KR20090082258A - 광변색성 시스템을 위한 광 흡수층 - Google Patents

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캐슬린 호우크스트라
데이비드 제이 니콜스
로스 버니
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시바 홀딩 인크
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Abstract

광변색성 착색제를 함유하는 하부 층에 부착된 광 흡수층을 포함하고, 상기 광변색성 착색제는 UV 광에 노출됨에 의해 활성화되어 가역적 색 전환을 일으키며, 이러한 가역적 색 전환의 속도는 온도에 따라 좌우되는, 조성물을 제공한다. 광변색성 착색제를 포함하는 기재에 UV 및/또는 특정 파장의 가시광선에 대한 이의 원치않는 노출로부터 이를 보호하기 위하여 자외선 광 및/또는 가시광 흡수층을 열전사 또는 잉크 젯을 통해 용이하게 도포할 수 있다. 상기 조성물은 온도 시간 지시제(TTI)로 용이하게 사용된다.
광변색성, UV 광, 광 흡수층, 열전사, 잉크 젯, 온도 시간 지시제.

Description

광변색성 시스템을 위한 광 흡수층 {Light absorbing layer for photo-chromic systems}
광변색성 조성물이 제공되며, 여기서 광변색성 착색제를 함유하는 하부 기재 또는 층에 광 흡수층이 부착되고, 이러한 광변색성 착색제는 UV 광에 노출됨에 의해 활성화되어 가역적 색 전환(color reversion)을 일으키며, 이러한 가역적 색 전환은 온도에 따라 좌우되는 속도로 일어나고, 상기 색 전환 속도는 온도에 따라 좌우된다. 광변색성 착색제를 포함하는 기재에 UV 및/또는 특정 파장의 가시광에 대한 원치않는 노출로부터 이를 보호하기 위해 광 흡수층을 열전사 또는 잉크 젯을 통해 편리하게 도포할 수 있다.
광변색성, 열-변색성 및 전기-변색성 물질은 모두 공지되어 있으며, 다양한 상업적 용도에 광범위하게 사용된다. 이들 "X-변색성" 물질은 특별한 자극제에 노출시, 색을 변화시키는, 즉 상기 물질들의 가시광선에 대한 흡광도 및 투과율을 변화시키는 물질이다. 예를 들면, 광변색성 물질은 광의 특정 파장, 예를 들면, UV 광에 노출시 색을 변화시키며; 열변색성 물질은 특정량의 열에 노출시 색을 변화시키고; 전기-변색성 물질은 특정 전기 전압에 노출시 색을 변화시킨다.
상기 물질들을 특별한 자극제에 노출시킬 경우, 물론 다른 변화, 예를 들면, 분자 구조, 전도도, 적외선 흡수율, UV 흡수율 등의 변화가 일어날 수 있지만, 본 발명에서 관심이 있는 것은 관찰 가능한 색 변화, 및 광변색성 물질의 색 변화에 영향을 주는 요인들이다.
광변색성 물질들, 예를 들면, 광변색성 염료들 및 안료들은 특정 파장의 광, 즉 활성화 광(activating light)에 노출시 색 변화된 다음, 이들 파장에 더 이상 노출되지 않으면, 이들의 본래 색으로 전환된다. 색 변화는 한 색상에서 다른 색상으로 또는 비착색 물질에서 착색 물질로 또는 이와 반대로 일어날 수 있다. 상업적인 광변색성 물질의 한 예는 외부 일광의 UV 성분에 노출시 어둡게 된 다음, 착용자가 UV 광이 덜 존재하는 내부로 들어가거나, 일몰시 및 하늘이 어두워지는 경우, 비착색 형태로 되돌아가는 안경이다.
광변색성 물질이 활성화 광에 노출되는 경우, 색의 변화 또는 형성과 관련된 기간 및, 본래 색으로의 전환과 관련된 기간이 존재한다. 특정 조건하에 색 전환이 일어나는데 얼마나 오래 걸리는 지에 대한 인식 및 이러한 변화가 일어나는 속도에 영향을 주는 요인에 대한 이해는 색 변화 과정을 시간에 대한 척도 및 주변 조건들의 누적된 영향에 대한 척도로서 사용할 수 있도록 한다.
예를 들어, 만일 제품을 활성화 UV 광에 노출시키는 경우 제품이 착색되고, 실온에서 제품이 무색 상태로 전환되는데 얼마만큼의 기간이 걸릴지를 안다면, 단순히 제품을 주시함으로써, UV 노출 이후로 이러한 기간이 경과되었는지의 여부를 알 수 있다. 명백히, 광변색성 물질이, 상기 전환이 일어나는 기간 동안, 활성화 UV 광에 다시 노출된다면, 상기 전환 기간은 연장된다.
부패하기 쉬운 제품의 취급과 관련한 모니터링을 위한 색-변화 또는 색-형성 온도 민감성 지시제가 당해 분야에 익히 공지되어 있다. 이러한 부패하기 쉬운 제품은, 예를 들면, 식품, 약제, 생물학적 물질, 화학적 물질, 피복 조성물, 접착제, 향장품, 식품 첨가물, 사진용품 및 백신이다. 몇몇 시간-온도 통합 지시제 시스템 및 장치가 또한 제안되었다. 특정 기간 동안 일정한 온도에서 저장된 제품의 누적된 값으로서 온도 및 시간을 모니터링하기 위한 지시제 시스템 및 장치에 대한 관심이 증가되고 있다. 특히, 이러한 지시제 시스템은 제품이 과도한 온도 노출로 인해 품질 손실의 시점 또는 안전하지 않은 상태에 도달한 때를 표시(signaling)하기 위해 사용된다.
저장되거나 선적되는 온도 민감성 상품의 고온 노출량을 나타내는 효소 색 지시제를 사용하는, TTI로도 공지된 온도 시간 지시제가 시판중이다. 상기 효소 색 지시제는, 플라스틱 버블 스트립에 압력을 가함으로써 효소, 기질 및 지시제를 방출시켜 서로 반응하게 함으로써, 모니터링 기간의 개시시에 활성화된다. 다른 지시제 시스템은 중합 반응을 기본으로 하지만, 이 시스템은 사용 전에 동결 저장되어야 한다. 또한, 종이 스트립을 따라 확산되는 염색된 왁스를 기본으로 하는 제품이 공지되어 있다.
최근에, UV 활성화된 광변색성 착색제, 예를 들면, 광변색성 염료 및 안료가, 이러한 개념적으로 단순하고, 용이하게 가공할 수 있는, 타이밍 디바이스(timing device)에서 사용될 수 있는 것으로 밝혀졌다. 예를 들면, 특정 광변색성 착색제의 색 전환이 고온에서 얼마나 더 빨리 일어날 수 있는 지가 알려져 있으며, 변화하는 온도 프로필에 따라 전환 속도가 계산될 수 있다. 따라서, 활성화 광에 노출된 후에 일어나는 광변색성 착색제의 색 변화에 대한 시간 및 온도의 누적 효과에 기초하여, 온도 시간 지시제(TTI: temperature time indicator)가 제조될 수 있다.
본원 명세서에 전문이 참조로 인용되는 미국 특허 제7,081,364호는 이러한 TTI를 기술하고 있다.
그러나, 활성화 광에 노출 후, 즉 광 활성화 후, 활성화된 안료가 활성화 광에 추가로 노출되지 않도록 보장하기 위하여 주의해야 하며, 그 이유는 이러한 추가 노출은 계산된 전환 기간이 정확하지 않게 되도록 할 것이기 때문이다. 미국 특허 제7,081,364호의 TTI는 초기 활성화 UV 방사선 조사 이후 도포된 황색 셀로판 필름 또는 다른 황색 중합체에 의해 추가의 광 노출로부터 보호된다. 이러한 문제점을 해결하기 위한 보다 양호한 해결책이 필요하다.
이러한 문제점은 UV 광에 대한 노출에 의해 활성화되는 광변색성 착색제를 함유하는 하부층을 보호하는 광 흡수층을 제공하는 본 발명에 의해 해결된다. 광 흡수층은 열전사, 핫 스탬프 또는 잉크 젯 공정에 의해 용이하게 도포되며, 두 공정은 모두 현재 인쇄 적용시 통상적이다. 따라서, 광 흡수층은, 활성화 광에 대한 추가의 그리고 의도하지 않은 노출에 의해 색전환 공정이 방해되는 것으로부터 색 전환 공정을 보호함으로써, 계산된 온도 의존적 색 전환 속도의 정확성을 보장하도록 한다.
본원 명세서에 전문이 참조로 인용되는 미국 특허 제6,855,666호는 UV 유도된 페이드(fade)로부터의 인쇄된, 염료에 기초한 화상을, 중합체성 결합제 중 하이 드록시페닐 트리아진 UVA 2 내지 30 중량%를 포함하는 열전사 가능한 보호용 상부 피복물을 사용하여 보호하는 것을 기술하고 있다.
본원 명세서에 전문이 참조로 인용되는 미국 특허 제4,522,881호는 내열성 기재 및 투명한 UV 차폐층을 포함하는 커버 필름을 기술하고 있으며, 이때 UV 차폐층은 열에 의해 종이로 전사된다.
미국 특허 제6,855,666호 및 제4,522,881호 둘 다는, 포토-페이드로부터의 염료에 기초한 화상을, UV 광을 흡수하는 상부 라미네이트를 사용하여 보호하는 통상적인 실시에 관한 것이다.
본원 명세서에 전문이 참조로 인용되는 미국 특허 공개공보 제20060130734호는 TTI 지시제로도 공지된, 인쇄된 시간-온도 통합 지시제를 기술하고 있으며, 이때 이 지시제는 기재, 예를 들면, 포장재 위에 인쇄된다. TTI는 기재 상의 임의의 보호층; 확산층; 상기 기재 상의 또는 상기 보호층 상의 또는 상기 확산층 상의 제제 A 및 B; 임의의 외부 보호층; 및 임의의 외부 기재층을 포함한다. 인쇄된 TTI 지시제는 제제 A 및 B가 서로 접촉하도록 함으로써, 부패 가능한 제품의 포장시 또는 부패 가능한 제품의 포장 개방시 선택적으로 활성화된다.
본원 명세서에 전문이 참조로 인용되는 미국 특허 제5,756,356호는 지시제 물질을 기술하고 있으며, 또한 산화-중합성 염료(제제 A) 및 산화제(제제 B)를 비-접촉 상태로 제공(여기서, 상기 제제 A 및/또는 제제 B는 수지 또는 액체 매질일 수 있는 캐리에 속에 보유된다)함을 포함하는, 시간 또는 온도 시간 누적값을 색 변화로서 지시하는 방법을 기술하고 있다.
기록 물질은 본원 명세서에 전문이 참조로 인용되는 EP 제1048477호에 제공되며, 이러한 기록 물질은 직접 열 화상화 장치에 사용하기에 적합하고, 이는 직접 열 화상화 장치에 의한 열의 적용에 의해 비활성 상태에서 활성 상태로 전환될 수 있는 하나 이상의 지시제 화합물을 함유한다.
본원 명세서에 전문이 참조로 인용되는, 제WO 01/64430호는 지시제 시스템을 기술하고 있으며, 이는 열적으로 민감한 부패하기 쉬운 제품의 유니트에 부착된다. 당해 지시제 시스템은 색-형성 고온 인쇄 조성물을 포함하는 직접 자체-부착성 열 라벨지의 사용, 및 기재, 접착성 조성물 및 활성화 성분(당해 활성화 성분은 직접 열 코팅에 적용될 때, 상기 1차 조성물과 배합되어 이의 색 형성 반응을 가능하게 한다)을 포함하는 자체-부착성 탭 또는 라벨의 형태의 2차 활성화 부재 성분의 사용을 포함한다.
발명의 요지
본 발명은 본원 명세서에서 광변색성 물질의 활성화로도 언급되는, 의도하지 않은 충전을 방지하기 위한 UV-VIS 보호용 필터로서 작용하는 광 흡수층을 제공한다. 광변색성 물질의 "충전(charging)" 또는 "활성화"는 특정 파장의 UV 또는 가시광에 대한 광변색성 착색제의 노출에 의해 일어나는 가역적인 색 변화를 의미한다.
광 흡수층은 물론 모든 광을 차단하지 않고, 오히려 하부층이 사용 동안 재활성화되지 못하도록 하기에 충분하게 활성화 광을 차단한다. 광 흡수층은 또한 광, 예를 들면, UV 광 및 특정 파장의 가시광을 다양한 방식으로 차단하며, 예를 들면, 광은 광 흡수층 성분에 의해 흡수되거나 반사될 수 있다.
광 흡수층은 감광 물질 위에, 예를 들면, 디지탈 인쇄 및 다른 인쇄 방법, 예를 들면, 열전사, 핫 스탬프 및 잉크 젯 인쇄를 통해 용이하게 인쇄될 수 있다. 본 발명의 유용한 특징은 이들 방법이 감광 물질을 함유하는 기재 위에 광 흡수층의 고속, 인-라인 도포를 허용한다는 것이다. 열전사 인쇄 또는 핫 스탬프의 경우에, UV-VIS 필터 조성물을 캐리어 리본 위에 피복한 후, 열전사 인쇄 또는 핫 스탬프에 사용하여 UV-VIS 필터 조성물을 감광성 물질 상에 전달한다. 필터의 잉크 젯 전달의 경우에, UV-VIS 필터 조성물은 잉크 젯 프린트 헤드 또는 분무 노즐에 의해 전달되는 습식 잉크이다.
광변색성 조성물로서, 상기 조성물은 광변색성 착색제를 함유하는 하부 층에 부착된 하나 이상의 자외선 광 및/또는 가시광 흡수층을 포함하고, 상기 광변색성 착색제는 UV 광에 노출됨에 의해 활성화되어 가역적 색 전환을 일으키며, 이러한 가역적 색 전환은 온도에 따라 좌우되는 속도로 일어나고, 상기 광흡수 층은, 하이드록시페닐벤조트리아졸, 벤조페논, 벤즈옥사존, α-시아노아크릴레이트, 옥사닐리드, 트리스-아릴-s-트리아진, 포름아미딘, 신나메이트, 말로네이트, 벤질리덴, 살리실레이트 및 벤조에이트 자외선 광 흡수제로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 자외선 광 흡수제의 층의 전체 중량을 기준으로 하여, 1 내지 60 중량%의 양으로 결합제를 포함하는, 광변색성 조성물이 제공된다.
상기 조성물은 시간 온도 지시제로서 사용된다.
바람직하게는, 광 흡수층은 상기 층의 전체 중량을 기준으로 하여, 상기 언급한 자외선 광 흡수제를 30 중량% 초과, 예를 들면, 35 내지 60 중량%로 포함한다.
광 흡수층은 가시광선 영역에서 충분히 투명하여 광변색성 물질의 가역적 색 변화를 가시적으로 볼 수 있다.
광 흡수성 조성물은 하이드록시페닐벤조트리아졸, 벤조페논, 벤즈옥사존, α-시아노아크릴레이트, 옥사닐리드, 트리스-아릴-s-트리아진, 포름아미딘, 신나메이트, 말로네이트, 벤질리덴, 살리실레이트 및 벤조에이트 자외선 광 흡수제로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 하나 이상의 성분을 포함할 수 있다.
하부층은 통상 기재 층이다.
광 흡수층은 통상, 광변색성 착색제를 함유하는 하부 기재에 부착되며, 이때 착색제는 활성화 UV 광에 사전 노출된다. 색 전환은 광변색성 착색제가 광변색성 착색제 부재하의 UV 광 노출시의 이의 색상으로 되돌아가는 과정이다. 이러한 경우에, 광변색성 착색제를 UV 광에 노출시킨 후에 가능한 한 빨리 광 흡수층을 도포하는 것이 일반적으로 바람직하다. UV 광의 양 및 파장은 미리 정해지며, 존재하는 광변색성 착색제에 따라 좌우된다.
광변색성 착색제를 함유하는 하부 기재는 자체로, 기재에 도포되는 층일 수 있다.
광 흡수층 중의 광 흡수성 조성물의 양을 언급하는 경우에, 제시된 중량%는 광 흡수층 고체를 기준으로 하는 중량%를 의미한다. 즉, 광 흡수층의 도포시 또는 도포 후에 증발되는 휘발성 물질, 예를 들면, 광 흡수층의 제조시 사용될 수 있는 용매는 "광 흡수층의 전체 중량"의 일부가 아니다.
UVA로도 언급되는 자외선 광 흡수제는 널리 공지된 화합물이며, 다수가 시판중이다. 광 흡수층에 존재하는 UVA의 양은 상기 층의 두께에 부분적으로 좌우된다. 얇은 층은 두꺼운 층과 동일한 양의 UV 광을 흡수하기 위하여 보다 고농도의 UVA를 필요로 한다. 통상, 경제적 이유, 저장상의 이유, 포장상의 이유 및 가공상의 이유로 비교적 얇은 층이 바람직하며, 층의 전체 중량을 기준으로 하여, 35 내지 60 중량%의 UVA 농도가, 층을 박층 필름의 형태로 존재할 수 있게 한다.
예를 들면, 층은 두께가 0.1 내지 1,000 마이크론이지만, 1 내지 500 마이크론 또는 2 내지 100 마이크론 이하의 필름이 바람직하다. 예를 들면, 광 흡수층은 두께가 0.1 내지 50 마이크론이다.
한 양태로, 광 흡수층은 두께가 2 내지 100 마이크론이며, 층의 전체 중량을 기준으로 하여, 35 내지 60 중량%의 UVA를 함유한다.
다른 양태로, 광 흡수층은 두께가 0.1 내지 50 마이크론이며, 층의 전체 중량을 기준으로 하여, 35 내지 60 중량%의 UVA를 함유한다.
광 흡수층의 제형화시에 목표는, 보호를 필요로 하는 영역 상의 광 흡수성 조성물의 적절한 커버리지(coverage)를 수득하는 것이다. 커버리지의 척도는 최종 층, 즉 모든 가공이 완결되고 휘발성 물질이 제거된 후의 광 흡수층의, 단위 면적당 광 흡수성 조성물의 중량이다. 예를 들면, 저농도의 광 흡수성 조성물을 갖는 두꺼운 층은 고농도의 광 흡수성 조성물을 갖는 박층 필름과, 단위 면적당 중량에서 견줄만하다. 통상, 광 흡수층에서의 광 흡수성 조성물의 단위 면적당 중량은 0.7 g/㎡ (0.7 그램 퍼 제곱 미터) 내지 5 g/㎡, 예를 들면, 0.8 내지 4 g/㎡이다. 이들 범위는 본원 명세서에 기술된 제형으로부터 수득할 수 있다. 예를 들면, 2.5 내지 2.8 g/㎡의 커버리지를 갖는 두께가 1 내지 4 마이크론인 얇은 층은, 층의 전체 중량을 기준으로 하여, 광 흡수성 조성물을 30 내지 35 내지 40 중량% 또는 45 중량% 함유한다.
하나를 초과하는 광 흡수층이 본 발명에 사용될 수 있으며, 이때 광 흡수층들은 동일한 조성을 갖거나, 두 개 이상의 광 흡수층들이 상이한 조성을 갖는다. 예를 들면, 상이한 층들은 동일하거나 상이한 중합체성 결합제, 동일하거나 상이한 UVA, 동일하거나 상이한 농도의 UVA를 함유할 수 있으며, 상이한 층들은 동일하거나 상이한 두께로 존재할 수 있다.
상이한 광 흡수층은 또한 상이한 보조-첨가제(co-additive), 예를 들면, 염료, 안료 또는 다른 안정제나 가공 조제, 또는 상이한 농도의 보조-첨가제를 함유할 수 있다.
하나를 초과하는 광 흡수층이 존재하는 경우에, 일반적으로, 예를 들면, 두께가 약 0.1 내지 약 50 마이크론인 보다 얇은 필름이 사용되는 것이 바람직하다.
본 발명에 유용한 UVA는 하이드록시페닐벤조트리아졸, 벤조페논, 벤즈옥사존, α-시아노아크릴레이트, 옥사닐리드, 트리스-아릴-s-트리아진, 포름아미딘, 신나메이트, 말로네이트, 벤질리덴, 살리실레이트 및 벤조에이트 UVA로 이루어진 그룹으로부터 선택된다.
예를 들면, UVA는 하이드록시페닐벤조트리아졸, 벤조페논, α-시아노아크릴레이트, 옥사닐리드, 트리스-아릴-s-트리아진 또는 포름아미딘 UVA를 포함한다. 예를 들면, UVA는 하이드록시페닐벤조트리아졸, 벤조페논 및 트리스-아릴-s-트리아진 UVA로부터 선택되는 화합물을 포함한다. 트리스-아릴-s-트리아진 UVA가 바람직하다.
하나 이상의 UVA가 존재할 수 있다. UVA, 및 제형중 다른 성분은 중합체 및 피복 조성물의 제형화시 통상 실행되는 익히 공지된 방법을 사용하여 광 흡수층 제형속에 결합제와 함께 혼입된다. 이러한 방법에는 블렌딩, 압출, 압축 성형, 브라벤더 용융 가공(Brabender melt processing), 사출 성형, 함침, 현탁, 분산 또는 용해가 포함되며, 통상 사용되는 방법에는 블렌딩, 압출, 브라벤더 용융 가공, 현탁, 분산 또는 용해가 포함된다.
몇몇 광변색성 착색제가 특정 파장의 가시광선, 예를 들면, 400 내지 500 ㎚ 근방의 고에너지 가시광선에 대해 민감하고 이러한 가시광선에 의해 충전될 수 있기 때문에, 염료 및 안료가 광 흡수성 조성물의 일부로서 사용될 수 있다. 이러한 성분이 사용되는 경우, 광 흡수성 조성물의 전체 농도, 즉 UVA 및 염료 또는 안료의 배합 중량은, 층의 전체 중량을 기준으로 하여, 1 내지 60 중량%, 예를 들면, 30 중량% 초과, 예를 들면, 35 내지 60 중량%로 유지된다. 광변색성 착색제의 색 변화가 가시적으로 유지되는 것이 또한 필수적이다.
예를 들면, 본 발명의 한 양태인, 광 흡수성 조성물은 또한, UVA 이외에, 익히 공지된 방법을 사용하여 혼입시키는, 염료, 유기 안료, 무기 착색 안료, 금속 효과 안료, 금속 옥사이드 효과 안료 및 비-금속 옥사이드 효과 안료로부터 선택되는 추가 성분을 함유하며, 이때 광 흡수성 조성물 중 모든 성분의 총량은 층의 전체 중량을 기준으로 하여 1 내지 60 중량%이다.
광 흡수층의 결합제는 천연적으로 발생하는 왁스 또는 합성 왁스, 젤라틴, 천연 고무, 셀룰로즈 또는 화학적으로 개질된 이의 유도체, 예를 들면, 셀룰로즈 아세테이트, 프로피오네이트 및 부티레이트, 셀룰로즈 에테르, 예를 들면, 메틸 셀룰로즈 및 또한 콜로포늄 수지 및 유도체로부터 선택되는 화합물을 포함한다.
결합제는 또한 열가소성 중합체, 탄성 중합체, 열경화성 중합체, 탄성 중합체성의, 본래 가교결합되거나 가교결합된 중합체를 포함할 수 있다. 이러한 열가소성 중합체, 탄성 중합체, 열경화성 중합체, 탄성 중합체성의, 본래 가교결합되거나 가교결합된 중합체의 예로는, 폴리올레핀, 폴리아미드, 폴리우레탄, 폴리아크릴레이트, 폴리아크릴아미드, 폴리카보네이트, 폴리스티렌, 폴리비닐 아세테이트, 폴리비닐 알콜, 폴리에스테르, 할로겐화 비닐 중합체, 예를 들면, PVC, 알키드 수지, 에폭시 수지, 불포화 폴리에스테르, 불포화 폴리아미드, 폴리이미드, 플루오르화 중합체, 실리콘 함유, 카바메이트 중합체 및 이들의 블렌드와 공중합체가 포함되나, 이로써 제한되는 것은 아니다.
통상, 결합제는 열전사 인쇄 또는 잉크 젯 인쇄 기술분야에 통상 사용되는 결합제이다.
광 흡수층은 또한 산화 방지제, 장애 아민, 포스파이트 또는 포스포나이트, 벤조푸란-2-온, 티오시너지스트, 폴리아미드 안정제, 금속 스테아레이트, 핵생성제, 충전제, 윤활제, 유화제, 염료, 안료, 분산제, 형광 증백제, 난연제, 대전 방지제 등 또는 이들의 혼합물과 같은 통상의 첨가제를 포함할 수 있다.
제조
한 양태로, 청구의 범위 제1항에 따르는 조성물은, 광변색성 착색제를 포함하는 기재를 활성화 자외선에 노출시킨 후 즉시, 광 흡수층의 UV 노출 및 도포를 포함하는 다단계 공정의 신속하고 연속적인 수행을 허용하는 단일 기기 또는 직접 연결된 다수의 기기들에서 수행하는 단일 다단계 공정의 일부로서, 제1항 또는 제4항에서 정의되는 바와 같은 광 흡수층을 도포함을 포함하는 공정에 의해 제조된다.
광 흡수층이 도포된 후 하부 기재 광변색성 착색제가 충전된다면, 충전된 광의 세기는 광 흡수층의 차단력을 극복하기에 충분히 높아야 한다.
본 발명의 한 양태는 열전사 인쇄, 핫 스탬프 또는 잉크 젯 인쇄 공정을 통하여 광변색성 착색제를 포함하는 기재에 광 흡수층을 도포하는 공정에 관한 것이다.
본원 명세서에서 열전사 인쇄는, 표준 열전사 인쇄 헤드를 통한 잉크 도포된 필름으로부터 타켓 기재로의 직접 도포 및 화상의 핫 스탬프 또는 핫 로울러 도포가 후속적으로 수행되는 중간 기재상으로의 간접 전사 둘다를 의미한다.
광 흡수층은 통상의 인쇄 공정, 예를 들면, 열전사 또는 잉크 젯 공정에 의해 용이하게 도포된다. 저융점 캐리어, 예를 들면, 왁스와 에틸렌 비닐 아세테이트의 블렌드가 열전사 공정을 위한 편리한 결합제이다. 예를 들면, 본 발명의 결합제 및 UVA를 포함하는 조성물을 캐리어 리본(예: PET 캐리어 리본) 상에 피복시킨 다음, 광변색성 착색제를 포함하는 기재 위에 인쇄한다. 잉크 젯 공정을 통해 도포하는 경우에, 결합제 및 UVA는, 일반적으로 잉크 젯 잉크 및 다른 잉크 젯 제형에서 통상 사용되는, 용매, 예를 들면, 물 및/또는 유기 용매를 포함하는 액체 조성물의 일부이다.
열전사 또는 잉크 젯 도포에 있어서, 광 흡수층이 형성되는 조성물은 임의로 각 기술에서 통상적인 다른 첨가제 또는 조제를 함유할 수 있다. 잉크 젯 도포에서 발견되는 통상 존재하는 물질의 예는, 예를 들면, 본원 명세서에 전문이 참조로 인용되는 미국 특허공보 제2005/0032931호에서 확인할 수 있다.
본 발명의 다른 양태는, 광 흡수층의 결합제 및 UVA를 포함하는, 열전사 리본을 피복시키기 위한 조성물, 또는 광 흡수층의 결합제 및 UVA를 포함하는, 잉크 젯 공정에 유용한 액체 조성물에 관한 것이다.
다른 양태는 제1항 또는 제4항에 따르는 조성물로 피복시킨 열전사 리본에 관한 것이다.
다른 양태는 제1항 또는 제4항에 따르는 조성물을 포함하는 잉크 젯 인쇄 가능한 액체에 관한 것이다.
또한, 광변색성 착색제를 함유하는 기재에 방사선을 조사한 후 즉시, 열전사 또는 잉크 젯을 통해 본원 명세서에 기술된 바와 같이 광 흡수층을 도포함을 포함하는, TTI의 제조 방법이 제공된다.
본원 명세서에 기술된 본 발명의 광 흡수층 및 방법의 이점은, (i) UV 활성화 단계 및 (ii) 열전사 및/또는 잉크 젯 인쇄 단계가 신속하고 유연한 방식으로 수행될 수 있다는 것이며, 이는 즉시 사용 가능한 완전한 TTI를 제조하기 위한 신속하고 편리한 방법을 허용하며, 이러한 방법은 포장 라인으로 직접 통합되어, 예를 들면, 증가된 포장 라인 속도 및 TTI 활성화에 대한 더 큰 제어를 통해, 효율 및 경비 절감을 제공할 수 있다.
TTI는 편리하게는, 부패되기 쉬운 품목을 함유하는 패키지에 부착되는 라벨 또는 라벨의 일부일 수 있다.
TTI는 또한, 제품 또는 포장재에 광변색성 착색제를, 예를 들면, 피복 또는 인쇄에 의해 도포하거나, 제품 또는 포장재 속으로 광변색성 착색제를 혼입시키고, 상기 광변색성 착색제를 UV 광에 노출시켜 목적하는 색 변화를 수행한 후 즉시(여기서, 즉시란 실제로 가능한 한 빨리라는 의미임), 그 위에 열전사 또는 잉크 젯 공정을 통하여 광 흡수층을 도포함으로써, 제품 또는 포장재의 표면 위에 직접 형성될 수 있다.
광변색성 착색제는 광변색성 염료 또는 안료이다. 다양한 광변색성 염료 및 안료가 공지되어 있으며, 다수가 시판중이다. 선택된 광변색성 착색제는 가공 조건에 대해 안정해야 하며, 예상 가능하고 적절한 UV 활성화 속도 및 색 전환 속도 둘 다를 가져야 한다.
본원 명세서에 이미 참조로 인용된, 미국 특허 제7,081,364호는 본 발명의 광변색성 착색제와 같은 가치의 착색제 예를 기술하고 있다. 많은 다른 광변색성 염료 및 안료가 물론 공지되어 있으며, 본원 명세서에 기술된 목적을 위해 사용될 수도 있다. 이들 착색제를 포함하는 조성물은 인쇄 공정을 통하여 도포할 수 있다.
광변색성 착색제로서 유용한 안료 그룹의 특별한 예는 스피로피란이며, 이중 한 예를 하기에 나타낸다:
Figure 112009031742022-PCT00001
본 발명은 감광성 물질, 예를 들면, 시간-온도 지시제 또는 광변색성 잉크를 보호하기 위한, UV-VIS 필터 조성물(광 흡수층) 및 UV-VIS 필터의 고속 인 라인 인쇄법을 제공한다. 이들 필터 조성물은 감광성 물질 상에 필터를 전사하는 열전사, 핫 스탬프, 잉크 젯 인쇄 또는 다른 고속 인 라인 방법을 위한 피복물 또는 잉크일 수 있다. 광변색성 시간 온도 지시제(TTI)를 위한 필터의 경우에, TTI는 통상 충전되며, 광으로부터 TTI를 보호하기 위하여 TTI 위에 필터(광 흡수층)가 즉시 인쇄된다.
본 발명의 광 흡수층은 미국 특허 제6,855,666호의 열전사 가능한 보호용 상부 피복물에 비해 많은 이점을 제공한다. 미국 특허 제6,855,666호가 특정 UV 흡수 트리아진 화합물 2 내지 20%를 함유하는 보호용 상부 피복물을 제공하는 반면에, 본 발명은
- 보다 얇은 필름 층을 허용하는 높은 수준(60 중량% 이하)의 UV 흡수제를 함유할 수 있고,
- 다양한 UV 흡수제, 예를 들면, 벤조트리아졸, 벤조페논 등을 사용하며,
- 열전사 가능한 보호용 상부 피복물로 제한되지 않고, 또한 잉크 젯 인쇄할 수 있으며,
- 보호용 필터의 고속 인 라인 전사를 제공하고,
- 감광성 물질, 예를 들면, TTI 및 광변색성 잉크의 보호를 위한 기재, 특히 광변색성 안료를 포함하는 기재에 도포되는
층을 제공한다.
지금까지, 당해 기술 분야에서는 광변색성 활성에 기초하는 TTI의 보호를 위한 효과적인 UV-VIS 필터를 제공하지 않았다.
본 발명은, 필터 조성물로 혼입될 수 있는 UV 흡수제의 양이, 선행 기술 분야에 개시된 것보다 더 많은 양으로 되도록 허용한다. 이는 UV-VIS 필터가, 당해 필터가 매우 얇은 경우일지라도 우수한 보호를 제공할 수 있게 됨으로써, 상기 필터가 열전사, 잉크 젯 및 훨씬 더 실제적인 다른 인쇄법에 의해 인쇄될 수 있게 함을 의미한다.
본 발명은 신뢰성 있고 단순한 광변색성 시간 및 온도 지시제의 용이한 제조를 손쉽게 하며, 상기 광변색성 시간 및 온도 지시제는 기재의 인쇄와 관련하여 기재 상에서, 적절하게는 모니터링될 최종 제품의 포장 시점에서, 쉽게 제조되고 직접 활성화될 수 있다. 기재는 라벨 또는 포장재일 수 있으며, 이는 플라스틱 또는 다른 중합체, 종이, 카드보드, 금속 또는 유리를 포함할 수 있다.
실시예 1
열전사 조성물의 형태인 광 흡수층을 제조한다.
조성물 g (습윤시) g (건조시) % (건조시)
S-NAUBA 5021, 카나우바 왁스 5 5 40
CGL 777 MPA (PM 아세테이트 중 70%) 7.1 5 40
톨루엔 27.9 0 0
ELVAX 210(톨루엔 중 30%) 8 2.4 20
ELVAX 210은 이. 아이. 듀퐁 드 네모어(E. I. DuPont de Nemours)에서 시판중인 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체이다.
상기 조성물을 표준 피복 제형 및 도포 기술을 사용하여 혼합하고, PET 캐리어 리본 상에 피복한 다음, UV-VIS 방사선에 민감한 잉크를 함유하는 라벨 상에 열전사에 의해 인쇄한다. 상기 조성물은 PET 캐리어 리본 상의 단층 구조물 또는 다층 구조물로 사용된다.
CGL 777 MPA는 하기 화학식의 화합물을 포함하는 트리스-아릴-s-트리아진(제 조원: Ciba Specialty Chemicals)이다.
Figure 112009031742022-PCT00002
실시예 2
실시예 1의 라벨을 먼저 접착 촉진층으로 피복한 다음, 실시예 1의 조성물을 그 위에 인쇄하여 도포한다.
실시예 3
하기 조성물을 표준 피복물 제형 기술을 통해 제조하고, 실시예 1 또는 2에서 상기한 바와 같이 PET 캐리어 리본에 도포하고, 인쇄한다.
% (습윤시) % (건조시)
TINUVIN 477DW(트리스-아릴-s-트리아진 UVA) (발색단 CGL 777 MPA를 함유하는 20% 활성 UV 흡수제, 이는 중합체 속에 1:1 캡슐화되고, 물에 분산됨) GLASCOL 44(아크릴 수지; 제조원: Ciba) MICHEMLUBE 260(합성 중합체 및 왁스를 함유하는 포장 필름재) 50% (10% UV 흡수제, 10% 중합체, 30% 물) 10% 40% 14.3% UVA 14.3% 중합체 14.3% 57%

Claims (13)

  1. 조성물로서, 상기 조성물은 광변색성 착색제를 함유하는 하부 층에 부착된 하나 이상의 자외선 광 및/또는 가시광 흡수층을 포함하고, 상기 광변색성 착색제는 UV 광에 노출됨에 의해 활성화되어 가역적 색 전환(color reversion)을 일으키며, 이러한 가역적 색 전환은 온도에 따라 좌우되는 속도로 일어나고, 상기 광흡수 층은, 하이드록시페닐벤조트리아졸, 벤조페논, 벤즈옥사존, α-시아노아크릴레이트, 옥사닐리드, 트리스-아릴-s-트리아진, 포름아미딘, 신나메이트, 말로네이트, 벤질리덴, 살리실레이트 및 벤조에이트 자외선 광 흡수제로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 자외선 광 흡수제의 층의 전체 중량을 기준으로 하여, 1 내지 60 중량%의 양으로 결합제를 포함하는, 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 광 흡수층의 두께가 0.1 내지 1,000 마이크론인, 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 광 흡수층의 두께가 2 내지 100 마이크론이며, 광 흡수층이 층의 전체 중량을 기준으로 하여, UV 흡수제를 35 내지 60 중량%로 함유하는, 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 광 흡수성 조성물이 염료, 유기 안료, 무기 착색 안료, 금속 효과 안료, 금속 옥사이드 효과 안료 및 비-금속 옥사이드 효과 안료로부터 선 택되는 추가 성분을 함유하며, 이때 광 흡수성 조성물 중의 모든 성분의 총량은 층의 전체 중량을 기준으로 하여 1 내지 60 중량%인, 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 광 흡수층이 트리스-아릴-s-트리아진 UV광 흡수제를 포함하는, 조성물.
  6. 제1항에 있어서, 하나를 초과하는 광 흡수층을 포함하는, 조성물.
  7. 제1항에 있어서, 광변색성 착색제가 스피로피란인, 조성물.
  8. 광변색성 착색제를 포함하는 기재를 활성화 자외선에 노출시킨 후 즉시, 광 흡수층의 UV 노출 및 도포를 포함하는 다단계 공정의 신속하고 연속적인 수행을 허용하는 단일 기기 또는 직접 연결된 다수의 기기들에서 수행하는 단일 다단계 공정의 일부로서, 제1항 또는 제4항에서 정의된 바와 같은 광 흡수층을 도포함을 포함하는, 제1항에 따르는 조성물의 제조방법.
  9. 제8항에 있어서, 광 흡수층을 열전사, 핫 스탬프 또는 잉크 젯 공정에 의해 도포하는 방법.
  10. 제1항 또는 제4항에 따르는 조성물로 피복시킨 피복 열전사 리본.
  11. 제1항 또는 제4항에 따르는 조성물을 포함하는 잉크 젯 인쇄 가능한 액체.
  12. 제8항에 있어서, 온도 시간 지시제의 제조를 위한 방법.
  13. 시간 온도 지시제로서의, 제1항에 따르는 조성물의 용도.
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