Не содержащая пвх пленка и не содержащая пвх многослойная пленка - RU2571140C2

Чертежи

Показать все 7 чертежа(ей)

Описание

Перекрестная ссылка на родственные заявки

Настоящая заявка испрашивает приоритет предварительной патентной заявки США № 61/310378, поданной 04 марта 2010 г., которая во всей своей полноте включена в настоящий документ посредством ссылки.

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к области не содержащих ПВХ пленок и не содержащих ПВХ многослойных пленок для использования в связи с имеющими малый формат и крупный формат графическими пленками и презентациями, рекламными материалами, материалами для продвижения, статическими визуальными сообщениями, носителями и упаковками изделий и другими торговыми приспособлениями. Пленка может быть светопроницаемой, прозрачной, полупрозрачной или иметь другие желательные оптические свойства.

Уровень техники, к которой относится изобретение

Поливинилхлоридные (ПВХ) пленки в прошлом широко используют в многочисленных кампаниях по продвижению и рекламе, например в наружных графических материалах. Такие приложения включают знаки, транспаранты-растяжки, транспортные графические материалы, архитектурные и стенные покрытия, этикетки потребительских изделий и другие самоклеящиеся изделия. Однако мы все больше узнаем о воздействии и влиянии на окружающую среду и здоровье в результате использования изделий на основе ПВХ, которое значительно усилилось в последние годы. В настоящее время существует тенденция к сокращению или даже устранению изделий на основе ПВХ из потоков изделий, связанных с потребительским маркетингом, продвижением и рекламой.

Пленки для наружных маркетинговых и графических материалов должны в идеальном случае иметь, по меньшей мере, некоторые из следующих свойств: пригодность для печатания, долговечность, прочность окраски и сопротивление царапанию. Совместимость и надлежащие механические свойства, такие как удлинение при растяжении и прочность на растяжение, являются также предпочтительными в процессе применения. Несовместимая пленка, т.е. пленка, которая не обладает достаточным удлинением или гибкостью, может не следовать контуру подложки или поверхности, на которую ее наносят, в результате чего образуются пузырьки или просветы между поверхностью и пленкой. Недостаточные свойства удлинения могут привести к затруднению при нанесении пленки на поверхность, например на такую поверхность, которая имеет изгибы, углы, выступы и другие неплоские конфигурации, но чрезмерно большое удлинение может деформировать пленку и потенциально вызывать искажение напечатанных знаков. Пленки с низкой прочностью на растяжение могут легко подвергаться разрыву при растяжении, например, при нанесении пленки на неплоскую поверхность.

По мере разработки новых пленок, заменяющих ПВХ, некоторые пленки обладают превосходящими характеристиками в одной области, такой как пригодность для печатания, но имеют недостаточную функциональность в отношении других свойств, таких как долговечность в среде вне помещения, чтобы сделать эти пленки приемлемыми для требований рынка рекламы и продвижения. Один возможный способ решения указанной выше проблемы заключается в том, чтобы использовать многослойную пленку, в которой каждый слой обеспечивает одно или более из желательных свойств, таким образом, чтобы многослойный материал обладал всеми желательными свойствами, которые могут потребоваться.

При использовании в качестве самого верхнего защитного слоя в многослойной пленке или простом использовании в качестве защитной пленки для данной поверхности требуется также хорошая долговечность в среде вне помещения и во многих случаях оптическая прозрачность, чтобы были видимыми знаки в покрываемом пленкой пригодном для печати слое.

Таким образом, существует потребность в прозрачных пленках на не содержащей ПВХ основе и в не содержащих ПВХ многослойных пленках для использования в наружных графических материалах и других приложениях, связанных с маркетингом и использованием потребительских товаров.

Краткая сущность изобретения

Варианты осуществления настоящего изобретения, которые описаны ниже, не предназначены в качестве исчерпывающих или ограничивающих настоящее изобретение точными формами, представленными в следующем подробном описании. Напротив, варианты осуществления выбраны и описаны таким образом, чтобы специалисты в данной области техники могли оценивать и понимать принципы и практическое применение настоящего изобретения.

Настоящее изобретение относится к пленочному изделию на не содержащей ПВХ основе, обладающему свойствами, аналогичными свойствам традиционных изделий на основе ПВХ, которое является подходящим для использования в связи с маркетинговыми мероприятиями, графическими материалами, кампаниями по продвижению товарных знаков и другими инициативами на основе печатных или воспроизведенных сообщений.

В одном примерном варианте осуществления описанного в настоящем документе изобретения для изготовления не содержащей ПВХ пленки, которая может быть светопроницаемой, прозрачной, полупрозрачной или иметь другие желательные оптические свойства, использованы полиуретан, полиуретан-акриловый сополимер, полиуретан-акриловая смесь или уретан-акриловый гибридный полимер.

В еще одном примерном варианте осуществления описанного в настоящем документе изобретения не содержащая ПВХ прозрачная пленка включает верхний слой и нижний слой. Верхний слой включает полиуретан, полиуретан-акриловый сополимер, полиуретан-акриловую смесь или уретан-акриловый гибридный полимер. Нижний слой включает в качестве основы эмульсию или растворитель или экструдированный полимер на не содержащей ПВХ основе.

В еще одном примерном варианте осуществления описанного в настоящем документе изобретения предусмотрена не содержащая ПВХ многослойная пленка, которая включает верхний слой, нижний слой, адгезионный слой и подложку. Верхний слой включает уретан-акриловый гибридный полимер. Нижний слой включает полимер на основе не содержащей ПВХ эмульсии. Подложечный слой содержит напечатанные или воспроизведенные знаки или графические материалы.

В следующем примерном варианте осуществления описанного в настоящем документе изобретения представлен рекламный графический материал, включающий поверхность, на которую нанесены рекламные знаки, прозрачную пленку, имеющую лицевую и обратную стороны, причем обратная сторона находится в контакте с поверхностью, и лицевая сторона открыта для воздействия атмосферы (например, воздуха) или неатмосферного фактора (например, льда). Пленка включает первый слой, второй слой практически под первым слоем и адгезионный слой под вторым слоем на противоположной стороне от первого слоя. Первый слой пленки включает уретан-акриловый гибридный полимер и второй слой включает полимер на основе не содержащей ПВХ эмульсии.

Другие отличительные признаки и преимущества настоящего изобретения станут очевидными для специалистов в данной области техники из следующего подробного описания. Следует понимать, однако, что подробное описание разнообразных вариантов осуществления и конкретные примеры, хотя они представляют предпочтительные и другие варианты осуществления настоящего изобретения, приведены в качестве иллюстрации, а не ограничения. Многочисленные изменения и модификации в пределах объема настоящего изобретения можно осуществлять без отклонения от его идеи, и настоящее изобретение включает все такие модификации.

Краткое описание чертежей

Эти, а также другие задачи и преимущества настоящего изобретения можно более полно понять и оценить путем ознакомления со следующим более подробным описанием представленных в настоящем документе предпочтительных примерных вариантов осуществления настоящего изобретения в сочетании с сопровождающими чертежами, из которых:

фиг. 1 представляет вид в разрезе пленки согласно одному примерному варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг. 2 представляет блок-схему, иллюстрирующую примерный технологический процесс изготовления пленки согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг. 3 представляет блок-схему, иллюстрирующую еще один технологический процесс изготовления пленки согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг. 4 представляет вид в разрезе пленки согласно одному примерному варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг. 5 представляет вид в разрезе многослойной пленки согласно следующему примерному варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг. 6 иллюстрирует вид сверху рекламного графического материала, нанесенного на поверхность, согласно примерному варианту осуществления настоящего изобретения и

фиг. 7 иллюстрирует рулон рекламного графического материала согласно примерному варианту осуществления настоящего изобретения.

Если не определено другое условие, иллюстрации на вышеупомянутых чертежах не обязательно соответствуют действительному масштабу.

Подробное описание изобретения

Устройства и способы, представленные в настоящем документе, подробно описаны посредством примеров и со ссылками на чертежи. Если не определено другое условие, аналогичные числа на чертежах представляют собой обозначения одинаковых, аналогичных или соответствующих элементов на всех чертежах. Следует отметить, что можно осуществлять модификации представленных и описанных примеров, устройств, расположений, конфигураций, компонентов, элементов, устройств, способов, материалов и т.д., и они могут оказаться желательными для конкретного применения. В настоящем описании любое определение конкретных форм, материалов, способов, конфигураций и т.д. относится к конкретному представленному примеру или просто представляет собой общее описание такой формы, материала, способа, конфигурации и т.д. Определения конкретных подробностей или примеры не предназначены и их не следует истолковывать в качестве обязательных или ограничительных, если они особо не определены в указанном качестве. Далее выбранные примеры устройств и способов представлены и подробно описаны со ссылкой на чертежи.

Настоящее изобретение относится к пленке и многослойной пленке, используемой для наружных графических материалов, кампаний по рекламе и продвижению и других маркетинговых мероприятий. Более конкретно, настоящее изобретение относится к не содержащей ПВХ прозрачной пленке и не содержащей ПВХ многослойной пленке для использования в таких приложениях. Пленка и многослойная пленка обеспечивают подходящую долговечность в среде вне помещения, сопротивление царапанию, глянец, совместимость, удлинение при растяжении и прочность на растяжение.

В одном примерном варианте осуществления настоящего изобретения однослойная прозрачная пленка со свойствами, подходящими для использования в наружных графических материалах, изготовлена из полиуретана, полиуретан-акрилового сополимера, полиуретан-акриловой смеси или полиуретан-акрилового гибридного полимера.

В еще одном примерном варианте осуществления настоящего изобретения многослойная прозрачная пленка обеспечивает свойства, подходящие для использования в наружных графических материалах. Многослойная пленка содержит по меньшей мере два слоя. Первый слой изготовлен из полиуретана, полиуретан-акрилового сополимера, полиуретан-акриловой смеси или уретан-акрилового гибридного полимера. Толщина этого первого слоя может составлять от приблизительно 0,3 мил (7,6 мкм) до приблизительно 2 мил (50,8 мкм). Другие слои обеспечивают дополнительную механическую прочность, улучшенную адгезию, повышенную совместимость и уменьшенную стоимость всей конструкции. Число слоев можно определять на основании конечного требования к изделию, ограничения стоимости и доступности технологического оборудования. Такие другие слои можно изготавливать из полимеров на основе эмульсии, полимеров на основе растворителя или экструдированных полимеров. Подходящие полимеры включают, без ограничения, акриловые полимеры, стирол-акриловые полимеры, сополимеры винилацетата и этилена, а также и полиолефины. Толщина такого другого слоя может составлять от приблизительно 0 мил до приблизительно 2 мил (50,8 мкм). Примеры полимеров на основе эмульсии включают, без ограничения, JONCRYL 617A JONCRYL 1987, JONCRYL 98, JONCRYL FLX5000, ACRONAL NX4612X и ACRONAL OPTIVE 410, которые поставляет фирма BASF (Людвигсхафен, Германия); и VINNAPAS EF 811 от фирмы Wacker Chemicals (Мюнхен, Германия) или их сочетания.

В следующем примерном варианте осуществления настоящего изобретения не содержащая ПВХ прозрачная пленка включает верхний слой и нижний слой. Верхний слой изготовлен из полиуретана, полиуретан-акрилового сополимера, полиуретан-акриловой смеси или полиуретан-акрилового гибридного полимера. Нижний слой включает полимер на основе не содержащей ПВХ эмульсии. Как правило, полимер на не содержащей ПВХ основе может представлять собой полимер на основе эмульсии, полимер на основе растворителя и/или экструдированный полимер. В определенных вариантах осуществления полимер на не содержащей ПВХ основе представляет собой акриловый полимер.

При использовании в настоящем документе термин «графический материал» или «графические материалы» означает визуально ощущаемое изображение на некоторой поверхности, которое предназначено для продвижения, иллюстрации, поддержки, информации, рекламы, объявления и сбыта изделия, услуги, мероприятия и т.п.

Далее рассмотрим чертежи, из которых фиг. 1 представляет вид в разрезе примерной пленки, изготовленной в соответствии с описанным в настоящем документе изобретением. Пленка 100 содержит два слоя. Пленка может быть прозрачной, полупрозрачной, светопроницаемый или иметь другие желательные оптические свойства. В одном примерном варианте осуществления верхний слой 102 представляет собой уретан-акриловый гибридный полимер. В описываемом здесь варианте осуществления нижний слой 104 представляет собой армирующий полимерный слой.

Кроме того, слои пленки могут содержать по меньшей мере одну добавку, вводимую в любой из слоев или оба слоя, или две добавки, вводимые в любой один или оба из данных слоев. Если включен промежуточный слой (см. фиг. 4), добавка может также присутствовать в промежуточном слое. Добавки выбирают из группы, в которую включены УФ-стабилизаторы, поглотители свободных радикалов, сшивающие вещества, загустители, повышающие текучесть и выравнивающие средства, реологические модификаторы, поверхностно-активные вещества, пеногасители, диспергаторы, смачивающие вещества, красители, пигменты, вспомогательные растворители или их сочетания.

Уретан-акриловый гибридный полимер верхнего слоя 102 представляет собой сочетание уретанового полимера и акрилового полимера, которые смешаны на молекулярном уровне. Чтобы сделать его благоприятным для окружающей среды, верхний слой 102 предпочтительно изготавливают из содержащих воду дисперсий, хотя можно также использовать и другие способы для изготовления уретан-акрилового гибридного полимера. Как правило, используют два способа для изготовления таких дисперсий гибридного полимера. Согласно первому способу, изготавливают полиуретановую дисперсию. Затем акриловые мономеры добавляют в полиуретановую дисперсию. Акриловый полимер образуется в присутствии полиуретановой дисперсии. Согласно второму способу, изготавливают полиуретановый форполимер. Затем акриловые мономеры добавляют к этому форполимеру. Полимеризация уретана и акрилового мономера осуществляется одновременно. Существуют многочисленные публикации, описывающие эти способы. Например, патенты США № 3684758 (Honig) № 4198330 (Kaizerman); № 4644030 (Loewrigkeit) и № 5594065 (Tien) подробно описывают вышеупомянутые способы. Публикации, патенты и патентные заявки цитируются во всем тексте настоящего документа. Все документы, цитированные в настоящем документе, включены в него посредством соответствующей ссылки.

Обнаружено, что дисперсии уретан-акрилового гибридного полимера, изготовленные согласно вышеописанным способам, проявляют улучшенные механические свойства по сравнению с простой смесью двух полимеров вследствие молекулярного уровня смешивания, которое осуществляется при использовании описанных выше способов. Чтобы сделать композицию еще более благоприятной для окружающей среды, то есть уменьшить воздействие на окружающую среду по сравнению с другими композициями, дисперсии уретан-акрилового гибридного полимера можно дополнительно усовершенствовать путем исключения из числа компонентов N-метилпирролидона (NMP), который обычно используют в качестве технологического растворителя в других приложениях.

Подходящие дисперсии уретан-акрилового гибридного полимера для использования в композициях согласно настоящему изобретению представляют собой композиции, в которые входят алифатические акриловые мономеры и алифатические полиуретановые компоненты. Поскольку изготовленные пленочные изделия предназначены для использования в среде вне помещений, на пленки будут воздействовать влага, такая как роса, дождь или снег; колебания температуры; свет и другие условия, которые могут повлиять на качество пленки. Например, влага может приводить к тому, что компоненты пленки или нанесенные на нее изображения будут бледнеть или тускнеть и сама пленка побелеет. Таким образом, требуется поддержание соответствующего баланса гидрофильных мономеров и других компонентов, чтобы данная пленка приобретала требуемое сопротивление при воздействии указанных условий. Кроме того, мономеры и другие компоненты следует выбирать таким образом, чтобы обеспечивать их баланс для достижения требуемых механических свойств при растяжении, устойчивости к слипанию, сопротивления царапанию, прозрачности и глянца. Например, определенное количество акрилового материала, присутствующего в уретан-акриловом гибридном полимере, регулирует механические свойства при растяжении данного верхнего слоя.

Подходящие уретан-акриловые гибридные дисперсии для использования в настоящем изобретении имеются в продаже под торговым наименованием HYBRIDUR от фирмы Air Products (Аллентаун, штат Пенсильвания), включая HYBRIDUR 870; HYBRIDUR 570; HYBRIDUR 580; HYBRIDUR 878; и NEOPAC R9000 от фирмы DSM NeoResins (Ваалвийк, Нидерланды).

Блокаторы ультрафиолетового излучения и поглотители свободных радикалов можно добавлять в верхний слой, чтобы повышать долговечность в среде вне помещения. Блокаторы ультрафиолетового излучения, подходящие для данного применения, как правило, представляют собой соединения на основе бензотриазола или другие соединения, способные поглощать энергию ультрафиолетового излучения в требуемом диапазоне. Имеющиеся в продаже поглотители ультрафиолетового излучения включают, без ограничения, TINUVIN 400 DW, TINUVIN 292 от фирмы BASF (Людвигсхафен, Германия) и HOSTAVIN 3310 от фирмы Clariant (Муттенц, Швейцария). Количество блокатора ультрафиолетового излучения может составлять от приблизительно 0% до приблизительно 5%.

Поглотители свободных радикалов можно также добавлять в верхний слой пленки, чтобы улучшать атмосферную устойчивость верхнего слоя. Подходящие поглотители свободных радикалов включают, но не ограничиваются этим, TINUVIN 1130, TINUVIN 123 DW от фирмы BASF (Людвигсхафен, Германия) и HOSTAVIN 3065 от фирмы Clariant (Муттенц, Швейцария). Количество поглотителей свободных радикалов может составлять от приблизительно 0% до приблизительно 5%.

Другие блокирующие ультрафиолетовое излучение системы можно также использовать, чтобы улучшать атмосферную устойчивость данной пленки. Они включают нанодисперсный оксид цинка и оксид церия или их сочетания, которые можно использовать для достижения устойчивости к ультрафиолетовому излучению, требуемому для данной пленки. Подходящие нанодисперсные оксиды металлов включают, но не ограничиваются этим, NANOBYK 3840, NANOBYK 3810 от фирмы BYK Additives, участницы группы Altana (Везель, Германия). Суммарное количество добавок может составлять от приблизительно 0% до приблизительно 10%.

Продолжая обсуждение многослойный материала, представленного на фиг. 1, отметим, что нижний слой 104 содержит полимерный слой, который улучшает механические свойства при растяжении всей пленки 100, что может также уменьшать суммарную стоимость пленки. Примеры такого армирующего полимерного слоя включают, без ограничения, полимеры на основе эмульсии, полимеры на основе растворителя и экструдированные полимеры. Подходящие полимеры включают, без ограничения, акриловые полимеры, стирол-акриловые полимеры, сополимеры винилацетата и этилена и полиолефины. УФ-стабилизаторы и поглотители свободных радикалов можно также добавлять в нижний слой. Суммарное количество добавок может составлять от приблизительно 0% до приблизительно 5% всей массы композиции.

Когда акриловые полимеры используют в нижнем слое 104, акриловый полимеры могут быть такими же или отличаться от полимеров, используемых в верхнем слое 102. Как алифатические, так и ароматические акриловые полимеры могут оказаться подходящими для включения в нижний слой. Подходящие акриловые полимеры включают акриловые эмульсии, которые обладают превосходной устойчивостью к слипанию, механическими свойствами при растяжении и прозрачностью, такие как JONC YL 617A, которые поставляет фирма BASF (Людвигсхафен, Германия).

Толщина верхнего слоя 102 может составлять от приблизительно 0,5 мил (12,7 мкм) до приблизительно 5 мил (127 мкм). Толщина нижнего слоя 104 может составлять от приблизительно 0,5 мил (12,7 мкм) до приблизительно 5 мил (127 мкм). Когда толщина верхнего слоя 102 является чрезмерно малой, могут пострадать химическая стойкость, сопротивление царапанию и долговечность пленки в среде вне помещения. Когда толщина нижнего слоя 104 является чрезмерно малой, механические свойства при растяжении всей пленки могут оказаться недостаточными. С другой стороны, когда толщина верхнего и нижнего слоев 102, 104 соответственно является чрезмерно большой, толщина конструкции может также влиять на совместимость пленки.

Пленку 100 можно изготовить, используя любой способ, подходящий для такой цели. В одном варианте осуществления пленочные композиции сначала осаждали на удаляемую подложку или слой носителя, используя способы, хорошо известные специалистам в данной области техники. Примеры таких способов включают фильерное покрытие, покрытие ножом, покрытие поливом и покрытие реверсивным валиком. Удаляемую подложку можно удалять после высушивания композиций. Примерную удаляемую подложку можно выбирать из группы, включающей обработанную кремнийорганическим соединением ленту, разделительную бумагу и разделительную пленку, такую как PET или другие подходящие материалы.

Примерный способ изготовления пленки согласно настоящему изобретению проиллюстрирован на блок-схеме 200 на фиг. 2. После начала процесса на стадии 205 следующая стадия 210 заключается в том, чтобы приготовить компоненты верхнего слоя и удаляемую подложку. После этого на стадии 215 компоненты верхнего слоя смешивают, чтобы изготовить композицию верхнего слоя. Композиция верхнего слоя включает полиуретан, полиуретан-акриловый сополимер, полиуретан-акриловую смесь или уретан-акриловые гибридные дисперсии и по меньшей мере одно вещество из поглотителя свободных радикалов и блокатора ультрафиолетового излучения. После этого на стадии 220 на удаляемую подложку наносят верхний слой композиции таким способом, как щелевое фильерное покрытие, покрытие поливом или другие приемлемые способы. На стадии 225 композицию верхнего слоя сушат. Высушивание можно осуществлять, используя среду воздуха при повышенной температуре или при температуре окружающей среды, отверждение или другие подходящие способы. На стадии 230 изготавливают компоненты нижнего слоя. На стадии 235 компоненты нижнего слоя смешивают, чтобы изготовить композицию нижнего слоя. Композиция нижнего слоя включает полимер на основе эмульсии или полимер на основе растворителя и по меньшей мере одно вещество из поглотителя свободных радикалов и блокатора ультрафиолетового излучения. Композицию нижнего слоя наносят на верхний слой на стадии 240 таким способом, как щелевое фильерное покрытие. На стадии 245 композицию нижнего слоя сушат. В качестве альтернативы на пленку дополнительно наносят покрытую самоклеящимся связующим материалом (PSA) антиадгезионную прокладку перед обработкой на следующей стадии. На стадии 250 удаляемую подложку удаляют или отделяют от высушенной двухслойной пленки. Отделение или удаление можно осуществлять, используя лезвие или нож для очистки, который служит для отделения пленки от слоя носителя или подложки. В качестве альтернативы, пленку можно отделять с помощью носителя под острым углом таким образом, чтобы пленку можно было легко снимать с носителя или подложки. Пленку сворачивают в рулон, и она готова для использования. В качестве альтернативы, пленку можно нарезать и разделять на листы или отрезки равного размера или различной длины. Способ завершается на стадии 255.

Верхний слой и нижний слой имеют практически одинаковую протяженность, то есть их края и/или стороны выровнены и прилегают друг к другу. Разумеется, возможно, чтобы верхний слой был нанесен по трафарету на нижний слой таким образом, что слои не в полной мере прилегали друг к другу.

В еще одном варианте осуществления настоящего изобретения композиции верхнего слоя и нижнего слоя можно наносить на удаляемую подложку одновременно. Блок-схема 300 на фиг. 3 иллюстрирует такой примерный процесс. После начала на стадии 305 следующая стадия 310 заключается в приготовлении компонентов верхнего слоя, компонентов нижнего слоя и удаляемой подложки. После этого на стадии 315 компоненты верхнего слоя смешивают, чтобы изготовить композицию верхнего слоя. Практически одновременно компоненты нижнего слоя смешивают, чтобы изготовить композицию нижнего слоя. После этого на стадии 320 композицию верхнего слоя и композицию нижнего слоя одновременно наносят, используя двойную фильеру, причем композиция верхнего слоя вступает в контакт с удаляемой подложкой и композиция нижнего слоя вступает в контакт с композицией верхнего слоя. Кроме того, верхний слой и нижний слой можно изготавливать раздельно и затем экструдировать или наносить на подложку или носитель через обычное устройство. На стадии 325 нанесенные композиции сушат. В качестве альтернативы на пленку дополнительно наносят покрытую PSA антиадгезионную прокладку перед обработкой на следующей стадии. После высушивания композиций удаляемую подложку или слой носителя можно удалять с высушенной двухслойной пленки на стадии 330. Пленку можно сворачивать в рулон, и она будет готова для использования, или разрезать на листы в зависимости от требований конкретного применения. После этого на пленке можно печать или воспроизводить изображение, используя традиционные способы, такие как технологии струйного нанесения краски и электростатической печати, или, в качестве альтернативы, пленку можно наносить поверх еще одной подложки, на которой можно предварительно печатать или воспроизводить изображение. Способ завершается на стадии 335.

В качестве дополнения к изложенному выше, на пленку можно далее наносить лак или другой материал, чтобы обеспечивать глянцевый внешний вид. Эту стадию можно осуществлять во время процесса пленкообразования, после печати или после сбора материала, когда процесс производства завершен.

Пленку согласно настоящему изобретению можно использовать в оперативном соединении с графическим материалом или другим сообщением. При использовании в настоящем документе оперативное соединение включает нанесение пленки поверх графического материала или сообщения, в том числе графический материал или сообщение в качестве части пленки как дополнительный слой, такой как печатный слой или предварительно напечатанный слой, или нанесение графического материала или сообщения поверх пленки.

Пленку можно использовать как пригодный для печати носитель для наружных приложений, рекламных кампаний архитектурного и транспортного типа и т.п. Пленку можно также использовать в качестве защитной пленки для нанесения на подложку, такую как защитный многослойный материал для электронных устройств, архитектурных, художественных или эстетических элементов, световозвращающего номерного знака, световозвращающей идентификационной пленки, фирменной таблички, этикетки, автомобильных внешних и внутренних деталей и т.п. Дополнительные примерные применения могут включать предупредительные знаки, графические изображения, государственные обязательные изображения, военные приложения или поверхности, для которых требуется защита в окружающей среде.

Пленка может также включать адгезионный слой. Адгезионный материал может представлять собой самоклеящийся связующий материал, клей и любой другой тип связующих материалов, которые являются оптически прозрачными и при использовании в контакте с печатными знаками не влияют на печатные знаки. Связующий материал можно наносить с помощью трафарета, и его можно выбирать в зависимости от конкретных свойств, например постоянный, удаляемый или перемещаемый или другой тип материала. Связующий материал может представлять собой статистические сополимерные связующие материалы или блок-сополимерные связующие материалы. Статистические сополимерные связующие материалы включают материалы на основе акриловых и/или метакриловых сополимеров, α-олефиновых сополимеров, кремнийорганических сополимеров, сополимеров хлоропрена и акрилонитрила и т.п. Блок-сополимерные связующие материалы включают материалы на основе линейных блок-сополимеров (т.е. типа A-B и A-B-A), разветвленных блок-сополимеров, звездообразных блок-сополимеров, привитых или радиальных блок-сополимеров и т.п., а также натуральные и синтетические резиновые связующие материалы. Описание полезных самоклеящихся связующих материалов содержит «Энциклопедия науки и технологии полимеров», т. 13, издательство Wiley-Interscience Publishers (Нью-Йорк, 1988 г.). Дополнительные описания полезных самоклеящихся связующих материалов содержит «Энциклопедия науки и технологии полимеров», т. 1, издательство Interscience Publishers (Нью-Йорк, 1964 г.).

Когда используют самоклеящиеся связующие материалы, антиадгезионную прокладку можно использовать для защиты связующего материала от случайного контакта с не предназначенными для этого поверхностями. Можно использовать любую антиадгезионную прокладку, подходящую для выбранного связующего материала. Для самоклеящихся связующих материалов антиадгезионные прокладки могут представлять собой покрытую бумагу или пленку, а также, например, суперкаландрированную бумагу. Покровные материалы, подходящие для антиадгезионных прокладок включают, например, материалы на основе кремнийорганических соединений и соединений фтора или любые другие материалы, которые обладают желательными антиадгезионными свойствами, например воски и карбаматы.

Фиг. 4 иллюстрирует один вариант осуществления настоящего изобретения. Пленка 400 содержит верхний слой 402, нижний слой 404, промежуточный слой 406 и антиадгезионную прокладку 408. При применении антиадгезионную прокладку можно снять, чтобы открыть поверхность связующего материала. Пленку можно прикреплять к поверхности, защищаемой посредством адгезионного слоя. Промежуточный слой может включать адгезионный слой, связующий покровный слой или способствующий адгезии слой.

Пленку можно также использовать в качестве части более крупной многослойной пленки. Фиг. 5 иллюстрирует вид в разрезе многослойной пленки согласно одному варианту осуществления. Многослойную пленку 500 образуют верхний слой 502, нижний слой 504, адгезионный слой 506, красочный слой 510 и нижележащий подложечный слой 512. Хотя он называется термином «красочный слой», краска не обязательно должна образовывать непрерывный слой. Разнообразные пригодные для печати материалы можно использовать в качестве нижележащего подложечного слоя. Пригодный для печати материал на не содержащей ПВХ основе является предпочтительным для изготовления всей многослойной пленке на не содержащей ПВХ основе. Международная патентная заявка PCT/US08/84812 описывает разнообразные пленки, изготовленные с использованием не содержащих ПВХ композиций, и она во всей своей полноте включена в настоящий документ посредством ссылки. Покрытия для закрепления краски или тонера, такие как поливиниловый спирт, можно добавлять, чтобы усилить закрепление печати на многослойном материале.

Фиг. 6 иллюстрирует вид сверху содержащей рекламный графический материал пленки, нанесенной на поверхность, согласно примерному варианту настоящего изобретения. Многослойная пленка, содержащая рекламный графический материал 614, нанесена на поверхность 616 посредством использования связующего материала.

Фиг. 7 иллюстрирует рулон 700 многослойной пленки согласно примерному варианту осуществления настоящего изобретения.

Дополнительные компоненты, такие как загустители, повышающие текучесть и выравнивающие средства и реологические модификаторы, можно добавлять в каждую из композиций верхнего и нижнего слоев для достижения желательного качества покрытия. Примеры подходящих загустителей включают, без ограничения, AC YSOL RM-2020 NPR, TM8W и UCAR POLYPHOBE 115 TR от фирмы Dow Chemicals (Мидленд, штат Мичиган). Примеры подходящих повышающих текучесть и выравнивающих средств включают, без ограничения, ZONYL FS300 от фирмы Dupont; Polyfox PF-156A от фирмы Omnova Solutions, Masurf от фирмы Mason Chemical Company и другие материалы с аналогичным химическим составом. Процентная доля добавки может составлять от 0% до 10% в обоих слоях. Дополнительные модификаторы вязкости можно включать в композицию, чтобы изменять вязкость до желательного уровня и/или придавать желательные характеристики текучести. Это могут быть имеющие уретановую основу щелочные набухающие связующие загустители. Материалы типа UCAR Polyphobe 102 от фирмы Arkema Emulsion Systems или Rheolate 350 от фирмы Elementis представляют собой типичные примеры, которые можно использовать в композициях. Процентная доля добавки может составлять от 0% до 10% в обоих слоях. Другие компоненты, такие как вода или изопропиловый спирт (IPA), можно также добавлять в композицию при содержании от приблизительно 0% до приблизительно 10%.

Сшивающие вещества можно добавлять в композиции верхнего слой для улучшения механических свойств данного слоя пленки. Примеры подходящих сшивающих веществ включают, без ограничения, имеющий полиазиридиновую основу CX-100 от фирмы DSM Neo Resins (Ваалвийк, Нидерланды); UCARLINK XL-25SE, ERL-4221, ERL-4234 от фирмы Dow Chemicals (Мидленд, штат Мичиган) и COATOSIL 1770, SILQUEST A-187 от фирмы Momentive Performance Materials Inc. (Уотерфорд, штат Нью-Йорк).

Без ограничения, другие добавки, например поверхностно-активные вещества, пеногасители, диспергаторы, смачивающие вещества, красители, пигменты и вспомогательные растворители, известные специалистам в данной области техники, можно добавлять в композицию каждого из верхнего слоя и нижнего слоя.

Методы исследований

Толщину пленок измеряли, используя прецизионный микрометр TMI модели 49-70 от фирмы Testing Machines Inc. (Ронконкома, штат Нью-Йорк). Образец помещали между верхней и нижней плитами. Верхнюю плиту помещали поверх образца, измеряли толщину и считывали ее с цифрового дисплея.

Цветовое пространство CIE L*a*b*

Данное исследование использовали для описания цвета образца. Эта система трехмерного цветового пространства, которая разработана Международной комиссией по освещению (CIE), определяет L* как яркость света, которая изменяется от 0 (черный) до 100 (белый). В данной системе a* представляет положение цвета вдоль оси «красный (пурпурный)/зеленый», на которой отрицательные значения представляют зеленый цвет и положительные значения представляют красный или пурпурный цвет, и b* представляет положение цвета вдоль оси «синий/желтый», на которой отрицательные значения представляют синий цвет и положительные значения представляют желтый цвет. Данное исследование проводили, используя настольный спектрофотометр COLOR I 5 от фирмы X-Rite, Inc. (Гранд-Рапидс, штат Мичиган). Для исследования использовали метод TAPPI T524 om-94.

Ускоренное испытание под действием атмосферных условий

Ускоренное испытание под действием атмосферных условий моделирует разрушающее влияние долгосрочных наружных атмосферных факторов на материалы путем воздействия на образцы предельных значений освещенности, влаги и температуры. Образцы исследовали и наблюдали в отношении обесцвечивания (потускнения цветов) и способности переносить атмосферные условия (растрескивание, отслаивание, скручивание, усадка и т.д.). Для данного исследования использовали ксеноновую дуговую атмосферную камеру Atlas Ci65A от фирмы Atlas Material Testing Technology LLC (Чикаго, штат Иллинойс).

Сначала на пригодной для печати подложке печатали образцы полосок белого, желтого, пурпурного, голубого и черного цветов. Пленку согласно настоящему изобретению, которая может быть прозрачной, полупрозрачной, светопроницаемой или иметь другие желательные оптические свойства, затем наносили поверх печатного слоя, чтобы получить многослойную пленку, используя самоклеящийся связующий материал. Сначала образец исследовали в отношении цветового пространства CIE L*a*b* перед его помещением в атмосферную камеру. Образец выдерживали в атмосферной камере в течение заданного периода времени. Образец извлекали из атмосферной камеры для измерения цветового пространства L*a*b* и наблюдения любых изменений усадки, отслаивания, растрескивания и т.д. Если через 200 часов отсутствовали видимые изменения и изменения величин L*, a* и b*, которые в совокупности представляет величина ΔE, составляли менее чем 10, образцу давали удовлетворительную оценку. Значение ΔE вычисляли, используя следующую формулу:

Блеск

Блеск измеряли, используя измеритель блеска BYK Gardner Micro-T I-Gloss от фирмы BYK Gardner USA (Колумбия, штат Мэриленд). Во всех измерениях использовали угол измерения 60°. Как правило, приемлемый показатель блеска составляет 80 или выше.

Прочность на растяжение и удлинение при растяжении

Удлинение пленок при растяжении и прочность на растяжение исследовали, используя прибор Instron модели 5542 от фирмы Instron Co. (Кантон, штат Массачусетс). Использовали модифицированный стандарт ASTM D882, чтобы определить прочность на растяжение и процентное удлинение пленок согласно настоящему изобретению. Применяли следующую процедуру:

1. Образец с размерами 1 дюйм × 4 дюйма (25,4 мм×101,6 мм) вырезали в машинном направлении.

2. Зажимали пленку на расстоянии 1 дюйма (25,4 мм) от края с каждого конца таким образом, что расстояние между зажимами составляло 2 дюйма (50,8 мм).

3. Устанавливали скорость растяжения на уровне 12 дюймов в минуту (304,8 мм в минуту).

4. Определяли прочность на растяжение как произведение растягивающего напряжения и толщины пленки. Прочность на растяжение при разрыве представляет собой произведение максимального напряжения, которое возникает при разрыве, на толщину пленки.

5. Процентное удлинение определяли по показаниям прибора.

Согласно стандарту, требуется минимальное конечное удлинение 180% и минимальная прочность на растяжение 0,5 фунта на квадратный дюйм (6,895 Н/м²). Присутствие или отсутствие самоклеящегося связующего материала (PSA) на пленке не приводит к заметному изменению прочности и/или удлинения пленки. Таким образом, если пленка в приведенных ниже примерах включает PSA, исследование по удлинению при растяжении осуществляли, используя такую же пленку, но без слоя PSA.

Испытание с заклепками

Исследуемые образцы, имеющие приблизительные размеры 2,5 дюйма (63,5 мм)×2,5 дюйма (63,5 мм), помещали на окрашенные алюминиевые панели с размерами 4 дюйма (101,6 мм)×12 дюймов (304,8 мм) от фирмы Frontier Tank Center (Ричфилд, штат Огайо). Заклепки с полукруглой низкой головкой, имеющие диаметр головки 0,45 дюйма (11,4 мм), высоту 0,13 дюйма (3,3 мм) и диаметр стержня 0,3 дюйма (7,62 мм), равномерно распределяли по алюминиевой панели. Нанесение осуществляли таким образом, чтобы сводить до минимума любые складки, особенно вокруг головок заклепок. Захваченный воздух выпускали, используя булавочные проколы, в то время как щетку с жесткой щетиной и пластмассовый валик использовали для обеспечения наилучшего соответствия формы пленки вокруг заклепки. Образец выдерживали в течение 24 часов в условиях окружающей среды. Диаметр поднятой части пленки вокруг заклепок измеряли и записывали. Затем образец помещали на 1000 часов в ксеноновую дуговую атмосферную камеру Atlas Ci5000 от фирмы Atlas Electric Devices Co. (Чикаго, штат Иллинойс), используя ультрафиолетовую (диапазон B) лампу UVB 313. После этого извлекали образец и снова измеряли диаметр поднятой части пленки вокруг заклепок. Когда измерение диаметра составляло менее чем 0,0625 дюйма (1,58 мм), образцу давали удовлетворительную оценку.

Исследование усадки

На исследуемый образец наносили самоклеящийся связующий материал под торговым наименованием S8072 от фирмы Avery Dennison Corporation (Пасадена, штат Калифорния) при плотности покрытия, составляющей приблизительно 30 г/м². Затем образец прикрепляли к чистой алюминиевой панели от фирмы Q-Lab Corporation (Кливленд, штат Огайо). Образец выдерживали в условиях окружающей среды в течение 24 часов. На пленке делали вырезы длиной 5 дюймов (127 мм) в машинном направлении (MD) и поперечном направлении (CD). После этого образец выдерживали при 160°F (71°C) в течение 48 часов. Измеряли изменение размеров в машинном и поперечном направлениях. Если усадка составляла менее чем 0,33% в обоих направлениях, образцу давали удовлетворительную оценку.

Примеры

В следующих примерах использовали химические реагенты, перечисленные в таблице 1, которая представляет информацию о функции, производителе и месте изготовления каждого из них.

Таблица 2 представляет пять примеров композиций, используемых для изготовления верхнего слоя.

Примеры 1-5: композиции верхнего слоя

Таблица 3 представляет два примера композиций, используемых для изготовления нижнего слоя.

Примеры 6 и 7: композиции нижнего слоя

Таблица 4 представляет пять примеров пленки, изготовленной с использованием верхнего слоя согласно примеру 5 и нижнего слоя согласно примеру 7 при различной толщине каждого слоя.

Примеры 8-12: пленки

Пример 13: контрольный

Из чистого материала HYBRIDUR 870 изготавливали пленку. Когда толщина пленки составляла приблизительно 1,7 мил (43 мкм), удлинение при растяжении составляло 80%. Когда толщина пленки составляла приблизительно 2,4 мил (61 мкм), удлинение при растяжении составляло приблизительно 150%. При испытании в атмосферной камере пленки показывали значительную усадку.

Образцы в примерах 8-12 испытывали в отношении разнообразных свойств. У пленок исследовали толщину, блеск под углом 60° и удлинение при растяжении. Для исследования сопротивления царапанию и усадки на каждый образец наносили приблизительно 30 г/м² самоклеящегося связующего материала под торговым наименованием S8072 от фирмы Avery Dennison Corporation (Пасадена, штат Калифорния). Для ускоренного испытания под действием атмосферных условий и испытания с заклепками покрытый связующим материалом образец наносили на пригодную для печати пленку. Пригодная для печати пленка представляла собой пример № 29B в международной патентной заявке PCT/US08/84812, которая во всей своей полноте включена в настоящий документ посредством ссылки.

Таблица 5 представляет свойства, измеренные для каждого из образцов. Все примеры удовлетворительно прошли ускоренное испытание под действием атмосферных условий, имели блеск под углом 60°, который превышал 90, и удлинение при растяжении, составляющее более чем 200. Все образцы удовлетворительно прошли испытание на сопротивление царапанию, испытание с заклепками и испытание на усадку.

Пример 13: трехслойная пленка

Трехслойную пленку изготавливали, используя HYBRIDUR 870 в качестве верхнего слоя, JONCRYL 617 в качестве среднего слоя и VINNAPAAS EF 811 в качестве третьего слоя. Толщина каждого слоя может составлять от приблизительно 0,5 мил (12,7 мкм) до приблизительно 2 мил (50,8 мкм).

Примеры 14-17

Таблица 6 представляет четыре дополнительных примера композиций, использованных для изготовления верхнего слоя.

Примеры 18-22

Таблица 7 представляет пять дополнительных примеров композиций, использованных для изготовления нижнего слоя.

Все патенты, опубликованные заявки и статьи, которые упомянуты в настоящем документе, во всей своей полноте включены в него посредством соответствующей ссылки.

Все отличительные признаки, представленные в настоящем описании, включая формулу изобретения, реферат и чертежи, а также все стадии любого описанного способа или процесса, можно объединять в любом сочетании, за исключением сочетаний, где, по меньшей мере, некоторые из таких отличительных признаков и/или стадий являются взаимоисключающими. Каждый отличительный признак, который представлен в настоящем описании, включая формулу изобретения, реферат и чертежи, можно заменить альтернативными отличительными признаками, служащими для такой же, эквивалентной или аналогичной цели, если не определено другое условие. Таким образом, если не определено другое условие, каждый отличительный признак из общего ряда эквивалентных или аналогичных отличительных признаков описан только в одном примере.

Приведенное выше подробное описание настоящего изобретения представлено для целей иллюстрации и не предназначено в качестве исчерпывающего или ограничивающего настоящее изобретение конкретными описанными вариантами его осуществления. Варианты осуществления могут предусматривать различные возможности и преимущества в зависимости от конфигурации, используемой для осуществления ключевых отличительных признаков настоящего изобретения. Соответственно, объем настоящего изобретения определен только следующей формулой изобретения.

Реферат

Изобретение относится к многослойным материалам для использования в информацинно-рекламной продукции и касается не содержащей ПВХ пленки и не содержащей ПВХ многослойной пленки. Пленка содержит: верхний слой, нижний слой, промежуточный слой и подложечный слой. Верхний слой выбирают из группы, которую составляют полиуретан, полиуретан-акриловый сополимер, полиуретан-акриловая смесь и уретан-акриловый гибридный полимер. Нижний слой включает полимер на не содержащей ПВХ основе. Подложечный слой содержит напечатанные или воспроизведенные на нем знаки. Пленка может быть прозрачной, полупрозрачной, светопроницаемой или иметь другие желательные оптические свойства. Изобретение обеспечивает создание функциональной прозрачной пленки на не содержащей ПВХ основе. 5 н. и 16 з.п. ф-лы, 7 табл.,7 ил.

Формула