TW201331027A - 耐溶劑可印刷基材及其製造與使用方法 - Google Patents

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Abstract

提供一種可印刷基材，其包含一基底薄片、在該基底薄片之第一表面上的接合塗層、及在該接合塗層上的可印刷塗層。該接合塗層一般能夠包含：由薄膜成形黏合劑所形成的第一交聯材料、一第一可交聯的聚合物黏合劑、一第一交聯劑、及一第一交聯觸媒。該可印刷塗層一般能夠包含：多數個無機微粒及由第二可交聯聚合物黏合劑所形成的第二交聯的材料、一第二交聯劑、及一第二交聯觸媒。也提供在這類可印刷基材上形成影像的方法，連同這類可印刷基板的成形方法。

Description

耐溶劑可印刷基材及其製造與使用方法
本發明有關一種可印刷基材，尤其是曝露在如化學溶劑之嚴苛環境下仍然耐用的可印刷基材以及其製造方法。
印表機可取得性增加，允許一般消費者在許多種紙及標籤上來製成及印刷他們的影像。以這些方法來印刷的墨水組合物，能夠依照所用的印表機型式而變動。無論如何，被印在標籤上的墨水，當被施加到其所標示的產品上時，可能曝露在許多種環境之下。例如，標籤可能曝露在嚴苛化學品(如有機溶劑)之下。曝露在某些環境之下，能夠造成墨水失效及/或從該標籤表面上被移除。
針對噴墨式印刷方法而設計的可印刷表面，典型地係非交聯的或輕度交聯的聚合物層體，其使墨水在印刷期間能夠穿透進入可印刷表面，這是因為交聯典型地也造成噴墨式墨水所用之可印刷層有較高的玻璃轉位點及較低的親合性，導致已印刷材料的較差耐用性。因此，針對於具有改良可印刷特徵及標籤表面上已印刷墨水耐用性的基材(如標籤)而言，係存在有一需求。
本發明的目的及優點，將部份地描述於下文，或經由該描述而為自明的、或可經由本發明實施而加以習得。
一般而言，本發明揭示者係針對於可印刷基材，其包含一基底薄片、在該基底薄片之第一表面上的接合塗層、及在該接合塗層之上的可印刷塗層。接合塗層一般包含由一薄膜成形黏合劑所形成的第一交聯材料、一第一可交聯聚合物黏合劑、一第一交聯劑、及一第一交聯觸媒。可印刷塗層一般包含多數個無機微粒及一由第二可交聯聚合物黏合劑所形成的第二交聯材料、一第二交聯劑、及一第二交聯觸媒。
也提供在這類可印刷基材上形成影像的方法。例如，墨水組合物係能夠被印刷在該可藉由可印刷塗層而被印刷基材外表面上。
也提供用於形成可印刷基材的方法。在一實施例中，一接合塗層前質能夠被施加到一基底薄片的第一表面上及加以固化。該接合塗層一般包含一薄膜成形黏合劑、一第一可交聯聚合物黏合劑、一第一交聯劑、及一第一交聯觸媒。固化在該第一表面上的塗層前質能夠交聯該第一可交聯聚合物黏合劑及形成一第一交聯材料。然後能夠施加可印刷塗層前質至該接合塗層及固化。該可印刷塗層前質一般包含多數個無機微粒、一第二可交聯聚合物黏合劑、一第二交聯劑、及一第二交聯觸媒。固化位在該第一表面上的可印刷塗層前質能夠交聯該第二可交聯聚合物黏合劑及形成一第二交聯材料。
本發明其他特徵及觀點係更詳細地討論於下文。
定義
在本文中所使用的字詞”可印刷”，在意義上包含使影像能夠被安置在一材料之上，尤其是透過噴墨式墨水之使用。
在本文中所使用的字詞”聚合物薄膜”，在意義上包含任何薄片狀聚合物材料，其係擠製或以其他方式形成(如模塑)成為薄片。典型地，聚合物薄膜係不含可察覺的纖維。
在本文中所使用的字詞”聚合物”，一般包含但不限於：均聚物；共聚物，如嵌段、接枝、無規及交迭共聚物；三元共聚物；其混合物及改質者。又，除特別限制之外，”聚合物”一詞應該包含所有可能的幾何材料構形。這些構形包含但不限於全規、間規及無規對稱。
在本文中“有機”一詞係指由碳原子組成的化合物。例如，”有機聚合物”係一種在聚合物主鏈內包含碳原子的聚合物。
在本文中所討論的化學元素係使用其一般的化學縮寫，例如通常見於元素周期表上者。例如，氫係由其通用化學縮寫H表示；氦係由其通用化學縮寫He表示；如此等等。
在本文中，字首”微”表示微米規模(即約1~999 μm)。粒徑大於1000 nm(即1微米或micron)的粒子，通常係指”微粒”，因為微粒規模通常涉及平均粒徑大於1 μm的粒子。
在本發明中，當一層體被描述為”在(on)”或”在(over)”另一層體或基材之上時，應該瞭解的是，除另有說明，該層體能夠直接地彼此接觸或在層體間有另一層體或零件。因此，這些字詞只是描述層體彼此間的相對關係，而無需意指在其”上方”，因為相對位置在上或在下係取決於觀察 者儀器的定向。
10‧‧‧可印刷基材
12‧‧‧基底薄片
14‧‧‧第一表面
15‧‧‧第二表面
16‧‧‧接合塗層
18‧‧‧可印刷塗層
19‧‧‧無機微粒
19a‧‧‧第一多數的無機微粒
19b‧‧‧第二多數的無機微粒
20‧‧‧外表面
22‧‧‧膠黏劑層
30‧‧‧可釋開薄片
32‧‧‧釋開層
34‧‧‧基底薄片
40‧‧‧墨水組合物
本發明完整而可實施的內容，包含對於一般精於本項技藝人士而言之最佳模式，係更加具體地描述於本說明書之其他部份，其包含對於附屬圖式之參照，其中：第一圖係示範性可印刷基材10的示意圖，其具有塗層16及位在基底薄片12之第一表面之上的可印刷塗層18。
第二圖係示範性可印刷標籤基材10的示意圖，其具有一接合塗層16及位在基底薄片12第一表面14上的可印刷塗層18，及位在基底薄片相對表面(即第二表面15)上的膠黏劑層22。
第三圖係第二圖之示範性可印刷標籤基材10被附著到可釋開薄片30之示意圖。
第四圖係可釋開薄片30自第二圖示範性可印刷標籤基材10上被移除之示意圖，其中膠黏劑層22曝露出來。
第五圖係被施加到第一圖示範性可印刷基材10之上的墨水組合物40之示意圖。
第六圖係被施加到第二圖示範性可印刷基材10之上的墨水組合物40之示意圖。
在本說明書及圖式中，重複使用一參考符號係打算代表相同或類似的本發明元件特徵。
現在參照本發明的實施例，其一或更多的例子係述於下文。 每一個例只是為了解釋本發明而提供，而非本發明的限制。事實上對於一般精於本項技藝人士而言，許多修改及變型係能夠在不離開本發明精神範圍之下加以完成。例如，被解說或描述為一實施例的特徵，能夠利用於另一個實施例而產生另一實施例。因此我們想要的是，本發明涵蓋這類落入後附權利項及其等價者範圍內的修改及變型。精於本項技藝人士將會瞭解的是，本文裡的討論只是範例性實施例的描述，並無限制本發明較為寬廣觀點的企圖，該較寬廣觀點係以範例性結構來加以實施。
一般而言，本發明係針對於可印刷基材(即可印刷的標籤基材)，其相對於可印刷基材上的噴墨式印刷，展現出優良的耐用性，即使是曝露在嚴苛環境之下，如有機溶劑等等，亦是如此。又，在已塗層標籤基材上所形成的印刷品質，能夠為一種優良品質，以致於實際上任何影像都能夠被印在該基材上。
尤其是，該可印刷基材包含一基底薄片，在其一表面上具有至少兩個塗層：一接合塗層，及一可印刷塗層。一般而言，該接合塗層係位在該基底薄片及該可印刷塗層之間。參照第一圖，所示者係一示範性的可印刷基材10，其具有一接合塗層16及一位在基底薄片12之第一表面14之上的可印刷塗層18。該接合塗層16及可印刷塗層18係加以安置，以致於塗層16係位在該可印刷塗層18及該基底薄片12之間，允許該可印刷塗層18來界定出該可印刷基材10的外表面20。
接合塗層16及可印刷塗層18一般可為高度交聯材料，以便形成耐溶劑的可印刷基材10，尤其是在未交聯情況下可能令印刷塗層內黏合劑溶解的有機溶劑。在不希望被任何理論限制之下，一般相信的是，塗 層16及可印刷塗層18組合式地運作，連同兩個層體均重度地交聯，產生一種高耐溶劑的表面，其仍維持可由習知印刷加工(包含噴墨式印刷)來印刷。
I.可印刷塗層
可印刷塗層一般能夠被施加到基底薄片上(即在接合塗層上)，以便在成品可印刷基材上形成一外部的、可印刷表面。具體地說，該可印刷塗層能夠改良標籤基材的可印刷能力。又，任何在可印刷塗層上的印刷，能夠是耐用的及耐嚴苛條件的(如曝露在濕氣及/或嚴苛化學環境)，及能夠展現出己增強的耐刮及耐磨。
可印刷塗層能夠作為一種定錨(anchor)，持住已塗層標籤基材上的已印刷的影像(例如藉由噴墨式墨水而形成者)。因此，印刷基材能夠具有在各種環境下的增強的耐用性。在一具體實施例中，該印刷塗層能夠提供一種耐溶劑的可印刷表面，尤其是針對於有機溶劑，如乙醇、煤油、甲苯、二甲苯(如二甲苯三種異構物的混合物)、苯、油等等。
在一實施例中，可印刷塗層包含多數個無機微粒19，及由可交聯聚合物黏合劑、交聯劑、及交聯觸媒所形成的交聯材料。例如，可印刷塗層能夠包括約60~80重量百分比(wt%)的無機微粒(如約65~75 wt%)、約15~30 wt%的可交聯聚合物黏合劑(如17~25 wt%)、約1~10 wt%交聯劑(如約3~8 wt%)、及約0.1~2 wt%交聯觸媒(如約0.1~1 wt%)。這些成份的每一者將在下文更加詳細地討論。
在一具體實施例中，無機微粒19可為一種金屬氧化物微粒，例如二氧化矽(SiO2)、氧化鋁(Al2O3)、二氧化鋁(AlO2)、氧化鋅(ZnO) 及其組合。在不希望被任何理論限制之下，一般相信，無機微粒19增添已印刷影像之墨水對於該可印刷塗層的親合度。例如，一般相信金屬氧化物多孔微粒(如二氧化矽)能夠快速地吸收墨水液體(如水及/或其他溶劑)，及在乾燥時保護墨水分子，即使是曝露在有機溶劑之下亦然。又，一般相信的是，金屬氧化物微粒(如二氧化矽)能夠增加氧化物上的可利用鍵結位置，其能夠與墨水黏合劑及/或墨水內的色素分子進行鍵結(共價鍵或離子鍵)及/或交互作用(如凡德瓦爾力、氫鍵等)。這種在墨水組合物與微粒氧化物之分子間的鍵結及/或交互作用，能夠改良被印刷在可印刷表面上的墨水的耐用性。
無機微粒19的平均粒徑係在微米(micron或μm)規模，如約4~17 μm(例如約7~15 μm)。這類的微粒能夠提供足夠大的表面積，與被施加在可印刷塗層18之上的墨水組合物進行交互作用，同時保持露出表面20的充分的平滑。又，過大的微粒能夠導致可印刷塗層18上形成顆粒狀影像，及/或降低被施加之任何影像的清晰度。
在一具體實施例中，可印刷塗層能夠包含一具有第一平均粒徑之第一多數的無機微粒19a，及一具有第二平均粒徑之第二多數的無機微粒19b，其中第一平均粒徑係小於第二平均粒徑。例如，第一平均粒徑能夠約為5~12 μm(如約7~11 μm)，及第二平均粒徑約為10~15 μm(如約11~14 μm)。在本實施例中，第一多數(平均粒徑較小者)，能夠幫助任何被施加在可印刷塗層18之上影像的清晰度，第二多數(平均粒徑較大者)，能夠幫助快速地吸收墨水進入可印刷塗層18。
在一具體實施例中，層體內第一多數的無機微粒19a(平均粒徑較小者)相對於第二多數的無機微粒19b(平均粒徑較大者)能夠有較高的 重量百分比。在不希望被任何理論限制之下，一般相信這樣的微粒19比例能夠允許可交聯聚合物黏合劑形成一種較強固的塗層，透過其能力而較佳地握持住較小的微粒(相較於較大微粒)。又，已相信的是，較大微粒有助於加速墨水的吸入及/或乾燥時間(防止滲出)。
如前文所述，交聯劑及固化劑係出現於該可印刷塗層18之內，以便確保形成高度交聯的塗層。具體地說，可交聯聚合物黏合劑能夠與交聯劑進行反應，在微粒19周圍形成三向度的已交聯材料，握住並固定住微粒19於可印刷塗層18內的一個位置上。
一般而言，已思及的是，任何一對進行反應而形成三向度聚合物結構的可交聯聚合物黏合劑及交聯劑，均可加以利用。具體地合適的交聯聚合物黏合劑包含那些含有反應性羧基者。包含羧基之示範性交聯黏合劑例子包含丙烯酸、聚氨酯、乙烯-丙烯酸共聚物等等。其他想要的交聯黏合劑包含那些含有反應性羥基者。能夠用於交聯具有羥基之黏合劑的交聯劑包含多功能基的氮丙啶(aziridine)、環氧樹脂、碳二亞氨(carbodiimide)、噁唑啉(oxazoline)功能基聚合物等等。能夠用來與具有羥基之黏合劑進行交聯的交聯劑包含三聚氰胺-甲醛、脲-甲醛、胺-表氯醇、多功能基的異氰胺酯等等。
在一具體實施例中，可交聯聚合物材料能夠為乙烯丙烯酸共聚物，例如可購得之商名Michem Prime 4983(Michelman公司)者，及交聯劑能夠為環氧交聯劑，如可購得的商名CR-5L(Esprix Technologies公司，佛羅里達州Sarasota市)者。
交聯觸媒也能夠出現在可印刷塗層18中，幫助確保固化期 間有足夠的交聯發生。例如該交聯觸媒能夠為咪唑固化劑。
當可印刷塗層18係針對於透過噴墨式印刷來接收色素基礎墨水的應用時，該可印刷塗層能夠進一步包含陽離子性聚電解質(cationic polyelectrolyte)，例如商業上可購得之商名為GLASCOL F207(BASF公司)之低分子量而高電荷密度的陽離子性聚電解質。當其存在時，可印刷塗層能夠包含約1~5 wt%的陽離子性聚電解質。
其他的添加劑，如操作助劑，也可出現在可印刷塗層之內，其包含但不限於增厚劑、分散劑、乳化劑、黏度改質劑、保濕劑、pH改質劑等等。表面活性劑也能夠出現在可印刷塗層內，在施加之前或施加期間，幫助穩定化該乳化作用。例如，表面活性劑能夠出現在可印刷塗層內高達約5%，例如約0.1~1%(以乾塗層重量為基準)。表面活性劑的例子能夠包含非離子性表面活性劑，如具有親水性聚氧化乙烯基(平均具有9.5氧化乙烯單元)、及烴族親脂性或疏水性基[例如4-(1,1,3,3-四甲基丁基)-苯基]的表面活性劑，例如可以購自賓州費城Rohm & Haas公司之Triton®X-100。在一具體實施例中，至少兩種表面活性劑的組合，可出現在可印刷塗層中。
黏度改質劑能夠出現在可印刷塗層中。黏度改質劑係有用於控制塗層在施加時的流變學。例如，聚丙烯酸鈉(如南卡羅萊納州Simpsonville市Para-Chem Southern公司的Paragum 265)，係可包含在可印刷塗層之內。黏度改質劑能夠包含任意數量，例如高達約5 wt%，如約0.1~1 wt%。
又，色素及其他增色劑也可出現在可印刷塗層之內，以致於可印刷塗層提供背景顏色給予該可印刷基材。例如，可印刷塗層可進一步 地包含一遮光劑，其粒徑及密度係適合光散射(如氧化鋁微粒、二氧化鈦微粒等等)。這些遮光劑可為可印刷塗層之聚合物混合物內的額外的金屬氧化物微粒。這些遮光劑在可印刷塗層內出現的量係約0.1~25 wt%，如約1~10 wt%。
當想要較清澄及透明的可印刷塗層時，除了無機微粒之外，可印刷塗層能夠實質地不含有色素、遮光劑及其他增色劑(例如不含金屬微粒、金屬化微粒、陶土微粒等等)。在這些實施例中，下方的基底薄片，除了影像被印刷之處以外，均能夠經由該可印刷塗層而被視見。
可印刷塗層係可藉由已知的塗層技術而施加到標籤基材上，例如滾軋、刮刀、梅爾棒(Meyer rod)、及氣刀塗層方法(air-knife coating procedure)。可替換的是，該可印刷塗層可為被積層到基底薄片上的薄膜。然後，成品可印刷基材可由(例如)蒸氣加熱輪鼓、空氣衝擊、幅射加熱或其組合，而加以乾燥。在一具體實施例中，可印刷塗層能夠藉由施加一聚合物乳液至基底薄片表面上的接合塗層之上、接著加以乾燥而形成。相似地，膠黏劑層(若有的話)，係可藉由任何技術而被施加到基底薄片相對的表面上。
在一具體實施例中，可印刷塗層18係藉由施加一可印刷塗層前質於接合塗層16之上形成，其中該可印刷塗層前質包含多數個無機微粒、可交聯聚合物黏合劑、交聯劑及交聯觸媒。然後該可印刷塗層前質能夠在接合塗層上加以乾燥及固化，與該可交聯聚合物黏合劑進行交聯。雖然可以施加一些熱來乾燥該前質(即，足夠來移除水份及任何其他溶劑的熱)，但是在具體實施例中並非必要使用加熱來進行固化。如此，固化係可 能在室溫下取得(即約20~25℃)。然而，加熱用於固化可能增加塗層固化所需的時間。
可印刷塗層的基重一般係在約2~70 g/cm2之間變動，如約3~50 g/cm2。在具體實施例中，可印刷塗層的基重係在約5~40 g/cm2之間變動，如約7~25 g/cm2。
II.接合塗層
如前文所述，接合塗層16及可印刷塗層18能夠加以安置，以致於接合塗層16係在可印刷塗層18及基底薄片12之間。如此，接合塗層16能夠幫助附著及/或固定該可印刷塗層18至基底薄片12的第一表面14。
在一實施例中，接合塗層包含由薄膜成形黏合劑、可交聯聚合物黏合劑、交聯劑及交聯觸媒所形成的交聯材料。例如，該接合塗層能夠包括約50~75 wt%薄膜成形黏合劑(如約60~70 wt%)、約15~40 wt%可交聯的聚合物黏合劑(如約17~25 wt%)、約5~15%交聯劑(如約6~10 wt%)及約0.1~2 wt%交聯觸媒(如約0.1~1 wt%)。
薄膜成形黏合劑及可交聯聚合物黏合劑係分開陳述，因為在大多數接合塗層實施例中，這兩種黏合劑通常係作為分離的黏合劑組合物而有不同化學性質。然而在一實施例中，該薄膜成形黏合劑及可交聯聚合物黏合劑係能夠相同。無論其組成為何，總黏合劑組合物(即，薄膜成形黏合劑及可交聯聚合物黏合劑的總合)，能夠約為接合塗層的75~95 wt%，例如約80~93 wt%。
一般而言，任何薄膜成形黏合劑均可使用。在一具體實施例 中，薄膜成形黏合劑可為本質上”極性的”。兩種物質間的極性差異(例如聚合物及溶劑)，直接反應出一物質與另一者之間不同的分子黏附程度。例如，具有類似極性的物質通常係彼可互溶或混溶，而極性差異增加時，將增加溶解能力的困難性。在不希望被任何理論局限之下，一般相信若使用於接合塗層16的黏合劑係較為極性的，則該接合塗層能夠較佳地黏附及使基底薄片12(尤其是由聚合物薄膜所形成者)及/或可印刷塗層18，有更大的耐用度。
一般而言，任何極性的薄膜成形黏合劑均能夠利用於該接合塗層16。在一實施例中，含有羧基的聚合物能夠加以利用。由於氧原子產生的雙極性，所以羧基的存在能夠輕易地增加聚合物的極性及溶解度參數。例如在某些實施例中，羧酯化的(含羧基的)聚丙烯酸酯能夠作為丙烯酸乳膠黏合劑。又，其他能夠使用的含羧基的聚合物包含羧酯化的腈-丁二烯共聚物、羧酯化的苯乙烯-丁二烯共聚物、羧酯化的乙烯-醋酸乙烯共聚物、及羧酯化的聚氨酯。又，在某些實施例中，極性的薄膜成形組合物係能夠利用於該接合塗層16之內。
在一實施例中，極性的薄膜成形黏合劑能夠為丙烯酸乳膠黏合物。合適的丙烯酸乳膠黏合劑能夠包含聚甲基丙烯酸酯、聚(丙烯酸)、聚(甲基丙烯酸)及許多種丙烯酸酯及甲基丙烯酸酯類及自由酸的共聚物；乙烯-丙烯酸酯共聚物；乙烯乙酸酯-丙烯酸酯共聚物及相似類者。可用來作為薄膜成形黏合劑之合適的丙烯酸乳膠包含Rohm & Haas公司(德拉威州維明頓市/Wilmington,Del.)出售之商名為Rhoplex SP-100者，及Noveon公司(俄亥俄州克利夫蘭市/Cleveland,Ohio)之HYCAR®。
在另一實施例中，極性的薄膜成形黏合劑能夠為聚氨酯，如水性的聚氨酯。例如，聚氨酯可為含有聚酯多醇(polyesterpolyol)之聚酯聚氨酯基礎樹脂(polyesterpolyurethane-based resin)，其藉由二羧酸及二醇成份之酯化而取得，及聚異腈酸酯。若有需要，能夠包含一種鏈延伸劑(chainextension agent)。在某些實施例中，為了額外地含有二羧酸成份及二元醇成份，聚酯聚氨酯基礎樹脂可與羥基羧酸等等進行共聚合，例如對-羥基苯酸等等。又，雖然它們具有線性結構，但是也能夠使用三價或更多價之酯成形成份來製成有分枝的聚酯。
聚酯聚氨酯基礎樹脂內二羧酯成份的例子包含對酞酸、異酞酸、2,6-萘二羧酸(2,6-naphthalene dicarboxylic acid)、己二酸、三甲基己二酸、癸二酸、丙二酸、二甲基丙二酸、丁二酸、戊二酸、庚二酸、2,2-二甲基戊二酸、壬二酸、反丁烯二酸、順丁烯二酸、伊康酸、1,3-環戊烷二羧酸、1,2-環己烷二羧酸、1,4-環己烷二羧酸、1,4-萘二甲酸、聯苯甲酸、4,4’-羥基苯酸、及2,5-萘二羧酸等等。
聚酯聚氨酯基礎樹脂內二元醇成份的例子包含脂族多醇，如乙二醇、1,4-丁二醇、二乙二醇、及三乙二醇；芳香族二醇，如1,4-環己烷二甲醇；及聚(氧化烯基)多元醇，如聚乙二醇、聚丙二醇及聚伸二醇(polyteramethylene glycol)等等。
聚異腈酸酯的例子包含六亞甲基二異腈酸酯、二苯甲烷二異腈酸酯、二異腈酸甲苯酯、異佛酮二異腈酸酯(isophorone diisocyanate)、四亞甲基二異腈酸酯、二甲苯二異腈酸酯、二異腈酸離胺酸酯(lysine diisocyante)，六亞甲基二異腈酸酯及四亞甲基二異腈酸酯的加成物(adduct) 等等。
鏈延伸劑的例子包含：含側鏈羧基的二醇類；二醇類，如乙二醇、二乙二醇、丙二醇、1,4-丁二醇、六亞甲基二醇及新戊二醇；及二胺類，如乙二胺、丙二胺、六亞甲基二胺、苯二胺、甲苯二胺、二苯二胺、二胺二苯基甲烷(diamiodiphenylmethane)、二胺二苯基甲烷、及二胺環己基甲烷(diaminocyclohexylmethane)等等。
可交聯的聚合物黏合劑、交聯劑、及交聯觸媒係可選自於前文相關於可印刷塗層18之討論者。雖然在一實施例中並不要求相同材料來分別作為可交聯聚合物黏合劑、交聯劑、及交聯觸媒，但是在接合塗層16及可印刷塗層18兩者內，可交聯聚合物黏合劑、交聯劑、及交聯觸媒係可相同。
其他添加劑，如加工助劑，也可出現在接合塗層內，其包含但不限於：增厚劑、分散劑、乳化劑、黏度改質劑、增濕劑、pH改質劑等等。這類添加劑係已討論在相關於可印刷塗層18之前文內。
在一實施例中，接合塗層16係可藉由施加一接合塗層前質至基底薄片12之第一表面14之上而形成，其中該接合塗層前質包括薄膜成形黏合劑；可交聯聚合物黏合劑；交聯劑及交聯觸媒。然後該接合塗層前質可加以乾燥及固化，使薄膜成形黏合劑及可交聯聚合物黏合劑進行交聯，而在第一表面上形成已交聯材料。雖然可施加一些熱至該前質之上(如足夠來移除水分及任何其他溶劑的熱)，但是在具體實施例中，其對於固化並非必要。如此，固化係能夠在室溫下取得(如約20~25℃)。然而，施加熱用於固化，可能降低塗層固化所需的時間。
接合塗層的基重通常係在2~50 g/m2之間變動，如約3~25 g/m2。在具體實施例中，接合塗層的基重可在約4~15 g/m2之間變動，例如約5~10 g/m2。
III.可印刷基材
第一圖顯示一示範性可印刷基材10，其具有如前文所述之可印刷塗層18。可印刷塗層18界定有一外部的、可印刷基材10的可印刷表面20。所顯示的可印刷塗層18係覆蓋在基底薄片12第一表面14上的接合塗層16。在第二圖的實施例中，有一膠黏劑層22覆蓋在相對側之基底薄片12第二表面15之上。雖然在第二圖顯示有膠黏劑層22，但是可印刷基材10能夠利用任何易於取得之連接器來附著己塗層的標籤基材至待貼上標籤的材料/產品上。其他合適的連接器包含(例如)綁帶(如金屬線、帶子、絲線、繩子、及相似類者等等)，膠帶(例如，使用膠帶將標籤基材固定在產品上)等等。
在第一圖示範性實施例中所示的接合塗層16係直接地覆蓋在基底薄片12的第一表面14之上(即基底薄片12第一表面14與接合塗層16之間並無中間層)。相似地，在示範性第二圖實施例中所示的膠黏劑層22係直接地覆蓋在基底薄片12之第二表面15之上(即基底薄片12第二表面15與膠黏劑層22之間沒有中間層)。然而在其他實施例中，基底薄片及接合塗層16之間、及/或基底薄片12及膠黏劑層22之間，係可存在有中間層。例如，在基底薄片12及膠黏劑層22之間係可存在一第二接合塗層。
基底薄片通常係撓性的及具有第一及第二表面。例如，標籤基材能夠係一薄膜或一纖維素非織造纖維網。除了撓性之外，基底薄片也 提供強度，可用於操作、塗覆、剥片及與製造有關的其他操作。標籤基材的基重通常係可變動的，例如約30~250 g/m2。合適的基底薄片包含但不限於纖維素非織造纖維網及聚合物薄膜。
膠黏劑層22能夠為一種壓感膠黏劑、已施加的膠水或濕式膠黏劑、或任何其他合適的膠黏劑類型。例如，膠黏劑層能夠包含橡膠、苯乙烯-丁二烯共聚物、丙烯酸聚合物、乙酸乙烯酯聚合物、乙烯/乙酸乙烯酯共聚物及相似類者。
第三及四圖顯示一可釋開薄片30，其能夠附著到可印刷基材10以便保護膠黏劑層22，一直到可印刷基材10被施加到最終表面時為止。可釋開薄片30包含一釋開層32，其覆蓋在基底薄片34之上。釋開層32允許該可釋開薄片30從可印刷薄片10上加以釋開，露出膠黏劑層22，以致於可印刷基材10能夠透過膠黏劑層22而被附著到其最終表面。
可釋開薄片30的基底薄片34能夠為任何的薄膜或纖維網(如紙纖維網)。例如，基底薄片34通常能夠由上述相關於標籤基材的材料來加以製成。
釋開層32通常係用來幫助可釋開薄片30從膠黏劑層22上加以剥離。釋開層32能夠由可剥離標籤製造技藝人士、膠帶製造技藝人士所熟知的許多種材料來加以製成。雖然在第三及四圖中所示的是兩個分離的層體，可釋開層32能夠被併入基底薄片34之內，以致於它們以擁有釋開性質的單一層體來呈現。
為了將標籤施加到一表面上，首先可釋開薄片從已塗覆標籤基材上加以剥離，露出已塗覆標籤基材的膠黏劑層。可釋薄片可加以丟棄， 已塗覆標籤基材能夠經由該膠黏劑層而被附著到一表面。
IV.在可印刷基材之可印刷表面上的印刷
藉由在可印刷塗層上印上一墨水組合物，能夠在已塗覆標籤基材的可印刷塗層上形成一個影像。具體地說，噴墨式印刷方法能夠將墨水組合物印刷到可印刷塗層上。噴墨式墨水典型地係色素基礎墨水(如Epson製造的Durabrite®)、染料基礎墨水(如，Epson製造的Calria®)、對熱敏感但仍被分類為染料之昇華式墨水的水基礎墨水(如可購自Sawgrass Technology公司者)。
第五~六圖顯示可印刷基材10之可印刷塗層18上的一種墨水組合物40。墨水組合物能夠在可印刷塗層上形成任何所想要的影像。典型地，墨水組合物的組成係能夠依照所用的印刷方法而加以變動，此係一般精於本項技藝人士所熟知的。
本發明將可藉由參考以下範例而更加瞭解。
例子
以下的商售材料係使用於本文所述的例子中：Rhoplex SP-100(Rohm and Hass公司，Wilmington,Del)，一種丙烯酸乳膠。
Triton X-100(道化學公司，Midland,Mich)，一種非離子性表面活性劑。
Paragum 265(Para-Chem Southern公司，Simpsonvill,S.C.)，一種可用來作為增厚劑的聚腈酸鈉。
GLASCOL F207係一種低分子量的、高電荷密度的陽離子 性聚電解質，包括可購自BASF公司的聚(二甲基二烯丙基氯化銨)[poly(dimethyl diallylammonium chloride)]共聚物的水性溶液，一般相信其為(2-丙烯-1-銨，N，N-2-甲基-N-2-丙基-，氯化物，均聚物)。
IMICURE AMI-2係一種咪唑固化劑，可購自Air Products公司。
Michem Prime 4983R係一種乙烯丙烯酸共聚物，可購自Michelman公司。
Rhoplex SP 100係一種丙烯酸乳膠，可購自Rohm and Hass。
CR-5L係一種環氧樹脂交聯劑，可購自Esprix Technologies公司(Sarasota,Fl)。
TERGITOL 15-S-40係一種二級醇乙氧化的非離子性表面活性劑，可購自道化學公司(Midland,Mich.)。
SYLOID 74係粉末狀的二氧化矽微粒，粒徑為8.1~9.5μm，可購自Grace Davison,W.R.Grace & Co.(Connecticut)。
SYLOID 620係粉末狀的二氧化矽微粒，粒徑為約11.5~13.5μm，可購自Grace Davison,W.R.Grace & Co.(Connecticut)。
可印刷基材的工作例子係在下述的基底薄片上，以下述的接合塗層及可印刷塗層來形成。
基底薄片
下述的接合塗層及可印刷塗層係被施加到聚丙烯膜、聚乙烯膜及聚丙烯中心核與聚乙烯外殼之積層材料之上。
接合塗層
藉由混合水、Triton X-100、Rhoplex SP 100、SP-100、Michem Prime 4983R、氨、CR-5L、及IMICURE AMI-2，製成一接合塗層前質。在固化及乾燥之後，該接合塗層包含0.9wt%的Triton X-100、66.8wt%的Rhoplex SP 100、22.3wt%的Michem Prime 4983R、0.9wt%的氨、8.9wt%的CR-5L、及0.3wt%的IMICURE AMI-2(以接合塗層總乾重為基準)。
可印刷塗層1：
可印刷塗層前質係藉由混合水、TERGITOL 15-S-40、SYLOID 620、SYLOID 74、Triton X-100、氨、Michem Prime 4983R、CR-5L、IMICURE AMI-2、Paragum 265而加以製成。在固化及乾燥之後，可印刷塗層包含1.4wt%的TERGITOL 15-S-40、17.6wt%的SYLOID 620、52.9wt%的SYLOID 74、0.7wt%的Triton X-100、0.7wt%的氨、21.2wt%的Michem Prime 4983R、4.5wt%的CR-5L、0.2wt%的IMICURE AMI-2、0.4wt%的Paragum 265(以可印刷塗層總重為基準)。
可印刷塗層2
可印刷塗層前質係藉由混合水、TERGITOL 15-S-40、SYLOID 620、SYLOID 74、Triton X-100、氨、GLASCOL F207、Michem Prime 4983R、CR-5L、IMICURE AMI-2、Paragum 265而加以製成。在固化及乾燥之後，可印刷塗層包含1.4wt%的TERGITOL 15-S-40、17.0wt%的SYLOID 620、5101wt%的SYLOID 74、0.7wt%的Triton X-100、0.7wt%的氨、3.4WT%的GLASCOL F207、20.4wt%的Michem Prime 4983R、4.8wt%的CR-5L、0.2wt%的IMICURE AMI-2、0.3wt%的Paragum 265(以可印刷塗層總重為基 準)。
例一
每一個示範性的可印刷塗層(1及2)與示範性接合塗層的組合，係如以下試測：每一基底薄片分別在存有許多溶劑時，在Sutherland Rub測試器型號2000內處於2磅重量之下，使用已經飽和測試溶劑的Muslin織物品牌Kona Premium-Kaufman White 100%棉花織物，以速度周期4(約9.5分鐘)磨擦999次。下述者係作為測試溶劑：異丙醇(100%)、聚烯吡酮磺(betadine)、由Dia®抗菌洗手肥皂sku#017000 072272所形成的熱肥皂水(32oC)、Purell®手部殺菌劑(65%乙二醇)、瀉利鹽溶液(15%固體)、身體洗劑(Aveno® Body洗劑，sku#38137-0036463)、甲醇(100%)、二甲苯(100%)、Zep Fast 505®清潔劑、409®清潔劑、煤油、汽車剎車液、液壓油(ProMix®AW-32)、室溫下的汽車抗冷凍劑(約40%乙二醇及60%水)、及甲基乙基丙酮(100%)。
每一個示範性可印刷塗層在耐磨試驗進行評等。在耐磨試驗中出現每一種溶劑時，均分別被評價為優良耐磨等級(亦即沒有一點小刮痕或印刷及/或塗層損失)。
例二
每一個示範性的可印刷塗層(1及2)與示範性接合塗層的組合，係分別在每一個基底薄片上以各種量的交聯劑(接合塗層內及可印刷塗層內)來製成。這些例子係依照表一來製作，及由Espon B500加以印刷，其為一種已染色的墨水，在文字及影像/呈現的印表機設定下，被稱為Durabrite，及在溶劑試驗之前以55℃乾燥5分鐘：
依照上述的程序及使用二甲苯(100%)作為溶劑，五個被測試耐磨，磨損等級係在1~5規模等級。具體地說，等級5指示出優良的耐磨；等級4指示出良好的耐磨，其有一些刮痕或印刷或塗層損失，但並不多；等級3指示出無效的耐磨；等級2指示出許多刮痕及/或塗層印刷損失；等級1指示出大面積的印刷及/或塗層係在試驗期間被移除。如表一可見者，在接合塗層及可印刷塗層內高量的交聯劑(如樣品A及H)，取得最佳的耐磨結果。
每一個樣品也進行膠帶剥離試驗，其中4.5磅、2又1/2英吋寬的滾筒，在Scotch 3M 8 10 1”膠帶上滾過10次。然後相對於印刷為90°角之下，膠帶迅速拉出。等級5指示出優良的耐剥離只有很小的印刷塗層被移除及該印刷仍然可辨識；等級4指示出良好的耐剥離及有很小的印刷損失但仍可辨識；等級3係耐剥離失效；等級2比耐剥離失效還要差；等級1係低劣的耐剥離，其中可印刷塗層完全地從基底薄片上及/或接合塗層上被移除，及該印刷再也無法識別。如表一所示，接合塗層及可印刷塗層內高量的交聯劑(如例A及H)，取得最佳的耐剥離結果。
一般精於本項技藝人士，在不離開後附權利項中更詳細陳述 之本發明精神及範圍之下，均能明瞭這些及其他的本發明修改及變型。又，應該瞭解的是，許多實施例的觀點係可全部地或部份地交互改變。再者，一般精於本項技藝人士明白的是，前文描述只是作為範例而描述，而不打算限制在後附權利項中進一步陳述的本發明。
10‧‧‧可印刷基材
12‧‧‧基底薄片
14‧‧‧第一表面
15‧‧‧第二表面
16‧‧‧接合塗層
18‧‧‧可印刷塗層
19‧‧‧無機微粒
19a‧‧‧第一多數的無機微粒
19b‧‧‧第二多數的無機微粒
20‧‧‧外表面

Claims (23)

  1. 一種可印刷基材，包括：一基底薄片，界定有一第一表面及一第二表面；一接合塗層，係在該基底薄片之第一表面上，其中該接合塗層包括由一薄膜成形黏合劑所形成的第一交聯材料、一第一可交聯聚合物黏合劑、一第一交聯劑、及一第一交聯觸媒；及一可印刷塗層，係在該接合塗層之上，其中該可印刷塗層包括多數個無機微粒及一由第二可交聯聚合物黏合劑所形成的第二交聯材料、一第二交聯劑、及一第二交聯觸媒。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的可印刷基材，其中該薄膜成形黏合劑包括丙烯酸乳膠，該第一聚合物黏合劑包括乙烯丙烯酸聚合物，該第一交聯劑包括一環氧交聯劑，及該第一交聯觸媒包括咪唑固化劑。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的可印刷基材，其中該無機微粒包括二氧化矽微粒。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的可印刷基材，其中該無機微粒的平均粒徑係約4~17 μm。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的可印刷基材，其中該可印刷塗層包括一具有第一平均粒徑的第一多數個無機微粒及具有第二平均粒徑的第二多數個無機微粒，其中該第一平均粒徑係小於該第二平均粒徑。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的可印刷基材，其中第一平均粒徑係約7~11 μm，及其中該第二平均粒徑係約11~14 μm。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的可印刷基材，其中該第二可交聯 聚合物黏合劑包括一乙烯丙烯酸聚合物，第二交聯劑包括一環氧交聯劑，及第二交聯觸媒包括一咪唑固化劑。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的可印刷基材，其中該接合塗層包括約50~75重量百分比(wt%)的薄膜成形黏合劑，約15~40 wt%第一可交聯聚合物黏合劑，約5~15 wt%第一交聯劑，及約0.1~2 wt%第一交聯觸媒。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的可印刷基材，其中該可印刷塗層包括約60~80 wt%無機微粒，約15~30 wt%第二可交聯聚合物黏合劑，約1~10 wt%第二交聯劑，約0.1~2 wt%第二交聯觸媒。
  10. 如申請專利範圍第1項所述的可印刷基材，其中該可印刷塗層進一步包括一陽離子性聚電解質。
  11. 如申請專利範圍第10項所述的可印刷基材，其中該可印刷塗層包括約1~5 wt%陽離子性聚電解質。
  12. 如申請專利範圍第1項所述的可印刷基材，其中該接合塗層具有約5~10g/cm2之基重，及其中該可印刷塗層具有約7~25 g/cm2之基重。
  13. 如申請專利範圍前述任一項的可印刷基材，其中該基底薄片包括聚合物薄膜。
  14. 如申請專利範圍前述任一項的可印刷基材，其中進一步包括一墨水組合物，其被施加在由可印刷塗層所形成之塗層標籤基板的外表面上，其中該墨水組合物界定有一位在該外表面上的影像。
  15. 如申請專利範圍第14項所述的可印刷基材，其中該墨水組合物包括一噴墨式墨水。
  16. 如申請專利範圍第1項所述的可印刷基材，其中該可印刷塗層 直接覆蓋該接合塗層而在該可印刷塗層及該接合塗層之間無任何中間層，及其中該接合塗層直接覆蓋該基材的第一表面而在該接合塗層及該第一表面之間無任何中間層。
  17. 如申請專利範圍第1項所述的可印刷基材，進一步包括：一連接器，係加以配置而將該可印刷基材附著到一可供標示的產品上。
  18. 如申請專利範圍第17項所述的可印刷基材，其中該連接器係一膠黏劑層，其覆蓋該基材薄片的第二表面。
  19. 如申請專利範圍第1項所述的可印刷基材，其中該可印刷塗層界定該可印刷基材之一外表面。
  20. 一種在可印刷基材上形成影像的方法，該方法包括：將一墨水組合物印刷在申請專利範圍第19項所述之可印刷基材的外表面上。
  21. 一種形成可印刷基材的方法，該方法包括：施加一接合塗層前質於一基底薄片的第一表面上，其中該接合塗層前質包括一薄膜成形黏合劑、一第一可交聯聚合物黏合劑、一第一交聯劑、及一第一交聯觸媒；固化該第一表面上的接合塗層以便交聯該薄膜成形黏合劑及該第一可交聯聚合物黏合劑，形成一第一交聯材料；施加一可印刷塗層前質於該接合塗層之上，其中該可印刷塗層前質包括多數個無機微粒、一第二可交聯聚合物黏合劑、一第二交聯劑、及一第二交聯觸媒；及 固化該接合塗層上的可印刷塗層，以便交聯該第二可交聯聚合物黏合劑及形成一第二交聯材料。
  22. 如申請專利範圍第21項所述的方法，其中該接合塗層前質的固化，係在室溫下取得。
  23. 如申請專利範圍第21項所述的方法，其中該接合塗層前質的固化，係在室溫下取得。
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