JP2013249401A - 水性ポリウレタン樹脂およびその利用 - Google Patents
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Abstract
水性印刷インキにおいて、インキの印刷適性に関わる溶解性が水/アルコール系だけでなく、水単独系でも優れ、耐ブロッキング性も良好な水性ポリウレタン樹脂使用の水性印刷インキ組成物、さらにはラミネート積層体を提供することにある。
【解決手段】
鎖延長剤として用いる水酸基を有す有機ジアミンを含む、有機ジアミンと、反応停止剤として用いるアルカノールアミンの、水酸基価を制御した水性ポリウレタン樹脂を用いる。
【選択図】 なし
Description
ポリイソシアネート(a)と、
ポリマーポリオール(b)と、
分子内にカルボキシル基および少なくとも2個の活性水素含有基を有する化合物(c)とを反応させてなる末端にイソシアネート基を有するウレタンプレポリマーを、
鎖延長剤として水酸基を有す有機ジアミンを含む、有機ジアミン(d)と、
さらに反応停止剤としてアルカノールアミン(e)とを反応させてなる水性ポリウレタン樹脂であって、
水酸基価が10.0〜28.0mgKOH/g
かつ
有機ジアミン(d)のモル数とアルカノールアミン(e)のモル数の比が3.0〜20.0
であることを特徴とする水性ポリウレタン樹脂に関するものである。
ポリマーポリオール(b)がポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリカプロラクトンポリオール、ポリカーボネートポリオールから選ばれる1種以上のポリマーポリオールであることを特徴とする第一発明記載の水性ポリウレタン樹脂に関するものである。
ポリイソシアネート(a)と、
ポリマーポリオール(b)と、
分子内にカルボキシル基および少なくとも2個の活性水素含有基を有する化合物(c)とを反応させてなる末端にイソシアネート基を有するウレタンプレポリマーを、
水酸基を有する有機ジアミンを含む、有機ジアミン(d)で鎖延長し、
アルカノールアミン(e)で反応停止させる水性ポリウレタン樹脂の製造方法であって、
製造された水性ポリウレタン樹脂の水酸基価を10.0〜28.0mgKOH/g、
有機ジアミン(d)のモル数とアルカノールアミン(e)をモル数の比を3.0〜20.0、
となるように反応させたことを特徴とする水性ポリウレタン樹脂の製造方法に関するものである。
第一発明または第二発明の水性ポリウレタン樹脂を用いることを特徴とする水性印刷インキに関するものである。
基材に第四発明記載の水性印刷インキを印刷してなるラミネート積層体に関するものである。
本発明におけるポリエーテルポリオールは、酸化メチレン、酸化エチレン、酸化プロピレン、テトラヒドロフランなどの重合体または共重合体が挙げられる。これらは単独または2種以上を混合して用いることができる。特に、酸化エチレンの重合体、すなわちポリエチレングリコールが好ましい。ポリエチレングリコールを用いた場合には、水−アルコールおよび水への再溶解性が良好となる。
本発明におけるポリカプロラクトンポリオールは、ε−カプロラクトンの開環重合により得られる。
さらに、トリエチレングリコール、水酸基を2個以上有するグリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、1,2,4−ブタントリオール、1,2,6−ヘキサントリオール、ソルビトール、ペンタエリスリトール等の水酸基を3個以上有する低分子ポリオールをウレタンモノマーとして使用、さらに各種ポリマーポリオールの原料に使用することも可能である。
本発明の水性ポリウレタン樹脂で用いる水酸基を有す有機ジアミン(d)は鎖延長剤として使用する。例えば、2−ヒドロキシエチルエチレンジアミン、2−ヒドロキシエチルプロピレンジアミン、ジ−2−ヒドロキシエチルエチレンジアミン、ジ−2−ヒドロキシエチルプロピレンジアミン、2−ヒドロキシプロピルエチレンジアミン、ジ−2−ヒドロキシプロピルエチレンジアミンが挙げられる。これらは単独または2種以上を混合して用いることができる。
本発明における有機ジアミン(d)のモル数とアルカノールアミン(e)のモル数の比が3.0〜20.0である。モル数の比が3.0より小さいと耐ブロッキング性が劣り、20.0より大きいと水への再溶解性が劣る。さらに好ましくは3.5〜11.0である。
本発明の水性印刷インキに使用されるポリウレタン樹脂は水酸基を含むため、シラノール基やイソシアネート基を含む架橋剤を印刷インキ中に併用することで、顔料分散をより良好に、さらには塗膜強度をより上げることができる。
本発明のラミネート積層体は、プラスチックフィルム上に本発明の水性印刷インキ組成物を印刷し、ラミネートしたラミネ−ト加工物をエ−ジングして得られる。ラミネ−ト加工法としては、1)得られた印刷物の印刷面に、必要に応じてアンカーコート剤を塗布後、溶融樹脂を積層する押し出しラミネート法、2)接着剤を塗布後、必要に応じて乾燥させプラスチックフィルムを積層するドライラミネート法等が挙げられる。溶融樹脂としては低密度ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体等が使用でき、接着剤としてはイミン系、イソシアネート系、ポリブタジエン系、チタネート系などが挙げられる。
温度計、撹拌機、還流冷却管および窒素ガス導入管を備えた反応器中で窒素ガスを導入しながら、数平均分子量2000のポリテトラメチレングリコール147.07部、数平均分子量2000のポリエチレングリコール25.95部、2,2−ジメチロールプロピオン酸21.50部およびイソホロンジイソシアネート87.77部をメチルエチルケトン200部中で6時間沸点反応させて末端イソシアネートプレポリマーとし、しかるのち40℃まで冷却してからアセトン100部を加えて、末端イソシアネートプレポリマーの溶剤溶液を得た。次に、2−ヒドロキシエチルエチレンジアミン6.17部、イソホロンジアミン10.09部およびアセトン350部を混合したものに、得られた末端イソシアネートプレポリマー溶液580.87部を、室温で徐々に添加して50℃で3時間反応させ、次いでモノエタノールアミン1.45部およびアセトン50部を室温で徐々に添加して50℃で1時間反応させ、溶剤型ポリウレタン樹脂溶液を得た。次に、28%アンモニア水9.73部および脱イオン水700部を上記溶剤型ポリウレタン樹脂溶液に徐々に添加して中和することにより水溶化し、さらに共沸下でメチルエチルケトン、アセトンの全量を留去した後、水を加えて粘度調整を行ない、酸価30mgKOH/g、固形分30%、粘度800mPa・s、重量平均分子量31000のポリウレタン樹脂PU01を得た。
表1および表2の仕込み比にて、合成例1と同様の操作で、ポリウレタン樹脂(PU02〜PU21)を得た。なお、合成には下記の原料を用いた。
PTG2000:ポリテトラメチレングリコール(数平均分子量2000)
PMPA2000:ポリ(3−メチル−1,5−ペンタンアジペート)ジオール(数平均分子量2000)
PCL2000:ポリカプロラクトンジオール(数平均分子量2000)
PC2000:ポリカーボネートジオール(数平均分子量2000)
PEG2000:ポリエチレングリコール(数平均分子量2000)
DMPA:2,2−ジメチロールプロピオン酸
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AEA:2−ヒドロキシエチルエチレンジアミン
IPDA:イソホロンジアミン
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DEA:ジエタノールアミン
MEK:メチルエチルケトン
銅フタロシアニン藍15.00部、ポリウレタン樹脂(PU01)30.00部、消泡剤0.10部、イソプロピルアルコール5.00部、水19.90部を撹拌混合しサンドミルで練肉した後、ポリウレタン樹脂溶液(PU01)20.00部、イソプロピルアルコール5.00部、水10.00部を攪拌混合し、藍色印刷インキ(C01)を得た。さらに、この藍色印刷インキに、水/イソプロピルアルコール混合溶剤(重量比1/1)の混合溶剤を用いて、ザーンカップ#3(離合社製)で16秒になるように調整し、評価用の希釈印刷インキとした。
[実施例2〜14][比較例1〜7]
実施例1と同様の操作で、藍色印刷インキ(C02〜16及びC17〜32)を得た。なお、各々の印刷インキに用いるポリウレタン樹脂は表2の通りである。また、実施例1と同様の操作で、評価用の希釈印刷インキも得た。
下記に水−アルコールへの再溶解性、水への再溶解性、耐ブロッキング性の評価方法及び判定基準を記す。
希釈印刷インキをバラード版に塗布し、風乾させた後、希釈溶剤(水/イソプロピルアルコール混合溶剤(重量比70/30))を25mlかけ流し、印刷インキ皮膜の溶け具合を目視判定した。
◎ :全て溶解した。
○ :わずかな溶け残りが認められた。
○△:10%未満の面積の溶け残りが認められた。
△ :10%以上30%未満の面積の溶け残りが認められた。これ以上実用レベルである。
△×:30%以上の面積の溶け残りが認められた。
× :ほとんど溶解しなかった。
水−アルコールへの再溶解性の評価と同様の手順で、希釈印刷インキをバラード版に塗布し、30秒後、水を25mlかけ流し、印刷インキ皮膜の溶け具合を目視判定した。
◎ :全て溶解した。
○ :わずかな溶け残りが認められた。
○△:10%未満の面積の溶け残りが認められた。
△ :10%以上30%未満の面積の溶け残りが認められた。これ以上実用レベルである。
△×:30%以上の面積の溶け残りが認められた。
× :ほとんど溶解しなかった。
上記の希釈印刷インキをグラビア印刷機(版深25μ)にて処理ポリプロピレンフィルム(以下OPP、東洋紡績社製「パイレンP2161」、厚さ20μ)上に印刷して印刷サンプルを得た。この印刷サンプルを用い、4cm×4cmにサンプリングし、このサンプルの印刷面と同じ大きさの未印刷フィルムの非処理面とを合わせて、40℃12時間、10kgfの加圧を行い、サンプルを剥離した時の、インキ取られ及び抵抗感を観察した。
◎ :印刷物からインキの転移が全く認められず、剥離時の抵抗感もなかった。
○ :印刷物からインキの転移が全く認められなかったが、剥離時の抵抗感があった。
○△:印刷物からインキの転移が僅かに認められ、面積にして5%未満であった。
△ :印刷物からインキの転移が認められ、面積にして5%以上10%未満であった。
これ以上実用レベルである。
△×:印刷物からインキの転移が、10%以上50%未満の面積で認められた。
× :印刷物からインキの転移が、50%以上の面積で認められた。
評価結果を表3および表4にまとめる。実施例1〜14の水性印刷インキ組成物は、比較例1〜7の水性印刷インキ組成物と比較して優れた水−アルコールおよび水への再溶解性、耐ブロッキング性を示す水性印刷インキを提供することができる。
Claims (5)
- ポリイソシアネート(a)と、
ポリマーポリオール(b)と、
分子内にカルボキシル基および少なくとも2個の活性水素含有基を有する化合物(c)とを反応させてなる末端にイソシアネート基を有するウレタンプレポリマーを、
鎖延長剤として水酸基を有す有機ジアミンを含む、有機ジアミン(d)と、
さらに反応停止剤としてアルカノールアミン(e)とを反応させてなる水性ポリウレタン樹脂であって、
水酸基価が10.0〜28.0mgKOH/g
かつ
有機ジアミン(d)のモル数とアルカノールアミン(e)のモル数の比が3.0〜20.0
であることを特徴とする水性ポリウレタン樹脂。 - ポリマーポリオール(b)がポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリカプロラクトンポリオール、ポリカーボネートポリオールから選ばれる1種以上のポリマーポリオールであることを特徴とする請求項1記載の水性ポリウレタン樹脂。
- ポリイソシアネート(a)と、
ポリマーポリオール(b)と、
分子内にカルボキシル基および少なくとも2個の活性水素含有基を有する化合物(c)とを反応させてなる末端にイソシアネート基を有するウレタンプレポリマーを、
水酸基を有する有機ジアミンを含む、有機ジアミン(d)で鎖延長し、
アルカノールアミン(e)で反応停止させる水性ポリウレタン樹脂の製造方法であって、
製造された水性ポリウレタン樹脂の水酸基価が10.0〜28.0mgKOH/g、
有機ジアミン(d)のモル数とアルカノールアミン(e)をモル数の比が3.0〜20.0、
となるように反応させたことを特徴とする水性ポリウレタン樹脂の製造方法。 - 請求項1または2記載の水性ポリウレタン樹脂を用いることを特徴とする水性印刷インキ。
- 基材に請求項4記載の水性印刷インキを印刷してなるラミネート積層体。
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