JP2008501831A - 超吸収性印刷可能組成物 - Google Patents

Abstract

本発明は、粘度が１〜１０００ｍＰａｓであって、ａ） ５〜５０質量％の超吸収性ポリマー粒子、ｂ） １０〜４０質量％の少なくとも１つの非水溶性有機結合剤、ｃ） ０〜１０質量％の少なくとも１つの添加剤、そしてｄ） ４０〜８０質量％の少なくとも１つの有機溶剤を含む印刷可能組成物に関する。本発明はさらに、少なくとも１つの表面が印刷可能組成物により印刷された面状材料に関する。さらに本発明は、印刷された面状材料を、湿度に脆弱な物品の包装、空間での湿度のコントロール、または紡繊物での膜として使用する使用法に関する。

Description

本発明は、超吸収性ポリマー粒子、少なくとも１つの結合剤、少なくとも１つの添加剤、および少なくとも１つの有機溶剤を含む印刷可能組成物に関する。本発明はさらに、少なくとも１つの表面上に印刷可能組成物が印刷されたシート状材料、および印刷されたシート状材料の液体吸収および／または液体放出のための使用法に関する。

超吸収性ポリマーの印刷可能配合物はＤＥ１９５２１４３１から公知である。ここでは水性で、容易に架橋されるポリアクリル酸並びに反応性架橋剤を含む、２つの成分からなる膨潤ペーストが取り扱われる。２つの成分を一緒にした後、混合物の粘性は増し、数時間以内に被印刷材料に塗布しなければならない。このことは例えば、紙またはシートのような紡織物または面状形成物に印刷またはナイフ塗布によって行われ、このときステンシルによって一様なパターンを達成することができる。引き続き塗布されたポリマーを熱処理によって架橋しなければならない。ＤＥ１９５２１４３１に記載の印刷可能組成物の欠点は、２つの成分を混合した後には、印刷可能組成物を処理するために制限された時間しか使用できないこと、そして超吸収性ポリマーへの架橋が印刷過程中および印刷過程後にまで持続し、そのため所定の大きさのポリマー粒子を製造できないことである。別の欠点は水性系の使用であり、このことは超吸収性ポリマーの膨潤に作用する。ＤＥ１９６５２７６２には、超吸収体、結合剤、並びに添加剤として水溶性の成分を含む超吸収性熱可塑性組成物が記載されている。この組成物は溶剤を含んでいない。この超吸収性熱可塑性組成物は水密構造体、とりわけ長手水密ケーブル構造体の製造に使用される。この超吸収性熱可塑性組成物の欠点は、これが１４０℃から１６０℃の温度でしか液状ではなく、従って印刷方法に使用するのに適さないことである。

ＥＰ０１８８９５９には、超吸収性ポリマー粒子、水溶性結合剤、種々の添加剤、並びに有機溶剤、有利にはメタノールまたはエタノールを含む、被覆に適した組成物が開示されている。この組成物は、例えば紡織物、紙またはプラスチックのような材料にナイフによって塗布される。水性液体を、ＥＰ０１８８９５９による組成物が被覆された材料によって吸収する際、組成物に含まれる結合剤が水溶性であるので、吸水性層がそれぞれの基体から剥離される。これにより重大な欠点が生じる。すなわちこの液体吸収過程は非可逆的である。

ＤＥ２４４１７８１から、繊維材料の吸水性を改善するための方法が公知である。この方法では、吸収性材料として変形されたセルロースエーテルが使用され、このセルロースエーテルが、処理手段、樹脂、または水溶液からなる結合剤を用いて繊維材料に固定される。セルロースエーテル並びに固定剤を含む水溶液は噴霧、浸漬または塗布によって繊維材料に施与され、引き続き加熱によって固定される。水分吸収の際の、吸収性層の剥離は、ＤＥ２４４１７８１によれば結合剤を用いた固定によって阻止される。欠点は水溶液を使用することである。これによりすでに吸収性繊維材料の製造時にセルロースエーテルの膨潤が生じる。

ＤＥ１９５０５７０８から平面状の超吸収性材料が公知である。この超吸収性材料は超吸収性ポリマーと、平面マトリクスとして構成された少なくとも１つの水溶性ポリマーを含む。超吸収性ポリマーは印刷可能な組成物には含まれておらず、水溶性ポリマーの粘性溶液がまず平面に施与され、次にこれに超吸収性ポリマーが散布される。引き続く乾燥の際に、水溶性マトリクス材料と超吸収性ポリマーとは化学的ないし物理的に結合することができる。超吸収性ポリマーは付加的にスタンプドラムによる処理によって固定することができる。超吸収性ポリマーが施与される平面状マトリクスの水溶性は、超吸収性ポリマーによる水分吸収の際のマトリクスを剥離させる。ＤＥ１９５０５７０８による発明の欠点は、平面状マトリクスに散布された超吸収性ポリマーの固定が不十分であることと、マトリクスが水分吸収の際に剥離することである。

ＷＯ００／６４３１１には、個別の繊維または開放気孔プラスチックフォームと、マトリクスに重合された超吸収体とを備える網状組織の形態のマトリクスからなる親水性の平面材が記載されている。親水性の平面材は座席クッションまたはソファー家具の構成部材である。超吸収体をマトリクスに、例えば噴霧よって施与し、そして引き続く重合プロセスによって、超吸収体とマトリクスとの間に持続的な結合が発生し、この結合は超吸収体による水分吸収の際にも解離しない。しかしＷＯ００／６４３１１による発明は、マトリクスに結合剤の使用によって固定される印刷可能組成物を取り扱うものではない。

本発明の基礎とする課題は、従来の印刷方法によって面状材料に施与することができ、この材料に固定的に付着し、水性液体の可逆的吸収および／または放出を可能にする印刷可能組成物を提供することである。

この課題は本発明により、次のものを含み、粘度が１〜１０００ｍＰａｓである印刷可能組成物によって解決される。
１． ５〜５０質量％の超吸収性ポリマー粒子、
２． １０〜４０質量％の少なくとも１つの水不溶性有機結合剤、
３． ０〜１０質量％の少なくとも１つの添加剤、そして
４． ４０〜８０質量％の少なくとも１つの有機溶剤。

本発明の印刷可能組成物は例えば次のものを含む：
ａ） １４．０質量％の超吸収性ポリマー粒子（架橋されたナトリウム−ポリアクリレート）、
ｂ） ２３．０質量％の水不溶性有機結合剤（そのうち、１８．０質量％はアクリラート、３．０質量％はポリエステル、２．０質量％はマレイン酸樹脂）、
ｃ） ２．０質量％の添加剤（クエン酸エステル）、
ｄ） ６１．０質量％の有機結合剤（そのうち、５０．５質量％の酢酸エチルエステルおよび１０．５質量％はメチルエチルケトン）。

この印刷可能組成物は１０８ｍＰａｓの粘度を有する。

この課題はさらに、少なくとも１つの表面に印刷可能組成物が印刷された印刷済み面状材料によって解決される。

さらにこの課題は、食料品を包装するための印刷済み面状材料、感湿性の物品を包装するための印刷済み面状材料、および空間の湿度をコントロールするための印刷済み面状材料、または紡繊物における膜としての印刷済み面状材料の使用法によって解決される。

本発明で「印刷可能」とは、従来の印刷方法、とりわけ凹版印刷によって面状材料に背書することのできる組成物を意味する。本発明の組成物の印刷能力はとりわけ粘度によって決定される。粘度が過度に低いと、組成物は凹版印刷の際にドラムのインキセルから流出し、粘度が過度に高いと、組成物は面状材料に完全に転写されない。

「超吸収性」により本発明では、大量の水または水性液体を吸収し、圧力下でも永続的に保持し、直ちに溶解することのない親水性材料の特性が意味される。水または水性液体を吸収する超吸収性材料の能力は自重の何倍もある。超吸収性材料に対する例は、ポリアクリル酸並びにデンプンまたはセルロースのポリエステル酸誘導体の塩の他に、カルボキシルメチルセルロースまたはポリアクリルアミドがある。

「結合剤」は本発明では、印刷可能組成物の成分を印刷された層に係留し、面状材料における印刷された層の付着性を媒介する物質である。

「面状材料」とは本発明では、厚さが薄く、実質的に２次元の広がりを有し、従来の印刷方法により印刷することのできる材料であると理解すべきである。

「空間」とは本発明ではもっとも広義に理解すべきであり、例えば居住空間、商業空間、ホール、地下室、およびガレージを含む。

超吸収性ポリマーを含む本発明の印刷可能組成物は従来技術に対して次の利点を提供する。適切な粘度に基づき組成物は従来の印刷方法によって簡単に、高速かつ経済的に面状材料に印刷することができる。ここでは制限された領域だけを印刷することも可能である。水不溶性有機結合剤と添加剤とを組み合わせることによって、超吸収性ポリマー粒子は印刷された層にも、この層と共に面状材料の上にも固定される。この固定並びに結合剤の水不溶性は、多量の水または水性液体を吸収する際にも、印刷層が基材から剥離するのを阻止する。これにより水性液体の可逆的な吸収および／または放出が保証される。有機溶剤の使用は、面状材料への印刷前での、印刷可能組成物における超吸収性ポリマー粒子の膨潤を阻止する。

本発明の特別の実施形態によれば、組成物の固体含有量は２０から５０質量％である。１から１０００ｍＰａｓ、有利には１００から５００ｍＰａｓの印刷可能組成物の粘度と関連して、ここでは１から少なくとも３０ｇ／ｍ^２の塗布重量（印刷可能組成物に永続的に転写される量）が達成できる。

印刷可能組成物は任意の超吸収性ポリマー粒子を含むことができる。有利には超吸収性ポリマー粒子はポリアクリレート、とりわけＮａ−ポリアクリレートからなり、ここでポリアクリレートは５０モル％中和された酸基を含有するモノエチレン性不飽和モノマー、および架橋剤を含有するポリマーからなる。

超吸収性ポリマー粒子の粒度は有利には５から５０μｍ、とりわけ１０から４５μｍである。

水不溶性有機化合物は通常の使用のように選択される。適切な水不溶性有機結合剤に対する例は、ニトロセルロース、ポリビニルブチラール、ポリビニルクロリド（共）重合体、ポリアミド、アクリル樹脂およびポリウレタンを含む。これらの物質は、塗料製造時の結合剤として使用される。印刷可能組成物に対して１つまたは複数の結合剤を選択することは、超吸収性組成物が印刷される面状材料の所要の使用領域に依存する。例えば結合剤は、印刷される面状材料が食料品領域で食料品に対して使用される場合でも適切でなければならない。この条件はとりわけ、食料品と直接接触して使用される特殊な塩化ビニル共重合体またはビニルブチラール共重合体により満たされる。

有利には印刷可能組成物は添加剤として可塑剤を含有する。この可塑剤は、通常の使用のように選択される。適切な可塑剤に対する例は、アセチルトリブチルシトレート、アジパート可塑剤、フタラート可塑剤および大豆油を含む。ワックスおよびレベリング助剤のような他の添加剤も同様に印刷組成物に含有することができる。結合剤のように、これらの添加剤も塗料製造に使用される。前記の可塑剤は難揮発性の有機液体である。これらは、面状材料に印刷された、印刷可能組成物からなる層を柔軟に保持し、脆化を阻止するために用いられる。

レベリング助剤は、本発明の印刷可能組成物により印刷された面状材料の高い平坦性を保証するために使用される。印刷された表面のレベリング障害には多数の原因がある。例えば塗料組成、乾燥経過、温度および換気と皮膜形成である。流動阻害の頻繁な形態はいわゆるオレンジピール効果であり、これは０．２から１０ｍｍの大きさの表面構造によって惹起される。

レベリング助剤に対する例は、ブチルグリコールアセテート、ブチルグリコール、種々のｐ−メンタジエンの混合物であるデパノール^（ＴＭ）、モノテルペン炭化水素と酸素含有テルペン誘導体との混合物であるデパノールＮ ＩＶ^（ＴＭ）、例えば酢酸−ｎ−ブチルエステル、酢酸イソブチルエステル、および酢酸−１−メチルプロピルエステルのような酢酸ブチルエステル、酢酸−２−エトキシエチル、エチルジグリコール、エチルグリコール、イソノナノール、 メシチルオキシド、１−メトキシ−２−プロパノール−アセテート、例えばアミルアルコール、および３−メチル−１−ブタノールのようなメチルブタノール、メチルジグリコール、メチルグリコール、プロピレングリコール−１−エチルエーテル、およびプロピレングリコール−１−メチルエーテルである。

印刷可能組成物の有利な有機溶剤に対する例は、エチルアセテート、プロピルアセテート、ブチルアセテートおよびメトキシプロピルアセテートのようなエステル、エタノール、ｎ−プロパノール、イソプロパノールおよびメトキシブタノールのようなアルコール、およびメチルエチルケトンおよびアセトンのようなケトンである。これらの物質も塗料製造で使用される。溶剤は、印刷に必要な組成物の粘度を調整するために用いられる。所要の粘度は印刷機の速度および被印刷材料に依存する。有機溶剤は少なくとも０．３容量％未満、有利には０．１容量％未満、特に有利には０．０１容量％未満の水を含有する。

基本的に従来の印刷方法により印刷することのできるすべての面状材料を本発明の組成物によって印刷することができる。

有利には少なくとも１つの表面に印刷可能組成物により印刷される面状材料はプラスチックシート、金属シートまたは紙である。有利なプラスチックシートはポリエチレンシート、ポリプロピレンシート、ＯＰＰ（二軸延伸されたポリプロピレン）シートおよびポリエチレンテレフタレートシートである。有利な金属シートはアルミニウムシートであり、紙は壁紙を含む。

印刷すべき面状材料に対する有利な例は、シート厚が３０μｍのポリエチレンシートである。このシートの片面または両面が凹版印刷法で上記の印刷可能組成物により印刷される。

本発明の別の実施形態によれば、本発明の組成物により印刷される面状材料は紡繊物またはフリースを含む紡績繊維である。紡績繊維に対する有利な例は、厚さが３０μｍのフリース（不織布）である。

本発明の印刷可能組成物は有利には凹版印刷法で面状材料に印刷され、引き続き溶剤が加熱によって除去される。本発明の組成物により印刷される面状材料の適用分野に応じて、この組成物を面全体に、または選択された領域だけに印刷することができる。

凹版印刷法では印刷可能組成物（塗料および印刷インキ）が備蓄容器（インキ壺）から印刷ドラムに移される。このドラムには凹部、いわゆるインキセルが彫り込まれており、これらのインキセルが印刷インキないしは塗料を収容する。余剰のインキはドクタで除去される。印刷すべき材料は印刷ドラムと対向ドラム（圧胴）との間を通過し、このときにインキが被印刷材料に転写される。被印刷材料として、シート材料（プラスチックシートおよび金属シート）および紙が使用される。

本発明の組成物を印刷する凹版印刷法に対する印刷ドラムとして通常のラスタドラムを用いることができる。例として、深さ１３５μｍ、ウェブ幅１６μｍ、表面積２８５．１１３μｍ^２の１８番ラスタを備えるラスタドラムが使用される。印刷ドラムとしてハシューレンドラム（Ｈａｓｃｈｕｒｅｎｗａｌｚｅ）を使用することもできる。このハシューレンドラムは、深さ９８μｍ、ウェブ３４μｍ、直径１９１ｍｍ、そしてライン幅５２３μｍの１８番ラスタを有する。ハシューレンドラムの利点は、とりわけ大量の印刷可能組成物を面状材料に印刷できることである。印刷過程の後、印刷可能組成物の溶剤は加熱により除去される。このことは、凹版印刷機に標準的に含まれている乾燥器で行われる。

本発明はさらに、本発明の組成物により印刷された面状材料の包装材料としての使用法に関する。包装すべき物品に対する例は食料品、または建築材料のような感湿性の物品、例えばセメントまたは砂である。面状材料の被印刷側はそれぞれ感湿性の包装物の側に向いている。選択された領域だけに印刷された面状材料を包装に使用することもできる。これにより例えば、面状包装材料上にある超吸収性印刷をそれぞれの包装物品に適合することができる。

本発明の組成物により印刷された材料を感湿性の脆弱な物品に対する包装材料として使用する場合に対して、被印刷材料として有利にはシートの厚さが３０μｍのポリエチレンシートが使用される。このシートの後で湿度に脆弱な物品に向く側が、凹版印刷法で上記の印刷可能組成物により印刷される。引き続き溶剤不含のラミネート接着剤によって、半透性プラスチックシートがすでに超吸収体が印刷された側に対して積層される。このシートの透過側は充填物品である。このようにして印刷されたポリエチレンシートにより例えばパン類が包装される。

選択された領域だけが本発明の組成物により印刷された面状材料の使用に対しては、例えば熱可塑性の封印可能なシートが使用される。この場合、後で封印すべき個所は、本発明の組成物による印刷の際に印刷せずに空けておく。

本発明はさらに、印刷された面状材料の、空間での湿度調整のための使用法に関する。これに対する例は、本発明の組成物により印刷された材料を壁紙として使用すること、または印刷された材料を家具に取り付けることである。両方の場合とも、材料の印刷側が空間内部に向く。

片面または両面が印刷されたポリエチレンシートを使用することによって、例えば閉鎖されたコンテナ内で結露の形成が阻止される。

有利には印刷された面状材料を紡繊物、とりわけ機能性衣服での膜として使用する。印刷された超吸収性材料、例えば紡繊物および紡績繊維は汗のような液体を吸収し、これを空調膜にさらに導き、この空調膜は湿気を外部に搬送する。

Claims (12)

1. 粘度１〜１０００ｍＰａｓを有し、
   ａ） ５〜５０質量％の超吸収性ポリマー粒子、
   ｂ） １０〜４０質量％の少なくとも１つの水不溶性有機結合剤、
   ｃ） ０〜１０質量％の少なくとも１つの添加剤、そして
   ｄ） ４０〜８０質量％の少なくとも１つの有機溶剤
   を含有する印刷可能組成物。
2. 請求項１記載の印刷可能組成物において、
   該組成物の固体含有量は２０〜５０質量％、有利には２５〜４５質量％である印刷可能組成物。
3. 請求項１または２記載の印刷可能組成物において、
   超吸収性ポリマー粒子はポリアクリレートである印刷可能組成物。
4. 請求項１から３までのいずれか一項記載の印刷可能組成物において、
   超吸収性ポリマー粒子はＮａ−ポリアクリレートである印刷可能組成物。
5. 請求項１から４までのいずれか一項記載の印刷可能組成物において、
   超吸収性ポリマー粒子の粒度は５から５０μｍ、とりわけ１０から４５μｍである印刷可能組成物。
6. 請求項１から５までのいずれか一項記載の印刷可能組成物において、
   成分ｂ）の結合剤は、ニトロセルロース、ポリビニルブチラール、ポリ塩化ビニル（共）重合、ポリアミド、アクリル樹脂、およびポリウレタンから選択される印刷可能組成物。
7. 請求項１から６までのいずれか一項記載の印刷可能組成物において、
   成分ｃ）の添加剤は、アセチルトリブチルシトレート、アジパート可塑剤、フタラート可塑剤およびエポキシ化大豆油の添加可塑剤から選択される印刷可能組成物。
8. 請求項１から７までのいずれか一項記載の印刷可能組成物において、
   成分ｄ）の有機溶剤は、エチルアセテート、プロピルアセテート、ブチルアセテートおよびメトキシプロピルアセテートのようなエステル、エタノール、ｎ−プロパノール、イソプロパノールおよびメトキシブタノールのようなアルコール、およびメチルエチルケトンおよびアセトンのようなケトンから選択される印刷可能組成物。
9. 少なくとも１つの表面が請求項１から８までのいずれか一項記載の印刷可能組成物により印刷された面状材料。
10. 請求項９記載の印刷された面状材料において、
    プラスチックシート、金属シートおよび紙から選択される印刷された面状材料。
11. 請求項９記載の印刷された面状材料において、
    紡繊物、およびフリースを含むから紡績繊維から選択される印刷された面状材料。
12. 請求項９または１０による印刷された面状材料を、感湿性の物品の包装、空間での湿度のコントロール、または紡繊物での膜として使用する使用法。