KR102014904B1 - 특히 전기전도성 층을 프린트하기 위한 종이 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 적어도 하나의 층으로 덮인 적어도 하나의 면을 가지는 섬유성 기재를 포함하는 종이와 관련되고, 상기 층은 100 건조 중량부의 안료; 5 내지 50 건조 중량부의 140℃ 내지 200℃의 온도 및 노출에 저항력이 있고, 20℃ 미만의 유리 전이 온도를 가지는 적어도 하나의 결합체, 특히 20℃ 이하의, 바람직하게는 10℃ 이하의 유리 전이 온도를 가지는 아크릴 타입의 적어도 하나의 결합제; 및 0 내지 15 건조 중량부의 폴리비닐알코올과 같은 증점제로 구성되거나 또는 포함한다.

Description

특히 전기전도성 층을 프린트하기 위한 종이{PAPER ESPECIALLY FOR PRINTING AN ELECTROCONDUCTIVE LAYER}
본 발명은 특히 전기전도성 층을 프린트하기 위한 종이 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
당업자에게 공지된 제지 기술이 본 발명에 따른 종이를 생산하는데 이용될 수 있다. 공지된 방법은 셀룰로오스 섬유와 물을 혼합함으로써 펄퍼(pulper) 내에서 동질의 펄프를 제조하는 단계를 포함한다. 펄퍼는 교반 및 섬유를 시어링(shearing)할 수 있어 그들을 구분하고 분리하여 섬유성 서스펜션을 형성한다.
펄프는 이후 정제기를 통과한다. 정제기는 티스(teeth) 또는 방사상 세레이션이 장착된, 스테이터 및 높은 속도로 돌아가는 로터를 포함한다. 펄프는 섬유의 벽의 구조를 변형시키는 것과 같은 방법으로 정제기의 로터와 스테이터 사이를 움직여 물을 섬유 내부로 삽입하여 섬유를 절단시키고 및/또는 원섬유 형성을 증가시키며, 그 결과 섬유 간 결합의 가능성을 증가시킨다.
펄프의 조성물은 초지기의 헤드 박스로 보내지기 전에 조절될 수 있다.
헤드 박스는 (Fourdrinier 기계의 경우) 펄프를 배출 테이블의 움직이는 와이어에 균일하게 분포시키는데 사용될 수 있는데, 헤드 박스에서 펄프는 와이어의 메쉬를 통해 중력하에서 및 석션 박스에 의한 흡입에 의해 배출되어 시트를 형성한다. 펠트가 일반적으로 와이어의 반대편에서, 시트에 적용된다. 배출 테이블의 아웃렛에서 시트는 여전히 많은 양의 물을 포함한다.
상기 단계 동안, 섬유는 와이어의 이동 방향 (기계 방향이라고 함)을 지향한다. 용어 " 교차-기계 방향"은 기계 방향에 수직인 방향을 의미한다. 그뿐만 아니라, 와이어 (와이어 면)에 맞서서 적용되는 시트의 면은 일반적으로 반대의 면 (펠트 면) 보다 더 큰 거칠기를 가진다.
트윈 와이어 초지기라고 알려진 종이 기계가 또한 존재한다; 이들은 시트의 각각의 면에 적용되는 두 개의 반대의(opposing) 와이어를 포함한다. 물이 각 와이어를 통한 석션에 의해 진공화될 수 있다.
일단 종이의 시트가 형성되면, 이는 초지기의 압력 섹션을 통과하여 더 많은 물이 제거된다. 이를 위해 시트는 시트를 압축하는 일련의 실린더 사이를 지나고 물이 추출된다. 상기 단계 동안, 종이의 시트는 또한 연속적인 벨트 형태의 흡착 펠트 사이에서 샌드위치 되고, 석션 박스는 펠트가 다시 한번 시트에 적용되기 전에, 시트의 압력의 완성 시 펠트에 의해 흡수된 물이 빨려지도록 할 수 있다.
이후 시트는 증기로 가열된 일련의 실린더로 구성된 건조기를 통과하여 실린더 상으로 시트가 지나간다. 롤러(roll)의 온도가 시트의 이동 방향에 대해 업스트림에서 다운스트림으로 점차 증가한다.
초지기의 습윤 섹션(wet section)은 건조기의 업스트림에 위치하는 기계의 요소의 세트 (헤드 박스, 배출 테이블)로 규정된다.
일단 시트의 수분 함량이 상당히 감소, 예를 들어 대략 5%, 하는 경우, 시트는 사이즈 프레스에 통과됨으로써 표면 사이징 처리를 경험한다. 사이즈 프레스는 일반적으로 나란히 배치되는 두 개의 롤러(roll)에 의해 어느 정도 형성되어 특정의 조성과 함께 사이징 용액 또는 배스와 함께 제공되는 닙(nip)을 형성한다. 상기 시트는 롤러 사이를 통과하여 한 면 또는 양면 모두가 용액으로 코팅되어 층을 형성한다.
이후, 시트는 캘린더 섹션으로 알려진 섹션 내로 통과되어 시트는 하나 이상의 증기-가열된 롤러에 다시 적용되게 된다.
상기 복수의 단계의 말미에, 시트는 연속 웹의 형태로, 섬유성 기재 또는 매트를 형성하는 내부 또는 코어, 층 또는 코팅으로 덮인 적어도 하나의 외부 면 또는 표면을 포함한다.
상기 시트는 임의로 예를 들어 표면의 상태를 향상시키기 위한 캘린더링 또는 스무싱(smoothing)과 같은 시행을 마감하는 단계를 예를 들어 권선, 절단 및 릴로 포장되기 전에 경험할 수 있다.
전기전도성 층을 프리트하기 위한 종이는 특히, 비 배타적으로, 인쇄 전자와 같이 전자 응용에 사용되기에 적합하다.
인쇄 전자는 전기전도성 층을 서플 및 가요성 지지부 예를 들어 플라스틱 필름상에, 공지된 기술을 사용하여, 예를 들어 RFID 타입의 전기 칩과 같은 전기 부품을 생산할 목적으로 증착하는 것으로 구성된다.
하지만, 비록 플라스틱 필름(예를 들어 PEN으로부터 및 PET로부터 제조된 필름)이 낮은 표면 거칠기를 가지고 있어 인쇄 전자에 특히 유리하더라도, 플라스틱 필름은 매우 온도에 안정하지 못하고 상대적으로 고가(필름의 비용은 대략 4 유로/m2임)이다.
본 발명자의 특허 출원 WO 2013/104520는 하기의 단계를 포함하는, 적어도 하나의 전기전도성 층을 포함하는 시트의 생산 방법으로, 상기의 적어도 하나의 면이 상기 전기전도성 층을 포함하는 단일 층 또는 복수의 적재적인(superimposed) 층으로 적어도 부분적으로 덮여있는 방법을 개시한다:
a) 플라스틱 필름, 항-접착 코팅, 및 베이스 층을 적어도 포함하거나 이들로 구성되고, 상기 항-접착 코팅이 플라스틱 면과 베이스 층 사이에 삽입되는 다중-층 구조를 제조 또는 제공하는 단계,
b) 기재의 면 및/또는 플라스틱 필름의 반대 면에 존재하는 다중-층 구조의 면에 접착제(glue)를 도포하고, 및 기재의 상기 면을 다중-층 구조의 상기 반대 면에 적용하여 다중-층 구조 및 기재를 교차-라미네이트 하는 단계,
c) 플라스틱 필름 및 항-접착 코팅을 베이스 층에서 제거하는 단계로서, 상기 과정은 베이스 층이 하기로 구성되는 추가의 단계에 의해 전기전도성 층으로 덮이는 것을 특징으로 하는 단계:
d1) 전기전도성 필름을 베이스 층 위에 증착하는 단계; 또는
d2) 베이스 층의 총 건조 중량에 대하여 15% 초과의 건조중량 비율의 결합제를 기초로 한 프린트 가능한 층인 베이스 층을 전기적 특성이 있는 적어도 하나의 잉크로 프린트하고, 이후 임의로 프린트된 시트로 하여금 어닐링 열 처리를 겪게 하여 전기전도성 잉크의 층을 형성하는 단계.
플라스틱 필름과는 반대로, 종이 및 종이를 기초로 한 시트는 더 저렴하고 재활용이 가능하고 더 높은 열적 안정성을 가지는 장점을 또한 가지고 있다. 더욱이, 시트 또는 종이를 인쇄 전자를 위해 사용하는 것은 플라스틱 필름으로는 획득하기 어려운, 매우 넓은 프린트된 표면을 생산할 수 있다. 그뿐만 아니라, 시트 또는 종이는 전자 응용을 위해 종이가 제조된 직후에 프린트 즉, 프린팅 기계가 연속적인 공정 (롤-투-롤(roll-to-roll) 공정) 을 사용하여 종이 제조 기계 바로 뒤에 배치될 수 있다. 또한, 광택 흰색 플리스틱 필름보다 광택 흰색 종이를 획득하는 것이 더 용이한데, 이는 백색도 및 광택 특성의 조합이 플라스틱 필름으로 획득하기 어렵고, 플라스틱 필름은 친수성의 성질을 가지는 종이보다 수성 매질 내의 코팅 조성물로 덮여지는 것이 훨씬 더 어렵기 때문이다.
특허 출원 WO 2013/104520에 개시된 방법을 사용하는 경우, 프린팅을 위한 적어도 하나의 면이 매우 매끄러운, 예를 들어, 1 내지 30nm의 범위의 거칠기 Ra를 가지는, 지지부를 제조하여, 매우 낮은 두께의 잉크 층을 프린팅함으로써 전기전도성 시트를 제조할 수 있다.
사용되는 잉크가 상대적으로 고가, 예를 들어 은 나노입자를 사용하는 잉크인 경우, 매우 얇은 잉크 층이 사용된다는 것은 상기 타입의 전기전도성 시트를 제조하는 비용을 실질적으로 경감시킬 수 있다.
하지만, 전술된 종이 지지부를 제조하는 방법은 상대적으로 복잡하고 고가이다. 사용되는 잉크가 저렴하거나 또는 더 두꺼운 층을 증착하는 것이 필요한 프린팅 기술이 사용되는 경우, 프린팅 될 면이 매끄러운 지지부를 사용하는 것이 필요하지 않다. 실제로, 스크린 프린팅 공정에서, 증착되는 잉크 층은 일반적으로 10 내지 15 μm의 범위이고, 프렉소그래픽 프린팅 방법의 경우, 상기 층은 1 내지 3 μm의 범위이다. 따라서, 본 발명자들은 예를 들어 0.1 내지 3 μm의 범위의, 거칠기 Ra를 가지는 면을 포함하는 지지부가 고 퀄리티 전기전도성 시트를 제조하기에 충분하도록 조건을 결정해 왔다.
또한, 전술된 공정에 의해 제공되는 매우 확연한 평활도는 지지부의 미세 다공성이 감소 되어 잉크의 지지부 표면에 대한 접착력에 부정적인 영향을 미치는 것을 의미한다.
따라서, 전술된 프린팅 방법에 사용되어 전기전도성 시트를 형성할 수 있고, 경제적으로 생산될 수 있는, 지지부, 특히 종이에서 형성되는 지지부를 제공하는 것이 필요하다.
그뿐만 아니라, 잉크 층을 프린팅한 후, 따라서 잉크 층으로 코팅된 지지부는 일반적으로 예를 들어 터널 퍼니스 또는 오븐 내에서, 및 종이 및 잉크 층이 주어진 기간 동안 높은 온도르 보내지는 동안에 수행되는 어닐링 처리를 경험한다.
예컨대, 특허 출원 US 2009/0242019에서는 실란이 가요성 플라스틱 지지부 상에 증착되고 실란이 다결정성 실란으로 변형될 수 있는 250℃ 내지 400℃의 범위의 온도에서 어닐링 됨에 의해 태양광 전지를 생산하는 것이 기술된다.
상기 타입의 플리스틱 지지부는 종이 지지부와 비교하여 상대적으로 낮은 열 저항성을 가진다(폴리이미드와 같이 특정의 고가 플라스틱은 예외로 함)는 점을 고려해야 한다.
전기전도성 제품을 생산하기 위해 시트 형태의 종이의 사용은 다음의 단점을 가진다.
코트되지 않은 종이 지지부가 사용되어 프린팅에 의해 전기전도성 층이 제조되는 경우, 상대적으로 낮게 형성되는 트랙의 전도성이 관찰된다. 이는 지지부의 매우 상당한 거칠기 및 다공성에 의해 설명될 수 있는데, 이는 전기전도성 트랙의 불연속성을 유발한다. 예컨대, 180℃에서 5분 동안의 어닐링과 함께 Arjowiggins Creative Papers에 의해 제조되는 Bristol® 타입 종이 상으로 은 나노입자를 함유하는 잉크를 사용한 프렉소그래피에 의해 프린트되는 전도성 트랙의 저항은 대략 3100 Ω/sq이다. 이는 상기 저항이 더 높을수록 전도성 트랙의 전도성이 더 낮다는 것으로 재해석될 수 있다.
반면에, 코팅된 종이는 합성 라텍스와 결합 된 안료층을 포함하여 그들의 표면 다공성 및 거칠기가 더 낮아진다. 상기 코팅된 종이가 전도성 잉크와 함께 프린트되는 경우, 여기서 또다시 획득되는 트랙의 전도성이 썩 좋지 않다는 점이 관찰되는데, 이는 높은 온도 어닐링이 수행될 수 없기 때문이다. 사실, 상기 타입의 코팅된 종이는 나쁜 치수 안정성 (높은 온도 어닐링 동안의 변형 또는 치수 수축률)을 가진다. 예컨대, Arjowiggins Creative Papers에 의해 제조되는 Sensation® 타입 종이 상에서 180℃에서의 5분간의 어닐링과 함께 은 나노입자를 포함하는 잉크를 사용한 플렉소그래피에 의해 프린트되는 전도성 트랙의 저항값은 약 1700 Ω/sq이다.
게다가, 상기 타입의 종이는 140℃ 초과 시 황색으로 변한다는 점이 관찰되었다.
따라서, 특히 프린팅에 의해 증착되는 전기전도성 잉크의 층을 위한 지지부로 작용할 수 있고, 저렴하게 제조 및 열적 저항성 (높은 온도에서의 낮은 변형 또는 치수 수축률 및 낮은 황화 효과)을 가지며 (특히 프린트될 종이의 표면의 상대적으로 낮은 다공성 및/또는 낮은 거칠기에 의한) 좋은 전도성을 가지는 전도성 트랙을 제조할 수 있는, 종이의 제공에 대한 필요성이 존재한다.
본 발명의 목적은, 특히 상기의 문제점에 대해 단순하고 효과적이며 경제적인 해결 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 위하여, 본 발명은 적어도 하나의 층으로 덮인 적어도 하나의 면(side)을 포함하는 섬유성 기재를 포함하는 종이를 제공하고, 상기 층은 하기로 구성되거나 또는 하기를 포함한다:
- 100 건조 중량부의 안료,
- 5 내지 50 건조 중량부의, 140℃ 내지 200℃의 범위의 온도에의 노출에 저항력이 있고 20℃ 미만의 유리 전이 온도를 가지는 하나 이상의 결합제, 특히 유리 전이 온도는 20℃ 이하, 바람직하게는 10℃ 이하인 하나 이상의 아크릴 결합제,
- 0 내지 15 건조 중량부의, 예를 들어 폴리비닐 알코올과 같은 점성화제.
상기 층(layer)은 기재의 두 개의 면 중 단지 하나 또는 상기 기재의 두 면 모두를 덮을 수 있다. 상기 층은 관심의 면 전체를 덮을 수 있고, 또는 반대로 기재의 각 면의 표면 면적보다 더 작은 표면 면적의 제한된 범위를 덮을 수 있다.
본 발명의 특정의 구현예에 따르면, 섬유성 기재는 완전히 또는 부분적으로 전술된 단일 층으로 덮여진다.
열 저항성인 결합제의 사용은 광학적 열 어닐링 단계 동안 종이의 열 저항을 향상시킬 수 있고, 즉, 변형 또는 치수 수축률을 감소시키고 상기 어닐링 단계 동안 생산되는 황화 효과를 감소시킬 수 있다.
본 발명의 특정의 구현예에서, 기재의 표면상 증착되고 프린트되는 것이 의도되는 층의 결합제 또는 결합제들은 10℃ 아래의 유리 전이 온도를 가지는 아크릴산 에스테르 및 아크릴로니트릴로 구성되는 아크릴 결합제이다. 예컨대, 결합제는 BASF에서 판매되는 Acronal LN579S로 구성되거나 또는 이를 포함하는 결합제이다.
비록 높은 유리 전이 온도가 더 열적 저항성이라는 것이 통상적이지만, 본 출원인은 놀랍게도 이와는 반대로 낮은 유리 전이 온도, 특히 20℃ 이하의, 바람직하게는 10 ℃ 이하의 유리 전이 온도를 가지는 결합제를 사용하는 경우 특히 변형의 관점에서, 종이의 내열성을 상당히 향상시킬 수 있다는 점을 발견하였다. 이는 하기 실시예 1 및 실시예 2에서 확인된다.
상기 층은 20℃ 이하의 유리 전이 온도를 가지는 결합제를 10 내지 30 건조 중량부, 바람직하게는 15 내지 25 건조 중량부, 심지어 더욱 바람직하게는 19 건조 중량부 포함할 수 있다. 바람직하게는 아크릴 결합제가 사용된다.
특정의 구현예에서, 상기 층은 0.05 내지 15 건조 중량부의 점성화제, 더욱 바람직하게는 0.05 내지 5 건조 중량부, 및 심지어 더욱 바람직하게는 0.05 내지 4 건조 중량부의 점성화제를 포함할 수 있다.
특히, 상기 층은 점성화제로서 사용되는 폴리비닐 알코올을 5 내지 10 건조 중량부, 더욱 바람직하게는 8 건조 중량부 포함할 수 있다.
인용될 수 있는 다른 점성화제의 예로서 다음이 포함된다: 폴리비닐 알코올 (PVA), 카르복시메틸셀룰로오스 (CMC), 히드록시메틸셀룰로오스 (HMC), 아크릴 공중합체, 젤라틴, 알기네이트, 콩 단백질, 갈락토만난, 나노셀룰로오스, 폴리사카라이드, 가교된 폴리아크릴레이트, 폴리비닐피롤리돈, 소수성 에톡실화 된 우레탄, 및 알칼리 베지 내에서 확장가능 한 소수성 에멀젼.
예컨대, 상기 층은 0.05 내지 1 건조 중량부의 카르복시메틸 셀룰로오스, 또는 히드록시메틸 셀룰로오스를 점성화제로서 포함할 수 있다.
점성화제의 타입은 사용되는 코팅 공정의 기능에 따라 선택된다. 일반적으로, 점성화제(들)의 양이 많을수록 더 소수의 층이 높은 온도에 견딘다.
기재는, 바람직하게는, 나무 섬유, 특히 유칼립투스로부터 획득된 나무 섬유와 같은, 0.5 내지 1.5 mm의 범위에 포함되는 평균 길이를 가지는, 짧은 셀룰로오스 섬유를 70 건조중량% 내지 90 건조 중량% 포함한다.
짧은 섬유의 사용은 종이의 변형 또는 치수 수축률과 관련하여 종이의 내열성을 향상시킬 수 있다. 이러한 장점은 실시예 3에서 보여진다.
게다가, 유칼립투스의 표백화된 화학 펄프에서 획득된 나무 섬유 (이 또한 짧은 섬유임)와 같은 작은 비율의 리그닌을 함유하는 섬유의 사용이 높은 온도에 노출되는 경우 황화와 관련하여 종이 (특히 기재)의 내열성을 향상시킬 수 있다는 점이 확인된다. 이는 실시예 4에서 확인된다.
바람직하게는, 기재는 80 건조 중량% 이상의 짧은 셀룰로오스 섬유를 포함한다.
본 발명의 특정의 구현예에서, 기재는 50°SR 미만, 또는 40°SR 미만, 바람직하게는 35°SR 미만의 정제 정도를 가지는 섬유성 펄프에서 획득된다.
그뿐만 아니라, 섬유성 기재는 10% 내지 30%의 적어도 하나의 미네랄 필러, 예를 들어 칼슘 카보네이트, 카올린 또는 티타늄 디옥사이드를 포함한다.
칼슘 카보네이트, 또는 다른 미네랄 필러는 섬유-간 결합을 낮출 수 있어 따라서 치수 안정성을 향상시킬 수 있다.
유리하게는, 종이는 종이 황화 효과(yellowing effect)를 감소시키기 위해 70 내지 90 범위의, 바람직하게는 75 내지 85 범위의 백색도를 가진다. 이는 크림 쉐이드와 상응한다.
백색도는 ISO 기준 2470에 따라 측정된다.
실제로, 본 출원인은 어닐링 단계 후 종이의 쉐이드의 차이가 어닐링 전의 동일한 종이와 비교하였을 때, 어닐링 전 종이의 빛깔(colour)에 의존한다는 것을 확인하였다. 따라서, 어닐링 전 종이가 더 백색과 가까울 수록 높은 온도에서 황화 효과가 더 가시적이다. 따라서, 흰색 종이의 황화보다 크림, 바닐라 또는 아이보리 빛깔을 가지는 종이의 황화는 훨씬 덜 가시적이다. 이는 실시예 5에서 확인된다.
유리하게는, 200℃에서 5분 동안의 어닐링 후 종이의 CIE LAB 좌표(coordinate)로부터 산출된 종이의 쉐이드 차이, △E 는 어닐링 전 상기 종이와 비교해서, 5 미만, 바람직하게는 2 미만이다.
1 이하의 쉐이드의 차이는 당업자의 육안에는 가시적이지 않다. 5 이하의 쉐이드의 차이는 상대적으로 작다. 이러한 방식으로, 어닐링 단계는 종이의 빛깔에 대한 영향이 적다는 것이 확인된다.
게다가, 본 발명에 따른 종이의 기재를 덮는 층은 형광 발광제를 포함하지 않거나 매우 소량, 즉 즉 100 건조 중량부의 안료 당 0.5 건조 중량부 미만, 바람직하게는 100 건조 중량부의 안료 당 0.1 건조 중량부 미만으로 포함한다.
형광 발광제는 종이의 백색도를 증가시키기 위에 종래 사용되었다. 이러한 타입의 형광 발광제는 낮은 온도에서 백색도를 증가시킬 수 있는 반면, 하지만 이들은 높은 온도에 노출될 경우, 특히 어닐링 단계 동안 파괴된다. 상기 어닐링 단계의 끝에서의 결과된 쉐이드의 차이는 따라서 형광 발광제의 양이 증가될 수록 더 높게 나타난다.
그뿐만 아니라, 적어도 하나의 면을 덮는 층은, 0.1 내지 20 μm, 특히 0.5 내지 15 μm, 및 특정의 구현예에서는 0.1 내지 3 μm 또는 10 내지 15 μm의 전기전도성 잉크 두께로, 상기 층 면적의 전부 또는 일부분 상에 프린트될 수 있다.
앞서 보여진 바와 같이, 상기의 프린팅은 스크린 프린팅, 플렉소그래피 또는 헬리오그래피에 의해 수행될 수 있다.
전기전도성 잉크는 나노입자 및/또는 분자와 같은 전도성 요소를 포함하는 잉크로서, 상기 요소들은 잉크로 프린트된 (및 임의로 어닐링 단계가 수행된) 종이에 전도도를 부여한다.
본 발명의 종이는 인쇄 전자 분야의 다양한 유형의 적용에 사용될 수 있다; 상기 분야의 6개의 표준이 하기에 기술된다:
- 전도성 트랙, 저항, 커패시턴스(capacitance) 및 트랜지스터를 포함하는 프린트 회선;
- 광전지;
- 디스플레이 (일렉트로크로믹 또는 LCD);
- 멤브레인 키보드; 시트는 내화성을 부여하는 부품을 포함하거나 특정 처리를 경험할 수 있다; 시트는 예를 들어 알루미늄 트리하이드록시드 타입, 예를 들어 Alcan Chemicals사의 BACO FRF40® (시트 벌크 내 BACO FRF40®의 30% 값은 M1 또는 M2의 내화 정격을 획득하게 할 수 있다)의 난연제를 포함할 수 있다; 또한 사이즈 프레스 내 인/암모늄 염 타입의 제품을 전분에 대하여 50%의 비율로 첨가하는 것이 가능하다; 예를 들어 암모늄 폴리포스페이트, 안티몬 트리옥사이드, 암모늄 설파메이트 등에 기초한 다른 제품이 또한 사용될 수 있다;
- OLED (유기 전계발광 다이오드)는 이의 방사체 물질이 유기 물질인 전계 발광 다이오드이다, 전류가 상기 물질을 통과하는 경우, 광원이 된다;
- 스위치 멤브레인 (또는 멤브레인 스위치)는 접촉에 의한 일시적인 연결을 만드는데 사용될 수 있다; 전도성 잉크은 가요성 폴리에스테르 또는 폴리카보네이트 타입 지지부 상에 증착된다; 돔(dome)이 형성되고 버튼의 활성화 요소를 구성한다; 압력 하에서, 돔이 변형되고 회로가 닫힌다; 본 기술은 이동 전화, 사진용 카메라, 컨트롤 판넬, 장난감 등에 사용된다; 및
- RFID (Radio Frequency IDentification) 라벨, 인텔리전트 라벨 또는 칩 라벨 또는 태그 또는 트랜스폰더로도 불림), 은 라디오 신호를 받아 정보를 포함하는 응답의 상이한 라디오 신호로 돌려주는 장비이다.
본 발명은 따라서 전술된 리스트에서 선택되는 물건과 같이, 본 발명에 따른 전기전도성 프린트된 종이로 제조된 물건 또는 제품과 관련된다.
또한, 본 발명은 하기로 구성되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 전술된 타입의 종이의 제조 방법과 관련된다:
- 섬유성 펄프를 써서 섬유성 기재를 형성하는 단계;
- 100 건조 중량부의 안료, 5 내지 50 건조 중량부의, 140℃ 내지 200℃의 범위에 포함되는 온도의 노출에 저항력이 있고 20℃ 미만의 유리 전이 온도를 가지는 하나 이상의 결합제, 특히 유리 전이 온도는 20℃ 이하, 바람직하게는 10℃ 이하인 하나 이상의 아크릴 결합제, 및 0 내지 15 건조 중량부의 점성화제, 바람직하게는 0.05 내지 15 건조 중량부의 점성화제, 예를 들어 폴리비닐 알코올을 포함하는 층으로 코팅함으로써, 적어도 하나의 섬유성 기재의 표면을 적어도 부분적으로 덮는(covering) 단계.
제지 분야에서 일반적인 경우인 것과 같이, 코팅 공정은 수성 매질 내에서의 층 (혹은 코팅)의 직접 증착 공정을 의미한다. 인용될 수 있는 수성 매질 내에서 층을 증착하는 공정의 예로 사이즈 프레즈에 의한 및 에어 블레이드에 의한 증착 공정이 있다. 문헌 WO 2013/104520에서 제안된 공정과는 반대로, 본 발명의 문맥에서 사용되는 코팅 공정은 건조 층을 대체 지지부에서 기재로 전달하는 것을 포함하지 않는다.
바람직하게는, 섬유성 펄프의 정제 정도는 50°SR 미만, 바람직하게는 40°SR 미만, 심지어 더욱 바람직하게는 대략 35°SR 정도이다. 제조 공정을 수행할 때 실험적인 이유에 의해 사실상 20°SR 이상의 정제 정도가 바람직하다는 점을 고려해야 한다.
본 출원인은 또한 섬유성 펄프의 정제 정도가 종이의 치수 안정성에 영향을 미친다는 것을 확인하였다. 실제로, 정제 정도가 낮을수록 더 적은 종이가 변형되는 경향이 나타났음을 확인할 수 있다. 상기 현상은 실시예 6에서 설명된다.
Schopper-Riegler 도(degree)로 표시되는, 정제 정도의 측정이 ISO 기준 5267-1:1999에 따라 수행된다. 본 정제의 정도는 펄프의 케이크를 통해 배출되고 오브플로우를 통해 흐르는 센티 리터의 물의 양을 의미한다. 이는 물이 희석된 펄프의 서스펜션에서 추출될 수 있는 속도를 측정하는데 사용될 수 있는 배출성(drainability) 인덱스이다.
바람직하게는, 섬유성 기재의 모두 또는 일부분을 덮는 상기 층은 예를 들어 초지기의 사이즈 프레스를 사용한 코팅에 의해 적용되는데, 이는 상기 타입의 종이의 제조 비용이 감소될 수 있음을 의미한다.
본 발명은 또한, 하기로 구성되는 단계를 포함하는, 전기전도성 제품의 생산 방법과 관련된다:
- 전기전도성 잉크를 사용하여 프린트함으로써 전술된 타입의 종이로부터 생산되는 적어도 하나의 지지부 구역(zone of a support)을 덮는(covering) 단계,
- 지지부 및 잉크를 일정시간 어닐링하여 지지부 상 연속 트랙 또는 전기전도성 층을 형성하는 단계.
특정의 구현예에서, 전기전도성 잉크를 사용하는 프린팅은 플렉소그래피 또는 스크린 프린팅에 의해 수행된다.
본 발명은 또한 상기 방법에 의해 획득되는 종이와 관련된다. 본 발명에 따른 또는 본 방법에 의해 획득되는 종이는 낮지만(low) 잉크가 종이의 표면을 통과할 수 있는데 충분한 표면 다공성을 나타내는 종이의 표면 상태로 인해 안정된 방법으로 전기전도성 잉크를 받고 고정할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 종이의 표면의 다공성은, 실시예 8에 기술된 것과 같은 Microcontour 테스트 내에서, (380 내지 780 nm의 파장에서) 0 보다 큰 값의 광학 밀도, 특히 0.2 내지 1 또는 특히 0.2 내지 0.8 범위의 광학 밀도를 가진다.
어닐링 기간은 1초 미만 내지 수분의 범위 내로 구성될 수 있고, 어닐링 온도는 100℃ 내지 300℃, 바람직하게는 180℃ 내지 220℃의 범위 내로 구성될 수 있다.
그뿐만 아니라, 프린팅에 의해 지지부 상으로 증착되는 잉크 층은 범위 0.5 내지 15 μm, 바람직하게는 범위 1 내지 10 μm 내에 포함될 수 있다.
더욱이, 전기전도성 잉크는 스크린 프린팅, 플렉소그래픽 또는 헬리오그래픽 타입 프린팅 방법을 사용하여 증착될 수 있다.
게다가, 본 발명은 또한 하기로 구성되는 단계에 의해 획득되는, 층 위에 전기전도성 잉크가 프린트되는 층으로 덮인 면을 포함하는 섬유성 기재를 포함하는 종이와 관련된다:
- 섬유성 펄프를 써서 섬유성 기재를 형성하는 단계;
- 100 건조 중량부의 안료, 5 내지 50 건조 중량부의, 140℃ 내지 200℃의 범위 내 온도의 노출에 저항력이 있고 20℃ 미만의 유리 전이 온도를 가지는 하나 이상의 결합제, 특히 유리 전이 온도는 20℃ 이하, 바람직하게는 10℃ 이하인 하나 이상의 아크릴 결합제, 및 0.05 내지 15 건조 중량부의 점성화제를 포함하는 층으로 코팅함으로써, 적어도 하나의 섬유성 기재의 표면을 적어도 부분적으로 덮는(covering) 단계;
- 전기전도성 잉크를 사용하여 프린팅함으로써, 층의 적어도 하나의 구역을 덮는 단계;
- 코팅된 기재 및 잉크를 일정 기간 어닐링하여 지지부 상 연속 트랙 또는 전기전도성 층을 형성하는 단계.
이하, 본 발명은 첨부되는 도면 및 본 발명의 실시예를 포함하는 다음의 기재에 의해 설명되고, 이로부터 본 발명의 세부 사항, 특징 및 이점이 더 명확해 질 것이다:
- 도 1은 습도 사이클 동안 시간에 따른 습도 속도를 나타내는 그래프이다;
- 도 2는 네 개의 상이한 섬유 타입에 대한 습도 사이클 끝에서의 종이 시트의 잔여 변형을 나타내는 제1 그래프 및 네 개의 섬유 타입에 대한 상기 습도 사이클 동안의 종이의 변형의 총 진폭을 나타내는 제2 그래프를 포함한다;
- 도 3은 네 개의 상이한 섬유 타입에 대한, 어닐링 후 백색도의 손실 또는 쉐이드의 차이 △E를 보여주는 그래프이다;
- 도 4는 상이한 빛깔의 네 개의 종이에 대한, 어닐링 후 획득된 쉐이드의 차이 △E를 보여주는 그래프이다;
- 도 5는 네 개의 상이한 정제 정도에 대한, 습도 사이클 동안 종이 변형의 잔여 변형 및 총 진폭을 보여주는 그래프이다.
실시예 1: 결합제 타입이 종이의 내열성, 특히 종이의 황화에 대해 미치는 영향의 확인(Demonstrating)
본 실시예에서, Cenibra®의 명칭으로 알려진, 종이 각각이 유칼립투스에서 획득된 셀룰로오스 나무 섬유를 포함하는 기재를 포함하는 수개의 종이가 제조되고, 특히 안료 및 결합제를 포함하는 층으로 덮여졌다. 상기 상이한 종이들에 대하여, 층에 사용되는 결합제의 타입이 변화되고, 사용되는 결합제의 각 타입에 대해, 획득된 코팅된 종이의 잔여 백색도가 5분간의 220℃에서의 어닐링 후에 측정되었다.
잔여 백색도는, 퍼센트(percentage)로 표현되는, 어닐링 전 측정된 백색도에 대한 어닐링 후 측정된 백색도의 비(ratio)이다. 전술된 백색도 값이 ISO 기준 2470을 사용하여 측정되었다.
각 결합제에 대해, 이의 커머셜 디노미네이션(commercial denomination), 결합제 타입, 상기 결합제의 유리 전이 온도 Tg 및 어닐링 후 측정된 잔여 백색도가 표시된다.
획득된 결과는 다음과 같다:
- 결합제 1: Styronal D 517; 스티렌-부타디엔; Tg=0℃; 측정된 잔여 백색도: 19%
- 결합제 2: Acronal S 305 D; 부틸-아크릴레이트 및 스티렌; Tg=25℃; 측정된 잔여 백색도: 55 %
- 결합제 3: PVA BF 17 H; 폴리비닐 알코올; 측정된 잔여 백색도: 45 %
- 결합제 4: Acronal S 728; 부틸-아크릴레이트 및 스티렌; Tg=25℃; 측정된 잔여 백색도: 49 %
- 결합제 5: Acronal LN 579 S; 아크릴산 에스테르 및 아크릴로니트릴; Tg=7℃; 측정된 잔여 백색도: 61 %
- 결합제 6: Acronal S 888 S; 아크릴산 에스테르, 스티렌 및 아크릴로니트릴; Tg=31℃; 측정된 잔여 백색도: 47 %
- 결합제 7: Acronal DS 2416; 아크릴산 에스테르 및 스티렌; Tg=38℃; 측정된 잔여 백색도: 72 %
- 결합제 8: Acronal S 996 S; 아크릴산 에스테르 및 스티렌; Tg=46℃; 측정된 잔여 백색도: 62 %
- 결합제 9: Esacote 펄퍼 21/S; 지방성 폴리우레탄; 측정된 잔여 백색도: 33 %
황화(yellowing)에 대해 최상의 내열성, 즉 어닐링 후 최상의 잔여 백색도를 제공하는 결합제는, 예를 들어 5, 7 및 8번의 결합제와 같은, 아크릴성 또는 아크릴산 에스테르 타입 결합제라는 점이 고려되어야 한다.
실시예 2: 유리 전이 온도, Tg, 가 종이의 내열성, 특히 종이의 시트 면(plane) 밖으로의 종이의 변형에 대해 미치는 영향의 확인.
변형의 진폭이 두개의 CCD 카메라를 사용하는 삼각 측량법을 이용한 영상 분석에 의해 측정되었고, 상기 측정은 어닐링 후 60분 동안 수행되었다. 영상 분석에 의한 측정법의 본 타입의 방법은 문헌[“Stereo image correlation for full-field measurement on composite femoral bones during compression tests”, Remi Billard et al., published on 21 March 2012]에 공지된다.
본 실시예에서, 종이 각각이 유칼립투스에서 획득되는 나무 셀룰로오스 섬유를 포함하는 기재를 포함하는 복수의 종이가 제조되고, 이는 Cenibra®의 명칭으로 공지되며, 특히 안료 및 결합제를 포함하는 층으로 덮여진다. 상기 다양한 종이에 대하여, 층 내 사용된 결합제의 타입이 변화되었고, 사용되는 결합제의 각 타입에 대하여, 시트의 면 밖으로의 종이 시트의 변형이 측정되었다. 특히, 본 비교 실시예를 위하여, 유리 전이 온도 Tg가 7℃인 타입 Acronal LN 579 S (아크릴산 에스테르 및 아크릴로니트릴)의 결합제(실시예 1의 결합제 6)가 사용되었고, 유리 전이 온도 Tg가 25℃ 인 Acronal S728 (부틸-아크릴레이트 및 스티렌) 타입의 결합제(실시예 1의 결합제 4)가 또한 사용되었다. 이로써 획득된 종이에 120℃에서 10분 동안 어닐링 단계가 수행되었다.
15mm의 외부로의 면(plane) 변형이 결합제 6 (유리 전이 온도 Tg 는 7℃임)에 대해 획득되었고, 35 mm의 외부로의 면 변형이 결합제 4 (유리 전이온도 Tg 는 25℃ 임)에 대해서 획득되었다.
따라서, 결합제의 유리 전이 온도가 낮을수록 변형에 대한 종이의 내열성이 더 높다는 점이 관찰된다.
실시예 3: 섬유 타입이 상기 종이의 변형에 미치는 영향의 확인
본 실시예에서는, 종이 각각이 섬유성 기재를 포함하는 복수의 종이가 제조되고, 특히 안료 및 결합제를 포함하는 층으로 덮여진다. 본 다양한 종이에 대하여 기재 내 사용된 섬유의 타입이 변화되었고, 사용되는 섬유의 각 타입에 대해, 하기에서 기술되는 습도 사이클 후 따라서 제조된 종이의 시트의 잔여 변형과, 상기 사이클 동안의 상기 시트의 변형의 총 진폭이 측정되었다. 특히 종이의 시트 면(plane)의 변형이 측정된다.
상기의 변형을 측정하기 위해, Varidim 타입 기구가 사용되었다. 그뿐만 아니라, 습도 사이클 동안, 종이 시트의 상대 습도 속도가 도 1의 그래프에서 나타내는 법칙에 따라 시간과 함께 변화된다. 본 그래프는 초로 표시되는 시간에 따른 퍼센트(percentage)로 표시되는 시트의 상대 습도를 나타낸다. 이에 따르면, 사이클 동안, 시작 상대 습도는 50%이고, 이후 천천히 80% 까지 증가되었다가 20%로 감소되며 이후 천천히 다시 80%까지 증가하였다가 다시 점진적으로 50%까지 감소된다.
도 2는 두 개의 다이어그램을 포함하는데, 상기에서 제1 그래프는 하기의 네 개의 상이한 타입의 섬유에 대해 습도 사이클의 끝에서 종이 시트의 잔여 변형을 나타낸다:
- 섬유 A: 0.5 내지 1.5 mm 범위의 평균 길이를 가지는, Cenibra®로 공지된 유칼립투스의 표백된 화학 펄프에서 획득되는 짧은 셀룰로오스 나무 섬유,
- 섬유 B: 1.5 내지 3 mm 범위의 평균 길이를 가지는, Sodra®로 공지된 연목에서 획득되는 긴 셀룰로오스 나무 섬유,
- 섬유 C: 0.5 내지 2 mm 범위의 평균 길이를 가지는, 짧은 면 섬유,
- 섬유 D: 0.8 내지 1.8 mm 범위의 평균 길이를 가지는, 긴 대나무 섬유.
제2 그래프는 전술된 A 내지 D의 섬유의 각 타입에 대한, 시트의 면 내 및 습도 사이클 동안의 종이의 변형의 총 진폭을 나타낸다.
짧은 섬유 (Cenibra®, 면)을 사용하는 경우, 긴 섬유 (Sodra®, 대나무)를 포함하는 기재와 비교하여, 습도 사이클을 경험하는 종이의 총 및 잔여 변형을 감소시킬 수 있음이 확인된다.
실시예 4: 섬유 타입이 종이의 황화에 미치는 영향의 확인
본 실시예에서, 특히 안료 및 결합제를 포함하는 층으로 덮인 섬유성 기재를 각각 포함하는 복수의 종이가 제조되었다. 상기 다양한 종이에 대해, 기재 내 사용된 섬유의 타입이 변화되었고, 사용된 섬유의 각 타입에 대해, 어닐링 후 획득된 종이와 어닐링 전 동일한 종이 간의 쉐이드의 차이가 측정되었다. 종이는 어닐링 전 하얀색 빛깔이다.
더욱 상세하게는, 어닐링은 200℃의 온도에서 5분간 오븐에서 수행되었다. 백색도의 손실이라고도 불리는 쉐이드의 차이가 일반적으로 ΔE로 표시되고, 다음의 식을 사용하여 종이에 대한 CIE LAB 좌표(coordinate)로부터 산출되었다: ΔE = (L² + A² + B²)0.5, 그 자체(per se)는 공지되어 있음.
도 3은 하기의 섬유의 4개의 상이한 타입에 대한 백색도의 손실 또는 쉐이드의 차이 ΔE를 보여주는 그래프이다:
- 섬유 A: 0.5 내지 1.5 mm 범위의 평균 길이를 가지는, Cenibra®로 공지된 유칼립투스의 표백된 화학 펄프에서 획득되는 짧은 셀룰로오스 나무 섬유,
- 섬유 B: 1.5 내지 3 mm 범위의 평균 길이를 가지는, Sodra®로 공지된 연목에서 획득되는 긴 셀룰로오스 나무 섬유,
- 섬유 C: 0.5 내지 2 mm 범위의 평균 길이를 가지는, 짧은 면 섬유,
- 섬유 D: 0.8 내지 1.8 mm 범위의 평균 길이를 가지는, 긴 대나무 섬유.
이에 따르면, 섬유의 리그닌 함량이 낮을수록 상기 쉐이드의 차이는 모두 더 감소되었다. 특히 면섬유, 대나무 섬유 및 유칼립투스에서 획득되는 나무 섬유 (Cenibra®)에 대해 본 쉐이드의 차이는 상대적으로 작은 반면, 연목으로부터 획득되는 나무 섬유 (Sodra®)에 대한 쉐이드의 차이는 상대적으로 크다는 것이 관찰되었다.
실시예 5: 어닐링 전 기재의 빛깔이 어닐링 후 종이의 황화에 대해 미치는 영향의 확인.
본 실시예에서, 특히 안료 및 결합제를 포함하는 층으로 덮인 섬유성 기재를 각각 포함하는 상이한 종이가 제조되었다. 상기 다양한 종이들에 대해, 예를 들어 펄퍼 내에서, 종이를 제조하는 동안, 착색제를 펄프에 첨가함에 의해 기재 (따라서 종이의)의 빛깔이 변화되었다. 특히 본 실시예는 어닐링 전 상이한 쉐이드를 가지는 여섯 개의 종이, 각각, 흰색, 아이보리, 바닐라, 베이지, 갈색 및 검정색 종이를 포함한다. 상기 빛깔은 그들의 백색도의 역 순서로 리스트 된다.
상기 다양한 종이에 대해 이후 5분 동안 220℃에서 어닐링 단계가 수행된다.
도 4는 종이 각각에 대하여 어닐링 전 종이와 비교하여 어닐링 후 획득된 쉐이드의 차이 △E를 나타내는 그래프이다. 흰색 빛깔의 시작 빛깔 (즉 어닐링 전)을 가지는 종이에 대해 쉐이드의 차이는 매우 크고 검정색 빛깔의 시작 빛깔을 가지는 종이에 대해서는 본 쉐이드의 차이는 거의 영이라는 점을 확인할 수 있고, 상기에서 쉐이딩의 차이는 종이의 시작 빛깔이 변화됨에 따라 극단에서 극단으로 계속해서 변화한다.
실시예 6: 섬유성 펄프의 (Schopper-Riegler 도 또는 °SR으로 측정되는) 정제 정도가 종이의 변형에 미치는 영향의 확인.
본 실시예에서, 특히 안료 및 결합제를 포함하는 층으로 덮인 섬유성 기재를 각각 포함하는 복수의 종이가 생산된다. 특히 기재는 15%의 필러 함량을 가진다.
상기의 다양한 종이에 대해서, 섬유성 펄프의 정제 정도 (Schopper-Riegler 도, °SR로 표시됨)가 변화되고, 각 종이에 대해, 따라서 획득된 종이 시트의 잔여 변형이 도 1을 참조하여 전술된 것과 동일한 습도 사이클 후에 측정되었다. 사이클 동안 시트 변형의 총 진폭이 또한 측정되었다. 상기 변형은 종이의 면 내 종이 시트의 변형에 상응한다. 전술된 바와 같이, 상기 변형을 측정하기 위해, Varidim 타입 기구가 사용되었다.
도 5는 종이 각각에 대해 및 따라서 상이한 정제 정도에 대해, 상기 잔여 변형 (곡선 C1) 및 상기 변형의 총 진폭 (곡선 C2)을 나타내는 그래프이다. 이에 따르면 정제 정도가 낮을 수록 상기 변형은 오히려 더 낮은 것을 확인할 수 있다.
유사하게, 면 박에서의 종이 시트의 변형에 대해 정제 정도의 영향이 연구되었다.
이를 위하여, 두 개의 종이가 생산되었는데, 하나는 40°SR의 정제 정도를 가지는 섬유성 펄프로부터, 다른 하나는 35°SR의 정제 정도를 가지는 섬유성 펄프로부터 제조되었다. 변형은 전술된 삼각 측량 영상 분석 방법을 사용하여 측정되었다.
관찰된 바에 따르면, 40°SR의 정제 정도를 가지는 펄프로부터 생산된 종이에 대한 면 밖의 변형은 4.8 mm이었고, 반면 35°SR의 정제 정도를 가지는 펄프로부터 생산된 종이는 단지 3.2 mm에 불과하였다.
결과적으로, 펄프의 정제 정도가 작을수록 본 타입의 변형이 오히려 더 낮다는 점이 밝혀졌다.
실시예 7: 본 발명의 일 구현예에 따른 종이의 예시.
본 구현예에서는, 동질의 섬유성 펄프가 펄퍼에서 제조되었다. 상기 펄프는 물, 기재에 대해 크림 쉐이드를 획득하기 위한 (무시할 수 있는 건조 중량 함량을 가지는) 황색 착색제, Cenibra® 타입의 유칼립투스에서 획득된 나무 셀룰로오스 섬유 약 80 건조 중량% 및 제품명 Omyacarb®로 알려진 칼슘 카보네이트 (CaCO3)의 약 20 건조 중량%를 포함하였다.
상기 펄프는 이후 정제 정도가 약 35°SR로 조정된 정제기를 통과한다.
펄프 조성물은 이후 초지기의 헤드 박스(head box) 내에서 Hi-cat 1134A 타입 양이온성 전분을 첨가함으로써 펄프 내 전조 물 함량을 기준으로 1 중량%의 비율로 조정된다.
전술한 바와 같이, 헤드 박스는 펄프가 초지기의 압력 섹션과 그 후 건조기를 통과하기 전에 시트가 형성되는 와이어 상에서 균일하게 분산될 수 있도록 한다.
시트는 이후 사이즈 프레스를 통과하여 표면 코팅 처리되어 적어도 하나의 층을 형성한다. 본 단계 동안, 시트는 하기 표 1에 요약된 조성물을 가지는 배스(bath)를 통과한다:
사용된 제품 제품명 건조 중량부
물 0
Kaolin 타입 안료 Capim® RG 70
CaCO3 타입 안료 Carbital® 95 30
총 안료 100
소포제 Nopcomaster® MPE 847 0.1
가교제 Cartabond® MZI 0.5
수산화 나트륨 1
라텍스 Acronal® LN579S 19
PVA Mowiol® 4-98 8
시트는 이후 캘린더링 색션으로 명명되는 섹션 내로 통과된다. 상기 여러 단계 끝에서, 시트는 기재 또는 섬유상 매트를 형성하는 내부 또는 코어를 포함하는 연속 웹의 형태가 되고, 그 조성은 섬유성 펄프 및 층으로 덮인 적어도 하나의 외부 표면에 의해 정의되며, 상기 조성은 사이즈 프레스의 배스에 의해 정의된다.
본 종이 시트는 임의로 시행을 마감하는 단계를 겪을 수 있다.
본 타입의 종이는 상대적으로 낮은 표면 다공성, 어닐링 시 매우 낮은 황화 (180℃ 에서 5분 동안의 어닐링에 대해 3 미만의 △E), 매우 낮은 치수 수축률 (180℃ 에서 5분 동안의 어닐링에 대해 0.25% 미만)을 가지고, 프린트된 전기전도성 트랙에 대해 높은 열 전도율을 획득할 수 있다.
예컨대, 하기 표 2는 본 발명에 따른 종이와 다른 상업적으로 획득 가능한 종이들인, 사진을 프린팅하는데 적합한 종이 (이후 사진 인화지로 명명함), 제품명 Sensation®으로 Arjowiggins Creative Paper사에서 판매되는 코팅된 종이, 제품명 Main Gloss® 으로 Arjowiggins Creative Paper사에서 판매되는 광택 코팅된 종이 사이의 비교 예시를 나타낸다.
본 비교 실시예에서는 쉐이드 ΔE의 차이, 상이한 온도 및 상이한 어닐링 기간에 대한 상이한 값이 나타난다. 상기 쉐이드 차이 ΔE에 대한 값이 하기 표 2에 개시된다.
실시예 7에 따른 종이 사진 인화지 Sensation® 종이 Main Gloss® 종이
200℃ / 5 min ΔE = 2.2 ΔE = 25.9 ΔE = 8.5 ΔE = 17.3
180℃ / 5 min ΔE = 0.6 ΔE = 10.1 ΔE = 5.7 ΔE = 8.8
150℃ / 5 min ΔE = 0.2 / ΔE = 2.6 ΔE = 3.1
150 ℃ / 1.5 min ΔE = 0.2 ΔE = 1.0 ΔE = 1.7 ΔE = 1.4
전술된 실시예 7에 따른 본 발명의 종이의 경우, 어닐링 후 획득되는 쉐이드의 차이가 다른 종이들과 비교하여 매우 작은 점을 확인할 수 있다.
하기 표 3은 본 발명에 따른 실시예 7에 따른 종이와 전술된 Sensation® 및 Main Gloss® 종이를 비교하는 또 다른 비교 예를 보여준다. 상기 비교예에서, 스크린 프린팅 또는 플렉스 그래피에의해 프린트되고 이후 어닐링 처리를 겪는 전도성 트랙의 저항 R이 전술된 각 종이에 대해 측정된다. 상기 저항 값은 하기 표 3에 개시된다.
프린팅 타입 어닐링 타입 실시예 7에 따른 종이 Sensation® 종이 Main Gloss® 종이
스크린 프린팅
Dupont 5064
은색 잉크		 150℃ / 5 분 R = 39 Ω/sq R = 45 Ω/sq R = 53 Ω/sq
플렉소그래피
Agfa
은색 잉크		 180℃ / 5 분 R = 1700 Ω/sq
플렉소그래피 Agfa 은색 잉크 150℃ / 90 초 90 000 Ω/sq 초과 90 000 Ω/sq 초과
본 발명의 실시예 7에 따른 종이를 사용하는 경우 프린트된 전도성 트랙의 저항을 감소시킬 수 있고, 따라서 다른 상업적으로 사용 가능한 종이들과 비교하여 종이의 전기 전도성을 향상시킬 수 있음을 확인할 수 있다.
실시예 8: 안료층을 기재상으로 증착하는 방법이 지지부의 표면 상태 및 그 결과 전기전도성 잉크의 접착력에 미치는 영향의 확인
본원의 서론(introduction)에서 언급된 특허 출원 WO 2013/104520에 기술된 방법에 따라 획득된 지지부 (powercoat HD 230)가 본 발명의 지지부와 비교되었다.
첫째로, 잉크 접착력에 대한 Scotch 3M 종이 테이프 테스트가 수행되었다. 다음이 사용되었다:
● 페인트 및 바니시에 대한 공지된 찢기 실험(tear test)에서 사용되는 Scotch 3M 2525 종이 테이프,
● 스크린 프린팅을 사용하여 프린트된, Agfa Orgacon SI-P1000x 잉크,
● 3개의 상이한 지지부.
특허 출원 WO 2013/104520 방식으로 프린트된 상기 출원의 지지부를 사용하여, 잉크 부분이 Scotch 종이 테이프에 의해 찢겨졌다(torn off). 본 발명의 지지부를 사용하는 경우, Scotch 종이 테이프 상에 잉크 입자가 발견되지 않았다. PET 필름에서 시작하는 경우, 약간의 잉크 입자가 Scotch 종이 태이프에 부착되어 남아있었다.
둘째로, 접착력 테스트가 포토닉(photonic) 어닐링 도중에 수행되었다. Novacentrix ICI-021 구리 잉크가 DEK horizon 03i 프레스에 사용되었고, 야외 건조가 수행되었으며, Xenon Sinteron 2000로 펄스된 빛을 사용한 포토닉(photonic) 어닐링이 수행되었다.
특허 출원 WO 2013/104520의 지지부를 사용하는 경우, 어닐링 도중에 구리의 나쁜 접착력이 관찰되었다. 만족할만한 파라메터를 찾는 것은 불가능했다. 본 발명의 지지부를 사용하는 경우, 구리의 좋은 접착력이 관찰되었다. PET 지지부 상에서, 구리 접착력은 나빴고, 구리의 환원을 위한 온도 (대략 500℃)에서는 PET의 변형에 대한 위험이 있었다.
이러한 차이점은 특허출원 WO 2013/10452와 본원 발명 간의 지지부의 표면에서의 안료 층의 미세다공성의 차이에 의해 설명될 수 있다. 실제로, 특허 출원 WO 2013/104520에 기술된 바와 같이 지지부의 표면에 안료 층을 증착하기 위해 플라스틱 필름을 사용하는 것은 지지부의 매우 높은 평활도와 미세다공성의 거의-부재(absence)를 유발한다. 반대로, 본 발명에서 규정하는 코팅을 사용하는 것은 충분한 미세다공성을 유도하여 잉크가 안료 층으로 접착될 수 있게 한다.
지지부 표면의 미세다공성을 특징화하기 위하여, Microcontour ® 테스트가 수행되었다:
Microcontour 테스트가 수행되어 푸른 Microcontour Test® 잉크, Lorilleux (ref. 3811)를 적용함으로써 샘플들의 표면 상태가 간단한 방법으로 평가되었다. 잉크된 롤을 사용한 전술된 두 개의 지지부 (WO 2013/104520에 따른 및 본 발명에 따른 지지부)를 덮은 후, 두 개의 표면이 닦여졌다(wiped). 상기 단계를 통해 표면 상 불규칙성 또는 코팅 결합을 시각적으로 검출할 수 있다. 건조된 후, 광학 밀도 측정법이 가시부의 파장 (380-780 nm)에서 수행되어 지지부 상 남아있는 잉크의 양을 확인하였다.
상기는 지지부의 거칠기 및/또는 다공성의 아이디어를 제공하는 간단한 방법이다. 사실상, 특수 잉크는 매우 거칠고 및/또는 다공성의 표면에만 부착될 수 있는 크기가 상당히 거친(coarse) 안료를 포함한다.
광학 밀도 WO 2013/104520 지지부 본 발명의 지지부
평균 0.04 0.61
표준 편차 0.01 0.061
변동 계수 25.0 10.0
본 테스트의 결과에서 특허 출원 WO 2013/104520에 따른 지지부 및 본 발명의 지지부 간 명백한 차이를 확인할 수 있다: 두 지지부 간 광학 밀도 값이 매우 상이하다: 출원 WO 2013/104520의 거의 매끄러운(smooth) 종이는 잉크가 닦여지는데 저항성이 없기 때문에 매우 낮은 광학 밀도를 가진다. 반면, 본 발명의 지지부는 미세 다공성으로 인해 잉크가 지지부를 즉시 통과하기 때문에 정상의 광학 밀도를 가진다.

Claims (17)

  1. 하기를 포함하거나 또는 하기로 구성되는 적어도 하나의 층으로 덮인 적어도 하나의 면(side)을 포함하는 섬유성 기재를 포함하는 종이:
    - 100 건조 중량부의 안료,
    - 5 내지 50 건조 중량부의, 140℃ 내지 200℃의 범위에 포함되는 온도의 노출에 저항력이 있고 20℃ 이하의 유리 전이 온도를 가지는 하나 이상의 결합제,
    - 0 내지 15 건조 중량부의 점성화제,
    상기에서, 섬유성 기재는 0.5 내지 1.5 mm 범위의 평균 길이를 가지는 짧은 셀룰로오스 섬유를 70 건조중량% 내지 90 건조중량% 포함하고, 적어도 하나의 미네랄 필러를 10 중량% 내지 30 중량% 포함함.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 층은 20℃ 이하의 유리 전이 온도를 가지는 아크릴 결합제를 10 내지 30 건조 중량부 포함하는 것을 특징으로 하는 종이.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 층은 폴리비닐 알코올을 5 내지 10 건조 중량부 포함하는 것을 특징으로 하는 종이.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 짧은 셀룰로오스 섬유가 유칼립투스의 표백화된 화학 펄프로부터 획득되는 나무 섬유인 것을 특징으로 하는 종이.
  5. 제4항에 있어서,
    기재가 80 건조중량%의 짧은 셀룰로오스 섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 종이.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 미네랄 필러가 칼슘 카보네이트, 카올린 또는 티타늄 디옥사이드인 것을 특징으로 하는 종이.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    종이가 70 내지 90의 범위로 구성된 백색도를 가지는 것을 특징으로 하는 종이.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    200℃에서 5분 동안의 어닐링 후 종이의 CIE LAB 좌표(coordinate)로부터 산출된 종이의 쉐이드 차이, △E가 어닐링 전 상기 종이와 비교해서 5 미만인 것을 특징으로 하는 종이.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    적어도 하나의 면을 덮는 층은 상기 층의 표면의 전부 또는 일부 위에 0.5 내지 15 μm 두께의 전기전도성 잉크의 층으로 프린트 되는 것을 특징으로 하는 종이.
  10. 하기로 구성되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 제1항에 따른 종이를 생산하는 방법:
    - 섬유성 펄프를 써서 섬유성 기재를 형성하는 단계로, 상기 섬유성 기재가 0.5 내지 1.5 mm 범위의 평균 길이를 가지는 짧은 셀룰로오스 섬유를 70 건조중량% 내지 90 건조중량% 포함하고, 적어도 하나의 미네랄 필러를 10 중량% 내지 30 중량% 포함하는, 단계;
    - 100 건조 중량부의 안료, 5 내지 50 건조 중량부의 140℃ 내지 200℃의 범위에 포함되는 온도에의 노출에 저항력이 있고 20℃ 이하의 유리 전이 온도를 가지는 하나 이상의 결합제(binder), 및 0 내지 15 건조 중량부의 점성화제를 포함하는 층으로 코팅함으로써, 섬유성 기재의 적어도 하나의 표면을 적어도 부분적으로 덮는(covering) 단계.
  11. 제10항에 있어서,
    섬유성 펄프의 정제 정도가 50°SR 미만인 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 층은 초지기(paper machine)의 사이즈 프레스를 사용하는 코팅에 의해 도포되는(applied) 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 하기로 구성되는 단계를 포함하는, 전기전도성 제품을 생산하는 방법:
    - 전도성 잉크를 사용하여 프린트함으로써 제1항에 따른 종이로부터 생산되는 적어도 하나의 지지부 구역(zone of a support)을 덮는(covering) 단계,
    - 지지부 및 잉크를 어닐링하여 지지부 상 연속 트랙 또는 전기전도성 층을 형성하는 단계.
  14. 제13항에 있어서,
    어닐링 온도는 100℃ 내지 300℃의 범위 내에 포함되는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    지지부 상 프린팅에 의해 증착되는 잉크 층이 0.5 내지 15μm의 범위에 포함되는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    전기전도성 잉크가 스크린 프린팅, 플렉소그래픽 또는 헬리오그래픽 타입 프린팅 방법을 사용하여 증착되는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 하기로 구성되는 단계에 의해 획득되는, 층(layer) 상에 전기전도성 잉크가 프린트되는 층으로 덮인 면을 포함하는 섬유성 기재를 포함하는 종이:
    - 섬유성 펄프를 써서 섬유성 기재를 형성하는 단계로, 상기 섬유성 기재가 0.5 내지 1.5 mm 범위의 평균 길이를 가지는 짧은 셀룰로오스 섬유를 70 건조중량% 내지 90 건조중량% 포함하고, 적어도 하나의 미네랄 필러를 10 중량% 내지 30 중량% 포함하는, 단계;
    - 100 건조 중량부의 안료, 5 내지 50 건조 중량부의, 140℃ 내지 200℃의 범위에 포함되는 온도에의 노출에 저항력이 있고 20℃ 이하의 유리 전이 온도를 가지는 하나 이상의 결합제, 및 0 내지 15 건조 중량부의 점성화제를 포함하는 층으로 코팅함으로써, 적어도 하나의 섬유성 기재의 표면을 적어도 부분적으로 덮는(covering) 단계;
    - 전기전도성 잉크를 사용하여 프린팅함으로써, 층의 적어도 하나의 구역을 덮는 단계;
    - 코팅된 기재 및 잉크를 어닐링하여 지지부 상 연속 트랙 또는 전기전도성 층을 형성하는 단계.
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