KR102117222B1 - 프라이머 코팅을 그 안에 포함하는 라미네이트 구조물 - Google Patents

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밥티스트 레그니에
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Abstract

제2 중합체성 기판에 라미네이트된 제1 중합체성 기판을 포함하는 라미네이트 구조물이 제공된다. 폴리에틸렌이민과 포름알데히드의 반응 생성물을 포함하는 프라이머 코팅이 제1 중합체성 기판의 표면 위에 포함되고, 이후에 이는 제2 중합체성 기판에 대한 라미네이션 전에 잉크 또는 토너 이미지로 프린팅된다. 상기 프라이머 코팅은 상기 중합체성 기판에 양호한 토너 및/또는 잉크 부착력을 제공한다. 상기 프라이머 코팅은 또한 제1 중합체성 기판 및 제2 중합체성 기판의 라미네이션시 향상된 접합 강도를 제공할 뿐만 아니라 라미네이트 구조물에 내수성을 제공한다.

Description

프라이머 코팅을 그 안에 포함하는 라미네이트 구조물{LAMINATE STRUCTURE INCLUDING A PRIMER COATING THEREIN}
관련 출원에 대한 상호-참조
본 출원은 2013년 6월 18일자로 출원된 발명의 명칭 LAMINATE STRUCTURE의 미국 가특허출원 제61/836,414호, 및 2014년 6월 12일자로 출원된 발명의 명칭 LAMINATE STRUCTURE INCLUDING A PRIMER COATING THEREIN의 미국 정규 특허출원 제14/302,819호의 이익을 주장한다. 상기 출원들의 전문은 인용에 의해 본 명세서에 포함된다.
본 발명의 양태들은, 다양한 패키징 적용에 사용하기 위한 라미네이트 구조물, 더 구체적으로, 프라이머 조성물이 제1 중합체성 기판에 도포되고 이후에 액체 잉크 또는 토너로 프린팅된 다음 제2 중합체성 기판에 라미네이트되는 라미네이트 구조물에 관한 것이다.
중합체성 필름, 예를 들면, 이축 배향(biaxially oriented) 폴리프로필렌, 이축 배향 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 또는 폴리에스테르 필름은 식품, 액체, 및 화장세면용품(toiletries)을 위한 패키징 재료로 널리 사용되었다. 이러한 패키징 적용을 위해, 제1 중합체성 필름은 종종 상기 제1 중합체성 필름과 동일하거나 상이할 수 있는 또 다른 중합체성 필름에 라미네이트된다.
이러한 필름들은 또한 전자사진 시스템에서 액체 또는 건식 토너 또는 잉크를 이용한 고속 디지털 프린팅 기계를 사용하여 종종 프린팅된다. 이러한 시스템에서, 토너 이미지는 감광 드럼 위에 형성되고 그 다음 중합체성 필름 시트 또는 웹 위로 프린팅하기 위해 중간 전사 블랭킷 또는 벨트 위로 전기적으로 전사된다. 이러한 토너 또는 잉크를 사용하는 프린터는 상품명 HP 인디고(Indigo)하에 휴렛패커드 캄파니(Hewlett-Packard Company)로부터 시판된다. 그러나, 액체 토너가 이러한 프레스를 사용하여 프린팅되는 중합체성 필름 기판에 항상 잘 전사되고/되거나 잘 부착되지는 않기 때문에, 상기 기판은 통상적으로 그것에 액체 토너의 부착을 향상시키기 위하여 프라이머로 코팅된다.
필름의 표면이 토너 및 잉크를 더 잘 받아들이게 만드는 다수의 프라이머들이 중합체성 필름 기판 위에 사용하기 위해 개발되었다. 현재 사용중인 통상적인 프라이머는 에틸렌-아크릴산 공중합체를 기반으로 하여 개발되었다. 하나의 이러한 프라이머는 공동-양도된 미국 특허 제7,470,736호에 기재되어 있다.
그러나, 신규한, 고속 디지털 프레스의 개발은 중합체 기판으로의 액체 토너 및/또는 잉크 전사 및 부착에 관한 프라이머의 사용에 새로운 난제를 제공한다. 예를 들면, 더 최근에 개발된 HP 인디고 6000 시리즈의 디지털 프레스는 이전의 인디고 프레스 속도보다 약 2배 빠른 디지털 프린팅을 제공한다. 또한, HP 20000 디지털 프레스는 30-인치 (76.2 cm) 폭 필름을 프린팅할 수 있고 HP 30000 디지털 프레스는 다양한 기판 유형 위에서 29.5 인치 (75.0 cm) 폭으로 프린팅할 수 있다.
이러한 프레스에 사용되는 액체 토너의 사양으로 인해, 통상적인 프라이머는 밑에 놓인 중합체성 기판에 충분한 토너 부착력을 제공하지 못한다. 그 결과, 통상적인 프라이머로 코팅된 기판은 상기 기판에 바람직하지 않은 토너 전사 및 부착을 겪을 수 있게 할 뿐만 아니라 프린팅된 필름이 또 다른 기판에 라미네이트될 때 허용불가능하게 낮은 라미네이션 접합 강도를 야기할 수 있다.
따라서, 중합체성 기판에 양호한 토너 및/또는 잉크 부착력을 제공하고 프린팅되고 라미네이트되는 중합체성 기판들 사이에 사용되는 경우 향상된 접합 강도를 제공하는 프라이머에 대한 당해 분야에서의 필요성이 존재한다.
본 발명의 요약
본 발명의 양태들은, 제1 라미네이트된 중합체성 기판 및 제2 라미네이트된 중합체성 기판을 포함하는 라미네이트 구조물로서, 프라이머 코팅이 상기 중합체성 기판들 중 하나 또는 둘다에 도포되어, 그 위에 프린팅된 이미지의 향상된 토너 및/또는 잉크 부착력을 제공하는 상기 라미네이트 구조물을 제공하여 이들 필요성을 충족시킨다. 또한, 프라이머는 프린팅된 제1 중합체성 기판을 제2 중합체성 기판에 라미네이트할 때 향상된 접합 강도를 제공한다. 추가로, 라미네이트 구조물은 수 액침에 노출시 수 침투에 대한 향상된 저항성을 나타낸다.
본 발명의 한 측면에 따라서, 각각 제1 주표면(major surface) 및 제2 주표면을 갖는 제1 중합체성 기판 및 제2 중합체성 기판을 포함하는 라미네이트 구조물로서, 상기 제1 중합체성 기판의 적어도 하나의 주표면은 그 위에 폴리에틸렌이민과 포름알데히드의 반응 생성물을 포함하는 프라이머 코팅을 포함하는 상기 라미네이트 구조물을 제공한다. 토너 또는 잉크 이미지는 프라이머 코팅을 덮어서 상기 기판 위에 프린팅되고, 상기 제1 기판은, 상기 프라이머 조성물 및 토너 또는 잉크 이미지를 포함하는 표면에서, 제2 중합체성 기판에 라미네이트된다. 한 양태에서, 라미네이트 구조물은 기판의 라미네이션을 용이하게 하기 위해 토너 또는 잉크 이미지 위에 라미네이팅 접착제를 포함한다.
본 발명의 또 다른 양태에 따라서, 각각 제1 주표면 및 제2 주표면을 갖는 제1 중합체성 기판 및 제2 중합체성 기판을 제공하고, 폴리에틸렌이민과 포름알데히드의 반응 생성물의 수용액을 포함하는 프라이머 코팅을 제1 중합체성 기판의 하나의 주표면에 도포함을 포함하는 라미네이트 구조물의 형성 방법이 제공된다. 상기 방법은 상기 코팅을 건조시킴을 추가로 포함할 수 있다. 상기 방법은 추가로 프라이머 코팅을 덮어서 기판 위에 토너 또는 잉크 이미지를 프린팅하고, 제2 중합체성 기판을, 프라이머 코팅 및 이미지를 그 위에 포함하는 제1 중합체성 기판의 표면에 라미네이트함을 포함한다.
임의로, 프라이머 코팅을 도포하기 전에, 중합체성 기판의 표면은 코로나 방전 처리에 노출될 수 있다.
상기 방법은, 제1 중합체성 기판 및 제2 중합체성 기판을 라미네이트하기 전에, 프라이머 코팅 및 이미지를 그 위에 포함하는 제1 중합체성 기판의 표면에 라미네이팅 접착제를 도포함을 추가로 포함할 수 있다. 라미네이팅 접착제는 무용제, 용제계, 또는 수계일 수 있다.
제1 중합체성 기판 및 제2 중합체성 기판은 이축 배향 폴리에틸렌 테레프탈레이트(BOPET), 폴리에틸렌, 이축 배향 폴리프로필렌(BOPP), 공압출 폴리프로필렌(COPP), 캐스트 폴리프로필렌(CPP), 이축 배향 나일론(BON), 및 이축 배향 폴리아미드(BOPA)로부터 선택된 재료를 포함한다. 이 기판은 또한 그 위에 금속화 코팅을 포함할 수 있다. 제1 중합체성 기판은 제2 중합체성 기판과 동일할 수 있거나, 제1 기판 및 제2 기판은 상이할 수 있다. 제1 중합체성 기판 및 제2 중합체성 기판은 또한 단일 층 또는 다중-층 필름들을 포함할 수 있다.
하나의 양태에서, 프라이머 코팅은 수성 형태이며, 약 5 내지 약 20중량% 폴리에틸렌이민, 약 0.05 내지 약 5.0중량% 포름알데히드, 잔량의 물을 포함한다. 프라이머 조성물은 바람직하게는 총 조성물의 약 5 내지 10중량% 범위의 고체 함량을 갖는다. 하나의 양태에서, 프라이머 코팅은 추가로 약 0.05 내지 0.1중량%의 습윤제를 포함한다. 또 다른 양태에서, 프라이머 코팅은 추가로 약 0.05 내지 0.2%의 소포 첨가제(anti-foaming additive)를 포함한다.
따라서, 본 발명의 양태들의 특징은, 제1 중합체성 라미네이트된 기판 및 제2 중합체성 라미네이트된 기판을 포함하는 라미네이트 구조물로서, 프라이머 코팅이 제1 중합체성 기판에 도포되고, 그 위에 토너 또는 잉크 이미지가 프린팅되고, 상기 제1 기판은 제2 중합체성 기판에 라미네이트된 상기 구조물을 제공하는 것이다. 프라이머 조성물은 제1 중합체성 기판에 향상된 토너 및/또는 잉크 부착력을 제공하며, 프린팅된 제1 중합체성 기판을 제2 기판에 라미네이트할 때 양호한 접합 강도를 나타낸다. 본 발명의 다른 특징 및 이점은 하기 기재 사항 및 첨부된 도면들로부터 분명할 것이다.
도 1은 본 발명의 양태에 따라서 형성된 라미네이트 구조물의 도식적 도해이고;
도 2는 본 발명의 양태에 따라서 형성된 BOPET/PE 라미네이트 구조물들의 접합 강도를 설명하는 그래프이고;
도 3은 본 발명의 또 다른 양태에 따라서 형성된 BOPET/PE 라미네이트 구조물들의 접합 강도를 설명하는 그래프이고;
도 4는 본 발명의 또 다른 양태에 따라서 형성된 BOPET/PE 라미네이트 구조물들의 접합 강도를 설명하는 그래프이고;
도 5는 본 발명의 또 다른 양태에 따라서 형성된 BOPP/BOPP 라미네이트 구조물들의 접합 강도를 설명하는 그래프이고;
도 6은 본 발명의 또 다른 양태에 따라서 형성된 BOPET/Al-PE 라미네이트 구조물들의 접합 강도를 설명하는 그래프이고;
도 7은 본 발명의 또 다른 양태에 따라서 형성된 BOPP/금속화 BOPP 라미네이트 구조물들의 접합 강도를 설명하는 그래프이다.
상세한 설명
본원에 기재된 프라이머 코팅을 그 위에 포함하는 제1 중합체성 기판 및 제2 중합체성 기판을 포함하는 라미네이트 구조물의 양태들은 중합체성 기판들에 향상된 토너 및/또는 잉크 부착력을 제공한다. 본 발명이 라미네이트 구조물에 관해서 본원에 기재했더라도, 프라이머에 의해 제공되는 향상된 토너/잉크 부착 특성의 이점을 취하기 위하여, 후속적으로 프린팅은 되지만 라미네이트되지는 않는 중합체성 기판에 프라이머 코팅 또한 도포될 수 있음을 인식할 것이다.
프라이머 코팅은 다양한 프린팅 방법 및 장비에 대한 잉크 또는 토너 부착력을 향상시키지만, 특히 고속 디지털 프레스, 예를 들면, HP 인디고 WS 6000 시리즈의 디지털 프레스 또는 HP 20000 또는 30000 와이드 포맷 디지털 프레스를 사용하여 프린팅되는 중합체성 기판에 대한 잉크 또는 토너 부착력을 향상시킨다. "고속"은 4색 모드의 경우 약 30미터/분, 및 2색 모드의 경우 약 60미터/분까지의 선형 속도를 갖는 프레스를 의미한다. "와이드 포맷"은 프린터가 29 내지 30 인치(73 내지 76cm)의 폭으로 프린팅함을 의미한다. 예를 들면, 라미네이트 구조물을 구성하는 중합체성 기판들 위에 사용되는 프라이머 코팅은 HP 인디고 WS6600 또는 WS6000, 20000 또는 30000 디지털 프레스에 적합한 액체 토너 및/또는 잉크를 사용하여 프린팅되는 기판에 도포될 수 있다. 이들 프레스들은 가요성 패키징에 사용되는 기판들을 프린팅하기 위해 고안된다. 이러한 디지털 프레스들은 또한 (코로나 처리 후) 프라이머를 코팅되지 않은 기판에 인-라인으로 도포하고 프린팅 직전 프라이머를 건조시키는 임의의 인-라인 프라이밍 유닛을 포함한다. 따라서, 프레스는 단일 패스로 기판을 프라이밍하고 프린팅할 수 있다. 대안적으로, 프라이머 코팅을 통상적인 플렉소그래피, 그라비어, 또는 로드 코팅 기술에 의해 오프-라인으로 기판에 도포할 수 있다.
본 발명자들은 예상외로, 프라이밍되고 프린팅된 제1 중합체성 기판의 제2 기판으로의 라미네이션시 접합 강도가, 프라이머 코팅이 접합 표면에 존재하지 않더라도, 즉, 프라이머 코팅된 표면이 잉크 또는 토너로 오버프린팅된 후 임의로 라미네이팅 접착제로 코팅되더라도, 향상되었음을 발견하였다. 이론에 결부시키고자 하지 않지만, 증가된 접합 강도는 잉크 및 프라이머에서의 성분들 사이에 일어나는 반응 결과로서 얻어지는 것으로 여겨진다. 잉크 성분들은 프라이머 성분들과 산-염기 반응에 의해 반응하는 것으로 여겨지며, 여기서 상기 염기 작용은 폴리에틸렌이민 쇄에 존재하는 아민 그룹으로부터 제공되며, 산 작용은 잉크(예를 들면, 본원에 기재된 프레스에 사용되는 HP 인디고 잉크)로부터 제공된다.
본원에 기재된 프라이머의 사용이 라미네이트의 액침시 열수(heated water) 침투에 대해 향상된 저항성을 갖는 라미네이트를 제공함이 또한 밝혀졌다. 예를 들면, 라미네이트가 레토르트 패키징 적용에 사용되는 경우, 최종 패키징은 패키지의 내용물을 가열하기 위해 열수에 액침시킬 수 있다.
달리 지시되지 않는 한, 명세서 및 특허청구범위에서의 임의의 범위들의 개시는 범위 그 자체, 및 또한 그 안에 포함된 것들 뿐만 아니라 종점들도 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
라미네이트 구조물를 형성하는 중합체성 기판 위에 사용하기 위한 프라이머 코팅의 한 양태는 약 5 내지 20중량%의 폴리에틸렌이민, 약 0.5 내지 5중량%의 포름알데히드, 및 잔량의 탈이온수를 포함한다. 폴리에틸렌이민은 바람직하게는 약 50중량%의 폴리에틸렌이민을 함유하는 수용액의 형태로 공급되지만, 20 내지 99wt%를 포함할 수 있다.
프라이머 조성물에 사용하기에 적합한 폴리에틸렌이민 용액은 명칭 폴리민(Polymin)® P 또는 루파솔(Lupasol)® P 하에 BASF로부터 입수된다. 다른 적합한 등급의 폴리민® 폴리에틸렌이민은 폴리민® FG, WF, G20, G35, G100, HF, PS, SK, 및 SNA를 포함한다. 다른 폴리에틸렌이민은 명칭 EPOMIN 하에 니폰 쇼쿠바이(Nippon Shokubai)로부터 입수가능하며, EPOMIN SP-003, SP-006, SP-012, SP-018, SP-200, SP-110, SP-1000, P-1000, P-1010, 및 P1050을 포함한다.
폴리에틸렌이민은 중합체성 기판에 토너 및/또는 잉크 이미지의 양호한 부착을 달성하기 위하여 부착 촉진제로서 작용한다. 폴리에틸렌이민은 수중 포름알데히드로 개질되며, 즉, 포름알데히드는, 건조시, 코팅되는 기판 위에 필름을 형성하는 수지를 형성하기 위하여 알데히드-암모니아 반응을 통해 폴리에틸렌이민 쇄를 가교결합시키는 역할을 한다. 포름알데히드 이외에 폴리에틸렌이민과 반응시킬 수 있는 프라이머 조성물에 존재하는 다른 성분들이 없음을 인식할 것이다.
개질된 폴리에틸렌이민은 프라이머를 더 내수성이 되게 하며, 결과적으로, 최종 라미네이트 구조물은, 예를 들면, 열수 액침시킬 경우, 내수성이다.
프라이머 코팅은 0.05 내지 약 0.1중량%의 습윤제, 0.05 내지 0.2중량% 양의 소포 첨가제를 추가로 포함할 수 있다.
프라이머 코팅은 바람직하게는 주위 온도에서 혼합 용기에서 폴리에틸렌이민 및 포름알데히드를 물에 가하여 제조된다. 폴리에틸렌이민 및 포름알데히드 성분들은 반응하여 명칭 아지리딘, 포름알데히드 수지(CAS No. 25549-69-3) 하에 공지된 중합체를 형성한다. 이 중합체의 수중 용액이 기판의 표면에 도포되는 경우, 물은 필름을 형성하기 위한 건조시 증발한다.
프라이머 코팅은 폴리에틸렌, 이축 배향 폴리에틸렌 테레프탈레이트(BOPET), 캐스트 폴리프로필렌(CPP), 이축 배향 폴리프로필렌(BOPP), 공압출 폴리프로필렌(COPP), 이축 배향 나일론(BON), 이축 배향 폴리아미드(BOPA), 및 금속화 코팅을 그 위에 포함하는 상기 중합체들 중의 어느 것을 포함하는 중합체성 기판에 도포될 수 있다. 중합체성 기판은 약 10 내지 약 50μm 두께의 범위일 수 있다. 프라이머는 토너/잉크를 받아들일 기판의 적어도 하나의 주표면에 도포된다. 프라이머를 도포하기 전에, 기판의 표면은 바람직하게는 프라이머가 필름 표면의 침윤(wet out)을 보장하기 위하여 처리된다. 필름은 바람직하게는 통상적인 기술 예를 들면 화염 또는 코로나 방전 처리를 사용하여 처리된다.
프라이머 코팅을 바람직하게는 수용액으로서 기판의 적어도 하나의 주표면에 도포하여 기판 표면 위에 실질적으로 연속적인 코팅을 형성한 후 상기 코팅을 건조시킨다. 프라이머는 인라인으로 또는 오프라인으로 도포될 수 있다. 예를 들면, 프라이머는 인-라인 프라이밍 유닛이 장착된 프레스에서 인-라인으로 도포될 수 있다. 대안적으로, 프라이머 코팅은, 그라비어 또는 로드 코팅 또는 플렉소그래피 프린팅을 포함하는, 다수의 공지된 기술들 중 어느 것을 사용하여 오프라인 공정으로 도포될 수 있다. 프라이머 조성물은 바람직하게는 기판에 도포되어, 건조되는 경우, 상기 조성물이 약 0.15 내지 0.3g/m2의 코트 중량(coat weight)을 갖는 실질적으로 연속적인 필름 코팅(두께가 약 0.15 내지 0.2μm가 됨)을 형성하게 한다.
프라이머 코팅을 도포한 후, 상기 코팅을 열기, 복사열 또는 임의의 다른 적합한 수단에 의해 실질적으로 연속적인, 투명한, 부착성 필름이 되도록 건조시킬 수 있다.
프라이머를 건조시킨 후, 그 다음 프라이머 코팅된 중합체 기판을 액체 또는 건식 토너 또는 잉크를 사용하여 상기 기재된 디지털 프레스를 사용하여 프린팅할 수 있다. 프린팅된 이미지는 그래픽 이미지, 단어, 심볼, 또는 이의 임의의 조합 형태를 채택할 수 있고, 실질적으로 기판 전체 표면에 도포될 수 있거나 이의 하나 이상의 원하는 영역으로 제한될 수 있다.
그 다음 프라이밍되고 프린팅된 중합체성 기판을 제2 중합체성 기판에 라미네이트한다. 제2 기판은 상기 기판들 중의 어느 것을 포함할 수 있고, 또한 다층 기판, 예를 들면 알루미늄-폴리에틸렌을 포함할 수 있다. 라미네이션 접착제를 라미네이션 전에, 제1 (프라이밍되고 프린팅된) 기판 표면에 또는 제2 중합체성 기판 표면에 도포할 수 있다. 일부 양태들에서, 제2 기판은 라미네이션 접착제의 도포 전에 코로나 처리될 수 있다.
라미네이션 접착제는, 예를 들면, 무용제형 라미네이팅 기계를 사용하여 도포될 수 있다. 상기 접착제는 약 1.8g/m2 내지 약 2.2g/m2, 바람직하게는 약 2.0g/m2의 코트 중량으로 도포될 수 있다. 사용하기에 적합한 라미네이팅 접착제는 모르켐(Morchem), 선 케미칼(Sun Chemical), 헨켈(Henkel), 롬 앤 하스(Rohm and Haas) 또는 보스틱(Bostik)으로부터 시판되는 무용제 접착제이다. 무용제 접착제가 사용하기에 바람직하더라도, 또한 용제계 접착제 또는 수계 접착제를 사용하는 것이 가능하다. 용제계 접착제를 사용하는 경우, 접착제는 바람직하게는 약 2.0 내지 2.5g/m2의 코트 중량으로 도포된다. 수계 접착제를 사용하는 경우, 접착제는 바람직하게는 1.5 내지 2.0g/m2의 코트 중량으로 도포된다.
본 발명의 양태들에 따라서 형성된 바람직한 라미네이트 구조물은 폴리에틸렌 기판에 라미네이트된 프라이밍된/프린팅된 이축 배향 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (BOPET) 기판, 및 (제2) 이축 배향 폴리프로필렌 기판에 라미네이트된 프라이밍된/프린팅된 이축 배향 폴리프로필렌을 포함한다.
다른 가능한 라미네이트 구조물은 폴리에틸렌 또는 캐스트 폴리프로필렌에 라미네이트된 프라이밍된/프린팅된 BOPET 필름, 또는 폴리에틸렌 또는 캐스트 폴리프로필렌에 라미네이트된 프라이밍된/프린팅된 이축 배향 폴리아미드(BOPA) 필름을 포함한다. 프라이밍된/프린팅된 BOPP 필름은 폴리에틸렌, 제2 BOPP 필름, 또는 BOPET 금속화 필름에 라미네이트될 수 있다.
다른 가능한 다층 라미네이트 구조물들은 BOPET 및 폴리에틸렌 또는 캐스트 폴리프로필렌을 포함하는 다층 필름에 라미네이트된 프라이밍된/프린팅된 BOPET 필름, 또는 금속화 BOPET 및 폴리에틸렌 또는 캐스트 폴리프로필렌을 포함하는 다층 필름에 라미네이트된 프라이밍된/프린팅된 BOPET 필름, 또는 알루미늄 호일 및 폴리에틸렌 또는 캐스트 폴리프로필렌을 포함하는 다층 기판에 라미네이트된 프라이밍된/프린팅된 BOPET 필름을 포함한다. 상기 라미네이트들 모두에서, BOPA 프라이밍된/프린팅된 필름이 BOPET 대신에 사용될 수 있다.
이제 도 1을 참조하여, 본 발명의 양태에 따르는 라미네이트 구조물(10)을 도식적으로 보여주며, 기판의 하나의 주표면 위에서 프라이머(14)로 코팅된 제1 중합체성 기판(12)을 포함한다. 액체 토너/잉크(16)를 프라이머(14) 위로 프린팅하고 건조시킨다. 라미네이팅 접착제(18)를 프린팅된 기판 위에 공급하고, 제2 중합체성 기판(20)을 라미네이팅 접착제에 부착한다. 이해될 수 있는 바와 같이, 추가의 중합체성 및/또는 금속성 층들 또한 전체 라미네이트 구조물에 존재할 수 있다.
프라이밍되고 프린팅되는 라미네이트 구조물은 스탠드-업 파우치, 서류 봉투, 및 블리스터 및 스트립 팩을 포함하는 다수의 패키징 적용에 사용될 수 있다.
본 발명이 더 쉽게 이해될 수 있게 하기 위하여, 하기 실시예에 대한 언급이 이루어지며, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것으로 의도되지만, 이의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 한다.
실시예 1
하기 프라이머 조성물은 주위 온도에서 하기 성분들을 배합하여 제조되었다:
Figure 112015042565451-pct00001
프라이머 A는 (프라이머 조성물의 총 중량을 기준으로 하여) 5%의 고체 함량을 가지며, 프라이머 B는 10%의 고체 함량을 가졌다. 두 조성물은 약 10 내지 12의 pH를 나타냈다.
프라이머는 이축 배향 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌, 및 이축 배향 폴리프로필렌 필름을 포함하는 다양한 필름 기판에 (코로나 처리 후) 도포되었다. 선택된 프라이밍된 기판을, 상이한 색들 및 100% 내지 350% 범위의 토너 커버리지(coverage)를 갖는 일련의 24 패치들로 이루어진 특정 이미지를 갖는 승인된 액체 토너 조성물을 사용한 HP 인디고 WS6600 및 HP 20000 프레스로 프린팅했으며, 여기서 토너 커버리지는 100%의 각각의 프로세스 컬러(사이안, 마젠타, 황색, 검은색 및 백색)를 사용하여 백분율로 명시된다. 총 커버리지는 프린팅 공정, 기판의 유형, 프레스 속도, 및 동시에 프린팅되는 색의 수를 포함하는 다수의 파라미터에 의해 결정된다.
이후, 라미네이트 구성(construction)이, 프라이밍되고 프린팅된 기판을 폴리에틸렌(PE), 이축 배향 폴리프로필렌(BOPP), 또는 알루미늄/폴리에틸렌을 포함하는 다층 기판을 포함하는 제2 중합체성 필름 기판에 부착시켜 형성되었다. 생성된 라미네이트 구조물은 BOPET/PE, BOPP/BOPP, 및 BOPET/Al-PE를 포함했고, 여기서 상기 PET 필름은 12μm 두께를 갖고, BOPP 필름은 20μm의 두께를 갖고, PE 필름은 90μm의 두께를 갖고, Al-PE 필름은 8μm(알루미늄) 및 90μm(PE)의 두께를 가졌다. BOPP/금속화 BOPP 구조물은 또한 30μm의 두께를 갖도록 형성되었다.
기판은 하기 기재된 무용제 또는 용제계 라미네이션 접착제를 사용하여 부착되었다. 라미네이션 접착제의 도포 전에, 제2 중합체성 기판을 코로나 처리했다. 그 다음 라미네이션 접착제를 노드메카니카 라보 콤비(Nordmeccanica labo combi) 400 라미네이팅 기계를 사용하여 도포했다.
라미네이션도 또한 노드메카니카 라보 콤비 400 라미네이팅 기계를 사용하여 수행되었다. 그 다음 라미네이트된 구조물의 라미네이션 접합 강도를 ASTM F88에 기재된 절차를 사용하여 결정했다. 이것은 분리를 저지하는 패키지 밀봉의 능력의 척도로서 규정되는, 패키지의 "밀봉 강도"를 결정하는 박리 시험이다. 상기 시험은 패키지 완전성 뿐만 아니라 일정한 밀봉물(consistent seal)을 생성하는 라미네이션 공정의 능력을 나타낸다. 각 표본의 테일을 반대편 그립에 단단히 고정시키고, 시험이 진행되는 동안, 밀봉물을, 테일들과 90˚직각에서 손으로-지지하는 시험 기술을 사용했다. 측정을 위해 1 인치 폭의 스트립을 사용했다. 연관된 필름 플라이들 사이의 층간 박리(delamination)를 개시한 후, 시험 단편의 2개의 "레그들(legs)"을 박리하는데 필요한 평균 힘을 기록했다.
하기 표 2는 기판들을 따로따로 박리할 때 관찰되는 불합격 방식을 예시한다.
Figure 112015042565451-pct00002
도 2는, BOPET가 프라이머 B로 코팅되고, 프린팅되고, 무용제 접착제(모르켐으로부터의 PL 272A/CF72)로 PE 기판에 부착된 이축 배향 폴리에틸렌 테레프탈레이트/폴리에틸렌(BOPET/PE) 라미네이트에 대한 라미네이션 접합 강도 및 불합격 방식을 예시한다. 프라이머를 0.13, 0.17, 및 0.23gsm의 코트 중량으로 도포했다. 알 수 있는 바와 같이, 100 내지 200%의 잉크 커버리지를 갖는 기판의 경우, 라미네이션 접합 강도는 3.5 N/인치 초과이다.
도 3은, BOPET 필름이 프라이머 B로 코팅되고, 프린팅되고(350%의 잉크 커버리지), 무용제 접착제(DIC 코포레이션(DIC Corporation)으로부터의 DICDRY NS 2100A/HA 210B)로 PE 필름에 부착된 이축 배향 폴리에틸렌 테레프테이트/폴리에틸렌 라미네이트(BOPET/PE)에 대한 라미네이션 접합 강도 및 불합격 방식을 예시한다. 이것은 바람직하게는 최적의 라미네이션 접합 강도 값을 얻기 위하여 성분들 A/B에 대해 100/140의 비로 제조된다. 프라이머를 0.1, 018, 0.23, 및 0.3gsm의 코트 중량으로 도포했다. 알 수 있는 바와 같이, 더 높은 코트 중량에서, 라미네이션 접합 강도는 라미네이션 후 최고 80일 유지된다.
도 4는, PET 필름이 프라이머 B로 코팅되고, 프린팅되고, 용제계 접착제(모르켐으로부터의 PS 246A/CS90)로 PE 필름에 부착된 이축 배향 폴리에틸렌 테레프테이트/폴리에틸렌 라미네이트(BOPET/PE)에 대한 라미네이션 접합 강도 및 불합격 방식을 예시한다. 프라이머를 0.13gsm, 0.17gsm, 및 0.23gsm의 코트 중량으로 프린팅하고, 접합 강도를 라미네이션 7일 후 측정했다.
도 5는, 제1 BOPP 필름이 프라이머 B로 코팅되고, 프린팅되고(350% 잉크 커버리지), 무용제 접착제(모르켐으로부터의 PL 272A/CF72)로 제2 BOPP 필름에 부착된 이축 배향 폴리프로필렌/이축 배향 폴리프로필렌(BOPP/BOPP) 라미네이트에 대한 라미네이션 접합 강도 및 불합격 방식을 예시한다. 프라이머를 0.18gsm의 코트 중량으로 프린팅했다.
도 6은, BOPET 필름이 프라이머 B로 코팅되고, 프린팅되고(350% 잉크 커버리지), 무용제 접착제(DIC 코포레이션으로부터의 DICDRY NS 2100A/HA 210B)로 Al-PE 필름에 부착된 이축 배향 폴리에틸렌 테레프탈레이트/알루미늄-폴리에틸렌(BOPET/Al-PE) 라미네이트에 대한 라미네이션 접합 강도 및 불합격 방식을 예시한다. 프라이머를 0.18gsm의 코트 중량으로 프린팅했다.
도 7은, BOPP 필름이 프라이머 B로 코팅되고, 프린팅되고(350% 잉크 커버리지), 무용제 접착제(DIC 코포레이션으로부터의 DICDRY NS 2100A/HA 210B)로 금속화 BOPP 필름에 부착된 이축 배향 폴리프로필렌/금속화 이축 배향 폴리프로필렌 라미네이트(BOPP/met-BOPP)에 대한 라미네이션 접합 강도 및 불합격 방식을 예시한다.
실시예 2
실시예 1의 프라이머 조성물 및 별도의 순수한 폴리에틸렌이민 코팅을 제1 중합체성 기판(BOPET 또는 BOPP)에 도포하고, 이후, 라미네이팅 접착제를 도포하지 않고 제2 중합체성 기판(폴리에틸렌)에 라미네이트했다. 상기 기판들을 40 PSI의 압력에서 1.5초 동안 가열된 금속 조(jaw)를 사용하여 135℃의 가열 밀봉 온도에서 라미네이트했다.
이후, 형성된 라미네이트를 실온에서 물 및 알코올 중에 액침시키거나 액침시키지 않고 ASTM F88에 따르는 박리 시험에 적용했다. 결과는 하기 표 3 내지 6에서 보여준다.
Figure 112015042565451-pct00003
Figure 112015042565451-pct00004
Figure 112015042565451-pct00005
Figure 112015042565451-pct00006
알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 프라이머 조성물을 포함하는 라미네이트는 PEI 단독으로 처리되었던 기판/라미네이트보다 액침 후 더 높은 접합 강도를 나타냈다.
본 발명을 더 상세히 기재했기 때문에 그리고 본 발명의 바람직한 양태들을 참조함에 의해, 변형 및 변화가 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 가능함이 분명할 것이다.

Claims (17)

  1. 제1 주표면(major surface) 및 제2 주표면을 각각 갖는 제1 중합체성 기판 및 제2 중합체성 기판을 포함하는 라미네이트 구조물로서,
    상기 제1 중합체성 기판의 적어도 하나의 주표면이 그 위에, 폴리에틸렌이민, 포름알데히드 및 물로 이루어진 프라이머 조성물로부터 형성된 프라이머 코팅을 포함하고, 상기 프라이머 코팅이 상기 폴리에틸렌이민과 상기 포름알데히드의 반응 생성물인 가교결합된 폴리에틸렌이민 수지를 포함하고, 상기 제1 중합체성 기판 위의 상기 프라이머 코팅 상에 프린팅된 토너 또는 잉크 이미지를 추가로 포함하고,
    상기 제1 중합체성 기판이, 상기 프라이머 코팅 및 상기 토너 또는 잉크 이미지를 포함하는 상기 적어도 하나의 주표면에서 상기 제2 중합체성 기판에 라미네이트되는, 라미네이트 구조물.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 토너 또는 잉크 이미지 위에 라미네이팅 접착제를 포함하는, 라미네이트 구조물.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1 중합체성 기판 및 제2 중합체성 기판이 폴리에틸렌, 이축 배향 폴리에틸렌 테레프탈레이트(BOPET), 이축 배향 폴리프로필렌(BOPP), 캐스트 폴리프로필렌(CPP), 공압출 폴리프로필렌(COPP), 이축 배향 나일론(BON), 및 이축 배향 폴리아미드(BOPA)로부터 선택되는, 라미네이트 구조물.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제1 중합체성 기판이 BOPET 또는 BOPA를 포함하고, 상기 제2 중합체성 기판이 폴리에틸렌 또는 캐스트 폴리프로필렌을 포함하는, 라미네이트 구조물.
  6. 제4항에 있어서, 상기 제1 중합체성 기판이 BOPP를 포함하고, 상기 제2 중합체성 기판이 폴리에틸렌, BOPP, 또는 BOPET 금속화 필름을 포함하는, 라미네이트 구조물.
  7. 제4항에 있어서, 상기 제1 중합체성 기판이 BOPET를 포함하고, 상기 제2 중합체성 기판이 BOPET, 금속화 BOPET, 또는 알루미늄 호일, 폴리에틸렌 및 캐스트 폴리프로필렌 중 하나 이상을 포함하는 다층 필름인, 라미네이트 구조물.
  8. 라미네이트 구조물의 형성 방법으로서, 상기 방법이
    제1 주표면 및 제2 주표면을 각각 갖는 제1 중합체성 기판 및 제2 중합체성 기판을 제공하는 단계;
    상기 제1 중합체성 기판의 적어도 하나의 주표면에 프라이머 코팅을 도포하는 단계로서, 상기 프라이머 코팅이 폴리에틸렌이민, 포름알데히드 및 물로 이루어진 프라이머 조성물로부터 형성되고, 상기 프라이머 코팅이 폴리에틸렌이민과 포름알데히드의 반응 생성물인 가교결합된 폴리에틸렌이민 수지의 수용액을 포함하는, 상기 도포하는 단계;
    상기 프라이머 코팅을 건조시키는 단계;
    상기 제1 중합체성 기판 위의 상기 프라이머 코팅 상에 토너 또는 잉크 이미지를 프린팅하는 단계; 및
    상기 제2 중합체성 기판을, 상기 프라이머 코팅 및 이미지를 위에 포함하는 상기 제1 중합체성 기판의 상기 적어도 하나의 주표면에 라미네이팅하는 단계를 포함하는, 라미네이트 구조물의 형성 방법.
  9. 삭제
  10. 제8항에 있어서, 상기 제1 중합체성 기판 및 제2 중합체성 기판을 라미네이팅하기 전에, 위에 상기 프라이머 코팅 및 이미지를 포함하는 상기 제1 중합체성 기판의 상기 적어도 하나의 주표면에 라미네이팅 접착제를 도포하는 단계를 포함하는, 라미네이트 구조물의 형성 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 프라이머 코팅을 도포하기 전에, 상기 제1 중합체성 기판의 상기 적어도 하나의 주표면을 코로나 처리하는 단계를 포함하는, 라미네이트 구조물의 형성 방법.
  12. 제8항에 있어서, 상기 제1 중합체성 기판 및 제2 중합체성 기판이 폴리에틸렌, 이축 배향 폴리에틸렌 테레프탈레이트(BOPET), 이축 배향 폴리프로필렌(BOPP), 캐스트 폴리프로필렌(CPP), 공압출 폴리프로필렌(COPP), 이축 배향 나일론(BON), 및 이축 배향 폴리아미드(BOPA)로부터 선택되는, 라미네이트 구조물의 형성 방법.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
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