JP2002317137A - 印刷インキ用樹脂組成物およびその製造方法 - Google Patents
印刷インキ用樹脂組成物およびその製造方法Info
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Abstract
ート又は合成樹脂成型品用の被覆用として有用で、かつ
高温安定性の良好な、ノントルエン型印刷インキ用樹脂
組成物を提供する。 【解決手段】 重量平均分子量が3000〜50000
かつ塩素含有率が10〜50wt%の酸化処理塩素化ポリ
オレフィンにエチレン性不飽和結合を有するアクリル系
単量体を反応させたグラフト共重合体と、極性溶剤と脂
環式溶剤の混合溶剤を含む印刷インキ用樹脂組成物とそ
の製造方法。
Description
組成物及びその製造方法に関する。さらに詳しくは各種
プラスチックフィルム、プラスチックシートまたは合成
樹脂成型物用の被覆用として有用な、しかも全くトルエ
ン等の芳香族系溶剤を含有しない印刷インキ用樹脂組成
物及びその製造方法に関する。
フィンは、トルエン等の芳香族溶剤以外には溶解しづら
い。また、塩素化ポリオレフィンは、ウレタン樹脂との
相溶性に乏しく、塩素化ポリオレフィンの良溶剤である
トルエンが存在しない系では、ほとんど相溶しない。さ
らに、印刷インキにおいて、乾燥性や、バインダー樹脂
の溶解性に優れるという理由から、塩素化ポリオレフィ
ンや、塩素化ポリオレフィンをウレタン変性した樹脂を
用いた印刷インキには、トルエン等の芳香族溶剤が好ん
で使用されている。
るようになり、印刷インキに多く使用されている芳香族
溶剤の削減が叫ばれている。特に、食品包装用フィルム
の印刷物に関しては、印刷インキに残留する溶剤にも注
目され、トルエン等の芳香族溶剤量低減が強く望まれて
いる。また、トルエンを使用したものは、高温安定性に
問題があることから、高温安定性の良好なノントルエン
型印刷インキ用樹脂の開発が急務である。
高い印刷インキ用樹脂として、塩素化ポリオレフィンの
ウレタン変性物が提案されている(特開平1−2526
06、特開平4−4148、特開平11−61024号
公報、等)。しかし、これらは、ウレタン変性する際、
鎖伸長剤としてアミン系樹脂を使用し、塩素化樹脂を反
応するためか、経時的に色数が上昇する。その結果、イ
ンキに使用する場合、色調変化が大きく、場合により配
合を変更しなければならない等の問題があった。
の芳香族系溶剤を全く使用しない、溶液性状、高温安定
性が良好で、かつ、ウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、ニ
トロセルロース等のインキ用樹脂との相溶性に優れる印
刷インキ用樹脂組成物及びその製造方法を提供すること
を目的とする。
した結果、重量平均分子量が3000〜50000かつ
塩素含有率が10〜50wt%の酸化処理塩素化ポリオレ
フィンにエチレン性不飽和結合を有するアクリル系単量
体を反応させたグラフト共重合体と、極性溶剤と脂環式
溶剤の混合溶剤を含む印刷インキ用樹脂組成物により、
上記問題点を解決するに至った。
化ポリオレフィンは、ポリオレフィン系基材フィルムに
対し付着性を付与するための成分であり、塩素化ポリオ
レフィンを酸化して得られたものである。
塩素化反応で、容易に得られる。例えば、α−オレフィ
ン共重合体をクロロホルム等の塩素系溶剤に溶解した
後、紫外線を照射しながら、あるいは、有機過酸化物の
存在下、ガス状の塩素及び空気、酸素、オゾンより選ば
れた少なくとも1種以上を同時に吹き込むことにより得
られる。酸化処理塩素化ポリオレフィンには、水酸基、
カルボキシル基、過酸等が形成されるため、各種の高分
子反応を行うことができる。従って、エチレン性不飽和
結合を有するアクリル系単量体との反応が可能である。
1730cm-1付近の吸収が増大することで判断できる。
又、酸化の程度は、下式の尺度によって測定した官能基
指数により確認できる。酸化処理塩素化ポリオレフィン
と単量体との反応性が改善されるため、該官能基指数は
5〜30%が好ましい。より好ましくは10〜25%で
ある。
×100= 官能基指数(%)
オレフィンには、結晶性ポリプロピレン、非晶質ポリプ
ロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−
プロピレン−ジエン共重合体、エチレン−プロピレン−
α−オレフィン共重合体などが使用できる。
有率が10〜50wt%のものが使用でき、好ましくは1
5〜40wt%である。塩素含有率が、10wt%より低い
と酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル系溶剤、メチル
エチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン系溶
剤、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、エチルシ
クロヘキサン等の脂環式溶剤などの、芳香族系溶剤以外
の溶剤への溶解性に劣り、塩素含有率が50wt%を超え
るとポリプロピレン系基材フィルムとの付着性が劣る。
尚、本発明における塩素含有率は、JIS−K7229
に基づいて測定した値である。
重量平均分子量が、3000〜50000のものが使用
できる。重量平均分子量が3000未満であると、樹脂
の凝集力が弱く基材への付着性が劣り、50000を超
えると、他樹脂との相溶性が悪くなり好ましくない。
尚、本発明における重量平均分子量は、ポリスチレン樹
脂を標準として、ゲルパーミエーションクロマトグラフ
ィー(GPC)によって測定した値である。
ルエン溶液で扱われるが、本発明ではトルエンは一切使
用しない。クロロホルム溶媒中で塩素化して得た、酸化
処理塩素化ポリオレフィンのクロロホルム溶液は、安定
剤(エポキシ化合物等)を添加した後、スクリューシャ
フト部に脱溶剤用吸引部を備えた、ベント付き押出機に
供給して固形化する。固形化の方法は、公知の方法で、
例えば、押出機の吹出口部分に水中カットペレタイザー
を備えたベント付押出機、ベント付き押出機及びストラ
ンド状の樹脂をカットするペレタイザー等を使用して実
施できる。
合物が添加される。エポキシ化合物は、特に限定されな
いが、塩素化樹脂と相溶するものが好ましい。エポキシ
当量が100から500程度のもので、一分子当たり1
個以上のエポキシ基を有する化合物が例示できる。例え
ば、天然の不飽和基を有する植物油を、過酢酸などの過
酸でエポキシ化したエポキシ化大豆油やエポキシ化アマ
ニ油。また、オレイン酸、トール油脂肪酸、大豆油脂肪
酸等の不飽和脂肪酸をエポキシ化したエポキシ化脂肪酸
エステル類。エポキシ化テトラヒドロフタレートに代表
されるエポキシ化脂環化合物。ビスフェノールAや多価
アルコールとエピクロルヒドリンを縮合した、例えば、
ビスフェノールAグリシジルエーテル、エチレングリコ
ールグリシジルエーテル、プロピレングリコールグリシ
ジルエーテル、グリセロールポリグリシジルエーテル、
ソルビトールポリグリシジルエーテル等が例示される。
また、ブチルグリシジルエーテル、2-エチルヘキシルグ
リシジルエーテル、デシルグリシジルエーテル、ステア
リルグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル、
フェニルグリシジルエーテル、sec-ブチルフェニルグリ
シジルエーテル、tert-ブチルフェニルグリシジルエー
テル、フェノールポリエチレンオキサイドグリシジルエ
ーテル等に代表される、モノエポキシ化合物類が例示さ
れる。また、ポリ塩化ビニル樹脂の安定剤として使用さ
れている、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸鉛等
の金属石鹸類、ジブチル錫ジラウレート、ジブチルマレ
ート等の有機金属化合物類、ハイドロタルサイト類化合
物も使用でき、これらを単独でも、併用することもでき
る。安定剤は、酸化処理塩素化ポリオレフィンに対し
て、1〜5重量%(固形分換算)添加するのが好まし
い。
酸化処理塩素化ポリオレフィンに、極性溶剤の存在下
で、重合開始剤を用いて、エチレン性不飽和結合を有す
るアクリル系単量体を反応させ、グラフト共重合体を得
る。
ル系溶剤又はケトン系溶剤が挙げられる。エステル系溶
剤としては、酢酸エチル、酢酸ブチル等をあげることが
できる。ケトン系溶剤としては、アセトン、メチルエチ
ルケトン、メチルイソブチルケトン等をあげることがで
きる。これらは、単独でも複数組み合わせて用いてもよ
い。反応時における、極性溶剤の量は、酸化処理塩素化
ポリオレフィンの固形分濃度が、40〜80重量%の範
囲とすることが好ましい。この範囲を外れると、エチレ
ン性不飽和結合を有するアクリル系単量体のグラフト効
率が低くなり、溶液性状が悪くなるという欠点がある。
%以下の範囲で脂環式溶剤を混合した混合溶剤を用いて
反応を行っても良い。脂環式溶剤としては、シクロヘキ
サン、メチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサン、
ジメチルシクロヘキサン、シクロペンタン、メチルシク
ロペンタン、エチルシクロペンタン、p-メンタン等をあ
げることができる。混合溶剤中、脂環式溶剤が30wt%
を超えると、エチレン性不飽和結合を有するアクリル系
単量体のグラフト効率が低くなり、溶液性状が悪いのみ
ならず、併用するウレタン等の他樹脂との相溶性も悪く
なり、好ましくない。
中から、適宜選択することができるが、有機過酸化物が
好ましい。例えば、ベンゾイルパーオキサイド、ジアル
キルパーオキサイド、ケトンパーオキサイド、パーオキ
シエステル、ジアシルパーオキサイド等が挙げられる。
また、反応温度は、常温〜溶剤の沸点以下の範囲で実施
でき、反応時間は1〜10時間が適当である。
を有するアクリル系単量体とは、一分子中に1個のエチ
レン性不飽和結合を有するアクリル系単量体で、例え
ば、グリシジルアクリレート、グリシジルメタアクリレ
ート、2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロ
キシエチルメタアクリレート、アクリル酸又はメタクリ
ル酸等が挙げられる。これらは単独でも、複数併用して
もよい。
フィンに対する、エチレン性不飽和結合を有するアクリ
ル系単量体の割合は、1〜50wt%の範囲が好ましい。
1wt%未満では、上記溶剤に対してのウレタン樹脂等の
他樹脂と相溶性が悪い。50wt%を超えると、上記溶剤
に対しての溶解性が悪くなくなるばかりでなく、不溶性
のホモポリマーを生成し、場合により析出するため、印
刷インキ用樹脂として好ましくない。
の方法で得られたグラフト重合体に、さらに脂環式溶剤
を配合したものである。脂環式溶剤としては、前記した
ものを用いることができる。本発明のインキ用樹脂組成
物は、脂環式溶剤が、全溶剤分に対して10〜90wt%
の割合になるよう配合するのが好ましい。脂環式溶剤
が、10wt%未満又は90wt%を超えると、溶液性状が
不良となり好ましくない。
キ製造時のハンドリングの点で、樹脂固形分濃度が30
〜70wt%が好ましい。本発明の印刷インキ用樹脂組
成物は、そのままインキとして用いても良いが、本発明
の効果を阻害しない範囲で、ポリウレタン樹脂、ポリア
ミド樹脂、ポリエステルポリオール、セルロースアセテ
ートブチレート、硝化綿等の樹脂、顔料、溶剤、その他
の添加剤を加えて用いても良い。
ポリオレフィンとエチレン性不飽和結合を有するアクリ
ル系単量体を反応させる時の溶剤に、極性溶剤、又は極
性溶剤と脂環式溶剤の混合溶剤を使用することによっ
て、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ニトロセルロー
ス等のインキ用樹脂との相溶性に優れ、かつ高温安定性
の良好なインキ用樹脂組成物を得ることが出来るという
点である。
ウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、ニトロセルロース等と
の相溶性を上げるためには、酸化処理塩素化ポリオレフ
ィンにエチレン性不飽和結合を有するアクリル系単量体
を導入させ、樹脂の極性を上げることが重要と考えられ
る。さらに、極性溶剤、又は極性溶剤と脂環式溶剤の混
合溶剤の存在下において、酸化処理塩素化ポリオレフィ
ンとエチレン性不飽和結合を有するアクリル系単量体を
グラフト重合して得られたグラフト共重合体を脂環式溶
剤に溶解することも、各樹脂との相溶性を上げる一因と
なっていると思われる。
るが、本発明はこれに限定されるものではない。
約4000 mPa・s であるアイソタクチックポリプロピ
レン300gを、グラスライニングされた反応釜に投入
した。5Lのクロロホルムを加え、2kg/cm2の圧力
下、紫外線を照射しながら塩素ガス及び酸素ガスを吹き
込み、官能基指数が20%、塩素含有率が32wt%まで
塩素化した。反応終了後、安定剤としてエポキシ化合物
(エポサイザーW-100EL、大日本インキ化学工業(株)
製)を18g添加し、スクリューシャフト部に脱溶剤用
吸引部を備えたベント付き押出機(二軸押出機 KZW40-
34MG、(株)テクノベル製)に供給して、脱溶剤し、固
形化した。得られた酸化処理塩素化ポリプロピレンの重
量平均分子量は11000であった。
が約4200 mPa・s であるアイソタクチックポリプロ
ピレン300gをグラスライニングされた反応釜に投入
し、5Lのクロロホルムを加え、2kg/cm2の圧力下、紫
外線を照射しながら塩素ガス及び酸素ガスを吹き込み、
官能基指数が23%、塩素含有率が39wt%まで塩素化
した。反応終了後、安定剤としてエポキシ化合物(エピ
オールSB、日本油脂(株)製)を18g添加し、試作例
1と同様にして、脱溶剤し、固形化した。得られた酸化
処理塩素化ポリプロピレンの重量平均分子量は1800
0であった。
が約4200 mPa・s であるアイソタクチックポリプロ
ピレン300gをグラスライニングされた反応釜に投入
し、5Lのクロロホルムを加え、2kg/cm2の圧力下、紫
外線を照射しながら塩素ガス及び酸素ガスを吹き込み、
官能基指数が18%、塩素含有率が68wt%まで塩素化
した。反応終了後、安定剤としてエポキシ化合物(エピ
オールSB、日本油脂(株)製)を18g添加し、試作例
1と同様にして、脱溶剤し、固形化した。得られた酸化
処理塩素化ポリプロピレンの重量平均分子量は1000
0であった。
器及び窒素ガス導入管を備えた4口フラスコに、試作例
−1で得た酸化処理塩素化ポリプロピレン380gと酢
酸エチル200gを仕込み、70℃で加温溶解した。次
に、ベンゾイルパーオキサイド(以下、BPOと略)3.
8gを添加し、10分間保持した後、2−ヒドロキシエ
チルメタアクリレート(以下、2−HEMAと略)20g
を3時間かけて添加した。その後、70℃に保持したま
ま、後反応を3時間実施し、グラフト共重合体溶液を得
た。さらに、メチルシクロヘキサン(以下、MCHと
略)を200g添加して、固形分濃度50wt%の樹脂組
成物とした。
に、試作例−2で得た酸化処理塩素化ポリプロピレン4
00g、MCH40g、酢酸エチル360gを仕込み、
70℃で加温溶解した。次に、BPO3.8gを添加
し、10分間保持した後、2−HEMA20gを3時間
かけて添加した。その後、70℃に保持したまま、後反
応を3時間実施し、グラフト共重合体溶液を得た。さら
に、MCHを20g添加して、固形分濃度50wt%の樹
脂組成物とした。
に、試作例−2で得た酸化処理塩素化ポリプロピレン3
20g、MCH20g、酢酸エチル150gを仕込み、
70℃で加温溶解した。次に、BPO3.8gを添加
し、10分間保持した後、2−HEMA80gを3時間
かけて添加した。その後70℃に保持したまま、後反応
を3時間実施し、グラフト共重合体溶液を得た。さら
に、MCHを230g添加し、固形分濃度50wt%の樹
脂組成物とした。
に、試作例−2で得た酸化処理塩素化ポリプロピレン3
80g、MCH20g、酢酸エチル150gを仕込み、
70℃で加温溶解した。次に、BPO3.8gを添加
し、10分間保持した後、グリシジルメタアクリレート
(以下、GMAと略)20gを3時間かけて添加した。そ
の後70℃に保持したまま、後反応を3時間実施し、グ
ラフト共重合体溶液を得た。さらに、MCHを230g
添加し、固形分濃度50wt%の樹脂組成物とした。
に、試作例−1で得た酸化処理塩素化ポリプロピレン4
00g、エチルシクロヘキサン(以下、ECHと略)40
g、酢酸エチル200gを仕込み、70℃で加温溶解し
た。次に、BPO3.8gを添加し、10分間保持した
後、2−HEMA20gを3時間かけて添加した。その
後70℃に保持したまま、後反応を3時間実施し、グラ
フト共重合体溶液を得た。さらに、ECHを180g添
加し、固形分濃度50wt%の樹脂組成物とした。
に、試作例−1で得た酸化処理塩素化ポリプロピレン3
80g、MCH400gを仕込み、70℃で加温溶解し
た。次に、BPO3.8gを添加し、10分間保持した
後、2−HEMA20gを3時間かけて添加した。その
後、70℃に保持したまま、後反応を3時間実施し、グ
ラフト共重合体溶液を得た。得られたグラフト共重合体
溶液の固形分濃度は50wt%であり、これを樹脂組成物
とした。
に、試作例−2で得た酸化処理塩素化ポリプロピレン3
80g、酢酸エチル400gを仕込み、70℃で加温溶
解した。次に、BPO3.8gを添加し、10分間保持
した後、2−HEMA20gを3時間かけて添加した。
その後、70℃に保持したまま、後反応を3時間実施
し、グラフト共重合体溶液を得た。得られたグラフト共
重合体溶液の固形分濃度は50wt%であり、これを樹脂
組成物とした。
に、試作例−3で得た酸化処理塩素化ポリプロピレン3
80g、MCH200g、酢酸エチル200gを仕込
み、70℃で加温溶解した。次に、BPO3.8gを添
加し、10分間保持した後、2−HEMA20gを3時
間かけて添加した。その後、70℃に保持したまま、後
反応を3時間実施し、グラフト共重合体溶液を得た。得
られたグラフト共重合体溶液の固形分濃度は50wt%で
あり、これを樹脂組成物とした。
に、試作例−1で得た酸化処理塩素化ポリプロピレン4
00g、MCH200g及び酢酸エチル200gを仕込
み、70℃で加温溶解し、固形分50wt%の酸化処理塩
素化ポリプロピレン溶液を得た。これを樹脂組成物とし
た。
に、試作例−2で得た酸化処理塩素化ポリプロピレン4
00g、MCH47g、酢酸エチル267gを仕込み、
60℃で加温溶解した。その後、2,2,4-トリメチルヘキ
サンジオールとアジピン酸を縮重合して得られた水酸基
価が112KOHmg/gのポリエステルポリオール71g、イソ
ホロンジイソシアネート31gを添加し、8時間反応さ
せた。次に、イソホロンジアミン6g、MCH85g、
イソプロピルアルコール(以下、IPAと略)101gを
添加し、撹拌下40℃で2時間反応させた。得られたウ
レタン変性した酸化処理塩素化ポリプロピレン溶液の固
形分濃度は50wt%であり、これを樹脂組成物とした。
材料、反応条件を表1に示した。
ついて、以下の試験を行った。
いて、製造直後と50℃で1ヶ月保管した後の色数(ガ
ードナー色数)の経時変化を調査した。その結果を表2
に示す。
インキ用ウレタン樹脂(サンプレンIB-422、三洋化成工
業(株))またはポリエステル樹脂(デスモフェン67
0、住友バイウレタン(株))とを、固形分重量比1/
9で混合し、酢酸エチルで、全樹脂濃度30wt%に調整
した。得られた混合樹脂溶液の状態を目視にて判定し
た。結果を表2に示す。表中、評価基準は、◎:クリヤ
ー(分離無し)、×:不良(沈殿あり)、である。
用いて、下記の材料を混合し、ペイントシェイカーで練
肉して、白色印刷インキを調整した。 混合溶液 40部 顔料(チタン白) 30部 酢酸エチル 20部 IPA 15部 得られた白色印刷インキを、#10マイヤーバーで、延伸
ポリプロピレンフィルム(OPP)、ポリエステルフィルム
(PET)、ナイロンフィルム(NY)に塗工した。塗工面にセ
ロファンテープを貼り付け、これを急速に剥がしたとき
の塗工面の状態を観察した。結果を表3に示す。表中、
◎:極めて良好、〇:良好、△:やや不良、×:不良、
である。
キ用樹脂組成物は、高温安定性に優れ、かつインキ用ウ
レタン樹脂又はポリエステル樹脂との相溶性にも優れて
いる。また、OPP、PET、NYといった各種フィルムに対し
て、優れた接着性を有することから、産業上有用である
ことが分かる。さらに、本発明の印刷インキ用樹脂組成
物は、製造工程においても、全くトルエン等の芳香族系
溶剤を使用しないので、環境的にも優れている。
Claims (8)
- 【請求項1】 重量平均分子量が3000〜50000
かつ塩素含有率が10〜50wt%の酸化処理塩素化ポリ
オレフィンにエチレン性不飽和結合を有するアクリル系
単量体を反応させたグラフト共重合体と、極性溶剤と脂
環式溶剤の混合溶剤を含む印刷インキ用樹脂組成物。 - 【請求項2】 樹脂固形分濃度が30〜70wt%であ
る請求項1記載の印刷インキ用樹脂組成物。 - 【請求項3】 前記混合溶剤において、脂環式溶剤が1
0〜90wt%含有される請求項1又は2記載の印刷イン
キ用樹脂組成物。 - 【請求項4】 前記酸化処理塩素化ポリオレフィンに対
するエチレン性不飽和結合を有するアクリル系単量体が
1〜50wt%である請求項1〜3いずれか1項記載の印
刷インキ用樹脂組成物。 - 【請求項5】 極性溶剤の存在下、重量平均分子量が3
000〜50000かつ塩素含有率が10〜50wt%の
酸化処理塩素化ポリオレフィンにエチレン性不飽和結合
を有するアクリル系単量体を反応させて得られたグラフ
ト共重合体に、さらに脂環式溶剤を混合することを特徴
とする印刷インキ用樹脂組成物の製造方法。 - 【請求項6】 脂環式溶剤を全溶剤分に対して10〜9
0wt%の範囲になるよう混合する請求項5記載の印刷イ
ンキ用樹脂組成物の製造方法。 - 【請求項7】 酸化処理塩素化ポリオレフィンに対する
エチレン性不飽和結合を有するアクリル系単量体の割合
が1〜50wt%である請求項5又は6記載の印刷インキ
用樹脂組成物の製造方法。 - 【請求項8】 極性溶剤と30wt%以下の脂環式溶剤と
の混合溶剤の存在下で反応させる請求項5〜7いずれか
1項記載の印刷インキ用樹脂組成物の製造方法。
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