KR20170007776A - 디지털 인쇄가능 탑코트 - Google Patents

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KR20170007776A
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polyvinyl butyral
temperature
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제임스 베이커
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애버리 데니슨 코포레이션
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Abstract

각종 인쇄 기술을 사용하여 도포하거나 증착할 수 있는 탑코트가 기재된다. 탑토크 제제는 용매화 폴리비닐 부티릴, 이소시아네이트 또는 우레탄 프리폴리머 및 폴리올을 포함한다.

Description

디지털 인쇄가능 탑코트{DIGITALLY PRINTABLE TOPCOAT}
(관련 출원의 상호참조)
본 출원은 2014년 5월 14일자로 제출된 미국 가출원 제 61/992,938의 이익을 주장하며 그 전체를 참조로 포함한다.
본 발명은 탑코트, 탑코트 제제를 형성 및/또는 증착하는 방법, 및 얻어진 탑코트된 필름 또는 기재에 관한 것이다.
통상, 잉크젯 인쇄로서 더욱 잘 알려진 압전 증착 잉크는 지난 수십년에 걸쳐서 몇 단계의 진화를 거쳐왔다. 풀 용매 인쇄 기술은 대규모 조작을 위한 공업에 있어서, 워크호스가 되고 있지만, 소규모 요구에 대한 기회는 거의 없다. 이들 소규모의 요구를 해결하는 UV 경화 인쇄 잉크, 마일드한 용매(에코용매) 및 라텍스 잉크 등의 새로운 잉크 기술일수록 인쇄는 더욱 짧게 실행되고; 미수식된 캐스트 오가니솔 PVC 필름은 현재 산업 수요를 만족시키기 못하고 있다. 부적합한 인쇄 품질, 잉크 밀도 및 짧은 보관 기간을 지닌 문제들이 기능성 탑코트에 대한 수요를 창출하여 필름의 계면 화학을 지속적으로 변화하는 것을 해결하도록 한다. 상기 탑코트는 얻어진 코팅된 필름에 인쇄성 및 향상된 내후성을 제공한다.
종래, 기능성 탑코트는 저비용으로 압출되고, 블로잉되거나 또는 캘린더된 필름에 기능성을 추가하도록 설계된다. 더욱 신규하고 신속한 인쇄 기술이 균형을 이루어 균질한 계면 화학을 요구해서 지속적으로 인쇄를 행하기 때문에 캐스트 오가니솔 PVC 필름에 대한 탑코트의 사용이 보편화되고 있다. 다양한 필름의 단점을 개선하지만, 상기 탑코트는 문제를 야기하지 않아야 한다. 이것은 상기 탑코트가 포함하는 수지 및 첨가제를 선택할 때, 중요한 인자이다. 수성(waterborne)과 용매성(solventborne) 폴리머 화학 사이의 선택시에, 최종 용도가 고려되어야 한다. 수성 탑코트가 휘발성 유기 화합물(VOCs)의 방출을 낮게 하거나 또는 방출되지 않도록 하여 제공할 수 있지만, 그들의 내구성과 비용이 최종 용도의 요구에 비교하여 검토되어야 한다. 또한, 코팅을 위해 수성 코팅은 길고, 시간 소모가 큰 제조 공정을 정확하게 제작하도록 요구하기 때문에 일관된 제조 능력이 고려되어야 한다.
통상, 용매성 코팅이 VOC 기준은 아니지만, 리버스롤 세트업으로 제조가 용이하고, 그들의 증발된 용매가 열산화기에 의해 이산화탄소로 안전하게 전환될 수 있다. 보다 높은 고체 용매성 코팅은 제조시에 얻어진 이산화탄소 배출을 저감시키면서, 완전하게 용매화시키는 장점이 있다. 코터 상의 건조 동안에 낮은 VOC 코팅은 보다 낮은 VOC 함량을 방출하는 반면에, 오븐을 가열하는데 더욱 많은 천연 가스를 필요로 한다. 열산화기 시스템에 있어서, 현대의 롤투롤 코터가 용매성 코팅 동안에 기체화된 배출된 용매의 연소에 의해 일부분 또는 전체적으로 가열된다. 코터 상에 수성 유체가 코팅되고 건조되는 경우, 재순화 용매로부터 열이 발생되지 않고, 이것은 열산화기를 천연 가스를 연소함으로써 오븐을 가열하는데 필요로 한다. 따라서, 수성 코팅으로부터 추정된 보다 낮은 CO2 배출은 오븐을 가열하고, 코팅을 건조하는데 요구되는 천연 가스의 연소로 인한 과량의 CO2에 의해 상쇄된다.
여과 단계 및 탈가스화 단계는 성공적으로 리버스롤 코팅을 행하는데 수성 탑코트가 매우 중요하다. 이들 단계가 정확하게 행해지더라도 오염되거나 또는 적절하지 않게 제조된 코팅 세트업이 코팅 및 건조 결함을 쉽게 생성할 수 있다. 또한, 코팅 결함은 수성 코팅의 화학 특성에 의해 생성될 수 있고, 공기 접촉시에 쉽게 건조되기 때문에 물 또는 이전 코팅액과 접촉시에 재용해되지 않는다. 이것은 코팅시에 문제가 될 수 있다. 코팅 동안에 건조된 물질이 닙(nip)에 들어가는 경우, 이것은 용매성 코팅과 같이 재용해되지 않는다. 리버스롤, 콤마 또는 나이프 오버롤 코팅 세트업에 있어서, 이들 입자가 코팅에 있어서 줄무늬를 형성하면서 상기 닙에 캐치된다. 또한, 수성 코팅은 배합 동안에 과도한 기포 갇힘 문제가 발생한다. 큰 입자 사이즈를 갖는 에멀전 및 분산액으로 인하여, 본래의 낮은 전단 점성과 함께, 상기 유체에 혼합된 공기는 정지시에 방출되기가 곤란하다. 롤투롤 코팅 동안에 상기 유체의 갇힌 공기가 캐스팅 웹 상에 농축된 공기 기포의 레인을 형성하기 때문에, 상기 공기 갇힘은 코팅 동안에 문제가 될 수 있다. 롤투롤 코팅에 사용되는 경우, 용매성 코팅 용액은 더욱 큰 허용 성능을 제공한다. 상기 폴리머 입자가 현탁액에 존재하기 보다는 완전히 용매화되기 때문에 배합되기가 용이하다. 배합 동안의 유체에 혼합된 가스는 입자 사이즈 분포가 작을수록 더욱 용이하게 방출될 수 있다. 코팅 동안에 건조된 입자가 유체에 포함되는 경우, 이들은 재용해가 더욱 용이할 수 있다. 용매성 코팅은 높은 레벨의 융합을 형성할 수 있고, 이것은 약품 내성 및 옥외 내후성을 개선한다.
상술한 바와 같이, 개선된 인쇄성 및 향상된 내후성을 제공하는 새로운 종류의 용매성 탑코트 제제에 대한 요구가 있어 왔다.
종래 방법과 관련된 단점과 결함이 본 발명에서 이하와 같이 해결된다.
일 형태에 있어서, 본 발명은 (i)적어도 하나의 폴리비틸 부티랄 12%∼35%, (ii) 이소시아네이트, 우레탄 프리폴리머 및 이들의 조합으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나의 에이전트 25%∼45% 및 (iii) 적어도 하나의 폴리올 32%∼52%를 포함하는 탑코트 제제를 제공한다.
다른 형태에 있어서, 본 발명은 기재 상에 탑코트를 형성하는 방법을 제공한다. 상기 방법은 수용면을 규정하는 기재를 제공하는 것을 포함한다. 또한, 상기 방법은 (i) 적어도 하나의 폴리비틸 부티랄 12%∼35%, (ii) 이소시아네이트, 우레탄 프리폴리머 및 이들의 조합으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나의 에이전트 25%∼45%, 및 (iii) 적어도 하나의 폴리올 32%∼52%를 포함하는 탑코트 제제를 제공하는 것을 포함한다. 또한, 상기 방법은 상술 기재의 수용면에 상기 탑코트 제제를 도포하는 것을 포함한다. 또한, 상기 방법은 상기 도포된 탑코트 제제를 경화 및 건조하는 것 중 적어도 하나를 행하여 탑코트를 형성하는 것을 포함한다.
다른 하나의 형태에 있어서, 본 발명은 기재 상에 탑코트를 제공하고, 특히, 상기 탑코트는 본원에 기재된 방법에 의해 형성된다.
구현될 수 있는 것으로 예상되는 바와 같이, 본 발명은 다른 실시형태일 수 있고, 그것의 상세는 본 청구항으로부터 벗어남이 없이 각종 형태에 있어서 변형될 수 있다. 따라서, 도면 및 설명이 일예로서 간주되고 이것으로 한정하는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 따라서, 탑코팅된 기재의 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시형태에 따라서, 탑코팅된 다층 기재의 개략적인 단면도이다.
본 발명은 광범위한 용도에 사용될 수 있는 탑코트 제제에 관한 것이다. 상기 탑코트 제제는 (i) 히드록실 또는 기타 관능성기를 갖는 용매화 폴리비닐 부티랄, (ii) 이소시아네이트 또는 우레탄 프리폴리머 및 (iii) 고분자량 폴리올을 포함한다. 또한, 상기 제제는 (iv) UV 내성 첨가제 및 (iv) 가교 첨가제 등의 기타 성분을 포함할 수 있다.
본 발명은 인쇄성 및 보관 안정성을 제공할 수 있고, 제작성의 용이함을 개선할 수 있기 때문에 종래의 수성 기능성 탑코트를 개선한다. 수성 탑코트 기술에 대한 개선은 본 탑코트 제제를 완전히 용매 용액 처리 가능하다고 생각된다. 용매 용액 처리 가능한 코팅이 완전 융합을 통해서 고품질 필름 형성을 제공하면서 더욱 용이하고 저렴하게 제조된다. 높은 레벨의 필름 융합은 더욱 우수한 내구성 및 옥외 내후성을 제공한다.
다른 실시형태에 있어서, 본 발명은 폴리비닐 클로라이드(PVC), 폴리우레탄, 아크릴 및 각종 가교와 미가교된 용매 캐스트 등의 열가소성 수지 및 핫멜트 열가소성 수지를 사용하여 인장 강도와 내파열성을 제공하는 보강층으로서의 역할을 행하는 다층 필름의 내구성 및 기능성 탑코트를 제공한다.
본 발명의 탑코트 제제는 목적의 지지 기재 또는 필름 상에 직접 코팅, 건조 및 경화시킬 수 있다. 또한, 상기 코팅은 페이퍼 또는 폴리머계 이형지 등의 임시 코팅 기재에 도포되고 건조될 수 있다. 상기 임시 구조체의 코팅면이 연속한 기능층으로 코팅될 수 있거나 또는 영구 기재 또는 필름 구조체 상에 적층되거나 결합될 수 있다. 상기 2개의 구조체의 방법에 있어서, 상기 임시 코팅 기재는 이후에 제거되어 인쇄 수용층을 노출시킬 수 있다.
상기 탑코트 제제는 복수의 다른 방법으로 폴리머 가교를 포함할 수 있다. 상기 제제에 있어서, 제 1 열가소성 수지는 이소시아네이트, 실란 및/또는 금속 킬레이트 가교제로 직접 가교될 수 있다. 상기 가교 방법은 이상적인 인쇄 수용을 위한 폴리머 매트릭스를 변경하지만, 상기 단쇄 가교 방법은 점착력이 없는 필름으로서 상기 폴리비닐 부티랄을 취성으로 하는 경향이 있다. 상기 가교는 분자 길이가 짧아서 상기 폴리머쇄의 이동이 거의 없다.
휨성 및 탄성을 유지하면서 가교 네트워크를 생성하기 위해서, 상기 코팅에서의 제 1 열가소성 수지가 보다 긴 쇄 길이, 보다 큰 분자량 가교제로 가교될 수 있다. 상기 가교 방법은 히드록실 또는 관능성기를 갖는 용매화 폴리비닐 부티랄, 이소시아네이트 또는 우레탄 프리폴리머, 및 하나 이상의 고분자량 폴리올을 사용한다. 통상, 상술의 성분은 균질 혼합물로 제조되고, 이어서 기재 상에 코팅 및 건조된다. 코팅 및 건조 후에, 상기 이소시아네이트 및 폴리올은 반응의 일부가 폴리비닐 부티랄(PVB) 분자 상의 히드록실기와 결합하고, 나머지가 물 또는 다른 불순물이 되는 선형상 장쇄를 형성하기 시작한다. 이어서, 얻어진 필름은 매우 얽혀진 우레탄화된 PVC 구조의 형태가 된다. 상기 장쇄 가교는 주된 열가소성 분자를 연신시키고 더욱 자유롭게 이동시켜 더욱 휨성이 있고, 탄성이 있는 필름을 제조하게 한다.
도 1은 20으로서 총괄적으로 나타낸 하나 이상의 기재 또는 기재층 및 그 상에 위치된 탑코트(30)층 또는 영역을 포함하는 다층 어셈블리(10)의 개략적인 단면도이다. 구체적으로는 상기 기재(들)(20)는 탑코트가 잔존하는 표면 또는 면(22)을 규정한다. 대부분의 실시형태에 있어서, 상기 다층 어셈블리(10)는 인쇄 또는 다른 그래픽 요소를 수용할 수 있는 상기 탑코트(30)의 노출면(32)을 규정한다.
도 2는 20으로 총괄적으로 나타낸 하나 이상의 기재 또는 기재층, 40으로 총괄적으로 나타낸 하나 이상의 탑코트 또는 증간층, 및 30으로서 총괄적으로 나타낸 하나 이상의 다른 탑코트 또는 외층을 포함하는 다른 다층 어셈블리(100)의 개략적인 단면도이다. 구체적으로, 하나 이상의 탑코트 또는 중간층(40)은 상기 기재(들)(20)의 표면(22) 상에 위치되고, 하나 이상의 다른 탑코트 또는 외층(30)은 상기 층(들)(40)의 표면(42) 상에 위치된다. 상기 층(들)(30)의 노출된 외면(32)은 인쇄 또는 다른 그래픽 요소를 수용할 수 있다.
이하, 상기 탑코트 제제, 상기 탑코트를 포함하는 다층 필름, 이와 관련된 방법 및 용도의 더욱 상세와 형태가 기재된다.
탑코트 제제
상술한 바와 같이, 본 발명의 탑코트 제제는 (i) 히드록실 또는 다른 관능성기를 갖는 하나 이상의 용매화 폴리비닐 부티랄 에이전트, (ii) 하나 이상의 이소시아네이트 및/또는 우레탄 프리폴리머 에이전트, 및 (iii) 하나 이상의 고분자량 폴리올을 포함한다.
용매화 폴리비닐 부티랄
폴리비닐 부티랄(PVB)은 폴리[(2-프로필-1,3-디옥산-4,6-디일)메틸렌]으로서도 알려져 있고, (C8H14O2)n의 분자식을 갖는다. PVB는 부틸알데히드와의 반응에 의한 폴리비닐 알콜로 제조될 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 있어서, 상기 PVB는 약 10%~약 28%, 더욱 구체적으로는 12%~24%의 히드록실기의 중량비(폴리비닐알콜에 대해)를 갖는 것에서 선택된다.
다른 실시형태에 있어서, 상기 PVB는 아세틸 관능성기를 갖도록 선택된다. 통상, 아세틸기의 중량비(폴리비닐 아세테이트에 대해)는 약 1%~약 10%, 더욱 구체적으로는 1%~4%이다. 본 발명의 다른 형태에 있어서, 상기 PVB는 히드록실 관능성기 및 아세틸 관능성기의 조합을 포함한다.
다수의 실시형태에 있어서, 상기 PVB는 약 55℃~약 75℃, 특히 58℃~70℃의 범위내의 유리 전이 온도(Tg)를 나타내는 것을 선택한다.
상기 PVB는 하나 이상의 적당한 용매를 포함한다. 다수의 실시형태에 있어서, 상기 PVB는 메탄올, 에탄올, n-프로판올, 이소프로판올(IPA), n-부탄올, sec-부탄올, n-옥탄올, 디아세톤 알콜, 벤질 알콜 및 그들의 조합 등의 알콜류; 메틸 셀로솔브, 에틸 셀로솔브, 부틸 셀로솔브 및 그들의 조합 등의 셀로솔브류; 아세톤, 메틸 에틸 케톤(MEK), 시클로헥사논, 이소포론 및 그들의 조합 등의 케톤류; N,N-디메틸 아세트아미드, N,N-디메틸 포름아미드, N,N-메틸-2-피롤리돈 및 그들의 조합 등의 아미드류; 1,4-디옥산, 테트라히드로푸란(THF), 및 그들의 조합 등의 에테르류; 메틸렌 클로라이드, 클로로포름 및 그들의 조합 등의 임의의 염소화 탄화수소류; 톨루엔, 피리딘 및 그들의 조합 등의 방향족류; 및 부틸 아세테이트, 에틸 아세테이트, 디메틸 술폭시드, 아세트산, 테르핀올, 부틸 카르비톨 및 그들의 조합 등의 기타 에이전트로부터 선택되는 하나 이상의 용매에 용해되거나 용매화된다. 이들 용매 중 하나 이상의 조합이 사용될 수 있다. 다수의 실시형태에 있어서, 상기 용매는 톨루엔, 부틸 아세테이트, 에틸 아세테이트, 메틸 에틸 케톤 및 그들의 조합 중 하나 이상으로부터 선택된다.
PVB는 다양한 제조사에서 시판하고 있다. 본 발명의 탑코트 제제에 사용되어도 좋은 PVB의 비제한적인 예로는 Sekisui Specialty Chemicals of Japan사 시판의 SEKISUI S-LEC-B PVB; 및 Kuraray사 시판의 MOWITAL PVB가 포함된다.
이소시아네이트 또는 우레탄 프리폴리머
본 발명의 탑코트 제제에 있어서, 다양한 이소시아네이트가 사용될 수 있다. 예를 들면, 이하의 이소시아네이트 종류가 잠재적으로 사용될 수 있다: 모노이소시아네이트, 지방족 디이소시아네이트, 방향족 디이소시아네이트 및 폴리머 이소시아네이트. 또한, 모노이소시아네이트가 아닌 이소시아네이트는 폴리이소시아네이트라 불린다. 모노이소시아네이트는 단관능 우레탄에 대해서만 사용된다. 우레탄 합성에 있어서, 디이소시아네이트가 가장 널리 사용된다. 이들이 지방족 및 방향족 디이소시아네이트로 시판되어 있다. 소위, 방향족 우레탄이라 불리는 것의 제조를 위해 방향족 디이소시아네이트가 사용된다. 통상, 방향족 디이소시아네이트의 조합이 얻어지는 탑코터를 더욱 단단하게 하고, 보다 양호한 스크래치 내성을 제공한다. 또한, 방향족 우레탄은 다수의 지방족 우레탄 보다 현저하게 저렴하다. 방향족 우레탄의 하나의 단점은 이들이 황색을 띄기 때문에 백색 또는 밝은 색의 기재 상의 장시간 지속되는 용도에는 적합하지 않다는 것이다.
지방족 디이소시아네이트가 지방족 우레탄에 사용된다. 지방족 우레탄은 동일한 관능성기, 유사한 폴리올 수식제 및 유사한 분자량을 지닌 방향족 우레탄 보다 약간 더 유연하다. 지방족 우레탄의 하나의 장점은 사실상, 비황변이기 때문에 백색 또는 밝은 색 기재 상의 장시간 지속되는 용도에 사용될 수 있다는 점이다.
폴리머 이소시아네이트는 디이소시아네이트보다 우레탄에 적게 사용된다. 이들은 필수적으로 고관능성기(예를 들면, 3 이상) 우레탄에 사용된다. 이소시아네이트 기능성 반응물은 메르캅탄기, 아민기 및 카르복실기가 사용될 수도 있지만, 히드록실기를 갖는 활성 수소 관능성기를 함유하는 화합물과 반응된 폴리이소시아네트로 이루어진다.
통상, 폴리이소시아네이트는 천연이고, 예를 들면, 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 톨루엔 디이소시아네이트(TDI), 디페닐메탄 디이소시아네이트(MDI), m- 및 p-페닐렌 디이소시아네이트, 비톨릴렌 디소시아네이트, 시클로헥산 디이소시아네이트(CHID), 비스(이소시아나토메틸)시클로헥산(H 6 XDI), 디시클로헥실메탄 디이소시아네이트(H 12 MDI), 다이머 애시드 디이소시아네이트(DDI), 트리메틸 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 리신 디이소시아네이트 및 그것의 메틸 에스테르, 이소포론 디이소시아네이트, 메틸 시클로헥산 디이소시아네이트, 1,5-나프탈렌 디이소시아네이트, 크실릴렌 및 크실렌 디이소시아네이트 및 그것의 메틸 유도체, 폴리메틸렌 폴리페닐 이소시아네이트, 클로로페닐렌-2,4-디이소시아네이트, MONDUR MR 또는 MONDUR MRS 등의 시판의 폴리페닐렌 디이소시아네이트, 이소포론 디이소시아네이트(IPDI), 수소화 메틸렌 디페닐 이소시아네이트(HMDI), 테트라메틸 크실렌 디이소시아네이트(TMXDI), 헥사메틸렌 디이소시아네이트(HDI) 또는 IPDI, HDI 또는 HDI의 뷰렛의 트리머 등의 이들 재료의 올리고머 재료 등 및 이들의 혼합물이 포함된다. 각종 이소시아네이트의 조합이 사용될 수 있다.
이소시아네이트와 같이, 본 발명의 탑코트 제제에 각종 우레탄 프리폴리머가 사용될 수 있다. 상기 우레탄 프리폴리머는 이소시아네이트 말단 프리폴리머이다. 이소시아네이트 말단 프리폴리머의 비제한 예로는 방향족 프리폴리머 및 지방족 프리폴리머를 포함한다. 방향족 프리폴리머의 비제한 예로는 톨루엔 디이소시아네이트(TDI), 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트(MDI) 및 p-페닐렌디이소시아네이트(PPDI)를 포함한다. 지방족(및 시클로지방족) 프리폴리머의 비제한 예로는 1,6-헥사메틸렌 디이소시아네이트(HDI), 1-이소시아나토-3-이소시아나토메틸-3,5k5-트리메틸-시클로헥산(이소포론 디이소시아네이트, IPDI) 및 4,4'-디이소시아네이트 디시클로헥실메탄(H12MDI 또는 수소화 MDI)이 포함된다. 예를 들면, TDI 등의 임의의 에이전트는 폴리이소시아네이트 및/또는 우레탄 프리폴리머로서 해당 기술분야에서 공지되고 언급된다. 우레탄 프리폴리머의 조합은 하나 이상의 이소시아네이트와 조합으로 사용될 수 있다.
본 발명의 탑코트 제제에 사용될 수 있는 이소시아네이트 및/또는 우레탄 프리폴리머 에이전트(들)는 하나 이상의 제조사로부터 시판될 수 있다. 비제한 예로는 Bayer Coatings사의 DESMODUR IPDI 이소시아네이트; 및 DESMODUR IPDI 이소시아네이트 및 DESMOPHEN 고분자량 폴리에스테르 폴리올로 제조된 각종 프리폴리머가 포함된다. DESMOPHEN 물질은 폴리올 에이전트와 연관하여 본원에 기재된다.
폴리올
본 발명을 실시할 때 사용할 수 있는 폴리올에 대해서, 반응성 수소 원자를 함유하고, 상기 이소시아네이트 에이전트 또는 우레탄 프리폴리머의 이소시아네이트기 또는 이소시아누레이트기와 반응할 수 있는 임의의 물질을 포함할 수 있다. 이들 물질은 히드록실 관능성 아크릴, 히드록실 관능성 폴리에스테르, 히드록시 관능성 폴리에테르, 폴리아민, 폴리아미드, 단유 알키드, 캐스터 오일, 2차 히드록실기를 갖는 에폭시 수지, 페놀성 수지 및 히드록실 관능성 비닐 수지가 포함된다. 이들 제제의 조합이 사용될 수 있다. 필요한 경우, 하나 이상의 비닐 수지가 사용되어 접착성을 증진시킨다.
상술한 바와 같이, 다수의 실시형태에 있어서, 하나 이상의 폴리올 성분이 고분자량 폴리올 성분이다. 폴리올 에이전트(들)에 대해서, 본원에서 사용되는 용어 "고분자량"이란, 약 1,000~약 6,500의 범위내의 분자량을 말한다. 그러나, 본 발명은 이들 범위 밖의 분자량을 갖는 폴리올(들)의 사용이 포함되는 것이 이해될 수 있다.
본 발명의 탑코트 제제에 있어서, 시판의 하나 이상의 폴리올이 사용될 수 있다. 예를 들면, Bayer Coatings사의 DESMOPHEN 고분자량 폴리에스테르 폴리올이 사용될 수 있다.
(i) 용매화 폴리비닐 부티랄, (ii) 이소시아네이트 또는 우레탄 프리폴리머 및 (iii) 폴리올의 각각의 비율이 얻어진 탑코트의 소망의 물성 및 특성을 제공하도록 조정될 수 있다. 표 1은 탑코트 제제의 총고형분 중량에 기초한 통상의 중량비 및 특정 중량비를 나타낸다.
탑코트 제제에서의 성분의 비율
에이전트(들) 통상( % ) 특정( % )
폴리비닐 부티랄 약 12-25 약 23
이소시아네이트 또는 우레탄 프리폴리머 약 25-45 약 35
폴리올 약 32-52 약 42
추가 성분
또한, 반응 희석제의 포함이 상기 탑코트 조성물의 유동성을 향상시키는데 사용될 수 있다. 이러한 희석제는 폴리머쇄 상의 몇몇 종류의 관능기(들)를 갖는 저분자량 조성물을 포함하고, 경화시에 재료의 점도를 저하시키는 작용을 하고, 이어서 상기 코팅을 폴리머화한다. 그러나, 이들 에이전트는 탑코트가 너무 취성이 되는 정도로 탑코트의 가교 밀도를 증가시킬 수 있다. 상기에도 불구하고, 본원의 개시 내용을 판독할 때, 당업자는 목적의 용도에 적합한 반응성 희석제를 선택할 수 있을 것이다.
또한, 레벨링 첨가제가 가해져 코팅의 표면 장력을 감소시켜 유동성을 개선할 수 있다. 본 발명이 행해질 때 사용될 수 있는 레벨링 첨가제의 예로는 3M Industrial Chemical Products Div., St. Paul, Minn사 시판의 FLUORAD FC-430 불소계 계면활성제 및 Dow Corning Corp., Midland, Michigan사 시판의 57 ADDITIVE 실리콘 첨가제가 포함된다. 본 발명에 따라서 제조된 탑코트 조성물에 포함될 수 있는 다른 첨가제로는 힌더드 아민 UV 안정화제, 힌더드 아민 광 안정화제, UV 흡수제, UV 안정화제, 광학 증백제 및 소포제를 포함한다.
상술한 것 이외에, 상기 탑토크 조성물은 안료, 특히, 금속 안료가 포함되어도 좋다. 이와 같은 안료의 예로는 티타늄 디옥시드, BLANC FIX(즉, 바륨 술페이트), 징크 옥시드, LITHOPONE(즉, 징크 옥시드 및 바륨 술페이트의 혼합물), 및 마그네슘 실리케이트가 포함된다. 색안료 등의 기타 안료가 상기 탑코트 조성물에 포함될 수 있다.
염료, 매트제 및 계면활성제 등의 기타 에이전트가 상기 탑코트 제제에 포함될 수 있다. 이들과 다른 첨가제의 조합이 고려된다.
상기 탑코트 제제에 하나 이상의 첨가제가 다양한 비율로 사용될 수 있다. 통상, 상기 탑코트 제제에 사용되는 첨가제의 총중량비는 0.1%~1.0%이고, 임의의 실시형태에 있어서는 0.1%~0.5%이다. 그러나, 본 발명은 이들 범위 밖의 첨가제의 양의 사용이 포함될 수 있음이 이해될 수 있다.
방법
본 발명은 상술한 탑코트 및 탑코트 제제와 관련된 다양한 방법도 제공한다. 예를 들면, 탑코트를 사용하는 방법은 폴리머 필름 등의 기재가 상기 탑코트 제제로 도포되어 그 상에 인쇄 수용층 및/또는 보호 코팅을 형성하는 것에 제공된다. 더욱 구체적으로는 프린트 또는 기타 인디시아나 그래픽 소자를 수용하는 하나 이상의 영역 또는 표면을 규정하는 기재가 제공된다. 상술한 바와 같은 탑코트 제제가 상기 기재의 영역(들) 및/또는 표면(들)에 제공되고 증착되거나 또는 도포된다. 본원에 증착 기술 및/또는 도포 기술에 대한 상세가 기재된다. 상기 기재 영역 또는 표면 상의 탑코트 제제의 층을 형성하는 등에 있어서, 상기 탑코트의 적당한 증착 및/또는 도포 후, 이어서, 상기 증착된 제제가 적어도 일부 건조되거나 및/또는 경화된다. 본 발명의 다수의 실시형태에 있어서, 이와 같이 도포된 제제가 완전하게 또는 실질적으로 건조 및/또는 경화된다. 예를 들면, 건조 및/또는 경화는 가열 및/또는 UV 방사선 또는 전자빔에 대한 노광 등의 각종 방법으로 행해질 수 있다. 다수의 실시형태에 있어서, 열경화 및/또는 건조가 사용된다. 상기 탑코트의 건조 및/또는 경화의 더욱 상세가 이하에 기재된다.
탑코트 성분의 결합
상기 탑코트 제제는 (i) 하나 이상의 용매화 폴리비닐 부티랄 에이전트, (ii) 하나 이상의 이소시아네이트 및/또는 우레탄 프리폴리머 에이전트(들), 및 (iii) 하나 이상의 고분자량 폴리올의 적당량을 결합함으로써 제조될 수 있다. 상기 성분들을 결합하는 동안에 또는 그 이후에, 종래의 혼합 기술 및/또는 배합 기술이 사용될 수 있다. 임의의 실시형태에 있어서, 얻어진 탑코트 제제는 에멀전, 분산액 또는 현탁액의 형태로 존재한다. 그러나, 다수의 실시형태에 있어서, 상기 탑코트 제제는 균질 혼합물의 형태이다.
탑코트 제제의 도포
상기 탑코트 제제는 다양한 도포 기술 중 하나 이상을 사용하여 소망의 표면 또는 기재에 도포될 수 있다. 코팅 기술의 비제한 예로는 슬롯 다이, 에어 나이프, 브러쉬, 커튼, 블레이드, 플로팅 나이프, 그라비어, 키스 롤, 나이프 오버 블랭킷, 나이프 오버 롤, 오프셋 그라비아, 리버스 롤, 리버스 스무딩 롤, 로드 및 스퀴즈 롤 코팅이 포함된다. 또한, 스프레잉 또는 딥핑 등의 기타 도포 기술이 사용될 수 있음이 이해된다. 라벨 제품에 대해서, 상기 탑코트 조성물은 종래 공정(예를 들면, 다이 커팅, 매트릭스 스트리핑의 공정 등과 함께) 동안의 코팅 온 프레스, 세퍼레이트 코터를 사용한 코팅 오프 프레스 및 기타 도포 방법을 포함하지만, 이들로 한정되지 않는 통상의 임의 기술 또는 방법을 사용하여 흡수층에 도포될 수 있다.
통상, 상기 탑코트의 건조 도포량은 약 1~약 60gsm(g/m2)의 범위일 수 있다. 통상, 상기 도포량은 5~60gsm의 범위내이다. 다른 실시형태에 있어서, 상기 건조 도포량은 약 1~약 40gsm의 범위일 수 있고, 또 다른 실시형태에 있어서, 상기 건조 도포량은 약 1~약 20gsm의 범위일 수 있다.
탑코트의 건조/경화
상술한 바와 같이, 목적의 표면 상의 탑코트 제제의 적당한 증착 또는 도포 후, 통상, 상기 탑코트 제제는 하나 이상의 건조 조작(들) 및/또는 경화 조작(들)을 실시한다. 다수의 실시형태에 있어서, 가열이 상기 탑코트를 건조하고 경화시키는데 사용된다. 상기 탑코트의 건조 동안에, 상기 탑코트 제제에 있어서의 임의의 용매의 모두 또는 실질적인 부분을 목적의 표면 상에 증착된 탑코트로부터 증발 및/또는 제거한다. 더욱 구체적으로, 임의의 실시형태에 있어서, 상승된 온도에서 제1 건조/경화 단계 이후, 상온에서 제 2 건조/경화 단계가 사용된다. 통상, 제 1 단계의 기간은 약 30초~약 20분, 특히, 1분~5분 동안을 포함하고, 다수의 용도에 있어서, 2분이 사용된다. 제 1 단계의 통상 온도는 약 120℉~약 300℉, 특히 180℉~230℉의 온도이고, 다수의 용도에 있어서, 210℉가 사용된다. 임의의 용도에 있어서, 상기 제 1 단계는 210℉에서 2분의 조합을 사용한다.
제 2 단계는 약 6시간~약 1주, 더욱 구체적으로 1일~4일 동안, 임의의 실시형태에 있어서는 3일 동안에 상온에서 상기 탑코트를 홀딩 또는 "드웰링"하는데 사용될 수 있다. 본원에 사용된 용어 "상온"은 약 65℉~약 75℉의 범위내의 온도, 일반적으로는 70℉를 의미한다.
용도
본 발명은 자동차, 건축물, 사이니즈 및 홍보 그래픽 용도에 의도된 필름의 가시면(viewing surface) 상에 사용될 수 있다. 본 발명의 코팅은 렌즈 및 프리즘 시팅 등이 포함된 역반사 물품의 가시면 상에 사용될 수 있다. 헬스케어, 식품 및 음료 산업에 있어서, 본 발명은 폴리에스테르, 폴리프로필렌, 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 및 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)을 포함한 폴리에틸렌 및 금속화 플라스틱 기재 등의 폴리머 필름 상에 코팅되어 내구성이 있는 임시 라벨에 대한 프린트 수용 필름을 제조한다. 다수의 실시형태에 있어서, 상기 탑코트는 용매 잉크젯 프린팅, 레이저 프린팅 및 열전사 프린팅을 포함한 잉크젯 프린팅에 대한 프린트 수용면을 제공하는데 사용할 수 있다.
본 기술의 미래의 용도 및 개발로부터 다수의 이익이 명백해짐이 분명하다.
본원에 기재된 모든 특허, 출원서, 규격 및 논문의 그 전체를 참조로 포함한다.
본 발명은 본원에 기재된 특징 및 형태의 모든 조작 가능한 조합을 포함한다. 따라서, 예를 들면, 하나의 특징이 하나의 실시형태와 연관되어 기재되고 다른 특징이 다른 실시형태와 연관되어 기재되는 경우, 본 발명은 이들 특징의 조합을 갖는 실시형태를 포함하는 것이 이해될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 종래의 방법, 시스템 및/또는 장치와 연관된 다수의 문제를 해결한다. 그러나, 본 발명의 본질을 설명하기 위해서 본원에 기재되고 설명된 구성 요소의 상세, 물질 및 배치의 각종 변경이 첨부된 청구항에 기재된 청구 대상의 원리 및 범위로부터 벗어남이 없이 당업자에게 이루어질 수 있음이 이해될 수 있다.

Claims (23)

  1. 적어도 하나의 폴리비닐 부티랄 12%~35%,
    이소시아네이트, 우레탄 프리폴리머 및 그들의 조합으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나의 에이전트 25%~45%, 및
    적어도 하나의 폴리올 32%~52%를 포함하는 탑코트 제제.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 폴리비닐 부티랄은 약 23%로 존재하는 탑코트 제제.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    이소시아네이트, 우레탄 프리폴리머 및 그들의 조합 중 적어도 하나는 약 35%로 존재하는 탑코트 제제.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 폴리올은 약 42%로 존재하는 탑코트 제제.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 용매를 더 포함하는 탑코트 제제.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 용매는 톨루엔, 부틸 아세테이트, 에틸 아세테이트, 메틸 에틸 케톤 및 그들의 조합으로 이루어지는 군에서 선택되는 탑코트 제제.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 폴리비닐 부티랄은 히드록실 관능성기를 포함하는 탑코트 제제.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 폴리비닐 부티랄은 10%~28% 히드록실기를 포함하는 탑코트 제제.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 폴리비닐 부티랄은 아세틸 관능성기를 포함하는 탑코트 제제.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 폴리비닐 부티랄은 1%~10% 아세틸기를 포함하는 탑코트 제제.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 폴리올의 분자량은 1,000~6,500의 범위인 탑코트 제제.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    안료, 염료, 매팅제, 계면활성제, 유동 첨가제, 레벨링 첨가제 및 그들의 조합으로 이루어지는 군에서 선택되는 첨가제를 적어도 더 포함하는 탑코트 제제.
  13. 기재 상에 탑코트를 형성하는 방법으로서:
    수용면을 규정하는 기재를 제공하는 단계;
    (i) 적어도 하나의 폴리비닐 부티랄 12%~35%, (ii) 이소시아네이트, 우레탄 프리폴리머 및 그들의 조합으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나의 에이전트 25%~45%, 및 (iii) 적어도 하나의 폴리올 32%~52%를 포함하는 탑코트 제제를 제공하는 단계;
    상기 기재의 수용면에 상기 탑코트 제제를 도포하는 단계; 및
    상기 도포된 탑코트 제제의 경화 및 건조 중 적어도 하나를 행하여 상기 탑코트를 형성하는 단계를 포함하는 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 경화 및 건조 중 적어도 하나는 상승 온도에서의 제 1 단계, 이어서 상온에서의 제 2 단계에 의해 행해지는 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 1 단계는 30초~20분 동안에 120℉~300℉의 온도에서 행해지는 방법.
  16. 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서,
    상기 제 1 단계는 1분~5분 동안에 180℉~230℉의 온도에서 행해지는 방법.
  17. 제 14 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 단계는 2분 동안에 210℉의 온도에서 행해지는 방법.
  18. 제 14 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 단계는 6시간~1주 동안에 65℉~75℉의 온도에서 행해지는 방법.
  19. 제 14 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 단계는 1일~4일 동안에 65℉~75℉의 온도에서 행해지는 방법.
  20. 제 14 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 단계는 3일 동안에 70℉의 온도에서 행해지는 방법.
  21. 제 13 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 기재된 방법에 의해 형성된 기재 상의 탑코트.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 기재는 폴리에스테르 필름, 폴리프로필렌 필름, 폴리에틸렌 필름, 금속화 플라스틱 기재 및 그들의 조합으로 이루어지는 군에서 선택되는 탑코트 및 기재.
  23. 제 21 항에 있어서,
    상기 기재는 폴리비닐 클로라이드, 폴리우레탄, 아크릴 및 그들의 조합으로부터 선택되는 탑코트 및 기재.
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