KR20000070337A - 인쇄된 중합체 필름 및 이의 제조 방법 - Google Patents

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KR20000070337A
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Abstract

인쇄된 필름은 융점 및 비캣 연화점중 하나 이상이 약 130℃ 이하인 열가소성 중합체를 포함하는 표면 중합체층, 및 필름의 표면상에 중합체 필름의 형태인 인쇄된 이미지를 갖는 기재 필름을 포함한다. 기재 필름은 인쇄되는 표면을 화학적 및/또는 산화적 전처리를 하지 않고 인쇄될 수 있으며, 열처리를 수행한 후 이미지의 탁월한 보유도를 나타낸다.

Description

인쇄된 중합체 필름 및 이의 제조 방법{Printed polymeric film and process for making same}
가요성 포장 물질(예: 열가소성 필름 및 적증체)의 인쇄에 있어서, 정적(즉, 변하지 않는) 이미지를 신속한 방식으로 인쇄할 수 있는 기법이 통상적으로 사용되었다. 플렉소인쇄(flexography)를 포함한 이들 기법이 공정의 시작 이후 단위 시간당 매우 많은 수의 이미지를 인쇄할지라도, 이들 설치 과정은 종종 단조롭고, 시간이 많이 소비되며 비용이 많이 든다. 신규한 디자인 이미지를 시험하기 위해, 모든 인쇄 공정은 중단되고, 변형되고, 다시 시작되어야 한다. 생성된 이미지가 구현되지 않는다면, 보다 많이 변형되어야 한다.
단기간 인쇄 기법에 의해 인쇄자 및 그의 소비자는 주어진 인쇄된 이미지에 대해 거의 제한되지 않는 다수의 변형된 이미지를 제공할 수 있고, 본질적으로 순간 방식으로 실행할 수 있다. 따라서, 이러한 기법은 주문제작 인쇄 및/또는 특수 인쇄의 경우(즉, 주어진 디자인, 이미지, 텍스트 등을 갖는 제한된 수의 페이지가 인쇄되어야 하는 경우), 특히 하나 이상의 색상이 포함되는 경우에 이상적이다. 이러한 기법은 예컨대 DCP-1 웹 프레스(벨기에 모르트셀 소재의 크세이콘(Xeikon) 제품) 및 E-프린트(E-Print, 상표명) 1000 디지탈 오프셋트 프레스(digital offset press)(네덜란드 마스트리치 소재의 인디고 엔브이(Indigo N.V.) 제품)에 의해 인쇄되는 디지탈 인쇄법이다.
최근에, 단기간 인쇄방법은 가요성 포장 물질, 구체적으로 중합체 필름에 사용하기에 적합하도록 채택되어 왔다. 이러한 필름은 전형적으로 개별 시이트보다 오히려 연속적인 형태의 웹이다. 중합체 필름을 사용하기 위해 특별히 고안된 신규한 디지탈 프레스가 개발되었다. 이러한 프레스의 예는 옴니우스(Ominus, 상표명) 칼라 프레스(인디고 엔브이)이다.
이러한 필름 인쇄 프레스가 개발되었음에도 불구하고, 이러한 필름의 표면층(인쇄가 되는 부위)은 인쇄전에 전처리(prime)되어야 한다. 예를 들면, 상기 기법에 대한 검토자중 한 사람인 포드하즈니(Podhajny)의 문헌 ["Technical Report: Revealing the mystery behind digital printing," Converting Magazine, October 1996 at 78]에서 "인디고 시스템은 다양한 필름상에 인쇄되어 왔고, 우수한 접착력을 제공하지만, 표면 하도제(primer) 또는 필름-표면 개질화가 필요하다"라고 진술하고 있다. 표면 개질 기법(예: 화염 또는 코로나 처리법, 버프법(buffing) 등)이 중합체 필름의 표면을 인쇄하기 위해 사용될 수 있지만, 보다 통상적으로는 화학 하도제가 사용된다.
통상적으로 디지탈 칼라 프레스(예: 옴니우스 칼라프레스)에 의해 통상 사용되는 중합체 필름 기재는 폴리에스테르(미네소타주 세인트 폴 소재의 3M) 및 배향된 폴리프로필렌(뉴욕주 마세돈 소재의 모빌 케미칼 캄파니(Mobil Chemical Co.))을 포함한다. 그러나, 다른 시판중인 필름뿐만 아니라 상기 필름 둘다는 인쇄전에 하도제의 도포를 필요로 한다.
추가로 생산물을 다양하게 하기 위해, 다수의 중합체 필름은 최종 사용전에 열처리된다(예컨대, 열수축된다). 이러한 처리는 열수(예: 85℃ 이상) 욕조, 고열 공기(예: 약 140℃ 이상) 터널 또는 스팀 터널내에서 수행할 수 있다. 불행하게도, 인쇄된 중합체 필름을 열처리하면, 종종 인쇄된 이미지가 필름으로부터 사라지게 된다. 이는 잉크 시스템을 연질화시키는 비말동반된(entrained) 용매의 효과때문으로, 필름에 대한 잉크의 접착력을 저하시킨다. 상기 저하된 접착력은 인쇄된 필름을 마모시키고/시키거나 인쇄된 이미지를 다른 표면으로 이동시킨다. 몇몇 경우에, 잉크 전체가 기재로부터 사라질 수 있다.
전처리되지 않거나 미처리된 중합체 필름 기재, 구체적으로 음식물의 포장에 유용한 기재로 사용하고, 열처리되는 경우도 이미지를 나타내면서 우수한 접착력도 유지할 수 있는 기재를 칼라 인쇄 방법에 사용하는 것은 예전에는 기술되어 있지 않았다.
발명의 요약
요약하면, 본 발명은 표면 중합체층, 및 상기 표면 중합체층상에 중합체 필름의 형태로 인쇄된 이미지를 포함한 기재 필름을 포함하는 인쇄된 중합체 필름을 제공하고 있다. 표면 중합체층은 약 130℃ 이하의 융점을 갖는 열가소성 중합체를 포함하고, 화학적으로 및 산화적으로 전처리되지 않는다.
다른 양태에서, 본 발명은 표면 중합체층, 및 상기 표면 중합체층상에 중합체 필름의 형태로 인쇄된 이미지를 포함한 기재 필름으로 본질적으로 이루어진 인쇄된 중합체 필름을 제공하고 있다. 표면 중합체층은 약 130℃ 이하의 융점을 갖는 열가소성 중합체를 포함한다.
추가의 양태에서, 본 발명은 인쇄된 중합체 필름을 제조하는 방법을 제공한다. 상기 방법은 가열된 판으로부터 기재 필름의 표면으로 중합체 필름 이미지를 이동시키는 단계를 포함한다. 기재 필름은 약 130℃ 이하의 융점을 갖는 열가소성 중합체를 포함하는 표면 중합체층을 포함한다. 표면 중합체층은 화학적으로 및 산화적으로 전처리되지 않는다. 상기 방법에 의해 제조된 인쇄된 중합체 필름이 또한 제공된다.
본 발명의 기재 필름은 하나 이상의 중합체층을 포함할 수 있으며, 이는 결국 다층 필름일 수 있다. 또한 필름은 시이트 물질, 예컨대 다른 중합체 필름상에 지지될 수 있다.
본 발명의 필름은 필요하면 주표면의 양면에 인쇄될 수 있다. 제 2 면의 인쇄는, 제 2 면이 또한 약 130℃ 이하, 바람직하게는 약 125℃ 이하의 융점을 갖는 하나 이상의 열가소성 중합체를 포함하는 한 본 발명의 방법에 따라 수행될 수 있다. 제 2 면층이 이러한 중합체를 포함하거나 포함하지 않는 경우, 통상의 인쇄 방법이 또한 사용될 수 있다.
표면 중합체층의 열가소성 중합체(들)은 에틸렌으로부터 유도된 단량체 단위(mer unit)를 포함하는 중합체(예: 에틸렌/α-올레핀 공중합체, 폴리에틸렌 단독중합체, 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE), 극저밀도 폴리에틸렌(VLDPE), 초극저밀도 폴리에틸렌(ULDPE), 에틸렌/사이클릭 올레핀 공중합체, 이오노머(ionomer), 에틸렌/비닐 아세테이트 공중합체, 에틸렌/(메트)아크릴레이트 공중합체, 및 에틸렌/(메트)아크릴산 공중합체); 프로필렌으로부터 유도된 단량체 단위를 포함하는 중합체(예: 신디오택틱 폴리프로필렌 및 프로필렌/α-올레핀 공중합체); 스티렌으로부터 유도된 단량체 단위를 포함하는 중합체(에: 폴리스티렌, 스티렌 블록 공중합체 및 스티렌/α-올레핀 공중합체); 코폴리아미드; 코폴리에스테르; 폴리부타디엔; 폴리(비닐클로라이드); 폴리부텐 등을 포함할 수 있다.
기재에 대한 잉크의 접착력에 관하여서, 통상적으로 주어진 기재에 잉크가 어느정도 잘 접착되는지에 대해서 기재의 표면장력이 주된 역할은 아니지만 중요한 역할을 수행한다고 알려진다. 그러나, 본 발명에 따라 수행하면, 기재 필름의 표면층(즉, 인쇄되는 층)을 이루는 중합체(들)의 융점(또는 연화점과 같은 다른 몇몇 유동성)이 중요한 역할을 담당한다는 것을 알 수 있다. 약 130℃ 이하의 융점을 갖는 중합체를 사용하면, 필름을 (예컨대 화염 또는 코로나 처리에 의해) 산화적으로 개질시키거나 필름을 (예컨대 하도층을 도포함으로써) 화학적으로 전처리시키지 않으면서 중합체 필름이 인쇄된다. 유리하게도, 중합체 필름의 표면층은 또한 물리적으로 변형될(예컨대 버프될) 필요가 없다.
인쇄된 중합체 필름은 포장 산업에 광범위하게 사용된다. 필름(또는 이로부터 제조된 포장지)을 인쇄하는 분야는 식품(예: 절단되고 절단되지 않은 제품, 붉은 육류 덩어리, 가금류, 훈제된 육류 및 가공된 육류, 치즈, 구운 식품 등)의 포장; 제조된 음식물 및 음료수 혼합물의 포장; 애완용 음식물의 포장; 투명 디스플레이 필름; 대조 점검용 포장; 도난 방지용 포장 등을 포함한다.
이후 본원에서는 특별히 다른 지시가 없는 한 하기의 정의를 적용한다:
"중합체"는 하나 이상의 단량체 및/또는 올리고머의 중합반응의 생성물을 의미하고, 이는 단독중합체, 공중합체, 삼원공중합체 등을 포함한다.
"공중합체"는 2개 이상의 상이한 단량체의 중합반응에 의해 형성된 중합체를 의미하고, 이는 삼원공중합체를 포함한다.
중합체와 관련된 "비균질한"은 예컨대 통상의 여러 부위(예: 지글러 나타) 촉매를 사용하여 수득될 수 있는 분자량 및 조성 분포에서 비교적 광범위한 편차를 갖는 것을 의미한다.
중합체와 관련된 "균질한"은 예컨대 통상의 단일 부위(예: 메탈로센 또는 뒷전이금속(late transition metal)) 촉매를 사용하여 수득될 수 있는 분자량 및 조성 분포에서 비교적 협소한 편차를 갖는 것을 의미한다.
열가소성 중합체와 관련된 "연화점"(또는 "비캣(Vicat) 연화점")은, 본원에 참고로 인용된 ASTM 1525에 개시된 과정에 따라 부하하에 가열되는 상기 중합체의 관통의 개시 온도이다.
"폴리올레핀"은 선형, 분지형, 사이클릭, 지방족, 방향족일 수 있거나, 또는 치환되거나 치환되지 않을 수 있는 하나 이상의 알켄의 중합체를 의미한다.
"(메트)아크릴산"은 아크릴산 또는 메타크릴산을 의미한다.
"(메트)아크릴레이트"는 (메트)아크릴산의 에스테르를 의미한다.
"이오노머"는 에틸렌 및 (메트)아크릴산으로부터 유도된 단량체 단위를 포함하는 중합체의 금속염을 의미한다.
"밀봉층"은 필름을 자체에 밀봉하거나(즉, 핀-유형의 밀봉내의 내층 및 랩-유형의 밀봉내의 외층) 다른 층에 밀봉시킴(필름의 밀봉시 필름의 외부로 약 10 내지 25μm가 포함된다는 것을 명심하면서)을 포함하는 필름층을 의미한다.
"묶음층"은 2개의 층을 서로에 대해 접착시키는 주목적을 갖는 임의의 내층을 의미한다.
"적층시킨다"는 필름중 2개 이상의 층을 (예컨대 접착제 또는 열 및 압력을 적용하여) 함께 결합시키는 것을 의미한다.
"하도제"는 잉크의 기재에 대한 접착력을 보강시키기 위한 기재의 표면에 적용되는 통상의 중합체성 코팅물을 의미한다.
필름과 관련된 "화학적으로 전처리되지 않은"은 필름에 별도의 하도층이 도포되지 않음을 의미한다.
필름과 관련된 "산화적으로 전처리되지 않은"은 필름의 표면을 산화시키는 방법에 의해 필름의 표면을 변형시키지 않음을 의미한다.
본 발명은 인쇄된 중합체 필름, 보다 구체적으로 자체에 인쇄된 중합체 필름 이미지를 갖는 중합체 필름에 관한 것이다.
본 발명은 특정 중합체 필름 기재가 초기에 임의의 방식으로 전처리된 표면을 갖지 않고, 예컨대 정전기 수단에 의해 인쇄될 수 있음을 발견함을 포함한다. 특히, 층을 이루는 하나 이상의 중합체의 융점이 약 130℃ 이하, 바람직하게는 약 125℃ 이하인 표면층을 갖는 필름은, 미리 표면을 개질할 필요없이 인쇄될 수 있다. 바람직하게는, 인쇄되는 표면층을 이루는 모든 중합체는 약 130℃ 이하, 약 125℃ 이하의 융점을 갖는다.
방금 언급된 바와 같이, 본 발명은 결국 중합체 필름에 관한 것이다. 본 발명이 정전기식(또한 전자사진식으로서 공지된) 인쇄법에 관한 것이 아니라고 할지라도, 이 기법에 포함된 원리 및 방법에 대한 간단한 개관이 독자의 편의를 위해 본원에서 논의되었다.
정전기식 인쇄법에서, 광전도 이미지판(종종 실린더 형태임)은 전형적으로 전하 코로나를 지나 판으로 이동시킴으로써 단일한 정전기 전하가 제공된다. 상기 이미지는 이미지판에 선택적으로 분산되어 잠재적 정전기 이미지를 형성한다.
잠재적 정전기 이미지를 포함하는 이미지판은 토너 조성물에 노출된다. 토너 조성물은 (예컨대 가압된 공기 메커니즘에 의해 분리되어 저장된 콘테이너로부터) 잠재적 정전기 이미지를 포함하는 부분에 매우 근접한 이미지판상에 공급된다. 토너 조성물은 본래의 이미지에 상응하는 패턴으로 잠재적 이미지의 인쇄 부분상에 침적한다.
전형적으로, 토너 조성물은 비극성 액체, 안료, 열가소성 중합체 입자 및 전하 지향성 화합물(charge directing compund)을 포함한다. 임의의 토너 조성물은 전하 지향성 화합물의 전기성을 안정화시키는 화합물을 추가로 포함한다. (특별히 이러한 토너 조성물에 대해 추가로 설명된다.) 사용되지 않은 토너는 추가의 사용을 위해 재순환될 수 있다.
안료-함유 패턴은 이미지판으로부터 제 2 판(통상적으로 "블랭킷"으로 지칭됨)으로 이동된다. 음(-)으로 하전된 안료가 높게 음으로 하전된 이미지판으로부터 거의 음으로 하전되지 않은 블랭킷으로 이동되기 때문에, 상기 패턴은 우선적으로 블랭킷으로 이동한다. 이미지판 및 블랭킷 각각이 실린더의 형태로 존재하는 경우, 안료-함유 패턴이 블랭킷 실린더와 접촉하도록 이미지 실린더를 회전시킴으로써 이동될 수 있다.
블랭킷은 승온에서 고정된다. 통상적으로, 상기 온도는 약 120℃ 내지 약 135℃이다. 승온은 토너를 합체하는데 도움을 준다. 특별히, 주위온도 및 약간 승온에서 비극성 액체내에서 불용성이지만 약 50℃ 이상의 온도에서 점차 가용성이 되는 토너 조성물의 열가소성 중합체 입자는, 토너 조성물이 합체 온도 이상으로 가열되는 경우 융합되기 시작한다. 통상적으로 이는 약 75℃이다. 상기 융합반응(또는 합체반응)이 진행함에 따라, 전술된 이미지의 패턴의 안료는 상기 형태의 중합체 필름내로 함입되어 간다.
단색 인쇄가 요구되는 경우, 이미지는 상기 지점에서 중합체 필름으로 직접 이동될 수 있다. 그러나, 다색 인쇄에서, 중합체 필름 이미지는 추가의 가공 동안 비교적 점착성 상태로 블랭킷상에 남는다. 특별히, 이미지판은 또한 전술된 단계를 통해 수득되고, 상이한 칼라 토너가 이에 적용된다. 신규한 잠재 이미지가 형성되는 경우, 제 2(또는 연속) 이미지는 이전과 같은 방식으로 이미지판으로부터 블랭킷으로 이동된다. 제 2(또는 연속) 이미지는 제 1 이미지와 명목상 관련된다. 공정은 모든 칼라가 블랭킷으로 이동될 때까지 반복된다.
모든 개별적 칼라 이미지가 블랭킷으로 이동되면, 모든 이미지(즉, 블랭킷상에 형성된 중합체 필름)는 중합체 필름으로 이동된다. 블랭킷이 실린더의 형태로 존재하는 경우, 이는 중합체 필름 이미지가 중합체 필름과 접촉되도록 실린더를 회전시킴으로써만 달성될 수 있어, 계속적으로 블랭킷 실린더와 가까이 또는 이에 접촉된다. 상기 공정 동안 중합체 필름을 지지하는데 도와주기 위해, 압통(impression cylinder)은 블랭킷 실린더 아래에만 위치하여 중합체 필름이 통과하도록 2개의 실린더는 닙(nip)을 형성할 수 있다.
중합체 필름 이미지는 우선적으로 블랭킷으로부터 중합체 필름으로 이동되는데, 이는 아마도 이미지와 열가소성 중합체 사이의 열결합때문일 것이다. (상기의 경우, 이러한 결합은, 표면층의 열가소성 중합체(들)이 필름 이미지의 중합체와 화학적으로 상용적이거나 이와 유사한 필름을 선택함으로써 잠재적으로 보강될 수 있다. 상기 이동 공정에서, 중합체 필름 이미지는 본질적으로 중합체 필름의 수용 표면에 적층된다. 중합체 필름 이미지의 두께는 약 1미크론이다.
중합체 필름 이미지가 중합체 필름의 표면으로 이동된 후, 이미지는 재빨리 냉각되고 경화된다. 중합체 필름은 자동적으로 필름의 다른 분획이 닙내로 유입되고 블랭킷 실린더로부터의 다른 이미지 이동을 위해 준비될 수 있도록 전진된다.
전형적으로, 이미지판이 노출되는 광이미지는 디지탈화된다. 예를 들면, 기록 매질(예: 컴퓨터의 하드 드라이브, 플로피 디스크, 마그네틱 테이프, 광디스크 등)상에 저장된 디지탈 이미지는 이미지 기억 단위체내로 이동될 수 있다. 상기 단위체는 정보를 처리하여, 레이저 이미저(imager)를 통해 이미지판이 노출되는 광이미지를 제조하게 한다. 광이미지를 회수하고 가공하고 이동시키는 공정은, 전형적으로 컴표터 시스템, 예컨대 썬(Sun, 상표명) 웍스테이션(workstation)을 사용하여 조절된다.
방금 기술된 공정 전체는 예컨대 옴니우스 칼라 프레스에 의해 수행될 수 있다. 상기 프레스의 디자인 및/또는 작동에 관한 추가 설명은 본원에 참고로 인용된 하기와 같은 미국 특허에 제시되는 것으로 알려진다: 란다(Landa) 등의 제 5,558,970 호, 란다의 제 5,555,185 호, 사기브(Sagiv) 등의 제 5,552,875 호, 란다의 제 5,532,805 호, 벨린코브(Belincov) 등의 제 5,508,790 호, 란다 등의 제 5,426,491 호, 란다 등의 제 5,335,054 호, 란다 등의 제 5,276,492 호, 란다 등의 제 5,155,001 호, 란다 등의 제 4,999,677 호, 란다 등의 제 4,984,025 호, 란다 등의 제 4,974,027 호 및 심스(Simms) 등의 제 4,860,924 호.
본 발명에 사용하기에 바람직한 토너 조성물은 건식 토너의 사용이 또한 고려될지라도 일반적으로 액체 토너들로 분류 사용된다. 이들 토너는 비극성 액체, 열가소성 중합체 입자, 안료 및 전하 지향성 화합물을 포함한다. (건식 토너는 비극성 액체 성분을 제외한 상기 목록을 갖는다.) 몇몇은 또한 전하 지향성 화합물의 전기성을 안정화시키는 화합물을 포함할 수 있다.
토너의 비극성 액체는 일반적으로 109Ω·cm 이상의 전기 저항도 및 약 3.0 미만의 유전 상수를 갖는다. 지방족 탄화수소중에서, 분지된 탄화수소가 바람직하고, 구체적으로 이소파라핀성 탄화수소의 이소파(Isopr, 상표명) 시리즈(텍사스주 휴스톤 소재의 엑손 케미칼 캄파니(Exxon Chemical Co.)가 바람직하다.
토너의 열가소성 중합체 입자는, 에틸렌, 프로필렌, 비닐 아세테이트, (메트)아크릴산, 알킬 (메트)아크릴레이트(예: 에틸 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, 부틸 메타크릴레이트 등), 테레프탈산, 알킬 테레프탈레이트(예: 부틸 테레프탈레이트) 등중 하나 이상으로부터 유도된 단량체 단위를 포함하는 중합체로부터 제조된다. 바람직한 중합체는 에틸렌 및 비닐 아세테이트(예: 에틸렌/비닐 아세테이트 공중합체)로부터 유도된 단량체 단위를 포함하는 중합체이다.
토너의 안료는 염료(예: 액체 안료) 또는 미립자(예: 고체)일 수 있다. 성형기의 대표적인 예는 모나스트랄 블루(Monastral Blue) B 또는 G, 톨루이딘 레드(Toluidine Red) Y 또는 B, 퀸도 마겐타(Quindo Magenta), 모나스트랄 그린(Monastral Green) B 또는 G 등이고, 반면에 후자의 대표예는 Fe, Co, Ni 등과 같은 금속의 산화물, Zn, Cd, Ba, Mg 등과 같은 금속의 페라이트(ferrite), 함금, 카본 블랙 등을 포함한다. 사용된 중합체의 양에 비해, 안료의 양은 염료 약 10 내지 35중량% 또는 미립자 약 40 내지 80중량%일 수 있다.
토너의 전하 지향성 화합물은 쯔비터이온성 화합물(예: 레시틴) 또는 이온성 화합물(예: 장쇄 유기산의 금속염 또는 바륨 페트로네이트와 같은 에스테르)일 수 있다. 필요하면, 전하 지향성 화합물 유형중 둘다(즉, 쯔비터이온성 및 이온성 화합물)는 함께 사용될 수 있다. 또한, 필요하다면, 전하 지향성 화합물은 전하 지향성 화합물(들)을 안정화시키는데 도음을 주는 중합체(예: 폴리비닐피롤리돈)와 함께 사용될 수 있다.
일반적으로, 토너 조성물은 중합체 입자를 형성한 후, 후속적으로 전하 지향성 화합물(들)을 첨가함으로써 제조된다. 제 1 단계는 (1) 승온(예: 90℃)에서 균질한 혼합물이 수득될 때까지 선택된 중합체(들)와 가소화제를 혼합하는 단계(이들은 비극성 액체 또는 상이한 물질, 안료, 및 선택적으로 가공보조제(예: 왁스)로서 동일하게 사용될 수 있다); (2) 혼합물을 냉각시킨 후, 후속적으로 경화시키고, 스트립으로 잘게 절단하는 단계; 및 (3) 비극성 액체에서, 스트립을 습윤 분쇄하여 섬유 부속물을 갖는 입자를 형성하는 단계를 포함한다. 이렇게 제조된 섬유-함유 입자 대부분은 1 내지 2μm보다 작은 직경을 갖는다. 중합체-비극성 액체 혼합물은 추가로 비극성 액체를 첨가함으로써 요구되는 농도(일반적으로 약 1.5%의 고형물)로 희석된다.
전하 지향성 화합물은 분리된 부피로 비극성 액체내에 희석되고, 이는 목적하는 전도도에 도달될 때까지 비극성 액체내에 중합체 입체의 희석된 슬러리로 증분적으로 첨가된다. 이어, 상기 블렌드는 토너 조성물로서 사용될 수 있다.
바람직한 토너는 일렉트로인크(ElectroInk, 상표명) 시리즈(이스라엘 레호보트 소재의 인디고 리미티드)의 토너이다. 조성물, 개별 성분 및/또는 이들 토너의 제조에 관한 추가 설명은 본원에 참고로 인용된 하기 미국 특허에 제시되는 것으로 알려진다: 란다 등의 제 4,794,651 호, 란다 등의 제 4,842,974 호, 알모그(Almog)의 제 5,047,306 호, 란다 등의 제 5,047,307 호, 란다 등의 제 5,192,638 호, 알모그 등의 제 5,208,130 호, 알모그 등의 제 5,225,306 호, 란다 등의 제 5,264,313 호, 알모그의 제 5,266,435 호, 란다 등의 제 5,286,593 호, 란다 등의 제 5,300,390 호, 알모그의 제 5,346,796 호, 란다 등의 제 5,554,476 호 및 란다 등의 제 5,407,771 호.
본 발명의 수행하는데 유용한 전술된 기계 및 방법을 갖는데 있어서, 인쇄 수용 매질(즉, 필름)과 관련하여 유념해야 할 것이다.
하나 이상의 열가소성 중합체를 포함하는 필름은 광범위한 목적을 위한 포장 산업을 통해 사용된다. 단층 필름은 가장 단순하고, 그 이름에서도 내포하는 바와 같이 단일한 중합체 층만을 포함한다.
이들에 허용되어 추가되는 성질로 인해, 2개 이상의 층이 서로 접착되거나 적층되는 필름으로 보다 넓게 사용된다. 이러한 다층 필름은, 하나 이상의 가스(예컨대, 폴리(비닐리덴 클로라이드)는 산소에 대해 차단층을 제공한다고 알려진 반면, 폴리(스티렌 부타디엔)은 우수한 산소 투과성을 갖는 것을 알려진다)에 대해 높거나 낮은 투과성을 갖는 층; 강도를 제공하는 높은 모듈러스의 탄성을 갖는 중합체를 포함하는 층; 열 밀봉층; 묶음층; 및 다층 필름에 하나 이상의 특정 성질을 제공하는 광범위한 다른 층을 포함할 수 있다. 필름중 하나 이상의 층은 하나 이상의 보조제(예: 차단방지제, 김서림 방지제(antifogging agent), 안료, 대전방지제, 계면활성제 등)을 포함 할 수 있다.
중합체 필름이 단층 또는 다층인지에 관계없이, 인쇄 프레스를 통해 통과함에 따라 시이트 물질상에 지지될 수 있다. (다수의 다층 필름은 추가 지지체를 필요로 하지 않을 정도로 충분히 강하지만; 본 발명은 이러한 강도를 갖도록 필름을 한정하지는 않는다.) 유용한 시이트 물질은 다른 중합체 필름, 페이퍼, 직물, 벨트, 호일 등을 포함한다. 인쇄된 이미지가 적용되는 중합체 필름은 지지 시이트 물질에 접착될 수 있다.
전술된 바와 같이, 중합체 필름은 이들 표면이 처리됨에 따라 인쇄되어 수용 잉크를 위해 이들을 전처리되도록 한다. 전형적인 산화 처리는 코로나 배출 처리, 화염 처리 및 냉각 플라스마 처리를 포함하였다. 화학 처리는 인쇄되기 전 중합체 필름에 개별적 하도층의 적용을 포함하였다. (필름 표면에 버프법이 또한 사용되었다.) 처리 유형에 관계없이, 추가의 비용 단계가 인쇄 공정에 부가되고, 필름의 다른 수행성에 부정적인 영향을 미칠 수 있다.
이후 본원에 당해 분야의 숙련자는 정전기적으로 인쇄되는 필름의 표면을 전처리해 왔으며, 모든 산업은 전처리된 필름의 제조 및 공급에 대해 발전되어 왔다. 그럼에도 불구하고, 본 발명에서 이루어지는 연구는 특정 필름이 전처리 단계를 거치지 않고 정전기적으로 인쇄될 수 있음을 나타내었다.
통상적으로 필름 표면에 대한 잉크(즉, 토너) 접착은 주로 표면 장력의 기능(따라서, 전술된 코로나 배출 또는 화염을 통한 필름 표면의 개질화)이다. 본 발명에서 이루어지는 연구를 기반으로 하여, 필름의 표면층(즉, 인쇄된 이미지를 수용하는 층)내의 중합체(들)의 레올로지는 사뭇 중요한 것으로 나타난다.
본 발명에 따라, 필름의 표면층이 약 130℃ 이하, 바람직하게는 약 125℃ 이하의 융점을 갖는 하나 이상의 열가소성 중합체를 포함하는 한, 전처리되지 않은 중합체 필름은 중합체 필름 이미지를 수용할 수 있다(이는 전술된 정전기 기법에 의해 제조되는 바와 같다). 중합체 필름이 다층 필름인 경우, 표면층은 최종적으로 인쇄된 이미지를 수용하는 외층이고; 상기 외층 둘다는 본 발명의 목적을 위한 표면층으로 간주되어 인쇄되어진다.
대부분의 중합체가 정확한 융점을 나타내지 않기 때문에(예컨대 결정질 고체에서와 같음), 특정 프로토콜은 당해 분야의 숙련자에 의해 허용된다. 예를 들면, 중합체의 특정 성질을 측정하는 통상적인 방식은 시차 주사 열량계(DSC)를 사용하는 것이다. DSC에서 분석하는 경우, 다수의 중합체는 상이한 융점 또는 흡열 반응에 상응하는 몇몇 피이크를 나타낸다. 편리성 및 명확성을 위해, 이러한 중합체의 융점은 상기의 가장 높은 흡열반응의 중심부로서 나열된다.
약 130℃ 이하, 바람직하게는 약 125℃ 이하의 융점을 갖는 열가소성 중합체는 에틸렌, 프로필렌 및/또는 스티렌으로부터 유도된 단량체 단위를 함유하는 다수의 중합체를 포함한다. 에틸렌으로부터 유도된 단량체 단위를 함유하는 중합체가 특히 바람직하다. 에틸렌으로부터 유도된 단량체 단위를 함유하는 상기 중합체의 대표적인 예는, 에틸렌/α-올레핀 공중합체, 폴리에틸렌 단독중합체, LDPE, LLDPE, VLDPE, ULDPE, 에틸렌/사이클릭 올레핀 공중합체, 이오노머, 에틸렌/비닐 아세테이트 공중합체, 에틸렌/(메트)아크릴레이트 공중합체 및 에틸렌/(메트)아크릴산 공중합체를 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 프로필렌으로부터 유도된 단량체 단위를 함유하는 중합체의 대표적인 예는 폴리스티렌(융점을 갖지 않는 무정형 중합체), 스티렌 브록 공중합체 및 스티렌/α-올레핀 공중합체를 포함한다. 다른 잠재적으로 유용한 중합체는 코폴리아미드, 특정 코폴리에스테르, 폴리부타디엔, 폴리(비닐 클로라이드) 및 폴리부텐을 포함한다.
하기 실시예에 제시된 결과들을 설명하기 위해 이미 제시된 가정중 하나는, 중합체 필름의 표면층내의 중합체가 전술된 프레스의 블랭킷과 접촉하는 경우 약간 변형시키거나 유동시키고, 이는 약 120℃ 내지 약 135℃의 온도에서 유지된다는 것이다. 중합체 필름 이미지가 블랭킷으로부터 중합체 필름으로 이동되는 경우, 열로 인해 연질화된 표면층은 중합체 필름 이미지를 쉽게 "적층화"시킬 수 있다.
상기 가정을 기초로 하여, 당해 분야의 숙련자라면 중합체의 융점이 항상 중요한 인자이지는 않다는 것을 알 수 있다. 예를 들면, 특히 무정형 중합체와 관련하여, 유리 전이 온도는 잠재적으로 중요한 인자이다. 다르게는, 중합체의 연화점은 잠재적으로 중요하다. 따라서, 약 130℃ 미만, 바람직하게는 약 125℃ 이하의 연화점을 갖는 중합체는 본 발명과 관련하여 잠재적으로 유용하다. 중합체 블렌드의 경우, 융점보다 연화점은 유용성에서 보다 편리하게 유도될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 대부분의 중합체 필름에서 표면층내의 중합체의 융점은 중합체 필름이 본 발명에 따라 사용될 수 있는지 여부에 대해 판단하는 변하기 쉬운 기준이다.
선행 사항을 기초로 하여, 당해 분야의 숙련자라면 잠재적으로 유용한 중합체의 융점에 대한 하한점이 이동한다는 것은 생산성에 떨어지는 것은 아니지만 문제가 있는 것을 알 수 있다. 예를 들면, 블랭킷의 작동 온도가 보통 범위 미만(약 120℃ 내지 135℃)으로 감소되면, 매우 낮은 융점을 갖는 중합체를 포함하는 표면층을 갖는 필름(즉, 달리 말하면 인쇄 공정 동안 과도하게 점착성을 갖게 되는 필름)은 보다 유용하게 될 수 있다. 전술된 바와 같이, 특정 이론에 한정되고자 하는 것은 아니고, 열성은 중합체가 본 발명과 관련하여 사용될 수 있는지 여부를 결정하는 중요한 역할을 담당하는 것으로 여겨진다. 융점 및 유리 전이 온도와 더불어, 중합체의 분자량이 레올로지에 영향을 미친다. 예를 들면, 고분자량을 갖거나 가교결합된 저융점 중합체는 보다 높은 블랭킷 온도 세팅에서 유용할 수 있다. 그럼에도 불구하고, 약 65℃ 이상, 바람직하게는 약 75℃ 이상, 보다 바람직하게는 약 85℃ 이상, 보다 더 바람직하게는 약 90℃ 이상의 융점을 갖는 중합체가 특히 유용한 것으로 여겨진다.
특정 중합체 필름이 어떠한 기존의 전처리없이 인쇄될 수 있다는 발견과 더불어, 본 발명에 따라 작업하면 놀랍게도 이러한 필름이 또한 열처리되는 경우 상기 이미지를 보유한다는 것이 나타났다. 전술된 바와 같이, 포장 산업에 사용된 다수의 중합체 필름은 최종 사용 전에 열수축된다(예컨대 열수 또는 스팀 터널을 통해 통과됨으로서 열수축된다). 전술된 공정이 수행되면, 필름으로부터 이미지가 쉽게 탈착하지 않는 것으로 발견되었다. 전처리되지 않은 필름이 열처리시 인쇄될 뿐만아니라 인쇄된 이미지를 보유할 수 있는 사실이 예기치 않은 본 발명의 중요한 이점이다.
일단 인쇄되면, 중합체 필름은 추가로 가공될 수 있다. 예를 들면, 하나 이상의 보호층(즉, 오염층(abuse layer))은 인쇄된 중합체 필름에 적층되어 함입된 인쇄 생성물을 생성될 수 있다. 다르게는, 구조 전체에 유용한 성질을 제공하는 하나 이상의 중합체 층(예: 산소 차단층)은 인쇄된 중합체 층에 적층될 수 있다.
또한 필요하다면, 인쇄된 중합체 층은 하나 이상의 폐쇄부을 제조함으로써 (연속적으로 또는 불연속적으로) 포장지로 전환될 수 있다. 인쇄된 필름이 튜브 형태인 경우, 하나의 기저 폐쇄부만은 파우치(pouch)를 제조하기 전에 주어진 생성물이 투입될 수 있는 곳으로 생성되거나 적용될 필요가 있다. 인쇄된 필름이 튜브의 형태로 존재하지 않는 경우, 몇몇 폐쇄부가 적용되어 다양한 형태를 갖는 패키지를 형성할 수 있다. (예를 들면, 클립 또는 접착제를 대안적 폐쇄 수단으로 적용하면서 예컨대 전형적인 열 밀봉 장비에 의해 밀봉될 수 있다.)
본 발명의 양태는 하기 실시예에 의해 추가로 예시된다. 본 실시예에 이용된 다른 조건 및 설명뿐만 아니라 이의 특정 물질 및 양은 본 발명을 부적절하게 한정하는데 사용되어서는 안된다.
몇몇 중합체 필름을 옴니우스 칼라 프레스(필름의 인쇄를 위한 칼라 프레스)를 제공하는 발명의 상세한 설명에 따라 인디고 E-프린트 1000 칼라 프레스(인디고 리미티드에 의해 제조된 페이퍼의 인쇄를 위한 칼라 프레스)상에서 인쇄하여 이후에 수행될 인쇄 공정을 모의시험하였다. 이들 필름의 결과를 실시예 1 내지 4에 개시한다.
이후, 몇몇 전처리되지 않은 중합체 필름을 유사한 방식으로, 동시에 옴니우스 칼라 프레스상에서 인쇄하였고, 이들 필름의 결과를 실시예 5 내지 14에 개시한다.
인쇄후 열처리 전 및 후의 2개의 다층 튜브 물질의 수행능력을 측정하였고, 이의 결과를 실시예 15 내지 18에 제시한다.
실시예 1 내지 4
표면 장력을 변화시키면서 4개의 필름으로부터의 시이트를, 옴니우스 칼라 프레스에서 이미 수행된 조건들을 모의시험하는 방식으로 E-프린트 1000 프레스를 통해 수행하였다. 토파즈(Topaz, 상표명) 하도제(인디고 리미티드)로 전처리된 필름뿐만 아니라 전처리되지 않은 필름을 시험하였다. 필름으로의 인쇄된 이미지의 접착력뿐만 아니라 인쇄된 이미지를 수용하는 필름의 능력을 측정하였다.
인쇄된 이미지로부터 감압성 접착제(PSA) 테이프의 스트립을 적용한 후 제거하고, 이미지가 필름상에 유지되는지의 여부를 측정함으로써, 후자의 성질을 측정하였다. 이의 결과를 "양호", "불량" 또는 "실패"로 제시한다.
하기에 개시된 표에서, 하기 중합체 필름을 하도제를 사용하거나 사용하지 않고 시험하였다:
1. EG(상표명) 폴리에틸렌 테레프탈레이트(뉴져지주 노스 버겐 소재의 아메리테이프 인코포레이티드(Ameritape, Inc.))
2. 카프란(Capran, 상표명) 사란-코팅된 나일론(뉴져지주 모리스타운 소재의 얼라이드 시그날 인코포레이티드(Allied Signal, Inc.))
3. 폴리프로필렌 표면층을 갖는 크라이오백(Cryovac, 상표명) 다층 성형 필름(사우쓰캐롤라이나주 던칸 소재의 더블류알 그레이스 앤드 캄파니(W.R. Grace & Co.))
4. 균질한 에틸렌/옥텐 공중합체의 외층을 갖는 크라이오백 다층 필름(더블류알 그레이스 앤드 캄파니)
샘플 순번 표면 장력(dyne) 표면층의 융점(℃) 전처리하지 않음 전처리함
인쇄 접착 인쇄 접착
1 54 265 불량 실패 양호 양호
2 38 225 불량 실패 양호 양호
3 32 미만 161 실패 - 불량 실패
4 32 미만 100 양호 양호 양호 양호
표 1의 데이터로부터 알 수 있는 바와 같이, 접착력이 합격한 전처리하지 않은 필름은 단지 실시예 4뿐이었다. 또한 상기 데이터로는 인쇄성과 표면 장력 사이의 관계가 분명하지 않다.
실시예 5 내지 14
10개의 미처리된(즉, 전처리하지 않은) 필름을 옴니우스 원 샷(One Shot) 칼라 프레스상에서 수행하여 인쇄도를 측정하였다. 필름은 하기와 같다:
5. 에스코렌(Escorene, 상표명) LD-318.92 에틸렌/비닐 아세테이트 공중합체(엑손)
6. XU59220.01, 균질한 에틸렌/옥텐 공중합체(다우(Dow))
7. PE-1042CS5 저밀도 폴리에틸렌(텍사스주 달라스 소재의 렉센 프로덕츠(Rexene Products))
8. 다우렉스(Dowlex, 상표명) 2045.03 선형 저밀도 폴리에틸렌(다우)
9. 에스코렌 PD-9302 프로필렌/에틸렌 공중합체(엑손)
10. 에스코렌 PD-3345 폴리프로필렌(엑손)
11. 어피너티(Affinity, 상표명) PL 1140 균질한 폴리에틸렌(다우)
12. 어피너티 PL 1850 균질한 폴리에틸렌(다우)
13. 에스코렌 LD 409.09 저밀도 폴리에틸렌(엑손)
14. 설린(Surlyn, 상표명) 1705 이오노머(델라웨어주 윌밍톤 소재의 듀퐁 드 네무어(DuPont de Nemours))
인쇄된 이미지를 수용하는 필름의 능력을 "합격" 또는 "실패"와 같이 하기에 기록하여 결과를 측정하였다. 인쇄되는 필름에서, 인쇄된 이미지와 함께 접착력을 유지하는 이들의 능력(실시예 1 내지 4에 기술된 PSA 테이프 시험을 사용함)을, 또한 "양호", "허용가능" 또는 "불량"으로서 하기에 기록하여 결과를 측정하였다.
샘플 순번 융점(℃) 인쇄 접착
5 98 합격 불량
6 100 합격 허용가능
7 112 합격 불량
8 123 합격 불량
9 139 실패 --
10 161 실패 --
11 102 합격 양호
12 98 합격 양호
13 112 합격 불량
14 98 합격 양호
표 2의 데이터로부터 알 수 있는 바와 같이, 약 130℃ 미만의 융점을 갖는 중합체 필름은 비록 화학적 또는 산화적 전처리 단계의 부재하에서도 인쇄할 수 있었다. 130℃ 이상의 융점을 갖는 중합체 필름을 성공적으로 인쇄할 수 없었다.
상기 데이터로부터는 접착력에 대한 어떠한 경향도 분명하게 파악할 수 없었다.
실시예 15 내지 18
융점이 94℃인 균질한 에틸렌/옥텐 공중합체를 갖는 크라이오백 다층 튜브 물질(더블유알 그레이스 앤드 캄파니)을, 인쇄한 후 약 1.07m/분(35ft/분)에서 99℃(210℉)를 통해 통과하기 전(실시예 15) 및 후(실시예 16)에 잉크 접착력을 (실시예 1 내지 4에 기술된 PSA 테이프 이동 시험을 사용하여) 시험하였다.
에틸렌/비닐 아세테이트 공중합체와 LLDPE의 블렌드를 포함하는 표면층을 갖는 크라이오백 다층 튜브 물질(더블유알 그레이스 앤드 캄파니)을, 또한 인쇄하고 선행의 파라그래프로 개시한 방식으로 열수 터널을 통해 통과시키기 전(실시예 17) 및 후(실시예 18)에 잉크 접착력을 시험하였다.
이미지의 접착력을 "불량", "허용가능", "양호" 및 "탁월"의 등급으로 결과를 표 3에 제시한다.
샘플 순번 접착
15 양호
16 탁월
17 양호
18 탁월
표 3에서, 인쇄된 필름이 열처리된 후에 필름의 열수축 동안 중합체 필름 이미지의 중합체 필름으로의 접착력이 개선된다는 놀라운 사실이 제시되어 있다.
본 발명의 범주 및 취지에 벗어나지 않는 다양한 개질 및 변형은 당해 분야의 숙련자에게 자명할 것이다. 본 발명은 본원에 개시된 예시 양태에 부적절하게 한정되지 않는다.

Claims (19)

  1. a) 융점 및 비캣(Vicat) 연화점중 하나 이상이 약 130℃ 이하인 열가소성 중합체를 함유하는 표면 중합체층을 포함하는 기재 필름; 및
    b) 상기 표면 중합체층상의, 중합체 필름의 형태인 인쇄된 이미지
    를 포함하는 인쇄된 중합체 필름.
  2. 제 1 항에 있어서,
    열가소성 중합체의 융점 및 비캣 연화점중 하나 이상이 약 125℃ 이하인 인쇄된 중합체 필름.
  3. 제 1 항에 있어서,
    열가소성 중합체가 에틸렌으로부터 유도된 단량체 단위(mer unit)를 포함하는 인쇄된 중합체 필름.
  4. 제 1 항에 있어서,
    기재 필름이 표면 중합체층에 적층된 하나 이상의 중합체층을 추가로 포함하는 인쇄된 중합체 필름.
  5. 제 1 항에 있어서,
    기재 필름이 시이트 물질상에 지지되어 있는 인쇄된 중합체 필름.
  6. 제 1 항에 있어서,
    기재 필름이 패키지를 형성하도록 밀봉되어 있는 인쇄된 중합체 필름.
  7. a) 융점 및 비캣 연화점중 하나 이상이 약 130℃ 이하인 열가소성 중합체를 함유하는 표면 중합체층을 포함하는 기재 필름; 및
    b) 상기 표면 중합체층상의, 중합체 필름의 형태인 인쇄된 이미지
    로 본질적으로 이루어진 인쇄된 중합체 필름.
  8. 제 7 항에 있어서,
    열가소성 중합체의 융점 및 비캣 연화점중 하나 이상이 약 125℃ 이하인 인쇄된 중합체 필름.
  9. 제 8 항에 있어서,
    열가소성 중합체가 에틸렌으로부터 유도된 단량체 단위를 포함하는 인쇄된 중합체 필름.
  10. 제 7 항에 있어서,
    기재 필름이 표면 중합체층에 적층된 하나 이상의 중합체층을 추가로 포함하는 인쇄된 중합체 필름.
  11. 제 7 항에 있어서,
    기재 필름이 시이트 물질상에 지지되어 있는 인쇄된 중합체 필름.
  12. 제 7 항에 있어서,
    기재 필름이 패키지를 형성하도록 밀봉되어 있는 인쇄된 중합체 필름.
  13. 중합체 필름 이미지를 가열된 판으로부터 기재 필름(이 필름은 융점 및 비캣 연화점중 하나 이상이 약 130℃ 이하인 열가소성 중합체를 함유하는 표면 중합체층을 포함한다)의 표면으로 이동시키는 단계를 포함하는, 인쇄된 중합체 필름의 제조 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    열가소성 중합체의 융점 및 비캣 연화점중 하나 이상이 약 125℃ 이하인 방법.
  15. 제 13 항에 있어서,
    중합체 필름 이미지가 하나 이상의 유형의 안료를 함입하는 열가소성 중합체를 포함하는 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    하나 이상의 유형의 안료 입자를 함입하는 열가소성 중합체가, a) 비극성 액체; b) 다수의 일체적 섬유(이 섬유는 다른 유사 입자의 유사 섬유와 매팅(matting)될 수 있다)가 연장되어 있는 열가소성 중합체 입자; c) 전하 지향성 화합물(charge director); 및 d) 선택적으로, 상기 전하 지향성 화합물의 전기성을 안정화시키는 화합물을 포함하는 토너로부터 유도되는 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    열가소성 중합체 입자가 에틸렌으로부터 유도된 단량체 단위를 포함하는 중합체를 포함하고, 선택적으로 비닐 아세테이트로부터 유도된 단량체 단위를 추가로 포함하는 방법.
  18. 제 13 항에 있어서,
    열가소성 중합체가 균질한 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 선형 저밀도 폴리에틸렌, 에틸렌 및 (메트)아크릴산으로부터 유도된 단량체 단위를 포함하는 중합체의 금속염, 또는 에틸렌/비닐 아세테이트 공중합체인 방법.
  19. 제 13 항에 있어서,
    중합체 필름 이미지가 정전기적 방법을 사용하여 제조되는 방법.
KR1019997006568A 1997-01-22 1998-01-20 인쇄된 중합체 필름 및 이의 제조 방법 KR20000070337A (ko)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
US787,561 1997-01-22
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