KR20170056629A - 종이 코팅 - Google Patents

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KR20170056629A
KR20170056629A KR1020177010020A KR20177010020A KR20170056629A KR 20170056629 A KR20170056629 A KR 20170056629A KR 1020177010020 A KR1020177010020 A KR 1020177010020A KR 20177010020 A KR20177010020 A KR 20177010020A KR 20170056629 A KR20170056629 A KR 20170056629A
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KR1020177010020A
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닐 클리포드
데이비드 더블유. 휘트만
로날드 비허스
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애버리 데니슨 코포레이션
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Abstract

본 발명은 종이 코팅, 코팅지, 및 인쇄된 코팅지에 대해서 설명한다. 상기 코팅은 UV 경화성 잉크와 같은 UV 경화성 인쇄 매체의 접착 및 유지를 촉진한다. 또한, 본 발명은 코팅지 및 인쇄된 코팅지를 형성하기 위한 시스템 및 공정에 대해서 설명한다.

Description

종이 코팅{PAPER COATINGS}
(관련 출원의 상호참조)
본 출원은 2014년 9월 22일자로 제출된 미국 가출원 번호 제62/053,325호의 이익을 청구하며, 본 명세서는 그 전체를 참조문헌으로서 포함한다.
본 발명은 종이에 도포하기 위한 코팅에 관한 것이다. 상기 코팅은 종이의 인쇄를 용이하게 하고, 잉크와 같은 각종 인쇄 매체의 고정 및 유지를 촉진시킨다.
통상, 종이 상에 UV 경화성 잉크를 인쇄하는 것은 잉크에서 UV 기반의 중합반응이 일어나는 속도에 의해 제한된다. 그 반응은 잉크의 응고화를 형성하고, 잉크와 종이 표면 사이의 결합을 촉진시킨다. 또한, 코팅지는 알려져 있기 때문에, 잉크의 결합은 코팅지의 외부 표면에 관한 것일 수 있다. 통상, 잉크와 종이 표면 또는 다른 층 사이의 결합의 정도는 보다 긴 반응 및/또는 경화 시간을 허용함으로써 개선된다. 그러나, 시간 기간이 길어질수록 공정 처리량이 감소하므로 비용이 증가된다.
UV 경화성 잉크의 경화 이외에 또는 대신에, 다른 라디칼 중합 공정이 종이 또는 코팅지의 한쪽 면을 따라 발생될 수 있다. 예를 들면, UV 경화성 접착제의 경화는 라미네이션 또는 오버라미네이션 공정 또는 콜드 포일 스탬핑에서 발생될 수 있다. 또 다른 예는 전자빔(EB) 경화성 잉크의 EB 경화를 포함한다.
인쇄성능을 촉진시키는 UV 경화성 코팅 조성물이 공지되어 있지만, 이들 조성물은 잔류 모노머, 올리고머, 및/또는 광개시제를 함유한다. 잔류 모노머, 올리고머, 및/또는 광개시제는 식품, 소모품 또는 건강관리 제품의 포장과 관련하여 사용되는 경우에 환경에 해를 끼치거나, 재활용 가능성을 저해하거나, 그리고/또는 잠재적으로 건강 문제를 일으킬 수 있다.
따라서, 공정 속도를 증가시키고, 언급된 잠재적인 환경 및 건강 문제를 회피하면서 UV 경화성 조성물과 종이의 결합의 정도를 개선시키기 위한 전략에 대한 필요성이 존재한다.
이전의 접근법과 관련된 난제 및 단점은 본 발명에서 다음과 같이 다루어진다.
하나의 양태에 있어서, 본 발명은 종이에 도포하기 위한 코팅 조성물을 제공한다. 상기 코팅 조성물은 적어도 하나의 제제 및 코팅 매트릭스를 포함한다. 상기 적어도 하나의 제제는 (i) 적어도 하나의 반응성 에틸렌성 불포화기를 포함하고 (ii) 라디칼 중합성이다. 상기 적어도 하나의 제제는 코팅 매트릭스 내에 있다. 상기 코팅 조성물은 잔류 모노머, 잔류 올리고머, 잔류 광개시제, 및 이들의 조합물이 없거나 실질적으로 없다.
또 다른 양태에 있어서, 상기 코팅 조성물은 종이 기재를 포함하는 코팅지 및 종이 기재의 면 상에 위치된 코팅 조성물을 포함한다. 상기 코팅 조성물은 (a) (i) 적어도 하나의 반응성 에틸렌성 불포화기를 포함하고 (ii) 라디칼 중합성인 적어도 하나의 제제, 및 (b) 코팅 매트릭스를 갖는다. 상기 적어도 하나의 제제는 코팅 매트릭스 내에 있다. 상기 코팅 조성물은 잔류 모노머, 잔류 올리고머, 잔류 광개시제, 및 이들의 조합물이 없거나 실질적으로 없다.
또 다른 양태에 있어서, 본 발명은 코팅지를 형성하는 방법을 제공한다. 상기 방법은 적어도 하나의 면을 규정하는 종이 기재를 제공하는 공정을 포함한다. 상기 방법은 (a) (i) 적어도 하나의 반응성 에틸렌성 불포화기를 포함하고 (ii) 라디칼 중합성인 적어도 하나의 제제, 및 (b) 코팅 매트릭스를 갖는 코팅 조성물을 제공하는 공정을 더 포함한다. 상기 방법은 추가적으로 상기 종이의 상기 면 상에 코팅 조성물을 증착시켜 상기 코팅지를 형성하는 공정을 포함한다. 상기 코팅 조성물은 잔류 모노머, 잔류 올리고머, 잔류 광개시제, 및 이들의 조합물이 없거나 실질적으로 없다.
이해될 수 있는 바와 같이, 본 명세서에 기재된 발명은 다른 실시형태 및 상이한 실시형태가 가능하고, 그것의 몇몇 세부사항은 청구된 발명을 벗어나지 않고 다양한 관점에서 변형이 가능하다. 따라서, 도면 및 설명은 예시적인 것이며 제한적인 것이 아닌 것으로 간주되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 코팅된 기재의 개략 단면도이다.
도 2는 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 UV 경화성 조성물의 증착 후의 도 1의 코팅된 기재의 개략 단면도이다.
도 3은 본 발명의 추가적인 실시형태에 따른 시스템 및 공정을 나타내는 개략도이다.
본 발명은 광범위한 기재 및 특히 종이에 도포하기 위한 코팅을 제공한다. 상기 코팅은 코팅된 기재 상에 잉크, 착색제 및 안료 함유 제제와 같은 UV 경화성 조성물의 인쇄 및/또는 유지를 촉진시킨다. 많은 인쇄 용도에 있어서의 코팅의 이용은 인쇄 및/또는 공정 속도를 더욱 신속하게 한다. 본원에 기재된 바와 같이, 많은 실시형태에 있어서 코팅은 잔류 모노머, 잔류 올리고머, 잔류 광개시제, 및 이들의 조합물이 없거나 실질적으로 없다. 이러한 코팅은 환경 친화적 포장 및 식품 및 소비자 건강관리 용기 또는 포장과 같은 다양한 용도에서 사용될 수 있다.
본 발명의 코팅은 코팅된 기재 상에 인쇄한 후에, 예를 들면 UV 경화성 잉크와 같은 UV 경화성 조성물의 경화시에 발생되는 라디칼 중합 연쇄 반응에서 공유 결합될 수 있는 제제를 포함한다. 상기 제제가 (i) 적어도 하나의 반응성 에틸렌성 불포화기를 포함하고 (ii) 라디칼 중합성인 한, 광범위한 라디칼 중합성 제제가 사용될 수 있다. 반응성 에틸렌성 불포화기를 갖는 제제의 비제한적 예는 비닐 모노머, 아크릴 모노머, 및 스티렌 모노머를 포함한다. 본 발명은 다른 제제를 포함하고, 비닐 모노머, 아크릴 모노머, 및/또는 스티렌 모노머에 한정되지 않는다. 본 명세서에, 추가적인 세부사항이 제공된다.
또한, 코팅은 초기에 액체 또는 유동성 상태인 매트릭스를 포함한다. 상술한 제제는 상기 코팅제에 포함되고, 통상은 매트릭스 전체에 혼합되거나 분산된다. 각종 제제가 매트릭스에 사용될 수 있다. 또한, 상기 매트릭스는 하나 이상의 용제 및/또는 다른 구성성분을 포함할 수 있다. 본 명세서에, 추가적인 세부사항이 제공된다.
본 발명의 많은 실시형태에 있어서, 코팅은 잔류 모노머, 올리고머 및/또는 광개시제를 함유하지 않거나 실질적으로 함유하지 않는다. 본원에 사용된 용어 "잔류"는 미반응이거나 코팅의 형성 후에 후속 반응을 위해 유리되는 코팅 조성물에 있어서의 제제(들)를 지칭한다. 용어 "실질적으로 함유하지 않는"이란 1% 미만, 소정 실시형태에 있어서 0.1% 미만, 특정 실시형태에 있어서 0.01%(본 명세서에 표시된 모든 백분율은 특별히 언급하지 않는 한 중량%이다) 미만인 언급된 제제(들)의 총 농도를 의미한다.
특히, 상기 코팅은 종이 및 유사한 기재에 도포하기에 매우 적합하다. 종이에 도포하고, 그 코팅을 건조한 후, 상기 코팅지는 인쇄 또는 다른 UV 경화성 제제를 수용할 수 있다. 상기 코팅지 상에 UV 경화성 제제를 증착 또는 도포 후, 그 생성물에 예를 들면 잉크와 같은 UV 경화성 제제의 경화를 야기하는 하나 이상의 UV 경화 작업을 실시하고, 그 코팅에 있어서의 제제(들)가 UV 경화성 제제와 공유 결합한다. 또한, 상기 코팅은 UV 경화 작업(들) 동안에 종이에 더 결합되거나 부착될 수 있다. 이것은 UV 경화성 제제를, 예를 들면 종이와 같은 기재와 고정시키는 역할을 한다. 본 명세서에, 이들 및 다른 양태들의 추가적인 세부사항이 제공된다.
코팅 조성물을 위한 제제
상술한 바와 같이, 코팅 조성물에 있어서의 하나 이상의 제제는 적어도 하나의 반응성 에틸렌성 불포화기를 포함하고 라디칼 중합성이다.
본 발명에 따른 용도에 적합한 이 타입의 제제는 비닐 관능기, 즉 비닐 모노머와 같은 에틸렌성 불포화기를 갖는 거의 모든 화합물을 포함한다. 많은 실시형태에 있어서, 비닐 모노머는 비닐 에스테르, 비닐 방향족 탄화수소, 비닐 지방족 탄화수소, 비닐 알킬 에테르 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군에서 선택된다.
적합한 비닐 모노머는, 예를 들면 비닐 프로피오네이트, 비닐 라우레이트, 비닐 피발레이트, 비닐 노나노에이트, 비닐 데카노에이트, 비닐 네오데카노에이트, 비닐 부티레이트, 비닐 벤조에이트, 비닐 아세테이트, 비닐 이소프로필 아세테이트 및 유사한 비닐 에스테르 등의 비닐 에스테르; 예를 들면 스티렌, 메틸 스티렌 및 유사한 저급 알킬 스티렌, 클로로스티렌, 비닐 톨루엔, 비닐 나프탈렌 및 디비닐 벤젠 등의 비닐 방향족 탄화수소; 예를 들면 에틸렌, 프로필렌, 이소부틸렌 등의 알파 올레핀, 및 1,3-부타디엔, 메틸-2-부타디엔, 1,3-피페릴렌, 2,3-디메틸 부타디엔, 이소프렌, 시클로헥센, 시클로펜타디엔, 및 디시클로펜타디엔 등의 공액 디엔뿐만 아니라, 예를 들면 비닐 클로라이드 및 비닐리덴 클로라이드 등의 비닐 지방족 탄화수소 모노머; 및 예를 들면 메틸 비닐 에테르, 이소프로필 비닐 에테르, n-부틸 비닐 에테르, 및 이소부틸 비닐 에테르 등의 비닐 알킬 에테르를 포함한다.
통상, 2~12개의 탄소 원자를 함유하는 α,β-에틸렌성 불포화 비닐 모노머를 포함하는 비닐 화합물의 예는 메틸 메타크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트, 부틸 아크릴레이트, 부틸 메타크릴레이트, 2-히드록시에틸 아크릴레이트, 2-히드록시부틸 메타아크릴레이트 등의 아크릴산 및 메타크릴산의 에스테르; 비닐 아세테이트, 비닐 부티레이트, 비닐 카프롤레이트 등의 비닐 에스테르; 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴 등의 니트릴 모노머; 비닐 클로라이드; 비닐리덴 클로라이드 등을 포함한다. 또 다른 실시형태에 있어서, C3-C12 α,β-에틸렌성 불포화 비닐 모노머는 부틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, 비닐 아세테이트 아크릴로니트릴, 또는 이들의 혼합물이다. 또 다른 실시형태에 있어서, C3-C12 α,β-에틸렌성 불포화 비닐 모노머는 부틸 아크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, 비닐 아세테이트 또는 이들의 혼합물이다. 또 다른 실시형태에 있어서, C3-C12 α,β-에틸렌성 불포화 비닐 모노머는 부틸 아크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, 비닐 아세테이트, 또는 이들의 혼합물이다. 또한, 하나 이상의 우레탄 아크릴레이트가 사용될 수 있다.
비닐 방향족 탄화수소의 예와 관련하여 상술한 것들과 같은 스티렌 모노머가 사용될 수 있다. 사용될 수 있는 스티렌 모노머의 추가적인 예는 t-부틸스티렌, 이소프로필스티렌, p-클로로스티렌을 등을 포함한다.
코팅 조성물에 사용하기 위한 제제의 구체적인 예는 본원에 기재된 바와 같이 제조된 아크릴화 아크릴 폴리머인 PM-1이다.
하나 이상의 제제(들)는 임의의 제제 농도로 코팅 매트릭스와 조합된다. 통상, 코팅 매트릭스에 있어서의 제제(들)의 총 농도는 0.1%~약 50%의 범위 내에 있다. 그러나, 본 발명은 0.1% 미만 및/또는 50% 초과의 총 농도로 하나 이상의 제제(들)의 사용을 포함한다.
코팅 조성물을 위한 코팅 매트릭스
코팅 매트릭스는 적어도 초기에 액체 또는 유동성 형태이다. 상기 코팅 매트릭스는 제제(들)와 조합되어 본 발명의 코팅을 형성한다.
상기 코팅 매트릭스는 하나 이상의 (i) 우레탄 코팅 및/또는 (ii) 라텍스/쵸크 코팅의 형태일 수 있다. 본 발명은 우레탄 코팅 및 라텍스/쵸크 코팅의 조합의 사용을 포함한다.
A. 우레탄 코팅
본 발명에 따른 종이 기재에 도포하기 위한 우레탄 코팅 조성물의 예는 상술한 바와 같은 하나 이상의 제제(들)를 포함하는 우레탄계 탑코트이다. 특정 실시형태에 있어서, 상기 코팅 조성물은 (1) 폴리우레탄 및 (2) 폴리우레탄 아크릴레이트를 적어도 포함하는 수성 분산액이다. 특히, 적절한 탑코팅 재료는 (1) 지방족 폴리우레탄 및 (2) 지방족 폴리우레탄 아크릴레이트로 구성된다. 본 발명의 특정 형태에 있어서, 하기 제제, 즉 (1) 수성 지방족 폴리에테르 폴리우레탄 및 (2) 수성 지방족 우레탄 아크릴레이트를 적어도 포함하는 수성 분산액이 특히 유리하다.
본 발명에 따른 도포에 적합한 폴리우레탄은 수성 폴리에스테르-폴리우레탄 및 수성 폴리에테르-폴리우레탄에서 선택된다. 폴리에스테르-폴리우레탄 폴리머는 주로 지방족 폴리이소시아네이트 구성성분과 폴리에스테르 폴리올 구성성분의 반응 생성물이다. 본원에 사용된 바와 같이, 용어 "주로 지방족"은 폴리이소시아네이트 구성성분의 적어도 70중량%가 방향족기가 더 존재하는지의 여부에 상관없이 모든 이소시아네이트기가 지방족 또는 시클로지방족기에 직접 결합되는 지방족 폴리이소시아네이트인 것을 의미한다. 특정 실시형태에 있어서, 지방족 폴리이소시아네이트의 양은 폴리이소시아네이트 구성성분의 적어도 85중량%이고, 보다 상세하게는 100중량%이다. 적합한 지방족 폴리이소시아네이트의 예는 에틸렌 디이소시아네이트, 1,6-헥사메틸렌 디이소시아네이트, 이소포론 디이소시아네이트, 시클로헥산-1,4-디이소시아네이트, 4,4-디시클로헥실메탄 디이소시아네이트, 시클로펜틸렌디이소시아네이트, p-테트라메틸크실렌 디이소시아네이트(p-TMXDI) 및 그것의 메타 이소머(m-TMXDI), 수소화 2,4-톨루엔 디이소시아네이트, 및 1-이소시아네이토-1-메틸-3(4)-이소시아네이토메틸 시클로헥산(IMCI)을 포함한다. 또한, 지방족 폴리이소시아네이트의 혼합물이 사용될 수 있다.
폴리에스테르 폴리올 구성성분에 사용될 수 있는 폴리에스테르 폴리올은 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 네오펜틸 글리콜, 1,4-부탄디올, 1,6-헥산디올, 푸란 디메탄올, 시클로헥산 디메탄올, 글리세롤, 트리메틸올프로판 또는 펜타에리스리톨, 또는 이들의 혼합물 등의 다가 알코올의 히드록실 말단의 반응 생성물을 포함한다. 또한, 폴리카르복실산, 특히 디카르복실산, 및 이들의 에스테르-형성 유도체가 포함되어 있다. 예로는, 숙신산, 글루타르산 및 아디프산 또는 그들의 메틸 에스테르, 프탈산 무수물 및 디메틸 테레프탈레이트가 포함된다. 또한, 폴리올과 함께, 예를 들면 카프로락톤과 같은 락톤의 중합에 의해 얻어지는 폴리에스테르가 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 유용한 시판의 폴리에스테르-폴리우레탄은 상품명 AVALURE UR-425, AVALURE UR-430, AVALURE UR-405 및 AVALURE UR-410(Goodrich Corporation제, 샬롯, 노스캐롤라이나), NEOREZ R600, NEOREZ R9679 및 NEOREZ R-989(모두, NeoResins제, 발베이크, 네덜란드)으로 시판되는 것들을 포함한다.
폴리에테르-폴리우레탄 폴리머는 주로 지방족 폴리이소시아네이트 구성성분 및 폴리에테르 폴리올 구성성분의 반응 생성물이다. 유용한 지방족 폴리이소시아네이트가 상술되어 있다. 적합한 폴리에테르 폴리올은 환상 옥시드의 중합에 의해, 또는 다관능 개시제로의 하나 이상의 이러한 옥시드의 첨가에 의해 얻어지는 생성물을 포함한다. 이러한 중합된 환상 옥시드는, 예를 들면 에틸렌 옥시드, 프로필렌 옥시드 및 테트라히드로푸란을 포함한다. 첨가된 옥시드를 갖는 이러한 다관능 개시제는, 예를 들면 물, 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 시클로헥산 디메탄올, 글리세롤, 트리메틸로프로판, 펜타에리스리톨 및 비스페놀(A 및 F 등)을 포함한다.
적합한 폴리에스테르는 폴리옥시프로필렌 디올 및 트리올, 적절한 개시제에의 에틸렌 및 프로필렌 옥시드의 동시 또는 순차 첨가에 의해 얻어지는 폴리(옥시에틸렌-옥시프로필렌)의 디올 및 트리올, 및 테트라히드로푸란의 중합에 의해 얻어지는 폴리테트라메틸렌 에테르 글리콜을 포함한다. 본 발명에 따른 유용한 시판의 폴리에테르-폴리우레탄은 상품명 SANCURE 878, AVALURE UR-450 및 SANCURE 861(Goodrich Corporation제, 샬럿, 노스캘롤라이나), NEOREZ R563 및 NEOREZ R-551(NeoResins제, 발베이크, 네덜란드)으로 시판되는 것들을 포함한다.
본 발명의 양태에 따라서, 우레탄 아크릴레이트가 사용될 수 있다. 우레탄 아크릴레이트의 관능기(분자당 아크릴 부위의 양)는 실제로 1~6개로 다양하다. 통상, 관능기가 적을수록 반응성이 낮고, 유연성이 양호해지며, 점도가 낮아진다. 통상, 본 발명에 따른 탑코트 조성물은 2~3개의 관능기를 갖는다.
단관능의 우레탄 아크릴레이트는 특수한 생성물이며, 기재에 대한 접착의 어려움을 향상시키고, 유연성을 향상시키는데 사용된다. 이들 생성물은 점도가 매우 낮다. 또한, 높은 관능기수의 우레탄 아크릴레이트(관능기 4개 이상)는 반응성, 내스크래치성, 내약품성 등을 향상시키는데 사용되는 특수한 생성물이다.
4개 타입의 이소시아네이트가 우레탄 아크릴레이트 합성에 사용될 수 있다: 모노이소시아네이트, 지방족 디이소시아네이트, 방향족 디이소시아네이트 및 폴리머 이소시아네이트. 또한, 모노이소시아네이트가 아닌 이소시아네이트는 폴리이소시아네이트라고도 불린다. 모노이소시아네이트는 단관능의 우레탄 아크릴레이트에만 사용되며, 이 타입의 올리고머는 상술되어 있다. 지금까지, 디이소시아네이트가 우레탄 아크릴레이트 합성에 가장 널리 사용된다. 그들은 지방족 및 방향족 디이소시아네이트로 사용 가능하다. 방향족 디이소시아네이트는 소위 방향족 우레탄 아크릴레이트의 제조를 위해 사용된다. 방향족 디이소시아네이트의 포함은 우레탄 아크릴레이트를 더욱 경화시키고 보다 양호한 내스크래치성을 부여한다. 또한, 방향족 우레탄 아크릴레이트는 지방족 우레탄 아크릴레이트보다 상당히 저렴하다. 이것은 그들이 우레탄 아크릴레이트의 성능(예를 들면, 우수한 유연성 또는 내마모성)이 요구되는 그들의 용도에 관심을 갖게 하지만, 제제는 비교적 저렴해야 한다. 방향족 우레탄 아크릴레이트의 하나의 단점은 황색을 띠는 경향이 있으므로 백색 또는 밝은 색상의 기재 상에 오래 지속시키기에는 적절하지 않다는 것이다.
지방족 디이소시아네이트는 지방족 우레탄 아크릴레이트에 사용된다. 지방족 우레탄 아크릴레이트는 동일한 관능기, 유사한 폴리올 개질제 및 유사한 분자량을 갖는 방향족 우레탄 아크릴레이트보다 약간 더 유연하다. 지방족 우레탄 아크릴레이트의 하나의 이점은 시각적으로 비황색이므로 백색 또는 밝은 색상의 기재 상에 오래 지속시키는데 사용될 수 있다는 것이다.
폴리머 이소시아네이트는 디이소시아네이트보다 우레탄 아크릴레이트에 덜 사용된다. 이들은 본질적으로 보다 높은 관능기수(예를 들면, 3개 이상)의 우레탄 아크릴레이트에 사용된다. 이소시아네이트-관능성 반응물은 메르캅탄기, 아민기, 및 카르복시기도 사용될 수 있지만, 통상적인 히드록실기를 갖는 활성 수소 관능기를 함유하는 화합물과 반응되는 폴리이소시아네이트로부터 제조된다.
폴리이소시아네이트는 자연에 존재하고 있으며, 예를 들면 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 톨루엔 디이소시아네이트(TDI), 디페닐메탄 디이소시아네이트(MDI), m- 및 p-페닐렌 디이소시아네이트, 비톨릴렌 디이소시아네이트, 시클로헥산 디이소시아네이트(CHDI), 비스-(이소시아네이토메틸) 시클로헥산(H6XDI), 디시클로헥실메탄 디이소시아네이트(H 12 MDI), 다이머산 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 이들의 메틸 유도체, 폴리메틸렌 폴리페닐 이소시아네이트, 클로로페닐렌-2,4-디이소시아네이트, 예를 들면 Mondur MR 또는 Mondur MRS로서 시판되는 폴리페닐렌 디이소시아네이트, 이소포론 디이소시아네이트(IPDI), 수소화 메틸렌 디페닐 이소시아네이트(HMDI), 테트라메틸 크실렌 디이소시아네이트(TMXDI), 헥사메틸렌 디이소시아네이트(HDI), 또는 IPDI, HDI의 트리머 또는 HDI의 비울렛트와 같은 이들 재료의 올리고머 재료 등 및 이들의 혼합물을 포함한다.
본 발명에 따른 많은 실시형태에 있어서, 상기 코팅 조성물은 폴리에스테르 또는 폴리에테르 주쇄를 갖는 지방족 우레탄 아크릴레이트를 포함한다.
통상, 폴리에테르 우레탄 아크릴레이트는 폴리에스테르 우레탄 아크릴레이트보다 가요성이 있으며, 저렴한 경우가 있다. 또한, 폴리에테르 우레탄 아크릴레이트는 동일한 관능기수 및 대략 동일한 분자량을 갖는 폴리에스테르 우레탄 아크릴레이트보다 약간 낮은 점도를 가질 수 있다.
폴리에스테르는, 예를 들면 C1-C12 이산(또는 그들의 대응하는 무수물) 또는 다른 이산을 디올 또는 디올의 혼합물과 반응시킴으로써 합성될 수 있다. 상기 혼합물은 촉매의 존재 하에 축합 반응에서 형성된 물을 제거하기에 충분한 온도로 가열된다.
폴리에테르는 당업계에 공지된 종래 기술에 의해, 예를 들면 약 1,000-6,000(Mn)의 분자량을 갖도록 에틸렌 옥시드로부터 합성될 수 있다. 또한, 선택적으로 알킬화된(예를 들면, 폴리테트라메틸렌 에테르 글리콜) 폴리에테르 폴리올(예를 들면, 블록 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌 옥시드 호모- 및 코-폴리머)이 사용될 수 있다. 추가적으로, 에틸렌 옥시드 및 프로필렌 옥시드가 동시 반응하여 폴리에테르 폴리올을 형성할 수 있거나, 또는 상기 폴리에테르 폴리올은 에틸렌 옥시드 및 프로필렌 옥시드와 반응하는 기를 함유하는 이관능 화합물 상에 제조될 수 있다. 이러한 적합한 기는, 예를 들면 히드록실기, 티올기, 산기 및 아민기를 포함한다. 따라서, 디올, 트리올, 디티올, 이산, 디아민 등은 본 발명에 따른 폴리에테르를 합성하기 위해 에틸렌 옥시드 및/또는 프로필렌 옥시드와 반응될 수 있는 적합한 이관능 화합물이다. 적합한 이러한 화합물은, 예를 들면 통상 약 2~8개의 탄소 원자 범위의 알킬렌 글리콜(사이클로알킬렌 글리콜을 포함한다)을 포함한다. 이러한 디올의 예는 에틸렌 글리콜, 1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올, 1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 1,2-프로판디올, 1,3-부탄디올, 2,3-부탄디올, 1,3-펜탄디올, 1,2-헥산디올, 3-메틸펜탄, 1,5-디올, 1,4-시클로헥산디메탄올 등, 및 이들의 혼합물이다. 디에틸렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜 등이 바람직하게 또는 용이하게 사용될 수 있다.
히드록시(메타)아크릴레이트 모노머는 이후의 UV 경화를 위해 폴리에스테르-폴리에테르 우레탄을 관능화하도록 포함될 수 있다. 적합한 히드록시 (메타)아크릴레이트는, 예를 들면 히드록시에틸 (메타)아크릴레이트, 히드록시프로필 (메타)아크릴레이트, 히드록시부틸 (메타)아크릴레이트, 카프로락톤 아크릴레이트 등을 포함한다. 추가적으로, 다른 히드록시 관능성 모노머는, 예를 들면 히드록시부틸 비닐 에테르 또는 알릴 알코올을 사용할 수 있다. 당업계의 용어와 일치하도록, 괄호안의 기는 선택적이다. 따라서, "(알킬)아크릴레이트"는 "아크릴레이트 및 알킬아크릴레이트"를 의미한다.
본 발명에 따라 사용될 수 있는 우레탄 아크릴레이트의 통상의 시판의 예는 UCECOAT 7772, UCECOAT 7773, UCECOAT 7849, UCECOAT 7770(모두, CYTEC Surface Specialties제), Joncryl U6336(BASF), BAYHYDROL UV 2317, BAYHYDROL UV VP LS 2348(Bayer제)이다.
본 발명에 따른 코팅 조성물은 하나 이상의 수분산성 가교제를 포함할 수 있다. 적합한 수분산성 다관능의 화학적으로 활성화 가능한 가교제가 시판된다. 이들 가교제는 다관능 아지리딘, 이소시아네이트, 멜라민 수지, 에폭시, 옥사졸린, 카보디이미드 및 다른 다관능 가교제의 분산성 제제를 포함한다. 하나의 실시형태에 있어서, 가교제는 총 고형분 100중량부에 대해 약 0.1중량부~약 30중량부의 범위의 양으로 첨가된다. 하나의 다른 실시형태에 있어서, 가교제는 총 고형분 100중량부에 대해 약 1중량부~약 20중량부의 범위의 양으로 첨가된다. 또 다른 실시형태에 있어서, 가교제는 총 고형분 100중량부에 대해 약 2중량부~약 15중량부의 범위의 양으로 첨가된다. 또 다른 실시형태에 있어서, 가교제는 총 고형분 100중량부에 대해 약 4중량부 이상의 양으로 첨가되고, 또 다른 실시형태에 있어서 가교제는 총 고형분 100중량부에 대해 약 4중량부~약 7중량부의 범위의 양으로 첨가된다. 폴리우레탄 분산액 조성물에 가교제를 첨가하는 것은 블렌딩된 폴리머를 공유 결합 및/또는 비공유 결합에 의해 연결시키는 가교된 매트릭스를 갖는 상호침투 또는 상호연결된 네트워크를 형성할 수 있다.
또한, 소정의 소망의 특성을 얻기 위해, 왁스, 소포제, 계면활성제, 착색제, 항산화제, UV 안정제, 발광제, 가교제 등과 같은 다른 첨가제가 첨가될 수 있다.
하나의 실시형태에 있어서, 코팅 조성물은 안티블로킹 첨가제를 함유한다. 이들 첨가제는 롤 형태 또는 적층된 시트의 집합인 경우에 코팅 또는 층이 서로 점착되는 경향을 감소시킨다. 상기 안티블로킹 첨가제는 천연 실리카, 규조토, 합성 실리카, 유리 구, 세라믹 입자 등을 포함한다. 또한, 스테아라미드, 베헨아미드, 올레아미드, 에루카미드 등과 같은 1급 아미드; 스테아릴 에루카미드, 에루실 에루카미드, 올레일 팔미트아미드, 스테아릴 스테아라미드, 에루실 스테아라미드 등과 같은 2급 아미드; N,NN-에틸렌비스스테아라미드, N,NN-에틸렌비스올아미드 등과 같은 에틸렌 비스아미드; 및 상술의 아미드 중 임의의 2개 이상의 조합물을 포함하는 슬립 첨가제가 포함될 수 있다.
본 발명에 사용될 수 있는 우레탄계 코팅 조성물의 예는 WO2010091346에 개시된 조성물이다.
본 발명에서 사용될 수 있고, 입수 가능한 우레탄계 코팅 조성물의 다른 예는 Allnex로부터 시판되는 UCECOAT 7849이다. UCECOAT 7849는 음이온 안정화되는 지방족 아크릴화 폴리우레탄 분산액이다.
B. 라텍스/쵸크 코팅
상술한 바와 같이, 본 발명 코팅 조성물의 매트릭스 구성성분은 라텍스/쵸크 코팅의 형태일 수 있다. 상술한 제제(들) 중 하나 이상이 라텍스/쵸크 코팅과 결합된다.
본 발명에 따른 종이 기재에 도포하기 위한 라텍스/쵸크 코팅 조성물의 예는 적어도 하나의 안료, 적어도 하나의 바인더, 및 임의의 하나 이상의 첨가제를 포함하는 수성 조성물이다. 안료의 비제한적 예는 당업계에 알려진 바와 같이 칼슘 카보네이트, 카올린, 티타늄 디옥시드, 블랭크픽스, 및 새틴 화이트를 포함한다. 바인더의 비제한적 예는 합성 고착제 또는 라텍스 시스템을 포함할 수 있다. 첨가제의 비제한적 예는 백색 안료, 형광 발광제, 소포제, 및 살생물제를 포함한다. 각종 라텍스/쵸크 코팅은, 예를 들면 Applications of Synthetic Resin Latices, 제3권, Latices in Diverse Applications, H. Warson 및 C. A. Finch, John Wiley & Sons, 8 okt. 2001년(1253페이지 및 관련 페이지)에 기재된 것들과 같이 당업계에 공지되어 있다.
본 발명에 따른 코팅 조성물은 당업계에 공지된 방법에 의해 종이 기재에 도포될 수 있다. 이들 도포 방법의 비제한적 예는 마이어-로드 코팅, 다이렉트 그라비어 코팅, 다이 코팅, 리버스 그라비어 코팅, 딕슨 코팅 리버스 그라비어, 롤 코팅, 스프레이 코팅, 나이프 코팅 등이다.
상기 코팅 조성물은 종이 기재에 통상적으로는 약 0.2gsm(g/㎡)~약 30gsm, 보다 구체적으로는 0.5gsm~20gsm, 더욱 구체적으로는 1.0gsm~10gsm, 또한 특정 실시형태에 있어서는 1.0gsm~2.0gsm의 범위 내의 코팅량으로 증착되거나 도포된다. 그러나, 본 발명은 0.2gsm 미만 및/또는 30gsm 초과의 코팅량의 사용을 포함하는 것으로 이해될 것이다. 이들 각종 코팅량은 모두 건조 후의 코팅 조성물에 관한 것이다.
UV 경화성 제제
하나의 실시형태에 있어서, UV 경화성 제제는 UV 경화성 잉크이다. 통상, 본 발명에 유용한 자외(UV) 방사선 경화성 잉크는 하나 이상의 광중합성 모노머를 포함하는 바인더를 포함한다. 통상, 상기 광중합성 모노머는 에틸렌성 불포화 화합물이다. 상기 불포화 화합물은 하나 이상의 올레핀 이중결합을 함유해도 좋고, 저분자량 화합물(모노머성) 또는 고분자량 화합물(올리고머성)이어도 좋다. 하나의 이중결합을 함유하는 모노머의 대표적인 비제한적 예는 알킬(메타)아크릴레이트 등의 아크릴레이트 또는 메틸-, 에틸-, 부틸-, 2-에틸헥실- 또는 2-히드록시에틸아크릴레이트, 이소보닐아크릴레이트, 메틸- 또는 에틸메타크릴레이트 등의 히드록시알킬(메타)아크릴레이트이다. 광중합성 모노머의 다른 예는 아크릴로니트릴, 아크릴아미드, 메타크릴아미드, N-치환 (메타)아크릴아미드, 비닐 아세테이트 등의 비닐 에스테르, 이소부틸비닐 에테르 등의 비닐 에테르, 스티렌, 알킬스티렌 및 할로스티렌, N-비닐피롤리돈, 비닐 클로라이드 또는 비닐리덴 클로라이드이다.
통상, 복수의 이중결합을 함유하는 모노머는 에틸렌 글리콜, 1,3-프로필렌 글리콜, 1,4-부타네오디올, 1,4-시클로헥산 디올, 네오펜틸 글리콜, 헥사메틸렌 글리콜의 디아크릴레이트, 또는 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트 및 펜타에리스리톨 트리아크릴레이트 또는 테트라아크릴레이트 등의 비스페놀 A 폴리아크릴레이트, 비닐 아크릴레이트, 디비닐 벤젠, 디비닐 숙시네이트, 디알릴 프탈레이트, 트리알릴포스페이트, 트리알릴이소시아누레이트 또는 트리스(2-아크릴로일옥시)에틸-이소시아누레이트이다.
고분자량(올리고머성) 다불포화 화합물의 통상의 예는 아크릴화 에폭시 수지, 아크릴화 폴리에테르, 아크릴화 폴리우레탄 또는 아크릴화 폴리에스테르이다. 불포화 올리고머의 다른 예는 일반적으로 말레산, 프탈산 및 하나 이상의 디올로부터 조제되고, 약 500~약 3,000의 분자량을 갖는 불포화 폴리에스테르 수지이다. 또한, 이러한 불포화 올리고머는 프리폴리머라고도 불린다. 광경화성 프리폴리머 기반의 단일 구성성분 시스템은 종종 인쇄 잉크용 바인더로서 사용되는 경우가 있다. 불포화 폴리에스테르 수지는 일반적으로 2개의 구성성분 시스템에서 상술한 바와 같은 단불포화 모노머와 함께 사용되고, 많은 용도에서 스티렌과 함께 사용된다.
또한, 상기 불포화 화합물은 비-광중합성 필름-형성 구성성분과 혼합하여 사용될 수 있다. 통상, 이들 구성성분은 건조 폴리머 또는 니트로셀룰로오스와 같은 유기 용제에 있어서의 용액일 수 있다. 그러나, 또한 그들은 폴리이소시아네이트, 폴리에폭시드 또는 멜라민 수지와 같은 열경화성 수지 또는 화학적으로 경화 가능한 수지일 수 있다. 열경화성 수지의 병행 사용은 제 1 단계에서 광중합되고, 제 2 단계에서 처리 후에 열에 의해 가교되는, 소위 하이브리드 시스템에서 유용할 수 있다.
또한, UV 방사선 경화성 잉크는 통상 적어도 하나의 광개시제를 함유한다. 광범위한 각종 광개시제가 UV 방사선 경화성 시스템에 사용될 수 있다. 상기 광개시제는 벤조페논 및 벤조페논 유도체, 벤조인 에테르, 벤질 케탈, 디알콕시아세토페논, 히드록시아세토페논, 아미노아세토페논, 할로아세토페논 또는 아크릴옥시포스핀 옥시드를 포함한다. 상기 광개시제는 상이한 흡광 최대값을 갖는다는 점에서 상이하다. 넓은 흡광 범위를 커버하기 위해서, 2종 이상의 광개시제의 혼합물을 사용할 수 있다. UV 방사선 경화성 조성물에 있어서의 광개시제의 총량은 총 조성물의 약 0.05중량%~약 7중량%, 또는 10중량%의 범위에 있을 수 있다. 많은 용도에 있어서, 조성물은 광개시제의 약 0.2중량%~약 5중량%를 함유한다.
예를 들면, 트리에탄올아민, N-메틸-디에탄올아민, p-디메틸아미노벤조에이트 또는 미힐러케톤 등의 아민은 광중합성을 가속화하기 위해 첨가된다. 상기 광중합성은 분광 감도를 대체하거나 넓히는 광증감제의 첨가에 의해 더욱 가속화 될 수 있다. 이들 광증감제는 티옥산톤, 안트라퀴논 및 3-아실-쿠마린 유도체뿐만 아니라 3-(아로일메틸렌)-티아졸린 등의 방향족 카르보닐 화합물이 바람직하다.
또한, 보조-안정화제로서 기능하는 힌더드 아민 광안정제(HALS)가 본 발명에 사용되는 UV 방사선 경화성 인쇄 조성물에 첨가될 수 있다. 힌더드 아민 광안정제의 예는 미국 특허 제5,112,890호 및 제4,636,408호에 열거되고, 인용되는 것들을 포함한다. 상기 인쇄 잉크에 유용한 힌더드 아민 광안정제의 특정 예는 비스(1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피페리디닐)세바케이트로서 식별되는 TINUVIN 292이다.
상술의 바인더 재료 및 광개시제에 추가하여, 본 발명에 사용되는 UV 방사선 경화성 잉크는 당업계에 공지되어 있고 사용되어온 유기 안료, 무기 안료, 바디 안료 및 염료에서 선택되는 색소를 함유할 수 있다. 유용한 안료의 예는 티타늄 디옥시드, 카드뮴 옐로우, 카드뮴 레드, 카드뮴 마룬, 블랙 산화철, 카본블랙, 크롬 그린, 골드, 실버, 알루미늄 및 구리를 포함한다. 염료의 예는 알리자린 레드, 프러시란 블루, 아우라민 나프톨, 말라카이트 그린 등을 포함한다. 통상, 잉크에 있어서의 안료 또는 염료의 농도는 약 0중량%~약 70중량%일 수 있고, 하나의 실시형태에 있어서 약 0.1중량%~약 50중량%일 수 있다.
또한, 상술의 색소에 추가하여, 본 발명에 사용되는 UV 방사선 경화성 잉크는 당업계에 공지되어 있고 사용되어 온 충전제, 증량제, 계면활성제 등을 함유할 수 있다. 유용한 충전제 및 증량제의 예는 이산화규소, 흄드 실리카, 유리 또는 세라믹 마이크로스피어, 및 유리 또는 세라믹 버블을 포함한다. 통상, 충전제 및 증량제의 농도는 약 0중량%~약70중량%일 수 있고, 하나의 실시형태에서는 약 0.5중량%~약 50중량%일 수 있다.
종이 및 다른 기재
본 발명의 코팅지는 하나의 층(들)으로서, 종이의 기재 시트를 포함한다. 종이 기재는 이용될 수 있는 용도가 다양하기 때문에 특히 유용하다. 종래의 종이 코팅 및 처리 장치에서 취급될 수 있는 충분한 인장 강도를 갖는 임의의 타입의 종이가 기재 층으로서 사용될 수 있다. 사용된 종이는 최종 용도 및 특정 개인 취향에 따라 다르다. 사용될 수 있는 종이의 타입 중에는 종이, 클레이 코팅지, 글라신, 폴리머 코팅지, 짚, 나무껍질, 나무, 면, 아마, 옥수숫대, 사탕수수, 바가스, 대나무, 대마, 및 유사한 셀룰로오스 재료로부터 소다, 황화물 또는 황산염(Kraft) 공정, 중성 황화물 쿠킹 공정, 알칼리염소 공정, 질산 공정, 반화학 공정 등과 같은 이러한 공정에 의해 조제되는 판지가 포함되어 있다. 임의의 중량의 종이가 기재 제제로서 사용될 수 있지만, 연(ream)당 약 20~약 150파운드의 범위의 중량을 갖는 종이가 유용하며, 연당 약 30~약 60파운드의 범위의 중량을 갖는 종이가 현재 바람직하다. 여기서, 사용된 용어 "연"이란 3,000평방피트와 동등하다. 본 발명의 코팅지를 제조하는데 기재로서 사용될 수 있는 특정 종이의 예는 41파운드 오프셋 등급의 표백 크라프트; 50파운드의 표백 크라프트지 등을 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 코팅된 기재(1)의 개략 단면도이다. 상기 코팅된 기재(1)는 2개의 반대 방향으로 향한 면(12 및 14)을 규정하는 종이와 같은 기재(10)를 포함한다. 또한, 상기 코팅된 기재(1)는 본원에 기재된 바와 같은 코팅 조성물의 영역 또는 층(20)을 포함한다. 상기 층(20)은 면(12 및 14) 중 적어도 하나에 위치된다. 상기 층(20)은 노출된 면(22)을 규정한다.
도 2는 UV 경화성 조성물의 증착 후, 예를 들면 인쇄 및 코팅지와 같은 인쇄 및 코팅된 기재(50)를 형성하는 코팅된 기재(1)의 개략 단면도이다. 상기 인쇄 및 코팅지(50)는 상기 코팅 재료의 층(20)에 증착된 UV 경화성 잉크 등의 UV 경화성 재료의 영역(30) 또는 층 중 하나 이상을 갖는 도 1에 나타낸 바와 같은 코팅된 기재(1)를 포함한다. 상기 UV 경화성 재료의 하나 이상의 층 또는 영역(30)의 아우터 면은 노출된 면(32)을 규정한다. 본 발명은 면(14, 22, 및/또는 32) 상에 증착된 하나 이상의 재료 및/또는 추가적인 층의 사용을 포함한다.
도 3은 본 발명에 따른 코팅된 기재 및 인쇄 및 코팅된 기재를 형성하기 위한 시스템 및 공정(200)을 도시하는 개략도이다. 통상, 상기 시스템 및 공정은 롤 형태의 기재(110)의 소스를 포함한다. 롤 형태가 설명되지만, 본 발명은 다른 형태 및 구성의 기재를 포함하는 것으로 이해될 것이다. 코팅을 수용하기 위한 면(112)을 갖는 기재는 소스(110)로부터 코팅 조성물 어플리케이터(120)로, 즉 화살표 A의 방향으로 향한다. 상기 어플리케이터(120)는 기재의 면(112) 상에 본원에 기재된 바와 같은 코팅 조성물을 선택적으로 도포한다. 이어서, 상기 코팅된 기재는 선택적으로 열 및/또는 공기가 기재 상에 위치된 코팅을 건조시키거나 또는 적어도 부분적으로 건조시키도록 코팅쪽을 향하는 건조 스테이션(125)을 향하고 있다. 또한, 본 발명은 건조를 촉진시키기 위해 외부 열 또는 기류를 이용하지 않는 시스템 및 공정을 포함한다. 대신에, 건조 공정은 주위 공기에 노출시킴으로써 행해질 수 있다.
코팅을 적어도 부분적으로 건조시킨 후, 상기 코팅된 기재는 UV 경화성 조성물 어플리케이터(130)로, 즉 화살표 B의 방향을 향한다. 상기 어플리케이터(130)는, 예를 들면 코팅된 기재 상에 UV 경화성 조성물을 인쇄함으로써 선택적으로 도포된다. 이어서, 얻어진 중간 생성물은 UV 경화 스테이션(140)을 향하고, 여기서 UV 방사선은 코팅된 기재 상에 미리 증착된 UV 경화성 조성물을 향한다. 전체 또는 적어도 부분 경화 후에, 상기 경화된 생성물은 선택적으로 롤(150)의 형태로 수집될 수 있다. 그러나, 본 발명은 인쇄된 생성물을 위한 다른 형태 및 구성을 포함하는 것으로 이해될 것이다.
실시예
실시예 1
본 발명에 따라 제조된 코팅지를 평가하기 위해, 코팅 조성물을 제조하고, 상이한 코팅량으로 종이에 도포했다. 건조 후, 코팅지 상에 UV 경화성 잉크를 인쇄하고, 잉크 고정을 평가했다.
사용된 종이는 UPM Labelcoat 80이었다.
사용된 코팅 조성물은 NEOREZ R600 0.24gsm(건조), 우레탄 아크릴레이트 NEORAD R444 0.16gsm(건조), 및 CX100 0.024gsm(건조)(모두, DSM NeoResins제, 네덜란드)을 조합함으로써 조제되었다. 상기 재료는 코터의 그라비어 롤러에 적합한 농도로 물에 분산시켜 소망의 코팅량을 제공했다.
코팅지의 샘플은 0.4gsm, 0.8gsm, 1.5gsm, 및 2.0gsm의 코팅량을 이용하여 조제했다. 상기 코팅 조성물은 딕슨 코팅 리버스 그라비어에 의해, 습도 13cc/㎡로 도포되고, 웹 온도 50℃(대기 온도 75℃)로 건조되었다.
UV 경화성 잉크는 80m/분의 속도로 FLEXIPROOF 100UV 장치를 이용하여 코팅지 샘플 상에 인쇄되었다. 줄무늬 형상의 아니록스는 6개의 셀 체적(3, 4, 5, 6, 8, 및 13cc/㎡)으로 사용하였다.
인쇄 5초 후, Scotch 810 테이프를 사용하여 테이프 테스트를 행했다. 상기 테이프의 접착면을 인쇄 및 코팅지 샘플과 접촉시켰다. 이어서, 테이프의 제거 후에 잉크 고정 정도의 평가를 행했다. 잉크가 테이프로 이동하지 않은 샘플은 100%의 점수를 받았으며, 이상적인 잉크 고정을 나타낸다. 모든 잉크가 테이프로 이동한 샘플은 0%의 점수를 받았으며, 잉크 비고정을 나타낸다. 상기 평가는 샘플의 광학 밀도를 측정하고, 대표 백분율 스코어를 얻기 위해 평균화함으로써 행해졌다.
도 1은 이 측정의 결과를 요약한다.
(표 1-잉크 고정)
Figure pct00001
표 1에 요약된 결과는 본 발명에 따른 종이 상의 코팅 조성물의 사용이 잉크 고정을 현저하게 향상시키는 것을 입증한다.
실시예 2
이 평가에 있어서, 각종 중량비로 라텍스/쵸크 매트릭스에 분산된 아크릴레이트 폴리우레탄 분산액을 포함하는 코팅 조성물로 코팅지 샘플을 조제했다.
상기 코팅 조성물은 명칭 UCECOAT 7849으로 Allnex로부터 시판되는 아크릴화 폴리우레탄 분산액을 표 2에 기재된 바와 같은 라텍스/쵸크 코팅 조성물과 조합함으로써 조제했다. 상기 폴리우레탄 분산액은 0중량%~40중량% 범위의 다양한 중량비로 사용되었다.
(표 2-실시예 2에서 사용된 코팅 조성물)
Figure pct00002
이어서, 코팅 조성물은 실시예 1에 기재된 바와 같이 종이에 도포하고, 건조했다. 이어서, 또한 UV 경화성 잉크의 인쇄 공정이 실시예 1에서 상술된 바와 같이 행해졌다.
이어서, 접착 테이프를 사용하는 잉크 고정은 실시예 1에서 상술된 바와 같이 평가되었다.
하기 명시된 표 3은 실시예 2의 잉크 고정 평가의 결과를 요약한다.
(표 3-잉크 고정)
Figure pct00003
표 3에 나타낸 이들 결과는 코팅 조성물에 있어서의 제제와 잉크 고정의 양 사이의 강한 상관관계의 존재를 입증한다.
실시예 3
이 평가에 있어서, 종이 샘플은 본원에서 PM-1이라고 불리는 아크릴화 아크릴 폴리머를 포함하는 코팅 조성물을 수용한다. 상기 PM-1 제제는 실시예 2에 기재된 라텍스/쵸크 매트릭스 내에 상이한 중량비로 분산되었다.
PM-1 제제는 메틸 메타크릴레이트(MMA), 부틸 아크릴레이트(BA), 및 메타크릴산(MAA)의 초기 아크릴 에멀젼을 각각 50/46/4의 몰비로 형성함으로써 조제되었다. 이어서, 얻어진 라텍스는 글리시딜 메타크릴레이트(GMA)와 후반응하여 MAA 카르복실산기와 GMA 에폭시기 사이에 반응에 의해 펜던트 메타크릴레이트기를 도입했다. MAA:GMA 화학양론은 각각 1:0.65였다.
이어서, 각종 코팅 조성물이 PM-1 폴리머 제제와 실시예 2에 기재된 상술의 라텍스-쵸크 코팅을 조합함으로써 조제되었다. 상기 PM-1 폴리머 제제를 코팅 조성물에 포함시키고, 이어서 얻어진 제제를 와이어바(WB 24cc/㎡, 건조 코팅량 9gsm)를 사용하여 종이 상에 코팅하고, 이어서 90℃에서 2분 동안 건조시켰다.
잉크 고정은 실시예 1에 상술한 바와 같이 테이프로 평가했다.
하기 명시된 표 4는 실시예 3의 잉크 고정 평가의 결과를 요약한다.
(표 4-잉크 고정)
Figure pct00004
표 4에 요약된 결과는 우수한 잉크 고정가 코팅 조성물에 포함된 PM-1 제제가 비교적 낮은 수준으로 얻어지는 것을 입증한다.
이 기술의 향후 적용 및 개발로부터 많은 다른 이점이 명백해질 것은 의심의 여지가 없다.
본 명세서에 언급된 모든 특허, 응용, 표준, 서적, 및 기사는 그 전체를 참조문헌으로서 본원에 포함한다.
본 발명은 본원에 설명된 특징 및 양상의 모든 조작 가능한 조합을 포함한다. 따라서, 하나의 특징이 실시형태와 관련하여 설명되고, 또 다른 특징이 또 다른 실시형태와 관련하여 설명되는 경우의 실시예에서, 본 발명은 이들 특징의 조합을 갖는 실시형태를 포함하는 것으로 이해될 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 이전의 전략, 시스템 및/또는 장치와 관련된 많은 문제점을 해결한다. 그러나, 본 발명의 본질을 설명하기 위해서 기재되고 설명된 구성요소의 세부사항, 재료 및 배열에 있어서의 각종 변경은 첨부된 청구범위에 나타낸 바와 같이 청구된 발명의 원리 및 범위를 벗어나는 일 없이 당업자에 의해 이루어질 수 있는 것으로 이해될 것이다.

Claims (12)

  1. 코팅 매트릭스;
    (i) 적어도 하나의 반응성 에틸렌성 불포화기를 포함하고 (ii) 라디칼 중합성인 상기 코팅 매트릭스에 있어서의 적어도 하나의 제제를 포함하는 종이에 도포하기 위한 코팅 조성물로서:
    잔류 모노머, 잔류 올리고머, 잔류 광개시제, 및 이들의 조합물을 함유하지 않거나 실질적으로 함유하지 않는 코팅 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 코팅 매트릭스는 적어도 하나의 용제를 더 포함하는 코팅 조성물.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제제는 비닐 모노머를 포함하는 코팅 조성물.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코팅 매트릭스는 우레탄 코팅 및 라텍스/쵸크 코팅 중 적어도 하나를 포함하는 코팅 조성물.
  5. 종이 기재,
    상기 종이 기재의 한쪽 면에 위치되고, (a) 코팅 매트릭스 및 (b) (i) 적어도 하나의 반응성 에틸렌성 불포화기를 포함하고 (ii) 라디칼 중합성인 상기 코팅 매트릭스에 있어서의 적어도 하나의 제제를 갖는 코팅 조성물을 포함하는 코팅지로서:
    상기 코팅 조성물은 잔류 모노머, 잔류 올리고머, 잔류 광개시제, 및 이들의 조합물을 함유하지 않거나 실질적으로 함유하지 않는 코팅지.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 코팅 조성물이 0.5gsm~30gsm의 범위 내의 코팅량으로 상기 종이 기재의 면 상에 위치되는 코팅지.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 코팅 조성물의 적어도 일부에 위치된 UV 경화성 제제를 더 포함하는 코팅지.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 UV 경화성 제제는 적어도 부분적으로 경화되는 코팅지.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 UV 경화성 제제는 UV 경화성 잉크인 코팅지.
  10. 코팅지를 형성하는 방법으로서:
    적어도 하나의 면을 규정하는 종이 기재를 제공하는 공정;
    (a) (i) 적어도 하나의 반응성 에틸렌성 불포화기를 포함하고 (ii) 라디칼 중합성인 적어도 하나의 제제, 및 (b) 코팅 매트릭스를 갖고, 잔류 모노머, 잔류 올리고머, 잔류 광개시제, 및 이들의 조합물을 함유하지 않거나 실질적으로 함유하지 않는 코팅 조성물을 제공하는 공정; 및
    상기 종이의 면 상에 상기 코팅 조성물을 위치시킴으로써 상기 코팅지를 형성하는 공정을 포함하는 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 위치 공정은 상기 코팅 조성물이 약 0.2gsm~약 30gsm의 범위 내의 코팅량으로 위치되도록 행해지는 방법.
  12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 종이의 면 상에 상기 코팅 조성물을 위치시킨 후, 상기 코팅 조성물을 적어도 부분적으로 건조시키는 공정을 더 포함하는 방법.
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