JP2013529248A - Uvオーバープリント塗料用の新規マット剤 - Google Patents
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Abstract
Description
UV塗料、UVオーバープリント塗料又は印刷インクのマット化は、以前から大きな問題である。他の被覆系とは異なり、UV塗料及びUVオーバープリント塗料では硬化の間に収縮を生じない。それにより粗い表面が形成されず、かつマット剤として添加される粒子はそれらのマット効果を発揮することができない。
従って、UV塗料、UVオーバープリント塗料及び印刷インクのマット化に特に開発された、二酸化ケイ素をベースとするマット剤に依然として高い需要がある。
意外にも、多重結合を有するオルガノポリシロキサンでの二酸化ケイ素の表面変性は、UV塗料、UVオーバープリント塗料及び印刷インク、特にUV硬化性透明塗料のマット剤として著しく適切である生成物を生じることが示された。
R1及び/又はR7=R2又は[R4]w−[R5]x−[R6]y−R8、
R2=R3又は≠R3は、1〜24個の炭素原子を有する同じ又は異なるアルキル基又はアルキレン基、又は場合により置換された24個までの炭素原子を有するフェニル基から成り、
R4=式O、NH、NR2、Sの二価の基、又は式(OSi(CH3)2)uの基であり、ここでu=1〜200であり、
R5=1〜24個の炭素原子を有する同じ又は異なるアルキル基又はアルキレン基であり、又は
CnH2n-fR2 f−R4−CmH2m-gR2 gであり、ここで、
f=0〜12、
g=0〜12、
n=1〜18、
m=1〜18、
R6=O−(C2H4-aR2 aO)b(CcH2cO)dであり、ここで、
a=0〜3であり、
b=0〜100であり、
c=2〜12であり、
d=0〜100であり、
合計(b+d)=1〜200であり、
かつ個々のポリオキシアルキレン部分(C2H4-aR2 aO)bと(CcH2cO)dの順番は、任意であってよく、かつ特にブロックコポリマー、例えばランダムポリマーならびにそれらの組合せが含まれる、又は
R6=Oe−ChH2h−CiH2i-jR9 jであり、ここで、
e=0又は1であり、
h=0〜24であり、
i=0〜24であり、
j=1〜3であり、
合計(w+e)=0〜1であり、及び
それぞれR9は、式O、ヒドロキシル基の二価の基であり、式ChH2hの基、又は式CkH2k-1(OH)1の基であり、ここで、
k=0〜24であり、かつ
l=1〜3であり、
R8=水素基又は一価の有機基であり、y=1である場合には、1分子当たり少なくとも1つの水素基が存在するべきであり、又はOH基又は一価の有機基であり、y=0である場合には、1分子当たり少なくとも1つのOH基が存在する、
v=0〜200、
w=0又は1、
x=0又は1、
y=0又は1、
z=0〜200であり、
合計(w+x+y)=1〜3であり、及び
z=0である場合には、R1及び/又はR7は、[R4]w−[R5]x−[R6]y−R8であり、x=0である場合には、w=0である]
のヒドロキシ官能性及び/又はポリオキシアルキレン変性シロキサン誘導体で、アクリル酸及び/又はメタクリル酸、又はアクリル酸エステル及び/又はメタクリル酸エステルのエステル化又はエステル交換により得られるオルガノポリシロキサンを使用するのが特に有利である。
a)アルカリ金属ケイ酸塩溶液を有利にはアルカリから弱酸性条件下に酸性化剤と反応させる、
b)場合により更に酸性化剤を添加し、pH値を7〜2に調節し、二酸化ケイ素懸濁液を得る、
c)場合により、沈殿した固体を濾別する、及び
d)場合により、固体を長時間の乾燥、例えば、回転管式乾燥機又はプレート式乾燥機により乾燥させるか、又は短時間の乾燥、例えば、噴霧乾燥機、スピンフラッシュ乾燥機により乾燥させ、生成物が10%未満の残留湿分を有するようにし、
e)このように得られた二酸化ケイ素をオルガノポリシロキサンで処理する。
塗料の透過率の決定
透過率の測定は、ANALYTIK JENA GmbH社のUV/Vis−分光光度計Specord 200を用いて基準物としての空気に対して1cm石英セル中、室温で実施した。スリット幅及びステップ幅は2nmであった。
DBP吸着(DBP数)は、二酸化ケイ素の吸着の指標であり、以下のようにDIN規格53601に倣って決定した:
実施
湿分含有量0質量%〜10質量%を有する(場合により湿分含有量は乾燥室中105℃で乾燥させることにより調節する)粉末状又はビーズ状の二酸化ケイ素12.50gをブラベンダー吸液計"E"のニーダー室(文献番号279061)に挿入した。顆粒状の場合には、3.15〜1mmの篩フラクション(Retsch社のステンレススチール篩)を使用した(プラスチックスパチュラにより3.15mmの孔サイズを有する篩を通して顆粒をゆっくり押し通す)。連続した混合で(ニーダーのブレードの周辺速度:125rpm)フタル酸ジブチルをDosimatブラベンダーT90/50を用いて室温で4ml/分の速度で混合物に滴加した。混入は僅かな力しか必要とせず、かつデジタル表示によりモニターされる。
DBP吸着はg/100gで記載され、かつ以下の式を用いて測定されたDBPの消費から計算される。20℃でのDBPの密度は通常は1.047g/mlである。
この方法によりISO787−2に倣って、二酸化ケイ素の揮発性部分(以下に簡潔にするため"湿分含有量"と称することにする)は、105℃で2時間乾燥した後に決定した。この乾燥減量は一般に主に水の湿分から成る。
粉末、ビーズ又は顆粒の形の二酸化ケイ素10gのうち0.1mg(初期量E)を密閉蓋(直径8cm、高さ3cm)の付いた乾いた秤量ガラス中に正確に秤量した。蓋を開けたまま、試料を乾燥室中105±2℃で2時間乾燥させた。引き続き、秤量ガラスを封止し、かつ乾燥剤としてのシリカゲル含有のデシケーター室中で室温まで冷却した。最終質量Aを重量測定によりに決定した。湿分含有量(%)を(E(g)−A(g))*100%/E(g)として決定した。測定を二重試験として実施した。
装置:レーザー回折装置LS230(コールター社)
超音波ロッドBandelin(Typ HD 2200、Horn DH13G付き)
冷却浴 80ml
エッペンドルフピペット 5ml
遠心分離ガラス、高さ7cm、直径3cm
ペトリ皿、高さ4cm、直径7cm、
Dewar容器、高さ21cm、直径4cm
デジタルサーモメター(精度±0.1K)、
化学物質:エタノール(Merck社)、トリトンX−100(Merck社)、ヘキサメタリン酸ナトリウム(Baker社)。
オフセット測定(1×日数)、調節、バックグラウンド測定、測定濃度の調節、試料情報の入力、測定情報の入力、2つの測定の開始、自動濯ぎ、PIDSデータ。
装置:Stroehlein Instruemts社からのCマット500
分析バランス、蓋付き石英ボート、ピンセット、計量スプーン
試薬:Euro−分析コントロール試料077−2(Stroehlein Instruemts社)酸素
まずコントロール試料を測定した。このために、試料0.14〜0.18gを分析秤上の完全に焼成され冷却された石英ボートに秤量して入れた。出発キーを作動した場合に秤量を実施した。それというのも、秤がC−matと連結しているからである。ボートを30秒以内に燃焼管の真ん中までスライドさなくてはならない。燃焼が終わった後に、測定値をインパルスに変換し、かつコンピューターにより評価した。2つ以上の決定を実施した。場合によっては装置の係数を新たに設定しなくてはなたない。係数は以下の式により計算した:
係数を決定した後に、二酸化ケイ素試料を測定した。このために、それぞれケイ酸0.04〜0.05gを石英ボートに秤量して入れ、かつボールを石英蓋で覆った。引き続き、コントロール試料と同じようにケイ酸試料に測定を行った。>0.005%の偏差の場合に、3番目の測定及び必要な場合には更なる測定を実施し、かつ平均値を計算した。
結果は 小数点以下2桁の%Cで記載されている。
"C−mat500"の取扱いはStroehlein Instruments社の取扱説明書を引用することができる。
基準
コートフィルム表面を意図的に粗くすることにより反射能に与える影響は、マット化するケイ酸の著しい特徴である。従って反射率計の値はマット化されたコートフィルムの特徴づけにとって重要な判断基準である。
この方法を用いて、反応能についての直接的な情報、ひいては被覆フィルム表面の光沢特性、ならびにその粗さの度合いについて直接的な情報を与える。
DIN67530による測定ジオメトリーを有する反射率計、DIN67530により試験(例えば、Haze−gloss、BYK Instruments社)。
測定の前提条件は、測定すべきコートフィルム表面が平らで綺麗であり、かつ完全に硬化していることである。測定は、試料の少なくとも3箇所で実施される。個々の測定の間で偏差が大きすぎる場合には、一般に新たに個々の箇所で更に測定を行うか、又は個々の測定の数を3回よりも多くしなくてはならない。BYKヘイズグロスでは、ディスプレイにおいて測定の標準偏差が示される。標準偏差sが>0.5である場合には、上記の方法を実施するのが好ましい。平均値は小数点以下1桁まで表示されるべきである。
マット化されたオーバープリント塗料フィルム表面の特徴付けの際に、60°の測定ジオメトリーでの測定が実証されるべきである。
基準
二酸化ケイ素をベースとするマット剤は、塗料のレオロジー特性を変える。これらの変化は非ニュートン流体挙動、例えば、降伏点、構造粘度効果、チキソトロピー効果の構成において明白になる。一般的に、この効果はボールベアリングに搭載された回転粘度計を用いて測定可能である。
アントンパール(Anton Paar)
メスシリンダーCC27
メスシリンダーCC39
使い捨て測定ビーカー
コントロール及び評価コンピューター
運転装置
測定系
二軸シリンダー測定系は、測定部材、使い捨て測定ビーカー及び測定ビーカーホルダーから成る。2つの異なる測定部材が利用可能である。
マット剤が透明な塗料において使用される場合には、使用されるマット剤及びバインダー系によって多少なりとも特徴的なヘイズが生じ、これは透明なコートフィルムに青色がかったアンダートーンを与える。その結果、この効果はブルーヘイズとも称される。マット剤の分析試験データは、この効果について帰納的推理を提供できない。デンシトメター又は色測定装置を使用して、この効果を相応して製造されたマットコート上で測定法により検出することができる。
グレタグ−マクベス−スペクトロアイ(Gretag Macbeth SpectroEye)熱量計
運転装置
キャリブレーション
装置はセルフキャリブレーションのルーチンを提供する。これは装置のスイッチが入った直後に行われる。
メインメニュー>セッティング>ユーザー関連>標準的な測定>測定条件、以下のセッティングを選択するのがよい:
パラメーター セッティング
物理フィルター No
ホワイトリフェレンス Abs
光源 D65
観察角度 10°
標準密度 DIN
測定ウィンドウ>測定フラクションでは、ファンクション"density"を選択する。測定ウィンドウ>absolute/differenceでは、ファンクションを"absolute"にスイッチする。測定ウィンドウ>grafic/numericでは、ファンクションを"numeric"にスイッチする。測定ウィンドウ>density filterではフィルター"yellow"を選択する。ディスプレイでは、Dyは"density measurement with yellow filter"を示す。
回転ウィールを"sample"にしながら測定ウィンドウで装置をセットする。測定ボタンを押すことにより測定を開始する。少なくとも5回測定を実施する。測定箇所に、亀裂、内包物、傷、気泡などのような破損を有さないように注意すべきである。最低値と最高値の間の最も許容可能な偏差は、D=0.05である。確認された測定データから平均値(自動的にアクティブにしない限り)を形成するべきである。
使用前に、光沢のあるベース塗料を2000rpmでパドル撹拌機を用いてホモジナイズした。このベース塗料の100質量部で、相応する基準パターンに対して種々のマット剤を試験した;
a)同じ初期量で(塗布したマット塗料の反射率計の値の違いを説明するため)
b)異なる初期量で(15μmのドライフィルム厚で同じ反射率計の値を得るため)、及び
c)異なる初期量で(同じ粘度で達成可能な反射率計の値を決定するため)。スパチュラを使用して注意深く挿入した後に、パドル撹拌機を用いてマット剤を350mlのPEビーカー中、2000rpmで10分間分散させた。
本発明によるマット剤の製造
Hosokawa AlpineAG社の対向ジェット流動床ミルAFG200 Aeroplex中、Evonik Degussa GmbH社の沈降ケイ酸ACEMATT(登録商標)HK400を76℃の粉砕空気流入温度(粉砕室の内部温度=60℃)及び0.4バール(絶対)の圧力で粉砕し、かつEvonik Goldschmidt GmbH社のシリコーンポリエーテルアクリレートTego(登録商標)Rad 2300で被覆した。
Claims (25)
- UV塗料において、該塗料が少なくとも1つの表面変性二酸化ケイ素を含み、その際、前記二酸化ケイ素粒子の少なくとも一部が少なくとも1つのオルガノポリシロキサンで被覆されていて、かつ少なくとも1つのオルガノポリシロキサンが少なくとも1つの多重結合を有していることを特徴とする、UV塗料。
- 二酸化ケイ素が、沈降ケイ酸又は熱分解法ケイ酸又はセミゲル又はシリカゲル、有利には沈降ケイ酸である、請求項1に記載のUV塗料。
- 表面変性二酸化ケイ素は、以下の物理−化学的パラメーターのうち少なくとも1つ:
d50:1μm〜50μm、有利には1μm〜40μm、特に有利には1μm〜30μm、とりわけ有利には2μm〜20μm、及び極めて有利には3μm〜15μm、
DBP:100g/100g〜600g/100g、有利には150g/100g〜500g/100g、特に有利には200g/100g〜450g/100g、及び極めて有利には250g/100g〜400g/100g、
C含有量:1質量%〜20質量%、有利には1質量%〜10質量%及び特に有利には2質量%〜8質量%
を有する、請求項1又は2に記載のUV塗料。 - 表面変性二酸化ケイ素は、nD20=14000〜15000の屈折率を有し、変性された前記の表面変性二酸化ケイ素5質量%を含有しているUV塗料の透過率を、ポリエレンワックスで処理された参照の二酸化ケイ素5質量%を含有する同じUV塗料と比較して少なくとも20%改善する、請求項1から3までのいずれか1項に記載のUV塗料。
- 参照の二酸化ケイ素は、ACEMATT(登録商標)OK 607である、請求項4に記載のUV塗料。
- オルガノポリシロキサンは、少なくとも1つの炭素−炭素−二重結合及び/又は少なくとも1つの炭素−炭素−三重結合を有する、請求項1から5までのいずれか1項に記載のUV塗料。
- オルガノポリシロキサンは、シリコーンポリエーテルアクリレートポリマー及び/又はシリコーンポリエーテルメタクリレート−ポリマー、有利にはヒドロキシ官能性シロキサン及び/又はポリアルキレン変性シロキサンのアクリル酸エステル及び/又はメタクリル酸エステルである、請求項6に記載のUV塗料。
- ポリシロキサンは、5質量%〜50質量%、有利には5質量%〜40質量%、特に有利には10質量%〜30質量%、及び極めて有利には10質量%〜20質量%過剰のポリエーテルを有する、請求項7に記載のUV塗料。
- 透明塗料又は顔料着色塗料である、請求項1から8までのいずれか1項に記載のUV塗料。
- 反応性モノマー又はオリゴマー、有利にはアクリレート又は置換アクリレート、特に有利にはエポキシ、ポリエステル、ポリエーテル、オリゴエーテル又はポリウレタンアクリレートをベースとする結合剤を含む、請求項1から9までのいずれか1項に記載のUV塗料。
- オルガノポリシロキサン変性二酸化ケイ素3質量%〜30質量%、有利には5質量%〜20質量%及び特に有利には8質量%〜15質量%及び/又は光開始剤、流れ調整剤、酸化防止剤、顔料、微結晶ワックス、有機溶剤及び水からなる群から選択される少なくとも1つの成分を含む、請求項1から10までのいずれか1項に記載のUV塗料。
- 請求項1から8までのいずれか1項に記載の表面変性二酸化ケイ素を製造する方法において、該方法は乾燥した二酸化ケイ素又は二酸化ケイ素の懸濁液又はフィルターケーキを、少なくとも1つの多重結合を有する少なくとも1つのオルガノポリシロキサンと接触させることを特徴とする、請求項1から8までのいずれか1項に記載の表面変性二酸化ケイ素を製造する方法。
- 以下の工程のうち少なくとも1つ:
a)アルカリ金属シリケート溶液と酸性化剤とを、有利にはアルカリから弱酸性条件下で反応させ、
b)酸性化剤を更に添加して、7〜2のpH値に調節し、二酸化ケイ素懸濁液を得て、
c)沈降固体を濾別し、かつ
d)固体を長時間の乾燥、例えば、回転管式乾燥機又はプレート式乾燥機により、又は短時間の乾燥、例えば噴霧乾燥機、スピンフラッシュ乾燥機により乾燥させ、生成物が10%未満の残留湿分を有するようにする、
e)このように得られた二酸化ケイ素を、少なくとも1つの多重結合を有する少なくとも1つのオルガノポリシロキサンで処理する
を含む、請求項12に記載の方法。 - 請求項6から8までのいずれか1項に記載の表面変性ポリシロキサン0.5質量%〜30質量%を添加する、請求項12に記載の方法。
- 工程c)により濾別され、かつ場合により脱イオン水で洗浄した二酸化ケイ素を、水又は硫酸、又は水と硫酸との混合物で再懸濁させ、かつ引き続き請求項6から8までのいずれか1項に記載の表面変性オルガノポリシロキサンを懸濁液に添加し、かつこのように得られた懸濁液を乾燥、有利には噴霧乾燥し、特に有利には生成物が10質量%未満の残留湿分を有するようにする、請求項13又は14に記載の方法。
- 工程d)による二酸化ケイ素を、請求項6から8までのいずれか1項に記載の表面変性オルガノポリシロキサンと混ぜ、及びよく混合し、有利には0分〜120分間の間混合する、請求項13又は14に記載の方法。
- ケイ酸及びオルガノポリシロキサンを0時間〜2時間更に混合する及び/又は20℃〜150℃で熱処理する、請求項16に記載の方法。
- 表面変性二酸化ケイ素の乾燥の後に、粉砕を実施する及び/又は50μmを上回る直径を有する粒子を分離する、請求項12から17までのいずれか1項に記載の方法。
- 二酸化ケイ素、有利には沈降二酸化ケイ素又は熱分解法二酸化ケイ素又はセミゲル又はシリカゲルを粉砕装置、有利には噴射ミル内で同時に粉砕し、かつ表面変性する、請求項12に記載の方法。
- 粉砕ガスは、4バール(絶対)以下の圧力及び/又は180℃以下の温度、有利には100℃未満の温度を有する、請求項19に記載の方法。
- 請求項12から20までのいずれか1項に記載の方法工程を含む、UV塗料を製造する方法。
- 請求項1から8までのいずれか1項に定義される、又は請求項12から20までのいずれか1項に記載の方法により製造されたオルガノポリシロキサン変性二酸化ケイ素を、UV塗料組成物に混和する、請求項21に記載の方法。
- UVオーバープリント塗料を製造するための、請求項1から11までのいずれか1項に記載のUV塗料組成物の使用。
- 請求項1から11までのいずれか1項に記載の塗料組成物の使用下に得られるUVオーバープリント塗料。
- 請求項1から8までのいずれか1項に定義される、又は請求項12から20までのいずれか1項に記載の方法により製造されたオルガノポリシロキサン変性二酸化ケイ素を、UVオーバープリントインク組成物に混和する、請求項21に記載の方法。
Applications Claiming Priority (3)
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