JP2014088465A - インキ用ポリウレタン樹脂組成物及び印刷インキ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 樹脂中の炭素に共有結合した、アミノ基及び/またはイミノ基を有する化合物(I)を反応させたポリウレタン樹脂(a)を含有するインキ用樹脂組成物、該組成物を含有した印刷インキ、該印刷インキを用いた印刷物、該印刷インキを用いたラミネート積層体。
【選択図】 なし
Description
(1)ポリオール類とポリイソシアネート類とを反応してウレタン樹脂を製造する際に、樹脂中の炭素に共有結合した、アミノ基及び/またはイミノ基を有する化合物(I)〔以下、化合物(I)と記す。〕を添加して反応する方法。
(2)ポリオール類とポリイソシアネート類とをイソシアネート基過剰で反応させ、得られたイソシアネート末端ウレタン樹脂に、化合物(I)を反応させる方法。
(3)ポリオール類とポリイソシアネート類とをイソシアネート基過剰で反応させ、得られたイソシアネート末端ウレタン樹脂に、化合物(I)と鎖伸長剤とを反応させる方法。
全固形分の0.5重量%未満であれば、トラッピング不良を軽減する効果に乏しく、また、4.0重量%を超えると、樹脂の粘度が著しく高くなる、ないしは、ゲル化に至り、望ましい印刷粘度とインキ皮膜物性とを両立するような顔料/樹脂比にできない点から好ましくない。
撹拌機、温度計、ジムロ−ト型還流冷却管、及び窒素ガス導入管を備えた、0.5リットルの四ツ口フラスコに水酸基価112.2 (mgKOH/g)、分子量1,000の3−メチル−1,5−ペンタンジオールとアジピン酸との縮合物15.9部、水酸基価112.2 (mgKOH/g)、分子量1,000のポリプロピレングリコール143.1部、水酸基価56.1 (mgKOH/g)、分子量1,000のポリエチレングリコールモノメチルエーテル19.0部、1,1,1−トリメチロールプロパン0.9部、2−2ビス(ヒドロキシメチル)プロピオン酸1.6部を仕込み、窒素ガスを流し、撹拌しながら50℃に昇温した。続いて、イソホロンジイソシアネート84.3部を加え、イソシアネート基の残存率であるNCO%が6.0%に達する迄90℃で反応し、ウレタンプレポリマー(A1)を得た。続いて、撹拌機、温度計、ジムロート型還流冷却管、及び窒素ガス導入管を備えた、2リットルの四ツ口フラスコに2−プロパノール694.0部、1−アミノ−3−アミノメチル−3,5,5−トリメチルシクロヘキサン28.6部、ジ−n−ブチルアミン5.0部、ポリアリルアミンPAA−03(ニットウボーメディカル(株)製) 7.6部を加え、40℃迄昇温した。次に、ウレタンプレポリマー(A1)264.8部を加え、40℃で4時間反応させて、固形分30%、重量平均分子量11,200、アミン価1.2 (mgKOH/g)の、ポリウレタンポリウレア樹脂のアルコール溶液(X1)を得た。
ついで、後述する方法で、墨色インキを調製し、各種性能を評価した。
撹拌機、温度計、ジムロ−ト型還流冷却管、及び窒素ガス導入管を備えた、0.5リットルの四ツ口フラスコに水酸基価56.1 (mgKOH/g)、分子量2,000のε−カプロラクトンを主原料とするポリカプロラクトンジオール36.2部、水酸基価37.4 (mgKOH/g)、分子量3,000のポリプロピレングリコール108.6部、水酸基価56.1 (mgKOH/g)、分子量2,000のポリテトラメチレングリコール36.2部、水酸基価102.0 (mgKOH/g)、分子550のポリエチレングリコールモノメチルエーテル44.2部、1,1,1−トリメチロールプロパン3.6部を仕込み、窒素ガスを流し、撹拌しながら50℃に昇温した。続いて、イソホロンジイソシアネート32.8部を加え、イソシアネート基の残存率であるNCO%が5.8%に達する迄90℃で反応し、ウレタンプレポリマー(A2)を得た。
続いて、撹拌機、温度計、ジムロート型還流冷却管、及び窒素ガス導入管を備えた、2リットルの四ツ口フラスコに2−プロパノール687.4部、1−アミノ−3−アミノメチル−3,5,5−トリメチルシクロヘキサン28.1部、ジ−n−ブチルアミン7.2部、後述する製造例6で得られたポリアリルアミン(paa−6)の20%水溶液 15.7部を加え、40℃迄昇温した。次に、ウレタンプレポリマー(A2)261.6部を加え、40℃で4時間反応させて、固形分30%、重量平均分子量13,800、アミン価0.7 (mgKOH/g)の、ポリウレタンポリウレア樹脂のアルコール溶液(X2)を得た。ついで、後述する方法で、墨色インキを調製し、各種性能を評価した。
撹拌機、温度計、ジムロート型還流冷却管、及び窒素ガス導入管を備えた、2リットルの四ツ口フラスコに2−プロパノール682.3部、1−アミノ−3−アミノメチル−3,5,5−トリメチルシクロヘキサン20.9部、ジ−n−ブチルアミン10.2部、ポリアリルアミンPAA−03(ニットウボーメディカル(株)製) 22.1部を加え、40℃迄昇温した。次に、ウレタンプレポリマー(A1)264.4部を加え、40℃で4時間反応させて、固形分30%、重量平均分子量14,500、アミン価1.2 (mgKOH/g)の、ポリウレタンポリウレア樹脂のアルコール溶液(X3)を得た。
ついで、後述する方法で、墨色インキを調製し、各種性能を評価した。
撹拌機、温度計、ジムロート型還流冷却管、及び窒素ガス導入管を備えた、2リットルの四ツ口フラスコに2−プロパノール700.0部、1−アミノ−3−アミノメチル−3,5,5−トリメチルシクロヘキサン21.8部、ジ−n−ブチルアミン12.1部、エポミンSP−018(日本触媒社製ポリエチレンイミン、分子量約1800)〕 2.2部を加え、40℃迄昇温した。次に、ウレタンプレポリマー(A1)263.9部を加え、40℃で4時間反応させて、固形分30%、重量平均分子量12,200、アミン価1.2 (mgKOH/g)の、ポリウレタンポリウレア樹脂のアルコール溶液(X4)を得た。
ついで、後述する方法で、墨色インキを調製し、各種性能を評価した。
撹拌機、温度計、ジムロート型還流冷却管、及び窒素ガス導入管を備えた、2リットルの四ツ口フラスコに2−プロパノール700.0部、1−アミノ−3−アミノメチル−3,5,5−トリメチルシクロヘキサン28.0部、ジ−n−ブチルアミン5.0部、アンカマイド375A(エアープロダクツ社製ポリアミドアミン) 3.1部を加え、40℃迄昇温した。次に、ウレタンプレポリマー(A1)263.9部を加え、40℃で4時間反応させて、固形分30%、重量平均分子量11,500、アミン価1.2 (mgKOH/g)の、ポリウレタンポリウレア樹脂のアルコール溶液(X5)を得た。
ついで、後述する方法で、墨色インキを調製し、各種性能を評価した。
濃塩酸(65%)1100g中に、水冷下5〜10℃で、かきまぜながらモノアリルアミン 570 g(10モル)を滴下する。滴下終了後、減圧下、60℃で水及び過剰の塩化水素を留去し、白色の結晶を得た。得られた結晶を、減圧下、80°Cで乾燥する。攪拌機、温度計、逆流冷却器、窒素ガス導入管を備えた2リットルの丸底フラスコ中に、前記の乾燥した結晶590gを水210gに溶解して、モノアリルアミン塩酸塩の70%水溶液を調製し、窒素ガスを通しながら、溶液を50℃に加温する。アゾ系開始剤:2、2’−ビス(N−フェニルアミジニル)−2、2’−アゾプロパン・ジ塩酸塩14gを蒸留水20m1に溶かして加える。2時間後から発熱するので、かきまぜながら冷却して、液温な48〜52℃に保つ。開始剤添加10時間後、攪拌を止め、得られた溶液に過剰のメタノール中に加え、白色の重合体(ポリアリルアミン塩酸塩)の沈殿が得た。得られた沈殿を炉別し、メタノールで洗浄して、モノアリルアミン塩酸塩を除去する。
次いで、得られたポリアリルアミン塩酸塩30gを蒸留水270gに溶かし、強塩基性イオン交換樹脂(アンバーライト−IRA −402)を通して塩酸を除去し、展開液(ポリアリルアミンの水溶液)を凍結乾燥して、ポリアリルアミン(paa−6)を得た。
得られたポリアリールアミンの重量平均分子量は、2000であった。
撹拌機、温度計、ジムロート型還流冷却管、及び窒素ガス導入管を備えた、2リットルの四ツ口フラスコに2−プロパノール700.0部、1−アミノ−3−アミノメチル−3,5,5−トリメチルシクロヘキサン32.6部、ジ−n−ブチルアミン7.2部を加え、40℃迄昇温した。次に、ウレタンプレポリマー(A2)260.2部を加え、40℃で4時間反応させて、固形分30%、重量平均分子量18,500、アミン価0.7 (mgKOH/g)の、ポリウレタンポリウレア樹脂のアルコール溶液(Y1)を得た。
ついで、後述する方法で、墨色インキを調製し、各種性能を評価した。
(墨インキの調製法)
ガラス瓶に1.5mmのガラスビーズを100部仕込み、実施例1を例に上げれば、IPAを44部、カーボンブラックとしてMONARCH460(キャボット・スペシャリティ・ケミカルズ・インク製)を11部、製造例1で得たポリウレタンポリウレア樹脂X1を40部、水を5部仕込んだ後、ペイントコンディショナーで1時間分散を行った後、金網でガラスビーズを濾過し、墨インキXB−1を得る。
前記製造例2〜5で得た樹脂を用いて、表1に記載の配合比率にて実施例1と同様の手順にてインキを調製した。
比較製造例1で得られた樹脂Y1を用いて、表2に記載の配合比率にて実施例1と同様の手順にてインキを調製した。
ガラス瓶に1.5mmのガラスビーズを100部仕込み、IPAを43部、カーボンブラックとしてMONARCH460(キャボット・スペシャリティ・ケミカルズ・インク製)を11部、フローレンG-700(共栄社化学株式会社製)を1部、ポリウレタンポリウレア樹脂Y1を40部、水を5部仕込んだ後、ペイントコンディショナーで1時間分散を行った後、金網でガラスビーズを濾過し、墨インキYB−2を得る。
表1及び表2に記載のインキの粘度をB型粘度計にて6rpmと60rpmの回転数で測定した。6rpmで測定した粘度を60rpmで測定した粘度で割り、TI値を求めた。TI値が3.0未満であれば実用上使用可能である。
(評価)
○:TI値が1.5未満
△:TI値が1.5以上〜3.0未満
×:TI値が3.0以上
表1及び表2に記載のインキを、片面にコロナ放電処理を施した二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム(東洋紡績株式会社製 E5102 12μm)の処理面にバーコーター#4にて展色する。ニチバンのセロファンテープ18mm幅を展色面に密着させたのち、セロファンテープを垂直方向に勢いよく引き剥がし、セロファンテープに付着するインキ皮膜の面積比率を目視評価した。
セロファンテープに付着するインキの面積比率30%未満であれば実用可能なレベルと判断できるが、よりセロファンテープに付着しない方が望ましい。
(評価)
◎:セロファンテープに付着するインキの面積比率0%
○:セロファンテープに付着するインキの面積比率10%未満
△:セロファンテープに付着するインキの面積比率30%未満
×:セロファンテープに付着するインキの面積比率30%以上
××:セロファンテープに付着するインキの面積比率80%以上
表1及び表2に記載のインキをIPAで希釈し、離合社製ザーンカップNo3で16秒になるように希釈した。調整したインキを、半ベタ版を取り付けたグラビア印刷機を用いて、片面にコロナ放電処理を施した二軸延伸ポリプロピレンフィルム(東洋紡績株式会社製 パイレンP−2161 20μm)の処理面に印刷を行った。印刷速度を100m/分、150m/分、200m/分と変更し、半ベタ版の非画線部のインキが掻き取り切れず、漏れ出したインキが二軸延伸ポリプロピレンフィルムに転移する現象(版かぶり)の発生度合を目視評価した。印刷速度100m/分の印刷条件で版かぶり現象が発生しなければ実用可能なレベルと判断できるが、より高印刷速度でも版かぶり現象が発生しない方が望ましい。
(評価)
◎: 印刷速度200m/minで版かぶり現象が発生せず
○: 印刷速度150m/minで版かぶり現象が発生せず
△: 印刷速度100m/minで版かぶり現象が発生せず
×: 印刷速度100m/minで版かぶり現象が発生
××: 印刷速度100m/minで版かぶり現象が酷く発生
表1及び表2に記載のインキをIPAで希釈し、離合社製ザーンカップNo3で16秒になるように希釈した。それを、グラデーション版を取り付けたグラビア印刷機を用いて、片面にコロナ放電処理を施した二軸延伸ポリプロピレンフィルム(東洋紡績株式会社製 パイレンP−2161 20μm)の処理面に印刷を行った。印刷速度を50m/min、80m/minと変更し、グラデーション版のハイライト部(セル容積:5%、10%)でのインキの欠落(カスレ)発生の有無を目視評価した。印刷速度80m/min以上の印刷条件でセル容積10%部分にカスレ発生しなければ実用可能なレベルと判断できるが、より低印刷速度および低セル容積%部分でもカスレが発生しない方が望ましい。
(評価)
◎: 印刷速度50m/分でカスレ発生なし
○: 印刷速度80m/分でカスレ発生なし
△: 印刷速度80m/分,セル容積5%でカスレ発生するがセル容積10%
でカスレ発生なし
×: 印刷速度80m/分,セル容積10%でもカスレが顕著に確認できる
MONARCH460(キャボット・スペシャリティ・ケミカルズ・インク社製):カーボンブラック、粒子サイズ27nm、BET比表面積84m2/g
フローレンG−700(共栄社化学株式会社製):カルボキシ基含有ポリマー変性物
なお、数平均分子量、重量平均分子量は、下記の方法で測定した。
・GPC(ポリスチレン換算)
・東ソー(株)社製HLC8220システム
・条件
分離カラム:東ソー(株)製TSKgelGMHHR−Nを4本使用。カラム温度:40℃。移動層:和光純薬工業(株)製テトラヒドロフラン。流速:1.0ml/分。試料濃度:1.0重量%。試料注入量:100マイクロリットル。検出器:示差屈折計。
Claims (9)
- 樹脂中の炭素に共有結合した、アミノ基及び/またはイミノ基を有する化合物(I)を反応させたポリウレタン樹脂(a)を含有するインキ用樹脂組成物。
- 前記アミノ基及び/またはイミノ基を有する化合物(I)が、ポリエチレンイミン、ポリビニルアミン、ポリアリルアミン、ポリオルニチン、ポリリジンおよびポリアミドアミンからなる群から選ばれる1種以上の化合物である請求項1記載のインキ用樹脂組成物。
- ポリウレタン樹脂(a)が、ポリエステルジオール、ポリエーテルジオール、ジヒドロキシカルボン酸、及びアルキルジオールからなる群から選ばれる一種以上のジオールとイソシアネート化合物とを反応させて得たウレタンプレポリマーを、前記アミノ基及び/またはイミノ基を有する化合物(I)、アミノ基含有鎖伸長剤、及び反応停止剤とを反応して得られる樹脂である請求項1記載のインキ用樹脂組成物。
- 顔料を含有する請求項1〜3のいずれか一つに記載のインキ用樹脂組成物。
- 更に、有機溶剤を含有する1〜4のいずれか一つに記載のインキ用樹脂組成物。
- 前記有機溶剤が、アルコール、ケトンおよび酢酸エステルからなる群より選ばれる単一の溶剤成分(b)である請求項5記載のインキ用樹脂組成物。
- 請求項1〜6のいずれか1つに記載のインキ用樹脂組成物を用いた印刷インキ。
- 請求項7記載の印刷インキを用いた印刷物。
- 請求項7記載の印刷インキを用いたラミネート積層体。
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