ГИБКИЕ УПАКОВОЧНЫЕ СУБСТРАТЫ, СОДЕРЖАЩИЕ ТЕРМОСТОЙКИЕ ОТПЕЧАТКИ Российский патент 2020 года по МПК B41M7/00 G03G13/20 

Область техники

Настоящее изобретение относится к печатным упаковочным субстратам и способу изготовления гибких упаковочных субстратов, содержащих термостойкие цифровые печати.

Существующий уровень техники

В рамках бизнеса гибких упаковок, сокращение сроков выхода на рынок, от владельца бренда до конечного пользователя, является постоянной тенденцией в течение многих лет. Кастомизация упаковки и связанные с этим рекламные кампании, направленные на потребителя, требуют от типографии способности реагировать быстро, эффективно и гибко в ходе кампании по коротко-заказной печати. Кроме того, на этапе проектирования упаковки производство образцов макета с печатью, представляющих конечный продукт, требует быстрой и гибкой технологии печати.

Термин «гибкая упаковка» предназначен для обозначения тонкопленочных или фольговых материалов, которые, как правило, поставляются в рулонах, напечатанных, а затем вновь свернутых после печати. Типичные гибкие упаковочные субстраты включают в основном пластмассы и полимерные пленки, металлизированные полимерные пленки, металлическую фольгу, их ламинаты из полимерных пленок с бумагой, бумагу с полимерным покрытием и тому подобное. Гибкие упаковочные субстраты могут использоваться, например, для упаковки еды, фармацевтических препаратов, косметики или табака.

В технике печати и декорирования упаковки преобладают процессы с использованием жидкостных чернил, которые основаны на высушивании или отверждении отдельных слоев чернил путем испарения воды или летучих органических соединений. Эти процессы требуют больших энергозатрат и часто негативно сказываются на окружающей среде из-за выбросов растворителей или парниковых газов в атмосферу.

Внедрение отверждаемых облучением чернил, как, например, отверждаемых ультрафиолетом (УФ) и пучком электронов (ПЭ) чернил, помогает снизить такой тип выбросов.

Две основные технологии используются при отверждении чернил облучением. Первая задействует свободные радикалы, чтобы инициировать полимеризацию реакционных функциональных групп, в особенности этилен-ненасыщенных двойных связей. Наиболее часто используемыми реакционными группами являются (мет)акрилат и в особенности акрилатные группы как описано, например, в WO 97/31071, US 2015/0116432 и US 2015/0184005.

Одним из ограничений чернил на основе (мет)акрилата, отверждаемых с помощью радикалов, является гибкость отвержденных чернил. Это, как правило, связано с усадкой, возникающей у акрилатных материалов после отверждения, что делает пленку чернил хрупкой и не подходит для применения, где требуется высокая гибкость.

Другой технологией, используемой для отверждения облучением, является образование очень сильных кислот для инициирования катионной полимеризации реакционных функциональных групп, таких как, например, циклические эфиры, такие как оксиран или оксатан, предпочтительно алициклические эпоксиды, аллиловые эфиры и виниловые эфиры, как описано, например, в US 5,674,922 и US 2010/0136300.

Преимущества катионного отверждения над радикальным отверждением включают низкую усадку и, следовательно, хорошую адгезию и отличную гибкость. Кроме того, катионные системы не чувствительны к кислородному ингибированию, которое, по существу, делает полное (при или около 100%) превращение мономера возможным. Это означает, что катионная технология позволяет проводить отверждение толстых пигментированных чернильных пленок легче, чем технология свободных радикалов.

Использование отверждаемых облучением чернил в производстве гибких упаковок было подробно описано в литературе.

В US 2008/0218570 A1 раскрыты способы и устройства для получения высококачественных, высокопроизводительных отверждаемых с помощью ультрафиолета или пучка электронов гель-чернильных изображений на гибких субстратах для использования в упаковке.

В EP 2 133 210 A1 и EP 2 720 877 A1 раскрыты способ печати и декорирования упаковочных материалов, таких как бумага, строительный картон и различные гибкие полимерные пленки с помощью воздействия ПЭ на множественные слои отвержденных чернил и покрытий, которые существенно не изменяют вязкость в процессе печати. Чернила и покрытия по большей части не выделяют летучих компонентов до, во время и после облучения ПЭ. Способ включает нанесение множественных слоев чернил и дополнительного покрытия на субстрат. После этого эти слои одновременно подвергаются воздействию ПЭ, чтобы заставить этилен-ненасыщенные компоненты полимеризоваться или сшиваться таким образом, чтобы они высушивались.

В EP 0 741 644 A1 раскрыта система и способ печати субстратов для использования в пищевой упаковке и, в особенности, система флексографической печати и способ нанесения и отверждения отвержденных излучением чернил на гибкую, термоусадочную сетку с использованием комбинации из УФ и ПЭ - излучений.

EP 2 305 758 A1 относится к ламинату, содержащему а) субстрат, содержащий термопластический полимер, б) однослойную или многослойную красящую пленку и/или лаковую пленку, содержащую печатные чернила или печатный лак, содержащий связующее вещество с отверждаемым без излучения ароматическим поликарбонатом и растворителем, содержащим по меньшей мере один отверждаемый излучением мономер, который выбран из группы, состоящей из акрилатов, метакрилатов, виниловых эфиров и азотсодержащих соединений с этиленовой двойной связью, где связующее вещество растворено в растворителе и растворитель связывается в химически сшитой форме в печатных чернил или печатном лаке после отверждения.

В US 2002/119295 A1 раскрыто изделие, включающее первую и вторую наружные поверхности, печать изображения на первой наружной поверхности и нанесение отверждаемого излучением лака на первую наружную поверхность, чтобы покрыть, по меньшей мере, часть изображения.

В EP 1 159 142 A1 раскрыт упаковочный материал с отпечатком , на котором напечатанное изображение расположено на основной поверхности. Это изображение содержит два основных компонента. Первый - по меньшей мере одна маркировка, содержащая пигмент. Второй – покрытие, не содержащее пигмент и перекрывающее внешнюю маркировку. Покрытие изготовлено из материалов, которые могут полимеризоваться и/или сшиваться под воздействием ионизирующего излучения. После того, как пленка подвергается воздействию такого излучения, покрытие затвердевает, образуя защитный слой над печатной маркировкой.

В US 2013/0233189 A1 раскрыт гибкий субстрат, на который посредством излучения наносятся отвержденные чернила и на отвержденные чернила наносится верхний слой.

Катионно-отверждаемые чернила были описаны, например, в JP 10-324836, US 5,889,084 и US 2005/187309 A1.

Среди недостатков отверждаемых излучением чернил можно назвать сложность процесса печати и получение низкомолекулярных соединений, ставящих под угрозу их использование для пищевой и фармацевтической упаковки.

Помимо традиционных технологий печати, применяемых в гибкой упаковке, таких как гелиогравюра и флексографическая печать, в последние десятилетия появились новые технологии, которые стали более или менее успешными. Ключевыми параметрами для инвестирования, которые определяют успех технологии на некоторых рынках являются инвестиционные затраты, машинная скорость, достижимая ширина сети, время подготовки для печати, наличие подходящих цветов, гибкость в изменении дизайна, качество печати, поддержка субстратами чернил, безопасность продуктов чернил, стабильность чернил к температуре и УФ-излучению.

Среди этих новых технологий наиболее выделяется цифровая печать, такая как, например, струйная печать и жидкостная электрография.

Известны устройства и способы цифровой печати в области полиграфии и они, как правило, описаны, например, в US 6,608,986; US 6,529,288; US 6,539,858; US 6,162,570; US 5,819,667 и US 5,777,576.

Технология, которая привлекла широкий интерес в гибкой упаковке это цифровая офсетная технология или жидкостная электрография. Цифровая печать является действительно гибкой и быстрой в изменении дизайна, потому что в ней не используются физические печатные пластины. Изображение остается полностью цифровым.

В основном, цифровая офсетная технология включает в себя создание изображения на фотопроводящей поверхности с помощью лазера с нанесением чернил с заряженными частицами на фотопроводящую поверхность так, что они избирательно связываются с изображением, а затем заряженные частицы с шаблона изображения переносятся на печатный субстрат.

Фотопроводящая поверхность обычно находится на цилиндре и часто называется формовая пластина (PIP). Фотопроводящая поверхность избирательно заряжается скрытым электростатическим изображением, в котором области изображения и фона имеют разные потенциалы. Например, композиция электростатических чернил, содержащая заряженные частицы в жидкости-носителе, может быть приведена в контакт с избирательно заряженной фотопроводящей поверхностью. Заряженные частицы прилипают к областям скрытого изображения, в то время как области фона остаются чистыми. Затем изображение переносится непосредственно на печатный субстрат или, чаще всего, сначала переносится на промежуточный переносный элемент, которое может представлять собой мягкое набухающее полотно и затем на печатный субстрат. Приложенное электростатическое поле вытесняет чернила, и жидкость-носитель испаряется с полотна. Горячие расплавленные чернила из-за давления и липкости прилипают к субстрату. Процесс повторяется для каждого цвета. По большей части, чернила переносятся на субстрат без изменений и не проникают в него. Следовательно, качество итогового изображения очень высоко и, по-видимому, не зависит от характеристик субстрата.

В вариациях этого способа используют различные пути формирования электростатического скрытого изображения на фоторецепторе или на диэлектрическом материале.

Электрографическая печать на пластике, бумаге или металле раскрыта, например, в US 2011/0256478.

Чернила, в особенности те, которые разработаны для жидкостной электрографии, предназначены для формирования высокого разрешения, равномерного блеска, резких краев изображения и тонких слоев изображения и, в основном, содержат жидкость-носитель, смолу и краситель. Типичные жидкости-носители могут включать смесь различных агентов, таких как поверхностно-активные вещества, диспергаторы, сорастворители, модификаторы вязкости и/или другие возможные ингредиенты.

Основным ограничением гибких субстратов, напечатанных методом жидкостной электрографии, является термическая стабильность печатей на основе обычных чернил. В особенности при непосредственном контакте при запайке, при котором находящаяся на поверхности субстрата печать в непосредственном контакте с уплотнительными клещами машины по гибкой упаковке страдает от ограниченной термической стабильности чернил. В зависимости от скорости упаковки и применения типичные температурные рамки машин для запайки вертикальной и горизонтальной форм составляют от 120 до 200 °C. Отсутствие термостойкости чернил после запайки приводит к изменению цвета и деформациям внешнего вида из-за размытия чернил и подтекания чернил под давлением уплотнительных клещей.

Типичным решением для решения этой проблемы является нанесение защитных покрытий на поверхности, как описано, например, в ЕР 1 159 142 А1; US 2005/019533 A1; US 2007/085983 A1; US 2008/118746 A1 и US 2013/0233189 A1.

Ограничением этого подхода является отсутствие межслойной адгезии между покрытием и чернилами, и риск изменения высокого блеска, высокой оптической характеристики и внешнего вида чернил после нанесения покрытия. Кроме того, для каждого конкретного случая нанесения защитных покрытий на водной или сольвентной основах требуется термочувствительная стадия для удаления растворителя и/или воды.

Цель изобретения

Настоящее изобретение направлено на создание гибкой упаковки, включающей в себя цифровые печати и способ изготовления гибкой печатной упаковки, причем указанная печатная упаковка показывает определенные преимущества перед вышеупомянутым уровнем техники.

Краткое описание изобретения

Настоящее изобретение раскрывает гибкий упаковочный субстрат, содержащий один или более сшитых слоев чернил, в которых концентрация этилен-ненасыщенных групп или алициклических эпоксидов в указанных слоях чернил составляет менее 0,05 мэкв/г, предпочтительно менее 0,03 мэкв/г, более предпочтительно менее, чем 0,01 мэкв/г, наиболее предпочтительно менее, чем 0,005 мэкв/г.

Предпочтительные варианты воплощения настоящего изобретения раскрываются в одном или нескольких следующих признаках:

- гибкий упаковочный субстрат не имеет дополнительного слоя, защищающего один или более сшитых слоев чернил;

- гибкий упаковочный субстрат содержит грунт, зажатый между сшитыми слоями чернил и субстратом;

- общая толщина грунта и слоя с чернилами составляет от 0,4 до 4 мкм, предпочтительно от 0,6 до 3,5 мкм, более предпочтительно от 0,8 до 3 мкм.

- толщина грунта составляет от 0,01 до 0,5 мкм, предпочтительно от 0,05 до 0,4 мкм и наиболее предпочтительно от 0,1 до 0,3 мкм.

Настоящее изобретение дополнительно раскрывает способ образования печатного гибкого упаковочного субстрата, включающий следующие стадии:

a) получение гибкого упаковочного субстрата;

b) нанесение по меньшей мере одного цифрового отпечатка путем цифровой печати по меньшей мере одной композиции чернил, причем указанная композиция по существу не содержит (мет)акриловых двойных связей и/или циклоалифатических эпоксидных групп;

c) облучение цифрового отпечатка ПЭ.

Предпочтительные варианты воплощения способа формирования гибкого субстрата для печати обладаютодним или более из следующих признаков:

- по меньшей мере одна композиция чернил по существу не содержит компонентов, включающих молекулярные структуры со свободными и/или концевыми этилен-ненасыщенными двойными связями;

- гибкий упаковочный субстрат обрабатывается плазмой, предпочтительно коронированием;

- способ включает дополнительную стадию нанесения грунтовочной композиции перед инициализацией стадии b);

- процесс цифровой печати на стадии b) представляет собой жидкостную электрографическую печать;

- доза облучения ПЭ на стадии с) составляет по меньшей мере 15 кГр, предпочтительно по меньшей мере 18 кГр, более предпочтительно по меньшей мере 20 кГр;

- доза облучения ПЭ на стадии с) составляет от 20 до 100 кГр, более предпочтительно от 25 до 80 кГр, наиболее предпочтительно от 30 до 60 кГр;

- облучение ПЭ на стадии с) проводят при концентрации кислорода менее 300 млн^-1, предпочтительно менее, чем 250 млн^-1, более предпочтительно менее, чем 200 млн^-1, наиболее предпочтительно менее, чем 150 млн^-1;

- гибкий упаковочный субстрат на стадии а) содержит полиэтилентерефталат, полиэтилен высокой плотности, ориентированный полипропилен, ориентированный полиамид, полистирол или бумагу;

- грунтовочная композиция содержит один или более полиакриламид(ов);

- композиция чернил содержит одну или более (мет)акриловую(ых) (со)полимер(ых) смол(у)

- композиция чернил содержит:

- от 20 до 95 мас.% углеводородной жидкости-носителя,

- от 5 до 80 мас.% одной или несколько (мет)акриловой(ых) (со)полимер(ов) смол(ы),

- от 10 до 50 мас.% одной или более функциональных карбоксильных групп соединений этилена, содержащих сополимер(ы) смолу(ы) и

- от 0,1 до 80 мас.% одного или более красителей;

- способ включает дополнительную стадию ламинирования гибкого упаковочного субстрата в уплотнительный слой;

- способ включает в себя стадию тепловой запайки печатного гибкого субстрата или ламината в устройстве для запайки при температуре от 100 до 250 °C, предпочтительно от 110 до 230 °C, более предпочтительно от 120 до 220 °C.

Настоящее изобретение дополнительно раскрывает трехшовный пакет, содержащую гибкий упаковочный субстрат.

Описание изобретения

В настоящем изобретении раскрывается гибкий упаковочный субстрат, содержащий термически стабильный цифровые печати, предпочтительно полученные жидкостной электрографической печатью, причем указанная термическая стабильность приобретается при облучении указанных отпечатков ПЭ.

Теплостойкость цифровых отпечатков является обязательным условием для тепловой запайки, в особенности при непосредственном контакте, при котором чернила на поверхности субстрата находятся в непосредственном контакте с уплотнительными клещами упаковочной машины. Отсутствие термостойкости отпечатков после запайки приводит к изменениям цвета и ухудшения внешнего вида из-за размывания и подтекания чернил под воздействием уплотнительных клещей.

Изобретатели неожиданно обнаружили, что цифровые отпечатки, предпочтительно полученные c помощью жидкостной электрографической печати чернилами с обычной композицией, не квалифицированными как чернила, отверждаемые УФ или ПЭ, содержащими (мет)акриловые сополимерные смолы и по существу не содержащим (мет)акриловые двойные связи и/или алициклические эпоксиды, оказываются термоустойчивыми при облучении ПЭ.

Гибкие упаковочные субстраты, содержащие облученные ПЭ цифровые чернила, позволяют совершать тепловую запайку без необходимости использования дополнительного защитного слоя поверх указанных отпечатков.

Компоненты, входящие в состав чернил, используемых в настоящем изобретении по существу не содержат свободных или концевых функциональных этилен-ненасыщенных групп, таких как (мет)акриловые, винил-, аллил- и фумаратные функциональные группы.

Под свободными этилен-ненасыщенными группами в настоящем изобретении подразумеваются функциональные группы, не включенные в основную молекулярную цепь, такие как, например, в ненасыщенных сложных полиэстерах или в бутадиен-содержащих (со)полимерах.

Выражение "по существу не содержащий этилен-ненасыщенные группы" в настоящем изобретении подразумевает, что концентрация этилен-ненасыщенных групп менее, чем 0,2 мэкв/г, предпочтительно менее, чем 0,1 мэкв/г, более предпочтительно менее, чем 0,05 мэкв/г, наиболее предпочтительно менее, чем 0,01 мэкв/г.

Под не содержащих по существу алициклических эпоксидов в настоящем изобретении подразумевается, что концентрация алициклических эпоксидов менее чем 0,2 мэкв/г предпочтительно менее, чем 0,1 мэкв/г, более предпочтительно менее чем 0,05 мэкв/г, наиболее предпочтительно менее, чем 0,01 мэкв/г.

Предпочтительно, чтобы композиции чернил, использующиеся в настоящем изобретении, не содержали (мет)акриловых двойных связей и/или алициклических эпоксидов.

Предпочтительно, чтобы композиции чернил, использующиеся в настоящем изобретении, не содержали компоненты со свободными и/или концевыми этилен-ненасыщенные функциональными группами, такими как винил-, аллил- и фумаратные функциональные группы.

Смолы, используемые в предшествующем уровне техники и специально разработанные для отверждения УФ и ПЭ, в основном, характеризуются концентрацией этилен-ненасыщенных групп или алициклических эпоксидов выше 1,0 мэкв/г и даже выше 1,5 мэкв/г, причем высокая концентрация определяет реакционную способность.

Несмотря то, что в чернилах, используемых в настоящем изобретении, по существу отсутствуют такие этилен-ненасыщенные группы или ациклические эпоксиды, облучение ПЭ сшивает полимерные цепочки, причем сшивки предпочтительно углерод-углеродные.

Углерод-углеродные сшивки сшитых ПЭ чернил, используемых в настоящем изобретении, в основном характеризуются тем, что атомы углерода представляют собой третичные или четвертичные атомы углерода.

Более предпочтительны углерод-углеродные сшивки по типу (R¹)₂ R²C - C(R¹)₂ R³, где:

- R¹ представляет собой (мет)акриловыйсегмент сополимера,

- R² представляет собой атом водорода или (мет)акриловый сегмент сополимера,

- R³ представляет собой атом водорода, метильную группу или (мет)акриловый сегмент сополимера,

как определено инфракрасной спектроскопией с преобразованием Фурье.

Концентрация остаточных этилен-ненасыщенных групп или алициклических эпоксидов в сшитых чернилах, полученных при облучении чернил, предназначенных для сшивания под воздействием УФ или ПЭ и содержащих значительные концентрации этилен-ненасыщенных групп или алициклических эпоксидов, выше, чем 0,05 мэкв/г, более предпочтительно выше, чем 0,1 мэкв/г, наиболее предпочтительно выше, чем 0,2 мэкв/г.

Обычные сшитые УФ или ПЭ чернила характеризуются тем, что они содержат остаточные этилен-ненасыщенные группы и/или алициклические эпоксиды, что является результатом неполного превращения из-за увеличения вязкости при увеличении степени сшивания.

Концентрация этилен-ненасыщенных групп или алициклических эпоксидов и степень превращения могут быть определены путем совмещения методик титрования, таких как, например, йодометрическое титрование, с инфракрасной спектроскопией с преобразованием Фурье.

Концентрация этилен-ненасыщенных групп или алициклических эпоксидов в обычных чернилах, сшитых на субстрате в соответствии со способом согласно нстоящему изобретению, составляет менее 0,05 мэкв/г, предпочтительно менее, чем 0,03 мэкв/г, более предпочтительно менее, чем 0,01 мэкв/г, наиболее предпочтительно менее, чем 0,005 мэкв/г.

Предпочтительно, чтобы обычные чернила, сшитые на субстрате в соответствии со способом согласно настоящему изобретению, не содержали этилен-ненасыщенных групп и алициклических эпоксидов.

Жидкие чернила, используемые в настоящем изобретении, предпочтительно содержат жидкость-носитель, смолу, сополимер смолы и краситель.

Сополимерная смола предпочтительно содержит сополимер этиленакриловой кислоты, полимер малеинового ангидрида, имеющий привитый к полимеру полиэтилен, и их комбинации. Количество сополимерной смолы составляет от 10 до 50 мас.%, предпочтительно от 10 до 40 мас.%, более предпочтительно от 10 до 20 мас.% от композиции чернил.

Смола предпочтительно содержит (со)-полимеры (мет)акриловой кислоты; сополимеры (мет)акриловой кислоты и алкил(мет)акрилата; сополимеры этилена и (мет)акриловой кислоты; сополимеры этилена и алкил(мет)акрилата; сополимеры этилена, (мет)акриловой кислоты и алкил(мет)акрилата; сополимеры этилена и винилацетата; сополимеры этилена, (мет)акриловой кислоты и винилацетата; сополимеры этилена, алкил(мет)акрилата и винилацетата; сополимеры этилена, (мет)акриловой кислоты, алкил(мет)акрилата и винилацетата; сополимеры (мет)акриловой кислоты и винилацетата; сополимеры алкил(мет)акрилата и винилацетата; сополимеры (мет)акриловой кислоты, алкил(мет)акрилата и винилацетата; полимеры, такие как, например, полиэтилен; полистирол; изотактический полипропилен; полиэстеры; поливинилтолуол; полиамиды; стирол/бутадиеновые сополимеры; эпоксидные смолы; низкомолекулярные иономеры этилен-акриловой кислоты и их комбинации.

Количество смолы составляет от 5 до 80 мас.%, предпочтительно от 10 до 60 мас.%, более предпочтительно от 15 до 40 мас.% от общей композиции чернил.

Жидкость-носитель предпочтительно содержит углеводород, входящий в группу, состоящую из (изо)парафинового углеводорода, алифатического углеводорода, изомеризованного алифатического углеводорода, алифатического углеводорода с разветвленной цепью, ароматического углеводорода, де-ароматизированного углеводорода, галогенированного углеводорода, циклического углеводорода, функционализированного углеводорода и их комбинации. Предпочтительно, носитель представляет собой 3,5,7-триметилдекан.

Количество жидкости-носителя составляет от 20 до 95 мас.%, предпочтительно от 40 до 90 мас.%, более предпочтительно от 60 до 80 мас.% от общей композиции чернил.

Красители представляют собой органические и/или неорганические красители. Красители могут содержать голубые красители, пурпурные красители, желтые красители, фиолетовые красители, зеленые красители, черные красители и их комбинации. Количество красителя составляет от 0,1 до 80 мас.% от общей композиции чернил.

Композиция чернил также может содержать носители вспомогательного заряда, такие как, например, тристеарат алюминия и носитель основного заряда, такой как, например, сульфоновые кислоты и их соли. Носитель вспомогательного заряда обычно используют в количествах от 0,1 до 5 мас.%, предпочтительно от 0,5 до 4 мас.%, более предпочтительно от 1 до 3 мас.% от композиции чернил, в то время как носитель основного заряда в основном используются в количестве от 0,001 до 1 мас.% композиции чернил.

Гибкий упаковочный субстрат предпочтительно содержит одну или более пленку(ок) из натурального полимерного материала, например, целлюлозы или из синтетического полимерного материала, например, сформированного из мономеров алкилена, таких как, полиэтилен или полипропилен, полиэтилентерефталат (ПЭТФ), поливинилхлорид, поликарбонат, полистирол и стирол-бутадиен. В некоторых примерах субстрат может содержать или быть двуосно-ориентированным полипропиленом (BOPP).

В некоторых примерах субстрат может содержать целлюлозную бумагу, которая может быть покрытой или непокрытой целлюлозной бумагой. Покрытая целлюлозная бумага включает, но не ограничиваясь ею, целлюлозную бумагу, покрытую не целлюлозным материалом.

Поверхность, предназначенная для нанесения на нее цифрового отпечатка, для улучшения физической совместимости может быть подвергнута обработке, такой как плазменная обработка, предпочтительно обработка с помощью коронирования поверхности, обработка пламенем или что-то подобное, чтобы модифицировать ее поверхностную энергию.

Грунт, который используется в настоящем изобретении может быть нанесен с помощью цифровой печати. Предпочтительно, грунт содержит жидкость-носитель и смолу, в которой предпочтительно, носитель представляет собой углеводород, как описано выше, и предпочтительно, чтобы смола была взята из группы, в которую входят целлюлоза, декстрин, моногидрат мальтозы, полиакриловая кислота, поливиниловый спирт, сополимер стирола малеинового ангидрида, сополимер малеимида, полиакриламид, октаацетат сахарозы, бензоат сахарозы и их комбинации. Предпочтительно, грунт, использующийся в настоящем изобретении, содержит полиакриламид.

Под полиакриламидами подразумеваются все (алк)акриламидные гомополимеры, а также сополимеры и функционализированные полиакридамиды. Полиакриламиды могут быть анионными, катионными и не-ионными. Различные мономеры, лучше этилен ненасыщенные мономеры, могут быть сополимеризованы с (алк)акриламидными мономерами для образования полиакриамидов.

Гибкие упаковочные субстраты получают с помощью цифрового отпечатка, нанесенного предпочтительно жидкостной электрографической печати, с последующим облучением ПЭ.

Гибкие упаковочные субстраты настоящего изобретения содержат грунт и один или более слоев чернил, нанесенных цифровой печатью по меньшей мере на одну сторону по меньшей мере одного слоя или пленки, содержащей этот гибкий субстрат; в котором общая толщина грунта и слоя(ев) чернил составляет от 0,4 до 4 мкм, предпочтительно, чтобы от 0,.6 до 3,5 мкм, более предпочтительно, чтобы от 0,8 до 3 мкм и где толщина грунтовочного покрытия составляет около 0,2 мкм.

В аппарате для цифровой печати субстрат загружается в размоточник грунта, где проходит обработка поверхности коронированием для достижения большего увлажнения и адгезии чернил. На следующей стадии наносится грунт для обеспечения ковалентного связывания между субстратом и чернилами. Грунт высушивается в сушильном устройстве, откуда оно попадает в печатный двигатель. Субстрат, содержащий цифровой отпечаток, подвергается бомбардировке ПЭ.

Энергия электронов составляет от 10 до 300 кэВ, предпочтительно, чтобы от 20 до 250 кэВ, предпочтительно, чтобы от 30 до 200 кэВ.

Доза облучения, получаемая чернилами с цифрового отпечатка составляет от 15 до 100 кГр, предпочтительно, чтобы от 20 до 80 кГр, более предпочтительно, чтобы от 30 до 60 кГр.

Облучение ПЭ цифрового отпечатка осуществляется в обедненной кислородом области, что достигается через применение вакуума или через использование защитного слоя инертного газа, такого как азот.

Под средой с низким содержанием кислорода в настоящем изобретении подразумевается концентрация кислорода менее, чем 300 млн^-1, предпочтительно менее, чем 250 млн^-1, более предпочтительно менее, чем 200 млн^-1, наиболее предпочтительно менее, чем 150 млн^-1 или даже менее, чем 100 млн^-1.

После бомбардировки ПЭ субстрата с цифровым отпечатком указанный субстрат может быть дополнительно обработан для получения ламината, который впоследствии термически запаивают при температуре от 100 до 250 °C, предпочтительно от 110 до 230°C, более предпочтительно от 120 до 220 °C под давлением от 20 до 120 Н/см², предпочтительно от 20 до 110 Н/см², более предпочтительно от 40 до 100 Н/см².

Примеры

Следующие показательные примеры предназначены для иллюстрации настоящего изобретения, но не для того, чтобы ограничить или каким-либо образом определить объем настоящего изобретения.

Пример 1

Пленку из полиэтилентерефталата (ПЭТ) толщиной 12 мкм подвергли коронированию (400 Вт) и впоследствии ввели в систему для цифровой печати НР 20000 Indigo, где на нее нанесли бесцветный цифровой грунт Digiprime® 050 от Michelman с толщиной слоя от 0.2 мкм и впоследствии напечатали на ней слой голубых чернил толщиной 1 мкм.

Затем ПЭТ-пленку с цифровым отпечатком перенесли в устройство для обработки ПЭ под вакуумом.

Электронно-лучевая пушка имеет систему отклонений, которая управляется компьютером и запрограммирована таким образом, чтобы пушка излучала на барабан, обычно используемый как барабан для нанесения покрытия. Печатная пленка, проходящая через этот барабан для нанесения покрытия, облучается пучком электронов из пушки. Система отклонений была запрограммирована так, чтобы пучок электронов сканировал площадь в 200 мм (в направлении намотки) на 400 мм (в поперечном направлении) и, следовательно, облучал эту область. При прохождении полосы со скоростью 15 м/мин через эту зону, чернила облучались в течение 0,6 секунд. Электронно-лучевая пушка работала на возрастающем напряжении 35 кВ, в результате чего электроны получали энергию в 35 кэВ. Эмиссионный ток составлял 0,42 А, в результате общая мощность при сканировании области составила 15 кВТ.

Облученные ПЭ образцы ПЭТ с цифровым отпечатком были ламинированы. Ламинирование проводили с использованием ароматического вязкого вещества UK2640/H6800 против пленки из полипропилена толщиной 80 мкм, используемой в качестве слоя герметика.

Ламинаты ПЭТ/ПП сваривались внешними сторонами при температуре 150 °C, 180 °C, 210 °C и 220 °C, и при давлении соответственно в 3,5 бар в течение 0,6 с помощью двух нагретых клещей.

При дозе облучения 10 кГр на цифровом отпечатке были обнаружены дефекты, такие как отсутствие чернил, усадка чернил и изменение блеска при температуре сварки от 150 °C до 220 °C. Указанные дефекты полностью исчезли при дозе облучения в 18 кГр и выше.

Пример 2

Пример 1 был повторен причем голубые чернила были заменены соответственно черными чернилами, пурпурными чернилами, оранжевыми чернилами, фиолетовыми чернилами и желтыми чернилами.

При дозе облучения в 10 кГр цифровые отпечатки соответствующих цветов показали те же дефекты, что и в примере 1. Указанные дефекты полностью исчезли при дозе облучения в 18 кГр и выше.

Пример 3 (сравнительный пример)

Пример 2 был повторен, но было пропущено облучение пучком электронов. Для всех цветов были обнаружены серьезные дефекты отпечатков при температуре запайки 150 °C и выше.

Пример 4 (сравнительный пример)

Пример 2 был повторен, причем соответствующие цифровые отпечатки были облучены ПЭ и доза облучения при этом была ограничена 15 кГр. Для всех цветов были обнаружены серьезные дефекты отпечатков при температуре запайки в 200 °C и выше.

Пример 5

Пример 1 был повторен, в котором ПЭТ-пленка была заменена на бумагу с полимерным покрытием толщиной в 30 мкм. Были получены аналогичные Примеру 1 результаты.

Изобретение относится к гибкой упаковке в виде тонкопленочных или фольговых материалов. Предложен гибкий упаковочный субстрат, содержащий один или несколько сшитых под воздействием пучка электронов слоев чернил, нанесенных путем цифровой печати, где концентрация этилен-ненасыщенных групп и алициклических эпоксидов в указанных слоях чернил составляет менее 0,05 мэкв/г, предпочтительно менее 0,03 мэкв/г, более предпочтительно менее чем 0,01 мэкв/г, наиболее предпочтительно менее чем 0,005 мэкв/г, причем сшитые слои чернил являются верхней поверхностью указанного гибкого упаковочного субстрата. Способ получения печатного гибкого упаковочного субстрата включает стадии: а) получения гибкого упаковочного субстрата; б) нанесения, по меньшей мере, одного цифрового отпечатка путем цифровой печати, по меньшей мере, одной композиции чернил, имеющей концентрацию этилен-ненасыщенных групп, предпочтительно (мет)акриловых двойных связей, и концентрацию алициклических эпоксидов менее 0,2 мэкв/г, предпочтительно менее 0,1 мэкв/г, более предпочтительно менее 0,05 мэкв/г, наиболее предпочтительно менее 0,01 мэкв/г; в) облучения цифрового отпечатка пучком электронов. Технический результат – повышение эффективности и гибкости технологических процессов производства, а также сокращение времени переналадки оборудования. 3 н. и 17 з.п. ф-лы.

1. Гибкий упаковочный субстрат, содержащий один или несколько сшитых под воздействием пучка электронов слоев чернил, нанесенных путем цифровой печати, где концентрация этилен-ненасыщенных групп и алициклических эпоксидов в указанных слоях чернил составляет менее 0,05 мэкв/г, предпочтительно менее 0,03 мэкв/г, более предпочтительно менее чем 0,01 мэкв/г, наиболее предпочтительно менее чем 0,005 мэкв/г, причем сшитые слои чернил являются верхней поверхностью указанного гибкого упаковочного субстрата.

2. Гибкий упаковочный субстрат по п. 1, не содержащий дополнительного слоя, защищающего указанные один или несколько сшитых слоев чернил.

3. Гибкий упаковочный субстрат по п. 1 или 2, содержащий грунтовочный слой, зажатый между сшитыми слоями чернил и субстратом.

4. Гибкий упаковочный субстрат по п. 3, в котором общая толщина грунтовочного покрытия и слоя(ев) чернил составляет от 0,4 до 4 мкм, предпочтительно от 0,6 до 3,5 мкм, более предпочтительно от 0,8 до 3 мкм.

5. Гибкий упаковочный субстрат по п. 3 или 4, в котором толщина грунтовочного слоя составляет от 0,01 до 0,5 мкм, предпочтительно от 0,05 до 0,4 мкм и более предпочтительно от 0,1 до 0,3 мкм.

6. Способ получения печатного гибкого упаковочного субстрата по любому из пп. 1-5, включающий стадии:

a) получения гибкого упаковочного субстрата;

b) нанесения по меньшей мере одного цифрового отпечатка путем цифровой печати по меньшей мере одной композиции чернил, имеющей концентрацию этилен-ненасыщенных групп, предпочтительно (мет)акриловых двойных связей, и концентрацию алициклических эпоксидов менее 0,2 мэкв/г, предпочтительно менее 0,1 мэкв/г, более предпочтительно менее 0,05 мэкв/г, наиболее предпочтительно менее 0,01 мэкв/г;

c) облучения цифрового отпечатка пучком электронов.

7. Способ по п. 6, в котором по меньшей мере одна композиция чернил по существу не содержит компонентов, включающих молекулярные структуры со свободными и/или концевыми этилен-ненасыщенными двойными связями.

8. Способ по п. 6 или 7, в котором гибкий упаковочный субстрат обработан плазмой, предпочтительно коронированием.

9. Способ по любому из пп. 6-8, включающий дополнительную стадию нанесения грунтовочной композиции перед началом стадии b).

10. Способ по любому из пп. 6-9, в котором процесс цифровой печати на стадии b) представляет собой жидкостную электрографическую печать.

11. Способ по любому из пп. 6-10, в котором доза облучения пучком электронов на стадии с) составляет по меньшей мере 15 кГр, предпочтительно по меньшей мере 18 кГр, более предпочтительно по меньшей мере 20 кГр.

12. Способ по любому из пп. 6-11, в котором доза облучения пучком электронов на стадии с) составляет от 20 до 100 кГр, предпочтительно от 25 до 80 кГр, более предпочтительно от 30 до 60 кГр.

13. Способ по любому из пп. 6-12, в котором облучение пучком электронов на стадии с) осуществляют при концентрации кислорода менее 300 млн^-1, предпочтительно менее чем 250 млн^-1, более предпочтительно менее чем 200 млн^-1, наиболее предпочтительно менее чем 150 млн^-1.

14. Способ по любому из пп. 6-13, в котором гибкий упаковочный субстрат на стадии а) содержит полиэтилентерефталат, полиэтилен высокой плотности, ориентированный полипропилен, ориентированный полиамид, полистирол или бумагу.

15. Способ по любому из пп. 9-14, в котором грунтовочная композиция содержит один или более полиакриламид.

16. Способ по любому из пп. 6-15, в котором композиция чернил содержит один или более (мет)акриловый(ых) сополимер(ов) смол(ы).

17. Способ по любому из пп. 6-16, в котором композиция чернил содержит:

от 20 до 95 мас.% жидкого углеводородного носителя,

от 5 до 80 мас.% одного или несколько (мет)акриловых сополимеров смолы,

от 10 до 50 мас.% одного или несколько этиленов с функциональной карбоксильной группой, содержащих сополимер(ы) смол(ы) и

от 0,1 до 80 мас.% одного или более красителей.

18. Способ по любому из пп. 6-17, включающий дополнительную стадию ламинирования гибкого упаковочного субстрата в уплотнительный слой.

19. Способ по любому из пп. 6-18, включающий стадию тепловой запайки печатного гибкого субстрата или ламината в устройстве для тепловой запайки при температуре от 100 до 250°C, предпочтительно от 110 до 230°C, более предпочтительно от 120 до 220°C.

20. Трехшовный пакет, содержащий гибкий упаковочный субстрат по любому из пп. 1-5.