JP2014185324A - ロジン変性フェノール樹脂、オフセット印刷インキ用バインダー樹脂、オフセット印刷インキ用樹脂ワニス組成物およびオフセット印刷インキ組成物 - Google Patents

ロジン変性フェノール樹脂、オフセット印刷インキ用バインダー樹脂、オフセット印刷インキ用樹脂ワニス組成物およびオフセット印刷インキ組成物 Download PDF

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亀 四方
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幸明 山本
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Abstract

【課題】オフセット印刷インキのバインダー樹脂として用いた場合において、インキ被膜の耐摩擦性および光沢を同時に改善することができる新規なロジン変性フェノール樹脂を提供すること。
【解決手段】ロジン(1)、ポリオール(2)、ならびに所定のアリールフェノール(p1)とホルムアルデヒド(F)との縮合物(3)、およびアルキルフェノール(p2)とホルムアルデヒド(F)との縮合物(4)を反応させてなり、かつ(3)成分と(4)成分の重量比〔(3)/(4)〕が2/8〜6/4であることを特徴とする、ロジン変性フェノール樹脂。
【選択図】なし

Description

本発明は、ロジン変性フェノール樹脂、オフセット印刷インキ用バインダー樹脂、オフセット印刷インキ用樹脂ワニス組成物およびオフセット印刷インキ組成物に関する。
近年、印刷技術の進歩に伴い、美しい印刷物が提供されるようになってきている。これらの印刷物は種々の印刷方法で提供されるが、その経済性や品質面よりオフセット印刷法が主流となっている。カラーのオフセット印刷では、黄、紅、藍および墨インキの4色のインキを重なり合わせることにより、色彩の微妙な表現が可能になる。
ところで近年、環境に対する関心の高まりから、オフセット印刷用紙に用いる古紙の割合が増えてきている。古紙の使用は、紙料の確保と同時に、ゴミの減量や低資源の有効利用に繋がるが、古紙を用いて得られる印刷物は、インキ被膜の耐摩擦性が一般に不十分であり、印刷面が剥がれやすくなるといった問題が生じている。
インキ被膜の耐摩擦性を向上させる一般的な手段としては、カルナバワックスや蜜ろう、パラフィンワックス等のワックスをインキに添加する方法が知られている。しかしこの方法、特許文献1によれば、ワックスはインキのビヒクルと相溶性が悪く、インキの流動性が低下し、印刷物の光沢を低下させることが多いとされる。
特開2003−221536号公報
本発明は、オフセット印刷インキのバインダー樹脂として用いた場合において、インキ被膜の耐摩擦性および光沢を同時に改善することができる新規なロジン変性フェノール樹脂を提供することを主たる課題とする。
本発明者は鋭意検討の結果、特定のフェノール化合物を原料とするフェノール−ホルムアルデヒド縮合物を用いたロジン変性フェノール樹脂によれば前記課題を解決しうる事を見出した。
すなわち、本発明は、ロジン(1)、ポリオール(2)、ならびに下記構造式で表わされるアリールフェノール(p1)とホルムアルデヒド(F)との縮合物(3)、およびアルキルフェノール(p2)とホルムアルデヒド(F)との縮合物(4)を反応させてなり、かつ(3)成分と(4)成分の重量比〔(3)/(4)〕が2/8〜6/4であることを特徴とする、ロジン変性フェノール樹脂に関する。
(式中、nは1〜3の整数を表す。)
また本発明は、当該ロジン変性フェノール樹脂からなるオフセット印刷インキ用バインダー樹脂に関する。
また本発明は、当該バインダー樹脂、ゲル化剤およびインキ用溶剤を含有するオフセット印刷インキ用樹脂ワニスに関する。
また本発明は、当該印刷インキ用樹脂ワニス組成物を含有する印刷インキ組成物に関する。
本発明に係るロジン変性フェノール樹脂は、特に、オフセット枚葉インキ(枚葉インキ)、オフセット輪転インキ(オフ輪インキ)、水なしオフセットインキ等のオフセット印刷インキ用樹脂として有用であり、オフセット印刷インキ被膜の耐摩擦性および光沢の向上に寄与する。また、当該ロジン変性フェノール樹脂は高分子量、高軟化点であるため、印刷インキの耐ミスチング性を改善できる他、印刷インキの耐乳化性を向上させることができる。
また、本発明に係る樹脂ワニスは、前記ロジン変性フェノール樹とゲル化剤とを反応させてなる高弾性の組成物であるため、オフセット印刷インキの高速印刷適性を改善し、かつインキ被膜の耐摩擦性および光沢の向上に貢献する。
また、本発明に係るオフセット印刷インキ組成物は高速印刷適性に優れて、特に耐ミスチング性や、耐乳化性に優れる他、インキ被膜の耐摩擦性および光沢においても優れる。耐摩擦性と光沢の双方に優れることから、例えばマットコート紙のような、印刷物に落ち着きや高級感等を与える高級用紙にも適する。
本発明に係るロジン変性フェノール樹脂は、ロジン(1)(以下、(1)成分という。)、ポリオール(2)(以下、(2)成分という。)、ならびに所定のアリールフェノール(p1)(以下、(p1)成分という。)とホルムアルデヒド(F)(以下、(F)成分という。)との縮合物(3)、およびアルキルフェノール(p2)(以下、(p2成分という。)とホルムアルデヒド(F)との縮合物(4)を反応させてなり、かつ(3)成分と(4)成分の重量比〔(3)/(4)〕が2/8〜6/4となる範囲で使用し反応させることにより得られる樹脂である。
(1)成分としては、例えば、ガムロジン、トール油ロジン、ウッドロジン等の天然ロジン;該天然ロジンから誘導される重合ロジン;該天然ロジンや重合ロジンを不均化または水素添加して得られる安定化ロジン;該天然ロジンや重合ロジンに不飽和カルボン酸をディールス・アルダー反応させることにより得られる不飽和酸変性ロジン等が挙げられ、これらは1種を単独で、または2種以上を組み合わせて用いることができる。また、不飽和カルボン酸としては、(無水)マレイン酸、フマル酸および(無水)イタコン酸等の不飽和ジカルボン酸や、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸およびケイ皮酸等の不飽和モノカルボン酸が挙げられる。また、該不飽和カルボン酸の使用量も特に限定されないが、通常、原料となるロジン100重量部に対して通常1〜30重量部程度である。
(2)成分としては、一分子中に2以上の水酸基を有する化合物であれば特に限定されず、各種公知のものを使用することができる。具体的には、例えば、エチレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオールおよび3−メチル−1,5−ペンタンジオール等のジオール類、グリセリン、トリメチロールプルパンおよびトリメチロールエタン等のトリオール類、ペンタエリスリトール、ジグリセリン、ジトリメチロールプロパンおよびジトリメチロールエタン等のテトラオール類等が挙げられ、これらは1種を単独で、または2種以上を組み合わせて使用することができる。これらのなかでも、本発明に係るロジン変性フェノール樹脂の軟化点や重量平均分子量等を制御し易く、またインキ被膜の耐摩擦性および光沢に寄与することから、前記トリオール類および/またはテトラオール類が好ましい。
(3)成分を構成する(p1)成分は、下記一般式(1)で表わされるアリールフェノール化合物である。
(式中、nは1〜3の整数を表す。)
また、(p2)成分としては、ブチルフェノール、オクチルフェノール、ノニルフェノールおよびドデシルフェノール等の、アルキル基の炭素数が1〜12程度、好ましくは4〜9のアルキルフェノールが挙げられ、これらは1種を単独で、または2種以上を組み合わせて用いることができる。
なお、(p1)成分および(p2)成分には、これら以外のフェノール類として、石炭酸、クレゾール、アミルフェノールおよびビスフェノールA等のその他のフェノール類を含めてもよい。
(F)成分としては、ホルマリンやパラホルムアルデヒドが挙げられ、これらは1種を単独で、または2種以上を組み合わせて用いることができる。
(3)成分および(4)成分は、各種公知の方法で製造することができる。具体的には、(3)成分を例にとると、(p1)成分と(F)成分を、F/P(モル比)が通常1〜3程度となる範囲内で、アンモニアおよびアミン等の有機塩基物質の存在下において付加・縮合反応させた場合には、レゾール型フェノール樹脂としての縮合物が得られる。また、(p1)成分と(F)成分を、をF/P(モル比)が通常0.5〜2程度となる範囲内で、蓚酸、硫酸、塩酸、メタンスルホン酸、パラトルエンスルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸等の有機酸の存在下において付加・縮合反応させた場合には、ノボラック型フェノール樹脂としての縮合物が得られる。また、いずれの縮合物も、必要によりさらに中和・水洗することができる。また、(4)成分の製造法も、(3)成分のそれに準ずる。(3)成分および(4)成分は、本発明に係るロジン変性フェノール樹脂の高分子量化の観点より、特にレゾール型フェノール樹脂であるのが好ましい。
本発明に係るロジン変性フェノール樹脂は、各種公知の製法により得ることができる。具体的には、(1)成分、(2)成分、(3)成分および(4)成分を所定量ずつ反応容器に仕込み、必要に応じて各種公知の触媒の存在下、150〜300℃程度の温度範囲にて1〜20時間程度反応させればよい。当該触媒としては前記有機酸や各種無機物質が挙げられ、該無機物質としては、酸化亜鉛、酸化マグネシウムおよび酸化カルシウム等の金属酸化物や、水酸化マグネシウムおよび水酸化カルシウム等の金属水酸化物、酢酸カルシウム、酢酸マグネシウムおよび酢酸亜鉛等の金属酢酸塩等を例示できる。
(1)成分、(2)成分、ならびに(3)成分および(4)成分の使用量は特に限定されないが、本発明に係るロジン変性フェノール樹脂を高分子量および高軟化点とし、かつインキ被膜の耐摩擦性および光沢を向上させる観点より、通常は以下の通りである。
(1)成分:41〜87重量%程度、好ましくは46〜73重量%
(2)成分: 3〜 9重量%程度、好ましくは 4〜 8重量%
(3)成分および(4)成分:9〜50重量%程度、好ましくは22〜46重量%。
また、本発明において(3)成分と(4)成分の重量比〔(3)/(4)〕は、インキ被膜の耐摩擦性および光沢の観点より、2/8〜6/4程度、好ましくは3/7〜5/5となる範囲である。
また、本発明に係るロジン変性フェノール樹脂を高分子量および高軟化点とし、かつ印刷インキの耐乳化性を向上させる観点より、(2)成分に含まれる全水酸基の当量数(OH)と、(1)成分に含まれる全カルボキシル基の当量数(COOH)との比(OH/COOH)を、通常0.5〜1.5程度となるように設定するのが好ましい。
本発明に係るロジン変性フェノール樹脂の物性は特に限定されないが、特にインキ被膜の耐摩擦性、光沢、乾燥性およびセット性等の観点より、重量平均分子量(ゲルパーミエーションクロマトグラフィーにおけるポリスチレン換算地をいう。以下、同様。)が10,000〜400,000程度、好ましくは20,000〜200,000であり、軟化点(JIS−K5903)が通常120〜200℃程度、好ましくは140〜200℃である。
本発明に係るオフセット印刷インキ用バインダー樹脂は、本発明に係るロジン変性フェノール樹脂を用いたものである。
本発明に係るオフセット印刷インキ用樹脂ワニスは、前記バインダー樹脂、ゲル化剤およびインキ用溶剤を含有するものである。
ゲル化剤としては、各種公知のものを特に制限なく用いることができる。具体的には、例えば、オクチル酸アルミニウム、ステアリン酸アルミニウム、アルミニウムトリイソプロポキシド、アルミニウムトリブトキシド、アルミニウムジプロポキシドモノアセチルアセテート、アルミニウムジブトキシドモノアセチルアセテート、アルミニウムトリアセチルアセテート等のアルミニウム系キレート剤や、2,4−トリレンジイソシアネート、トリメチロールプロパン・トリレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、ポリメチレンポリフェニルイソシアネート等のイソシアネート系キレート剤が挙げられる。
前記インキ用溶剤としては、植物油および/または石油系溶剤が挙げられる。
前記植物油としては、インキ用溶剤として用いられているものであれば各種公知のものを特に制限なく用いることができる。具体的には、例えば、アマニ油、桐油、サフラワー油、脱水ヒマシ油および大豆油等の飽和または不飽和の植物油や、当該植物油のエステルとして、アマニ油脂肪酸メチル、大豆油脂肪酸メチル、アマニ油脂肪酸エチル、大豆油脂肪酸エチル、アマニ油脂肪酸プロピル、大豆油脂肪酸プロピル、アマニ油脂肪酸ブチル、大豆油脂肪酸ブチル等を例示でき、これらは1種を単独で、または2種以上を組み合わせて用いることができる。これらの中でも、特にインキ被膜の乾燥性の観点より不飽和植物油が、特に境への負荷を考慮すると大豆油が好ましい。
前記石油系溶剤としては、インキ用溶剤として用いられているものであれば各種公知のものを特に制限なく用いることができる。具体的には、例えば、JX日鉱日石エネルギー(株)製の石油系溶剤である0号ソルベント、4号ソルベント、5号ソルベント、6号ソルベント、7号ソルベント、AFソルベント4号、AFソルベント5号、AFソルベント6号およびAFソルベント7号等が挙げられ、これらは1種を単独で、または2種以上を組み合わせて用いることができる。これらの中でも、環境への負荷を考慮すると、沸点が200℃以上であり、かつ芳香族炭化水素の含有率が1重量%以下のものが好ましい。
本発明に係るオフセット印刷インキ用樹脂ワニスは、前記バインダー樹脂、ゲル化剤およびインキ用溶剤を、100〜200℃程度の温度で加熱・混合することによって得られる。また、各成分の使用量も特に限定されないが、耐摩擦性および光沢を向上させる観点より、通常、以下の通りである。
バインダー樹脂:20〜55重量%程度、好ましくは30〜50重量%
ゲル化剤 :0〜3.0重量%程度、好ましくは0.2〜1.5重量%
インキ用溶剤 :45〜80重量%程度、好ましくは50〜70重量%
本発明の印刷インキ組成物は、前記樹脂ワニスと各種公知の顔料(黄色、紅色、藍色または黒色等)を含有するものであり、両者をロールミルやボールミル、アトライター、サンドミル等の公知のインキ製造装置において、適切なインキ恒数となるように練肉・調製することにより得られる。また、必要に応じてインキ流動性やインキ表面被膜を改善するために界面活性剤やワックス等の添加剤を併用できる。
以下、製造例、実施例をあげて本発明を更に具体的に説明するが、本発明を限定するものではない。なお、以下「部」とは重量部を示す。
なお、以下、「33%アマニ油粘度」とは、ロジン変性フェノール樹脂(固体)とアマニ油を1対2の重量比で加熱混合したものを、日本レオロジー機器(株)製のコーン&プレート型粘度計を用いて25℃で測定した粘度をいう。
また、「軟化点」とは、JIS K5903に準拠した測定値である。
また、「重量平均分子量測定」は、東ソー(株)製ゲルパーメーションクロマトグラフィー(商品名 HLC−8020)および東ソー(株)製カラム(商品名 TSK−GEL)を用いて得た測定値である。
<フェノール−ホルムアルデヒド縮合物(レゾール樹脂)の製造>
製造例1
撹拌機、分水器付き還流冷却管および温度計を備えた反応容器に、前記一般式(1)で表わされるフェノール(商品名「KUMANOX−3110」、KUMHO PETROCHEMICAL製。以下、「MSP」と略す。)1,000部、パラホルムアルデヒド444部、キシレン600部および水500部を仕込み、撹拌下に50℃まで昇温した。そして50℃において48%水酸化ナトリウム水溶液100部を仕込み、冷却しながら90℃まで徐々に昇温した後、2.5時間保温し、塩酸を滴下してpHを6付近に調整した。その後、ホルムアルデヒド等を含んだ水層部を除去することにより、レゾール樹脂の70%キシレン溶液を得た。
製造例2
製造例1と同様の反応容器に、p−t−オクチルフェノール1,000部、パラホルムアルデヒド444部、キシレン600部および水500部を仕込み、撹拌下に50℃まで昇温した。そして50℃において48%水酸化ナトリウム水溶液100部を仕込み、冷却しながら90℃まで徐々に昇温した後、2.5時間保温し、塩酸を滴下してpHを6付近に調整した。その後、ホルムアルデヒド等を含んだ水層部を除去することにより、レゾール樹脂の70%キシレン溶液を得た。
製造例3
製造例1と同様の反応容器に、p−ノニルフェノール1,000部、パラホルムアルデヒド416部、キシレン600部および水500部を仕込み、撹拌下に50℃まで昇温した。そして50℃において48%水酸化ナトリウム水溶液100部を仕込み、冷却しながら90℃まで徐々に昇温した後、2.5時間保温し、塩酸を滴下してpHを6付近に調整した。その後、ホルムアルデヒド等を含んだ水層部を除去することにより、レゾール樹脂の70%キシレン溶液を得た。
製造例4
製造例1と同様の反応容器に、p−ドデシルフェノール1,000部、パラホルムアルデヒド348部、キシレン600部および水500部を仕込み、撹拌下に50℃まで昇温した。そして50℃において48%水酸化ナトリウム水溶液100部を仕込み、冷却しながら90℃まで徐々に昇温した後、2.5時間保温し、塩酸を滴下してpHを6付近に調整した。その後、ホルムアルデヒド等を含んだ水層部を除去することにより、レゾール樹脂の70%キシレン溶液を得た。
<ロジン変性フェノール樹脂の製造>
実施例1
製造例1と同様の反応容器にガムロジン552部を仕込み、窒素雰囲気下で撹拌しながら230℃で溶融させた。ついで、ペンタエリスリトール52部および水酸化カルシウム2部を添加し、撹拌下に280℃において、酸価が20以下となるまでエステル化反応を実施した。ついで、反応系を230℃まで冷却した後、製造例2で得たレゾール樹脂(p−t−オクチルフェノール使用)の溶液236部(固形分166部)、さらに製造例1で得たレゾール樹脂(MSP使用)の溶液158部(固形分110部)を、230〜260℃の温度範囲内で計5時間かけて系内へ滴下した。滴下終了後、内容物の33重量%アマニ油粘度を8.0Pa・s程度となるように調整し、0.02MPaで10分間減圧後に取出すことにより、固形状のロジン変性フェノール樹脂を得た。なお、軟化点は168℃、および重量平均分子量は71,000であった。
実施例2
実施例1において、製造例2に係るレゾール樹脂溶液を299部(固形分209部)に、また製造例1に係るレゾール樹脂溶液を95部(固形分67部)にした他は同様にして、固形状のロジン変性フェノール樹脂を得た。なお、軟化点は170℃、および重量平均分子量は72,000であった。
実施例3
実施例1において、製造例2に係るレゾール樹脂溶液を173部(固形分121部)に、また製造例1に係るレゾール樹脂溶液を221部(固形分155部)にした他は同様にして、固形状のロジン変性フェノール樹脂を得た。なお、軟化点は166℃、および重量平均分子量は70,000であった。
実施例4
実施例1において、製造例2に係るレゾール樹脂溶液を361部(固形分253部)に、また製造例1に係るレゾール樹脂溶液を236部(固形分166部)にした他は同様にして、固形状のロジン変性フェノール樹脂を得た。なお、軟化点は168℃、および重量平均分子量は70,000であった。
実施例5
実施例1において、ポリオールとしてグリセリン23部、ジグリセリン31部を用いた他は同様にして、固形状のロジン変性フェノール樹脂を得た。なお、軟化点は166℃、および重量平均分子量は69,000であった。
実施例6
実施例1において、レゾール樹脂溶液として製造例3で得たレゾール樹脂溶液(p−ノニルフェノール使用)236部(固形分166部)、製造例1で得たレゾール樹脂溶液158部(固形分110部)にした他は同様にして、固形状のロジン変性フェノール樹脂を得た。なお、軟化点は165℃、および重量平均分子量は89,000であった。
実施例7
実施例1において、レゾール樹脂溶液として製造例4で得たレゾール樹脂溶液(p−ドデシルフェノール使用)236部(固形分166部)、製造例1で得たレゾール樹脂溶液158部(固形分110部)にした他は同様にして、固形状のロジン変性フェノール樹脂を得た。なお、軟化点は162℃、および重量平均分子量は110,000であった。
比較例1
実施例1において、製造例2に係るレゾール樹脂溶液を394部(固形分276部)とし、かつ製造例1に係るレゾール樹脂溶液を使用しなかった他は同様にして、固形状のロジン変性フェノール樹脂を得た。なお、軟化点は171℃、重量平均分子量は75,000であった。
比較例2
実施例1において、製造例2に係るレゾール樹脂溶液を331部(固形分232部)に、また製造例1に係るレゾール樹脂溶液を63部(固形分44部)にした他は同様にして、固形状のロジン変性フェノール樹脂を得た。なお、軟化点は170℃、および重量平均分子量は75,000であった。
比較例3
実施例1において、製造例2に係るレゾール樹脂溶液を142部(固形分99部)に、また製造例1に係るレゾール樹脂溶液を252部(固形分176部)にした他は同様にして、固形状のロジン変性フェノール樹脂を得た。なお、軟化点は164℃、および重量平均分子量は65,000であった。
比較例4
実施例1において、製造例2に係るレゾール樹脂溶液を使用せず、かつ製造例1に係るレゾール樹脂溶液を394部(固形分276部)にした他は同様にして、固形状のロジン変性フェノール樹脂を得た。なお、軟化点は160℃、重量平均分子量は55,000であった。

(印刷インキ用樹脂ワニス組成物の調製)
撹拌機、還流冷却管および温度計を備えた反応容器に、実施例1で得られたロジン変性フェノール樹脂を44部、大豆油を20部、石油系溶剤(AFソルベント7号)を35.3部仕込み、180℃にて1時間混合した。次いで60℃においてアルミ系キレート剤(商品名「ケロープEP−2」、ホープ製薬(株)製)を0.7部加え、190℃で1時間保温することによって、印刷インキ用樹脂ワニス組成物を得た。他の実施例および比較例のロジン変性フェノール樹脂についても同様にして印刷インキ用樹脂ワニス組成物を得た。
(印刷インキ組成物の調製)
前記実施例および比較例のワニスを用い、以下の配合割合で3本ロールミルにより練肉し、タック値が7.5±0.5、フロー値19.5±1.0となるよう適宜調整することによって、本発明に係る印刷インキ組成物とした。
フタロシアニンブルー(藍顔料) 18重量部
ゲルワニス 66〜71重量部
AFソルベント7号 11〜16重量部
(インキの性能試験)
光沢:インキ0.4mlをRIテスター(石川島産業機械(株)製)にてアート紙に展色した後、25℃、50%R.H.にて24時間調湿し、60゜−60゜の反射率を光沢計により測定した。光沢は数値が大きいほど良好であることを示し、結果を表2に示した。
耐摩擦性:光沢測定のために用意した展色物を、サザーランド型ラブテスター(テスター産業(株)製)を用い、2ポンド、20回の条件で試験した。インキ乾燥被膜の耐摩擦性が良好な順に○+、○、△、×で相対評価し、結果を表2に示した。

Claims (5)

  1. ロジン(1)、ポリオール(2)、ならびに下記構造式で表わされるアリールフェノール(p1)とホルムアルデヒド(F)との縮合物(3)、およびアルキルフェノール(p2)とホルムアルデヒド(F)との縮合物(4)を反応させてなり、かつ(3)成分と(4)成分の重量比〔(3)/(4)〕が2/8〜6/4であることを特徴とする、ロジン変性フェノール樹脂。
    (式中、nは1〜3の整数を表す。)
  2. ポリオール(2)が、トリオールおよび/またはテトラオールである、請求項1のロジン変性フェノール樹脂。
  3. 請求項1または2のロジン変性フェノール樹脂からなるオフセット印刷インキ用バインダー樹脂。
  4. 請求項3のバインダー樹脂、ゲル化剤およびインキ用溶剤を含有するオフセット印刷インキ用樹脂ワニス。
  5. 請求項4の印刷インキ用樹脂ワニス組成物を含有するオフセット印刷インキ組成物。

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