KR102214286B1 - 기재 상의 인쇄 가능한 코팅 - Google Patents

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KR102214286B1
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데빈 씨. 맥클래스
마이클 엘. 로호프
앤드류 이. 뉴바우어
린다 엠. 에리스
팀 쥐. 돌레보엣
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킴벌리-클라크 월드와이드, 인크.
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Abstract

본 개시는 인쇄된 흡수 용품 및 인쇄된 흡수 용품을 제조하기 위한 공정에 관한 것이다. 구체적으로, 흡수 용품의 외부 커버에 대한 인쇄는 소수성 기재를 사용하고 약 0.1mm 이하의 두께와 적어도 2gsm의 평량을 가지는 잉크 수용 코팅에 안료를 함유한 수성 잉크를 적용함으로써 달성될 수 있고, 여기서 코팅은, 약 0도의 접촉각으로 잉크로부터 액체를 흡수하고 이 때 잉크는 적어도 500피트/분의 인쇄 속도로 소수성 기재 상에 인쇄된다.

Description

기재 상의 인쇄 가능한 코팅
본 발명은 기재 상의 인쇄 가능한 코팅에 관한 것이다.
블로운 및 캐스트 필름, 압출된 시트, 사출 성형 용품, 발포체, 블로우 성형 용품, 압출된 파이프, 모노필라멘트, 섬유 및 부직포를 포함하는 다양한 제품을 제조하기 위해 중합체가 광범위하게 사용된다. 폴리올레핀과 같이, 이 제품들을 형성하는데 사용되는 많은 중합체는 자연적으로 소수성이거나 무극성이고, 화학적으로 불활성이다. 많은 용도의 경우, 소수성은 특히 중합체 기재의 표면 에너지보다 상대적으로 높은 표면 장력을 갖는 수성 기반 잉크로 인쇄할 때 단점이다. 예를 들어, 수성 기반 잉크는 45dynes/cm의 표면 장력 에너지보다 크거나 같은 표면 장력을 가질 수 있는 한편, 중합체 기재는 약 30dynes/cm의 표면 장력 에너지를 가질 수 있다. 표면 장력은 유체를 함께 보유하는 힘이다. 표면 장력은 코팅이 습윤(wet)되고 기재에 대해 확산되거나, 기재로부터 후퇴할 (비드 업) 것인지 여부에 직접적으로 영향을 준다. 기재 소수성은 낮은 표면 장력 잉크 또는 용제 기반 잉크의 문제가 아닐 수 있지만, 여전히 중합체 기재의 무극성 성질은 중합체 기재에 대한 수성 또는 용제 기반인 이들 잉크의 양호한 접착을 촉진하지 않아서, 전단(shear)에 노출시 쉽게 벗겨질 인쇄된 그래픽을 생성한다.
통상적으로, 이들 제품을 형성하는데 사용되는 중합체는 불량한 극성을 가져서, 이 중합체가 중합체 기재의 표면에 적용된 가장 일반적인 잉크 조성물을 접착하는 데 도움이 되지 않게 한다. 또한, 이들 중합체는 통상적으로 비흡수성이며, 중합체 기재에 적용된 후에는 잉크 조성물과 기계적으로 강한 망을 형성할 수 없다.
폴리에틸렌 및 폴리프로필렌과 같은 폴리올레핀을 포함하는 소수성 중합체는 포장 용품 및 일회용 흡수 용품, 예컨대 기저귀, 여성 위생 제품, 실금 제품, 훈련용 팬티, 수건 등의 구성에 이용되는 중합체 직물을 제조하는 데에 사용될 수 있다. 이러한 중합체 직물은 종종, 예를 들어 멜트 블로잉, 카딩, 동시 성형, 스펀본딩, 및 이들의 조합과 같은 공정에 의해 제조된 부직포 직물이다.
흡수 용품, 특히 개인 위생 흡수 용품, 예컨대 팬티라이너, 생리대, 음순간(interlabial) 장치, 성인 실금 장치, 붕대, 수건, 기저귀, 훈련용 팬티, 및 수영 팬티는 통상적으로 부직포 중합체 직물로 만들어진 외부 커버를 포함하고, 또는 대안적으로, 플라스틱 필름 상에 인쇄하고, 그런 다음 인쇄된 플라스틱 필름의 상부에 부직포를 적층함으로써 외부 커버가 제조된다. 기저귀, 훈련용 팬티, 및 수영 팬티의 외부 커버는, 예를 들어, 효율적인 기계 생산에 적합한 빠르고 경제적인 방식으로 인쇄하기가 어렵다.
따라서, 인쇄 속도를 증가시킴으로써 상술한 흡수 용품의 외부 커버에 대한 잉크의 접착을 개선할 필요가 있다. 본 개시는, 작은 다공성 크기 또는 비다공성 부직포 기재 상에 디자인 및/또는 그래픽이 직접 인쇄될 수 있거나 대안적으로 플라스틱 필름 상에 디자인/그래픽이 인쇄되고 그 후에 인쇄 필름의 상부에 부직포가 배치되는 공정을 이용함으로써 이러한 필요성을 다루고 있다. 본원에 개시된 신규한 공정은 건조 단계의 사용 없이 적어도 500피트/분 이상의 빠른 인쇄 속도를 달성할 수 있어서, 제조 공정 시간 및 비용을 감소시킨다.
본 개시는 인쇄된 흡수 용품 및 인쇄된 흡수 용품을 제조하기 위한 공정에 관한 것이다. 구체적으로, 소수성 기재 상에 인쇄하는 것은, 약 0.1 밀리미터(mm) 이하, 보다 바람직하게는 약 0.0015mm의 두께와 약 2gsm 내지 약 4gsm, 약 2gsm 내지 약 3gsm의 평량을 가지는 잉크 수용 코팅에 안료를 함유한 수성 잉크를 적용함으로써 달성될 수 있고, 여기서 코팅은, 약 0도의 접촉각으로 잉크로부터 액체를 흡수하고 이 때 상기 잉크는 적어도 500피트/분의 인쇄 속도로 상기 흡수 용품 상에 인쇄된다.
본 개시의 일 실시예에서, 인쇄된 흡수 용품은, 소수성 기재; 코팅이 약 0.1mm 이하의 두께를 가지고 약 2gsm 내지 약 18gsm의 평량을 가지는, 잉크 수용 코팅; 및 안료를 함유한 수성 잉크를 적용하는 것을 포함하고 상기 코팅은 적어도 약 500피트/분의 인쇄 속도로 상기 코팅을 통해 상기 기재 상에 잉크가 인쇄되는, 약 0도의 접촉각으로 잉크로부터 액체를 흡수한다.
본 개시의 다른 실시예에서, 인쇄된 흡수 용품을 제조하기 위한 인쇄 공정은, 기재에 잉크 수용 코팅을 적용하는 단계를 포함하고, 여기서 코팅은 약 0.1mm 이하의 두께 및 약 2gsm 내지 약 18gsm의 평량을 갖고, 코팅이 약 0도의 접촉각으로 잉크로부터 액체를 흡수하는, 안료를 함유한 수성 잉크를 적어도 약 500피트/분의 인쇄 속도로 잉크 수용 코팅을 통하여 기재에 적용하는 단계를 포함한다.
본 개시는 첨부된 도면과 관련하여 다양한 실시예의 하기 상세한 설명을 고려하여 더욱 완전하게 이해될 수 있으며, 이때:
도 1a 및 도 1b는 2개의 일회용 흡수 용품 간의 비교를 도시하며, 여기서 좌측 흡수 용품은 잉크 수용 코팅의 존재 없이 롤에 권취될 때 인쇄된 표면의 배면측에 습식 잉크가 전달된 경우를 도시한다. 여기서, 우측 흡수 용품은 잉크 수용 코팅의 존재로 인해 배면측으로 어떠한 잉크도 전달되지 않은 일회용 흡수 용품을 도시한다.
도 2a 및 도 2b는 2개의 일회용 흡수 용품 간의 비교를 도시하며, 여기서 좌측 흡수 용품은 잉크 수용 코팅의 존재 없이 롤에 권취될 때 인쇄된 표면의 배면측에 습식 잉크가 전달된 경우를 도시한다. 여기서, 우측 흡수 용품은 잉크 수용 코팅의 존재로 인해 배면측으로 어떠한 잉크도 전달되지 않은 일회용 흡수 용품을 도시한다.
본 개시내용의 요소들 또는 본 개시내용의 바람직한 실시예(들)을 도입할 때, "한", "하나", "그" 라는 관사는 그 요소들의 하나 이상이 존재함을 의미하려는 것이다.
"포함하는", "구비하는", "갖는" 이라는 용어들은, 포괄적인 것이며, 열거된 요소들 외의 다른 추가 요소들이 존재할 수도 있음을 의미한다.
용어 "흡수 용품"은 신체 삼출물을 흡수하고 봉쇄하는 장치를 지칭하며, 보다 구체적으로, 착용자의 신체에 맞대거나 또는 근접하게 배치되어 신체로부터 배출되는 다양한 삼출물을 흡수 및 봉쇄하는 장치를 지칭한다. 흡수 용품은 기저귀, 훈련용 팬티, 성인용 실금 속옷, 여성용 위생 제품, 유방 패드, 케어 매트, 턱받이, 상처 드레싱 제품 등을 포함할 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "신체 삼출물"은 소변, 혈액, 질 분비물, 모유, 땀 및 대변을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다.
용어 "부직포"는, 직조, 편직, 터프트, 스티치-접합된 통합형(stitch-bonded incorporating) 바인딩 얀 또는 필라멘트인 종이 및 제품을 제외한, 마찰, 및/또는 점착 및/또는 접착에 의해 접합되거나, 추가로 바느질된 것이든 아니든지, 습식 밀링에 의해 펠트된 방향성 또는 무작위 배향된 섬유로 제조된 시트, 웹 또는 배트이다. 부직포는 수력엉킴된 부직포를 포함할 수 있다. 섬유는 천연 또는 인공 기원일 수도 있고 스테이플 또는 연속 필라멘트일 수도 있고 또는 원 위치에서 형성될 수도 있다. 상업적으로 입수 가능한 섬유는 약 0.001mm 미만에서 약 0.2mm 초과의 직경을 가지고, 여러 가지 다른 형태로 되어 있다: 단섬유(스테이플 또는 ?h드로 알려짐), 연속 단일 섬유(필라멘트 또는 모노필라멘트), 연속 필라멘트의 꼬이지 않은 다발(토우), 및 연속 필라멘트의 꼬인 다발(얀). 부직포 직물은 멜트블로잉, 스펀본딩, 용매 방적, 전기방적 및 카딩 같은 많은 공정에 의해 형성될 수 있다. 부직포의 평량은 일반적으로 제곱미터당 그램(gsm)으로 표현된다.
용어 "기재"는 본 발명의 잉크가 인쇄될 수 있는 임의의 재료를 포함한다. 따라서, 본 발명의 기재는, 부직포, 필름, 섬유성 폴리올레핀 웹, 폴리올레핀 웹, 셀룰로오스 웹, 탄성중합체 웹, 상기 중 하나 이상의 적층체 또는 상기 중 하나 이상의 임의의 조합을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다.
흡수 용품
도 1a 내지 도 1b 및 도 2a 내지 도 2b를 참조하면, 흡수 용품이 흡수 섀시를 포함하는 흡수 용품이 개시된다. 흡수성 섀시는 전방 허리 영역, 후방 허리 영역, 전방 및 후방 허리 영역을 상호 연결하는 가랑이 영역, 착용자와 접촉하도록 구성된 내부 표면, 및 착용자의 의류와 접촉하도록 구성된 내부 표면에 대향하는 외부 표면을 정의한다. 본원에 개시된 인쇄는 흡수 용품의 외부 표면 상에서 일어나며, 여기서 소수성 기재는 외부 표면 상에 직접 적용된다. US 6,849,067에 기술된 흡수 용품이 본원에 원용된다.
외부 표면(또는 커버)은 실질적으로 액체 불투과성이고 탄성적일 수 있고, 신장될 수 있는 또는 신장될 수 없는 물질을 포함한다. 외부 표면은 액체 불투과성 물질의 단일 층일 수 있으나, 바람직하게는 층들 중 적어도 하나가 액체 불투과성인 다층 적층 구조체를 포함한다. 예를 들어, 외부 표면은, 적층 접착제(미도시)에 의해 적절하게 함께 연결되는 액체 투과성 외부층과 액체 불투과성 내부층을 포함할 수 있다. 비드, 스프레이, 평행 소용돌이 등으로서 연속적으로 또는 간헐적으로 적용될 수 있는, 적절한 적층 접착제는, 미국 위스콘신주 와우와토사의 Findley Adhesives, Inc.로부터, 또는 미국 뉴저지주 브리지워터 소재의 National Starch and Chemical Company로부터 얻어질 수 있다. 액체 투과성 외부층은 임의의 적절한 물질일 수 있고, 바람직하게는 일반적으로 천과 같은 질감을 제공하는 것이다. 이러한 물질의 일례는, 20gsm 스펀본드 폴리프로필렌 부직포 웹이다. 외부층이 액체 투과성일 필요는 없지만, 비교적 의류형 텍스처를 착용자에게 제공하는 것이 바람직하다.
외부 표면의 내부층은, 액체 및 증기 불투과성일 수 있으며, 또는 액체 불투과성이면서 증기 투과성일 수 있다. 내부층은, 바람직하게, 얇은 플라스틱 필름으로 제조되지만, 다른 유연한 액체 불투과성 물질들을 또한 사용할 수도 있다. 내부층 또는 액체 불투과성 외부 표면은, 단일층인 경우, 폐기 물질이 침대 시트와 의류 등의 용품 및 착용자와 돌보는 사람을 젖게 하는 것을 방지한다. 액체 불투과성 내부층, 또는 단일층 액체 불투과성 외부 표면으로서 사용하기 위한 적절한 액체 불투과성 필름은, 미국 뉴저지주 사우스 플레인필드 소재의 Edison Plastics Company로부터 상업적으로 입수 가능한 1.0mil 폴리에틸렌 필름이다. 외부 표면이 물질의 단일층인 경우, 그것은 더욱 의류형 외관을 제공하도록 엠보싱될 수 있고/될 수 있거나 무광택 처리될 수 있다. 이전에 언급한 바와 같이, 액체 불투과성 재료는 액체가 외부 표면을 통과하는 것을 여전히 방지하면서, 증기가 일회용 흡수 용품의 내부로부터 탈출할 수 있게 한다. 적절한 "통기성" 물질은, 원하는 수준의 액체 불투과성을 부여하도록 코팅되거나 다르게 처리된 미세다공성 중합체 필름 또는 부직포 직물로 구성된다. 적절한 미세다공성 필름은, Mitsui Toatsu Chemicals, Inc., Tokyo, Japan에서 시판하고 있는 PMP-1 막 물질, 또는 3M Company, Minneapolis, Minn., U.S.A.에서 시판하고 있는 XKO-8044 폴리올레핀 필름이다.
본 개시에 따르면, 흡수 용품 상의 인쇄 이미지의 품질은 약 500피트/분 이상의 인쇄 속도로 보유될 수 있고, 별도의 건조 단계 없이 약 2000피트/분 이상까지의 속도에 도달할 수 있다는 것이 발견되었다. 건조 단계 없이 이러한 빠른 인쇄 속도를 달성함으로써 제조 빌드 아웃 비용을 줄이고 사용자를 위한 효율을 증가시킬 것이다.
수성 잉크 기술에 관한 산업 표준은 안료가 기재 상에서 흡수되고 건조 오븐에서 증발에 의해 물을 제거하도록 요구한다. 현재의 공정 속도에서 이러한 수성 잉크를 적절히 건조시키기 위해, 건식 오븐은 적어도 40피트 이상이어야 할 것이다. 대부분의 제조 라인에는 이러한 유형의 큰 건조 오븐을 수용하기에 충분한 공간도 없고 경제적으로 실현 가능하지도 않다. 그리고, 더욱이, 이러한 제조 라인들이 이러한 큰 건조 오븐을 수용하도록 변형될 수 있더라도, 운영 비용 및 인쇄 품질에 대한 잠재적 영향은 위험할 것이고, 이러한 제조 라인을 구현하는 데 필요한 비용을 정당화하기에는 너무 고가일 것이다. 따라서, 이러한 큰 건조 오븐을 필요로 하지 않는 해결책이 필요하다.
놀랍게도 예기치 않게, 본 개시는 상술한 바에 대한 해결책을 발견하였다. 안료를 기재에 흡수하기 위한 해결책은 큰 건조 오븐으로 액체를 증발시키는 것이 아니라, 물 및 안료(들)와 같은 액체를 기재 상에 얇은 흡수성 잉크 수용 코팅으로 확산 및 흡수시키는 것이다.
잉크 수용 코팅(ink receptive coating)
잉크 수용 코팅은 수성 잉크에 함유된, 물 등의 액체를 흡수할 만큼 충분히 두꺼워질 필요가 있다. 코팅에 의한 액체의 적절한 제거를 달성하기 위한 최적의 두께는 약 0.1mm 이하이다.
적절한 잉크 수용 코팅은 탈크, 셀룰로오스 섬유, 예를 들어 흡수에 도움을 주기 위한 초흡수성 물질을 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 코팅은 또한, 잉크가 코팅과 접촉할 때 거의 0의 접촉각을 보장하도록 계면활성제와 같은 습윤제를 함유할 수 있다. 코팅은 기재에 다른 것과 코팅을 포함하여 건식 및 습식 마찰견뢰도(crockfastness) 모두를 개선할 수 있다.
본원에서 개시되는 잉크 수용 코팅의 평량은 액체가 흡수된 후 원래 중량으로부터 평균적으로 약 25 내지 약 35% 감소된다. 코팅이 잉크로부터 물 등의 액체를 흡수하는 안료를 함유하는 수성 잉크는 약 0도의 접촉각으로 있고 이 접촉각에서 상기 잉크가 적어도 약 500피트/분의 인쇄 속도로 상기 기재 상에 인쇄된다. 잉크 수용 코팅은, 코팅의 흡수율과 습윤율을 증가시키도록, 소정의 두께, 바람직하게는 약 0.0015mm이어야 하고, 소정의 평량, 바람직하게는 3gsm을 가져야 한다는 점을 주목하는 것이 중요하다. 잉크 수용 코팅의 흡수율 및 습윤율은 본 개시의 중요한 척도이다. 따라서, 액체가 잉크 수용 코팅 상의 잉크로부터 제거되는 속도는 10초 이하일 수 있다. 또는 더 바람직하게는 5초 이하일 수도 있다. 또는 더욱 더 바람직하게는 2초 이하일 수도 있다. 또는 가장 바람직하게는 1초 이하일 수도 있다. 보다 구체적으로, 제조 공정 동안, 액화된 유색 잉크가 코팅에 적용되어, 물과 같은 액체가 코팅에 의해 흡수되고 잉크가 그 후 기재 상에 흡수될 수 있고 따라서 건조 장치의 사용을 제거할 수 있다.
수성 잉크 조성물(aqueous ink composition)
본 발명의 실시예들은 수계 잉크를 포함하는 잉크 조성물을 포함한다. 잉크 조성물은 수계 중합체, 바인더 성분, 분해제, 안료 및 선택적으로 왁스 및/또는 윤활제를 포함할 수 있다. 본 개시에서 유용한 수계 잉크의 예로는, 미국 노스캐롤라이나주 모건턴 소재의 Environmental Inks and Coatings Corporation으로부터 다음의 코드 번호로 입수가능하다. EH034677 (노란색); EH057960 (마젠타색); EH028676 (시안색); EH092391 (검정색); EH034676 (오렌지색); 및 EH064447 (녹색) 및 그것들의 유사한 잉크. 다른 적절한 코팅은 잉크젯 코팅, 예컨대 NuCoat Digitall 9191 MIJ 또는 Lubrizol DP338이 있다.
수성 잉크 조성물은 아크릴, 아크릴 라텍스, 스티렌화 아크릴, 에틸렌 비닐 아세테이트, 에틸렌 비닐 클로라이드 및 스티렌 부타디엔 고무(SBR) 또는 이들의 임의의 조합과 같은 중합체를 포함할 수 있다.
수성 잉크 조성물은 바인더 성분을 포함할 수 있다. 바인더 성분은 잉크 조성물의 약 20 내지 약 45 중량%일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 바인더 성분은 폴리우레탄 분산액(본원에서 "PUD"로도 알려짐)일 수 있다. PUD는 높은 신장율, 높은 인장 강도, 높은 경도, 수계 고분자 분산액일 수 있다.
수성 잉크는 왁스 성분을 포함할 수 있다. 왁스 성분은 수성 잉크 조성물의 약 8 내지 약 18 중량%일 수 있다. 왁스 또는 왁스 블렌드는 본 발명에서 유용할 수 있다. 적절한 왁스/블렌드는 폴리에틸렌, 카르나우바, 파라핀, 실리콘 오일, 폴리프로필렌, 폴리올레핀 블렌드 및 이들의 조합을 포함한다.
수성 잉크는 분해제를 포함할 수 있다. 분해제는 잉크 조성물의 약 5.0 내지 약 16.0 중량%일 수 있다. 본 발명에서 유용한 분해제들은 아크릴 용액 및 고도 내지 중도의 카르복실 작용기를 갖는 분산액을 포함한다. 일 실시예에서, 중간 산가, 아크릴 콜로이드 분산액 분해제는 본 개시에서 유용하다.
수성 잉크 조성물은 탈점착 및 CoF를 낮추기 위한 추가 왁스 및 윤활제를 포함할 수 있다. 추가 왁스/윤활제 블렌드는 카르나우바(왁스) 및 실리콘 오일(윤활제)로 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 왁스/윤활제 블렌드는 조성물의 약 1 내지 약 4중량%이다. 본 발명에서 유용한 왁스는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 고밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌 및 파라핀을 포함한다.
유색 수성 잉크 조성물 및 인쇄 기술
수성 잉크는 안료를 포함할 수 있다. 적절한 안료의 예는 블루 15:3, 보라색 23, 보라색 27, 옐로우 14, 옐로우 74, 옐로우, 83, 옐로우 97, 옐로우 13, 녹색 7, 적색 2, 적색 22, 적색 48:1, 적색 57:1, 적색 122, 적색 184, 적색 238, 적색 269, 적색 49:1, 적색 81:1, 적색 49:2, 적색 166, 적색 170, 오렌지 5, 오렌지 16, 오렌지 46, 화이트 7, 흑색 7, 철 산화물, 및 이들의 조합을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다. 일 실시예에서, 약 10 내지 약 16 중량%의 안료가 사용되지만, 이는 특정 색상 및 원하는 밀도에 따라 달라질 수 있다. 일 실시예에서, 콜로이드성 분산액 내의 안료, 집합적으로 착색제가 본 개시에서 유용하다.
직조 및 부직포 직물 및 필름과 같은 기재의 인쇄는 잘 알려져 있다. 잉크 및 염료로 직물을 인쇄하는 것은 패턴 및 색상을 기본 직물에 부여하기 위해 일반적이고 널리 사용되는 방법이다. 기저귀 및 훈련용 팬티와 같은 많은 본 제품은 그들의 외관을 개선하기 위해 인쇄된 그래픽을 포함한다. 이러한 인쇄된 제품의 문제점은 인쇄된 그래픽이 제조, 패키징 및 사용 중 제품을 취급하는 동안 희미하게 되거나 심지어 제거될 수도 있다는 것이다.
유색 잉크는, 염료 기반 잉크보다 침출과 기계적 마찰에 더욱 저항성인 경향이 있고, 따라서 기재의 표면으로부터 제거되는 데 더욱 저항성인 경향이 있으므로 기재에서 사용하기에 이롭다. 안료 기반 잉크는 또한 염료 기반 잉크보다 단위 중량 당 더 양호한 광 밀도(더 양호한 "마일리지")를 가지는데, 이는 색상의 강도를 생성하기 위해 더 적은 안료-기반 잉크가 요구됨을 의미한다. 그러나, 접착제 성분은 기계적 마모 또는 화학적 침출에 의해 표면으로부터 안료의 제거를 방지하기 위해 유색 잉크와 함께 사용하기 위해 필요하다.
안료 기반 잉크의 산업적 중요성은 최근에 증가하였다. 이는 부분적으로 종래의 용매 기반 또는 수계 잉크로 인쇄될 수 없는 많은 새로운 합성 기재의 개발 및 상품이 브랜드 식별자, 심미적으로 만족스러운 디자인 또는 기능 표시로 인쇄될 수 있는 소비자 선호에 의해 이루어진다. 다양한 응용예들, 즉 낮은 표면 장력 기재에 사용하기 위해 안료 기반 잉크를 적응시키기 위해서, 높은 부하의 휘발성 유기 화합물("VOC")을 사용하였고, 이에 따라 잉크의 정적 및 동적 표면 장력을 감소시킨다. 그러나, 알코올, 에스테르, 케톤, 방향족 및 지방족과 같은 휘발성 유기 화합물은 그들의 생산, 폐기 및 사용에서 환경적 위험을 형성한다. 그들은 또한 고가이다. 낮은 표면 장력 기재에 사용된 잉크의 일례는 잉크에 원하는 표면 장력을 부여하기 위해 용매 블렌드를 사용하는 Schleinz 등에 의한 미국 특허 제5,458,590호에 기술되고 이는 본 명세서에 참고로 원용된다.
수성 잉크 조성물은 계면활성제를 포함할 수 있다. 계면활성제는 잉크 조성물의 약 1.0 내지 약 10.0 중량%의 범위로 존재할 수 있다. 본 발명에 유용한 계면활성제는 디옥틸 술포숙시네이트, 포스페이트 에스테르, 알콕실화 알코올, 에톡실화 디올, 및 이들의 혼합물 또는 블렌드를 포함한다.
수성 잉크 조성물은 잉크젯 프린터, 플렉소그래픽 인쇄 프레스, 그라비어 인쇄 프레스, 또는 이들의 조합을 사용하여 기재에 적용될 수 있다. 수성 잉크 조성물은, 전방 허리 영역, 후방 허리 영역, 전방 허리 영역과 후방 허리 영역을 상호 연결하는 가랑이 영역, 및 상기 측면 패널로부터 상기 흡수 용품의 커프스 또는 플랩들로 연장될 수도 있는 외부 표면을 포함하지만 이에 제한되지 않는 흡수 용품 구성요소의 상이한 부분들에 인쇄될 수 있다.
전술한 바와 같이, 본원에 개시된 기재는 바람직하게 미처리 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌과 같은 매우 소수성이다. 기재는 또한 다른 성분으로 처리되어 기재에 대한 코팅의 접착을 개선할 수 있다. 기재를 코로나 처리하여 기재에 대한 코팅의 접착을 증가시키는 것은 본원에서 또한 기재에 대한 코팅의 접착을 개선하는데 사용된다. 코로나 처리는 최적의 시간에 실시되어야 한다. 코로나 처리가 너무 오래 행해지는 경우, 코팅 및 기재의 표면의 특성을 파괴할 것이다. 본원의 개시에 대한 디지털 잉크젯 인쇄와 같은 다른 적절한 인쇄 공정이 사용될 수 있다.
일 실시예에서, 수성 잉크 조성물은 플렉소그래픽 또는 로토그라비어 인쇄에 의해 기재에 적용된다. 본 개시의 다른 실시예에서, 상기 흡수 용품 상에 인쇄되는 디자인 또는 그래픽은 인쇄 패키지의 흡수 용품 상의 저밀도(sparse) 인쇄에 의해 수행된다. 저밀도 인쇄는 잉크의 저 평량으로서 정의되며, 여기서 플라스틱 필름 또는 소형 또는 비다공성 부직포와 같은 잉크 수용 코팅 상에 잉크 및/또는 액체의 확산을 제한할 정도로 충분히 다공성이 작다. 이러한 표면에서 인쇄함으로써, 최종 인쇄된 흡수 용품 상에 보다 매끄러운 이미지/그래픽 및/또는 디자인을 제공할 것이다.
본 개시의 다른 인쇄 실시예들은 계량 롤러 또는 닥터 블레이드 시스템을 사용하는 것에 관한 것이다. 계량 롤러는 잉크의 계량된 필름을 잉크 저장통으로부터 플렉소그래픽 인쇄 플레이트의 표면으로 이송하는데 사용되는 피트형 금속 롤러이다. 닥터 블레이드 시스템은 인쇄 실린더로부터 초과 잉크를 제거하는 데 사용되는 기계 장치이다. 일부 잉크를 제거하지만, 일부 잉크는 실린더에 남도록 할 수 있고, 이에 따라 실린더를 이탈하는 잉크의 양을 계량한다.
예:
본원에 개시된 바와 같은 잉크 흡수 용품을 제조하는 일 실시예는 폴리올레핀 필름 상에 흡수층을 첨가하는 것이다. 이를 달성하기 위한 한 가지 방법은, 탈크 분말, 티슈(셀룰로오스 섬유), 및 흡수성 직물을 폴리올레핀 필름 상에 테이핑하는 것이다. 비교를 위해, 산업 표준은 코로나 또는 플라즈마 처리된 폴리올레핀 필름에 인쇄하는 것이다.
인쇄 수용 코팅으로서의 이용률 NuCoat Digitall 9191은 건조기의 사용 없이 인쇄 속도를 증가시키기 위해 사용된다. 구체적으로, 12gsm의 평량에서 NuCoat Digitall 9191을 사용하면 약 1400fpm 인쇄 속도를 산출할 수 있다는 것이 밝혀졌다. 이 결과는 코로나 처리기를 사용하지 않고 수집되었다.
실시예
1. 인쇄된 흡수 용품으로,
소수성 기재;
잉크 수용 코팅으로, 상기 코팅은 약 0.1mm 이하의 두께 및 약 2gsm 내지 약 18gsm의 평량을 가지는, 상기 잉크 수용 코팅; 및
안료를 함유하는 수성 잉크 적용을 포함하고, 상기 잉크가 적어도 약 500피트/분의 인쇄 속도로 상기 코팅을 통해 상기 기재 상에 인쇄되는 약 0도의 접촉각으로 상기 코팅은 상기 잉크로부터 액체를 흡수하는, 인쇄된 흡수 용품.
2. 제1항에 있어서, 상기 코팅은 약 0.0015mm의 두께 및 약 3gsm의 평량을 가지는, 인쇄된 흡수 용품.
3. 제1항에 있어서, 상기 기재는 폴리올레핀 또는 플라스틱 필름인, 인쇄된 흡수 용품.
4. 제1항에 있어서, 상기 기재는 종이, 목재, 직조 직물, 텍스타일, 플라스틱, 유리, 금속, 호일, 또는 이들의 조합을 포함하는, 인쇄된 흡수 용품.
5. 제1항에 있어서, 상기 잉크 수용 코팅은 탈크, 셀룰로오스 섬유, 초흡수성 비정질 실리카 또는 이들의 조합을 포함하는, 인쇄된 흡수 용품.
6. 제1항에 있어서, 상기 잉크 수용 코팅은 계면활성제를 포함하는, 인쇄된 흡수 용품.
7. 제1항에 있어서, 상기 인쇄 속도는 약 1400피트/분 내지 최대 약 2000피트/분인, 인쇄된 흡수 용품.
8. 제1항에 있어서, 상기 코팅을 통해 상기 기재에 적용된 수성 잉크의 양은, 상기 기재 상에 그래픽, 디자인 또는 번호를 준비하는데 필요한 잉크의 양에 의존하는, 인쇄된 흡수 용품.
9. 제1항에 있어서, 상기 수성 잉크를 상기 기재에 적용한 후 상기 코팅에 의해 흡수된 수성 잉크의 양은 동일한, 인쇄된 흡수 용품.
10. 제1항에 있어서, 상기 인쇄된 흡수 용품은 상업적 판매를 위해 패키징되는, 인쇄된 흡수 용품.
11. 인쇄된 흡수 용품을 제조하기 위한 인쇄 방법으로, 상기 인쇄 방법은,
잉크 수용 코팅을 소수성 기재에 적용하는 단계로서, 상기 코팅은 약 0.1mm 이하의 두께 및 약 2gsm 내지 약 18gsm의 평량을 갖는 단계, 및
코팅이 약 0도의 접촉각으로 잉크로부터 액체를 흡수하는, 안료를 함유한 수성 잉크를, 상기 잉크 수용 코팅을 통해, 상기 기재에 적어도 약 500피트/분의 인쇄 속도로 적용하는 단계를 포함하는, 인쇄된 흡수 용품을 제조하기 위한 인쇄 방법.
12. 제11항에 있어서, 상기 코팅은 약 0.0015mm의 두께 및 약 3gsm의 평량을 가지는, 인쇄된 흡수 용품을 제조하기 위한 인쇄 방법.
13. 제11항에 있어서, 상기 기재는 폴리올레핀 또는 플라스틱 필름인, 인쇄된 흡수 용품을 제조하기 위한 인쇄 방법.
14. 제11항에 있어서, 상기 기재는 종이, 목재, 직조 직물, 텍스타일, 플라스틱, 유리, 금속, 호일, 또는 이들의 조합을 포함하는, 인쇄된 흡수 용품을 제조하기 위한 인쇄 방법.
15. 제11항에 있어서, 상기 잉크 수용 코팅은 탈크, 셀룰로오스 섬유, 초흡수성 비정질 실리카 또는 이들의 조합을 포함하는, 인쇄된 흡수 용품을 제조하기 위한 인쇄 방법.
16. 제11항에 있어서, 상기 잉크 수용 코팅은 계면활성제를 포함하는, 인쇄된 흡수 용품을 제조하기 위한 인쇄 방법.
17. 제11항에 있어서, 상기 인쇄 속도는 약 1000, 약 1400, 또는 약 2000피트/분일 수도 있는, 인쇄된 흡수 용품을 제조하기 위한 인쇄 방법.
18. 제11항에 있어서, 상기 코팅을 통해 상기 기재에 적용된 수성 잉크의 양은, 상기 기재 상에 그래픽, 디자인 또는 번호를 준비하는데 필요한 잉크의 양에 의존하는, 인쇄된 흡수 용품을 제조하기 위한 인쇄 방법.
19. 제11항에 있어서, 상기 수성 잉크를 상기 기재에 적용한 후 상기 코팅에 의해 흡수된 수성 잉크의 양은 동일한, 인쇄된 흡수 용품을 제조하기 위한 인쇄 방법.
20. 제11항에 있어서, 상기 인쇄된 흡수 용품은 상업적 판매를 위해 패키징되는, 인쇄된 흡수 용품을 제조하기 위한 인쇄 방법.

Claims (20)

  1. 인쇄된 흡수 용품으로,
    소수성 기재;
    잉크 수용 코팅으로, 상기 코팅은 약 0.1mm 이하의 두께 및 약 2gsm 내지 약 18gsm의 평량을 가지는, 상기 잉크 수용 코팅; 및
    안료를 함유하는 수성 잉크 적용을 포함하고, 상기 잉크가 적어도 약 500피트/분(152미터/분)의 인쇄 속도로 상기 코팅을 통해 상기 기재 상에 인쇄되는 약 0도의 접촉각으로 상기 코팅은 상기 잉크로부터 액체를 흡수하는, 인쇄된 흡수 용품.
  2. 제1항에 있어서, 상기 코팅은 약 0.0015mm의 두께 및 약 3gsm의 평량을 가지는, 인쇄된 흡수 용품.
  3. 제1항에 있어서, 상기 기재는 폴리올레핀 또는 플라스틱 필름인, 인쇄된 흡수 용품.
  4. 제1항에 있어서, 상기 기재는 종이, 목재, 직조 직물, 텍스타일, 플라스틱, 유리, 금속, 호일, 또는 이들의 조합을 포함하는, 인쇄된 흡수 용품.
  5. 제1항에 있어서, 상기 잉크 수용 코팅은 탈크, 셀룰로오스 섬유, 초흡수성 비정질 실리카 또는 이들의 조합을 포함하는, 인쇄된 흡수 용품.
  6. 제1항에 있어서, 상기 잉크 수용 코팅은 계면활성제를 포함하는, 인쇄된 흡수 용품.
  7. 제1항에 있어서, 상기 인쇄 속도는 약 1400피트/분 내지 최대 약 2000피트/분(427피트/분)인, 인쇄된 흡수 용품.
  8. 제1항에 있어서, 상기 코팅을 통해 상기 기재에 적용된 수성 잉크의 양은, 상기 기재 상에 그래픽, 디자인 또는 번호를 준비하는데 필요한 잉크의 양에 의존하는, 인쇄된 흡수 용품.
  9. 제1항에 있어서, 상기 수성 잉크를 상기 기재에 적용한 후 상기 코팅에 의해 흡수된 수성 잉크의 양은 동일한, 인쇄된 흡수 용품.
  10. 제1항에 있어서, 상기 인쇄된 흡수 용품은 상업적 판매를 위해 패키징되는, 인쇄된 흡수 용품.
  11. 인쇄된 흡수 용품을 제조하기 위한 인쇄 방법으로, 상기 인쇄 방법은,
    잉크 수용 코팅을 기재에 적용하는 단계로서, 상기 코팅은 약 0.1mm 이하의 두께 및 약 2gsm 내지 약 18gsm의 평량을 갖는 단계, 및
    코팅이 약 0도의 접촉각으로 잉크로부터 액체를 흡수하는, 안료를 함유한 수성 잉크를, 상기 잉크 수용 코팅을 통해, 소수성 기재에 적어도 약 500피트/분(152미터/분)의 인쇄 속도로 적용하는 단계를 포함하는, 인쇄된 흡수 용품을 제조하기 위한 인쇄 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 코팅은 약 0.0015mm의 두께 및 약 3gsm의 평량을 가지는, 인쇄된 흡수 용품을 제조하기 위한 인쇄 방법.
  13. 제11항에 있어서, 상기 기재는 폴리올레핀 또는 플라스틱 필름인, 인쇄된 흡수 용품을 제조하기 위한 인쇄 방법.
  14. 제11항에 있어서, 상기 기재는 종이, 목재, 직조 직물, 텍스타일, 플라스틱, 유리, 금속, 호일, 또는 이들의 조합을 포함하는, 인쇄된 흡수 용품을 제조하기 위한 인쇄 방법.
  15. 제11항에 있어서, 상기 잉크 수용 코팅은 탈크, 셀룰로오스 섬유, 초흡수성 비정질 실리카 또는 이들의 조합을 포함하는, 인쇄된 흡수 용품을 제조하기 위한 인쇄 방법.
  16. 제11항에 있어서, 상기 잉크 수용 코팅은 계면활성제를 포함하는, 인쇄된 흡수 용품을 제조하기 위한 인쇄 방법.
  17. 제11항에 있어서, 상기 인쇄 속도는 약 1000, 약 1400, 또는 약 2000피트/분(305, 427 또는 610피트/분)일 수도 있는, 인쇄된 흡수 용품을 제조하기 위한 인쇄 방법.
  18. 제11항에 있어서, 상기 코팅을 통해 상기 기재에 적용된 수성 잉크의 양은, 상기 기재 상에 그래픽, 디자인 또는 번호를 준비하는데 필요한 잉크의 양에 의존하는, 인쇄된 흡수 용품을 제조하기 위한 인쇄 방법.
  19. 제11항에 있어서, 상기 수성 잉크를 상기 기재에 적용한 후 상기 코팅에 의해 흡수된 수성 잉크의 양은 동일한, 인쇄된 흡수 용품을 제조하기 위한 인쇄 방법.
  20. 제11항에 있어서, 상기 인쇄된 흡수 용품은 상업적 판매를 위해 패키징되는, 인쇄된 흡수 용품을 제조하기 위한 인쇄 방법.
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