추가의 층으로서 중합체 기재에 포개는 것이 일반적으로 필요하였다.
따라서, 기저귀, 배변 훈련용 팬티, 수영 팬티, 및 소수성 기재를 포함하는 다른 제품 상의 외부 커버에 대한 잉크의 부착을 개선하는 것이 필요하다. 또한, 흡수용품의 외부 표면 상에 디자인을 직접 인쇄할 수 있는 공정에 대한 필요성이 존재한다.
또한, 기저귀, 배변 훈련용 팬티, 수영 팬티, 및 소수성 기재를 포함하는 다른 제품 상의 외부 커버에 대한 인쇄된 잉크의 색상 선명성 (vibrancy)을 개선시켜야 하는 필요성이 존재한다. 양호한 색상 선명성 및 우수한 잉크 마찰 저항성 (rub resistance)을 제공하면서 잉크 사용을 최소화하도록 소수성 기재를 처리하는 방법이 필요하다.
<발명의 개요>
일반적으로, 본원의 개시 내용은 한 실시태양에서 중합체 기재, 표면 처리재, 및 잉크 조성물을 포함하는 인쇄된 중합체 물질에 관한 것이다. 표면 처리재 는 중합체 기재의 적어도 일부에 적용될 수 있다. 한 실시태양에서, 표면 처리재는 폴리우레탄을 단독으로 포함하거나 또는 양이온 종, 예를 들어 양이온성 중합체와 조합하여 포함한다. 일부 실시태양에서, 표면 처리재는 또한 다른 첨가제, 예를 들어 무기 입자, 유기 입자, 계면활성제, pH 조절제, 가교결합제, 바인더, 및 이들의 임의의 조합물 또는 혼합물을 포함할 수 있다.
한 실시태양에서, 표면 처리재는 중합체 물질에 중합체 물질의 기초 중량(basis weight)의 약 0.2％를 초과하는, 예를 들어 약 0.4％를 초과하는 양으로 적용될 수 있다. 하나의 특정 실시태양에서, 표면 처리재는 중합체 물질에 중합체 기재의 기초 중량의 약 0.2％ 내지 약 0.5％의 양으로 적용될 수 있다.
중합체 기재는 소수성 중합체 기재일 수 있다. 예를 들어, 중합체 기재는 소수성 중합체 섬유, 예를 들어 폴리올레핀 섬유를 포함하는 부직웹 또는 라미네이트를 포함할 수 있다. 한 실시태양에서, 중합체 기재는 표면 처리재의 적용 전에 관능화된 중합체 기재 표면을 한정할 수 있다. 중합체 기재는 예를 들어 개인 흡수 제품의 컴포넌트, 예를 들어 기저귀의 외층일 수 있다.
수성 잉크, 용매계 잉크 및 이들의 혼합물을 포함하여 임의의 잉크 조성물이 본원의 개시 내용에 따라 사용될 수 있다. 또한, 예를 들어, 디지털 인쇄 공정 및 플렉소 인쇄 공정을 포함하여 표면 처리재와 처리 조성물을 모두 인쇄하는 상이한 방법이 사용될 수 있다.
본원의 개시 내용의 인쇄된 중합체 기재의 마찰견뢰도 (crockfastness) 등급은 약 4.5 초과, 예를 들어 약 4.6 초과일 수 있다. 예를 들어, 한 실시태양에서, 인쇄된 중합체 기재의 마찰견뢰도 등급은 약 4.8 초과일 수 있다.
본원의 개시 내용은 또한 일반적으로 패턴을 물질 상으로 인쇄하는 공정에 관한 것이다. 일반적으로, 개시된 공정 중의 하나는 중합체 기재를 제공하고, 중합체 기재의 적어도 일부를 표면 처리재로 코팅하고, 표면 처리재를 건조시키고, 잉크 조성물을 표면 처리재 상에 인쇄하는 것을 포함한다.
본 발명의 추가의 목적 및 잇점은 본원의 상세한 설명에 제시되거나, 상세한 설명으로부터 당업자가 분명하게 알 수 있을 것이다. 또한, 구체적으로 예시되고 언급되고 논의된 특징 및 요소에 대한 변형 및 변경을 본 발명의 취지와 범위를 벗어나지 않으면서 본 발명의 다양한 실시태양 및 용도에서 실시할 수 있음을 또한 이해하여야 한다. 변형은 예시되거나 언급되거나 논의된 것에 대한 균등한 수단, 특징 또는 단계의 치환 및 다양한 부품, 특징, 단계 등의 기능적, 작동적 또는 위치상의 전환을 포함할 수 있고, 이로 제한되지 않는다.
또한, 본 발명의 상이한 실시태양, 및 현재 바람직한 상이한 실시태양은 본원에 개시된 특징, 단계 또는 요소 또는 이들의 균등물 (도면에 분명하게 제시되지 않거나 상기 도면의 상세한 설명에서 언급되지 않은 그의 특징, 부품 또는 단계 또는 형상의 조합 포함)의 다양한 조합 또는 형상을 포함할 수 있음을 이해하여야 한다. 발명의 개요 부분에서 반드시 표현되지는 않은 본 발명의 추가의 실시태양은 상기 요약한 대상의 특징, 컴포넌트 또는 단계의 다양한 조합물 및(또는) 본원에서 달리 논의된 다른 특징, 컴포넌트, 또는 단계를 포함하고 도입시킬 수 있다. 당업자는 명세서의 나머지 부분을 검토하여 상기 실시태양의 특징 및 측면 및 기타 특 징 및 측면을 보다 잘 이해할 것이다.
정의:
본원에서 사용되는 "중합체 기재"는 중합체 물질의 전체 또는 일부로 이루어지는 임의의 형상의 용품을 포함한다. 예를 들어, 중합체 기재는 시트상 물질, 예를 들어 발포된 물질의 시트일 수 있다. 또한, 중합체 기재는 섬유상 직물, 예를 들어 필름 또는 직조 또는 부직 웹 또는 직물일 수 있다. 부직웹은 멜트블로운 (meltblown) 웹, 스펀-본디드 (spun-bonded) 웹, 카디드 (carded) 웹, 또는 에어레이드 (airlaid) 웹을 포함하고, 이로 제한되지 않는다. 또한, 중합체 기재는 2 이상의 층의 시트상 물질의 라미네이트일 수 있다.
"소수성 중합체"는 물에 의한 습윤에 저항성이거나 쉽게 습윤되지 않는, 즉 물에 대한 친화도가 결여된 임의의 중합체를 의미한다.
"폴리올레핀"은 단지 탄소 및 수소 원자만을 포함하는 하나 이상의 불포화 모노머의 부가 중합에 의해 제조된 중합체를 의미한다. 상기 폴리올레핀의 예는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등을 포함한다. 또한, 상기 용어는 2 이상의 폴리올레핀의 블렌드 및 2 이상의 상이한 불포화 모노머로 제조된 랜덤 및 블록 공중합체를 포함하는 의미이다. 폴리올레핀은 당업계에 공지되어 있거나 통상적인 첨가제를 포함할 수 있다. 예를 들어, 폴리올레핀은 안료, 유백제, 충전제, 소광제 ( delustrant), 항산화제, 대전방지제, 안정화제, 산소 제거제, 잉크 수용 첨가제 등을 포함할 수 있다.
본 발명의 최량의 실시 방식을 포함하여 본 발명의 전체적인 및 실시가능한 개시 내용을 첨부 도면을 참고로 하여 명세서에 제시한다.
도 1은 본 발명의 인쇄된 중합체 기재를 포함하는 기저귀의 투시도이다.
도 2는 인쇄된 중합체 기재, 처리 조성물, 및 잉크 조성물을 포함하는 기저귀의 일부의 절단도이다.
본원 명세서 및 첨부 도면에서 참조 부호의 반복 사용은 본 발명의 동일하거나 유사한 특징부 또는 요소를 제시하기 위한 것이다.
중합체 기재는 흡수 제품, 개인 위생 제품, 및 의료 제품의 컴포넌트, 예를 들어 보호 가먼트, 다른 의료용 의복, 기저귀의 외부 커버, 배변 훈련용 팬티의 외부 커버, 수영 팬티의 외부 커버 등으로서 유용하다. 중합체 기재 및 상기 1회용 제품의 다른 컴포넌트는 종종 합성 중합체, 특히 폴리올레핀 중합체, 예를 들어 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌으로 제조된다. 예를 들어, 중합체 기재는 합성 섬유, 특히 소수성 섬유, 예를 들어 폴리올레핀 섬유를 포함하는 부직웹일 수 있다. 예를 들어, 한 실시태양에서, 부직웹은 폴리프로필렌 섬유를 포함할 수 있다. 다른 실시태양에서, 부직웹은 폴리에틸렌 섬유를 포함할 수 있다.
합성 중합체, 예를 들어 폴리올레핀은 일반적으로 소수성이고 잉크 조성물에 잘 부착하지 않는다. 이는 잉크 조성물이 수성인 경우 특히 그러하다. 따라서, 본 발명은 잉크 조성물의 적용 전에 표면 처리 조성물을 중합체 기재에 적용하는 것에 관한 것이다. 처리된 중합체 기재는 처리되지 않은 중합체 기재보다 우수한 잉크 수용성 및 우수한 마찰 저항성을 보인다.
임의의 적합한 중합체 기재가 본 발명에 따라 처리될 수 있다. 예를 들어, 중합체 기재는 하나 이상의 소수성 중합체, 예를 들어 폴리올레핀 중합체를 포함할 수 있다. 한 실시태양에서, 중합체 기재는 개인 위생 제품, 예를 들어 기저귀의 제조에 사용될 수 있다. 예를 들어, 하나의 특정 실시태양에서, 중합체 기재, 예를 들어 폴리프로필렌 섬유를 포함하는 부직웹은 기저귀의 외부 커버로서 사용될 수 있다.
단지 예시를 위해, 도 1 및 2은 본 발명의 처리된 중합체 기재를 포함하는 기저귀를 도시한 것이다. 예를 들어, 기저귀 (10)은 도 1 및 2에 도시된 바와 같이 외부 커버 (12), 내부 라이닝 (14), 및 외부 커버 (12)와 내부 라이닝 (14) 사이에 위치하는 흡수 구조체 (도시하지 않음)를 포함한다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 기저귀 (10)은 또한 탄성 허리밴드 (16 및 18) 및 탄성 다리 부재 (20 및 22)를 포함할 수 있다.
상기한 바와 같이, 흡수 구조체는 외부 커버 (12)와 액체 투과성 신체측 라이너 (14) 사이에 위치한다. 신체측 라이너 (14)는 적합하게는 순응성이고, 감촉이 부드럽고, 착용자 피부에 비자극성이다. 신체측 라이너 (14)는 매우 다양한 웹 물질, 예를 들어 합성 섬유, 천연 섬유, 천연 및 합성 섬유의 혼방, 다공성 포움, 망상 (reticulated) 포움, 천공 (apertured) 플라스틱 필름 등으로 제조될 수 있다. 다양한 직조 직물 및 부직포는 신체측 라이너 (14)에 사용될 수 있다. 예를 들어, 신체측 라이너는 폴리올레핀 섬유의 멜트블로운 또는 스펀본디드 웹으로 제조될 수 있다. 또한, 신체측 라이너는 천연 및(또는) 합성 섬유로 구성된 본디드-카디드 (bonded-carded) 웹일 수 있다.
도 2의 절단 도면에 보다 잘 도시된 바와 같이, 외부 커버 (12)는 중합체 기재 (24), 및 잉크 조성물 (28)을 적용하기 전에 중합체 기재 (24)에 적용된 표면 처리 조성물 (26)을 포함한다. 처리 조성물 (26)을 중합체 기재 (24)에 적용함으로써, 중합체 기재 (24)는 잉크 조성물 (28)에 대해 보다 우수한 수용성을 보인다. 적용된 후에, 인쇄된 중합체 기재는 개선된 마찰견뢰도, 전체적인 인쇄 품질, 광택 유지, 및 넓은 범위의 잉크에 대한 선명성을 보인다. 또한, 향상된 잉크 건조는 보다 신속한 선 속도 및 고속 인쇄가 가능한 본원의 개시 내용의 제품 및 공정에 의해 달성할 수 있다.
또한, 표면 처리 조성물을 중합체 기재에 적용하면 양호한 색상 및 그래픽 선명성을 제공하면서 비처리된 중합체 기재 표면보다 처리 조성물의 표면에 보다 적은 잉크를 적용할 수 있기 때문에 보다 우수한 잉크 사용 효율을 달성할 수 있다. 이론에 매이기를 원하지 않지만, 처리 조성물은 잉크의 적용 후에 잉크가 중합체 기재의 표면 상에 유지될 수 있도록 하는 것으로 생각된다. 다른 한편으로, 처리되지 않은 중합체 기재는 잉크가 중합체 기재에 보다 쉽게 흡수되도록 하여 보다 많은 잉크를 필요로 한다.
또한, 개선된 표면 에너지가 처리된 중합체 기재에서 제시된다. 표면 에너지는 예를 들어 약 40 dyne/cm 초과, 예를 들어 약 50 다인/cm 초과일 수 있다. 이와 대조적으로, 처리 조성물이 없을 때, 인쇄된 중합체 기재는 약 30 다인/cm 표면 에너지를 보인다.
본 발명의 처리된 중합체 기재는 다른 처리되지 않은 인쇄된 중합체 기재보다, 보다 높은 마찰견뢰도 등급 ("CR")에 의해 측정가능한 보다 우수한 마찰 저항성을 보인다. 마찰견뢰도는 기재에 대한 잉크의 내구성 또는 부착 정도를 보여주는 파라미터이다. 마찰견뢰도는 1 내지 5의 규모로 측정되고, 5는 물질이 다른 물질로 색상을 전달하는 것에 대한 가장 큰 저항 수준이다. 본 발명자들은 잉크 조성물을 적용하기 전에 중합체 표면을 본 발명의 처리 조성물로 처리함으로써, 최종 처리된 인쇄된 중합체 기재가 약 4.0 초과의 개선된 마찰견뢰도를 보일 수 있음을 밝혀내었다. 예를 들어, 일부 실시태양에서, 본 발명에 따른 인쇄된 중합체 물질은 약 4.5 초과, 예를 들어 약 4.6 초과의 마찰견뢰도 등급을 보인다. 예를 들어, 한 실시태양에서, 본 발명의 인쇄된 중합체 물질은 약 4.8 내지 약 5의 마찰견뢰도 등급을 보일 수 있다.
한 실시태양에서, 처리 조성물은 부착 프로모터 (promoter)를 포함할 수 있다. 처리 조성물은 용액, 분산액, 현탁액, 에멀젼 등일 수 있다. 이하에서 사용될 때 용어 "용액"은 단일상 용액 및 2상 이상의 용액, 예를 들어 에멀젼, 현탁액, 또는 분산액을 포함하도록 넓은 의미로 사용된다.
예를 들어, 부착 프로모터는 폴리우레탄을 포함할 수 있다. 예를 들어, 폴리우레탄은 친수성 폴리우레탄일 수 있다. 폴리우레탄은 또한 유기 용매, 예를 들어 n-프로판올, 에틸 아세테이트 등에 불용성일 수 있다. 또한, 폴리우레탄은 예를 들어 넓은 범위의 pH 값에 걸쳐서 콜로이드 상태로 안정하고 양이온성 첨가제에 대해 감수성이 되지 않도록 비이온성 폴리우레탄일 수 있다. 또한, 예를 들어, 폴리우레탄은 지방족 폴리에테르 수성 (waterborne) 우레탄 중합체 또는 지방족 폴리에스테르 수성 우레탄 중합체일 수 있다. 폴리우레탄은 또한 용매계 시스템일 수 있다. 일부 실시태양에서, 폴리우레탄은 다른 관능성 중합체, 예를 들어 아크릴계 중합체, 스티렌계 중합체 등과 공중합될 수 있다.
예를 들어, 폴리우레탄은 미국 오하이오주 클리블랜드 소재의 노베온, 인크. (Noveon, Inc.)에서 상표명 퍼맥스 (PERMAX) 20, 퍼맥스 200, 퍼맥스 100, 퍼맥스 120, 산큐어 (SANCURE) 20025, 또는 산큐어 2003으로 시판하는 폴리우레탄 중의 하나일 수 있다. 예를 들어, 퍼맥스 200은 지방족 폴리에테르 수성 우레탄 중합체로 생각된다. 본원의 개시 내용에 따라 사용될 수 있는 다른 폴리우레탄은 미국 매사추세츠주 피버디 소재의 스탈, 인크. (Stahl, Inc.)에서 제조하여 상표명 퍼무탄 (Permuthane) 하에 시판되는, 용매형 (solventborne)이고 지방족 또는 방향족일 수 있는 폴리우레탄이다.
폴리우레탄을 포함하는 베이스 용액은 처리제 적용 방법에 따라 약 50％ 이하의 고형물, 예를 들어 약 35％ 내지 약 50％의 고형물, 또는 약 1％의 낮은 고형물일 수 있다. 예를 들어, 한 실시태양에서, 폴리우레탄을 포함하는 베이스 용액은 약 40％ 내지 약 48％의 고형물일 수 있다. 따라서, 폴리우레탄을 포함하는 처리 조성물은 약 50 중량％ 이하의 폴리우레탄, 예를 들어 약 1％ 내지 약 25 중량％의 폴리우레탄일 수 있다. 예를 들어, 일부 실시태양에서, 폴리우레탄은 처리 조성물에 약 3.5 중량％ 미만, 예를 들어 약 2 중량％ 미만의 양으로 존재할 수 있다. 다른 실시태양에서, 폴리우레탄은 처리 조성물 내에 약 20 중량％ 폴리우레탄의 양으로 존재할 수 있다.
폴리우레탄을 포함하는 처리 조성물의 점도는 약 150 센티푸아즈 내지 약 1500 센티푸아즈, 예를 들어 약 200 센티푸아즈 내지 약 1000 센티푸아즈일 수 있다.
다른 실시태양에서, 처리 조성물은 부착 프로모터 및 양이온성 중합체를 포함할 수 있다. 양이온성 중합체는 예를 들어 유도체화된 (derivatized) 폴리비닐 피롤리돈 (예를 들어 아이에스피 (ISP, 미국 뉴저지주 웨인)에서 시판하는 폴리플라스돈 (Polyplasdone) INF-10), 비닐 피롤리돈과 디메틸아미노에틸 메타크릴레이트의 4급화 공중합체 (예를 들어 바스프 (BASF)에 의해 시판되는 루빅스콰트 (LUVIXQUAT)), 스티렌-아크릴릭 공중합체의 암모늄염 (예를 들어, 미국 조지아주 로마 소재의 에카 악조 노벨 (EKA AKZO Nobel)에서 시판하는 EKA SP AA20), 양이온성 폴리에틸렌 이민 에피클로로히드린 (예를 들어 허큘레스 (Hercules, 미국 델라웨어주 윌밍턴)에서 시판하는 키멘 (KYMENE) 557LX 및 레텐 (Reten) 204LS) 등일 수 있다. 다른 실시태양에서, 양이온성 중합체는 추가로 개질된 관능화된 셀룰로스 물질일 수 있다.
예를 들어, 양이온성 중합체는 4급 암모늄기로 유도체화된 셀룰로스 화합물, 예를 들어 미국 뉴저지주 파시퍼니 소재의 크로다, 인크. (Croda, Inc.)에서 상표명 크로다셀 (Crodacel) QM으로 시판하는 화합물일 수 있다. 다른 실시태양에서, 양이온성 중합체는 에틸 히드록시에틸 셀룰로스, 예를 들어 미국 코네티컷주 스트라트포드 소재의 악조 노벨 (AKZO Nobel)에서 상표명 베르모콜 (BERMOCOLL) E230 FQ 하에 시판하는 유도체화된 셀룰로스와 블렌딩될 수 있다. 일부 실시태양에서, 다른 셀룰로스 또는 다당류 유도체, 예를 들어 키토산, 덱스트란, 전분, 아가 및 구아 검 등도 사용될 수 있다. 다른 양이온성 중합체는 폴리(n-부틸 아크릴레이트/2-메틸옥시에틸트리메틸 암모늄 브로마이드), 폴리(2-히드록시-3-메타크릴옥시프로필트리메틸암모늄 클로라이드), 폴리(비닐 알콜), N-메틸-4(4'-포르밀스티릴)피리디늄 메토술페이트 아세탈 (모두 폴리사이언시스, 인크. (Polysciences, Inc., 미국 델라웨어주 워링톤)에서 시판), 또는 시바 스페셜티 케미칼스 (Ciba Specialty Chemicals)에서 시판하는 양이온성 모노머로 제조된 다른 양이온성 중합체, 예를 들어 아게플렉스 (AGEFLEX) mDADMAC (디알릴디메틸암모늄 클로라이드), 아게플렉스 FA1Q80MC (N,N-디메틸아미노에틸 아크릴레이트 메틸 클로라이드 4급 화합물), 아게플렉스 FM1Q75MC (N,N-디메틸아미노에틸 메타크릴레이트 메틸 클로라이드 4급 화합물)를 포함할 수 있고, 이로 제한되지 않는다.
양이온성 중합체는 약 10 중량％ 이하의 양으로 존재할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시태양에서, 양이온성 중합체는 약 0.1 중량％ 내지 약 4 중량％의 양으로 존재할 수 있다. 예를 들어, 한 특정 실시태양에서, 양이온성 중합체는 약 0.5 중량％ 내지 약 2 중량％의 양이온성 중합체의 양으로 존재할 수 있다.
또한, 일부 실시태양에서, 다른 첨가제가 처리 조성물에 첨가될 수 있다. 예를 들어, 무기 입자가 처리 조성물에 첨가될 수 있다. 무기 입자는 점토, 예를 들어 라포나이트 (LAPONITE) XLG (서던 클레이, 인크. (Southern Clay, Inc. 미국 텍사스주 곤잘레스)에서 시판), 카올린, 실리카 입자, 예를 들어 콜로이드성 실리카 입자를 포함할 수 있고, 이로 제한되지 않는다. 다른 첨가제는 유기 입자 (예를 들어 PE, PP, PTFE, PVP 등), 단백질 (예를 들어 카제인, 나트륨 카제인 등), 계면활성제 (예를 들어 알킬 폴리글리코시드 등), pH 조절제, 가교결합제, 바인더 등을 포함할 수 있고, 이로 제한되지 않는다. 예를 들어, pH를 목적하는 수준으로 조정하기 위해서 암모니아가 처리 조성물에 첨가될 수 있다. 다른 실시태양에서, 중합체 기재의 습윤 및 부착 특성을 향상시키기 위해 계면활성제, 예를 들어 미국 펜실베니아주 앰블러 소재의 코그니스, 코퍼레이션 (Cognis, Corp.)에서 제조되어 상표명 히드로팔라트 (Hydropalat) 88 (술포카르복실산의 변형 에스테르) 하에 시판되는 화합물을 처리 조성물에 첨가할 수 있다.
예를 들어, 가교결합제는 바이엘 코퍼레이션 (Bayer Corporation, 미국 펜실베니아주 피츠버그)에서 상표명 XAMA 7 하에 시판하는 다관능성 아지리딘 가교결합제, 미국 조지아주 로마 소재의 악조 노벨에서 상표명 EKA AZC 5800M 하에 시판하는 암모늄 지르코늄 카르보네이트 가교결합제, 허큘레스, 인크.에서 상표명 폴리컵 (Polycup) 289 하에 시판하는 폴리아미드 에피클로로히드린 등을 포함할 수 있고, 이로 제한되지 않는다. 또한, 일부 실시태양에서, 입자, 예를 들어 탄산칼슘, 예를 들어 미국 노쓰 아메리카 소재의 오미아, 인크 (OMYA, Inc.)에서 상표명 칼슘 카르보네이트 (Calcium Carbonate) XC 4900 하에 시판되는 탄산칼슘이 처리 조성물에 첨가될 수 있다.
처리 조성물 (26)은 인쇄를 포함하는 임의의 통상적인 처리 또는 코팅 기술을 통해 중합체 기재 (24)에 적용될 수 있다. 예를 들어, 처리 조성물은 중합체 기재 상에 분무될 수 있다. 다른 실시태양에서, 처리 조성물은 예를 들어 그라비어 또는 플렉소 인쇄에 의해 중합체 기재 상에 인쇄될 수 있다. 예를 들어, 처리 조성물 (26)은 중합체 기재 (24) 상에 플렉소 인쇄될 수 있다. 다른 실시태양에서, 처리 조성물은 중합체 기재 상에 압출되거나 또는 중합체 기재 상에 발포될 수 있다.
중합체 기재에 첨가되는 처리 조성물의 양은 중합체 기재의 특정 용도에 따라 변할 수 있다. 예를 들어, 처리 조성물은 중합체 기재 상에 중합체 기재의 기초 중량의 약 0.2％를 초과하는, 예를 들어 약 0.4％를 초과하는 양으로 첨가될 수 있다. 한 실시태양에서, 처리 조성물은 중합체 기재의 기초 중량의 약 3％를 초과하는 양으로 첨가될 수 있다. 한 특정 실시태양에서, 처리 조성물은 기재에 중합체 기재의 기초 중량의 약 0.1％ 내지 약 20％의 양으로 적용될 수 있다.
처리 조성물은 전체 중합체 기재 표면에 또는 단지 중합체 기재 표면의 일부에만 적용될 수 있다. 예를 들어, 한 실시태양에서, 처리 조성물은 잉크 조성물이 적용되는 중합체 기재 표면의 영역에만 적용될 수 있다. 예를 들어, 처리 조성물은 잉크 조성물이 적용되는 것과 실질적으로 동일한 패턴으로 중합체 기재 표면에 적용될 수 있다.
처리 조성물을 중합체 기재 표면의 인쇄되는 부분에만 적용함으로써 몇가지 잇점을 달성할 수 있다. 예를 들어, 보다 적은 양의 처리 조성물이 적용되기 때문에 사용된 처리 조성물의 양의 측면에서 유의한 비용 절감을 달성할 수 있다. 또한, 중합체 기재 표면의 처리되지 않은 영역은 임의의 변경된 토포그래피적 특징 또는 예를 들어 심미성, 드레이프성 (drapability), 및 통상적인 후크-앤드-루프 (hook-and-loop) 타입 패스너의 "어느 위치에도 체결가능한 (fastening anywhere)" 특징과 같은 특성을 갖지 않을 것이다.
일부 실시태양에서, 처리 조성물은 중합체 기재에 적용되어, 잉크 조성물을 중합체 기재 상에 적용하기 전에 건조될 수 있다. 처리 조성물을 건조시키는 임의의 방법이 사용될 수 있다. 예를 들어, 처리 조성물은 간단히 공기 또는 뜨거운 공기에 의해 건조시킬 수 있다. 다른 실시태양에서, 램프 또는 복수의 램프, 예를 들어 IR 램프를 사용하여 처리 조성물을 건조시킬 수 있다. 다른 실시태양에서, 마이크로파 조사 건조가 사용될 수 있다. 다른 실시태양에서, 처리 조성물은 단지 최소로 건조되고, 처리 용매와 잉크 성분 사이의 상호작용에 의해 잉크가 붕괴되거나, 적소에서 응고되거나 가교결합되도록 잉크 성분 (예를 들어 용매, 바인더, 착색제 등)과 상호작용하게 된다. 따라서, 본 실시태양에서, 보다 점착력이 큰, 강하게 인쇄된 잉크를 얻을 수 있다.
다른 실시태양에서, 잉크 조성물은 잉크 조성물이 중합체 기재에 적용될 때, 잉크 조성물 내에 포함된 부착 프로모터가 중합체 기재에 대한 우수한 잉크 수용성을 허용하도록 처리 조성물의 성분을 포함할 수 있다. 예를 들어, 한 특정 실시태양에서, 부착 프로모터, 예를 들어 폴리우레탄이 잉크 조성물과 조합될 수 있다. 그러나, 폴리우레탄이 잉크 조성물에 포함될 때, 부착 프로모터를 추가로 포함하는 잉크 조성물은 중합체 기재 상에 플렉소 인쇄되는 것이 일반적으로 바람직하다. 또한, 본 실시태양에서, 부착 프로모터, 예를 들어 폴리우레탄이 용액에 보다 쉽게 용해되거나 균질하게 분산되도록 잉크 조성물은 수성 또는 용매계 용액이다. 또한, 다른 실시태양에서, 잉크 조성물은 유의하게 감소된 냄새 및 휘발성 유기 화합물 때문에 수성 용액인 것이 바람직하다.
잉크 조성물은 용액 형태, 예를 들어 수성 용액, 유기 용매 용액, 또는 혼합 수성/유기 용매 시스템으로 적용될 수 있다. 일반적으로, 수성 잉크 조성물은 디지털 인쇄에 가장 널리 사용되고, 용매계 잉크는 플렉소 인쇄에 가장 널리 사용된다. 그러나, 용매계 잉크도 디지털 공정에 사용될 수 있고, 수성 잉크가 플렉소 인쇄에 통상적으로 사용된다. 디지털 잉크 공정에서, 잉크 조성물은 성분 선택이 제한되기 때문에 잉크는 제제화하기가 어렵다. 디지털 잉크 및 디지털 공정은 pH, 점도, 표면 장력, 순도, 및 다른 물리적 및 화학적 특성의 측면에서 그 허용성이 좁다. 또한, 디지털 잉크 공정에 사용되는 잉크 조성물은 일반적으로 낮은 고형물 함량을 갖고, 이 때문에 특히 고속 인쇄 공정에서 잉크 조성물을 중합체 기재 상에 건조시키는 것이 어려울 수 있다. 이 경우에 건조를 향상시키는 한 수단은 예를 들어 탄산칼슘과 같은 기재 상에 다공성 코팅을 생성시키기 위해 입자를 처리 조성물에 포함시키는 것이다. 코팅의 모세관 구조는 잉크 용매를 인쇄된 영역으로부터 빨아내어 보다 넓은 영역으로 퍼지게 함으로써 보다 신속한 건조를 가능하게 할 수 있다. 모세관 현상은 통상 다음과 같은 라플라스 (Laplace) 식에 의해 수학적으로 설명된다.
ΔP = γ. cosθ/r
여기서, ΔP는 모세관 압력이고, γ는 잉크의 표면 장력이고, θ는 잉크/기재 계면에서의 접촉각이고, r은 모세관의 반경이다.
용매계 잉크 용액은 중합체 기재, 예를 들어 폴리올레핀 상에 대한 플렉소 인쇄를 위해 널리 사용된다. 그러나, 용매계 잉크 조성물은 디지털 잉크 공정, 예를 들어 잉크 젯 인쇄에는 그다지 널리 사용되지 않는다.
과거에, 수성 잉크 조성물은 중합체 기재, 특히 소수성 중합체 기재, 예를 들어 폴리올레핀에 대해 강한 부착력으로 쉽게 적용되지 못하였다.
그러나, 본 발명자들은 놀랍게도 중합체 기재를 본 발명의 처리 조성물로 처리함으로써 중합체 기재가 훨씬 개선된 수성 잉크 조성물 수용성을 보인다는 사실을 밝혀내었다. 이론에 매이기를 원하지 않지만, 극성 관능기를 중합체 기재에 도입하면 중합체 기재와 잉크 조성물 사이에 보다 강한 결합이 생성되고, 이에 의해 보다 우수한 잉크 수용성 및 보다 우수한 마찰 저항성, 마찰견뢰도, 선명성, 및 광택 유지를 달성할 수 있는 것으로 생각된다.
다양한 인쇄 공정, 예를 들어 디지털 인쇄, 플렉소 인쇄, 옵셋 인쇄, 그라비어 인쇄 등이 본원의 개시 내용에 따라 사용될 수 있다. 일부 실시태양에서, 중합체 기재는 조합 공정에 의해 인쇄될 수 있다. 예를 들어, 중합체 기재는 먼저 베이스 색상을 부여하기 위해 플렉소 인쇄 공정에 의해 인쇄된 후, 특정 그래픽이 디지털 인쇄 공정에 의해 베이스 색상 상에 인쇄될 수 있다.
디지털 인쇄는 예를 들어, 잉크 젯 인쇄 공정 등을 포함한다. 잉크 젯 프린터는 예를 들어 압전 (piezoelectric) 프린터, 밸브 제트 (valve jet) 프린터, 또는 열 (thermal) 프린터일 수 있다. 잉크젯 기술은 다수의 오리피스를 갖는 잉크 젯 프린트로 알려진 장치를 포함한다. 예를 들어, 잉크 조성물 내의 물질은 하나 이상의 상기 오리피스로부터 방출되어 잉크 젯 프린터의 프린트 헤드를 빠져나갈 수 있다. 이어서, 물질의 소적은 프린트 헤드와 물질이 적용되는 웹 또는 다른 표면 사이의 투사 거리를 이동한다. 프린트 헤드의 오리피스는 일렬로 정렬될 수 있거나, 다양한 패턴으로 형성될 수 있다. 물질은 상기 오리피스로부터 동시에 또는 임의의 소정의 시간에 선택된 오리피스로부터 방출될 수 있다.
디지털 인쇄는 일반적으로 프린트 헤드 이동 및 기능을 조절하는 컴퓨터를 포함한다. 컴퓨터는 저장된 패턴 및 디자인을 인쇄하도록 프린트 헤드를 조절할 수 있다. 특히 바람직한 한 잉크 젯 과정은 미국 오하이오주 데이톤 소재의 코닥 베르사마크 (Kodak Versamark)의 연속 잉크 제트 (Continuous Ink Jet) ("CIJ")이다. CIJ 공정은 예를 들어 열전사 (drop-on-demand) ("DOD") 공정보다 고속 인쇄에 적합하다.
시트가 소적이 존재하는 처리된 영역 및 비처리된 영역을 포함하도록 불연속적인 방식으로 물질이 시트에 적용될 수 있다. 따라서, 잉크 젯 프린터는 잉크 조성물을 표면에 제어된 방식으로 적용할 수 있다. 당업자가 알 수 있는 바와 같이, 수성 잉크 조성물이 디지털 프린터에 사용되는 것이 일반적으로 바람직하다. 그러나, 용어 "수성 잉크" 또는 수성 잉크 조성물"은 주로 물로 이루어진 용매 시스템을 갖는 잉크를 포함하는 의미이고, 일부의 다른 용매, 예를 들어 약 50％ 이하의 용매, 예를 들어 약 25％ 이하의 용매를 갖는 용매 시스템을 배제하지 않는다. 예를 들어, 일부의 잉크 성분 또는 첨가제의 용해를 돕고 잉크의 건조를 용이하게 하기 위해 수성 잉크에서 다른 용매, 예를 들어 알콜이 시스템에 포함될 수 있다.
잉크 조성물 (28)은 처리 조성물 (26) 상에 임의의 패턴으로 인쇄될 수 있다. 예를 들어, 도 1 및 2는 처리 조성물 (26) 상에 꽃 디자인으로 인쇄된 잉크 조성물 (28)을 도시한 것이다. 그러나, 잉크 조성물 (28)에 의해 형성된 정확한 형태 또는 디자인은 처리 조성물 (26) 상에 인쇄되는 것이 요구되는 특정 삽화 디자인에 따라 상이할 수 있다.
기저귀 (10)은 도 1 및 2에 도시된 바와 같이 다양한 물질로 제조될 수 있다. 예를 들어, 외부 커버 (12)는 중합체 기재 (24)로 제조될 수 있다. 예를 들어, 중합체 기재는 실질적으로 액체 불투과성일 수 있고, 탄성, 신장성 또는 비신장성일 수 있다. 외부 커버 (12)는 액체 투과성 물질의 단일 층일 수 있거나, 또는 적어도 한 층이 액체 투과성인 다층 라미네이트 구조를 포함할 수 있다. 예를 들어, 외부 커버 (12)는 적합하게는 라미네이트 접착제에 의해 함께 연결된 액체 투과성 외층 및 액체 불투과성 내층을 포함할 수 있다.
예를 들어, 층은 멜트블로운 웹 및 스펀-본디드 웹으로 이루어진 군 중에서 독립적으로 선택될 수 있다. 그러나, 다른 시트상 물질, 예를 들어 필름 또는 포움을 멜트블로운 및 스펀-본디드 웹에 추가하여 또는 그 대신에 사용할 수 있다. 또한, 라미네이트의 층들은 동일한 중합체 물질 또는 상이한 중합체 물질로부터 제조될 수 있다. 예를 들어, 한 특정 실시태양에서, 중합체 기재는 부착 결합된 스펀본드-필름 라미네이트일 수 있다.
합성 중합체로부터 필름, 포움 및 부직포를 제조하는 방법을 잘 알려져 있다. 필름, 포움, 부직웹 및 다른 기재는 일반적으로 임의의 공지의 수단에 의해 제조할 수 있다. 그러나, 실제적인 문제로서, 필름, 부직웹 및 부직웹을 구성하는 섬유는 대체로 용융-압출 공정에 의해 제조되고 필름 또는 섬유상 웹, 예를 들어 부직웹으로 형성될 것이다. 부직웹에 적용되는 용어 "용융-압출 공정"은 섬유를 형성하기 위한 용융-압출 후에 웹 형성이 수행되는, 일반적으로 동시에 다공성 지지체 상에 부직웹을 형성하기 위한 임의의 용융-압출 공정에 의해 제조되는 부직웹을 포함하는 의미이다. 상기 용어는 특히 멜트블로우잉, 코포밍, 스펀본딩 등으로서 공지된 공정을 포함한다.
부직웹을 제조하기 위한 다른 방법은 물론 알려져 있고, 사용될 수 있다. 상기 방법은 에어 레이잉 (air laying), 웨트 레이잉 (wet laying), 카딩 등을 포함한다. 몇몇 경우에, 이 방법은 공지의 수단, 예를 들어 열 점 결합, 통기 (through-air) 결합, 및 수얽힘 (hydroentangling)에 의해 부직포를 안정화시키기 위해 바람직하거나 필요할 수 있다. 부직웹에 추가하여, 소수성 중합체 섬유는 연속 필라멘트 또는 스테이플 섬유, 및 상기 연속 필라멘트 또는 스테이플 섬유로 제조된 제직 또는 편직물의 형태일 수 있다.
한 실시태양에서, 외부 커버 (12)의 액체 투과성 외층은 스펀본드 폴리프로필렌 부직웹일 수 있다. 스펀본드 웹은 예를 들어 기초 중량이 약 15 gsm 내지 약 25 gsm일 수 있다. 한편, 내층은 액체 및 증기 불투과성일 수 있거나, 액체 불투과성 및 증기 투과성일 수 있다. 내층은 적합하게는 얇은 플라스틱 필름으로 제조되지만, 다른 가요성 액체 불투과성 물질이 또한 사용될 수 있다. 내층은 폐기물이 용품, 예를 들어 침대 시트 및 의류, 및 착용자 및 보호자를 적시는 것을 방지한다. 적합한 액체 불투과성 필름은 두께가 약 0.2 mm인 폴리에틸렌 필름일 수 있다.
내층으로 사용될 수 있는 적합한 통기성 물질은 코팅되거나 또는 목적하는 수준의 액체 불투과성을 부여하도록 다른 방식으로 처리된 미공성 중합체 필름 또는 부직포이다. 내층으로서 사용될 수 있는 다른 "비-통기성" 탄성 필름은 블록 공중합체, 예를 들어 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 또는 스티렌-이소프렌-스티렌 블록 공중합체로 제조된 필름을 포함한다.
또한, 부직웹은 이성분 또는 다른 다성분 섬유를 포함할 수 있다. 예시적인 다성분 부직포는 전문을 본원에 참고로 포함시킨 미국 특허 5,382,400 (Pike 등에게 허여됨), 미국 특허 출원 10/037,467 (발명의 명칭 "High Loft Low Density Nonwoven Fabrics Of Crimped Filaments And Methods Of Making Same") 및 미국 특허 출원 10/136,702 (발명의 명칭 "Methods For Making Nonwoven Materials On A Surface Having Surface Features And Nonwoven Materials Having Surface Features")에 기재되어 있다. 또한, 외피가 폴리올레핀, 예를 들어 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌이고 코어가 폴리에스테르, 예를 들어 폴리(에틸렌 테레프탈레이트) 또는 폴리(부틸렌 테레프탈레이트)인 외피/코어 이성분 섬유를 사용하여 카디드 직물 또는 스펀본디드 직물을 제조할 수 있다. 폴리에스테르 코어의 주요 기능은 탄력성을 제공하여 로드 (load) 하/로드 적용 후에 벌크 (bulk)를 유지하거나 회복하는 것이다. 벌크 유지 및 회복은 피부를 흡수 구조체로부터 분리하는 기능을 수행한다. 상기 분리는 피부 건조에 대한 효과를 보였다. 탄력 구조가 제공하는 피부 분리를 본 발명의 상기 처리와 조합하면, 유체 처리 및 피부 건조 목적을 위해 전체적으로 보다 효율적인 물질을 확보할 수 있다.
한 실시태양에서, 중합체 기재는 관능화된 중합체 기재일 수 있다. 예를 들어, 중합체 기재는 중합체 기재의 표면 상에서 관능화될 수 있고, 예를 들어 중합체 기재의 표면 상에서 산화될 수 있다. 중합체 기재를 관능화시키기 위한 임의의 수단, 예를 들어 코로나 방전, 플라즈마 방전, 화염 처리, 오존 처리 등이 사용될 수 있다. 상기 공정은 다양한 대기압에서 수행될 수 있다.
예를 들어, 플라스틱 필름의 당업계에 공지된 코로나 처리는 일반적으로 고전압 전류로부터 대기압 하에 얻은, 2개의 좁게 이격된 전극 사이의 방전을 적용하는 공정이다. 전극에 의해 생성된 전기장은 기체 분자 (공기)를 여기시키고, 상기 분자의 일부를 해리시켜 고에너지 종의 이온, 라디칼, 준안정원자 및 광자의 글로우 (glow)를 생성시킨다. 중합체 기재, 예를 들어 폴리올레핀이 두 전극 사이를 통과하고 활성 종의 글로우에 노출될 때, 중합체 기재의 표면에 변화가 발생하여 대체로 중합체 기재의 표면 상의 표면 산화 또는 극성 관능기의 부가를 야기한다. 상기 극성 관능기는 개선된 부착을 유도하는, 처리 조성물과 잉크 조성물 모두에서 극성 화학물질에 대한 강한 화학적 친화도를 갖는다. 유사하게, 극성이 보다 큰 중합체 기재의 표면은 개선된 습윤성과 상호관련되는 증가된 표면 에너지를 생성시킨다. 예를 들어, 코로나 처리는 약 2-50 와트/웹의 제곱피트/분, 바람직하게는 약 15-40 와트/제곱피트/분, 보다 바람직하게는 약 8-12 와트/제곱피트/분의 수준에서 적용될 수 있다.
또한, 극성기를 중합체 기재의 표면 상에 생성시키는 다른 방법, 예를 들어 저압 또는 대기 조건 및 다양한 화학물질 환경, 예를 들어 헬륨, 아르곤, 질소, 산소, 이산화탄소, 암모니아, 아세틸렌 등과 이들의 임의의 혼합물 또는 조합물 하의 플라즈마 기술을 사용할 수도 있다. 플라즈마 처리는 보다 넓은 범위의 관능기로 중합체 기재를 개질시키기 위해 다양한 기체가 글로우 방출부 내로 주입될 수 있다는 것을 제외하고는 코로나와 기계적으로 매우 유사하다.
중합체 기재 표면의 관능화, 예를 들어 산화는 일반적으로 관능기를 중합체 기재, 예를 들어 폴리올레핀에 제공한다. 극성 관능기는 예를 들어 히드록실, 카르보닐, 아민, 아미드 등과 이들의 임의의 조합물을 포함한다. 물질을 관능화 및 산화시키는 방법은 전문을 본원에 참고로 포함시킨 미국 특허 5,945,175 (Yahiaoui 등에게 허여되고 킴벌리-클라크 월드와이드, 인크. (Kimberly-Clark Worldwide, Inc.)에 양도됨)에 기재된 방법 및 공정을 포함하여 당업자에게 공지되어 있다.
본 발명을 그의 특정 실시태양에 관하여 상세하게 설명하였지만, 상기 내용을 이해한 당업자가 상기 실시태양의 변형, 변경 및 균등물을 쉽게 실행할 수 있음을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 제한적인 의미가 아니라 단지 예일 뿐이며, 본 발명의 개시 내용은 당업자가 쉽게 이해할 수 있는 본 발명에 대한 상기 변형, 변경 및(또는) 추가를 포함하는 것을 배제하지 않는다.
이제, 본 발명의 다양한 실시태양, 아래에 제시된 하나 이상의 실시예를 참고로 하여 설명한다. 각각의 실시예는 본 발명을 제한하는 것이 아니라 본 발명의 설명으로서 제공된다. 사실상, 본 발명의 범위 또는 취지에서 벗어나지 않으면서 본 발명에 대한 다양한 변형 및 변경을 실시할 수 있음을 당업자는 분명하게 알 수 있을 것이다.
본 실시예에 설명된 본 발명의 실시태양은 잉크 조성물을 처리 조성물 상에 인쇄하기 위해 사용된 방법 또는 공정에 의해 구분된다.
모든 플렉소 인쇄 실시예에서, 시험된 중합체 기재는 폴리에틸렌 필름에 부착 결합된 폴리프로필렌 스펀본드를 포함하는 부착 결합된 스펀-본드 필름 라미네이트 ("aSFL")이었다.
인쇄된 중합체 기재의 마찰견뢰도는 다음과 같이 결정하였다. 마찰견뢰도는 인쇄된 중합체 기재로부터 인쇄된 중합체 기재와 접촉하는 다른 표면 (예를 들어 의복)으로 잉크가 전달되는 것에 대한 저항성을 의미한다. 서덜랜드 잉크 러브 시험기 (Sutherland Ink Rub Tester), 일련 번호 R 3119 (대닐리 컴퍼니 (Danilee Company, 미국 텍사스주 샌 안토니오) 제품)을 사용한 ASTM 방법 F 1571-95의 변형을 사용하여 본원의 개시 내용의 중합체 기재 실시예의 마찰견뢰도를 측정하였다.
ASTM 방법은 1 파운드/제곱 인치 (psi)의 스트레스가 패드를 가로질러 달성되도록 2개의 1" x 2" 고무 패드 (또한 대닐리 컴퍼니로부터 입수가능)를 2" x 4"의 4 파운드 추의 저면의 각 말단에 하나씩 적용하였다는 점에서 변형된 것이었다.
표준 ASTM 방법의 제2 변형은 인쇄된 중합체 기재에 대해 마찰하기 위해 부엘러 (Buehler)로부터 입수가능한 마이크로클로스 (microcloth) 대신에, 80 x 80 카운트 (count) 표백된 모슬린 천 (muslin cloth)인 미국 펜실베니아주 소재의 테스트패브릭스, 인크. (Testfabrics, Inc.)로부터 입수가능한 크록미터 클로쓰 (Crockmeter Cloth) #3을 사용하였다. ASTM은 타이핑된 및 눌러 쓴 이미지의 내마모성 및 얼룩 (smudge) 경향을 측정하기 위한 방법을 제시하고자 한 것으로 확인되었지만, 본원에 기재된 변형 시험 방법에서는 디지털 및 플렉소 인쇄 공정에 의해 생산된 시험 이미지를 시험하기 위해 사용하였음을 유의하여야 한다.
또한, 상기 방법은 시험기가 10 사이클이 아니라 40 사이클 동안 작동되도록 변형되었다. 또한, 변형 방법은 1 내지 5의 마찰견뢰도 등급을 결정하기 위해서 모슬릴 천에 전달되는 색상을 AATCC 9-단계 색 전달 스케일 (Chromatic Transference Scale) (아메리칸 어소시에이션 오브 텍스타일 케미스트 앤드 컬러리스트 (American Association of Textile Chemists and Colorists), 노쓰 캐롤라이나주 리서치 트라이앵글 파크)과 가시적으로 비교하는 것을 포함한다. 등급 5는 색상이 모슬릴 천 상에 전달되지 않음을 나타낸다.
플렉소 인쇄 공정의 실시예
용매계 잉크 조성물과 수성 잉크 조성물 모두가 플렉소 인쇄 공정을 통해 중합체 기재 상에 인쇄될 수 있다. 따라서, 다음 플렉소 인쇄 실시예는 수성 잉크 조성물과 용매계 잉크 조성물로 추가로 구분된다.
플렉소 인쇄된 수성 잉크 조성물
수성 잉크 조성물에 대해, 다음 플렉소 인쇄 프레스 조건을 사용하여 샘플을 설치하였다. 사용된 플렉소 인쇄 프레스는 미국 미네소타주 프리마우스의 악조 노벨 잉크스의 센터 오브 테크니컬 엑설런스 (Center of Technical Excellence)에서 입수가능한 10-인치 마크 앤디 (Mark Andy) 4150, 6색 파일럿 (pilot) 플렉소 인쇄 프레스이었다. 가동 속도는 약 135 피트/분이었다.
표 1에 나타낸 프라이머 (primer) 시스템을 표 3에 나타낸 상이한 샘플에 사용하였다.
처리 조성물
프라이머 #1 퍼맥스 200 (20 중량％)
프라이머 #2 퍼맥스 200 (20 중량％) + XAMA 7 가교결합제 (1 중량％)
주: pH는 암모니아를 사용하여 10.00으로 조정함
프라이머 #3 퍼맥스 200 (20 중량％) + 크로다셀 QM (2 중량％) + 라포나이트 XLG (1 중량％) + XAMA 7 가교결합제 (1 중량％)
주: 초기 pH = 5.6
pH는 암모니아를 사용하여 10.00으로 조정함
상기 표 1에서 사용되는 바와 같이, 노베온, 인크.에서 시판하는 퍼맥스 200은 지방족 폴리에테르 수성 우레탄 중합체로 생각된다. 바이엘 코퍼레이션에서 시판하는 XAMA 7은 다관능성 아지리딘 가교결합제로서 생각된다. 크로다, 인크.에서 시판하는 크로다셀 QM은 4급 암모늄 셀룰로스 염으로 생각된다. 서던 클레이, 인크.에서 시판되는 라포나이트 XLG는 수화 나트륨 리튬 마그네슘 실리케이트인 것으로 생각된다.
표 2의 다음 잉크 조성물을 표 3에 나타낸 플렉소 인쇄 샘플에 사용하였다. 표 2에 나타낸 모든 잉크는 미국 미네소타주 프리마우스 소재의 악조 노벨 잉크스 (Akzo Nobel Inks) ("ANI")에서 시판하는 그 각각의 상표명으로 표시하였다.
수성 잉크 조성물
잉크 조성물 상표명 제조사
잉크 세트 1 HMF 80071 98428 흑색
HMF P0186 00188 갈색, pH 9
HMF P2995 00189 청색, pH 8.6
HMF P0165 00190 적색, pH 8.7
HMF P0142 00190 오렌지색, pH 8.6		 ANI
ANI
ANI
ANI
ANI
잉크 세트 2 잉크 세트 1과 동일한 잉크 + 3 중량％
WA1326 (PE 왁스)		 ANI
잉크 조성물을 상기한 바와 같은 플렉소 인쇄 공정을 통해 중합체 기재에 적용한 후에, 다음과 같은 결과를 얻었다.
샘플 번호 코로나 처리 조성물 잉크 조성물 마찰견뢰도 등급
대조군 비처리 없음 잉크 세트 1 3.5
1 처리 #3 잉크 세트 1 5
2 처리 없음 잉크 세트 1 4.5
3 처리 #2 잉크 세트 1 5
4 처리 #1 잉크 세트 1 5
5 처리 없음 잉크 세트 2 4.5
6 처리 #1 잉크 세트 2 4.5
7 처리 #2 잉크 세트 2 4.5
8 처리 #3 잉크 세트 2 5
표시된 경우, 처리 조성물을 적용하기 전에 2.4 전력 밀도 (watt density) (2.4 와트/제곱피트/분)의 코로나 처리를 중합체 기재에 적용하였다.
10" 마크 앤디 4150 프린터에 의해 수성 잉크 조성물을 플렉소 인쇄하는 본 실시예에서, 인쇄 공정 조건은 다음과 같았다. 스테이션 1은 440 라인/인치 ("lpi") 및 4.0 bcm ("billionth cubic micron")의 아닐록스 (ANILOX) 롤로 처리 조성물을 적용하기 위해 사용하였다. 스테이션 2는 HMF P0142 잉크 조성물을 440 lpi 및 4.5 bcm의 아닐록스 롤로 인쇄하였다. 스테이션 3은 HMF P0165 잉크 조성물을 440 lpi 및 4.0 bcm의 아닐록스 롤로 인쇄하였다. 스테이션 4는 HMF P2995 잉크 조성물을 550 lpi 및 3.0 bcm의 아닐록스 롤로 인쇄하였다. 스테이션 5는 HMF P0186 잉크 조성물을 550 lpi 및 3.5 bcm의 아닐록스 롤로 인쇄하였다. 스테이션 6은 HMF 80071 잉크 조성물을 360 lpi 및 5.5 bcm의 아닐록스 롤로 인쇄하였다.
표 3의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 비처리된 중합체 기재 라미네이트의 마찰견뢰도 등급은 약 3.5이고, 이것은 분명히 가시적인 잉크의 마찰 제거를 나타낸다. 또한, 샘플 1, 2 및 5의 마찰견뢰도 등급은 코로나 처리 단독이 마찰견뢰도 등급을 개선시키지만, 보다 높은 왁스 수준 (예를 들어 잉크 세트 2)을 갖는 잉크 제제는 마찰견뢰도 등급에 대한 영향을 갖는 것으로 보이지 않는다. 그러나, 나타낸 바와 같이, 최상의 결과는 중합체 기재가 처리 조성물로 예비처리될 경우에도 발생하였다.
용매계 플렉소 인쇄된 잉크에 대한 실시예
용매계 잉크는 플린트 잉크스 (Flint Inks, 미국 오하이오주 레바논)에 의해 제조되어 상표명 폴리글로스 시안 블루 (Polygloss Cyan Blue) 및 폴리글로스 프로 마젠타 (Pro Magenta) 하에 시판되는 것이었다. 상기 잉크를 사용한 인쇄는 핸드 프루퍼 (hand proofer) (220 lpi 및 5.8 bcm 피라미드 셀 (cell))을 사용하여 상기한 aSFL 물질에 대해 수행하고, 그 결과를 표 4에 나타내었다. 표 4에 나타낸 바와 같이, 샘플 1은 2.4의 전력 밀도에서 코로나 처리된 후, 약 0.4 중량％의 추가량 수준에서 메이어 로드 (Meyer rod) 기술을 통해 퍼맥스 200을 포함하는 처리 조성물로 국소 처리된 중합체 기재이다. 이어서, 상기 물질을 대조 샘플과 동일한 잉크로 동일한 조건에서 인쇄하였다.
샘플 2는 물질 처리 (코로나 처리 및 처리 조성물)의 측면에서 샘플 1과 유사하지만, 안료를 약 20 중량％ 더 적게 포함하는 유사한 용매계 잉크로 인쇄한다. 샘플 2는 샘플 1 수준의 인쇄 균일성 및 선명성을 계속 보이고, 보다 많은 안료가 부가된 잉크로 인쇄된 대조군 물질보다 훨씬 더 우수하다.
플렉소 인쇄된 용매계 잉크의 마찰견뢰도 데이타
코드 코로나* 프라이머* 잉크 CR**
대조군 비처리 없음 표준 안료 부가 4
1 처리 존재 표준 안료 부가 4.5
2 처리 존재 20％ 더 적은 안료 부가 5.0
표 4의 결과는 인쇄 전에 용매계 잉크로 중합체 기재를 처리하면 중합체 기재가 보다 우수한 인쇄 균일성, 예를 들어 보다 우수한 그래픽 및 품질, 비용 절감에 기여하는 보다 적은 잉크 사용, 및 마찰견뢰도 등급에서 알 수 있는 개선된 잉크 부착 및 마찰 저항성을 달성할 수 있음을 나타낸다.
잉크 젯 (디지털) 인쇄에 대한 실시예
다음 표 5는 중합체 기재에 약 2 gsm의 양으로 중합체 기재에 적용된 인쇄 처리 조성물 및 대조군을 보여준다. 표 5에 제시된 모든 시험에 사용된 중합체 기재는 상기한 바와 같은 aSFL이었다.
처리 조성물
프라이머 번호 처리 조성물 마찰견뢰도 등급
1 퍼맥스 200 (20 중량％) 4
2 퍼맥스 200 (20 중량％) + XAMA 7 가교결합제 (1 중량％)
주: pH는 암모니아를 사용하여 10.00으로 조정함		 5
3 퍼맥스 200 (20 중량％)
크로다셀 QM (2 중량％)
라포나이트 XLG (1 중량％)
XAMA 7 가교결합제 (1 중량％)
주: 초기 pH = 5.6
pH는 암모니아를 사용하여 10.00으로 조정함		 5
4 퍼맥스 200 (3.3 중량％)
크로다셀 QM (1.67 중량％)
EKA AZC 5800M (1.25 중량％)
폴리플라스돈 INF-10 (2 중량％)		 4.5
5 EKA SP AA20 (2 중량％)
크로다셀 QM (2 중량％)
폴리플라스돈 INF-10 (2.5 중량％)
EKAAZC 5800M (1.5 중량％)		 4.5
6 라포나이트 XLG 점토 (2 중량％) 3
7 칼슘 카르보네이트 XC 4900 (2 중량％) 2
칼슘 카르보네이트 XC 4900 (2 중량％)
크로다셀 QM (1 중량％)		 4
8 EKA SP AA20 (2 중량％)
크로다셀 QM (2 중량％)
EKAAZC 5800M (1.5 중량％)		 4.5
9 키멘 557 LX (0.5 중량％)
크로다셀 QM (0.7 중량％)
퍼맥스 200 (1.3 중량％)		 5
대조군 없음 1
상기 표 5에서 사용된 바와 같이, 노베온에서 시판하는 퍼맥스 200은 지방족 폴리에테르 수성 우레탄 중합체로 생각된다. 바이엘 코퍼레이션에서 시판하는 XAMA 7은 다관능성 아지리딘 가교결합제로 생각된다. 크로다, 인크에서 시판하는 크로다셀 QM은 4급 암모늄 셀룰로스 염으로 생각된다. 서던 클레이, 인크.에서 시판되는 라포나이트 XLG는 수화 나트륨 리튬 마그네슘 실리케이트인 것으로 생각된다. 미국 조지아주 로마 소재의 악조 노벨 잉크스에서 시판하는 EKA AZC 5800M은 암모늄 지르코늄 카르보네이트로 생각되고, 가교결합제로서 기능한다. 미국 뉴저지주 웨인의 ISP에서 시판되는 폴리플라스돈 INF-10은 폴리비닐 피롤리돈으로 생각된다. 미국 조지아주 로마 소재의 에카 악조 노벨 (EKA Akzo Nobel)에서 시판되는 EKA SP AA20은 스티렌-아크릴릭 공중합체의 암모늄염으로 생각된다. 미국 노쓰 아메리카 소재의 오미아 프로덕트 디벨럽먼트 (OMYA Product Development)에 의해 시판되는 칼슘 카르보네이트 XC 4900은 탄산칼슘 슬러리로 생각된다. 허큘레스에서 시판하는 키멘 557 LX는 양이온성 폴리에틸렌 이민 에피클로로히드린으로 생각된다.
대조군 중합체 기재에 대해 표 5에 나타낸 마찰견뢰도 등급 값은 잉크가 중합체 기재에 부착하기 위한 친화도를 갖지 않음을 나타낸다. 또한, 대조군 단독의 경우에, 마찰 시험은 잉크가 aSFL의 외층 (폴리프로필렌)에 축적되지 않기 때문에 aSFL의 하부층 (폴리에틸렌 필름)에 대해 수행하였다.
예시의 목적으로 제시된 상기 실시예는 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 생각되지 않아야 함을 이해할 것이다. 본 발명의 단지 몇 개의 예시적인 실시태양을 상세하게 설명하였지만, 당업자는 본 발명의 신규한 교시 내용 및 잇점에서 벗어나지 않는 물질을 사용하면서 예시적인 실시태양의 많은 변형이 가능함을 쉽게 이해할 것이다. 따라서, 이러한 모든 변형은 첨부하는 청구의 범위 및 그의 모든 균등물에 규정된 본 발명의 범위 내에 포함되는 것이다. 또한, 일부 실시태양의 모든 잇점을 달성하지 않는 많은 실시태양을 생각할 수 있지만, 특정 잇점이 없다고 하여 그 실시태양이 반드시 본 발명의 범위에 포함되지 않음을 의미하는 것으로 생각되지 않아야 한다.

Claims (22)

  1. 중합체 기재; 상기 중합체 기재의 적어도 일부 상의, 폴리우레탄 및 양이온 종을 포함하는 표면 처리재; 및 상기 표면 처리재 상에 인쇄된 잉크 조성물을 포함하고,
    상기 양이온 종이 양이온성 셀룰로스 4급 암모늄 화합물을 포함하는 양이온성 셀룰로스 유도체를 포함하는 것인 인쇄된 중합체 물질.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 양이온 종이 유도체화된 폴리비닐 피롤리돈, 폴리비닐 피롤리돈과 디메틸아미노에틸 메타크릴레이트의 4급화 공중합체, 및 이들의 임의의 조합물 또는 혼합물로 이루어진 군 중에서 선택되는 양이온성 중합체를 추가로 포함하는 인쇄된 중합체 물질
  5. 제1항에 있어서, 상기 중합체 기재가 표면 처리재의 적용 전에 관능화된 중합체 기재 표면을 형성하는 것인 인쇄된 중합체 물질.
  6. 제1항에 있어서, 표면 처리재가 중합체 기재의 기초 중량(basis weight)의 0.2％ 내지 5％의 양으로 중합체 기재 상에 첨가된 인쇄된 중합체 물질.
  7. 제1항에 있어서, 상기 중합체 기재가 부직웹을 포함하는 것인 인쇄된 중합체 물질.
  8. 제1항에 있어서, 상기 중합체 기재가 소수성인 인쇄된 중합체 물질.
  9. 제1항에 있어서, 상기 중합체 기재가 섬유를 포함하는 부직포이고, 상기 섬유가 폴리올레핀을 포함하는 것인 인쇄된 중합체 물질.
  10. 제9항에 있어서, 상기 섬유가 폴리프로필렌을 포함하는 것인 인쇄된 중합체 물질.
  11. 제1항에 있어서, 중합체 물질이 보호 가먼트, 의료용 의복 용품, 기저귀, 배변 훈련용 팬티 또는 수영 팬티의 컴포넌트이거나, 컴포넌트를 형성하는 인쇄된 중합체 물질.
  12. 제1항에 있어서, 상기 표면 처리재가 무기 입자, 유기 입자, 계면활성제, pH 조절제, 가교결합제, 바인더, 및 이들의 임의의 조합물 또는 혼합물로 이루어진 군 중에서 선택되는 첨가제를 추가로 포함하는 것인 인쇄된 중합체 물질.
  13. 제1항에 있어서, 상기 잉크 조성물이 수성 잉크 조성물인 인쇄된 중합체 물질.
  14. 제1항에 있어서, 잉크 조성물이 유기 용매계 잉크 조성물인 인쇄된 중합체 물질.
  15. 제1항에 있어서, 마찰견뢰도 (crockfastness) 등급이 4.6 내지 5.0인 인쇄된 중합체 물질.
  16. 삭제
  17. 제1항에 있어서, 상기 잉크 조성물이 상기 표면 처리재 상에 디지털 방식으로 인쇄될 수 있는 것인 인쇄된 중합체 물질.
  18. 중합체 기재를 제공하고,
    상기 중합체 기재의 적어도 일부를, 폴리우레탄 및 양이온 종을 포함하는 표면 처리재로 코팅하고, 상기 양이온 종은 양이온성 셀룰로스 4급 암모늄 화합물을 포함하는 양이온성 셀룰로스 유도체를 포함하고,
    상기 표면 처리재를 건조시키고,
    잉크 조성물을 상기 표면 처리재 상에 인쇄하는 것
    을 포함하는, 제1항에 따른 중합체 물질 상에 패턴을 인쇄하는 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 중합체 기재의 적어도 일부를 표면 처리재로 코팅하기 전에 중합체 기재를 관능화시키는 단계를 추가로 포함하는, 중합체 물질 상에 패턴을 인쇄하는 방법.
  20. 제18항에 있어서, 상기 잉크 조성물을 상기 표면 처리재 상에 디지털 방식으로 인쇄하는 방법.
  21. 제18항에 있어서, 상기 잉크 조성물을 상기 표면 처리재 상에 플렉소 인쇄하는 방법.
  22. 제18항에 있어서, 상기 잉크 조성물을 상기 표면 처리재 상에 디지털 및 플렉소 인쇄 공정의 조합 공정으로 인쇄하는 방법.
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