JP2014516368A - 放射線硬化性組成物 - Google Patents
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Abstract
本発明は、少なくとも一種のエチレン性不飽和化合物(A)、少なくとも一種の不活性ポリエステル樹脂(B)、及び(B)と異なる少なくとも一種の不活性樹脂(C)を含む放射線硬化性組成物に関する。本発明は更に、その調製及びその使用、特にインクにおける使用に関する。
Description
本発明は、プラスチック基材を含む様々な基材上での使用に適した不活性樹脂を含む放射線硬化性組成物、その調製及びその使用に関する。
市販のUVフレキソ印刷インクでは、柔軟なプラスチック基材への接着性が不十分である。特に、非極性プラスチック基材への接着性が不足している。
モノマーで希釈された「不活性」樹脂を使用することによりプラスチックへの接着性を高めることは理論的には可能であるが、それによりUV反応性が著しく低下することが多い。WO2008/015474及びWO2008/004002には、例えばテトラヒドロフルフリルアクリレート、N−ビニルカプロラクタム及びフェノキシエチルアクリレート中に溶解した不活性樹脂を用いた印刷インクが開示されている。これらに開示されたインクは、低すぎるUV反応性及び未硬化のモノマーの移行のために、フレキソ印刷用途及び/又は食品包装での使用に適していない。
多官能アクリレートの添加によりUV反応性を高めることはできるが、添加は、硬化後の収縮量の増加のために接着性への悪影響を有している。
それ故に、接着性を高めるべく、UV硬化性のフレキソ印刷インクの塗布前に、プラスチック基材上に接着プライマーが一般に塗布されている。
従って、プラスチック基材への接着性が向上しており、望ましくは、許容可能なUV反応性、良好な顔料濡れ性(wetting properties)及び中間粘度を有する放射線硬化性インク用バインダが必要とされている。プライマーが不要である場合、塗布工程がより容易になり、及び/又は、費用効果がより効率的になる。
本発明のUV硬化性インク用バインダ及びインクは、前記問題の内の一つ又は複数に対する解決策を備えている。
こうした背景に対して、本発明者らは今般、少なくとも一種のエチレン性不飽和化合物(A)及び少なくとも二種の異なる不活性樹脂を含む放射線硬化性組成物を提供する。第1の不活性樹脂(B)は、有利なことには、第2の不活性樹脂(C)と異なる。好ましくは、不活性樹脂(B)及び(C)ではタイプが異なる。好ましくは、不活性樹脂(C)はポリエステル樹脂ではない。
具体的には、少なくとも一種のエチレン性不飽和化合物(A)、少なくとも一種の不活性ポリエステル樹脂(B)、及び(B)と異なる少なくとも一種の不活性樹脂(C)を含む放射線硬化性組成物が提供される。この組成物は、インクビヒクル(ink vehicle)として有用なバインダ組成物として特に適している。
「不活性樹脂」とは、重合工程に関与しない樹脂を意味する。このような樹脂は、硬化性反応基をほとんど又は全く含まない。「硬化性反応基」は、本発明の放射線硬化性組成物がエネルギー放射線、例えば、UV放射線、電子ビーム及び/又は化学線に曝される際に起きる硬化反応に関与することができるものである。製造における不完全さ又は保存時の分解から、基本的に反応基がないとみなされる樹脂が実際には少数の反応基を有する可能性がある。1キログラム当たり0.1以下の当量の硬化性反応基を有する樹脂が好ましく、より好ましくは0.01以下であり、より一層好ましくは0.003以下であり、とりわけより一層好ましくは0.001以下であり、最も好ましくは全く有さない。
放射線硬化性組成物に使用されるいくつかの共通の反応基は、例えば(メタ)アクリル基及び/又はビニル基の形を取る二重結合である。それ故に、(メタ)アクリル及び/又はビニル基を大量に含む樹脂は、本発明において不活性樹脂として適していない。しかしながら、芳香環に含まれる二重結合は放射線硬化中に通常は不活性であることが公知である。「(メタ)アクリル基」とは、アクリル基、メタアクリル基及びそれらの混合を意味する。
不活性樹脂は、当該技術分野において周知であり、例えば、WO2002/38688、WO2005/085369、WO2008/015474、WO2008/004002、欧州特許第1411077号及び米国特許第5919834号に記載されている。
本発明に使用される不活性ポリエステル(B)は、当該技術分野において公知の任意の方法で製造可能である。典型的には、不活性ポリエステル(B)は、少なくとも一種のポリカルボン酸による、少なくとも一種のポリオールとの、及び任意選択で一種又は複数種のモノカルボン酸化合物又はモノヒドロキシ化合物との重縮合から調製される(下記X1及びX2参照)。典型的には、使用されるポリオール及びポリカルボン酸は飽和化合物であるが、いくつかの芳香族部分構造が存在することができる。芳香環に含まれる二重結合は、放射線硬化中に通常は不活性であることが公知である(前記参照)。「ポリオール」は、各分子上に2個以上のヒドロキシル基を有する化合物である。好ましいポリオールはジオール(即ち1分子当たり2個のヒドロキシル基を有するポリオール)である。好ましいジオールはエチレングリコール(別名エタン−1,2−ジオール)である。
エチレングリコールに加えて、ポリエステルの調製に使用されるポリオール成分は、任意選択で一種又は複数種の他の適切なポリオールを含むこともできる。「他のポリオール」とは、エチレングリコールと異なるポリオールを意味する。
本発明の実施形態において、ポリエステルの調製に使用されるポリオール成分は、エチレングリコール、及び任意選択で一種又は複数種の他の適切なポリオールを含む。好ましくは、ポリエステルの調製に使用されるポリオール成分は、10〜100モル%のエチレングリコール、及び任意選択で0〜90モル%の他の適切なポリオール、例えば、ネオペンチルグリコール(2,2−ジメチル−1,3−プロパンジオール)、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコール、2−メチル−1,3−プロパンジオール(MPD)、2−エチル−2−ブチル−1,3−プロパンジオール、1−エチル−2−メチル−1,3−プロパンジオール、2−エチル−2−メチル−1,3−プロパンジオール、1,3−ブチレングリコール、1,4−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、2−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオール(BEPD)、ペンタンジオール、2−メチル2−エチル−1,3−プロパンジオール、1,3−ペンタンジオール、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール、ヘキシレングリコール、1,6−ヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、3−ヒドロキシ−2,2−ジメチルプロピル−3−ヒドロキシ−2,2−ジメチル−プロパノエート(ヒドロキシルピバリルヒドロキシピバレート(HPHP)、ネオペンチルグリコールのヒドロキシピバレート)、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール(TMPD)、水素添加ビスフェノールA、ジアンヒドロヘキシトール(dianhydrohexitol)(例えば、イソソルビド、イソマンニド及び/又はイソイジド)、3(4),8(9)−ビス−(ヒドロキシメチル)−トリシクロ−[5.2.1.02,6]デカン、及びそれらの(それらのいずれかの)混合物を含む。これらの「他の適切なポリオール」の中で、ネオペンチルグリコール、プロピレングリコール、2−メチル−1,3−プロパンジオール(MPD)、2−エチル,2−ブチル−1,3−プロパンジオール、1−エチル−2−メチル−1,3−プロパンジオール、2−エチル−2−メチル−1,3−プロパンジオール、1,3−ブチレングリコール、1,4−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、2−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオール(BEPD)、2−メチル−2−エチル−1,3−プロパンジオール、1,4−シクロヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、3−ヒドロキシ−2,2−ジメチルプロピル3−ヒドロキシ−2,2−ジメチル−プロパノエート、水素添加ビスフェノールA、ジアンヒドロヘキシトール(例えばイソソルビド、イソマンニド及び/又はイソイジド)、及びそれらの混合物が好ましい。ネオペンチルグリコール、水素添加ビスフェノールA及びそれらの混合物、特にネオペンチルグリコールが最も好ましい。驚くべきことに、ネオペンチグリコールはプラスチック基材への接着性を向上させることが分かった。驚くべきことに、イソソルビドは、ポリエチレンテレフタレート(PET)基材への接着性の向上を示した。
典型的には、ポリオール成分は、1000ダルトンより高い分子量(MW)を有するポリアルキレングリコールを含まない。ポリアルキレングリコールの例として、ポリエチレングリコール及び/又はポリプロピレングリコールが挙げられる。「ポリエチレングリコール」とは、1000ダルトンより高いMWを有するエチレングリコールエーテル単位をベースとするOH官能化ポリマーを示すことを意味する。「ポリプロピレングリコール」とは、1000ダルトンより高いMWを有するプロピレングリコールエーテル単位をベースとするOH官能化ポリマーを示すことを意味する。
「ポリカルボン酸」は、各分子上に2個以上のカルボン酸基を有する化合物である。好ましいポリカルボン酸は二酸(即ち、1分子当たり2個のカルボン酸基を有するポリカルボン酸)である。
本発明の実施に際して、ポリカルボン酸は無水物であることができる。
本発明の一実施形態において、ポリエステルの調製に使用されるポリカルボキシ成分は、フタル酸及び/又は無水フタル酸を含む。また、使用されるポリカルボキシ成分は、フタル酸の一種又は複数種のジアルキルエステルを含むことができる。
不活性ポリエステル(B)がエステル交換反応によって調製される場合は、ポリカルボン酸は、ポリカルボン酸ジアルキルエステル(例えばフタル酸ジアルキルエステル)で代用される。通常、このエステルのアルキル鎖は1〜20個、好ましくは1〜8個、より好ましくは1〜4個の炭素原子を有している。ジメチルエステル及び/又はジエチルエステルが通常は好ましい。しかしながら、好ましくは、不活性ポリエステル(B)はエステル化反応により得る。
本発明の好ましい実施形態において、ポリエステルの調製に使用されるポリカルボキシ成分は、フタル酸及び/又は無水フタル酸、並びに任意選択で一種又は複数種の他の適切なポリカルボン酸を含む。典型的には、ポリカルボキシ成分は、80〜100モル%のフタル酸及び/又は無水フタル酸、並びに任意選択で0〜20モル%の他の適切なポリカルボン酸を含む。その場合、「他のポリカルボン酸」とは、フタル酸及び無水フタル酸と異なるポリカルボン酸を意味する。
本発明の好ましい実施形態において、ポリカルボキシ成分は、80〜100モル%の無水フタル酸、及び任意選択で0〜20モル%の他の適切なポリカルボン酸を含む。その場合、「他のポリカルボン酸」とは、無水フタル酸と異なるポリカルボン酸を意味する。
使用することができる「他の適切なポリカルボン酸」の例として、クロレンド酸、無水クロレンド酸、アジピン酸、シュウ酸、グルタル酸、マロン酸、ブタン二酸、グルタル酸、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸(CHDA)、1,4−シクロヘキサンジメチルカルボン酸及びそれらの混合物が挙げられる。テレフタル酸及び/又はイソフタル酸も使用することができる。
アジピン酸、シュウ酸、グルタル酸、マロン酸、ブタン二酸、グルタル酸、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸、1,4−シクロヘキサンジメチルカルボン酸及びそれらの混合物が特に適している。イソフタル酸、テレフタル酸、シュウ酸、マロン酸及びそれらの混合物が好ましい。また、エステル交換反応により不活性ポリエステル(B)が調製される場合、これらの化合物をそれらの対応するジアルキルエステル、好ましくはジメチルエステル及びジエチルエステルで代用することができる。
好ましくは、ポリエステルの調製に使用される他の適切なポリカルボン酸は、20モル%未満のテレフタル酸及び/又はイソフタル酸、より好ましくは15モル%未満のテレフタル酸及び/又はイソフタル酸、典型的には5モル%未満のテレフタル酸及び/又はイソフタル酸を含む。本発明の特定の実施形態において、テレフタル酸又はイソフタル酸は使用されない。
通常、ポリエステルの調製に使用される他の適切なポリカルボン酸は飽和ポリカルボン酸である。少量の不飽和ポリカルボン酸、例えばα、β−不飽和酸を許容することができる。好ましくは、ポリエステルの調製に使用されるポリカルボキシ成分は、5モル%未満、より好ましくは2モル%未満、典型的には1モル%未満のα、β−不飽和酸、例えば、シトラコン酸、フマル酸、イタコン酸、マレイン酸及び/又はメサコン酸、それらの対応する無水物、メチル及び/又はエチルエステルを含む。しかしながら、典型的にはα、β−不飽和酸は使用されない。
三官能化ポリカルボン酸化合物及びより高級の官能化ポリカルボン酸化合物を原則的には使用することができるが、それらは本発明の枠組みにあまり適していない。
無水フタル酸及び/又はフタル酸から、エチレングリコールから、並びに任意選択でネオペンチルグリコール及び/又はジアンヒドロヘキシトール(例えばイソソルビド)から調製される不活性ポリエステルが好ましい。
無水フタル酸から、エチレングリコールから、及び任意選択でネオペンチルグリコールから調製される不活性ポリエステルが好ましい。これらの構造単位は、好ましくは、使用されるポリオール及びポリカルボン酸成分を構成する。モノカルボン酸化合物(X1)又はモノヒドロキシ化合物(X2)は、任意選択の更なる構造単位である(下記ポリエステルB2参照)。
無水フタル酸から、エチレングリコールから、及び任意選択でジアンヒドロヘキシトール(例えばイソソルビド)から調製される不活性ポリエステルも適している。これらの構造単位は、好ましくは、使用されるポリオール及びポリカルボン酸成分を構成する。モノカルボン酸化合物(X1)は、任意選択の更なる構造単位である(下記ポリエステルB2参照)。
本発明に使用される一種又は複数種の不活性ポリエステル(B)は、OH末端ポリエステルであることができ、及び/又はCOOH末端ポリエステルであることができる。
OH末端ポリエステル(B)が好ましい。本発明において「OH末端ポリエステル」とは、前記で示された(実施形態のいずれかの)少なくとも一種のポリオール及び少なくとも一種のポリカルボン酸の混合物から調製された不活性ポリエステルで、ポリカルボン酸のカルボキシル基に対するポリオールのヒドロキシル基の全当量比が1.0を超えているものを意味している。この比が1.02を超えている混合物、より具体的には1.04を超えている混合物が好ましい。モル過剰のヒドロキシル基は、ポリマーの主鎖に、具体的にはポリマーの主鎖の末端上に結合しているフリーのヒドロキシル基を有するポリエステルをもたらす。本明細書において「フリーのヒドロキシル」とは、カルボキシル基又は他の部分と反応して新たな共有結合を形成していないヒドロキシル基を意味する。
50〜120mgKOH/gのヒドロキシル価を有するものが好ましい。好ましくは、ヒドロキシル価は少なくとも60mgKOH/gであり、より好ましくは少なくとも70mgKOH/gである。好ましくは、ヒドロキシル価は110mgKOH/gを超えず、より好ましくは100mgKOH/gを超えない。
好ましくは、このOH末端ポリエステルの酸価は最大で25mgKOH/gであり、より好ましくは最大で15mgKOH/gであり、より好ましくは最大で7mgKOH/gである。
本発明において「COOH末端ポリエステル」(B)とは、前記で示された(実施形態のいずれかの)少なくとも一種のポリオール及び少なくとも一種のポリカルボン酸の混合物から生成された不活性ポリエステルで、ポリオールのヒドロキシル基に対するポリカルボン酸のカルボキシル基の全当量比が1.0を超えているものを意味している。この比が1.02を超えている混合物、より具体的には1.04を超えている混合物が好ましい。モル過剰のカルボキシル基は、ポリマーの主鎖に、具体的にはポリマーの主鎖の末端上に結合しているフリーのカルボキシル基を有するポリエステルをもたらす。本明細書において「フリーのカルボキシル」とは、ヒドロキシル基又は他の部分と反応して新たな共有結合を形成していないカルボキシル基を意味する。
50〜120mgKOH/gの酸価を有するものが好ましい。好ましくは、酸価は少なくとも60であり、より好ましくは少なくとも70mgKOH/gである。好ましくは、酸価は110を超えず、より好ましくは100mgKOH/gを超えない。
好ましくは、このCOOH末端ポリエステルのヒドロキシル価は最大で25mgKOH/gであり、より好ましくは最大で15mgKOH/gであり、より好ましくは最大で7mgKOH/gである。
前記(OH又はCOOH末端)ポリエステルを、任意選択で一種又は複数種のモノカルボン酸化合物(X1)及び/又はモノヒドロキシ化合物(X2)によりキャップ又は官能化することができる。
本発明の第1の変形例によれば、不活性ポリエステルはキャップ又は官能化されていない。尚、この第1の変形例の不活性ポリエステルを不活性ポリエステル(B1)と称する。
本発明の第2の変形例によれば、不活性ポリエステルは、これらの一種又は複数種のモノカルボン酸化合物及び/又はモノヒドロキシ化合物(X1、X2)と更に反応する。尚、結果として生じるポリエステルを不活性ポリエステル(B2)と称する。
不活性ポリエステル樹脂(B2)は様々な方法で調製することができる。いずれも不活性OH末端ポリエステルが最初に調製され、次いで一種又は複数種のモノカルボン酸化合物(X1)と更に反応させる。いずれも不活性COOH末端ポリエステルが最初に調製され、次いで一種又は複数種のモノヒドロキシ化合物(X2)と更に反応させる。いずれも不活性COOH末端ポリエステルが最初に調製され、次いで一種又は複数種のモノエポキシ化合物(X3)と更に反応させる。或はまた、全ての成分はワンポットシステムで混合されて反応する。この第2の変形例の一実施形態は、一種又は複数種のモノヒドロキシ化合物(X2)と更に反応する不活性COOH末端ポリエステル(本発明の不活性ポリエステル(B22)とも称する)に関する。
好ましくは、不活性ポリエステル(B22)の調製に使用されるモノヒドロキシ化合物(X2)の量は、30mgKOH/g未満、好ましくは20mgKOH/g未満及びより好ましくは10mgKOH/g未満の理論酸価を得るように計算されている。
第2の変形例のこの実施形態に使用することができる適切なモノヒドロキシ化合物(X2)の例として、メタノール、エタノール、イソプロパノール、n−プロパノール、sec−ブタノール、iso−ブタノール、n−ブタノール、tert−ブタノール、メチル−アミルアルコール、2−メチル−1−ブタノール、シクロヘキサノール又はこれらのいずれかの混合物が挙げられる。グリコールエーテル、例えば、プロピレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールt−ブチルエーテル、エチレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールイソブチルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル又はこれらのいずれかの混合物も使用することができる。
この第2の変形例の他の好ましい実施形態は、一種又は複数種のモノカルボン酸化合物(X1)と更に反応する不活性OH末端ポリエステル(本発明の不活性ポリエステル(B21)とも称する)に関する。
好ましくは、不活性ポリエステル(B21)の調製に使用されるモノカルボン酸化合物(X1)の量は、120〜0mgKOH/gの理論ヒドロキシル価を得るように計算されている。
好ましくは、ポリエステル(B21)の残留するヒドロキシル価は、最大で115mgKOH/gであり、より好ましくは最大で80mgKOH/gである。最も好ましくは、残留するヒドロキシル価は最大で50mgKOH/gであり、より好ましくは最大で20mgKOH/gである。5〜80mgKOH/g、より好ましくは5〜50mgKOH/gの残留するヒドロキシル価を有する不活性ポリエステル(B21)が特に好ましい。
本明細書において「残留する」とは、一種又は複数種のモノカルボン酸化合物(X1)との反応後に残存するヒドロキシル基に関する値を意味する。
好ましくは、不活性ポリエステル(B21)の酸価は最大で25mgKOH/gであり、より好ましくは最大で15mgKOH/gであり、より好ましくは最大で7mgKOH/gである。
使用することができる適切なモノカルボン酸化合物(X1)の例として、光開始活性を有するモノカルボキシ置換成分が挙げられる。カルボキシ置換ベンゾフェノンタイプの光開始剤が好ましい。このような化合物の例として、例えば米国特許第4028204号に記載されている2−(4−クロロベンゾイル)安息香酸(クロロ−AOBB)、o−ベンゾイル安息香酸(o−BAA)、o−(p−ジメチルアミノベンゾイル)安息香酸、o−(p−ジエチルアミノベンゾイル)安息香酸等が挙げられる。2−(4−フェニルベンゾイル)安息香酸も適切である。使用することができる、光開始特性を有していないモノカルボン酸化合物の他の例として、安息香酸及び置換安息香酸又はそれらの任意の組み合わせが挙げられる。置換安息香酸の例として、tert−ブチル安息香酸(例えば、4−tert−ブチル安息香酸、3−tert−ブチル安息香酸又は2−tert−ブチル安息香酸)、ナフタレンカルボン酸、4−ジメチルアミノ安息香酸及びそれらの任意の組み合わせが挙げられる。2−(4−クロロベンゾイル)安息香酸、o−ベンゾイル安息香酸、2−(4−フェニルベンゾイル)安息香酸、安息香酸、置換安息香酸又はそれらの任意の混合物が特に適している。驚くべきことに、それらによりUV反応性及び接着性の両方が向上することが分かった。
本発明の第3の変形例によれば、本発明の組成物は、第1の変形例に係る一種又は複数種の不活性ポリエステル(B1)及び第2の変形例に係る一種又は複数種の不活性ポリエステル(B2)を含む。ポリエステル(B1)は、好ましくはOH末端化されている。好ましくは、ポリエステル(B2)は、このようなOH末端ポリエステル(B1)から調製されている。
典型的には、不活性ポリエステル(B)の総重量に基づいて、第1の変形例の不活性ポリエステル(B1)の重量パーセントは0〜100%であり、第2の変形例の不活性ポリエステル(B2)の重量パーセントは100〜0%である。
典型的には、(実施形態又は変形例のいずれかに係る)本発明の不活性ポリエステル(B)は500〜5000ダルトンの数平均分子量(Mn)を有している。好ましくは、Mnは少なくとも500ダルトンであり、より好ましくは少なくとも750ダルトンである。好ましくは、Mnは最大で2500ダルトンであり、より好ましくは最大で2000ダルトンである。
典型的には、(実施形態又は変形例のいずれかに係る)本発明の不活性ポリエステル(B)は1000〜10000ダルトンの重量平均分子量(Mw)を有している。好ましくは、Mwは少なくとも1200ダルトンであり、より好ましくは少なくとも1500ダルトンである。好ましくは、Mwは最大で3500ダルトンであり、より好ましくは最大で3000ダルトンである。
典型的には、分子量(Mn又はMw)は、通常はポリスチレン標準を使用するゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)により測定される。最も典型的には、Mn及びMwは、GPC(テトラヒドロフラン(THF)溶液中、3×PLゲル5μm混合−DLS300×7.5mmカラムMW範囲162〜377400g/モルに注入、ポリスチレン標準(200〜400,000g/モル)による較正、40℃)により測定される。
典型的には、(実施形態又は変形例のいずれかに係る)本発明の不活性ポリエステル(B)は、少なくとも5℃、好ましくは少なくとも10℃、より好ましくは少なくとも15℃のガラス転移温度(Tg)を有している。通常、動的走査熱量測定により、例えば1分当たり10℃の熱勾配を有するASTM E1356−08に従って測定されるTgは最高で120℃であり、好ましくは最高で80℃であり、より好ましくは最高で40℃である。
(A)、(B)及び(C)の総量に基づいて、不活性樹脂(B)の量は通常、20〜80重量%(重量%)である。より典型的には、この割合は少なくとも30重量%であり、より好ましくは少なくとも40重量%である。通常、この量は65重量%を超えず、より好ましくは55重量%を超えない。
少なくとも一種の不活性樹脂(C)は通常、アクリル樹脂(より具体的にはポリアクリル)、ポリスチレン樹脂、(ポリ)ウレタン樹脂、ポリエチレンビニルアセテート樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、スチレンアリルアルコール樹脂、塩素化ポリオレフィン樹脂及び/又はケトン樹脂から選択される。ポリスチレン樹脂、アクリル樹脂及び/又はケトン樹脂が好ましい。ポリスチレン樹脂及び/又はアクリル樹脂が最も好ましい。
適切なケトン樹脂の例として、例えばWO2005/085369等に記載されているアセトフェノン−ホルムアルデヒドをベースとするケトン樹脂が挙げられる。Evonikから入手可能なVARIPLUS APが特に適している。典型的には、ケトン樹脂は、より高温(典型的には60〜80℃)でモノマーにより希釈されている。ケトン樹脂は、その臭いのために、本発明では好ましさの程度は幾分か低い。
本発明での使用に適したアクリル樹脂も当該技術分野において周知であり、例えばWO2008/004002に記載されている。特に、完全なアクリル樹脂、例えばCytecから入手可能なEbecryl764が好ましい。
ポリスチレン樹脂が最も好ましい。適切なポリスチレン樹脂も当該技術分野において周知である。好ましくは、使用されるポリスチレン樹脂は100〜5000ダルトンの数平均分子量(Mn)を有している。好ましくは、Mnは少なくとも200ダルトンであり、より好ましくは少なくとも250ダルトンである。好ましくは、Mnは最大で2500ダルトンであり、より好ましくは最大で1500ダルトンである。通常、使用されるポリスチレン樹脂は1000〜10000ダルトンの重量平均分子量(Mw)を有している。好ましくは、Mwは少なくとも500ダルトンであり、より好ましくは少なくとも1000ダルトンである。好ましくは、Mwは最大で5000ダルトンであり、より好ましくは最大で2500ダルトンである。
使用することができるポリスチレン樹脂の典型例として、例えばEastmanから入手可能なPICCOLASTIC(商標)ポリスチレン樹脂が挙げられる。PICCOLASTIC(商標)A75(Mn808、Mw1796)及びNL85(Mn262、Mw1277)が特に適している。
(A)、(B)及び(C)の総量に基づいて、不活性樹脂(C)の量は通常、10〜40重量%である。より典型的には、この割合は少なくとも15%であり、より好ましくは少なくとも20%である。通常、この量は35重量%を超えず、より好ましくは30重量%を超えない。
(A)、(B)及び(C)の総量に基づいて、不活性樹脂(B)及び(C)の総量は通常、20〜80重量%である。より典型的には、この割合は少なくとも30%であり、より好ましくは少なくとも40%である。通常、この量は75重量%を超えず、より好ましくは55重量%を超えない。
通常、本発明の(バインダ)組成物は、20〜80重量%の化合物(A)並びに80〜20重量%の不活性樹脂(B)及び(C)を含む。より具体的には、本発明の(バインダ)組成物は、40〜60重量%の化合物(A)並びに60〜40重量%の不活性樹脂(B)及び(C)を含む。
通常、エチレン性不飽和化合物(A)は、少なくとも一種の(メタ)アクリル化化合物を含む。「(メタ)アクリル化」とは、アクリル化、メタアクリル化又はそれらの混合を意味する。
好ましくは、化合物(A)はアクリル化化合物である。本発明で使用される(メタ)アクリル化化合物は、モノマー、オリゴマー又はそれらの混合物の形であることができる。室温で液状のものが好ましい。適切な化合物のいくつかの例を以下に示す。
本発明で使用することができる(メタ)アクリル化オリゴマー(Ai)の例として、アミノ(メタ)アクリレートオリゴマー、ポリエステル(メタ)アクリレート、(ポリ)ウレタン(メタ)アクリレート及びエポキシ(メタ)アクリレートが挙げられる。改めて、アクリル化した形が好ましい。しかしながら好ましくは、本発明の組成物は(ポリ)ウレタン(メタ)アクリレートオリゴマー(Ai)を含まず、より具体的には(メタ)アクリル化オリゴマー(Ai)を含まない。(メタ)アクリル化オリゴマー(Ai)とは、5,000ダルトンより高い分子量MWを有する(メタ)アクリル化化合物を具体的に示すことを意味する。
好ましくは、エチレン性不飽和化合物(A)は、一種又は複数種の反応性希釈剤、典型的にはモノマーから選択される。使用されるモノマーは、単官能(メタ)アクリレート及び/又は多官能(メタ)アクリレート(Aii)であることができる。「多官能(メタ)アクリレート(Aii)」とは、少なくとも2個の(メタ)アクリロイル基を含む化合物(Aii)を意味する。カルデュラ(cardura)(メタ)アクリレート(Cardura(登録商標)E−10Pとしても知られる、ネオデカン酸グリシジルエステルの(メタ)アクリレート)、3(4),8(9)−ビス−(ヒドロキシメチル)−トリシクロ−[5.2.1.02,6]デカンジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート及び/又はトリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレートが本発明での使用に特に適している。また、ジアンヒドロヘキシトールのジ(メタ)アクリレート、例えば、イソソルビドジ(メタ)アクリレート、特にイソソルビドジアクリレートも適している。特に、それらのアクリル化した形が(それらのいずれかで)使用される。典型的には、不活性樹脂((B)及び(C))は、このような希釈(メタ)アクリレートモノマー中に少なくとも20重量%、より好ましくは少なくとも30重量%で溶解する。
好ましい希釈モノマー(Aii)として、ジ(メタ)アクリレート及び/又はトリ(メタ)アクリレート、例えば、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、3(4),8(9)−ビス−(ヒドロキシメチル)−トリシクロ−[5.2.1.02,6]デカンジ(メタ)アクリレート、イソソルビドジ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート及び/又はトリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレートが挙げられる。1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、3(4),8(9)−ビス−(ヒドロキシメチル)−トリシクロ−[5.2.1.02,6]デカンジ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート及び/又はトリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレートが特に好ましい。最も好ましくはジ(メタ)アクリレートであり、より具体的にはジアクリレートであり、特にジプロピレングリコールジアクリレート(DPGDA)及び/又はトリプロピレングリコールジアクリレート(TPGDA)である。
単官能及び/又は四官能(メタ)アクリレートを使用することができるが、好ましくは、これらは、単官能モノマー及び多官能モノマー(Aii)の総量に基づいて40重量%未満、より好ましくは20重量%未満の量で使用される。
好ましくは、エチレン性不飽和化合物(Aii)では、少なくとも80%が二官能(メタ)アクリレート及び/又はトリ(メタ)アクリレートを含み、最大で20重量%が単官能(メタ)アクリレート及び/又は四官能(メタ)アクリレートである。最も好ましくは、(メタ)アクリル化化合物(Aii)は単官能(メタ)アクリレートを含まない。
前記希釈モノマー(Aii)は、任意選択でアミンと更に反応し、残留するフリーの(メタ)アクリレート基を有するアミノ(メタ)アクリレート(Aiii)を生成することができる。「残留するフリーの」とは、アミンとの反応後に残存する(メタ)アクリレート基を意味する。アミンとの反応後に1分子当たり2個又は3個の(メタ)アクリレート基を有するアミノ(メタ)アクリレートが好ましい。好ましくは、(メタ)アクリレート基はアクリレート基である。
この反応で使用されるアミンは通常、第1級アミン及び第2級アミンから選択される。通常、WO2008/000696に記載されている(WO2008/000696における化合物A1及びA2参照)少なくとも1個の第1級アミノ基(−NH2)を含む第1級アミン及び/又は少なくとも2個の第2級アミノ基(−NH)を含む第2級アミンが好ましい。WO2008/000696に記載されている工程の条件を本明細書でも使用することができる。
アミノ(メタ)アクリレート(Aiii)は、それ自体を本発明の組成物に添加することができるが、不活性ポリエステル((B)及び任意選択で(C))並びに(メタ)アクリル化化合物(Aii)のブレンドにアミンを導入し、反応が終了するまで反応温度を典型的には60℃に維持することによりin situで生成することもできる。例えばフリーのアミンの量を測定することにより、反応の完了度を追跡することができる。例えばフリーのアミンの量を測定することにより、反応の完了度を追跡することができる。例えば、アミンとCS2との定量的反応によりアミン量を測定することができる。結果として生じるチオカルバミン酸は、NaOHによる電位差滴定で滴定される。アミン量の値はppmで表される。
適切なアミノ(メタ)アクリレート(Aiii)の例としては、EBECRYL 7100、EBECRYL 80、EBECRYL 81、EBECRYL 83、EBECRYL 84、EBECRYL LEO 10551、EBECRYL LEO 10552及びEBECRYL LEO 10553が挙げられ、全てCytecから入手可能である。
本発明の組成物は任意選択で、前述の希釈モノマー(Aii)とアミンとの間の反応により得られるアミン誘導体(D)を更に含むことができ、得られるアミン誘導体は、残留するフリーの(メタ)アクリレート基を含まない。典型的には、例えばWO2008/000696に記載されている第2級アミンA2がこの反応に使用される。適切なアミン誘導体(D)の例としては、Cytecから入手可能なEBECRYL P115及びEBECRYL P116が挙げられる。
アミノ(メタ)アクリレート(Aiii)及びアミン誘導体(D)は、光活性剤として作用することができ、II型光開始剤、特にベンゾフェノン誘導体の存在下で硬化速度を速めることができる。
化合物(A)、(B)及び任意選択で(C)の総量に基づいて、エチレン性不飽和化合物(A)の総量は通常、15〜85重量%である。より典型的には、この割合は少なくとも25%であり、より好ましくは少なくとも35%である。通常、この量は75重量%を超えず、より好ましくは65重量%を超えない。
典型的には、化合物(A)の総量に基づいて、希釈モノマー(Aiiに加えてAiii)の量は20〜100重量%である。より典型的には、この割合は少なくとも50重量%であり、より好ましくは少なくとも80重量%であり、通常は100重量%である。
エチレン性不飽和化合物(A)の総量の50重量%以下、典型的には25重量%以下を任意選択のアミン誘導体(D)に置きかえることができる。存在する場合、典型的には、アミン誘導体(D)は組成物の総重量に基づいて0.01〜25重量%、通常は5〜20重量%の量で使用される。
典型的には、バインダ、より具体的には化合物(A)、(B)及び(C)を含むブレンドの粘度は、25℃で100〜10000mPa.sの範囲である。好ましくは、粘度は200〜5000mPa.sの範囲である。より好ましくは、粘度は、コーン直径25mm、コーン角度1°のコーンプレート型レオメータを用いた測定で500〜3000mPa.sの範囲である。
本発明の組成物はそれに適切な任意の方法で調製することができる。組成物は通常、好ましくは少なくとも20℃の温度で、より好ましくは少なくとも30℃で、最も好ましくは少なくとも60℃で、添加される(メタ)アクリル化化合物(A)の少なくとも一部に不活性樹脂(B)及び(C)を溶解させることにより調製される。温度は、好ましくは150℃を超えず、より好ましくは110℃を超えない。有機溶媒の存在下で本発明の組成物を調製することができ、有機溶媒はその後、例えばストリッピングにより組成物から取り除かれる。他の成分を組成物に添加することができる。より好ましくは、溶媒は使用されない。
他の化合物、例えば、顔料、分散剤又は他の添加剤、電荷剤(charge)及び光開始剤を添加することができる。光開始剤及び任意選択で光活性剤が添加されることが多い。
通常、本発明の組成物は、組成物の総重量に基づいて少なくとも10重量%、より好ましくは少なくとも15重量%、最も好ましくは少なくとも20重量%のエチレン性不飽和化合物(A)を含む。組成物中におけるこのような化合物(A)の量は通常、85重量%を超えず、好ましくは75%を超えず、より好ましくは65重量%を超えない。
通常、本発明の組成物は、組成物の総重量に基づいて少なくとも20重量%、より好ましくは少なくとも30重量%、最も好ましくは少なくとも40重量%の不活性樹脂(B)及び(C)を含む。組成物中における不活性樹脂(B)及び(C)の量は通常、75重量%を超えず、好ましくは65重量%を超えず、より好ましくは55重量%を超えない。
典型的には、本発明の組成物は、(A)、(B)及び(C)の総重量に基づいて15〜85重量%の化合物(A)並びに85〜15重量%の不活性ポリエステル(B)及び(C)を含む。
典型的には、本発明の組成物は水系組成物又は溶媒系組成物ではなく、仮に存在する場合、典型的には、組成物中における溶媒(水を含む)の量は組成物の総重量に対して最大で40重量%であり、具体的には最大で25重量%であり、より具体的には最大で20重量%である。
本発明の一態様は、組成物、より具体的には本発明のバインダ組成物を含む、塗料組成物(coating composition:コーティング組成物;被覆組成物)、インク又はワニスに関する。
本発明の組成物は、速い硬化速度及び低い粘度と併せて、硬化後に様々な有機及び無機基材、例えば、プラスチック、金属、ガラス、木、紙への優れた接着性を得ることができる。特に、プラスチック基材、例えば、ポリプロピレン、二軸延伸ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリエステル及びポリアミドフィルムへの接着性である。プラスチックは、多孔性又は透過性等であることができる任意のタイプ、例えば織布又は不織布タイプであることができる。プラスチックは硬質であることができるが、好ましくは柔軟である。
本発明の組成物の利点は、組成物により、接着プライマーを必要とすることなく、例えばプラスチックへの良好な接着性を得ることができることである。ポリエステル樹脂(B)上で官能基がグラフトし得ることにより、接着性及び反応性を更に向上させることができる。
顔料濡れ性(pigment wetting)が優れており、それにより、本発明の組成物が、インク、特に平版印刷及びフレキソ印刷用途のためのインクの調製用のインクビヒクルとして有用になる。本発明の組成物は、ほとんどのプラスチック、ガラス及び金属箔のみならず、多種多様の硬質及び軟質のグラフィック基材、包装基材及びラベル基材上への印刷にも特に適している。本発明の組成物は、グラビア印刷、フレキソ印刷及び平版印刷用途に非常に適している。本発明の組成物は、狭い、中間の及び幅広い織布用途のためのフレキソインクとして最も適している。従って、本発明の組成物は、インクの調製用のインクビヒクルとして有用である。従って、(ペースト状又は液状の)インクの調製に使用される典型的な成分を添加することができる。これらの化合物は通常、有機及び無機顔料、光開始剤、充填剤並びに添加剤から選択される。
本発明の組成物に使用可能な顔料は、ペースト状インク又は液状インクに使用される全ての顔料である。このような顔料のリストをカラーインデックス中に見出すことができる。顔料は、好ましくは組成物の総重量の0〜60重量%で、より好ましくは1〜50重量%で使用される。
本発明の組成物に使用可能な光開始剤は当該技術分野において周知である。光開始剤を、α−ヒドロキシケトン、α−アミノケトン、ベンジルジメチル−ケタール、アシルホスフィン、ベンゾフェノン誘導体、チオキサントン及びそれらのブレンドから選択することができる。典型的には、光開始剤は0〜15重量%で使用される。通常、光活性剤は前述のアミン誘導体(D)及びアミノ(メタ)アクリレート(Aiii)の中から選択され、例えば、EBECRYL P115、EBECRYL P116、EBECRYL 7100、EBECRYL 80、EBECRYL 81、EBECRYL 83、EBECRYL 84、EBECRYL LEO 10551、EBECRYL LEO 10552及びEBECRYL LEO 10553が挙げられ、全てCytecから入手可能である。通常、組成物が紫外線によって硬化する場合には光開始剤が添加され、場合によっては光活性剤も添加される。しかしながら、組成物はまた、電子ビーム光線により硬化することができ、この場合には、組成物に光開始剤及び光活性剤を添加する必要はない。更に、光開始活性を有する部分、より具体的にはベンゾフェノン誘導体が本発明の不活性ポリエステル上にグラフトする場合には(前記不活性ポリエステルB2参照)、有利なことに、組成物に光開始剤を添加する必要はない。その場合には、光活性剤を組成物に添加することが有利である場合がある。
添加剤は、インクで一般的に使用されるものであり、例えば、安定剤、基材湿潤剤、消泡剤、分散剤等が挙げられる。これらの添加剤の総量は通常、組成物の総重量の10重量%を超えない。より典型的には、この量は5重量%を超えない。
充填剤製品として、例えば、炭酸カルシウム、タルク(珪酸マグネシウム)、カオリン粘土(珪酸アルミニウム)、硫酸バリウム、水酸化アルミニウム、二酸化ケイ素(siliciumdioxide)を使用することができる。充填剤の量は通常、組成物の総重量の0〜15重量%である。
本発明の組成物は、組成物の総重量に基づいて、20〜70重量%の(化合物(A)、(B)及び(C)から成る)バインダ、0〜50重量%の顔料、及び0〜50重量%の、添加剤、充填剤、光開始剤等から選択される一種又は複数種の通常の成分を含む。典型的には、本発明の組成物は、組成物の総重量に基づいて、少なくとも20重量%のバインダ、多くの場合は少なくとも40重量%のバインダを含む。
本発明の態様は、前述のバインダ組成物を含む塗料組成物、並びに特にインク及びワニスに関する。本発明のバインダ組成物から調製されるインク及びワニスが提供される。本発明はまた、インク、特にフレキソ印刷インク、リソインク及びスクリーンインクの調製方法に関し、本発明のバインダ組成物が使用される。より好ましくは、この発明はフレキソ印刷インクの調製方法に関する。
フレキソ印刷インクは通常、顔料分散ステップ及びレットダウン(letdown)ステップの2ステップで生成される。本発明の組成物をこれらのステップの一方又は両方で使用することができる。本発明の組成物は、好ましくは少なくとも最初のステップでバインダとして使用される。最初のステップにおいて、顔料並びに任意選択で光開始剤、充填剤及び/又は添加剤が、樹脂(B)、樹脂(C)及び(メタ)アクリル化化合物(A)を含む組成物の少なくとも一部に添加される。それらは混合され、次いでトリプルロール又はビーズミル上で分散される。良好な分散を達成するために、いくつかの工程が必要になる場合がある。分散が困難な顔料では通常、より多くの数の工程が必要である。良好な顔料濡れ性を示す本発明の組成物により、追加の工程の数を限定することができる。顔料がこの微細度を達成するとすぐに、顔料ペーストがレットダウンで更に希釈される。このレットダウンは、好ましくは同じ樹脂成分(A)、(B)及び(C)から成る。レットダウンは、顔料の分散に使用されるバインダと相溶性でなければならない。
好ましくは、仕上がったインクの粘度は、2500s−1の剪断速度、25℃での測定で(コーン直径25mm、コーン角度1°のコーンプレート型レオメータを用いる測定で)300mPa.sよりも高い。測定は通常、25℃でD=0.1s−1〜D=2500s−1の範囲に制御した剪断速度において、流動曲線を測定することにより行われる。
好ましくは、仕上がったインクの前記のように測定された粘度は、少なくとも500mPa.sを上回る。最終的な粘度は通常、(25℃及び2500s−1で)8000mPa.sを超えず、好ましくは4000mPa.sを超えない。
仕上がったインクは次いで、基材上に印刷される。次に、インクフィルムをUVランプ下で、例えば120W/cm及び50m/分で硬化させることができる。バインダの反応性が不十分である場合には、インクを硬化させるためにいくつかの工程が必要になる場合がある。
本発明はまた、放射線硬化性組成物の硬化により得ることができるポリマー組成物、及びポリマー組成物で部分的に又は全体的に被覆された基材又は物品に関する。
本発明はまた、本発明の組成物(より具体的にはインク)で印刷された軟質のグラフィック基材、より具体的には包装又はラベル基材に関する。包装は食品包装、例えば間接食品接触用の食品包装であることができる。
最後に、本発明は物品又は基材の被覆方法に関し、本被覆方法は、前記物品又は前記基材の少なくとも一表面上に本発明の組成物を塗布し、続いて塗布層を硬化するステップを含む。接着プライマーを必要することなく、本発明の組成物を前記基材又は前記物品上に直接塗布することができる。場合によっては、放射線硬化性組成物の塗布前の物理的処理(例えばコロナ処理)及び/又は化学的処理が好ましい。フレキソ印刷工程、平版印刷工程、グラビア印刷、スクリーン印刷、活版印刷、ローラコータ、カーテンコータによって、本発明の組成物を0.5〜10μmの一つ又は複数の層に塗布することができる。好ましくは、フレキソ印刷工程により塗布される。被覆される物質又は表面は、非極性プラスチック等のプラスチックを含むことができ、特にプラスチックから形成可能である。プラスチックは軟質又は硬質であることができる。
本発明の最後の態様は、前述の不活性ポリエステル樹脂(B22)と、少なくとも一種のエチレン性不飽和化合物(A)、少なくとも一種の不活性ポリエステル樹脂(B22)、及び好ましくは更に(B22)と異なる少なくとも一種の不活性樹脂(C)を含む放射線硬化性組成物とに関する。適切な化合物(A)、(B22)及び(C)の例は、前述されている。印刷工程において放射線硬化性インクの基材への接着性を向上させる方法も更に提供され、前記方法は、本発明の組成物(より具体的には本発明のインク)を基材の表面に塗布するステップ、続いて放射線、典型的には紫外放射線で硬化させるステップを含む。フレキソ印刷工程、平版印刷工程、グラビア印刷、スクリーン印刷、活版印刷、ローラコータ、カーテンコータによって、本発明の組成物を0.5〜10μmの一つ又は複数の層に塗布することができる。好ましくは、フレキソ印刷工程により塗布される。被覆される物質又は表面は、非極性プラスチック等のプラスチックを含むことができ、特にプラスチックから形成可能である。プラスチックは軟質又は硬質であることができる。この工程の利点は、本発明の組成物を基材上に直接塗布することができることである。換言すれば、最初にプライマー層を塗布する必要がない。典型的には、基材は、間接食品接触用の包装又はラベル基材である。
本発明及び特に実施例の全てにおいて、本発明の組成物を特徴付けるために下記の方法が使用される。
酸価:電位差滴定を用いて全酸価(IAc、mgKOH/g)を測定した。「全酸価」は、存在する無水物の加水分解後の試料1g中に存在する酸(単数又は複数)の中和に必要な水酸化カリウム(KOH)のミリグラムと等しい。加水分解ステップ中に、試料中に存在する無水物を対応する酸に加水分解し、KOHの標準溶液で滴定する。低い全酸価又は高い全酸価を有する試料それぞれの分析の際に、異なる滴定溶液、即ち0.1NのKOH及び/又は0.5NのKOHを使用することができる。電位差滴定により、タイトロプロセッサ(titroprocessor)及びpH電極を用いて終点を自動的に検出することができ、手動滴定は、終点を視覚で検出するために変色指示薬(フェノールフタレイン)を使用する。KOH量が全酸価の算出に使用される。
ヒドロキシル価(IOH、mgKOH/g)を、以下の方法を用いて測定した。この「OH価」法は、電位差滴定によるポリエステル樹脂中のヒドロキシル基の自動化された定量手順を包含する。ヒドロキシル価は、1gのポリエステル樹脂から調製した完全アセチル化誘導体の加水分解生成物を中和するのに必要な水酸化カリウムのミリグラムの数として定義される。ステップ1 アセチル化ステップ:ポリエステル樹脂上の全てのヒドロキシル官能基を、触媒としての過塩素酸の存在下で無水酢酸により室温でアセチル化する。ジクロロメタン(=塩化メチレンCH2Cl2)が溶媒として機能する。ステップ2 加水分解ステップ:水を用いて過剰の無水酢酸を加水分解し、水を塩化メチレンに溶解するための共溶媒としてN−メチル−2−ピロリドン(NMP)が機能し、加水分解触媒としてN−メチルイミダゾール(NMI)が機能する。ステップ3 滴定ステップ:形成された酸官能基を0.5NのKOH溶液で滴定する。
UV反応性:接着プライマーを用いていないがコロナ処理を施した試験対象のBOPP(二軸延伸ポリプロピレン)、PET(ポリエチレンテレフタレート)、ポリエステル基材上に、1.2μmのフィルムを適用し、空気下において一定の搬送速度(60m/分)で、120W/cmの非焦点化中圧水銀ランプからのUV放射線に曝す。黄色、マゼンタ及びシアンインクの場合:いくつかのグラファイトカーボンブラック(Pensil Nr 2)を印刷面上に置いて指で擦り、次いで綿棒で擦ることにより、フィルムの完全硬化の状況を評価する。印刷したインク表面上に黒い跡が残る間はフィルムが完全に硬化しておらず、フィルムをUVランプ下に再び通す。これは、いわゆる「グラファイト試験」である。黒色インクの場合:いくつかのタルクを印刷面上に置いて指で擦り、次いで綿で擦ることにより、フィルムの完全硬化の状況を評価する。光沢がない状況が観察される間はフィルムが完全に硬化していない。両方の場合において、完全な硬化を得るために60m/分でフィルムを通さなければならない回数(60m/分でx回通る)を評価する。「x」が低いほど硬化速度が速い。
接着性:反応性についての上記評価方法に記載されているように、試験対象の基材上に、1.2μmのフィルムを適用し、60m/分の速度で120W/cmの非焦点化中圧水銀ランプからのUV放射線に曝して完全に硬化させる。連続した接着テープ(Tesa 4104)を表面上に押し付けて、中間の層を脱気する。次いで、テープを引き剥がす。テープによって剥がれた表面の%に基づいて、接着性の値を示す:0(正方形の100%が剥がれる)、1(正方形の65〜35%が剥がれる)、2(正方形の35〜15%が剥がれる)、3(正方形の15〜5%が剥がれる)、4(正方形の5%未満が剥がれる)、5(0%)。
様々な段階、即ち顔料ペーストの調製段階中及び硬化後に、樹脂の顔料濡れ性を評価する。
顔料ペーストの調製段階中に、顔料濡れ性を以下の方法で評価する:本発明に関して、5=優れた顔料濡れ性〜0=不十分な顔料濡れ性の尺度で顔料濡れ性を評価する。顔料濡れ性を評価するために、バインダ(化合物(A)、(B)及び任意選択で(C)のブレンド)の重量及びバインダの表面上に置く顔料の重量を最初に測定し、次いで、両方を手作業で混合する。次に、顔料とバインダとの混合(濡れ)の容易さを測定する。均質のペーストが得られたら、3ローラーミル(12バールで2回)上で磨り潰し、ローラー上での挙動を観察する。顔料濡れ性が不十分である場合には、乾燥した顔料がローラー上に見られる。不十分な濡れ性の確認として、磨り潰しゲージ(grinding gauge:グラインドゲージ)上で分散の程度を観察する。磨り潰しゲージにより顔料粒子の厚さを測定する。粒子の大きさが小さいほど、顔料濡れ性がより良い。ローラー上のペーストの高光沢も良好な顔料濡れ性の現れである。(このステップ後に)光学密度を測定することにより、硬化後の顔料濡れ性を評価する。
光学密度:一定のフィルム厚で印刷したインクの色密度を測定する。この場合、実験室用アプリケータを使用してインクを印刷し、反射光と入射光とを分光光度的に比較する濃度計で色密度を測定する。ここで、光学密度を測定するために、適切なフィルタを備えたGretag Macbeth Spectroeye分光光度計/濃度計を用いた。印刷の前後で印刷体又は基材の重量を比較することにより、フィルム厚(g/m2)を測定する。
レオロジー(降伏値、粘度、ショートネス指数):ISO 3219に従いコーン及びプレート型レオメータMCR100(Paar−Physica)を用いて測定する。本発明の(フレキソ)インクを測定するための測定形状は、25mmの直径及びコーンに対して1°の角度であった。25℃でD=0s−1(ゼロ粘度)、D=2.5s−1〜D=2500s−1の範囲に制御した剪断速度における流動曲線を測定した。
樹脂の粘度:コーン及びプレート型レオメータMCR100(Paar−Physica)により一定の剪断速度で測定する。ASTM E 1356−08に従いDSCにより転移温度(Tg)を測定した。
ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)により分子量分布を測定した。3×PLgel5μm Mixed−D LS300×7.5mm分離カラム、ポリスチレン較正(MW範囲:200〜400,000ダルトン)、溶媒としてのテトラヒドロフラン(THF)及び検出器としての屈折率により、測定した。
以下、例示のみを目的とする以下の非限定的な実施例を参照しながら、本発明を説明する。別段の指示がない限り、本明細書の全ての試験結果及び特性は、当業者に周知である従来の方法を用いてなされたものである。表中の量は、組成物の総重量に基づく重量%で示されている。
調製例:
例1:EG及びPAをベースとするOH末端ポリエステル
撹拌器及びカラムを備えた5リットルの反応器に、343gのエチレングリコール(EG)、722gの無水フタル酸(PA)及び750ppmのスズ触媒を充填する。物質を大気圧下及び窒素フロー下で190℃に加熱する。70%の水を留去した後、真空引きを行った後に物質の温度を220℃まで高める。酸価が10mgKOH未満で、ヒドロキシル価が65〜80mgKOH/gに達するまで反応混合物を加熱する。GPCで測定して、Mn=1480、MW=2720。
例1:EG及びPAをベースとするOH末端ポリエステル
撹拌器及びカラムを備えた5リットルの反応器に、343gのエチレングリコール(EG)、722gの無水フタル酸(PA)及び750ppmのスズ触媒を充填する。物質を大気圧下及び窒素フロー下で190℃に加熱する。70%の水を留去した後、真空引きを行った後に物質の温度を220℃まで高める。酸価が10mgKOH未満で、ヒドロキシル価が65〜80mgKOH/gに達するまで反応混合物を加熱する。GPCで測定して、Mn=1480、MW=2720。
例2:2−(4−クロロベンゾイル)安息香酸による、EG及びPAをベースとするポリエステルの修飾
酸価及びヒドロキシル価の両方が10mgKOH/g未満になるまで、1494gの例1のポリエステルを、464gの2−(4−クロロベンゾイル)安息香酸と更に反応させる。
酸価及びヒドロキシル価の両方が10mgKOH/g未満になるまで、1494gの例1のポリエステルを、464gの2−(4−クロロベンゾイル)安息香酸と更に反応させる。
例3:EG及びPAをベースとするOH末端ポリエステル
例1と同様の工程を使用するが、983gのエチレングリコール及び2022gの無水フタル酸を充填する。酸価が10mgKOH/未満で、ヒドロキシル価が80mgKOH/gに達するまで反応混合物を加熱する。
例1と同様の工程を使用するが、983gのエチレングリコール及び2022gの無水フタル酸を充填する。酸価が10mgKOH/未満で、ヒドロキシル価が80mgKOH/gに達するまで反応混合物を加熱する。
例4:EG、PA及びNPGをベースとするOH末端ポリエステル
例1と同様の工程を使用するが、828gのエチレングリコール、2022gの無水フタル酸、及び261gのネオペンチルグリコール(NPG)を充填する。酸価が10mgKOH/未満で、ヒドロキシル価が90mgKOH/gに達するまで反応混合物を加熱する。
例1と同様の工程を使用するが、828gのエチレングリコール、2022gの無水フタル酸、及び261gのネオペンチルグリコール(NPG)を充填する。酸価が10mgKOH/未満で、ヒドロキシル価が90mgKOH/gに達するまで反応混合物を加熱する。
例5:EG、PA及びNPGをベースとするCOOH末端ポリエステル
例1と同様の工程を使用するが、134gのエチレングリコール、400gの無水フタル酸及び42gのネオペンチルグリコールを充填する。酸価が14〜28mgKOH/に達し、ヒドロキシル価が35mgKOH/g未満になるまで反応混合物を加熱する。
例1と同様の工程を使用するが、134gのエチレングリコール、400gの無水フタル酸及び42gのネオペンチルグリコールを充填する。酸価が14〜28mgKOH/に達し、ヒドロキシル価が35mgKOH/g未満になるまで反応混合物を加熱する。
配合例:
以下の表1に示されている割合(g)に従い、70〜90℃で不活性樹脂(B)及び/又は(C)をアクリル化化合物(A)に溶解させることにより、バインダ組成物を調製した。前記に示したように、25℃にて、ゼロ、2.5及び2500s−1の剪断速度で樹脂の粘度を測定した。バインダB1〜B4は本発明の組成物であり、B5R〜B7Rの組成物は比較例である。
以下の表1に示されている割合(g)に従い、70〜90℃で不活性樹脂(B)及び/又は(C)をアクリル化化合物(A)に溶解させることにより、バインダ組成物を調製した。前記に示したように、25℃にて、ゼロ、2.5及び2500s−1の剪断速度で樹脂の粘度を測定した。バインダB1〜B4は本発明の組成物であり、B5R〜B7Rの組成物は比較例である。
以下の通りに顔料ペーストを調製した。66重量%のバインダを30重量%の顔料及び4重量%の添加剤と混合した。適切な磨り潰しゲージが得られるまでトリプルロール上でペーストを磨り潰した。
この顔料ペーストから、樹脂バインダ、光開始剤及び希釈モノマーで更に希釈して目標の粘度を達成することにより、インクを調製した。
以下の通りに顔料ペーストを調製した。66重量%のバインダを30重量%の顔料及び4重量%の添加剤と混合した。具体的には、25℃で、65.7gのバインダを1gのADDITOL(登録商標)S120(Cytec製の安定剤ブレンド)、2.5gのSOLSPERSE(登録商標)39000(Lubrizol製の100%活性ポリマー分散剤)、0.8gのSOLSPERSE(登録商標)5000(Lubrizol製の100%活性顔料相乗剤)及び30gのGLO顔料(銅フタロシアニン、CibaのIrgalite GLO)とブレンドした。適切な磨り潰しゲージが得られるまでトリプルロール上でペーストを磨り潰した。
この顔料ペーストから、樹脂バインダ、光開始剤及び希釈モノマーで更に希釈して目標の粘度を達成することにより、インクを調製した。具体的には、25℃で43gのバインダを、10gの光開始剤混合物(組成:30%のITX(イソプロピルチオキサントン)、25%のCytec製Additol EPD、25%のCytec製Additol EHA、5%のCytec製Additol PBZ、15%のBASF製Irgacure 369)及び47gの顔料ペースト(30%)とブレンドすることにより、シアンインク(14%顔料)を調製した。
得たインク配合物の様々な特性を測定した。当該配合物はそれぞれ、I1〜I4、I5−R及びIR−7である。
試験対象としての配合物について、2500s−1の剪断速度及び25℃での粘度が≦2500mPa.sである場合には、インクの粘度は良好であるとみなす。≦2×60m/分の場合にはUV反応性が特に良好であるとみなし、≦3×60m/分の場合にはUV反応性が許容可能であるとみなす。1×30m/分で4≧の場合には、一つ及び二つの層での接着性が特に良好であるとみなす。光学密度が≧1.3である場合には、顔料濡れ性が特に良好であるとみなす。
表2は、本発明の組成物により、接着プライマーを必要とすることなく(たとえ二つのインク層が塗布された場合であっても)プラスチックへの優れた接着性を有するインクを得ることができることを示している。このことは、許容可能な硬化速度、良好な顔料濡れ性及び適切な粘度範囲と組み合わさっている。それに対して、ポリスチレン樹脂のみをベースとするインク(配合例P7−R及びI7−R)はより低い顔料濡れ性を有しており、そのため、顔料の磨り潰しがより困難となる。インクが不活性ポリエステル樹脂のみをベースにする場合、そのときは二つの層での接着性はあまり良好ではない(配合例P5−R及びI5−R)。結論:本発明の組成物を使用する場合、特性の全体のバランスが向上する。
更に、表3の組成物及び比較組成物により顔料ペースト及びインク配合物を調製し、ここでは、ポリスチレン樹脂をケトン又はアクリル樹脂に置きかえた。得られた顔料ペースト及びインク配合物の様々な特性を測定し、結果を表4A及び4Bにまとめた。当該配合物はそれぞれ、P1〜P2及びP3−R並びにIN1〜IN2及びIN3−Rである。
表4はまた、本発明の組成物に関して特性の全体のバランスが良好であることを示している。(IN1で得られた結果と比較して)ケトン樹脂のみをベースとするインクにより不良の結果を得た。ポリエステル樹脂と完全なアクリル樹脂との組み合わせにより、良好な接着性と相まって、より良好な顔料濡れ性がもたらされた。
これらの表において、以下の略語を使用する。
DPGDA:ジプロピレングリコールジアクリレート
TPGDA:トリプロピレングリコールジアクリレート
Solsp:SOLSPERSE(登録商標)
L1:基材に直接接触するインク層1
L2:層1の表面上に塗布されるインク層2
C58:接着プライマーを有していないBOPP(二軸延伸ポリプロピレン)
DPGDA:ジプロピレングリコールジアクリレート
TPGDA:トリプロピレングリコールジアクリレート
Solsp:SOLSPERSE(登録商標)
L1:基材に直接接触するインク層1
L2:層1の表面上に塗布されるインク層2
C58:接着プライマーを有していないBOPP(二軸延伸ポリプロピレン)
Claims (15)
- 少なくとも一種のエチレン性不飽和化合物(A)、少なくとも一種の不活性ポリエステル樹脂(B)、及び(B)と異なる少なくとも一種の不活性樹脂(C)を含む放射線硬化性組成物であって、
上記不活性ポリエステル(B)は、
エチレングリコールを含むポリオール成分から、並びに、
フタル酸及び/若しくは無水フタル酸を含むポリカルボキシ成分から、又は、一種若しくは複数種のフタル酸のジアルキルエステルを含むポリカルボキシ成分から調製される、 上記放射線硬化性組成物。 - ポリエステル(B)の調製に使用されるポリオール成分が、10〜100モル%のエチレングリコール、及び、任意選択で0〜90モル%の他のグリコールを含み、
ポリカルボキシ成分が、80〜100モル%のフタル酸及び/又は無水フタル酸を含む、請求項1に記載の組成物。 - ポリエステル(B)が、無水フタル酸から、エチレングリコールから、及び、任意選択でネオペンチルグリコールから調製される、請求項1又は2に記載の組成物。
- 前記ポリエステルが、更に一種又は複数種のモノカルボン酸化合物(X1)から調製される、請求項1から3までのいずれか一項に記載の組成物。
- 不活性ポリエステル(B)が有する、ポリカルボン酸のカルボキシル基に対するポリオールのヒドロキシル基の全当量比が、1.0を超える、請求項1から4までのいずれか一項に記載の組成物。
- ポリエステル(B)が、500〜5000ダルトンの数平均分子量を有している、請求項5に記載の組成物。
- 不活性樹脂(C)が、アクリル樹脂、ポリスチレン樹脂、(ポリ)ウレタン樹脂、ポリエチレンビニルアセテート樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、塩素化ポリオレフィン樹脂及び/又はケトン樹脂から選択される、請求項1から6までのいずれか一項に記載の組成物。
- 不活性樹脂(C)が、ポリスチレン樹脂及び/又はアクリル樹脂から選択される、請求項1から7までのいずれか一項に記載の組成物。
- 不活性樹脂(C)が、100〜5000ダルトンの数平均分子量を有するポリスチレン樹脂である、請求項1から8までのいずれか一項に記載の組成物。
- 少なくとも10重量%の不活性樹脂(B)及び(C)を含む、請求項1から9までのいずれか一項に記載の組成物。
- エチレン性不飽和化合物(A)が、ジ(メタ)アクリレート及び/又はトリ(メタ)アクリレートから選択される少なくとも一種の(メタ)アクリル化化合物を含む、請求項1から10までのいずれか一項に記載の組成物。
- 光重合開始剤及び任意選択で光活性剤を更に含む、請求項1から11までのいずれか一項に記載の組成物。
- 請求項1から12までのいずれか一項に記載の組成物を含む、塗料組成物、インク又はワニス。
- 請求項13に記載のいずれかの組成物で部分的に又は全体的に被覆された物品。
- 物品又は基材の少なくとも一表面上に請求項1から12までのいずれか一項に記載の組成物を塗布し、続いて塗布層を硬化するステップを含む、物品又は基材の被覆方法。
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