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KR20220081344A - 흡수 기재 상에 인쇄하기 위한 잉크-수용 코팅 - Google Patents

흡수 기재 상에 인쇄하기 위한 잉크-수용 코팅 Download PDF

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KR20220081344A
KR20220081344A KR1020227012161A KR20227012161A KR20220081344A KR 20220081344 A KR20220081344 A KR 20220081344A KR 1020227012161 A KR1020227012161 A KR 1020227012161A KR 20227012161 A KR20227012161 A KR 20227012161A KR 20220081344 A KR20220081344 A KR 20220081344A
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KR
South Korea
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composition
polyurethane
coating
ethylene oxide
ink
Prior art date
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Pending
Application number
KR1020227012161A
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English (en)
Inventor
리비우 디네스쿠
알렉산더 브이. 루브닌
수잔 엘. 렌하드
자니나 슈와츠월더
커트 슈뢰더
Original Assignee
루브리졸 어드밴스드 머티어리얼스, 인코포레이티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 루브리졸 어드밴스드 머티어리얼스, 인코포레이티드 filed Critical 루브리졸 어드밴스드 머티어리얼스, 인코포레이티드
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Abstract

(a) 수성 음이온성 폴리우레탄 분산액; 및 (b) 비이온성 폴리우레탄의 수용액을 포함하는 잉크-수용(ink-receptive) 코팅 조성물이 제공된다. 기재 상에 조성물을 제공 및/또는 코팅하는 단계를 포함하는, 기재의 코팅 방법, 및 인쇄 방법이 또한 제공된다.

Description

흡수 기재 상에 인쇄하기 위한 잉크-수용 코팅
개시되는 기술은 기재 상에 인쇄하기 위한 잉크-수용(ink-receptive) 코팅에 관한 것이다.
골판지 표면에 수계 안료 잉크 또는 자외선(UV)-경화성 잉크와 같은 잉크의 인쇄는 빠르게 성장하는 기술이다. 잉크를 골판지 상에 직접 인쇄하는 것은 적어도 부분적으로 골판지 표면의 흡수성 및/또는 불규칙 성질로 인해 열악한 이미지 품질을 초래할 수 있다. 골판지의 다공성과 불규칙성은 적용된 잉크의 침착 및 액적 퍼짐을 제어하는 데 매우 까다로운 과제를 제기한다. 고품질 이미지, 내구성(예를 들어, 잉크의 접착력 및 마찰 내성)은 매우 까다로운 인쇄 시스템을 만든다. 프라이머 기술은 최종 이미지의 모든 필요하고/하거나 원하는 특성을 달성하기 위해 흡수성 골판지의 표면을 조절하는 하나의 접근법이다. 보드에 프라이머를 적용하는 것은 경제적이고 보드의 폭에 걸쳐 균일해야 하고, 보드 표면의 색상에 큰 영향을 미치지 않아야 하며, 프라이머는 거품이 적고 청소하기가 쉬워야 한다. 또한 크래프트(Kraft)(비코팅 보드), 모틀(Mottle)(중간 이미지 품질 코팅 보드) 및 케미(Kemi)(고품질 코팅 보드)와 같은 다양한 보드 유형에 걸쳐 잘 작동하는 단일 프라이머를 갖는 것이 매우 바람직하다. 또한 인쇄된 이미지의 표면 마찰 특성 및 다른 인쇄 및 프라이밍된 표면과 접촉하는 프라이밍된 보드 표면은 인쇄된 상자가 서로 미끄러지는 것을 방지하는 데 중요하다.
방사선-경화성 잉크는 아날로그 및 디지털 인쇄 방법 둘 모두를 통해 기재의 표면을 장식하기 위해 수년 동안 사용되어 왔다. 방사선-경화성 잉크에서의 에너지-경화성 단량체 및 올리고머는 내구성을 위해 선호되는 안료와 같은 착색제를 위한 담체로서 기능한다. 올리고머는 종종 아크릴레이트이지만 우레탄계일 수도 있다. UV-경화성 잉크(예를 들어, 디지털 UV-경화성 잉크)는 또한 단량체 및 올리고머 UV 담체가 공기에 노출될 때 프린트헤드에서 눈에 띄게 건조되지 않으며, 따라서 잉크를 대상 기재 상에 침착시키는 신뢰할 수 있는 수단이 되기 때문에 선호될 수 있다. 일단 적절한 UV 방사선 노출 단계에 의해 경화되면, 잉크 및 생성된 이미지는 전형적으로 내구성이 있지만 경화된 잉크는 대상 기재에 대한 불량한 접착력을 나타낼 수 있다.
국제공개 WO 02/062894 A1호는 실리카, 점토 및 기타 무기 안료와 같은 충전제와 조합하여 폴리우레탄 결합제를 포함하고 중합체 필름 및 고광택 종이로부터 선택된 기재를 포함하는 프라이머 코팅을 개시하고 있다.
미국 특허 제6,881,458 B2호는 UV-경화성 잉크로 인쇄되는 표면을 위한 프라이머로서 특정 중합체 수지 및 코팅 제제의 사용을 개시하고 있다. 우레탄 결합제, 우레탄들의 조합, 우레탄과 아크릴의 조합, 우레탄-아크릴 하이브리드가 개시되어 있다. 미국 특허 제6,881,458호에 기재된 우레탄 수지는 100 in-lb의 내충격성 및 적어도 100%의 신장율을 갖는 것이다. 조합되어 사용될 경우 제2 우레탄 수지는 제1 우레탄 수지의 1.5배의 신장율을 갖는다. 넓은 범위의 수지 분자량, 용해도 파라미터, 및 유리 전이 온도가 기재되어 있다. 코팅 조성물의 충전제는 선택적이며 수지는 충전제를 첨가하지 않아도 잘 기능한다는 것이 지적되어 있다.
미국 특허출원공개 2008/0081160 A1호 및 미국 특허 제6,897,281 B2호는 탄산칼슘 충전제와 조합되고 제2 유형의 수지와 블렌딩된 비이온성 우레탄 분산 결합제를 포함하는 코팅 조성물을 개시하고 있다. 폴리우레탄 분산 수지는 잠재적인 제2 수지 유형으로 개시되어 있으며 제2 중합체로서 아크릴, 비닐 클로라이드, 및 아크릴-우레탄 하이브리드가 예에 제공된다.
국제공개 WO 2010/106023 A1호는 80 내지 99% 에틸렌 옥사이드 측쇄(적어도 500 MW)를 갖는 비이온성 우레탄 빗형(comb) 중합체, 및 30 내지 80% 무기 안료를 포함하는 종이용 코팅 조성물을 개시한다. 예는 코팅 제제에서 스티렌-부타디엔 결합제를 포함한다.
수계 안료 잉크는 UV-경화성 잉크와 함께 사용되는 UV-경화성 단량체 및 올리고머 접근법에 대한 대안이다. 수계 안료 잉크는 UV 경화성이도록 제제화되거나 수지 및 결합제와 제제화되고 열 건조될 수 있다. 골판지 표면 상에 수계 잉크를 인쇄하는 데는 상당한 문제가 있으며 프라이머 화학은 UV-경화성 잉크를 수용하기 위해 골판지를 프라이밍하는 데 필요한 것과 상당히 상이할 수 있다.
인쇄 시스템의 요구를 충족시키는 프라이밍된 표면을 생성하는 대상 기재에 적용될 수 있는 잉크-수용 코팅 조성물에 대한 요구가 남아 있다. 또한 인쇄 시스템(예를 들어, 디지털 인쇄 시스템)에서 고품질이고 내구성 있는 이미지를 제공하기 위해 작동할 수 있는 프라이머 화학에 대한 요구가 남아 있다.
본원에 개시되는 주제는 (a) 수성 음이온성 폴리우레탄 분산액; 및 (b) 비이온성 폴리우레탄의 수용액을 포함하는 잉크-수용 코팅 조성물을 제공한다.
특정 실시형태에서, 음이온성 폴리우레탄은 폴리에테르계 폴리우레탄, 폴리에스테르계 폴리우레탄, 및/또는 폴리카보네이트계 폴리우레탄이다. 특정 실시형태에서, 음이온성 폴리우레탄은 적어도 10,000 g/mol, 예컨대 10,000 내지 1,000,000 g/mol; 또는 적어도 15,000 g/mol, 예컨대 15,000 내지 1,000,000 g/mol; 또는 적어도 20,000 g/mol, 예컨대 20,000 내지 1,000,000 g/mol의 수평균 분자량을 갖는다. 특정 실시형태에서, 음이온성 폴리우레탄은 최대 1,000,000 g/mol, 또는 최대 900,000, 또는 최대 800,000 g/mol, 또는 최대 700,000 g/mol, 또는 최대 600,000 g/mol, 또는 최대 500,000 g/mol, 또는 최대 400,000 g/mol, 또는 최대 300,000 g/mol, 또는 최대 200,000 g/mol, 또는 최대 100,000 g/mol, 또는 최대 75,000 g/mol, 또는 최대 50,000 g/mol, 또는 최대 40,000 g/mol, 또는 최대 30,000 g/mol, 또는 최대 25,000 g/mol의 수평균 분자량을 갖는다. 특정 실시형태에서, 조성물은 겔 분획이 하기에 논의되는 GPC 분석과 같은 분자량 분석을 위해 제조될 때 겔 분획이 불용성이도록 음이온성 폴리우레탄의 겔 분획(불용성 분획)을 포함할 수 있으며; 이러한 경우에, 위에 특정된 분자량 범위는 음이온성 폴리우레탄의 가용성(분자량 분석에서) 분획에 적용 가능하다.
특정 실시형태에서, 음이온성 폴리우레탄은 음이온성 폴리우레탄의 총 건조 중량을 기준으로 10 중량%(예컨대 9%, 8%, 7%, 6%, 5%, 4%, 3%, 2%, 또는 1%) 미만의 에틸렌 옥사이드 단량체 단위 함량을 갖는다.
특정 실시형태에서, 비이온성 폴리우레탄은 최대 30,000 g/mol, 예를 들어 2,000 내지 30,000 g/mol, 또는 2,000 내지 25,000 g/mol, 또는 2,000 내지 20,000 g/mol, 또는 2,000 내지 15,000 g/mol, 또는 2,000 내지 10,000 g/mol, 또는 5,000 내지 30,000 g/mol, 또는 5,000 내지 25,000 g/mol, 또는 5,000 내지 20,000 g/mol, 또는 5,000 내지 15,000 g/mol, 또는 5,000 내지 10,000 g/mol의 수평균 분자량을 갖는다.
특정 실시형태에서, 비이온성 폴리우레탄은 비이온성 폴리우레탄의 총 건조 중량을 기준으로 20 중량% 초과, 예를 들어 25 중량% 초과, 또는 30 중량% 초과, 또는 35 중량% 초과, 또는 40 중량% 초과, 또는 45 중량% 초과, 또는 50 중량% 초과, 또는 55 중량% 초과, 또는 60 중량% 초과, 또는 65 중량% 초과의 에틸렌 옥사이드 단량체 단위 함량을 갖는다. 특정 실시형태에서, 비이온성 폴리우레탄은 비이온성 폴리우레탄의 총 건조 중량을 기준으로 20%(예를 들어, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 또는 65%) 내지 90%(예를 들어, 85%, 80%, 75%, 또는 70%)의 에틸렌 옥사이드 단량체 단위 함량을 갖는다. 특정 실시형태에서, 비이온성 폴리우레탄은 비이온성 폴리우레탄의 총 건조 중량을 기준으로 50 중량% 이상의 에틸렌 옥사이드 단량체 단위 함량을 갖는다.
비이온성 폴리우레탄의 에틸렌 옥사이드 단량체 단위 함량은 폴리우레탄의 주쇄, 폴리우레탄의 측쇄(들) 및/또는 폴리우레탄의 말단기에 존재할 수 있다는 것을 이해해야 한다. 폴리우레탄 분자(들)의 상기 부분들의 각각에 존재하는 에틸렌 옥사이드 단량체 단위의 상대적인 양은 비이온성 폴리우레탄의 특성에 영향을 미칠 수 있다. 에틸렌 옥사이드 단량체 단위의 양을 언급하는 본원에 기재된 실시형태는 그렇게 하는 것이 물리적으로 가능한 정도로 서로 조합 가능한 것으로 간주되어야 한다.
특정 실시형태에서, 비이온성 폴리우레탄은 비이온성 폴리우레탄의 총 건조 중량을 기준으로 12%(예를 들어, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45% 또는 50%) 내지 80%(예를 들어, 75%, 70%, 65%, 60%, 또는 55%)의 양으로 에틸렌 옥사이드 단량체 측쇄 단위를 포함한다.
특정 실시형태에서, 비이온성 폴리우레탄은 비이온성 폴리우레탄의 총 건조 중량을 기준으로 75 중량%(예를 들어, 70%, 65%, 60%, 55%, 50%, 45%, 40%, 35%, 30%, 25%, 20%, 15%, 10%, 5%, 4%, 3%, 2%, 또는 1 중량%) 미만의 양으로 에틸렌 옥사이드 단량체 주쇄 단위를 포함한다. 특정 실시형태에서, 비이온성 폴리우레탄은 에틸렌 옥사이드 단량체 주쇄 단위가 실질적으로 없다. 특정 실시형태에서, 비이온성 폴리우레탄은 에틸렌 옥사이드 단량체 주쇄 단위가 없다.
특정 실시형태에서, 비이온성 폴리우레탄에서 모든 에틸렌 옥사이드 단량체 단위의 100%는 에틸렌 옥사이드 단량체 측쇄 단위 및/또는 폴리(에틸렌 옥사이드) 말단 기를 포함한다. 특정 실시형태에서, 비이온성 폴리우레탄에서 모든 에틸렌 옥사이드 단량체 단위의 100%는 에틸렌 옥사이드 단량체 측쇄 단위를 포함한다. 특정 실시형태에서, 비이온성 폴리우레탄에서 모든 에틸렌 옥시드 단량체 단위의 100%는 폴리(에틸렌 옥시드) 말단 기를 포함한다.
특정 실시형태에서, 비이온성 폴리우레탄에서 모든 에틸렌 옥사이드 단량체 단위의 적어도 95%는 에틸렌 옥사이드 단량체 측쇄 단위 및/또는 폴리(에틸렌 옥사이드) 말단 기를 포함한다. 특정 실시형태에서, 비이온성 폴리우레탄에서 모든 에틸렌 옥사이드 단량체 단위의 적어도 95%는 에틸렌 옥사이드 단량체 측쇄 단위를 포함한다. 특정 실시형태에서, 비이온성 폴리우레탄에서 모든 에틸렌 옥사이드 단량체 단위의 적어도 95%는 폴리(에틸렌 옥사이드) 말단 기를 포함한다.
특정 실시형태에서, 비이온성 폴리우레탄에서 모든 에틸렌 옥사이드 단량체 단위의 적어도 90%는 에틸렌 옥사이드 단량체 측쇄 단위 및/또는 폴리(에틸렌 옥사이드) 말단 기를 포함한다. 특정 실시형태에서, 비이온성 폴리우레탄에서 모든 에틸렌 옥사이드 단량체 단위의 적어도 90%는 에틸렌 옥사이드 단량체 측쇄 단위를 포함한다. 특정 실시형태에서, 비이온성 폴리우레탄에서 모든 에틸렌 옥사이드 단량체 단위의 적어도 90%는 폴리(에틸렌 옥사이드) 말단 기를 포함한다.
특정 실시형태에서, 비이온성 폴리우레탄에서 모든 에틸렌 옥사이드 단량체 단위의 적어도 85%는 에틸렌 옥사이드 단량체 측쇄 단위 및/또는 폴리(에틸렌 옥사이드) 말단 기를 포함한다. 특정 실시형태에서, 비이온성 폴리우레탄에서 모든 에틸렌 옥사이드 단량체 단위의 적어도 85%는 에틸렌 옥사이드 단량체 측쇄 단위를 포함한다. 특정 실시형태에서, 비이온성 폴리우레탄에서 모든 에틸렌 옥사이드 단량체 단위의 적어도 85%는 폴리(에틸렌 옥사이드) 말단 기를 포함한다.
특정 실시형태에서, 비이온성 폴리우레탄에서 모든 에틸렌 옥사이드 단량체 단위의 적어도 80%는 에틸렌 옥사이드 단량체 측쇄 단위 및/또는 폴리(에틸렌 옥사이드) 말단 기를 포함한다. 특정 실시형태에서, 비이온성 폴리우레탄에서 모든 에틸렌 옥사이드 단량체 단위의 적어도 80%는 에틸렌 옥사이드 단량체 측쇄 단위를 포함한다. 특정 실시형태에서, 비이온성 폴리우레탄에서 모든 에틸렌 옥사이드 단량체 단위의 적어도 80%는 폴리(에틸렌 옥사이드) 말단 기를 포함한다.
특정 실시형태에서, 비이온성 폴리우레탄에서 모든 에틸렌 옥사이드 단량체 단위의 적어도 75%는 에틸렌 옥사이드 단량체 측쇄 단위 및/또는 폴리(에틸렌 옥사이드) 말단 기를 포함한다. 특정 실시형태에서, 비이온성 폴리우레탄에서 모든 에틸렌 옥사이드 단량체 단위의 적어도 75%는 에틸렌 옥사이드 단량체 측쇄 단위를 포함한다. 특정 실시형태에서, 비이온성 폴리우레탄에서 모든 에틸렌 옥사이드 단량체 단위의 적어도 75%는 폴리(에틸렌 옥사이드) 말단 기를 포함한다.
특정 실시형태에서, 비이온성 폴리우레탄에서 모든 에틸렌 옥사이드 단량체 단위의 적어도 70%는 에틸렌 옥사이드 단량체 측쇄 단위 및/또는 폴리(에틸렌 옥사이드) 말단 기를 포함한다. 특정 실시형태에서, 비이온성 폴리우레탄에서 모든 에틸렌 옥사이드 단량체 단위의 적어도 70%는 에틸렌 옥사이드 단량체 측쇄 단위를 포함한다. 특정 실시형태에서, 비이온성 폴리우레탄에서 모든 에틸렌 옥사이드 단량체 단위의 적어도 70%는 폴리(에틸렌 옥사이드) 말단 기를 포함한다.
특정 실시형태에서, 비이온성 폴리우레탄에서 모든 에틸렌 옥사이드 단량체 단위의 적어도 65%는 에틸렌 옥사이드 단량체 측쇄 단위 및/또는 폴리(에틸렌 옥사이드) 말단 기를 포함한다. 특정 실시형태에서, 비이온성 폴리우레탄에서 모든 에틸렌 옥사이드 단량체 단위의 적어도 65%는 에틸렌 옥사이드 단량체 측쇄 단위를 포함한다. 특정 실시형태에서, 비이온성 폴리우레탄에서 모든 에틸렌 옥사이드 단량체 단위의 적어도 65%는 폴리(에틸렌 옥사이드) 말단 기를 포함한다.
특정 실시형태에서, 비이온성 폴리우레탄에서 모든 에틸렌 옥사이드 단량체 단위의 적어도 60%는 에틸렌 옥사이드 단량체 측쇄 단위 및/또는 폴리(에틸렌 옥사이드) 말단 기를 포함한다. 특정 실시형태에서, 비이온성 폴리우레탄에서 모든 에틸렌 옥사이드 단량체 단위의 적어도 60%는 에틸렌 옥사이드 단량체 측쇄 단위를 포함한다. 특정 실시형태에서, 비이온성 폴리우레탄에서 모든 에틸렌 옥사이드 단량체 단위의 적어도 60%는 폴리(에틸렌 옥사이드) 말단 기를 포함한다.
특정 실시형태에서, 비이온성 폴리우레탄에서 모든 에틸렌 옥사이드 단량체 단위의 적어도 55%는 에틸렌 옥사이드 단량체 측쇄 단위 및/또는 폴리(에틸렌 옥사이드) 말단 기를 포함한다. 특정 실시형태에서, 비이온성 폴리우레탄에서 모든 에틸렌 옥사이드 단량체 단위의 적어도 55%는 에틸렌 옥사이드 단량체 측쇄 단위를 포함한다. 특정 실시형태에서, 비이온성 폴리우레탄에서 모든 에틸렌 옥사이드 단량체 단위의 적어도 55%는 폴리(에틸렌 옥사이드) 말단 기를 포함한다.
특정 실시형태에서, 비이온성 폴리우레탄에서 모든 에틸렌 옥사이드 단량체 단위의 적어도 50%는 에틸렌 옥사이드 단량체 측쇄 단위 및/또는 폴리(에틸렌 옥사이드) 말단 기를 포함한다. 특정 실시형태에서, 비이온성 폴리우레탄에서 모든 에틸렌 옥사이드 단량체 단위의 적어도 50%는 에틸렌 옥사이드 단량체 측쇄 단위를 포함한다. 특정 실시형태에서, 비이온성 폴리우레탄에서 모든 에틸렌 옥사이드 단량체 단위의 적어도 50%는 폴리(에틸렌 옥사이드) 말단 기를 포함한다.
특정 실시형태에서, 비이온성 폴리우레탄에서 모든 에틸렌 옥사이드 단량체 단위의 적어도 45%는 에틸렌 옥사이드 단량체 측쇄 단위 및/또는 폴리(에틸렌 옥사이드) 말단 기를 포함한다. 특정 실시형태에서, 비이온성 폴리우레탄에서 모든 에틸렌 옥사이드 단량체 단위의 적어도 45%는 에틸렌 옥사이드 단량체 측쇄 단위를 포함한다. 특정 실시형태에서, 비이온성 폴리우레탄에서 모든 에틸렌 옥사이드 단량체 단위의 적어도 45%는 폴리(에틸렌 옥사이드) 말단 기를 포함한다.
특정 실시형태에서, 비이온성 폴리우레탄에서 모든 에틸렌 옥사이드 단량체 단위의 적어도 40%는 에틸렌 옥사이드 단량체 측쇄 단위 및/또는 폴리(에틸렌 옥사이드) 말단 기를 포함한다. 특정 실시형태에서, 비이온성 폴리우레탄에서 모든 에틸렌 옥사이드 단량체 단위의 적어도 40%는 에틸렌 옥사이드 단량체 측쇄 단위를 포함한다. 특정 실시형태에서, 비이온성 폴리우레탄에서 모든 에틸렌 옥사이드 단량체 단위의 적어도 40%는 폴리(에틸렌 옥사이드) 말단 기를 포함한다.
특정 실시형태에서, 비이온성 폴리우레탄에서 모든 에틸렌 옥사이드 단량체 단위의 적어도 35%는 에틸렌 옥사이드 단량체 측쇄 단위 및/또는 폴리(에틸렌 옥사이드) 말단 기를 포함한다. 특정 실시형태에서, 비이온성 폴리우레탄에서 모든 에틸렌 옥사이드 단량체 단위의 적어도 35%는 에틸렌 옥사이드 단량체 측쇄 단위를 포함한다. 특정 실시형태에서, 비이온성 폴리우레탄에서 모든 에틸렌 옥사이드 단량체 단위의 적어도 35%는 폴리(에틸렌 옥사이드) 말단 기를 포함한다.
특정 실시형태에서, 비이온성 폴리우레탄에서 모든 에틸렌 옥사이드 단량체 단위의 적어도 30%는 에틸렌 옥사이드 단량체 측쇄 단위 및/또는 폴리(에틸렌 옥사이드) 말단 기를 포함한다. 특정 실시형태에서, 비이온성 폴리우레탄에서 모든 에틸렌 옥사이드 단량체 단위의 적어도 30%는 에틸렌 옥사이드 단량체 측쇄 단위를 포함한다. 특정 실시형태에서, 비이온성 폴리우레탄에서 모든 에틸렌 옥사이드 단량체 단위의 적어도 30%는 폴리(에틸렌 옥사이드) 말단 기를 포함한다.
특정 실시형태에서, 비이온성 폴리우레탄에서 모든 에틸렌 옥사이드 단량체 단위의 적어도 25%는 에틸렌 옥사이드 단량체 측쇄 단위 및/또는 폴리(에틸렌 옥사이드) 말단 기를 포함한다. 특정 실시형태에서, 비이온성 폴리우레탄에서 모든 에틸렌 옥사이드 단량체 단위의 적어도 25%는 에틸렌 옥사이드 단량체 측쇄 단위를 포함한다. 특정 실시형태에서, 비이온성 폴리우레탄에서 모든 에틸렌 옥사이드 단량체 단위의 적어도 25%는 폴리(에틸렌 옥사이드) 말단 기를 포함한다.
특정 실시형태에서, 조성물은 아크릴 중합체가 실질적으로 없다. 특정 실시형태에서, 조성물은 아크릴 중합체를 함유하지 않는다. 그러나, 대안적인 실시형태에서, 조성물은 의도적으로 첨가된 소량의 아크릴 중합체, 예를 들어 조성물의 총 건조 중량을 기준으로 약 15 중량% 이하(예를 들어, 10 중량%, 5 중량%, 4.5 중량%, 4 중량%, 3.5 중량%, 3 중량%, 2.5 중량%, 2 중량%, 1.5 중량%, 1 중량%, 0.9 중량%, 0.8 중량%, 0.7 중량%, 0.6 중량%, 0.5 중량%, 0.4 중량%, 0.3 중량%, 0.2 중량%, 또는 0.1 중량% 이하)의 아크릴 중합체를 포함할 수 있다.
특정 실시형태에서, 조성물 중 음이온성 폴리우레탄 대 비이온성 폴리우레탄의 건조 중량비는 25:1 내지 1:15, 예컨대 20:1 내지 1:15, 또는 15:1 내지 1:15, 또는 10:1 내지 1:15, 또는 5:1 내지 1:15, 또는 1:1 내지 1:15, 또는 25:1 내지 1:10, 또는 25:1 내지 1:5, 또는 25:1 내지 1:1이다.
특정 실시형태에서, 음이온성 폴리우레탄은 (i) 디이소시아네이트; (ii) 폴리올; 및 (iii) 산-작용성 폴리올 및/또는 산-작용성 사슬 연장제의 반응 생성물인 적어도 하나의 올리고머를 사슬 연장함으로써 제조된 폴리우레탄을 포함하며; 여기서 적어도 하나의 올리고머는 단쇄 디아민 및/또는 물로 사슬 연장된다. 특정 실시형태에서, 디이소시아네이트는 지방족 디이소시아네이트, 방향지방족 디이소시아네이트, 방향족 디이소시아네이트, 또는 지환족 디이소시아네이트 중 적어도 하나를 포함한다. 특정 실시형태에서, 폴리올은 폴리에스테르 디올, 폴리에테르 디올, 또는 폴리카보네이트 디올 중 적어도 하나를 포함한다. 특정 실시형태에서, 산-작용성 폴리올 및/또는 산-작용성 사슬 연장제는 하기 산-작용기 중 하나를 포함한다: 카르복실산, 설폰산, 또는 포스폰산. 특정 실시형태에서, 단쇄 디아민은 히드라진 또는 에틸렌-디아민 중 적어도 하나이다. 본원에 기재된 실시형태는 디이소시아네이트를 언급하지만, 트리이소시아네이트 및/또는 폴리이소시아네이트가 기재된 디이소시아네이트와 유사하게 수행될 수 있다는 것이 고려된다. 본원에 기재된 실시형태는 디올을 언급하고 있으나, 폴리올이, 기재된 디올과 유사하게 기능할 수 있을 것으로 예상된다.
특정 실시형태에서, 음이온성 폴리우레탄은 조성물의 총 건조 중량을 기준으로 조성물의 5 중량%(예를 들어, 10 중량%, 15 중량%, 20 중량%, 25 중량%, 또는 30 중량%) 내지 60 중량%(예를 들어, 55 중량%, 50 중량%, 45 중량%, 40 중량%, 또는 35 중량%)를 차지한다.
특정 실시형태에서, 비이온성 폴리우레탄은 조성물의 총 건조 중량을 기준으로 조성물의 1 중량%(예를 들어, 5 중량%, 10 중량%, 15 중량% 또는 20 중량%) 내지 50 중량%(예를 들어, 45 중량%, 40 중량%, 35 중량%, 30 중량%, 또는 25 중량%)를 차지한다.
특정 실시형태에서, 조성물은 무기 충전제를 추가로 포함한다. 특정 실시형태에서, 무기 충전제는 조성물의 총 건조 중량을 기준으로 0.1(예를 들어, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1, 2, 3, 4, 5, 10, 15, 20, 또는 25) 내지 50(예컨대, 45, 40, 35, 또는 30) 중량%의 양으로 조성물에 존재한다. 특정 실시형태에서, 무기 충전제는 점토, 실리카, 탄산칼슘, 또는 이산화티타늄 중 적어도 하나를 포함한다. 특정 실시형태에서, 무기 충전제는 카올린 점토를 포함한다.
특정 실시형태에서, 조성물은 레올로지 개질제를 추가로 포함한다. 특정 실시형태에서, 레올로지 개질제는 조성물의 총 건조 중량을 기준으로 0.05(예컨대, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1, 2, 3, 또는 4) 내지 10(예를 들어, 9, 8, 7, 6, 또는 5) 중량%의 양으로 조성물에 존재한다. 특정 실시형태에서, 레올로지 개질제는 알칼리 팽윤성 에멀젼, 소수성으로 개질된 알칼리 팽윤성 에멀젼, 비이온성 고분자량 회합성 증점제(예를 들어, 소수성으로 개질된 폴리에테르, 폴리(에틸렌 옥사이드), 폴리(비닐 알코올)), 소수성으로 개질된 폴리우레탄(HEUR) 또는 셀룰로오스(예를 들어, 히드록시에틸 셀룰로오스, 카르복시메틸 셀룰로오스, 히드록시프로필 셀룰로오스, 히드록시프로필 메틸 셀룰로오스) 중 적어도 하나를 포함한다.
특정 실시형태에서, 조성물은 소포제를 추가로 포함한다. 특정 실시형태에서, 소포제는 조성물의 총 건조 중량을 기준으로 0.005(예를 들어, 0.01, 0.05, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 또는 0.5) 내지 1(예를 들어, 0.9, 0.8, 0.7, 또는 0.6) 중량%의 양으로 조성물에 존재한다. 특정 실시형태에서, 소포제는 실리콘, 장쇄 지방산 또는 알코올, 폴리(에틸렌 옥사이드)/폴리(프로필렌 옥사이드) 블록 공중합체, 폴리(알킬 아크릴레이트), 또는 에멀젼화된 오일(광물성 또는 식물성) 중 적어도 하나를 포함한다.
전술한 보조제에 추가하여, 하기 보조 첨가제 중 하나 이상이 또한 본원에 기재된 조성물에 첨가될 수 있다: 방부제(예컨대, 항균제, 살조제(algaecide), 살박테리아제 및/또는 살균제), 안정화제(예컨대, 항산화제, UV 흡수제 및/또는 가수분해 방지제), 용매, 유착제(coalescent), 가소제, 습윤제, 긁힘 방지제, 스크럽 방지제 제, 내마모제, 대전방지제, 향료, 방향성 화학물질, 착색제, 가교제, 소포제, 유동제, 레벨링제, 형광제, 미백제, 형광증백제, 소수화제, 발수제, 표면 개질제 (예컨대, 왁스, 블로킹 방지제 및/또는 이형제), 슬립 조절제, pH 완충제, 커플링제, 접착 촉진제, 및 습윤제.
특정 실시형태에서, 조성물은 관련 미국 식품의약국 규정 하의 간접적인 식품 접촉에 적합하다.
또한, 상기 기재된 실시형태들 중 임의의 것의 조성물을 제공하는 단계; 및 조성물을 기재 상에 코팅하는 단계를 포함하는 기재의 코팅 방법이 제공된다. 특정 실시형태에서, 상기 코팅 단계는 그라비아 코팅, 리버스 그라비아 코팅, 나이프 코팅, 나이프-오버-롤 코팅, 로타리 스크린 코팅, 키스 코팅, 커튼 코팅, 슬라이드 호퍼 코팅, x-호퍼 코팅, 슬롯-다이 코팅, 메이어 로드 코팅, 스핀 코팅, 디지털 코팅, 잉크젯 코팅, 또는 스프레이 코팅을 통해 수행된다.
또한, 전술한 실시형태의 방법(들)을 수행하는 단계; 및 잉크 조성물을 코팅(예를 들어, 코팅된 기재) 상에 인쇄하는 단계를 포함하는 인쇄 방법이 제공된다.
특정 실시형태에서, 방법은 상기 인쇄 전에 기재 상의 코팅을 건조하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
특정 실시형태에서, 방법은 상기 인쇄에 후속하여 코팅 상의 잉크 조성물을 경화시키는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 특정 실시형태에서, 상기 경화는 열 경화, 전자빔 경화(EB 경화), 또는 UV 경화를 포함한다.
특정 실시형태에서, 방법은 상기 인쇄에 후속하여 코팅 상의 잉크 조성물을 건조시키는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
특정 실시형태에서, 방법은 상기 인쇄에 후속하여 잉크 조성물 위에 물질을 중첩 인쇄하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
특정 실시형태에서, 방법은 상기 인쇄에 후속하여 잉크 조성물 위에 필름형 또는 시트형 물질을 적층하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
본 주제의 다음 실시형태가 고려된다:
1. (a) 수성 음이온성 폴리우레탄 분산액; 및 (b) 비이온성 폴리우레탄의 수용액을 포함하는 잉크-수용 코팅 조성물.
2. 실시형태 1에 있어서, 상기 음이온성 폴리우레탄은 폴리에테르계 폴리우레탄, 폴리에스테르계 폴리우레탄, 및/또는 폴리카보네이트계 폴리우레탄인, 조성물.
3. 실시형태 1 또는 실시형태 2에 있어서, 상기 음이온성 폴리우레탄은 적어도 10,000 g/mol, 예컨대 10,000 내지 1,000,000 g/mol의 수평균 분자량을 갖는, 조성물.
4. 실시형태 1 내지 실시형태 3 중 어느 하나에 있어서, 상기 음이온성 폴리우레탄은 음이온성 폴리우레탄의 총 건조 중량을 기준으로 10 중량% 미만의 에틸렌 옥사이드 단량체 단위 함량을 갖는, 조성물.
5. 실시형태 1 내지 실시형태 4 중 어느 하나에 있어서, 상기 비이온성 폴리우레탄은 최대 30,000 g/mol, 예컨대 2,000 내지 30,000 g/mol의 수평균 분자량을 갖는, 조성물.
6. 실시형태 1 내지 실시형태 5 중 어느 하나에 있어서, 상기 비이온성 폴리우레탄은 비이온성 폴리우레탄의 총 건조 중량을 기준으로 20 중량% 미만의 에틸렌 옥사이드 단량체 단위 함량을 갖는, 조성물.
7. 실시형태 1 내지 실시형태 6 중 어느 하나에 있어서, 상기 비이온성 폴리우레탄은 비이온성 폴리우레탄의 총 건조 중량을 기준으로 35 중량% 내지 90 중량%의 에틸렌 옥사이드 단량체 단위 함량을 갖는, 조성물.
8. 실시형태 1 내지 실시형태 7 중 어느 하나에 있어서, 상기 비이온성 폴리우레탄은 비이온성 폴리우레탄의 총 건조 중량을 기준으로 50 중량% 이상의 에틸렌 옥사이드 단량체 단위 함량을 갖는, 조성물.
9. 실시형태 1 내지 실시형태 8 중 어느 하나에 있어서, 상기 비이온성 폴리우레탄은 비이온성 폴리우레탄의 총 건조 중량을 기준으로 12 중량% 내지 80 중량%의 양으로 에틸렌 옥사이드 단량체 측쇄 단위를 포함하는, 조성물.
10. 실시형태 1 내지 실시형태 9 중 어느 하나에 있어서, 상기 비이온성 폴리우레탄은 비이온성 폴리우레탄의 총 건조 중량을 기준으로 25 중량% 미만의 양으로 에틸렌 옥사이드 단량체 주쇄 단위를 포함하는, 조성물.
11. 실시형태 1 내지 10 중 어느 하나에 있어서, 상기 조성물은 아크릴 중합체가 실질적으로 없는, 조성물.
12. 실시형태 1 내지 11 중 어느 하나에 있어서, 상기 조성물 중 음이온성 폴리우레탄 대 비이온성 폴리우레탄의 건조 중량비는 25:1 내지 1:15인, 조성물.
13. 실시형태 1 내지 12 중 어느 하나에 있어서, 상기 음이온성 폴리우레탄은 (i) 디이소시아네이트; (ii) 폴리올; 및 (iii) 산-작용성 폴리올 및/또는 산-작용성 사슬 연장제의 반응 생성물인 적어도 하나의 올리고머를 사슬 연장함으로써 제조된 폴리우레탄을 포함하며; 여기서 적어도 하나의 올리고머는 단쇄 디아민 및/또는 물로 사슬 연장되는, 조성물.
14. 실시형태 13에 있어서, 상기 디이소시아네이트는 지방족 디이소시아네이트, 방향지방족 디이소시아네이트, 방향족 디이소시아네이트, 또는 지환족 디이소시아네이트 중 적어도 하나를 포함하는, 조성물.
15. 실시형태 13 또는 실시형태 14에 있어서, 상기 폴리올은 폴리에스테르 디올, 폴리에테르 디올, 또는 폴리카보네이트 디올 중 적어도 하나를 포함하는, 조성물.
16. 실시형태 13 내지 15 중 어느 하나에 있어서, 상기 산-작용성 폴리올 및/또는 산-작용성 사슬 연장제는 하기 산-작용기: 카르복실산, 설폰산, 또는 포스폰산 중 하나를 포함하는, 조성물.
17. 실시형태 13 내지 16 중 어느 하나에 있어서, 상기 단쇄 디아민은 히드라진 또는 에틸렌-디아민 중 적어도 하나인, 조성물.
18. 실시형태 1 내지 실시형태 17 중 어느 하나에 있어서, 상기 음이온성 폴리우레탄은 조성물의 총 건조 중량을 기준으로 조성물의 5 중량% 내지 60 중량%를 차지하는, 조성물.
19. 실시형태 1 내지 실시형태 18 중 어느 하나에 있어서, 상기 비이온성 폴리우레탄은 조성물의 총 건조 중량을 기준으로 조성물의 1 중량% 내지 50 중량%를 차지하는, 조성물.
20. 실시형태 1 내지 19 중 어느 하나에 있어서, 상기 조성물은 무기 충전제를 추가로 포함하는, 조성물.
21. 실시형태 20에 있어서, 상기 무기 충전제는 조성물의 총 건조 중량을 기준으로 0.1 내지 50 중량%의 양으로 조성물에 존재하는, 조성물.
22. 실시형태 20 또는 실시형태 21에 있어서, 상기 무기 충전제는 점토, 실리카, 탄산칼슘, 또는 이산화티타늄 중 적어도 하나를 포함하는, 조성물.
23. 실시형태 22에 있어서, 상기 실시형태는 카올린 점토를 포함하는, 조성물.
24. 실시형태 1 내지 23 중 어느 하나에 있어서, 상기 조성물은 레올로지 개질제를 추가로 포함하는, 조성물.
25. 실시형태 24에 있어서, 상기 레올로지 개질제는 조성물의 총 건조 중량을 기준으로 0.05 내지 10 중량%의 양으로 조성물에 존재하는, 조성물.
26. 실시형태 24 또는 실시형태 25에 있어서, 상기 레올로지 개질제는 알칼리 팽윤성 에멀젼, 소수성으로 개질된 알칼리 팽윤성 에멀젼, 비이온성 고분자 회합성 증점제(예를 들어, 소수성으로 개질된 폴리에테르, 폴리(에틸렌 옥사이드), 폴리(비닐 알코올)), 소수성으로 개질된 폴리우레탄(HEUR) 또는 셀룰로오스(예를 들어, 히드록시에틸 셀룰로오스, 카르복시메틸 셀룰로오스, 히드록시프로필 셀룰로오스, 히드록시프로필 메틸 셀룰로오스) 중 적어도 하나를 포함하는, 조성물.
27. 실시형태 1 내지 26 중 어느 하나에 있어서, 상기 조성물은 소포제를 추가로 포함하는, 조성물.
28. 실시형태27에 있어서, 상기 소포제는 조성물의 총 건조 중량을 기준으로 0.005 내지 1 중량%의 양으로 조성물에 존재하는, 조성물.
29. 실시형태 27 또는 실시형태 28에 있어서, 상기 소포제는 실리콘, 장쇄 지방산 또는 알코올, 폴리(에틸렌 옥사이드)/폴리(프로필렌 옥사이드) 블록 공중합체, 알킬 폴리아크릴레이트, 또는 에멀젼화된 오일(광물성 또는 식물성) 중 적어도 하나를 포함하는, 조성물.
30. 실시형태 1 내지 29 중 어느 하나의 조성물을 제공하는 단계; 및 상기 조성물을 기재 상에 코팅하는 단계를 포함하는, 기재의 코팅 방법.
31. 실시형태 30에 있어서, 상기 코팅 단계는 그라비아 코팅, 리버스 그라비아 코팅, 나이프 코팅, 나이프-오버-롤 코팅, 로타리 스크린 코팅, 키스 코팅, 커튼 코팅, 슬라이드 호퍼 코팅, x-호퍼 코팅, 슬롯-다이 코팅, 메이어 로드 코팅, 스핀 코팅, 디지털 코팅, 잉크젯 코팅, 또는 스프레이 코팅을 통해 수행되는, 방법.
32. 실시형태 30 또는 실시형태 31의 방법을 수행하는 단계; 및 잉크 조성물을 상기 코팅 상에 인쇄하는 단계를 포함하는, 인쇄 방법.
33. 실시형태 32에 있어서, 상기 인쇄 전에 기재 상의 코팅을 건조하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
34. 실시형태 32 또는 실시형태 33에 있어서, 상기 인쇄에 후속하여 코팅 상의 잉크 조성물을 경화시키는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
35. 실시형태 34에 있어서, 상기 경화는 열 경화 또는 UV 경화를 포함하는, 방법.
36. 실시형태 34 또는 실시형태 35에 있어서, 상기 인쇄에 후속하여 코팅 상의 잉크 조성물을 건조시키는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
37. 실시형태 32 내지 실시형태 36 중 어느 하나에 있어서, 상기 인쇄에 후속하여 잉크 조성물 위에 물질을 중첩 인쇄하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
38. 실시형태 32 내지 실시형태 37 중 어느 하나에 있어서, 상기 인쇄에 후속하여 상기 잉크 조성물 위에 필름형 또는 시트형 물질을 적층하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
39. (a) (i) 수성 음이온성 폴리우레탄 분산액; 및 (ii) 비이온성 폴리우레탄의 수용액을 포함하는 잉크-수용 코팅 조성물을 제공하는 단계; (b) 상기 잉크-수용 코팅을 기재 상에 코팅하는 단계; 및 (c) 잉크 조성물을 상기 코팅 상에 인쇄하는 단계를 포함하는, 인쇄 방법.
40. 실시형태 39에 있어서, 상기 인쇄 전에 기재 상의 코팅을 건조하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
41. 실시형태 39 또는 실시형태 40에 있어서, 상기 인쇄에 후속하여 코팅 상의 잉크 조성물을 경화시키는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
42. 실시형태 39 또는 실시형태 40에 있어서, 상기 인쇄에 후속하여 코팅 상의 잉크 조성물을 건조시키는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
43. 실시형태 39 내지 실시형태 42 중 어느 하나에 있어서, 상기 인쇄에 후속하여 잉크 조성물 위에 물질을 중첩 인쇄하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
44. 실시형태 39 내지 실시형태 43 중 어느 하나에 있어서, 상기 인쇄에 후속하여 상기 잉크 조성물 위에 필름형 또는 시트형 물질을 적층하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
45. 실시형태 39 내지 44 중 어느 하나에 있어서, 상기 잉크-수용 코팅 조성물은 실시 형태 2 내지 실시 형태 29 중 어느 하나에 따른 조성물인, 방법.
이하, 다양한 바람직한 특징들 및 실시형태들이 비제한적 예시의 방식으로 기술될 것이다.
본원에 기술된 각각의 화학 성분의 양은, 달리 명시되지 않는 한, 상업적인 물질 중에 통상적으로 존재할 수 있는 임의의 용매 또는 희석 오일을 제외하고, 즉, 활성 화학 물질을 기준으로 나타낸다. 그러나, 달리 명시되지 않는 한, 본원에서 지칭되는 각각의 화학 물질 또는 조성물은, 이성질체, 부산물, 유도체, 및 상업적 등급으로 존재하는 것으로 일반적으로 이해되는 그 밖의 다른 이러한 물질들을 함유할 수 있는 상업적 등급의 물질인 것으로 해석되어야 한다.
최종 제제의 성분이 초기에 첨가되는 것과 상이할 수 있도록, 본원에 기술된 물질 중 일부는 최종 제제에서 상호작용할 수 있다고 알려져 있다. 예를 들어, 금속 이온(예를 들어, 세정제의 금속 이온)은 다른 분자의 다른 산성 또는 음이온성 부위로 이동할 수 있다. 본 코팅 조성물을 의도된 용도로 사용할 때 형성되는 제품을 포함하여, 그에 의해 형성된 제품은 설명이 쉽지 않을 수 있다. 그럼에도 불구하고, 모든 이러한 변형 및 반응 생성물은 본 주제의 범위 내에 포함되며; 본 주제는 상기 기재된 성분들을 혼합함으로써 제조되는 조성물을 포함한다.
본원에 사용되는 용어 "약"은, 주어진 양의 값이 언급된 값의 ±20% 이내에 있음을 의미한다. 다른 실시형태에서, 그 값은 언급된 값의 ±15% 이내이다. 다른 실시형태에서, 그 값은 언급된 값의 ±10% 이내이다. 다른 실시형태에서, 그 값은 언급된 값의 ±5% 이내이다. 다른 실시형태에서, 그 값은 언급된 값의 ±2.5% 이내이다. 다른 실시형태에서, 그 값은 언급된 값의 ±1% 이내이다. 다른 실시형태에서, 그 값은 본원에 기재된 문자 그대로의 양을 포함하는 조성물과 실질적으로 유사하게 수행하기 위해 본원에 제공된 개시내용에 기초하여 또는 통상의 기술자에 의해 이해될 명시적으로 기재된 값의 범위 내에 있다.
본원에 사용되는 용어 "실질적으로"는 주어진 양의 값이 언급된 값의 ±10% 이내에 있음을 의미한다. 다른 실시형태에서, 그 값은 언급된 값의 ±5% 이내이다. 다른 실시형태에서, 그 값은 언급된 값의 ±2.5% 이내이다. 다른 실시형태에서, 그 값은 언급된 값의 ±1% 이내이다.
본원에 사용되는 "실질적으로 없다"라는 용어는 성분이 "실질적으로 없는" 물질의 임의의 의도적인 첨가를 성분이 포함하지 않음을 의미한다. 예를 들어, 성분은 불완전한 화학 반응 및/또는 의도하지 않은/원하지 않는(그러나 아마도 피할 수 없는) 반응 생성물의 결과일 수 있는 불순물 수준 이하로 성분에 "실질적으로 없는" 물질을 포함할 수 있다.
본원에 사용되는 전이 용어 "포함하는(comprising)"은 "포함하는(including)", "함유하는" 또는 "특징으로 하는"과 동의어인데, 이는 포괄적이거나 개방형이고, 추가적인 기재되지 않은 요소들 또는 방법 단계들을 배제하지 않는다. 그러나, 본원에서의 "포함하는"이라는 각각의 기재에 있어서, 이 용어는 또한, 대안적인 실시형태로서, 어구 "~로 본질적으로 이루어진" 및 "~로 이루어진"을 포괄하는 것으로 의도되며, 여기서 "~로 이루어진"은 명시되지 않은 임의의 요소 또는 단계를 배제하고, "~로 본질적으로 이루어진"은 고려 중인 조성물 또는 방법의 본질적이거나 기본적이고 신규한 특징에 실질적으로 영향을 주지 않는 추가적인 기재되지 않은 요소 또는 단계를 포함하는 것을 허용한다.
본원에 사용되는 "수평균 분자량"(M n)이라는 구는 샘플 내의 모든 중합체 분자의 총 중량을 샘플 내의 중합체 분자의 총수로 나눈 것을 의미한다. 수평균 분자량은 알려진 방법에 따라 측정될 수 있다. 예를 들어, 겔 투과 크로마토그래피(GPC)를 사용하여 수평균 분자량을 측정할 수 있다. 샘플 제조 조건은 중합체가 분해되지 않아 측정된 분자량을 변경하지 않도록 선택되어야 한다.
예시적인 GPC 방법은 고온 GPC 시스템(굴절률 검출기가 있는 Agilent PL-GPC 220)을 사용하여 다음 조건으로 수행된다: 컬럼: PLgel Guard 50 x 7.5 mm가 있는 PLgel Mixed-B 10 um 300 x 7.5 mm(2 세트); 컬럼 온도: 100℃; 유량: 1.0 ml/분; 주입 부피: 200 μl; 이동상: N,N'-디메틸아세트아미드(DMAc) 중 0.02 M NaNO3 및 250 ppm BHT, 99.96%(MilliporeSigma의 OmniSolv®). 샘플 제조: 0.04 g의 샘플을 1 oz 병에 칭량한다. DMAc 이동상(6.5 ml)을 샘플 병에 첨가한다. 용액을 밤새 셰이커에 둔다. 그 다음, 그것을 2시간 동안 100℃의 오븐에 넣는다. 샘플 용액을 0.45 um PTFE 일회용 주사기 필터를 통해 오토샘플러 바이알 내로 여과한다. 중합체의 분자량 평균은 폴리스티렌 표준(분자량 범위가 162 내지 6,570,000인 Agilent EasiVial PS GPC/SEC 보정 표준 키트)에 기초하여 계산된다.
중합체가 중합에 의해 형성되고 반복 구조 단위를 포함하는 화학 화합물 또는 화합물들의 혼합물이라는 것은 중합체 과학 분야의 숙련가에게 알려져 있다. 가장 단순한 폴리에틸렌의 경우, 중합체는 CH3 기(종결 기 또는 말단 기로 지칭됨)으로 종결된 선형 중합체를 형성하는 반복되는 CH2 기로 구성된다. 종종, 중합체는 측쇄 또는 테더링된(tethered) 쇄로 지칭될 수 있는 중합체의 주쇄 또는 선형 쇄에서 떨어져 있는 분지점을 가질 수 있다. 분지점의 수 및/또는 측쇄의 길이가 증가함에 따라, 중합체의 어느 부분이 중합체의 주쇄를 형성하고 어느 부분이 중합체의 측쇄를 형성하는지 정의하는 것은 어렵게 될 수 있다.
따라서, 본원에 사용되는 용어 "주 사슬" 또는 "주쇄"는 동일한 단위체 단위를 두번 통과하지 않고 하나의 말단 기로부터 다른 말단 기까지 가장 긴 경로(즉, 선형 중합체 골격을 형성하기 위해 함께 결합된 가장 많은 수의 원자)를 형성하는 중합체의 부분을 지칭한다. 따라서 이 주쇄의 말단은 중합체의 말단 기 또는 종결 기로 간주된다. 따라서 주쇄에서 분지되는 임의의 단량체 단위 또는 중합체 세그먼트는 개별적으로 "측 사슬" 또는 "측쇄"인 것으로 간주된다. 측쇄의 말단 기는 단순히 측쇄 말단 기로 간주되며, 전체로서 중합체의 종결 기 또는 말단 기로 간주되지 않는다.
때때로, 측쇄는 두 개의 동일한 아암 또는 측쇄 말단 기로 분지될 수 있다. 이러한 경우, 대칭 고려 사항의 관점에서 어느 기가 측쇄 말단 기라고 지칭되는지는 중요하지 않으며; 대안적으로, 분지의 두 기는 결합되어 이중 꼬리 측쇄 말단 기로서 지정될 수 있다.
별 형상의 중합체와 덴드리머는 완벽한 구형 대칭을 가질 때 흥미로운 사례를 제시한다. 이러한 경우, 상기 정의는 코어에서 나오는 단일 아암에 적용되며; 나머지 아암은 결합되어 선택한 아암에 대한 말단 기를 구성한다.
본 개시내용의 잉크-수용 코팅 조성물은 수성 담체로서 물을 포함한다. 코팅 조성물은 또한 적어도 하나의 음이온성 폴리우레탄 분산액을 포함하며, 여기서 특정 실시형태에서 음이온성 폴리우레탄은 적어도 10,000 g/mol의 수평균 분자량을 갖는다. 특정 실시형태에서, 음이온성 폴리우레탄(들)은 수평균 분자량이 적어도 3,000 g/mol, 예를 들어 적어도 5,000 g/mol일 수 있다. 음이온성 폴리우레탄 분산액은 약 5 중량% 내지 약 60 중량% 활성 중합체 범위의 양으로 코팅 조성물에 존재할 수 있다. 코팅 조성물은 적어도 하나의 수용액 비이온성 폴리우레탄을 추가로 포함하고, 여기서 특정 실시형태에서, 비이온성 폴리우레탄은 최대 30,000 g/mol의 수평균 분자량을 갖는다. 수용액 비이온성 폴리우레탄은 약 1 중량% 내지 약 50 중량% 활성 중합체 범위의 양으로 코팅 조성물에 존재할 수 있다. 음이온성 폴리우레탄 분산액 대 수용액 비이온성 폴리우레탄의 비는 주어진 기재에서 원하는 잉크 수용성을 달성하기 위해 조정되어, 기재에 대한 코팅의 접착에 영향을 미치고/미치거나, 코팅의 내마모성을 개선하고/하거나 원하는 마찰 계수를 제공할 수 있다. 일 실시형태에서, 음이온성 폴리우레탄 분산액 대 수용액 비이온성 폴리우레탄의 비는 약 25:1 내지 약 1:15의 범위일 수 있다. 일 실시형태에서, 잉크-수용 코팅에 적용되는 잉크(예를 들어, 디지털 잉크)가 비수성, UV-경화성 아크릴레이트 및/또는 우레탄 단량체 및/또는 올리고머를 포함하는 경우, 이온성 폴리우레탄 분산액 대 수용액 비이온성 폴리우레탄의 비는 약 25:1 내지 1:1의 범위일 수 있다.
음이온성 폴리우레탄은 수중 폴리우레탄 분산액이며, 특정 실시형태에서 수중 개별 입자의 분산액을 포함한다. 특정 실시형태에서, 음이온성 폴리우레탄은 말단 이소시아네이트 기를 갖는 올리고머 예비중합체를 형성하기 위한 폴리이소시아네이트(예를 들어, 디이소시아네이트), 폴리올, 및 산-작용성 폴리올의 반응 생성물이다. 올리고머 예비중합체는 단쇄 디아민(예를 들어, 히드라진 및/또는 에틸렌디아민)으로 연장된 사슬이다. 특정 실시형태에서, 에틸렌디아민은 우레탄이 간접 식품 접촉에 관한 관련 미국 식품의약국 규정과 같은 간접 식품 접촉에 관한 규정을 준수할 수 있도록 하는 사슬 연장제로서 바람직할 수 있다. 상기 실시형태는 폴리우레탄을 제조하는 공지된 예비중합체 공정을 기술하며; 당업자에게 알려진 다른 방법을 사용하여 원하는 폴리우레탄을 제조할 수도 있다.
폴리이소시아네이트(예를 들어, 디이소시아네이트)에 대한 많은 옵션이 있으며, 일반적으로 사용되는 많은 디이소시아네이트를 사용하여 음이온성 폴리우레탄을 제조할 수 있다. 특정 실시형태에서, 디이소시아네이트는 방향족 디이소시아네이트로부터 제조된 우레탄이 특정 제품에서 바람직하지 않을 수 있는 제품 사용 시 천연 요소에 노출되면 황변될 수 있기 때문에 지방족, 방향지방족 또는 지환족이다.
폴리올, 예컨대 일반적으로 사용되는 폴리에스테르, 폴리에테르, 및/또는 폴리카보네이트 폴리올, 예컨대 디올에는 많은 옵션이 있다.
콜로이드적으로 안정한 우레탄 분산액을 제공하기 위해 산-작용성 폴리올이 선택될 수 있고/있거나 산-작용성 폴리올의 양이 선택될 수 있다. 특정 실시형태에서, 산-작용성 폴리올은 카르복실산, 설폰산, 또는 포스폰산 기를 함유할 수 있다. 산 기는 생성된 우레탄 수지 입자가 음이온 전하에 의해 안정화되도록 유기 및/또는 무기 염기에 의해 중화될 수 있다.
특정 실시형태에서, 음이온성 폴리우레탄은 예컨대 하나 이상의 벤조에이트 에스테르에 의해 외부적으로 가소화될 수 있다. 특정 실시형태에서, 음이온성 폴리우레탄은 폴리우레탄에 대한 공용매의 존재 하에 합성될 수 있다. 적합한 공용매의 비제한적 예는 N-메틸피롤리돈(NMP), 2-피롤리돈, 또는 디메틸 에테르 공용매(예를 들어, 디프로필렌 글리콜 디메틸 에테르)를 포함하며, 이는 간접 식품 접촉 및/또는 기타 규정 준수를 위해 환형 아미드보다 더 유리할 수 있다.
음이온성 폴리우레탄 분산액으로서 적합한 폴리우레탄의 예는 SancureTM 899, SancureTM 898, SancureTM 777, SancureTM 861, SancureTM 825, SancureTM 815, SancureTM 20025F, 및/또는 SancureTM 20041을 포함하지만 이에 제한되지 않으며, 이들은 모두 Lubrizol Advanced Materials, Inc.에서 구입할 수 있다. 본 조성물에 사용하기에 적합할 수 있는 예시적인 음이온성 폴리우레탄 분산액은 미국 특허 제3,539,483호에 기재되어 있다.
본 코팅 조성물의 비이온성 폴리우레탄은 본원에 기재된 음이온성 폴리우레탄과 뚜렷하게 상이하다. 비이온성 폴리우레탄은 긴 폴리(에틸렌 옥사이드) 사슬을 포함하는 상당한 양의 비이온성 디올로 합성될 수 있다. 이러한 맥락에서, "상당한 양"은 중합체가 10 중량% 초과, 예컨대 20 중량%, 30 중량%, 40 중량%, 또는 50 중량% 초과의 농도에서 수용성(water soluble)이 되도록 하기에 충분한 비이온성 디올을 의미할 수 있다. 이러한 맥락에서, "긴 폴리(에틸렌 옥사이드) 사슬"은 사슬에서 약 5개 내지 약 200개의 에틸렌 옥사이드 단위를 의미할 수 있다. 특정 실시형태에서, 비이온성 폴리우레탄은 수성 또는 용매 담체에서 또는 벌크에서 수용성 수지로서 존재한다. 비이온성 폴리우레탄에서 비이온성 디올의 양은 폴리우레탄의 친수성 특성을 조절하도록 조정될 수 있다. 적합한 상업적으로 입수 가능한 비이온성 디올의 비제한적 예는 Perstorp Holding AB의 YmerTM N180 디올, 및 Evonik의 Tegomer® D-3403 디올이다. 특정 실시형태에서, Tegomer® D-3403 디올은 간접적인 식품 접촉 규정을 준수할 수 있기 때문에 바람직할 수 있다.
비이온성 폴리우레탄은 본 코팅 조성물의 접착에 기여하고 코팅의 표면 특성을 조절하는 추가적인 이점을 가져, 코팅 조성물(들)로 코팅된 2개의 표면이 서로 쉽게 미끄러지지 않을 수 있다. 본 조성물에 사용하기에 적합할 수 있는 예시적인 비이온성 폴리우레탄은 미국 특허 제8,664,331 B2호, 제6,897,281 B2호, 및 제2019/0194485 A1호에 기재되어 있다.
비이온성 폴리우레탄의 에틸렌 옥사이드 단량체 단위 함량을 조정하는 것은 폴리우레탄의 친수성 특성을 조절할 것이다. 예를 들어, 폴리우레탄의 총 중량을 기준으로 적어도 약 20 중량%(예를 들어, 50 중량% 이상)의 에틸렌 옥사이드 단량체 단위 함량은 비이온성 폴리우레탄을 물에 가용성으로 만들 수 있다. 예를 들어, 비이온성 폴리우레탄은 폴리우레탄의 총 중량을 기준으로 35 중량% 내지 90 중량%의 에틸렌 옥사이드 단량체 단위를 포함할 수 있다. 또한, 폴리우레탄의 총 중량을 기준으로 12 중량% 내지 80 중량%의 양으로 에틸렌 옥사이드 측쇄 단위를 갖는 비이온성 폴리우레탄이 특정 적용에 바람직할 수 있다. 특정 실시형태에서, 에틸렌 옥사이드 주쇄 단위의 양을 폴리우레탄의 총 중량을 기준으로 25 중량% 미만의 양으로 제한하는 것이 바람직할 수 있다. 특정 실시형태에서, 폴리(에틸렌 옥사이드) 측쇄는 폴리우레탄이 물에서 바람직하지 않은 정도로 팽윤되는 것 - 이는 바람직하지 않게 높은 점도를 유발할 수 있음 - 을 방지할 수 있다는 점에서 바람직할 수 있다. 또한, 폴리(에틸렌 옥사이드) 측쇄는 폴리우레탄의 골격에만 에틸렌 옥사이드 단위를 갖는 폴리우레탄과 비교하여 바람직한 정적 마찰 계수를 갖는 코팅 조성물을 제공할 수 있는 폴리우레탄을 제공할 수 있다.
잉크-수용 코팅은 선택적으로 무기 안료 충전제 입자를 함유할 수 있다. 무기 안료 충전제 입자는 잉크-수용성에 기여하고/하거나 잉크-수용 코팅의 내구성에 기여할 수 있다. 무기 안료 충전제 입자는 조성물에 존재하는 폴리우레탄(들)과 상용성일 수 있고, 약 0 중량% 내지 약 50 중량% 활성 무기 안료의 양으로 코팅 조성물에 존재할 수 있다. 유용한 무기 안료 입자의 예는 이산화티타늄, 탄산칼슘, 실리카 입자, 점토 입자, 및 이들의 혼합물을 포함한다. 일 실시형태에서, 무기 안료 입자는 카올린 점토 입자이다. 무기 안료 입자의 입자 크기는 특별히 제한되지 않으며, 직경이 약 0.1 내지 약 20 마이크론 범위일 수 있다.
무기 안료 입자는 안료 분산액의 형태로 코팅 조성물에 도입될 수 있다. 일 실시형태에서, 무기 안료 입자는 코팅 조성물에서 콜로이드 안정성을 달성하기 위해 입자의 표면 상에 비이온성 또는 음이온성 전하를 갖는다. 무기 안료 입자는 분산제로 분산되어 코팅 조성물에서 콜로이드 안정성을 개선하고/하거나 폴리우레탄 수지 및 코팅 조성물에 존재할 수 있는 유동성 개질제와 같은 추가 첨가제와의 상용성을 달성할 수 있다. 일 실시형태에서, 무기 안료에 대한 분산제 화학은 비이온성 및/또는 음이온성 안정화 화학으로부터 선택된다.
특정 실시형태에서, 무기 안료 및 임의의 관련 분산제 화학은 관련 미국 식품의약청 규정 하의 간접적인 식품 접촉에 적합하다.
특정 실시형태에서, 조성물의 총 폴리우레탄 함량에 대한 무기 안료 충전제 입자의 비는 약 1.5:1 내지 약 0.1:1, 예컨대 약 1.5:1 내지 약 0.5:1의 범위이다.
코팅 조성물의 고체 함량은 습윤 코팅 조성물의 원하는 목표 첨가량을 달성하도록 조정될 수 있다. 코팅 조성물의 총 고체 함량은 조성물의 총 중량을 기준으로 약 5 중량% 내지 약 60 중량% 고체일 수 있다. 코팅 조성물의 고체 함량은 코팅의 레올로지 특성에 기여할 수 있으며 특정 코팅 적용 방법에 적합화될 수 있다. 목표 첨가량을 달성하기 위해 적용 방법에 의한 단일 통과를 허용하기 위해 더 높은 고체 함량이 바람직할 수 있다.
특정 실시형태에서, 레올로지 개질제로 코팅 조성물의 레올로지 특성을 개질하는 것이 바람직할 수 있다. 레올로지 조절제는 뉴턴, 전단 담화(thinning) 또는 전단 농화 레올로지를 달성하기 위해 선택될 수 있다. 임의의 알려진 레올로지 개질 화학이 코팅 조성물의 레올로지를 조정하기 위한 옵션으로서 고려된다. 적합한 레올로지 개질제는 예를 들어 알칼리 팽윤성 에멀젼, 소수성으로 개질된 알칼리 팽윤성 에멀젼, 비이온성 고분자량 회합성 증점제(소수성으로 개질된 폴리에테르, 폴리(에틸렌 옥사이드), 폴리(비닐 알코올)), 소수성으로 개질된 폴리우레탄(HEUR), 셀룰로오스(히드록시에틸 셀룰로오스, 카르복시메틸 셀룰로오스, 히드록시프로필 셀룰로오스, 히드록시프로필 메틸 셀룰로오스), 또는 이들의 적합한 혼합물로부터 선택될 수 있다. 일 실시형태에서, 레올로지 개질제는 소수성으로 개질된 폴리우레탄(HEUR) 유형 증점제이고, 이는 코팅 조성물에 존재하는 폴리우레탄(들)과의 상용성으로 인해 바람직할 수 있다. 다른 실시형태에서, 레올로지 개질제는 코팅 조성물의 총 건조 중량을 기준으로 약 0.05 내지 약 10 중량% 활성 증점제 범위의 양으로 코팅 조성물에 존재한다.
코팅의 목표 점도는 특정 적용 방법의 원하는 전단 속도에 따라 달라질 수 있다. 특정 실시형태에서, 코팅의 점도는 25℃에서 약 50 내지 500 센티포아즈 범위일 수 있고/있거나 약 1 역초(reciprocal second) 내지 약 1000 역초의 전단 속도에 걸쳐 뉴턴 프로파일을 나타낼 수 있다. 일 실시형태에서, 레올로지 개질제는 관련 미국 식품의약국 규정에 따라 간접적인 식품 접촉에 적합하다.
잉크-수용 코팅을 기재에 적용하는 방법은 특별히 제한되지 않아, 코팅은 당업자에게 알려진 임의의 코팅 방법에 의해 대상 기재에 적용될 수 있다. 유용한 코팅 방법의 예는 그라비아 코팅, 리버스 그라비아 코팅, 나이프 코팅, 나이프-오버-롤 코팅, 로타리 스크린 코팅, 키스 코팅, 커튼 코팅, 슬라이드 호퍼 코팅, x-호퍼 코팅, 슬롯-다이 코팅, 메이어 로드 코팅, 스핀 코팅, 디지털 코팅, 잉크젯 코팅, 또는 스프레이 코팅을 포함하지만 이에 제한되지는 않는다. 코팅 방법은 본 잉크-수용 코팅(들)의 습윤 부가량 및/또는 코팅 조성물의 요구되는 레올로지 프로파일을 결정할 수 있다. 일 실시형태에서, 코팅 조성물은 그라비아 실린더를 사용하여 대상 기재에 적용된다. 새겨진 그라비아 실린더의 셀 부피는 약 4 내지 30 BCM(십억 입방 미크론) 범위의 습윤 코팅 추가량을 전달하도록 설계될 수 있다. 원하는 습윤 첨가량은 원하는 건조 코팅 두께를 달성하기 위해 코팅 조성물의 고체 백분율 및/또는 실린더의 셀 부피 설계에 따라 달라질 수 있다. 특정 실시형태에서, 건조 코팅 조성물의 코팅 두께는 0.5 그램/제곱미터 내지 약 5 그램/제곱미터의 범위일 수 있다. 비용 관점에서 코팅 조성물의 원하는 성능을 달성하기 위해 건조 코팅의 최소 두께를 첨가하는 것이 바람직할 수 있다. 잉크-수용 코팅은 별도의 오프라인 코팅 단계로 적용되거나 프린터의 일부인 인라인 코팅으로서 적용될 수 있다. 인쇄 잉크를 적용하기 전에 인라인 인쇄 공정의 일부로서 잉크-수용 코팅을 건조하는 것을 돕기 위해 다양한 건조 기술이 사용될 수 있으며 열 및/또는 적외선 건조기를 포함할 수 있다.
잉크-수용 코팅 조성물을 대상 기재에 전달하기 위한 적용 방법은 높은 적용 속도로 수행될 수 있다. 분당 40 내지 80 미터 범위의 적용 속도는 전형적인 적용 방법에서 발생할 수 있다. 이러한 높은 적용 속도는 습윤 잉크-수용 코팅 조성물의 발포를 초래할 수 있다. 이를 해결하기 위해 소포제 및/또는 바포 방지제가 잉크-수용 코팅 조성물에 첨가될 수 있다. (본원에서 사용되는 "소포제"는 문맥에서 달리 지시하지 않는 한 소포제 및/또는 발포 방지제를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.) 알려진 소포제 화학물질들 중 임의의 것이 코팅 조성물에 대해 고려될 수 있으며, 어안(fisheye), 반발(repellency), 또는 핀홀의 형태와 같은, 코팅에의 악영향을 미치지 않으면서 높은 코팅 속도로 코팅을 소포하는 데 필요한 임의의 양으로 첨가될 수 있다. 본 잉크-수용 코팅 조성물에 유용한 소포제 화학물질의 부류는 실리콘, 장쇄 지방산 또는 알코올, 폴리(에틸렌 옥사이드)/폴리(프로필렌 옥사이드) 블록 공중합체, 폴리(알킬 아크릴레이트), 및/또는 에멀젼화된 오일(광물성 또는 식물성)을 포함하지만 이에 제한되지는 않는다. 상이한 소포제 부류의 블렌드가 잉크-수용 코팅 조성물을 소포하는데 사용될 수 있고 실리카와 같은 미세한 무기 안료 입자와 조합될 수 있다. 일 실시형태에서, 소포제는 코팅 조성물의 건조 중량을 기준으로 0.005 내지 1 중량% 활성 소포제의 양으로 코팅 조성물에 존재한다.
잉크-수용 코팅은 종이, 텍스타일, 부직포 및 중합체 필름을 포함하지만 이에 제한되지 않는 임의의 기재를 프라이밍 및/또는 코팅하는 데 유용할 수 있다. 일 실시형태에서, 잉크-수용 코팅이 적용되는 대상 기재는 골판지이다. 골판지는 포장 시장에서 일반적으로 크래프트 또는 브라운(Brown) 보드로 알려진 코팅되지 않은 보드일 수 있다. 다른 실시형태에서, 골판지는 그 표면들 중 적어도 하나 상에 코팅을 가질 수 있다. 코팅된 골판지는 해당 본 잉크-수용 코팅을 적용하기 전에 예비 코팅될 수 있다. 예비 코팅된 표면을 갖는 골판지는 점토 또는 탄산칼슘과 같은 무기 충전제 입자를 함유할 수 있으며 포장 시장에서 모틀 또는 케미 보드로서 알려져 있다. 케미 보드의 표면은 코팅으로 예비 처리되어 잉크로 인쇄될 때 모틀 보드보다 더 높은 이미지 품질을 초래할 수 있다. 이와 같이, 다양한 보드 유형은 다공성 정도가 상이하고 건조 첨가 중량 측면에서 본 잉크-수용 코팅의 적용량은 다양한 보드 유형에 대해 상이할 수 있다. 건조 잉크-수용 코팅 조성물은 대상 기재에 거의 또는 전혀 색상을 부여하지 않는 것이 바람직할 수 있다. 일 실시형태에서, 건조 잉크-수용 코팅 조성물은 CIE 랩(Lab) 색상 측정 시스템에 의해 측정된 1 단위 미만의 델타 E를 초래하는 양으로 적용된다.
인쇄 잉크는 아날로그 및/또는 디지털 인쇄 방법으로 본 잉크-수용 코팅에 적용될 수 있다. 아날로그 인쇄 방법의 예로는 그라비아 및 로타리 스크린이 있으며 수계, 용매계, 또는 화학 방사선 경화형일 수 있다. 인쇄 잉크는 또한 열 또는 압전 액적 토출 기술을 사용하는 잉크젯 프린터를 포함하는 디지털 수단에 의해 적용될 수 있다. 잉크젯 프린터의 경우, 드롭-온-디맨드(drop-on-demand) 또는 연속 잉크젯 방식으로 액적 토출을 달성할 수 있다.
특정 실시형태에서, 인쇄 잉크(예를 들어, 디지털 인쇄 잉크)는 중합체 결합제를 포함하는 수계 안료 잉크일 수 있으며, 여기서 잉크의 경화는 인쇄 작업 후에 잉크를 열 건조함으로써 달성된다. 특정 실시형태에서, 인쇄 잉크(예를 들어, 디지털 인쇄 잉크)는 염료가 수성 잉크 비히클에 용해되는 수계 염료 함유 잉크일 수 있다. 특정 실시형태에서, 인쇄 잉크(예를 들어, 디지털 인쇄 잉크)는 전사지와 같은 중간체에 인쇄된 후 대상 기재로의 열 전사 단계가 뒤따르는 분산 염료 함유 잉크일 수 있다. 특정 실시형태에서 인쇄는 잉크 비히클이 용매 또는 에코-용매인 비수성 잉크일 수 있다.
특정 실시형태에서, 인쇄 잉크(예를 들어, 디지털 인쇄 잉크)는 UV-경화성 또는 전자빔 방사선과 같은 화학 방사선에 의해 경화 가능한 아크릴 또는 우레탄 단량체 또는 올리고머로 구성된 담체에 분산된 안료 착색제를 포함한다. UV-경화성 잉크는 또한 광개시제를 함유할 수 있다. UV 경화성 잉크의 경우 잉크는 LED 또는 램프를 사용하여 잉크-수용 코팅에 인쇄한 후 방사선 경화될 수 있다. UV 경화 램프는 짧거나 긴 파장일 수 있으며 수은 증기 또는 수은 금속 할라이드 램프를 기반으로 한다. UV-경화성 잉크는 또한 수계 UV-경화성 잉크 기술을 기반으로 할 수 있다. 컬러 잉크는 시안, 마젠타, 옐로우, 블랙, 레드, 블루, 그린, 오렌지, 바이올렛을 포함할 수 있다. 특정 실시형태에서, 백색 잉크가 잉크-수용 코팅 조성물에 적용될 수 있고 이어서 컬러 잉크가 백색 잉크에 적용될 수 있다. 크래프트 또는 브라운 보드와 같은 코팅되지 않은 골판지의 경우와 같이 대상 기재의 색상이 어두울 때 백색 잉크의 적용이 바람직할 수 있다.
실시예
본원에 개시된 주제는 인쇄 적용(예컨대, 디지털 인쇄 적용)을 위한 기재를 코팅/프라이밍하는 데 유용하며, 이는 단지 본원에 개시된 주제를 추가로 설명하기 위해 기재되는 다음 예를 참조함으로써 더 잘 이해될 수 있다. 예시적인 실시예는 어떤 방식으로든 주제를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
안료 잉크 또는 안료 UV-경화성 잉크와 같은 일련의 잉크젯 잉크가 시안, 마젠타, 옐로우, 블랙, 및 화이트 안료를 갖는 잉크젯 프린터에 로딩되었다. 안료 UV-경화성 잉크가 사용되었을 때, UV-경화성 잉크의 담체는 포스핀 옥사이드 광개시제와 함께 아크릴레이트, 디아크릴레이트 및 우레탄 아크릴레이트 단량체의 조합을 포함하였다.
일련의 잉크-수용 코팅 조성물을 하기 기재된 제제에 따라 제조하였다. 잉크-수용 코팅 조성물은 케미 보드의 경우 8 BCM, 모틀 또는 크래프트 보드의 경우 16 BCM의 습윤 첨가량을 전달하는 새겨진 그라비아 실린더에 의해 적용되었다. 계산된 건조 레이다운(laydown)은 대략 1 내지 2.5 g/m2("gsm")의 코팅 적용량을 초래했다. 이러한 레이다운 양에서 CIELAB 색상 측정 시스템에 따라 Gretag-Macbeth Color I 비색계에 의해 측정할 때 프라이밍되지 않은 보드와 프라이밍된 코팅 보드 사이의 델타 E는 1 단위 미만이었다. 골판지에 잉크-수용 코팅을 적용한 후, 프라이머 코팅을 건조기 장치를 통해 전달하고 섭씨 50도에서 건조시켰다. 건조 작업 직후 UV 경화성 잉크젯 잉크를 잉크젯 프린트 헤드에서 프라이머 표면으로 분사한 후 LED 경화 단계를 사용하여 경화시켰다.
음이온성 폴리우레탄 분산액의 예(A-1):
기계적 교반기, 열전대 및 건조 질소 흐름이 장착된 반응기에 다음 물질을 충전했다: M n ~ 1,000 g/mol을 갖는 헥산 네오펜틸 아디페이트 폴리올(Panolam Industries International의 Piothane® 67-1000 HNA) 1,210 그램, 디메틸올프로판산(GEO® Specialty Chemicals의 DMPA®) 161 그램, 메틸렌-비스-(4-시클로헥실이소시아네이트)(Evonik Industries의 Vestanat® H12MDI) 1,140 그램, 및 디프로필렌 글리콜 디메틸 에테르(Dow Chemical의 Proglyde™ DMM) 322 그램. 그 다음, 교반기를 켜고 혼합물을 90 내지 93℃로 가열하고 이 온도에서 ~1.5시간 동안 교반하였다. 그 다음, 나머지 NCO의 함량을 디-n-부틸아민(Acros Organics) 및 1.0M HCl(J. T. Baker)을 사용한 적정을 사용하여 측정되었으며 이론적인 5.5 중량%에 비해 5.4 중량%인 것으로 밝혀졌다. 예비중합체를 약 80℃로 냉각하고 그것의 2,360 그램을, 24℃에서 3,690 DI수, 105 g의 2-(디메틸-아미노)-에탄올(Merck KGaA), 및 0.5 g의 BYK-028 소포제(BYK)를 함유하는 용기에 5분에 걸쳐 잘 혼합하면서 충전하였다. 혼합물을 34℃에서 ~30분 동안 교반하였다. 그 다음, 분산액은 234 g의 DI수 중 78 g의 에틸렌디아민(TCI America)의 용액을 20분에 걸쳐 첨가함으로써 사슬 연장되었다. 분산액을 덮고 밤새 혼합하였다. 그릿(grit)-없는 최종 생성물은 필터에 임의의 응고물을 남기지 않고 100 미크론 필터를 통해 여과되었으며 다음과 같은 특성을 가졌다: 고체 함량 = 35.8%(마이크로파 수분 분석기 CEM Smart 6™에 의한 80% 파워에서); pH 8.7; 브룩필드 점도 = 14 cP(10 RPM에서 스핀들 #3); 입자 크기 = 60 nm(Z-평균, Malvern Zetasizer Nano - ZS)); Mn ~31,000 g/mol, 분산 지수 ~3.0(GPC에 의해).
비이온성 폴리우레탄 수용액의 예(N-1):
기계적 교반기, 열전대 및 건조 질소 흐름이 장착된 반응기에 다음 물질을 충전했다: 폴리에테르-1,3-디올(Evonik Industries의 Tegomer® D 3403) 1,870 g, 1,1,1-트리스(히드록시메틸)프로판(Sigma-Aldrich) 28 g, 디메틸올프로판산(GEO® Specialty Chemicals의 DMPA®) 80 g, 에틸렌 글리콜(VWR International) 50 g, 트리에탄올아민(MP Biomedicals) 35 g, 펜타에리트리톨 테트라키스(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시히드로신나메이트)(Sigma-Aldrich) 1.5 g, 및 메틸렌-비스-(4-시클로헥실이소시아네이트)(Evonik Industries의 Vestanat® H12MDI) 740 g. 그 다음, 교반기를 켜고 혼합물을 102 내지 107℃로 가열하고 이 온도에서 1시간 동안 교반하였다. 그 다음, 나머지 NCO의 함량을 디-n-부틸아민(Acros Organics) 및 1.0M HCl(J. T. Baker)을 사용한 적정을 사용하여 측정되었으며 0.8%인 것으로 밝혀졌다. 예비중합체를 약 90℃로 냉각하고 그것의 2,340 그램을, 24℃에서 4,890 DI수를 함유하는 용기에 5분에 걸쳐 잘 혼합하면서 충전하였다. 그릿(grit)-없는 최종 생성물은 필터에 임의의 응고물을 남기지 않고 100 미크론 필터를 통해 여과되었으며 다음과 같은 특성을 가졌다: 고체 함량 = 33.3%(마이크로파 수분 분석기 CEM Smart 6™에 의한 80% 파워에서); pH 3.7; 브룩필드 점도 = 260 cP(10 RPM에서 스핀들 #3); Mn ~10,000 g/mol, 분산 지수 ~2.3(GPC에 의해).
말단 폴리(에틸렌 옥사이드) 사슬을 갖는 비이온성 폴리우레탄 수용액의 예(N-2):
기계적 교반기, 열전대 및 건조 질소 흐름이 장착된 반응기에 다음 물질을 충전했다: 폴리(에틸렌 글리콜) 메틸 에테르 1,850 g, 평균 M n = 750(Sigma-Aldrich), 1,1,1-트리스(히드록시메틸)프로판(Sigma-Aldrich) 84 g, 에틸렌 글리콜(VWR International) 45 g, 트리에탄올아민(MP Biomedicals) 35 g, 펜타에리트리톨 테트라키스(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시히드로신나메이트)(Sigma-Aldrich) 1.3 g, 및 메틸렌-비스-(4-시클로헥실이소시아네이트)(Evonik Industries의 Vestanat® H12MDI) 790 g. 그 다음, 교반기를 켜고 혼합물을 110 내지 114℃로 가열하고 이 온도에서 ~1.5시간 동안 교반한 다음, 120 내지 124℃에서 추가 ~2시간 동안 교반하였다. 그 다음, 나머지 NCO의 함량을 디-n-부틸아민(Acros Organics) 및 1.0M HCl(J. T. Baker)을 사용한 적정을 사용하여 측정되었으며 0.85%인 것으로 밝혀졌다. 예비중합체를 약 105℃로 냉각하고 그것의 2,300 그램을, 37℃에서 3,450 DI수를 함유하는 용기에 5분에 걸쳐 잘 혼합하면서 충전하였다. 그릿(grit)-없는 최종 생성물은 필터에 임의의 응고물을 남기지 않고 100 미크론 필터를 통해 여과되었으며 다음과 같은 특성을 가졌다: 고체 함량 = 40%(마이크로파 수분 분석기 CEM Smart 6™에 의한 80% 파워에서); pH 7.6; 브룩필드 점도 = 57 cP(20 RPM에서 스핀들 #3).
비이온성 폴리우레탄 수용액의 예(N-3):
기계적 교반기, 열전대 및 건조 질소 흐름이 장착된 반응기에 다음 물질을 충전했다: 폴리에테르-1,3-디올(Evonik Industries의 Tegomer® D 3403) 340 g, Mn ~ 1,000 g/mol을 갖는 폴리(에틸렌 글리콜)(BeanTown Chemical) 60 g, 1,1,1-트리스(히드록시메틸)프로판(Sigma-Aldrich) 6 g, 디메틸올프로판산(GEO® Specialty Chemicals의 DMPA®) 17 g, 에틸렌 글리콜(VWR International) 10 g, 트리에탄올아민(MP Biomedicals) 7.5 g, 펜타에리트리톨 테트라키스(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시히드로신나메이트)(Sigma-Aldrich) 0.3 g, 및 메틸렌-비스-(4-시클로헥실이소시아네이트)(Evonik Industries의 Vestanat® H12MDI) 160 g. 그 다음, 교반기를 켜고 혼합물을 102 내지 105℃로 가열하고 이 온도에서 1시간 동안 교반하였다. 그 다음, 나머지 NCO의 함량을 디-n-부틸아민(Acros Organics) 및 1.0M HCl(J. T. Baker)을 사용한 적정을 사용하여 측정되었으며 0.5%인 것으로 밝혀졌다. 예비중합체를 약 90℃로 냉각하고 그것의 400 그램을, 24℃에서 780 DI수를 함유하는 용기에 5분에 걸쳐 잘 혼합하면서 충전하였다. 최종 생성물은 다음과 같은 특성을 가졌다: 고체 함량 = 34%(마이크로파 수분 분석기 CEM Smart 6™에 의한 80% 파워에서); pH 4.9; 브룩필드 점도 = 120 cP(20 RPM에서 스핀들 #3).
비이온성 폴리우레탄 수용액의 예(N-4):
기계적 교반기, 열전대 및 건조 질소 흐름이 장착된 반응기에 다음 물질을 충전했다: Mn ~ 1,000 g/mol을 갖는 폴리(에틸렌 글리콜)(BeanTown Chemical) 405 g, 1,1,1-트리스(히드록시메틸)프로판(Sigma-Aldrich) 6 g, 디메틸올프로판산(GEO® Specialty Chemicals의 DMPA®) 17 g, 에틸렌 글리콜(VWR International) 6 g, 트리에탄올아민(MP Biomedicals) 7.5 g, 펜타에리트리톨 테트라키스(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시히드로신나메이트)(Sigma-Aldrich) 0.3 g, 및 메틸렌-비스-(4-시클로헥실이소시아네이트)(Evonik Industries의 Vestanat® H12MDI) 160 g. 그 다음, 교반기를 켜고 혼합물을 102 내지 105℃로 가열하고 이 온도에서 1시간 동안 교반하였다. 그 다음, 나머지 NCO의 함량을 디-n-부틸아민(Acros Organics) 및 1.0M HCl(J. T. Baker)을 사용한 적정을 사용하여 측정되었으며 0.5%인 것으로 밝혀졌다. 예비중합체를 약 90℃로 냉각하고 그것의 400 그램을, 24℃에서 880 DI수를 함유하는 용기에 5분에 걸쳐 잘 혼합하면서 충전하였다. 최종 생성물은 다음과 같은 특성을 가졌다: 고체 함량 = 29%(마이크로파 수분 분석기 CEM Smart 6™에 의한 80% 파워에서); pH 4.9; 브룩필드 점도 = 1,500 cP(5 RPM에서 스핀들 #3).
실시예 1: 잉크-수용 코팅 조성물이 하기 성분으로 제조되었다: 3.4 g의 DI수에, 59.5 g의 음이온성 폴리우레탄 분산액 A-1, 14.3 g의 수성 비이온성 폴리우레탄 N-1, DI수 중 카올린 점토의 66% 분산액 19.5 g, 2.0 g의 Tafigel® Pur 82(20% HEUR 레올로지 개질제), 0.5 g의 Surfynol® 355, 0.25 g의 Airase® 4655, 및 0.5 g의 Airase® 5655를 첨가하였다. 폴리우레탄 A-1 대 N-1의 비는 2.4:1이었다. 총 폴리우레탄 수지에 대한 무기 안료의 비는 0.5:1이었다.
실시예 2: 잉크-수용 코팅 조성물이 하기 성분으로 제조되었다: 11.3 g의 DI수에, 45 g의 음이온성 폴리우레탄 분산액 A-1, 10.8 g의 수성 비이온성 폴리우레탄 N-1, DI수 중 카올린 점토의 66% 분산액 29.6 g, 2.0 g의 Tafigel® Pur 82(20% HEUR 레올로지 개질제), 0.5 g의 Surfynol® 355, 0.25 g의 Airase® 4655, 및 0.5 g의 Airase® 5655를 첨가하였다. 폴리우레탄 A-1 대 N-1의 비는 4:1이었다. 총 폴리우레탄 수지에 대한 무기 안료의 비는 1:1이었다.
실시예 3: 잉크-수용 코팅 조성물이 하기 성분으로 제조되었다: 13.5 g의 DI수에, 41 g의 음이온성 폴리우레탄 분산액 A-1, 9.8 g의 수성 비이온성 폴리우레탄 N-1, DI수 중 카올린 점토의 66% 분산액 32.3 g, 2.0 g의 Tafigel® Pur 82(20% HEUR 레올로지 개질제), 0.5 g의 Surfynol® 355, 0.25 g의 Airase® 4655, 및 0.5 g의 Airase® 5655를 첨가하였다. 폴리우레탄 A-1 대 N-1의 비는 4:1이었다. 총 폴리우레탄 수지에 대한 무기 안료의 비는 0.5:1이었다.
실시예 4: 잉크-수용 코팅 조성물이 하기 성분으로 제조되었다: 14.7 g의 DI수에, 67.0 g의 음이온성 폴리우레탄 분산액 A-1, 14.5 g의 수성 비이온성 폴리우레탄 N-1, Aquaflow® NMS-450(29% 비이온성 폴리에테르 레올로지 개질제) 3 g, Surfynol® DF-37(소포제) 0.25 g 및 BYK®-16(소포제) 0.5 g을 첨가하였다.
실시예 5: 잉크-수용 코팅 조성물이 하기 성분으로 제조되었다: 14.1 g의 DI수에, 47 g의 음이온성 폴리우레탄 분산액 A-1, 4.2 g의 수성 비이온성 폴리우레탄 N-2, DI수 중 카올린 점토의 66% 분산액 33.1 g, 1.5 g의 Tafigel® Pur 82(20% HEUR 레올로지 개질제), 및 0.1 g의 Agitan® 351 소포제를 첨가하였다. 폴리우레탄 A-1 대 N-2의 비는 10.9:1이었다. 총 폴리우레탄 수지에 대한 무기 안료의 비는 1.2:1이었다.
실시예 6: 잉크-수용 코팅 조성물이 하기 성분으로 제조되었다: 25.5 g의 DI수에, 34 g의 음이온성 폴리우레탄 분산액 A-1, 10.43 g의 수성 비이온성 폴리우레탄 N-2, DI수 중 카올린 점토의 66% 분산액 28.77 g, 1.2 g의 Tafigel® Pur 82(20% HEUR 레올로지 개질제), 및 0.1 g의 Agitan® 351 소포제를 첨가하였다. 폴리우레탄 A-1 대 N-2의 비는 3.33:1이었다. 총 폴리우레탄 수지에 대한 무기 안료의 비는 1.2:1이었다.
실시예 7: 잉크-수용 코팅 조성물이 하기 성분으로 제조되었다: 0.69 g의 DI수에, 75.00 g의 음이온성 폴리우레탄 분산액 A-1, 23.01 g의 수성 비이온성 폴리우레탄 N-1, 1.2 g의 Tafigel® Pur 82(20% HEUR 레올로지 개질제), 및 0.1 g의 Agitan® 351 소포제를 첨가하였다. 이 실시예에서는 무기 안료가 사용되지 않았다.
실시예 8: 잉크-수용 코팅 조성물이 하기 성분으로 제조되었다: 0.22 g의 DI수에, 75.00 g의 음이온성 폴리우레탄 분산액 A-1, 23.48 g의 수성 비이온성 폴리우레탄 N-2, 1.2 g의 Tafigel® Pur 82(20% HEUR 레올로지 개질제), 및 0.1 g의 Agitan® 351 소포제를 첨가하였다. 이 실시예에서는 무기 안료가 사용되지 않았다.
실시예 9: 잉크-수용 코팅 조성물이 하기 성분으로 제조되었다: 0.13 g의 DI수에, 72.00 g의 음이온성 폴리우레탄 분산액 A-1, 26.57 g의 수성 비이온성 폴리우레탄 N-3, 1.2 g의 Tafigel® Pur 82(20% HEUR 레올로지 개질제), 및 0.1 g의 Agitan® 351 소포제를 첨가하였다. 이 실시예에서는 무기 안료가 사용되지 않았다.
실시예 10: 잉크-수용 코팅 조성물이 하기 성분으로 제조되었다: 23.4 g의 DI수에, 34 g의 음이온성 폴리우레탄 분산액 A-1, 12.5 g의 수성 비이온성 폴리우레탄 N-3, DI수 중 카올린 점토의 66% 분산액 28.8 g, 1.2 g의 Tafigel® Pur 82(20% HEUR 레올로지 개질제), 및 0.1 g의 Agitan® 351 소포제를 첨가하였다.
실시예 11: 잉크 수용 코팅 조성물이 하기 성분으로 제조되었다: 29.6 g의 DI수에, 16.7 g의 음이온성 폴리우레탄 분산액 A-1, 16.7 g의 수성 비이온성 폴리우레탄 N-1, DI수 중 카올린 점토의 66% 분산액 35.4 g, 1.5 g의 Tafigel® Pur 82(20% HEUR 레올로지 개질제), 및 0.1 g의 Agitan® 351 소포제를 첨가하였다.
실시예 12: 잉크 수용 코팅 조성물이 하기 성분으로 제조되었다: 29.8 g의 DI수에, 11.1 g의 음이온성 폴리우레탄 분산액 A-1, 22.2 g의 수성 비이온성 폴리우레탄 N-1, DI수 중 카올린 점토의 66% 분산액 35.4 g, 1.5 g의 Tafigel® Pur 82(20% HEUR 레올로지 개질제), 및 0.1 g의 Agitan® 351 소포제를 첨가하였다.
비교예 1: 잉크 수용 코팅 조성물이 하기 성분으로 제조되었다: 23.04 g의 DI수에, 34.0 g의 Carbobond 7424 (아크릴 에멀젼), 9.3 g의 수성 비이온성 폴리우레탄 N-1, DI수 중 카올린 점토의 66% 분산액 30.4 g, 3.0 g의 Tafigel® Pur 82(20% HEUR 레올로지 개질제), 및 0.25 g의 Agitan® 351(소포제)의 10% 용액을 첨가하였다. 음이온성 폴리우레탄 분산액 A-1을 아크릴 에멀젼으로 대체하는 것은 불량한 이미지 품질을 제공했다.
비교예 2: 잉크-수용 코팅 조성물이 하기 성분으로 제조되었다: 1.40 g의 DI수에, 97.30 g의 음이온성 폴리우레탄 분산액 A-1, 1.2 g의 Tafigel® Pur 82(20% HEUR 레올로지 개질제), 및 0.1 g의 Agitan® 351 소포제를 첨가하였다. 이 비교예에서는 비이온성 폴리우레탄 및 무기 안료가 사용되지 않았다.
비교예 3: 잉크-수용 코팅 조성물이 하기 성분으로 제조되었다: 25.56 g의 DI수에, 44.30 g의 음이온성 폴리우레탄 분산액 A-1, DI수 중 카올린 점토의 66% 분산액 28.84 g, 1.2 g의 Tafigel® Pur 82(20% HEUR 레올로지 개질제), 및 0.1 g의 Agitan® 351 소포제를 첨가하였다. 이 비교예에서는 비이온성 폴리우레탄 N-2가 사용되지 않았다.
인쇄 결과의 평가
UV-경화성 잉크로 인쇄된 잉크-수용 코팅된 골판지는 여러 성능 속성에 대해 평가되었고 아래에 설명된 대로 성능 메트릭이 할당되었다.
다음 순위에 따라 각 인쇄된 이미지에 이미지 품질 등급이 할당되었다:
1. 이미지는 유착이 거의 또는 전혀 없는 이미지 영역에서 양호한 도트 게인 결과를 보여주고, 색상이 인쇄되지 않은 영역으로 번지지 않으며, 본질적으로 핀홀, 어안 및 어두운 반점과 같은 결함이 없다.
2. 이미지는 이미지 선명도를 저하시키는 중간 정도 양의 유착을 보여주고, 색상은 인쇄되지 않은 영역에 중간 정도 양의 번짐을 보여주거나, 중간 정도 수의 핀홀, 어안 또는 어두운 반점을 보여준다.
3. 이미지는 불량한 이미지 선명도를 초래하는 과도한 양의 유착을 보여주고, 인쇄되지 않은 영역으로 심하게 번지거나, 과도한 수의 핀홀, 어안 또는 어두운 반점을 보여준다.
전술한 특정 실시예의 코팅 조성물은 전술한 바와 같이 특정 골판지 상에 코팅되었으며, 아래 표 1에 요약되어 있다. 표 1은 UV 경화성 잉크로 인쇄된 상기 잉크-수용 코팅에 대한 이미지 품질 메트릭을 보고한다.
Figure pct00001
표 1은 음이온성 폴리우레탄 분산액과 비이온성 용액 폴리우레탄의 조합이 케미 또는 모틀과 같은 코팅된 보드에서 프라이머로서 높은 수준의 이미지 품질을 제공함을 보여준다. 양호한 이미지 품질은 무기 충전재가 있는 경우(실시예 1 내지 3 및 5) 그리고 무기 충전재가 없는 경우(실시예 4)에도 달성될 수 있다. 비교예 1은 필름 기재 상의 UV-경화성 잉크에 대해 우레탄계 잉크-수용 코팅 대신 아크릴 중합체계 잉크-수용 코팅을 사용하는 것이 골판지에 양호한 이미지 품질을 제공하지 않음을 보여준다.
프라이머 대 프라이머 표면의 슬라이딩 각도
코팅 제제는 16 BCM 아닐록스(anilox)가 장착된 소형 그라비아 핸드 프루프 도포기를 통해 케미 골판지에 코팅된 다음, 65℃의 대류 오븐에서 5분 동안 건조되었다. 코팅된 프라이머의 건조 코팅 중량은 약 2 gsm에서 측정되었다.
프라이머-온-프라이머 코팅 보드 슬라이딩 특성은 ANSI Tappi 방법 T815 om-12를 사용하여 시험되었다. 시험된 각 프라이머 제제에 대해 4개의 연속 실행을 실행하고 슬라이딩 각도 값을 평균했다. 표 2는 케미 보드 상의 잉크-수용 코팅에 대한 슬라이딩 각도 시험을 보고한다. 비교예 2에 대한 실시예 6의 비교 및 비교예 3에 대한 실시예 7의 비교를 통해, 표 2의 정보는 음이온성 폴리우레탄 분산액과 수성 비이온성 폴리우레탄의 조합이 프라이머 대 프라이머 표면이 서로 미끄러지는 것을 방지하는 데 바람직한 높은 슬라이딩 각도를 제공한다는 것을 보여준다.
Figure pct00002
수계 잉크 수지(R-1):
기계적 교반기, 열전대 및 건조 질소 흐름이 장착된 반응기에 다음 물질을 충전했다: 폴리에테르-1,3-디올(Evonik Industries의 Tegomer® D 3403) 360 g, Mn ~500 g/mol을 갖는 헥산 아디페이트 이소프탈레이트 폴리올(Panolam Industries International의 Piothane® 70-500 HAI) 104 g, 디메틸올프로판산(GEO® Specialty Chemicals의 DMPA®) 21 g, 펜타에리트리톨 테트라키스(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시히드로신나메이트)(Sigma-Aldrich) 0.4 g, 및 메틸렌-비스-(4-시클로헥실이소시아네이트)(Evonik Industries의 Vestanat® H12MDI) 315 g. 그 다음, 교반기를 켜고 혼합물을 105 내지 110℃로 가열하고 이 온도에서 1시간 동안 교반하였다. 그 다음, 나머지 NCO의 함량을 디-n-부틸아민(Acros Organics) 및 1.0M HCl(J. T. Baker)을 사용한 적정을 사용하여 측정되었으며 4.7%인 것으로 밝혀졌다. 예비중합체를 약 90℃로 냉각하고 그것의 650 그램을, 26℃에서 1,550 그램의 DI수, 및 0.7 g의 BYK-028 소포제(BYK)를 함유하는 용기에 5분에 걸쳐 잘 혼합하면서 충전하였다. 혼합물을 30℃에서 3시간 동안 교반하였다. 그 다음, 분산액은8 g의 에틸렌디아민(TCI America)을 첨가함으로써 사슬 연장되었다. 분산액을 덮고 밤새 혼합하였다. 최종 생성물은 다음과 같은 특성을 가졌다: 고체 함량 = 30%(마이크로파 수분 분석기 CEM Smart 6™에 의한 80% 파워에서); pH 5.1; 브룩필드 점도 = 1,800 cP(2 RPM에서 스핀들 #6); 입자 크기 < 40 nm(Z-평균, Malvern Zetasizer Nano - ZS).
본 잉크-수용 코팅 상에 수계 안료 잉크의 인쇄
다음을 조합하여 수계 안료 잉크를 제조하였다: 41.4 g의 탈이온수, 29.9 g의 수중 14% 카본 블랙 안료 분산액, 11.9 g의 수지 R-1, 1.4 g의 35% 고밀도 폴리에틸렌 왁스 분산액, 7 g의 프로필렌 글리콜, 7 g의 글리세린, 0.02 g의 Acticide® MBS 살생물제, 0.7 g의 Surfynol® 440 및 0.165 g의 BYK® 3455 계면활성제. 잉크를 Epson DX-5 피에조 프린트헤드에 로딩하고 프린트헤드로부터 실시예 1의 잉크-수용 코팅으로부터 적용된 2.5 gsm의 건조 코팅으로 코팅된 모틀 골판지 상에 분사하였다. 생성된 짙은 검정색 인쇄 이미지를 4 파운드 슬레드(sled) 추를 사용하여 Sutherland 마찰 시험기에 로딩했으며, 여기에서 복사 종이의 시트는 단색(solid) 이미지 영역에서 100 사이클 동안 마모되었다. 육안으로 감지할 수 있는 양의 인쇄된 이미지가 복사 시트에 전사되지 않았으므로 우수한 내마모성을 나타낸다.
아니록스 롤러를 사용하여 16 BCM의 습윤 레이다운에서 일련의 잉크-수용 코팅을 적용함으로써 전술한 수성 안료 잉크로 인쇄하기 위해 추가적인 프라이밍된 모틀 골판지를 제조했다. 생성된 프라이밍된 보드는 Epson DX-5 프린트헤드를 사용하여 본원에 설명된 수계 안료 잉크를 사용하여 단색 검정색 블록으로서 인쇄되고 인쇄된 영역을 검사하기 전에 3시간 동안 공기 건조되었다. 잉크 유착에 대한 다음의 1 내지 3 등급 척도에 따라 인쇄 영역에 이미지 품질 등급이 할당되었다.
1. 이미지는 유착을 거의 또는 전혀 나타내지 않으며 본질적으로 핀홀, 어안, 및 어두운 반점과 같은 결함이 없다.
2. 이미지는 이미지 선명도를 저하시키는 중간 정도 양의 유착을 보여준다.
3. 이미지는 불량한 이미지 선명도를 초래하는 과도한 양의 유착을 보여준다.
생성된 검정색 단색 블록 이미지는 Color I 색도계를 사용하여 밝기 L*에 대해서도 판독되었다. L* 판독값이 낮을수록 더 어두운 이미지를 나타낸다. 표 3은 다양한 잉크-수용 코팅에 대한 수계 안료 잉크의 인쇄 결과를 보고한다.
Figure pct00003
표 3은 수계 안료 잉크로 인쇄할 때 양호한 유착을 갖는 이미지를 달성하는 데 있어 음이온성 폴리우레탄 분산액과 비이온성 수용액 중합체 모두의 이점을 보여준다. 점토가 없는 경우, 이들 실시예의 폴리(에틸렌 옥사이드) 측쇄를 갖는 비이온성 수용액 중합체는 개선된 이미지 유착을 보여 어두운 이미지를 생성한다.
잉크 수용 코팅 실시예 11 및 12를 대략 3.8 그램/제곱미터로 크래프트지에 적용하고 인쇄 전에 건조시켰다. 생성된 코팅된 기재를 시안, 마젠타, 옐로우, 및 블랙 안료 잉크가 장착된 Epson C-82 데스크탑 프린터에 로딩하고 인쇄했다. 결과 이미지는 양호한 이미지 품질을 보여주었고, 단색 검정색 정사각형의 검정색 L* 판독값은 실시예 11의 경우 25.8, 실시예 12의 경우 25.5였다.
상기에 구체적으로 열거되었는지 여부와 관계없이, 우선권이 주장되는 임의의 선행 출원을 포함하여 상기 언급된 문헌들 각각은 본원에 참고로 포함된다. 임의의 문헌에 대한 언급은 그러한 문헌이 종래 기술로서 자격을 갖추거나 또는 임의의 관할권에서 당업자의 일반 지식을 구성한다는 것을 인정하는 것은 아니다. 실시예, 또는 문맥상 달리 명백하게 지시되거나 요구되는 경우를 제외하고는, 물질의 양, 반응 조건, 분자량, 탄소 수 등을 특정하는 본 설명에서의 모든 수량은 "약"이라는 단어에 의해 수식되는 것으로 이해되어야 한다. 본원에 기재된 상한 및 하한 양, 범위 및 비 한계는 독립적으로 조합될 수 있고, 개시된 범위 내의 임의의 양은 대안적인 실시형태에서 더 좁은 범위의 최소 또는 최대를 제공하도록 고려된다는 것(단, 물론, 범위의 최소량은 동일한 범위의 최대량보다 낮아야 함)이 이해되어야 한다. 유사하게, 각 요소에 대한 범위와 양은 임의의 다른 요소에 대한 범위 또는 양과 함께 사용될 수 있다.
본 주제를 예시할 목적으로 특정의 대표적인 실시형태 및 세부 사항이 제시되었지만, 본 주제의 범위를 벗어나지 않고서도 다양한 변경 및 변형이 이루어질 수 있음은 당업자에게 명백할 것이다. 이와 관련하여, 본 발명의 범위는 하기 청구범위에 의해서만 제한되어야 한다.

Claims (20)

  1. 잉크-수용(ink-receptive) 코팅 조성물로서,
    a. 수성 음이온성 폴리우레탄 분산액; 및
    b. 비이온성 폴리우레탄의 수용액을 포함하는, 잉크 수용 코팅 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 음이온성 폴리우레탄은 적어도 10,000 g/mol의 수평균 분자량을 갖는, 조성물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 음이온성 폴리우레탄은 음이온성 폴리우레탄의 총 건조 중량을 기준으로 10 중량% 미만의 에틸렌 옥사이드 단량체 단위 함량을 갖는, 조성물.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 음이온성 폴리우레탄은 최대 30,000 g/mol의 수평균 분자량을 갖는, 조성물.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 비이온성 폴리우레탄은 비이온성 폴리우레탄의 총 건조 중량을 기준으로 20 중량% 초과의 에틸렌 옥사이드 단량체 단위 함량을 갖는, 조성물.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 비이온성 폴리우레탄은 비이온성 폴리우레탄의 총 건조 중량을 기준으로 12 중량% 내지 80 중량%의 양으로 에틸렌 옥사이드 단량체 측쇄 단위를 포함하는, 조성물.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 비이온성 폴리우레탄은 비이온성 폴리우레탄의 총 건조 중량을 기준으로 25 중량% 미만의 양으로 에틸렌 옥사이드 단량체 주쇄 단위를 포함하는, 조성물.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 아크릴 중합체가 실질적으로 없는 조성물.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물 중 음이온성 폴리우레탄 대 비이온성 폴리우레탄의 건조 중량비는 25:1 내지 1:15인, 조성물.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 음이온성 폴리우레탄은 (i) 디이소시아네이트; (ii) 폴리올; 및 (iii) 산-작용성 폴리올 및/또는 산-작용성 사슬 연장제의 반응 생성물인 적어도 하나의 올리고머를 사슬 연장함으로써 제조된 폴리우레탄을 포함하며; 여기서 적어도 하나의 올리고머는 단쇄 디아민 및/또는 물로 사슬 연장되는, 조성물.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 음이온성 폴리우레탄은 조성물의 총 건조 중량을 기준으로 조성물의 5 중량% 내지 60 중량%를 차지하는, 조성물.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 음이온성 폴리우레탄은 조성물의 총 건조 중량을 기준으로 조성물의 1 중량% 내지 50 중량%를 차지하는, 조성물.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항의 조성물을 제공하는 단계; 및 상기 조성물을 기재 상에 코팅하는 단계를 포함하는, 기재의 코팅 방법.
  14. 인쇄 방법으로서,
    a. 제13항의 방법을 수행하는 단계; 및
    b. 코팅 상에 잉크 조성물을 인쇄하는 단계를 포함하는, 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 인쇄 전에 기재 상의 코팅을 건조하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  16. 제14항 또는 제15항에 있어서, 상기 인쇄에 후속하여 코팅 상의 잉크 조성물을 경화시키는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 경화는 열 경화 또는 UV 경화를 포함하는, 방법.
  18. 제16항 또는 제17항에 있어서, 상기 인쇄에 후속하여 코팅 상의 잉크 조성물을 건조시키는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  19. 제14항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 인쇄에 후속하여 잉크 조성물 위에 물질을 중첩 인쇄하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  20. 제14항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 인쇄에 후속하여 상기 잉크 조성물 위에 필름형 또는 시트형 물질을 적층하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
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