JP2004204050A

JP2004204050A - Water-based coating composition

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Publication number: JP2004204050A
Application number: JP2002374743A
Authority: JP
Inventors: Michio Nakane; 通雄中根; Yoshiaki Miyauchi; 義明宮内
Original assignee: Toyo Ink Mfg Co Ltd
Current assignee: Toyo Ink Mfg Co Ltd
Priority date: 2002-12-25
Filing date: 2002-12-25
Publication date: 2004-07-22
Anticipated expiration: 2022-12-25
Also published as: JP4133304B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a water-based coating composition causing no foaming even at high dry temperature in an offset rotary printing, excellent in gloss and also excellent in physical properties including frictional resistance required for the dry coating film therefrom. <P>SOLUTION: The water-based coating composition comprises 3-20 wt.%, on a solid basis, of a film-forming emulsion resin, 8-30 wt.%, on a solid basis, of a water-soluble styrene-acrylic acid resin having 1,000-12,000 of weight-average molecular weight and 150-300 mgKOH/g of acid value, a water-soluble amine having 120-400°C of boiling point, and 3-15 wt.% of an alkyl sulfosuccinate alkali metal salt. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、水性コーティング組成物に関し、特にオフセット輪転印刷用オーバープリントワニスとして使用した場合、光沢、耐摩擦性などの物性に優れる水性コーティング系組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
水性コーティング組成物は、オーバープリントワニスとして印刷産業で良く知られている。これらは、印刷物の表面に被覆され、艶出し、傷からの保護などの用途で使用される。
長方形に裁断されたシート状の用紙に印刷する枚葉印刷では、オーバープリントワニスの使用方法は二つに大別される。ひとつは用紙上にインキ層（通常は疎水性インキ）を付着させ、インキ層が乾燥した後、別の装置を用いてオーバープリントワニスを被覆、乾燥するオフライン・ドライトラップ印刷法であり、もうひとつがインキ層を乾燥させることなく、印刷機上で連続的にオーバープリントワニスを付着、被覆、乾燥させるウェットトラップ・インライン印刷法である。枚葉印刷のウェットトラップ・インライン印刷法では、インキよりもオーバープリントワニスの乾燥が速いことを利用し、印刷物を積み重ねたとき（棒積み）、未乾燥のインキが上のシートの裏に付着する（裏付き）のを防止するなどの用途でも使用されている。
【０００３】
巻き取り紙（ウェブ）を用いて、短時間に大量の印刷を行うオフセット輪転印刷では、オーバープリントワニスは活用されていない。これはオフセット輪転印刷では、印刷速度が枚葉印刷の十倍程度（時間あたり十万枚）であり、用紙へのインキの付着、乾燥、紙面の折りたたみ、裁断が一工程で行われるため、オフライン・ドライトラップ印刷法が使えないことにもよるが、インキの乾燥にガス燃焼炉による高温乾燥が使用されているためでもある。
【０００４】
枚葉印刷では、オーバープリントワニスの乾燥に赤外灯を用いた熱風乾燥装置が使用され、乾燥終了後の印刷紙面温度は、常温〜５０℃が一般的であるが、オフセット輪転印刷では、上述のガス燃焼炉により、乾燥紙面温度が８０〜１２０℃になることが多い。また、印刷法によって用いられるインキの組成も異なる。枚葉印刷では、油性溶剤が少なく、主として酸化反応により乾燥が進むインキ組成が使われるが、輪転印刷では高速印刷のため、比較的多量に油性溶剤を含み、乾燥炉中で急速に溶剤が蒸発、揮散することにより乾燥が行われる組成が求められている。
特許文献１には、被覆形成性エマルジョン樹脂と水溶性スチレン−アクリル酸樹脂に湿潤剤を添加した水性オーバープリントワニスが開示されているが、効果は不充分であった。
以上のことから、枚葉印刷に使用される従来技術を用いたオーバープリントワニスを、そのままオフセット輪転印刷に転用すると、高温乾燥による急速な水分の蒸発、また下地層であるインキからの溶剤の蒸発により、オーバープリントワニスの皮膜に直径数百μｍ程度の多数の泡が発生し、膨張、破裂することにより著しく美観を損ねる。
【０００５】
【特許文献１】
特表平１０−５０２５７６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、オフセット輪転印刷での高乾燥温度でも、発泡を起こすことがなく、光沢に優れ、乾燥被膜に要求される耐摩擦性などの物性にも優れる水性コーティング組成物を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
すなわち本発明は、全組成物に基づいて、被膜形成性エマルジョン樹脂３〜２０重量％（固形分）、重量平均分子量１０００〜１２０００かつ酸価１５０〜３００mgKOH/gの水溶性スチレン−アクリル酸樹脂８〜３０重量％（固形分）、沸点が１２０〜４００℃の水溶性アミン０．５〜１２重量％、アルキルスルホサクシネートアルカリ金属塩３〜１５重量％、及び残量の水性溶剤を含有することを特徴とする水性コーティング組成物に関する。
また本発明は、被膜形成性エマルジョン樹脂がスチレン−アクリル酸樹脂である上記水性コーティング組成物に関する。
さらに本発明は、オフセット輪転印刷用水性オーバープリントワニスである上記水性コーティング組成物に関する。
さらに本発明は、印刷を施した基材に上記水性オーバープリントワニスをコーティングしてなる印刷物に関する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明では乾燥皮膜の物性を満足するように、被膜形成性エマルジョン樹脂を添加する。
被膜形成性エマルジョン樹脂としては、スチレン、α−メチルスチレン、エチルスチレン、ビニルトルエン、ジメチルスチレン、ブチルスチレン、o-クロロスチレン、m-クロロスチレン、p-ブロモスチレン、2,4-ジクロロスチレン、2,5-ジクロロスチレン、他のスチレン含有ポリマー、ビニルナフタレン、ｎ-へキシル（メタ）アクリレート、エチルブチル（メタ）アクリレート、2-エチルへキシル（メタ）アクリレート、n-オクチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレートメチル（メタ）アクリレート、n-デシル（メタ）アクリレート、ドデシル（メタ）アクリレート、及び同種の（メタ）アクリル酸エステルのような（メタ）アクリル酸のアルキルエステル、α,β-エチレン性不飽和カルボン酸等のモノマーの種々の水性または水に分散できるコポリマーを含む。本発明において特に好ましい被膜形成性エマルジョン樹脂としては、スチレン−アクリル酸樹脂が挙げられる。
【０００９】
本発明における被膜形成性エマルジョン樹脂は、酸価２０〜１００mgKOH/g、ガラス転移点１０〜１００℃以上のものが好ましい。酸価が２０mgKOH/g未満であると、ポリスチレン成分のため皮膜が脆くなり、また１００mgKOH/gを超えると強度、傷付き性が不十分となる。これらの範囲内でも酸価２５〜９０mgKOH/gが特に好ましい。また、ガラス転移点は皮膜の物性上、高いほうが好ましく、特にガラス転移点が、５０〜１００℃が好ましい。また、分子量は重量平均分子量１０万以上のものが物性上好ましい。これらのエマルジョンは通常の乳化重合により、容易に合成され、各種の特性をもったものが工業的に入手可能である。また、エマルジョン粒子の表面組成と内部組成を異なるものとした、コア−シェル型エマルジョンの使用も可能である。エマルジョンの固形分は４０〜５０重量％が取り扱い上好ましい。
また、被膜形成性エマルジョン樹脂の添加量は、水性コーティング組成物全体に対して、固形分換算で３〜２０重量％（固形分）の範囲で用いられ、なかでも５〜１５重量％の範囲がより好ましい。
【００１０】
本発明で用いられる水溶性スチレン−アクリル酸樹脂は、低分子量で極性基を多く含むものが用いられる。分子量が高いと、高温での乾燥時に、急速な水分の蒸発により水性コーティング組成物が増粘し、発泡しやすくなる。また、分子量が低すぎると充分な被膜物性が得られない。したがって分子量は、重量平均分子量で１０００〜１２０００が好ましく、特に１５００〜９０００が好ましい。酸価は大きいほど乾燥の調節が容易で好ましいが、過大であると乾燥後のベタツキ、被膜物性の劣化につながるため、１５０〜３００mgKOH/gが好ましく、特に２００〜２５０mgKOH/gが好ましい。また、ガラス転移温度は５０〜１００℃の範囲であれば良好な結果を得やすい。このような特性をもったスチレン−アクリル酸樹脂は、通常の合成法によって製造されたものが使用でき、メタアクリル酸、ブチル（メタ）アクリレート、２−エチルヘキシル（メタ）アクリレート、α−メチルスチレンなどの共重合体を含むものであっても、上述の範囲内の特性を示すものであれば使用することができる。
水溶性スチレン−アクリル酸樹脂の添加量は、水性コーティング組成物全体に対して、固形分換算で８〜３０重量％（固形分）の範囲で用いられる。なかでも１０〜２５重量％が発泡の防止と乾燥被膜に要求される各種の特性、製造上の容易さなどから特に好ましい。
これらのスチレン−アクリル酸樹脂は（水性コーティング組成物の原料として使用するとき）、アルカリ水溶液を用いて可溶化し、水溶液として使用することが組成物製造の工程上、有利である。通常はアンモニア水が用いられる。また、下記に挙げるアミンを用いて可溶化したものを用いることも可能である。スチレン−アクリル酸樹脂水溶液は固形分の濃度は３０〜５０重量％であると粘度の点などから取り扱いがしやすく好ましい。
【００１１】
本発明において、沸点１２０〜４００℃の水溶性アミンを使用する。ただし、水溶性アミンは臭気の点、また接触刺激などの点から、Ｎ，Ｎ−ジエチルエタノールアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルエタノールアミン、Ｎ−（２−アミノエチル）エタノールアミン、Ｎ−メチルジエタノールアミン、Ｎ，Ｎ−ジブチルエタノールアミン、Ｎ−メチルエタノールアミン、モノエタノールアミン，ジエタノールアミン，トリエタノールアミンなどのアミノエタノール類が好ましく、入手のしやすさ、取り扱いの容易さ、沸点の高さなどから、Ｎ，Ｎ−ジメチルエタノールアミン、トリエタノールアミンが特に好ましい。
水溶性アミンは、水性コーティング組成物全体に対して、０．５〜１２重量部であることが好ましい。０．５重量部よりも少ないと発泡防止が充分ではなく、１２重量部よりも多いと、乾燥が過度に遅く、また臭気も強くなるために好ましくない。特に２〜１０重量部が適度な乾燥遅延を示し、好ましい。水溶性アミンは、水性コーティング組成物のその他の成分を配合した後、添加することが可能であり、また、上述したようにスチレン−アクリル酸樹脂の水溶液化のときに溶解用のアルカリ成分として添加することも可能である。これら二つの添加方法において、アミン類は同等に作用する。
【００１２】
本発明におけるアルキルスルホサクシネートアルカリ金属塩は、式１で表されるモノアルキルスルホサクシネートジナトリウム塩、式２で表されるジアルキルスルホサクシネートナトリウム塩などが挙げられ、具体的にはジ―（２−エチルへキシル）スルホサクシネートナトリウム塩、別名ジオクチルスルホコハク酸ナトリウム、モノオクチルスルホサクシネートジナトリウム塩などが挙げられる。また、アルキル部分をポリオキシエチレン基で変性または修飾したものも用いることができる。特に、ジオクチルスルホコハク酸ナトリウムが入手の容易さから好ましい。
[式１]

[式２]

【００１３】
アルキルスルホサクシネートアルカリ金属塩は水性コーティング組成物全体に対して、３〜１５重量％で用いられる。３重量％より少ないとオフセット輪転印刷法で求められるウェットトラップ・インライン印刷法で下地の油性インキに対する湿潤が充分ではなく、はじきによる被膜の欠陥が発生しやすく、また、発泡防止も充分ではない。１５重量％より多いとアルキルスルホサクシネートアルカリ金属塩の可塑化効果による樹脂の軟化がおこり、被膜のベタツキ、物性の脆弱化が引き起こされ、好ましくない。特に、５〜１２重量％が発泡の防止と、油性インキに対する湿潤性、被膜の物性のバランスがとりやすく、好ましい。
アルキルスルホサクシネートアルカリ金属塩は、水性コ―ティング組成物に適宜添加し得るが、水への溶解に時間を要することが多いため，取り扱いの容易さから、あらかじめ水溶性有機溶剤に溶解したものを添加することも可能である。上述の低分子量、高酸価樹脂と高沸点水溶性アミン類、アルキルスルホサクシネートアルカリ金属塩の組み合わせにより、どのような機構で発泡を抑制するかは明らかではないが、本発明の低分子量、高酸価スチレン−アクリル酸樹脂が、高沸点水溶性アミンによる蒸発速度の低下と、高沸点アミンおよびアルキルスルホサクシネートアルカリ金属塩に含まれるアルカリ金属塩成分が樹脂のカルボン酸基に作用し、比較的長く可溶化状態におくことによるものと推測される。また、アルキルスルホサクシネートアルカリ金属塩が高温下では樹脂に対して可塑剤として作用し、樹脂のレべリングを向上させ、発泡によって発生した塗膜の欠陥を修復することによって達成されるものと推測される。
【００１４】
本発明による水性コーティング組成物は、印刷工程で紙等の基材に塗布されるとき、ザーンカップ＃４で１８〜２４秒の粘度に調整されていることが塗布の容易さ、取り扱い上から有利である。組成物の粘度が高いときは、少量の水の添加により粘度を上記の範囲に調整することが可能である。また、乾燥性を速めるため、イソプロピルアルコール、エタノール、メタノールなどのアルコール系溶剤、あるいは乾燥性を遅くするために、エチレングリコール、プロピレングリコール、ポリエチレングリコール、グリセリンなどグリコール類を使用することも可能であり，微妙な乾燥性の調節ができる。
また、印刷物が工程中また最終製品となった後に、耐摩擦性を要求されるような場合には、合成、または天然物由来のワックス微粒子あるいは微粒子の水性分散体を添加することも可能である。
また、ウェットトラップ・インライン印刷法で本発明による水性コーティング組成物を塗布する場合、組成物の攪拌により発生する泡を消去するため、シリコーン系、炭化水素系消泡剤を添加することもできる。
【００１５】
【実施例】
次に、実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明する。
[スチレン−アクリル酸樹脂アンモニア水溶液の調整]
スチレン−アクリル酸樹脂
ジョンソンポリマー株式会社製ジョンクリル６８２（重量平均分子量１７００酸価２３８mgKOH/g）
ジョンソンポリマー株式会社製ジョンクリル６７８（重量平均分子量８５００酸価２１５mgKOH/g）
還流冷却器、温度計、攪拌機が付属したフラスコ中にイオン交換水３５６ｇ、ジョンクリル６８２を５００ｇ、２５％アンモニア水１４４ｇを投入し、マントルヒーターで８０℃に４時間、攪拌しながらスチレン−アクリル酸樹脂を溶解した。得られた水溶液は薄褐色の透明液体であった（固形分５０％）。
同様にして、イオン交換水３４８ｇ、ジョンクリル６８２を４００ｇ、トリエタノールアミン２５２ｇを投入、溶解してスチレン−アクリル酸樹脂水溶液を得た（固形分３９．９％）。
また、同様にして、イオン交換水５３８ｇ、ジョンクリル６７８を３００ｇ、トリエタノールアミン１６２ｇを投入、溶解してスチレン−アクリル酸樹脂水溶液を得た（固形分３０．０％）。
【００１６】
[水性コーティング組成物の調整]
スチレン−アクリル酸樹脂エマルジョン：ジョンクリル７８０（重量平均分子量２０万以上、酸価４６mgKOH/g）ジョンソンポリマー株式会社製
ジオクチルスルホコハク酸ナトリウム：ニューコール２９１−ＰＧ日本乳化剤株式会社製
微粒子ワックス水性分散体：ジョンワックス２６（ポリエチレンワックス）ジョンソンポリマー株式会社製
微粒子ワックス水性分散体：ケミパールＷ−４０１（ポリエチレンワックス）三井石油化学株式会社製
攪拌装置を備えた容器に上記成分（水のみ所定量の約２／３）を投入し、１０００回転／分で攪拌を行った。充分に混合した後、ザーンカップ＃４を用いて、温度２５℃で粘度を測定し、２０〜２３秒となるように水の残部を投入し、さらに攪拌を行い、均一とした。
【００１７】
[乾燥被膜の発泡試験]
[実施例１〜４]
簡易印刷試験機を用いて４．５×２５ｃｍの微塗工紙に、オフセット輪転用インキ（ＷＤスーパーレオエコーＳＯＹＡＧ墨２ＭＴＴ：東洋インキ製造株式会社製）を盛り量２．０ｍｌ、印刷速度２．０ｍ／分でインキ層を付着させ、０．１秒後に引き続き、上記のオーバープリントワニス盛り量１．０ｍｌを印刷速度２．０ｍ／分で付着させた。
印刷が終わった用紙は、直ちに２６０℃に設定した熱風乾燥炉中で２．４秒間の乾燥を行った後、自然空冷させた。
得られた印刷物の外観を目視、および２０倍のルーペで観察し、発泡の程度を調べ、評価した。
５：発泡は認められない
４：発泡は小さく目立たない
３：発泡は目視で容易に確認される
２：発泡が目立つ
１：全面に発泡が認められる。
実際に印刷物として実用できるものは４以上とした。
【００１８】
[比較用スチレン−アクリル酸樹脂アンモニア水溶液の調整]
スチレン−アクリル酸樹脂：ジョンクリル６７（重量平均分子量１２５００，酸価２１３mgKOH/g）ジョンソンポリマー株式会社製
還流冷却器、温度計、攪拌機が付属したフラスコ中にイオン交換水６２２．４ｇ、ジョンクリル６７を３００ｇ、２５％アンモニア水７７．６ｇを投入し、マントルヒーターで８０℃に４時間、攪拌しながらスチレン−アクリル酸樹脂を溶解した。得られた水溶液は薄褐色の透明液体であった（固形分３０％）。
【００１９】
[水性コーティング組成物の調整]
表２記載の配合量により、実施例１〜４と同様に水性コーティング組成物を作成した。
【００２０】
[乾燥被膜の発泡試験]
[比較例１〜４]
実施例１〜４と同様に乾燥被膜の状態を試験した。
比較例１〜４はいずれも評価は３以下であり、良好な塗膜は得られなかった。
【００２１】
【表１】

【表２】

【００２２】
【発明の効果】
本願発明が提供する水性コーティング組成物は、オフセット輪転印刷での高乾燥温度でも、発泡を起こすことがなく、光沢に優れ、乾燥被膜に要求される耐摩擦性などの物性にも優れる。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an aqueous coating composition, and particularly to an aqueous coating composition having excellent physical properties such as gloss and abrasion resistance when used as an overprint varnish for web offset printing.
[0002]
[Prior art]
Aqueous coating compositions are well known in the printing industry as overprint varnishes. These are coated on the surface of the printed matter and used for purposes such as glazing and protection from scratches.
In sheet-fed printing for printing on a sheet of paper cut into a rectangular shape, the method of using an overprint varnish is roughly classified into two. One is an off-line dry trap printing method in which an ink layer (usually a hydrophobic ink) is deposited on paper, and after the ink layer has dried, the overprint varnish is coated and dried using another device. Is a wet trap in-line printing method in which an overprint varnish is continuously applied, coated, and dried on a printing machine without drying an ink layer. The wet trap / inline printing method of sheet-fed printing utilizes the fact that the overprint varnish dries faster than ink, and when printing is stacked (stacking), undried ink adheres to the back of the upper sheet. It is also used for applications such as preventing backing.
[0003]
Overprint varnishes are not used in web offset printing in which a large amount of printing is performed in a short time using a web (web). This is because in offset rotary printing, the printing speed is about ten times faster than sheet-fed printing (100,000 sheets per hour), and ink adhesion to paper, drying, folding of paper, and cutting are performed in one process, so offline printing is performed. -It depends on the fact that dry trap printing cannot be used, but also because high temperature drying using a gas combustion furnace is used for drying ink.
[0004]
In sheet-fed printing, a hot-air drying device using an infrared lamp is used for drying the overprint varnish, and the printing paper surface temperature after drying is generally from room temperature to 50 ° C. The temperature of the dry paper surface often becomes 80 to 120 ° C. by the gas combustion furnace. Further, the composition of the ink used varies depending on the printing method. In sheet-fed printing, an ink composition with a small amount of oily solvent and drying progresses mainly by oxidation reaction is used, but in rotary printing, high-speed printing involves a relatively large amount of oily solvent, and the solvent evaporates rapidly in a drying oven. There is a demand for a composition that is dried by volatilization.
Patent Literature 1 discloses an aqueous overprint varnish obtained by adding a wetting agent to a coating-forming emulsion resin and a water-soluble styrene-acrylic acid resin, but the effect was insufficient.
From the above, if the overprint varnish using the conventional technology used for sheet-fed printing is diverted to offset rotary printing as it is, rapid evaporation of moisture due to high temperature drying and evaporation of solvent from the ink as the underlying layer As a result, a large number of bubbles having a diameter of about several hundreds of μm are generated in the overprint varnish film, and the foam is expanded and ruptured.
[0005]
[Patent Document 1]
Japanese Unexamined Patent Publication No. Hei 10-502576
[Problems to be solved by the invention]
The problem to be solved by the present invention is that an aqueous coating composition which does not cause foaming even at a high drying temperature in offset rotary printing, has excellent gloss, and has excellent physical properties such as abrasion resistance required for a dry film. Is to provide.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
That is, the present invention relates to a water-soluble styrene-acrylic acid resin 8 having a film-forming emulsion resin of 3 to 20% by weight (solid content), a weight average molecular weight of 1,000 to 12,000 and an acid value of 150 to 300 mg KOH / g based on the total composition. 30 to 30% by weight (solid content), 0.5 to 12% by weight of a water-soluble amine having a boiling point of 120 to 400 ° C., 3 to 15% by weight of an alkali metal salt of alkyl sulfosuccinate, and the remaining amount of an aqueous solvent. An aqueous coating composition characterized by the following:
The present invention also relates to the above aqueous coating composition, wherein the film-forming emulsion resin is a styrene-acrylic acid resin.
Furthermore, the present invention relates to the above aqueous coating composition, which is an aqueous overprint varnish for web offset printing.
Further, the present invention relates to a printed matter obtained by coating a printed substrate with the above-mentioned aqueous overprint varnish.
[0008]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
In the present invention, a film-forming emulsion resin is added so as to satisfy the properties of the dried film.
As the film-forming emulsion resin, styrene, α-methylstyrene, ethylstyrene, vinyltoluene, dimethylstyrene, butylstyrene, o-chlorostyrene, m-chlorostyrene, p-bromostyrene, 2,4-dichlorostyrene, 2 , 5-dichlorostyrene, other styrene-containing polymers, vinylnaphthalene, n-hexyl (meth) acrylate, ethylbutyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, n-octyl (meth) acrylate, ethyl ( (Meth) acrylate Alkyl esters of (meth) acrylic acid, such as methyl (meth) acrylate, n-decyl (meth) acrylate, dodecyl (meth) acrylate, and similar (meth) acrylates, α, β-ethylenic Various aqueous or water fractions of monomers such as unsaturated carboxylic acids It can comprising a copolymer. Particularly preferred film-forming emulsion resins in the present invention include styrene-acrylic acid resins.
[0009]
The film-forming emulsion resin in the present invention preferably has an acid value of 20 to 100 mgKOH / g and a glass transition point of 10 to 100 ° C or higher. If the acid value is less than 20 mgKOH / g, the film becomes brittle due to the polystyrene component, and if it exceeds 100 mgKOH / g, the strength and scratch resistance become insufficient. Even within these ranges, the acid value is particularly preferably 25 to 90 mgKOH / g. Further, the glass transition point is preferably higher in view of the physical properties of the film, and particularly preferably the glass transition point is 50 to 100 ° C. The molecular weight is preferably 100,000 or more in terms of physical properties. These emulsions are easily synthesized by ordinary emulsion polymerization, and those having various properties are commercially available. It is also possible to use a core-shell emulsion in which the surface composition and the internal composition of the emulsion particles are different. The solid content of the emulsion is preferably 40 to 50% by weight in terms of handling.
The addition amount of the film-forming emulsion resin is used in the range of 3 to 20% by weight (solid content) in terms of the solid content with respect to the entire aqueous coating composition, and especially in the range of 5 to 15% by weight. More preferred.
[0010]
As the water-soluble styrene-acrylic acid resin used in the present invention, a resin having a low molecular weight and containing many polar groups is used. When the molecular weight is high, the water-based coating composition thickens due to rapid evaporation of water during drying at a high temperature, and tends to foam. On the other hand, if the molecular weight is too low, sufficient film properties cannot be obtained. Therefore, the molecular weight is preferably from 1,000 to 12,000, more preferably from 1500 to 9000, in terms of weight average molecular weight. The larger the acid value, the easier it is to control the drying. However, an excessively large acid value leads to stickiness after drying and deterioration of the film properties. Therefore, the acid value is preferably 150 to 300 mgKOH / g, and particularly preferably 200 to 250 mgKOH / g. Good results are easily obtained if the glass transition temperature is in the range of 50 to 100 ° C. As the styrene-acrylic acid resin having such properties, those manufactured by a usual synthesis method can be used, and methacrylic acid, butyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, α-methylstyrene, and the like can be used. Can be used as long as it exhibits properties within the above-mentioned range.
The addition amount of the water-soluble styrene-acrylic acid resin is used in the range of 8 to 30% by weight (solid content) in terms of solid content with respect to the entire aqueous coating composition. Among them, 10 to 25% by weight is particularly preferable from the viewpoint of prevention of foaming, various characteristics required for a dried film, ease of production, and the like.
These styrene-acrylic acid resins (when used as a raw material of an aqueous coating composition) are advantageously solubilized using an aqueous alkali solution and used as an aqueous solution in terms of the process of producing the composition. Usually, aqueous ammonia is used. It is also possible to use those solubilized using the following amines. A styrene-acrylic acid resin aqueous solution having a solid content of 30 to 50% by weight is preferred because it can be easily handled from the viewpoint of viscosity and the like.
[0011]
In the present invention, a water-soluble amine having a boiling point of 120 to 400 ° C is used. However, water-soluble amines are N, N-diethylethanolamine, N, N-dimethylethanolamine, N- (2-aminoethyl) ethanolamine, N-methyldiethanolamine, in terms of odor and contact irritation. Aminoethanols such as N, N-dibutylethanolamine, N-methylethanolamine, monoethanolamine, diethanolamine, and triethanolamine are preferable. From the viewpoint of easy availability, easy handling, high boiling point, and the like, N , N-dimethylethanolamine and triethanolamine are particularly preferred.
The amount of the water-soluble amine is preferably 0.5 to 12 parts by weight based on the whole aqueous coating composition. If the amount is less than 0.5 part by weight, foaming is not sufficiently prevented, and if the amount is more than 12 parts by weight, drying is excessively slow and odor is undesirably increased. In particular, 2 to 10 parts by weight shows an appropriate drying delay and is preferable. The water-soluble amine can be added after blending the other components of the aqueous coating composition, and, as described above, is added as an alkali component for dissolution when the styrene-acrylic acid resin is converted to an aqueous solution. It is also possible. In these two addition methods, the amines act equally.
[0012]
Examples of the alkylsulfosuccinate alkali metal salt in the present invention include a monoalkylsulfosuccinate disodium salt represented by the formula 1, a dialkylsulfosuccinate sodium salt represented by the formula 2, and the like. (2-Ethylhexyl) sulfosuccinate sodium salt, also known as sodium dioctylsulfosuccinate, disodium monooctylsulfosuccinate and the like. Further, those obtained by modifying or modifying the alkyl portion with a polyoxyethylene group can also be used. Particularly, sodium dioctylsulfosuccinate is preferred because of its easy availability.
[Equation 1]

[Equation 2]

[0013]
Alkyl sulfosuccinate alkali metal salts are used at 3 to 15% by weight based on the total aqueous coating composition. If the amount is less than 3% by weight, the wet trapping / inline printing method required by the offset rotary printing method does not sufficiently wet the base oily ink, easily causes a coating defect due to repelling, and does not sufficiently prevent foaming. If the amount is more than 15% by weight, the resin is softened due to the plasticizing effect of the alkali metal salt of alkylsulfosuccinate, and the coating becomes sticky and the physical properties are weakened, which is not preferable. In particular, 5 to 12% by weight is preferable because the prevention of foaming, the wettability to the oil-based ink, and the physical properties of the coating can be easily balanced.
The alkylsulfosuccinate alkali metal salt can be added to the aqueous coating composition as appropriate, but since it often takes time to dissolve in water, it is preliminarily dissolved in a water-soluble organic solvent for ease of handling. Can also be added. The above-mentioned low molecular weight, high acid value resin and high boiling point water-soluble amines, by a combination of alkylsulfosuccinate alkali metal salt, it is not clear what mechanism by which foaming is suppressed, the low molecular weight of the present invention, High acid value styrene-acrylic acid resin, the lowering of the evaporation rate due to the high boiling water-soluble amine, and the alkali metal salt component contained in the high boiling amine and the alkyl sulfosuccinate alkali metal salt acts on the carboxylic acid group of the resin, It is presumed to be due to the relatively long solubilization state. In addition, the alkylsulfosuccinate alkali metal salt acts as a plasticizer on the resin at high temperatures, improves the leveling of the resin, and can be achieved by repairing defects in the coating film caused by foaming. Guessed.
[0014]
When the aqueous coating composition according to the present invention is applied to a substrate such as paper in the printing process, it is advantageous from the viewpoint of ease of application and handling that the viscosity is adjusted to 18 to 24 seconds by Zahn Cup # 4. It is. When the viscosity of the composition is high, the viscosity can be adjusted to the above range by adding a small amount of water. It is also possible to use alcoholic solvents such as isopropyl alcohol, ethanol and methanol for speeding up drying, or glycols such as ethylene glycol, propylene glycol, polyethylene glycol and glycerin for slowing down drying. ， Slightly adjustable drying ability.
In addition, in the case where the friction resistance is required during the process or after the printed product becomes the final product, it is also possible to add an aqueous dispersion of fine wax particles or fine particles derived from synthetic or natural products. .
When the aqueous coating composition according to the present invention is applied by a wet trap in-line printing method, a silicone-based or hydrocarbon-based antifoaming agent can be added to eliminate bubbles generated by stirring the composition.
[0015]
【Example】
Next, the present invention will be described more specifically with reference to examples.
[Preparation of styrene-acrylic acid resin ammonia aqueous solution]
Styrene-acrylic acid resin Joncryl 682 (weight average molecular weight 1700, acid value 238 mgKOH / g) manufactured by Johnson Polymer Co., Ltd.
Johnson Polymer 678 (weight average molecular weight 8500, acid value 215 mgKOH / g) manufactured by Johnson Polymer Co., Ltd.
In a flask equipped with a reflux condenser, a thermometer, and a stirrer, 356 g of ion-exchanged water, 500 g of Joncryl 682, and 144 g of 25% ammonia water were charged, and the mixture was stirred with a mantle heater at 80 ° C. for 4 hours, and styrene-acrylic acid was added. The resin was dissolved. The obtained aqueous solution was a light brown transparent liquid (solid content: 50%).
Similarly, 348 g of ion-exchanged water, 400 g of Joncryl 682 and 252 g of triethanolamine were added and dissolved to obtain a styrene-acrylic acid resin aqueous solution (solid content: 39.9%).
Similarly, 538 g of ion-exchanged water, 300 g of Joncryl 678 and 162 g of triethanolamine were added and dissolved to obtain an aqueous styrene-acrylic acid resin solution (solid content: 30.0%).
[0016]
[Preparation of aqueous coating composition]
Styrene-acrylic acid resin emulsion: Joncryl 780 (weight average molecular weight: 200,000 or more, acid value: 46 mgKOH / g) Sodium dioctyl sulfosuccinate manufactured by Johnson Polymer Co., Ltd .: Newcol 291-PG Fine particle wax aqueous dispersion manufactured by Nippon Emulsifier Co., Ltd .: John Wax 26 (Polyethylene Wax) Fine particle wax aqueous dispersion manufactured by Johnson Polymer Co., Ltd .: Chemipearl W-401 (Polyethylene Wax) manufactured by Mitsui Petrochemical Co., Ltd. 3) was charged, and the mixture was stirred at 1000 rpm. After thorough mixing, the viscosity was measured at a temperature of 25 ° C. using Zahn Cup # 4, and the remainder of water was charged so as to reach 20 to 23 seconds, followed by further stirring to make the mixture uniform.
[0017]
[Dry film foaming test]
[Examples 1 to 4]
Using a simple printing tester, offset rotary ink (WD Super Leo Echo SOYAG Ink 2MTT: manufactured by Toyo Ink Mfg. Co., Ltd.) was applied on a 4.5 × 25 cm finely coated paper at a filling volume of 2.0 ml and a printing speed of 2. The ink layer was applied at 0 m / min, and after 0.1 second, the above overprint varnish filling amount of 1.0 ml was applied at a printing speed of 2.0 m / min.
The paper on which printing was completed was immediately dried in a hot air drying oven set at 260 ° C. for 2.4 seconds, and then cooled naturally.
The appearance of the obtained printed matter was visually observed and observed with a 20-power loupe, and the degree of foaming was examined and evaluated.
5: no foaming is observed 4: foaming is small and inconspicuous 3: foaming is easily confirmed visually 2: foaming is noticeable 1: foaming is observed on the entire surface.
The number that can be actually used as a printed matter is 4 or more.
[0018]
[Preparation of styrene-acrylic acid resin aqueous ammonia solution for comparison]
Styrene-acrylic acid resin: Joncryl 67 (weight average molecular weight 12,500, acid value 213 mg KOH / g) 622.4 g of ion-exchanged water and Joncryl 67 in a flask equipped with a reflux condenser, a thermometer and a stirrer manufactured by Johnson Polymer Co., Ltd. Was added, and 77.6 g of 25% aqueous ammonia was charged, and the styrene-acrylic acid resin was dissolved while stirring at 80 ° C. for 4 hours using a mantle heater. The resulting aqueous solution was a light brown transparent liquid (solid content 30%).
[0019]
[Preparation of aqueous coating composition]
Based on the amounts shown in Table 2, aqueous coating compositions were prepared in the same manner as in Examples 1 to 4.
[0020]
[Dry film foaming test]
[Comparative Examples 1-4]
The state of the dried film was tested in the same manner as in Examples 1 to 4.
In each of Comparative Examples 1 to 4, the evaluation was 3 or less, and a good coating film was not obtained.
[0021]
[Table 1]

[Table 2]

[0022]
【The invention's effect】
The aqueous coating composition provided by the present invention does not cause foaming even at a high drying temperature in offset rotary printing, has excellent gloss, and has excellent physical properties such as abrasion resistance required for a dry film.

Claims

Based on the total composition, 3 to 20% by weight (solid content) of a film-forming emulsion resin, 8 to 30% by weight of a water-soluble styrene-acrylic acid resin having a weight average molecular weight of 1,000 to 12,000 and an acid value of 150 to 300 mg KOH / g ( Solid content), containing 0.5 to 12% by weight of a water-soluble amine having a boiling point of 120 to 400 ° C, 3 to 15% by weight of an alkali metal salt of alkyl sulfosuccinate, and a residual amount of an aqueous solvent. Coating composition.

The aqueous coating composition according to claim 1, wherein the film-forming emulsion resin is a styrene-acrylic acid resin.

The aqueous coating composition according to claim 1, which is an aqueous overprint varnish for web offset printing.

A printed material obtained by coating the printed substrate with the aqueous overprint varnish according to claim 3.