JP2016505648A - ポリウレタン、その分散液、それらの製造及び使用 - Google Patents

ポリウレタン、その分散液、それらの製造及び使用 Download PDF

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Abstract

本発明は、(a)平均して1〜10個のアロファナート基及び平均して1〜10個のC−C二重結合を1分子あたり有するジイソシアナート又はポリイソシアナート15質量%〜70質量%、及び任意に(b)更なるジイソシアナート又はポリイソシアナート0質量%〜60質量%を、(c)500〜3000g/モルの分子量を有する少なくとも1種のポリカーボネートジオールを含んでなる少なくとも2個のイソシアナート反応性基を有する化合物5質量%〜50質量%と反応させることにより得ることができ、その際に、質量百分率は、ポリウレタン(A)全体を基準としているが、但し、該全体は100%である、ポリウレタン(A)に関する。

Description

本発明は、
(a)平均して1〜10個のアロファナート基及び平均して1〜10個のC−C二重結合を1分子あたり有するジイソシアナート又はポリイソシアナート15質量%〜70質量%、及び任意に
(b)更なるジイソシアナート又はポリイソシアナート0質量%〜60質量%を、
(c)500〜3000g/モルの分子量を有する少なくとも1種のポリカーボネートジオールを含んでなり、イソシアナート反応性基を少なくとも1個有する化合物5質量%〜50質量%と
反応させることにより得ることができる、ポリウレタン(A)に関し、
その際に質量百分率は、ポリウレタン(A)全体を基準とするが、但し、該全体が100%である。
本発明は更に、顔料(B)、ポリウレタン(A)を含んでなり、かつ更に少なくとも1種の重合防止剤(C)を含んでなる水性分散液に関する。
化合物(c)としてポリエステルを含んでなる類似の分散液並びにインクジェット及び印刷インキ用途のためのそれらの使用は、国際出願WO 2008/098972及びWO2010/018074 A1から公知である。
それらに開示されたポリウレタンは、良好な印刷結果をもたらすが、しかしながら、より高い耐水性、耐薬品性及び機械抵抗、光沢、プラスチックフィルムへの付着及び耐ヒートシール性が、特に包装印刷用途のために、必要とされる。
しばしば、顔料が更に加工されて、例えば記録液及び特に液状印刷インキを形成しうるように、顔料を液体及び特に水性媒体中に分散させることが必要である。印刷インキは、貯蔵中に安定でなければならず、かつ該インキ中の顔料の均質な分散を示さなければならない。そのうえ、得られた印刷物は、カラリストの要求に適合しなければならず、すなわち、光沢、輝き及び色の深みを示さなければならず、かつ、任意に後処理、例えば乾燥及び硬化後に、特にプラスチックフィルム上に包装材料を印刷するのに使用される際に、良好な堅ろう度、例えば乾燥摩擦堅ろう度、印刷された基材への付着、光堅ろう度、及び特に水堅ろう度及び湿潤摩擦堅ろう度を有しなければならない。
印刷された基材について特に良好な堅ろう度、例えば乾燥摩擦堅ろう度(湿潤摩擦堅ろう度及び洗濯堅ろう度)保証するために、印刷物は、いわゆる放射線硬化を通じて固定することができる。いわゆる放射線硬化可能な液状インキがこのために使用されてよい、例えばUS 5,623,001及びEP 0 993 495参照。放射線硬化可能なインキは典型的に、化学線にさらすことにより硬化することができる材料を含んでなる。そのうえ、光開始剤が放射線硬化可能なインキ中に含まれてよい。
WO 2006/089933には、アロファナート基を有する放射線硬化可能なポリウレタンを含んでなる水性分散液並びにインクジェットインキにおける前記分散液の使用が開示されている。開示されたインクジェットインキの印刷及び化学線の適用は、極めて良好な堅ろう度を有する印刷された基材を与える。
本発明は、その課題が、化学線の適用により及び/又は熱により特に効率的に硬化可能であり、並びに長い貯蔵寿命並びに改善された耐水性、光沢及び/又は付着を有する、印刷法用の印刷インキを提供することであった。更に、特にLDPE(低密度ポリエチレン)、HDPE及びOPP(延伸ポリプロピレン)上への、良好な耐ヒートシール性が必要とされる。該ポリウレタンは、顔料との良好な相溶性も示すべきである。
本明細書に関連して、“耐ヒートシール性”は、包装を密封するために(ある温度及び滞留時間で)印刷された基材に適用される、ヒートシールプロセスに抵抗する、ある基材上に印刷されたインキの能力を意味する。
この課題が、冒頭で定義された水性分散液の使用により達成されることが見出された。本発明による使用は、印刷法、例えばインクジェット法及びインクジェット法以外、好ましくはインクジェット法以外において、極めて好ましくはフレキソ印刷法及び/又はグラビア印刷法に、使用される印刷インキに関する。
“印刷インキ”という用語は、本明細書において、専ら印刷版によって印刷用紙に適用され、かつそこでインキ膜(プリント)として固定される、多様な稠度の、着色剤を含有する調合物の集合名として使用される(CEPE定義)。
ポリウレタンは、本発明のためには、ウレタン基により専ら結合されるようなポリマーだけではなくて、より一般的な意味で、ジイソシアナート又はポリイソシアナートを、活性水素原子を有する化合物と反応させることにより得ることができるポリマーでもある意味として理解される。本発明の目的のポリウレタンはゆえに、尿素基、アロファナート基、ビウレット基、カルボジイミド基、アミド基、エステル基、エーテル基、ウレトンイミン基、ウレチジオン基、イソシアヌラート基又はオキサゾリジン基並びにウレタン基を含んでよい。一般的な参考として、一例として次のものが引用されうる:Kunststoffhandbuch/Saechtling, 第26版, Carl-Hanser-Verlag, Munich 1995, pp. 491 et seq。より詳しくは、本発明の目的のポリウレタンは、アロファナート基を含んでなる。
本発明の一実施態様において、ポリウレタン(A)は、ハイパーブランチポリウレタンではない。ハイパーブランチポリウレタンは、それ自体として公知であり、かつ例えばJ. M.S. - Rev. Macromol. Chem. Phys. 1997, C37(3), 555に記載されている。
本発明による水性分散液は好ましくは、カーボンブラックを含んでなる有機顔料から製造される。白色顔料、特に二酸化チタンが、類似して好ましい。特に適した顔料(B)の例が、ここから列挙される。
有機顔料:
・モノアゾ顔料:C.I.ピグメントブラウン25;C.I.ピグメントオレンジ5、13、36及び67;C.I.ピグメントレッド1、2、3、5、8、9、12、17、22、23、31、48:1、48:2、48:3、48:4、49、49:1、52:1、52:2、53、53:1、53:3、57:1、63、112、146、170、184、210、245及び251;C.I.ピグメントイエロー1、3、73、74、65、97、151及び183;
・ジスアゾ顔料:C.I.ピグメントオレンジ16、34及び44;C.I.ピグメントレッド144、166、214及び242;C.I.ピグメントイエロー12、13、14、16、17、81、83、106、113、126、127、155、174、176及び188;
・アンタントロン顔料:C.I.ピグメントレッド168(C.I.バットオレンジ3);
・アントラキノン顔料:C.I.ピグメントイエロー147及び177;C.I.ピグメントバイオレット31;
・アントラキノン顔料:C.I.ピグメントイエロー147及び177;C.I.ピグメントバイオレット31;
・アントラピリミジン顔料:C.I.ピグメントイエロー108(C.I.バットイエロー20);
・キナクリドン顔料:C.I.ピグメントレッド122、202及び206;C.I.ピグメントバイオレット19;
・キノフタロン顔料:C.I.ピグメントイエロー138;
・ジオキサジン顔料:C.I.ピグメントバイオレット23及び37;
・フラバントロン顔料:C.I.ピグメントイエロー24(C.I.バットイエロー1);
・インダントロン顔料:C.I.ピグメントブルー60(C.I.バットブルー4)及び64(C.I.バットブルー6);
・イソインドリン顔料:C.I.ピグメントオレンジ69;C.I.ピグメントレッド260;C.I.ピグメントイエロー139及び185;
・イソインドリノン顔料:C.I.ピグメントオレンジ61;C.I.ピグメントレッド257及び260;C.I.ピグメントイエロー109、110、173及び185;
・イソビオラントロン顔料:C.I.ピグメントバイオレット31(C.I.バットバイオレット1);
・金属錯体顔料:C.I.ピグメントイエロー117、150及び153;C.I.ピグメントグリーン8;
・ペリノン顔料:C.I.ピグメントオレンジ43(C.I.バットオレンジ7);C.I.ピグメントレッド194(C.I.バットレッド15);
・ペリレン顔料:C.I.ピグメントブラック31及び32;C.I.ピグメントレッド123、149、178、179(C.I.バットレッド23)、190(C.I.バットレッド29)及び224;C.I.ピグメントバイオレット29;
・フタロシアニン顔料:C.I.ピグメントブルー15、15:1、15:2、15:3、15:4、15:6及び16;C.I.ピグメントグリーン7及び36;
・ピラントロン顔料:C.I.ピグメントオレンジ51;C.I.ピグメントレッド216(C.I.バットオレンジ4);
・チオインジゴ顔料:C.I.ピグメントレッド88及び181(C.I.バットレッド1);C.I.ピグメントバイオレット38(C.I.バットバイオレット3);
・トリアリールカルボニウム顔料:C.I.ピグメントブルー1、61及び62;C.I.ピグメントグリーン1;C.I.ピグメントレッド81、81:1及び169;C.I.ピグメントバイオレット1、2、3及び27;C.I.ピグメントブラック1(アニリンブラック);
C.I.ピグメントイエロー101(アルダジンイエロー);
C.I.ピグメントブラウン22。
無機顔料:
・白色顔料:二酸化チタン(C.I.ピグメントホワイト6)、亜鉛華、顔料配合酸化亜鉛、硫酸バリウム、硫化亜鉛、リトポン;鉛白;炭酸カルシウム;
・黒色顔料:黒色酸化鉄(C.I.ピグメントブラック11)、鉄−マンガンブラック、スピネルブラック(C.I.ピグメントブラック27);カーボンブラック(C.I.ピグメントブラック7);
・有色顔料:酸化クロム、酸化クロム水和物グリーン;クロムグリーン(C.I.ピグメントグリーン48);コバルトグリーン(C.I.ピグメントグリーン50);ウルトラマリングリーン;コバルトブルー(C.I.ピグメントブルー28及び36);群青;紺青(C.I.ピグメントブルー27);マンガンブルー;ウルトラマリンバイオレット;コバルトバイオレット及びマンガンバイオレット;赤色酸化鉄(C.I.ピグメントレッド101);カドミウムスルホセレニド(C.I.ピグメントレッド108);モリブデン赤(C.I.ピグメントレッド104);ウルトラマリンレッド;
褐色酸化鉄、褐色複合酸化物、スピネル及びコランダム相(C.I.ピグメントブラウン24、29及び31)、クロムオレンジ;
黄色酸化鉄(C.I.ピグメントイエロー42);ニッケルチタンイエロー(C.I.ピグメントイエロー53;C.I.ピグメントイエロー157及び164);クロムチタンイエロー;硫化カドミウム及び硫化亜鉛カドミウム(C.I.ピグメントイエロー37及び35);クロムイエロー(C.I.ピグメントイエロー34)、亜鉛黄、アルカリ土類金属クロム酸塩;ネープルスイエロー;バナジン酸ビスマス(C.I.ピグメントイエロー184);
・干渉顔料:被覆金属小片をベースとする金属効果顔料;金属酸化物被覆雲母小片をベースとする真珠光沢顔料;液晶顔料。
これに関連して好ましい顔料(B)は、モノアゾ顔料(特にレーキ化BONS顔料、ナフトールAS顔料)、ジスアゾ顔料(特にジアリールイエロー顔料、ビスアセトアセトアニリド顔料、ジスアゾピラゾロン顔料)、キナクリドン顔料、キノフタロン顔料、ペリノン顔料、フタロシアニン顔料、トリアリールカルボニウム顔料(アルカリブルー顔料、レーキ化ローダミン、錯アニオンとの染料塩)、イソインドリン顔料、白色顔料及びカーボンブラックである。
特に好ましい顔料(B)の例は、とりわけ:カーボンブラック、二酸化チタン、C.I.ピグメントイエロー138、C.I.ピグメントレッド122及び146、C.I.ピグメントバイオレット19、C.I.ピグメントブルー15:3及び15:4、C.I.ピグメントブラック7、C.I.ピグメントオレンジ5、38及び43及びC.I.ピグメントグリーン7である。
本発明の一実施態様において、ポリウレタン(A)は、ASTM 3418/82に従い10℃/分の加熱速度で測定される、示差走査熱量測定法(DSC)により測定可能な、例えば、50℃以下及び好ましくは40℃以下のガラス転移温度を有する。
本発明の目的のポリウレタン(A)は、
(a)平均して1〜10個のアロファナート基及び平均して1〜10個のC−C二重結合を1分子あたり有し、その際に平均値はそれぞれ好ましくは、数平均を基準としている、ジイソシアナート又はポリイソシアナート15質量%〜70質量%、好ましくは30質量%〜60質量%を、
(b)任意に、更なるジイソシアナート又はポリイソシアナート0〜60質量%、好ましくは20質量%まで、及び
(c)500〜3000g/モルの分子量を有する少なくとも1種のポリカーボネートジオールを含んでなり、イソシアナート反応性基を少なくとも1個有する化合物5質量%〜50質量%、好ましくは30質量%〜50質量%と
反応させることにより得ることができる。
平均して1〜10個及び好ましくは5個までのアロファナート基及び平均して1分子あたり1〜10個及び好ましくは5個までのC−C二重結合を分子1分子あたり有し、その際に平均値はそれぞれ、質量平均及び好ましくは数平均を基準としている、少なくとも1種のジイソシアナート又はポリイソシアナート(a)は、好ましくは、触媒の存在下で、少なくとも1種のジイソシアナート(a1)から、一般式I
Figure 2016505648
で示され、本明細書において省略して化合物(a2)とも呼ぶ、少なくとも1種の化合物を用いて製造される化合物であり、ここで、変数は、次のように定義される:
1及びR2は、同じか又は異なり、かつ独立して、水素及びC1〜C10−アルキル、例えばメチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、s−ブチル、t−ブチル、n−ペンチル、イソペンチル、s−ペンチル、ネオペンチル、1,2−ジメチルプロピル、イソアミル、n−ヘキシル、イソヘキシル、s−ヘキシル、n−ヘプチル、n−オクチル、2−エチルヘキシル、n−ノニル、n−デシル;より好ましくはC1〜C4−アルキル、例えばメチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、s−ブチル及びt−ブチル、特にメチルから選択され;
1は、酸素及びN−R3から選択され、
1は、C1〜C20−アルキレン、好ましくはC2〜C10−アルキレン、例えば−CH2−、−(CH212−、−(CH214−、−(CH216−、−(CH220−、好ましくは−(CH22−、−(CH23−、−(CH24−、−(CH25−、−(CH26−、−(CH28−、−(CH210−から選択され、
該アルキレン基は、非置換であるか又は以下の基
1〜C4−アルキル、例えばメチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、s−ブチル又はt−ブチル、好ましくはメチル、
フェニル又は
−O−C1〜C4−アルキル、例えば−O−CH3、−O−C25、−O−n−C37
−O−CH(CH32、−O−n−C49、−O−イソ−C49、−O−s−C49、−O−C(CH33
により一置換又は多置換されており、
置換されたC1〜C20−アルキレンのためには、例えば−CH(CH3)−、−CH(C25)−、−CH(C65)−、−CH2−CH(CH3)−、シス−及びトランス−CH(CH3)−CH(CH3)−、−(CH2)−C(CH32−CH2−、−CH2−CH(C25)−、−CH2−CH(n−C37)−、−CH2−CH(イソ−C37)−が挙げられうる、
その際に、置換又は非置換のC1〜C20−アルキレンは、1個以上の隣接していないCH2基が、酸素により置換されてよく、その際に例は、−CH2−O−CH2−、
−(CH22−O−(CH22−、−[(CH22−O]2−(CH22−、−[(CH22−O]3−(CH22−であり、
2は、NH−R3及び好ましくは酸素から選択され、
3は、それぞれ異なるか又は好ましくは同じであり、かつ
水素、フェニル及び
1〜C10−アルキル、例えばメチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、s−ブチル、t−ブチル、n−ペンチル、イソペンチル、s−ペンチル、ネオペンチル、1,2−ジメチルプロピル、イソアミル、n−ヘキシル、イソヘキシル、s−ヘキシル、n−ヘプチル、n−オクチル、2−エチルヘキシル、n−ノニル、n−デシル;より好ましくはC1〜C4−アルキル、例えばメチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、s−ブチル及びt−ブチル、特にメチル
から選択される。
一般式Iの極めて特に好ましい化合物は、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリラート及び3−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリラート、特に2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリラートである。
極めて好ましい実施態様において、アロファナート基を有するポリイソシアナート(a)は、式(Ia)
Figure 2016505648
のものであり、ここで、nは正数であり、その平均が、1〜5、好ましくは1〜3である。
ポリウレタン(A)は、少なくとも1種の触媒の存在下で又は好ましくは触媒の不在下で製造されてよい。
有用な触媒は、例えば、ポリウレタン化学において典型的に使用される全ての触媒を含む。
ポリウレタン化学において典型的に使用される触媒は、好ましくは有機アミン、特に第三級の脂肪族、環式脂肪族又は芳香族のアミン、及びルイス酸性有機金属化合物である。
有用なルイス酸性有機金属化合物は、例えばスズ化合物、例えば有機カルボン酸のスズ(II)塩を含み、その際に例は、スズ(II)アセタート、スズ(II)オクトアート、スズ(II)エチルヘキサノアート及びスズ(II)ラウラートであり、及び有機カルボン酸のジアルキルスズ(IV)誘導体を含み、その際に例は、ジメチルスズジアセタート、ジブチルスズジアセタート、ジブチルスズジブチラート、ジブチルスズビス(2−エチルヘキサノアート)、ジブチルスズジラウラート、ジブチルスズマレアート、ジオクチルスズジラウラート及びジオクチルスズジアセタートである。金属錯体、例えば鉄、チタン、亜鉛、アルミニウム、ジルコニウム、マンガン、ニッケル及びコバルトのアセチルアセトナートが同様に可能である。更に有用な金属化合物は、Blank et al., Progress in Organic Coatings, 1999, 35, 19 ff.に記載されている。
有機カルボン酸のジアルキルスズ(IV)塩は、例えば、ジメチルスズジアセタート、ジブチルスズジアセタート、ジブチルスズジブチラート、ジブチルスズビス(2−エチルヘキサノアート)、ジブチルスズジラウラート、ジブチルスズマレアート、ジオクチルスズジラウラート及びジオクチルスズジアセタートである。ジブチルスズジアセタート及びジブチルスズジラウラートが好ましい。毒性学的な理由のためには、スズ塩は、あまり好ましくないが、しかし実地においてなおしばしば使用される。
好ましい他のルイス酸性有機金属化合物は、亜鉛(II)ジオクトアート、ジルコニウムアセチルアセトナート及びジルコニウム2,2,6,6−テトラメチル−3,5−ヘプタンジオナートである。
ビスマス及びコバルト触媒、セリウム塩、例えばセリウムオクトアート、及びセシウム塩も、触媒として使用することができる。
ビスマス触媒は、より詳細にはビスマスカルボキシラート、特にビスマスオクトアート、ビスマスエチルヘキサノアート、ビスマスネオデカノアート又はビスマスピバラートであり;例は、King IndustriesからのK-KAT 348及びXK-601、TIB ChemicalsからのTIB KAT 716、716LA、716XLA、718、720、789、及びShepherd Lausanneからのもの、並びに触媒混合物、例えばビスマスオルガニル及び亜鉛オルガニルの触媒混合物である。
好ましいルイス酸性有機金属化合物は、ジメチルスズジアセタート、ジブチルスズジブチラート、ジブチルスズビス(2−エチルヘキサノアート)、ジブチルスズジラウラート、ジオクチルスズジラウラート、ジルコニウムアセチルアセトナート及びジルコニウム2,2,6,6−テトラメチル−3,5−ヘプタンジオナートである。
極めて好ましいルイス酸性有機金属化合物は、ビスマスオクトアート、ビスマスエチルヘキサノアート、ビスマスネオデカノアート又はビスマスピバラート、ジルコニウムアセチルアセトナート及びジルコニウム2,2,6,6−テトラメチル−3,5−ヘプタンジオナートである。
特に好ましい実施態様において、スズを含有しないルイス酸性有機金属化合物が、触媒として使用される。
類似して、ビスマス、亜鉛及びコバルト触媒並びにセシウム塩を、親水性触媒として使用することができる。有用なセシウム塩は、次のアニオンを利用する化合物を含む:F-、Cl-、ClO-、ClO3 -、ClO4 -、Br-、I-、IO3 -、CN-、OCN-、ΝO2 -、ΝO3 -、HCO3 -、CO3 2-、S2-、SH-、HSO3 -、SO3 2-、HSO4 -、SO4 2-、S22 2-、S24 2-、S25 2-、S26 2-、S27 2-、S28 2-、H2PO2 -、H2PO4 -、HPO4 2-、PO4 3-、P27 4-、(OCn2n+1-、(Cn2n-12-、(Cn2n-32-及び(Cn+12n-242-、ここで、nは、1〜20の整数を表す。
ビスマスカルボキシラート、亜鉛カルボキシラート及びセシウムカルボキシラートが好ましく、ここで、そのアニオンが、式(Cn2n-12-並びに(Cn+12n-242-に従い、ここで、nは1〜20である。特に好ましいセシウム塩は、一般式(Cn2n-12-のモノカルボキシラートを含んでなり、ここで、nは、1〜20の整数を表し、アニオンとして、ホルマート、アセタート、プロピオナート、ヘキサノアート、2−エチルヘキサノアート、n−オクタノアート及びネオデカノアートが、特にここで挙げるべきである。
常用の有機アミンとして、一例として次のものが挙げられうる:トリエチルアミン、1,4−ジアザビシクロ[2,2,2]オクタン、トリブチルアミン、ジメチルベンジルアミン、Ν,Ν,Ν′,Ν′−テトラメチルエチレンジアミン、N,N,N′,N′−テトラメチルブタン−1,4−ジアミン、N,N,N′,N′−テトラメチルヘキサン−1,6−ジアミン、ジメチルシクロヘキシルアミン、ジメチルドデシルアミン、ペンタメチルジプロピレントリアミン、ペンタメチルジエチレントリアミン、3−メチル−6−ジメチルアミノ−3−アザペントール、ジメチルアミノプロピルアミン、1,3−ビスジメチルアミノブタン、ビス(2−ジメチルアミノエチル)エーテル、N−エチルモルホリン、N−メチルモルホリン、N−シクロヘキシルモルホリン、2−ジメチルアミノエトキシエタノール、ジメチルエタノールアミン、メチルジエタノールアミン、テトラメチルヘキサメチレンジアミン、ジメチルアミノ−N−メチルエタノールアミン、N−メチルイミダゾール、N−ホルミル−N,N′−ジメチルブチレンジアミン、N−ジメチルアミノエチルモルホリン、3,3′−ビスジメチルアミノ−ジ−n−プロピルアミン及び/又は2,2′−ジピペラジンジイソプロピルエーテル、ジメチルピペラジン、トリス(N,N−ジメチルアミノプロピル)−s−ヘキサヒドロトリアジン、イミダゾール類、例えば1,2−ジメチルイミダゾール、4−クロロ−2,5−ジメチル−1−(N−メチルアミノエチル)イミダゾール、2−アミノプロピル−4,5−ジメトキシ−1−メチルイミダゾール、1−アミノプロピル−2,4,5−トリブチルイミダゾール、1−アミノエチル−4−ヘキシルイミダゾール、1−アミノブチル−2,5−ジメチルイミダゾール、1−(3−アミノプロピル)−2−エチル−4−メチルイミダゾール、1−(3−アミノプロピル)イミダゾール及び/又は1−(3−アミノプロピル)−2−メチルイミダゾール。
好ましい有機アミンは、C1〜C4−アルキル基2個及び炭素原子4〜20個を有するアルキル又はシクロアルキル基1個を独立して有するトリアルキルアミン、例えばジメチル−C4〜C15−アルキルアミン、例えばジメチルドデシルアミン又はジメチル−C3〜C8−シクロアルキルアミンである。同様に好ましい有機アミンは、任意に、更なるヘテロ原子、例えば酸素又は窒素を有してよい二環式アミン、例えば1,4−ジアザビシクロ[2,2,2]オクタンである。
酢酸アンモニウム又はトリエチルアミンを使用することが特に好ましく、かつN,N,N−トリメチル−N−(2−ヒドロキシプロピル)アンモニウム2−エチルヘキサノアートを使用することが最も好ましい。
前記の化合物のうち2種以上の混合物が、同様に触媒として使用されてよいことが理解される。
有機溶剤、例えばアセトン、テトラヒドロフラン(THF)、N−メチルピロリドン及び/又はN−エチルピロリドン中に可溶であるような前記の化合物から選択される触媒を使用することが特に好ましい。
触媒が使用される場合には、この触媒は好ましくは、ジイソシアナート(a1)を基準として、0.0001質量%〜10質量%の量で及びより好ましくは0.001質量%〜5質量%の量で、使用される。前記のように、好ましい実施態様において、触媒は使用されない。
該1種以上の触媒は、該1種以上の触媒の構造に応じて、固体又は液体の形態又は溶液で添加されてよい。有用な溶剤は、水に不混和性の溶剤、例えば芳香族又は脂肪族の炭化水素、例えばトルエン、酢酸エチル、ヘキサン及びシクロヘキサン並びにカルボン酸エステル、例えば酢酸エチルを含み、その際に有用な溶剤は更に、アセトン、THF及びN−メチルピロリドン及びN−エチルピロリドンを含む。該1種以上の触媒は好ましくは、固体又は液体の形態で及び最も好ましくは有機溶剤、例えばアセトン、テトラヒドロフラン(THF)、N−メチルピロリドン又はN−エチルピロリドン中の溶液で、添加される。
ジイソシアナート(a1)は、例えば、脂肪族、芳香族及び環式脂肪族のジイソシアナートから選択される。芳香族ジイソシアナートの例は、2,4−トリレンジイソシアナート(2,4−TDI)、2,4′−ジフェニルメタンジイソシアナート(2,4′−MDI)及びいわゆるTDI混合物(2,4−トリレンジイソシアナート及び2,6−トリレンジイソシアナートの混合物)である。
脂肪族ジイソシアナートの例は、1,4−ブチレンジイソシアナート、1,12−ドデカメチレンジイソシアナート、1,10−デカメチレンジイソシアナート、2−ブチル−2−エチルペンタメチレンジイソシアナート、2,4,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアナート又は2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアナート及び特にヘキサメチレンジイソシアナート(HDI)である。
環式脂肪族ジイソシアナートの例は、イソホロンジイソシアナート(IPDI)、2−イソシアナトプロピルシクロヘキシルイソシアナート、2,4′−メチレンビス(シクロヘキシル)ジイソシアナート及び4−メチルシクロヘキサン−1,3−ジイソシアナート(H−TDI)である。
異なる反応性の基を有するイソシアナートの更なる例は、1,3−フェニレンジイソシアナート、1,4−フェニレンジイソシアナート、1,5−ナフチレンジイソシアナート、ジフェニルジイソシアナート、トリジンジイソシアナート及び2,6−トリレンジイソシアナートである。
前記のジイソシアナートの混合物も、もちろん、使用することができる。
ジイソシアナート(a1)及び化合物(a2)は、例えば20:1〜1:1及び好ましくは15:1〜10:1のモル比で、使用することができる。
本発明の一実施態様において、ジイソシアナート(a1)及び化合物(a2)を、20℃〜150℃及び好ましくは50〜130℃の範囲内の温度で互いに反応させることができる。
本発明の一実施態様において、ジイソシアナート(a1)及び化合物(a2)は、溶剤、好ましくは有機溶剤又は有機溶剤の混合物中、例えばトルエン、アセトン又はテトラヒドロフラン又はそれらの混合物中にあってよい。本発明の他の実施態様において、ジイソシアナート(a1)と化合物(a2)との反応は、溶剤を使用せずに実施される。
本発明の一実施態様において、ジイソシアナート(a1)と化合物(a2)との反応についての反応条件、例えばジイソシアナート(a1)及び化合物(a2)のモル比は、ジイソシアナート(a)が、2個のイソシアナート基及び1〜10個のアロファナート基及び1〜10個のC−C二重結合を有するが、しかしO−CO−NH基を有しないように選択される。本発明の他の実施態様において、ジイソシアナート(a1)と化合物(a2)との反応についての反応条件、例えばジイソシアナート(a1)及び化合物(a2)のモル比は、ジイソシアナート(a)が、2個のイソシアナート基及び1〜9個のアロファナート基及び1〜9個のC−C二重結合並びに1個以上のO−CO−NH基を有するように選択される。
ジイソシアナート(a1)と化合物(a2)との反応が終了した後に、ジイソシアナート又はポリイソシアナート(a)は、例えば、未変換の出発物質、例えばジイソシアナート(a1)又は化合物(a2)を除去することにより、単離することができる。未変換の出発物質、例えばジイソシアナート(a1)及び化合物(a2)を除去する適した方法は、それらを、好ましくは減圧で、留去することである。薄膜型蒸発缶が極めて特に適している。未変換ジイソシアナート(a1)は、好ましくは蒸留により除去されない。
本発明の一実施態様において、ジイソシアナート又はポリイソシアナート(a)、特に化合物(Ia)は、500〜2000mPa・sの範囲内、好ましくは600〜1800mPa・sの範囲及び最も好ましくは700〜1500mPa・sの範囲内の23℃での動的粘度を有する。
本発明の一実施態様において、ジイソシアナート又はポリイソシアナート(a)は、例えば滴定により測定可能な、8質量%〜20質量%の範囲内及び好ましくは12質量%〜17質量%の範囲内のNCO含有率を有する。
ポリウレタン(A)は、ジイソシアナート又はポリイソシアナート(a)を、少なくとも1種の更なるジイソシアナート又はポリイソシアナート(b)と反応させることにより、製造される。ジイソシアナート又はポリイソシアナート(b)は、前記の脂肪族、芳香族及び環式脂肪族のジイソシアナートから選択することができる。
本発明の一実施態様において、ジイソシアナート又はポリイソシアナート(b)は、ジイソシアナート(a1)とは異なるように選択される。
本発明の一実施態様において、ジイソシアナート又はポリイソシアナート(b)は、ジイソシアナート(a1)と同じように選択される。本発明の特定の一実施態様は、ジイソシアナート又はポリイソシアナート(b)を、ジイソシアナート(a1)と同じように選択し、ジイソシアナート又はポリイソシアナート(a)の製造が終了した後に消費されないジイソシアナート(a1)と区別しないことを含んでなる。
ポリウレタン(A)は更に、500〜3000g/モルの分子量を有する少なくとも1種のポリカーボネートジオール(c1)と反応させることによって、製造される。
ポリカーボネートジオール(c1)は、正確に2個のOH官能価を有し、かつ好ましくは、式(II)
HO−R5−[−O(CO)O−R5−]x−OH
を満足する化合物(c1)であり、
ここで、
5は、炭素原子2〜20個を有する二価の脂肪族又は環式脂肪族の、好ましくは脂肪族の基であり、かつ
xは、2〜20、好ましくは3〜15の正の整数である。
そのようなポリカーボネートジオール(c1)は、(c1a)ホスゲン、ジホスゲン又はトリホスゲンと、2の官能価を有する脂肪族、脂肪族/芳香族又は芳香族のアルコールとの反応によるか又は一般式RO[(CO)O]nRの少なくとも1種の有機カーボネートと、正確に2個のOH基を有する少なくとも1種の脂肪族、脂肪族/芳香族又は芳香族のアルコール(c1b)との反応によりアルコールROHの脱離を伴い、得ることができ、ここで、Rは、それぞれ独立して、炭素原子1〜20個を有する直鎖又は分枝鎖状の脂肪族、芳香族/脂肪族又は芳香族の炭化水素基であり、かつ基Rは互いに結合して環を形成することも可能であり、かつnは、1〜5の整数である。
使用される出発物質(c1a)は、ホスゲン、ジホスゲン又はトリホスゲンであってよく、好ましくはこれらの中ではホスゲンであるけれども、化合物(c1a)として有機カーボネートを使用することが好ましい。
一般式RO[(CO)O]nRの有機カーボネートの基Rは、それぞれ互いに独立して、炭素原子1〜20個を有する直鎖又は分枝鎖状の脂肪族炭化水素基、炭素原子7〜20個を有する芳香族/脂肪族(芳香脂肪族)又は芳香族の炭化水素基である。2個の基Rは、同じか又は異なっていてよく;好ましくはそれらは同じである。各Rは、好ましくは脂肪族炭化水素基及びより好ましくは炭素原子1〜5個を有する直鎖又は分枝鎖状のアルキル基、又は置換又は非置換のフェニル基である。
Rは、直鎖又は分枝鎖状の、好ましくは直鎖の、(環式)脂肪族、芳香族/脂肪族又は芳香族の、好ましくは(環式)脂肪族又は芳香族の、より好ましくは脂肪族の、炭素原子1〜20個、好ましくは炭素原子1〜12個、より好ましくは1〜6個及び極めて好ましくは1〜4個を有する炭化水素基である。
それらの例は、メチル、エチル、イソプロピル、n−プロピル、n−ブチル、イソブチル、s−ブチル、t−ブチル、n−ヘキシル、n−ヘプチル、n−オクチル、n−デシル、n−ドデシル、n−テトラデシル、n−ヘキサデシル、n−オクタデシル、n−エイコシル、2−エチルヘキシル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロオクチル、シクロドデシル、フェニル、o−又はp−トリル又はナフチルである。メチル、エチル、n−ブチル及びフェニルが好ましい。
該基Rは、同じか又は異なっていてよく;好ましくはそれらは同じである。
該基Rは、互いに結合して、環を形成してもよい。この種類の二価の基Rの例は、1,2−エチレン、1,2−プロピレン及び1,3−プロピレンである。
一般的に、nは、1〜5、好ましくは1〜3、より好ましくは1〜2の整数である。
該カーボネートは、特に好ましくは、一般式RO(CO)ORの単純なカーボネートであってよく;この場合に、言い換えれば、nは1である。
ジアルキルカーボネート又はジアリールカーボネートは、例えば、脂肪族、芳香脂肪族又は芳香族のアルコール、好ましくはモノアルコールと、ホスゲンとの反応から、製造することができる。付加的に、それらは、貴金属、酸素又はNOxの存在下でのCOによる該アルコール又はフェノール類の酸化的カルボニル化により、製造することもできる。ジアリールカーボネート又はジアルキルカーボネートの製造方法については、“Ullmann′s Encyclopedia of Industrial Chemistry”, 第6版, 2000 Electronic Release, Verlag Wiley-VCHも参照。
本発明にとって、該カーボネートが製造された方法は、有意な役割を果たさない。
適したカーボネートの例は、脂肪族、芳香族/脂肪族又は芳香族のカーボネート、例えばエチレンカーボネート、1,2−又は1,3−プロピレンカーボネート、ジフェニルカーボネート、ジトリルカーボネート、ジキシリルカーボネート、ジナフチルカーボネート、エチルフェニルカーボネート、ジベンジルカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジ−n−プロピルカーボネート、ジ−n−ブチルカーボネート、ジイソブチルカーボネート、ジペンチルカーボネート、ジヘキシルカーボネート、ジシクロヘキシルカーボネート、ジヘプチルカーボネート、ジオクチルカーボネート、ジデシルカーボネート又はジドデシルカーボネートを含んでなる。
nが1よりも大きいカーボネートの例は、ジアルキルジカーボネート、例えばジ(t−ブチル)ジカーボネート、又はジアルキルトリカーボネート、例えばジ(t−ブチル)ジカーボネートを含んでなる。
脂肪族カーボネート、特に該基が炭素原子1〜5個を有するもの、例えば、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジ−n−プロピルカーボネート、ジ−n−ブチルカーボネート又はジイソブチルカーボネートを使用することが好ましい。好ましい1種の芳香族カーボネートは、ジフェニルカーボネートである。
該有機カーボネートは、正確に2個のOH基を有する少なくとも1種の脂肪族、環式脂肪族のアルコールと、又は2種以上の異なるアルコールの混合物と、反応される。
OH基2個を有する適した化合物(c1b)の例は、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,2−及び1,3−プロパンジオール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、2−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオール、1,2−、1,3−及び1,4−ブタンジオール、1,2−、1,3−及び1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,2−又は1,3−シクロペンタンジオール、1,2−、1,3−又は1,4−シクロヘキサンジオール、1,1−、1,2−、1,3−又は1,4−シクロヘキサンジメタノール、ビス(4−ヒドロキシシクロヘキシル)メタン、ビス(4−ヒドロキシ−シクロヘキシル)エタン、2,2−ビス(4−ヒドロキシシクロヘキシル)プロパン、1,1′−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサンを含んでなる。
好ましい化合物(c1b)は、1,2−及び1,3−プロパンジオール、2−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール及び1,6−ヘキサンジオールである。
ホスゲン、ジホスゲン又はトリホスゲンと、該アルコール又はアルコール混合物との反応は、一般的に塩化水素の脱離を伴い行われ;該カーボネートと該アルコール又はアルコール混合物とを反応させて該ポリカーボネートジオールを得るのは、該カーボネート分子からの単官能性のアルコール又はフェノールの脱離を伴い行われる。
前記の方法により形成されたポリカーボネートジオールは、該反応後に、すなわち、更に変性されることなく、ヒドロキシル基及びカーボネート基又はカルバモイルクロリド基で停止される。それらは、多様な溶剤中に容易に溶解する。
そのような溶剤の例は、芳香族及び/又は(環式)脂肪族の炭化水素及びそれらの混合物、ハロゲン化炭化水素、ケトン、エステル及びエーテルである。
芳香族炭化水素、(環式)脂肪族炭化水素、アルキルアルカノアート、ケトン、アルコキシル化アルキルアルカノアート及びそれらの混合物が好ましい。
化合物(c)は任意に更に、イソシアナートに対して反応性の基、好ましくはヒドロキシ基を少なくとも1個、好ましくは少なくとも2個及び酸基を少なくとも1個、好ましくは正確に1個、好ましくはスルホン酸基又はカルボン酸基を少なくとも1個、有する少なくとも1種の化合物(c2)を含んでいてよい。好ましい化合物(c2)は、1,1,1−トリメチロール−C1〜C4−アルキルカルボン酸、例えば1,1,1−トリメチロール酢酸、1,1,1−トリメチロールプロパン酸、1,1,1−トリメチロール−酪酸、クエン酸、2,2−ジメチロール−C1〜C4−アルキルカルボン酸、例えば2,2−ジメチロール−酢酸、2,2−ジメチロールプロパン酸、2,2−ジメチロール酪酸、2,2−ジメチロール−C1〜C4−アルキルスルホン酸、1分子あたり平均して3〜300個のアルキレンオキシド単位を有するポリ−C2〜C3−アルキレングリコール、特に1分子あたり平均して(数平均)3〜300個のエチレンオキシド単位を有するポリエチレングリコール及び1分子あたり平均して(数平均)3〜300個のエチレンオキシド単位及びプロピレンオキシドのモル分率よりも高いエチレンオキシドのモル分率を有するエチレンオキシドとプロピレンオキシドとの重付加生成物から選択される。
化合物(c)は任意に更に、イソシアナートに対して反応性の基、好ましくはヒドロキシ基を正確に2個有し、かつ更なる官能基を有しない少なくとも1種の化合物(c3)を含んでよい。
OH基2個を有する適した化合物(c3)の例は、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,2−及び1,3−プロパンジオール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、2−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオール、1,2−、1,3−及び1,4−ブタンジオール、1,2−、1,3−及び1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,2−又は1,3−シクロペンタンジオール、1,2−、1,3−又は1,4−シクロヘキサンジオール、1,1−、1,2−、1,3−又は1,4−シクロヘキサンジメタノール、ビス(4−ヒドロキシシクロヘキシル)メタン、ビス(4−ヒドロキシ−シクロヘキシル)エタン、2,2−ビス(4−ヒドロキシシクロヘキシル)プロパン及び1,1′−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサンを含んでなる。極めて好ましいのは、ネオペンチルグリコール及び2−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオールである。
本発明の一実施態様において、化合物(c)として使用されるポリカーボネートジオールは、独国規格仕様DIN 53240に従い測定される、20〜200mgKOH/gの範囲内、好ましくは50〜180mgKOH/gの範囲内及び最も好ましくは100〜160mgKOH/gの範囲内のヒドロキシル価を有する。
本発明の一実施態様において、化合物(c)として使用されるポリカーボネートジオールは、500〜3000g/モルの範囲内、好ましくは700〜3000g/モルの範囲内及びより好ましくは2000g/モルまでの分子量Mwを有する。
本発明の一実施態様は、イソシアナートに対して反応性の基、好ましくはヒドロキシ基を少なくとも1個、好ましくは1又は2個、極めて好ましくは正確に1個及び(メタ)アクリル基を少なくとも1個、好ましくは1又は2個有する少なくとも1種の化合物(d)を更に添加することにより、ポリウレタン(A)を合成することを含んでなる。
好ましい実施態様において、一般式Iの化合物(d)は、ジイソシアナート又はポリイソシアナート(a)と、更なるジイソシアナート又はポリイソシアナート(b)と、存在する場合には化合物(c)との反応において存在する。
式Iの化合物は、上記で記載される。
好ましい化合物(d)は、イソシアナートに対して反応性である1個以上の基、好ましくはヒドロキシ基及び1個以上の(メタ)アクリル基を有する。
イソシアナート基に対して反応性の基1個及び(メタ)アクリル基1個を有する化合物(d1)は、2−ヒドロキシエチルアクリラート、2−ヒドロキシエチルメタクリラート、2−ヒドロキシブチルアクリラート及び2−ヒドロキシプロピルアクリラートである。
2個以上、好ましくは正確に2個のヒドロキシ基及び2個以上、好ましくは正確に2個の(メタ)アクリル基を有する化合物(d2)を更に使用することも可能である。
イソシアナート基に対して反応性の基2個を有する好ましい化合物(d2)は、(メタ)アクリル酸と、ジグリシジルエーテル、好ましくは脂肪族ジグリシジルエーテルとの反応生成物、極めて好ましくはアクリル酸と、エチレングリコールジグリシジルエーテル、ネオペンチレングリコールジグリシジルエーテル、ブタン−1,4−ジオールジグリシジルエーテル、ヘキサン−1,6−ジオールジグリシジルエーテル、ポリ(テトラヒドロフラン)ジグリシジルエーテル又はシクロヘキサン−1,4−ジメタノールジグリシジルエーテルとの反応生成物である。
こうして得られるエポキシ(メタ)アクリラートは、化合物(d2)として特に適している。
一般式Iの化合物(d)として、平均して1〜10個のアロファナート基及び平均して1〜10個のC−C二重結合を1分子あたり有するジイソシアナート又はポリイソシアナート(a)を製造するため以外の、一般式Iの化合物が使用されてよい。しかしながら、好ましくは、化合物(d)及び化合物(a2)は同じである。
ポリウレタン(A)の合成は、ポリウレタン化学の常用の方法により実施することができる。
本発明の水性分散液は更に、防止剤(C)又は安定剤(C)とも呼ばれる、少なくとも1種の重合防止剤(C)を含んでなる。重合防止剤(C)は、UV吸収体及びフリーラジカルスカベンジャーから選択することができる。UV吸収体は、紫外線を熱エネルギーへ変換する。適したUV吸収体は、例えばオキサニリド、トリアジン及びベンゾトリアゾール(後者はBASF SEからTinuvin(登録商標)製品として入手可能)、ベンゾフェノン、ヒドロキシベンゾフェノン、ヒドロキノン、ヒドロキノンモノアルキルエーテル、例えばヒドロキノンモノメチルエーテル(MEHQ)を含む。フリーラジカルスカベンジャーは、中間体として形成されるフリーラジカルを結合する。適したフリーラジカルスカベンジャーは、例えばヒンダードアミン光安定剤(HALS)として公知の立体障害アミンを含む。それらの例は、2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、2,6−ジ−t−ブチルピペリジン又はそれらの誘導体、例えばビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)セバカートである。更に有用な重合防止剤(C)は、置換フェノール類、特にt−アルキル置換フェノール類、例えば
Figure 2016505648
である。
本発明の一実施態様は、2種以上の重合防止剤(C)の混合物、例えばヒドロキノンエーテル及び置換フェノールを利用する。
例えば、(A)及び(B)の総量を基準として、重合防止剤(C)を、全体で15質量%まで、より好ましくは0.01〜1質量%、添加することができる。
重合防止剤(C)は、ポリウレタン(A)の合成中に又はその後に、例えば顔料(B)の分散の過程で、添加することができる。
本発明の一実施態様は、ジイソシアナート又はポリイソシアナート(a)、更なるジイソシアナート又はポリイソシアナート(b)及び化合物(c)及び任意に一般式Iの更なる化合物(d)を、ポリウレタン(A)全体を基準としてそれぞれ、次の質量比で利用してよい:
ジイソシアナート又はポリイソシアナート(a) 15質量%〜70質量%、好ましくは30質量%〜60質量%、
更なるジイソシアナート又はポリイソシアナート(b) 0〜60質量%、好ましくは20質量%まで、
化合物(c) 5質量%〜50質量%、好ましくは30質量%〜50質量%、
一般式Iの化合物(d) 0〜20質量%、好ましくは10質量%まで。
各質量百分率は、ポリウレタン(A)全体を基準としている。
特に好ましい実施態様において、ポリウレタン(A)は、
(a)平均して1〜10個のアロファナート基及び平均して1〜10個のC−C二重結合を1分子あたり有し、その際に平均値はそれぞれ好ましくは数平均を基準としている、ジイソシアナート又はポリイソシアナート、好ましくは式(Ia)のポリイソシアナート 30〜60質量%を、
(b)更なるジイソシアナート又はポリイソシアナート 0質量%〜20質量%、好ましくは1質量%〜10質量%、
(c1)500〜3000g/モルの分子量を有する少なくとも1種のポリカーボネートジオール 5質量%〜50質量%、好ましくは10質量%〜40質量%、
(c2)イソシアナートに対して反応性の基を少なくとも1個及び酸基を少なくとも1個有する少なくとも1種の化合物(c2) 2〜20質量%、好ましくは5〜10質量%、
(c3)イソシアナートに対して反応性の基を正確に2個有し、かつ更なる官能基を有しない少なくとも1種の化合物(c3) 0.5〜10質量%、好ましくは1〜5質量%、
(d1)イソシアナート基に対して反応性の基を1個及び(メタ)アクリル基1個を有する少なくとも1種の化合物 2〜20質量%、好ましくは5〜10質量%、
(d2)ヒドロキシ基を2個以上及び(メタ)アクリル基を2個以上有する少なくとも1種の化合物(d2) 0.5〜10質量%、好ましくは1〜5質量%、及び
(e)任意にヒドロキシ基を有していてよい、少なくとも1種のモノ−C1〜C4−アルキルアミン又はジ−C1〜C4−アルキルアミン 0.5〜10質量%、好ましくは1〜5質量%と、
反応させることにより得ることができ、
但し、その合計は常に100質量%である。
本発明の好ましい一変型は、ジイソシアナート又はポリイソシアナート(a)、更なるジイソシアナート又はポリイソシアナート(b)及び化合物(c)及び任意に一般式Iの更なる化合物(d)だけではなく、付加的に少なくとも1種の求核性のアルコール又はアミン、好ましくはモノアルコール又はモノアミンも反応させることにより、ポリイソシアナート(A)を製造することを含んでなり、該アルコール又はアミンはそれぞれ、停止剤として機能しうるものであり、かつ以下に、停止剤(e)と呼ぶ。適した停止剤(e)の例は、任意にヒドロキシ基を有してよいモノ−C1〜C4−アルキルアミン及びジ−C1〜C4−アルキルアミン、特にジエチルアミン、2−アミノエタノール及びΝ,Ν−ジエタノールアミンである。10質量%までの停止剤(e)が、合成されうるポリウレタン(A)を基準として、使用することができる。
ジイソシアナート又はポリイソシアナート(a)、更なるジイソシアナート又はポリイソシアナート(b)、化合物(c)及び任意に一般式Iの更なる化合物(d)及び任意に停止剤(e)からのポリウレタン(A)の製造は、1つ以上の段階において実施することができる。例えば、ジイソシアナート又はポリイソシアナート(a)、更なるジイソシアナート又はポリイソシアナート(b)及び化合物(c)は、第一段階において、好ましくは触媒の不在下で、反応させることができ、該反応は停止され、その後に再び、ジイソシアナート又はポリイソシアナート(b)及び一般式Iの化合物(d)及び任意に停止剤(e)が添加される。例えば、ジイソシアナート又はポリイソシアナート(a)、更なるジイソシアナート又はポリイソシアナート(b)及び化合物(c)を互いに、過剰の更なるジイソシアナート又はポリイソシアナート(b)を用いて反応させ、かつ該反応を、停止剤(e)を添加することにより停止させることも可能である。
本発明の一実施態様において、ジイソシアナート又はポリイソシアナート(a)、更なるジイソシアナート又はポリイソシアナート(b)、化合物(c)及び任意に一般式Iの更なる化合物(d)及び任意に停止剤(e)を、溶剤中、好ましくは、有機溶剤又は有機溶剤の混合物、例えばトルエン、アセトン又はテトラヒドロフラン又はそれらの混合物の中で反応させることができる。本発明の他の実施態様において、ジイソシアナート又はポリイソシアナート(a)、更なるジイソシアナート又はポリイソシアナート(b)、化合物(c)及び任意に一般式Iの更なる化合物(d)及び任意に停止剤(e)の反応は、溶剤を使用せずに実施される。
本発明の一実施態様は、ジイソシアナート又はポリイソシアナート(a)、更なるジイソシアナート又はポリイソシアナート(b)及び化合物(c)及び任意に一般式Iの更なる化合物(d)及び任意に停止剤(e)を互いに、20℃〜150℃の範囲内及び好ましくは20〜100℃の範囲内の温度で反応させることを含んでなる。
ジイソシアナート又はポリイソシアナート(a)、更なるジイソシアナート又はポリイソシアナート(b)、化合物(c)及び任意に一般式Iの更なる化合物(d)及び任意に停止剤(e)の反応をスピードアップするために、有利に前記の触媒から選択される、1種以上の触媒を使用することができる。
ジイソシアナート又はポリイソシアナート(a)、更なるジイソシアナート又はポリイソシアナート(b)、化合物(c)及び任意に一般式Iの更なる化合物(d)及び任意に停止剤(e)の反応が終了した後に、ポリウレタン(A)は、例えば、未変換の出発物質、例えばジイソシアナート又はポリイソシアナート(b)、化合物(c)及び任意に一般式Iの更なる化合物(d)及び任意に停止剤(e)を除去することにより、単離することができる。未変換の出発物質、例えば(b)及び(c)及び任意に(d)及び(e)を除去する適した方法は、それらを、好ましくは減圧で、留去することである。薄膜型蒸発缶が極めて特に適している。好ましくは、未変換ジイソシアナート又はポリイソシアナート(b)は留去されない。
ポリウレタン(A)の分子量Mwは、例えばゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)により測定して、例えば500〜50000g/モル以下の範囲、好ましくは1000〜30000g/モルの範囲内、より好ましくは2000〜25000g/モル及び最も好ましくは少なくとも2000g/モルの範囲内であってよい。
本発明の好ましい実施態様において、ポリウレタン(A)は、遊離NCO基を含まない。
本発明の更なる実施態様において、ポリウレタン(A)は、化合物(a)〜(c)及び任意の(d)、(e)及び/又は(f)の合計を基準として、0.2〜3モル/kgの範囲内、好ましくは0.4〜2モル/kgの範囲内及び最も好ましくは0.4〜1.5モル/kgの範囲内の酸基含量を有する。
本発明の好ましい実施態様において、ポリウレタン(A)は、少なくとも0.5モル/kg、好ましくは少なくとも0.7モル/kg、より好ましくは少なくとも1モル/kg、極めて好ましくは少なくとも1.2モル/kg及び特に好ましくは少なくとも1.5モル/kgの二重結合密度を示す。通常、該二重結合密度は、5モル/kgを超えず、好ましくは3モル/kg未満である。
“二重結合密度”は、ポリウレタン(A)中のアクリル基及びメタクリル基の量(合計で)を意味している。
ジイソシアナート又はポリイソシアナート(a)、更なるジイソシアナート又はポリイソシアナート(b)及び化合物(c)及び任意に(d)及び任意に停止剤(e)の反応が行われた後に、水を、例えば、1:1〜1:10の範囲内のポリウレタン(A)対水の質量比で、添加することができる。
ジイソシアナート又はポリイソシアナート(a)、更なるジイソシアナート又はポリイソシアナート(b)及び化合物(c)及び任意に(d)及び停止剤(e)の反応が行われた後に、十分に酸性の水素原子を有する基は、塩基で処理されて、相応する塩へ変換することができる。有用な塩基は、例えば、アルカリ金属又はアルカリ土類金属の水酸化物及び重炭酸塩又はアルカリ金属の炭酸塩である。有用な塩基は更に、揮発性アミン、すなわち、大気圧で180℃までの沸点を有するアミンを含み、その際に、例は、アンモニア、メチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、エチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、エタノールアミン、N−メチルジエタノールアミン又はトリエタノールアミンである。類似して、塩基性の基は、酸、例えばα−ヒドロキシカルボン酸又はα−アミノ酸又はさもなければα−ヒドロキシスルホン酸を用いて、相応する塩へ変換することができる。
ジイソシアナート又はポリイソシアナート(a)、更なるジイソシアナート又はポリイソシアナート(b)及び化合物(c)、任意に(d)及び停止剤(e)の反応が行われた後に、使用されたあらゆる有機溶剤は、例えば蒸留により、分離することができる。
ポリウレタン(A)が製造された後に、1種以上の顔料(B)及び任意に水が、任意に添加される。固形分を10%〜80%、好ましくは65%までの範囲内及びより好ましくは30%〜60%の範囲内に設定することが好ましい。
ポリウレタン(A)対顔料(B)の質量比は、幅広い範囲内で変えることができる。本発明の一実施態様において、ポリウレタン(A)対顔料(B)の質量比は、5:1〜1:10、好ましくは3:1〜1:8及びより好ましくは1:1〜1:6の範囲内である。任意に、更なる樹脂(D)(以下参照)は存在してよく、好ましい実施態様において、顔料(B)は樹脂(D)の存在下で分散され、かつポリウレタン(A)は、後の段階で混合される。
ポリウレタン(A)及び顔料(B)は、その後に分散される。該分散は、分散に適したあらゆる装置中で行うことができる。振盪装置、例えばSkandex製のものが一例として挙げられる。好ましくは、ポリウレタン(A)及び顔料(B)は、例えば超音波装置、高圧ホモジナイザー、2本、3本、4本又は5本ロールミル、ミニミル、Henschelミキサー、振盪ミル、Angミル、歯車ミル、ビーズミル、ウェットミル、サンドミル、アトライタ、コロイドミル、超音波ホモジナイザー中で、Ultra Turrax撹拌機を用いて、かつ特に、例えば2本、3本、4本又は5本ロールミル、ミニミル、振盪ミル、Angミル、歯車ミル、ビーズミル、ウェットミル、サンドミル、コロイドミル、ボールミル、とりわけ撹拌ボールミル中で粉砕することにより、分散される。
該分散時間は好適には、例えば10分〜48時間の範囲内であるけれども、より長い時間も同様に考えられる。15分〜24時間の範囲内の分散時間が好ましい。
該分散中の圧力及び温度条件は、一般的に重要ではなく、その中で例えば大気圧が適していることが見出された。温度として、例えば10℃〜100℃の範囲内の温度、好ましくは90℃まで、極めて好ましくは80℃までが、適していることが見出された。
該分散は、本発明による水性分散液を提供する。本発明の一実施態様において、本発明による水性分散液は、10%〜80%、好ましくは65%までの範囲内及びより好ましくは30%〜60%の範囲内の固形分を有する。
ポリウレタン(A)により任意に少なくとも部分的に覆われた顔料(B)の平均直径は、該分散後に典型的に、20nm〜1.5μmの範囲内、好ましくは60〜500nmの範囲内及びより好ましくは60〜350nmの範囲内であり、かつ本発明に関連して、一般的にその体積平均を表す。該平均粒子直径を測定するための有用な測定機器は、例えばCoulter Counters、例えばCoulter LS 230を含む。
本発明によりカーボンブラックを顔料(B)として使用することが望ましい場合には、該粒子直径は、その一次粒子の平均直径を基準としている。
本発明による水性分散液は、熱開始剤、すなわち、60℃で少なくとも1時間の半減期を有し、かつ該方法においてフリーラジカルへと分解する化合物を含まず、その際に例は、過酸化物、ヒドロペルオキシド、過酸化水素、過硫酸塩、アゾ化合物、例えばアゾビスイソブチロニトリル(AIBN)又は水溶性AIBN誘導体、より高度に置換された、特に六置換の、エタン誘導体又はレドックス触媒である。
本発明の一実施態様において、本発明による水性分散液は、ポリウレタン(A)とは異なる、少なくとも1種の樹脂(D)、好ましくはスチレン−アクリラートコポリマー又はポリウレタンを含んでなる。
スチレン−アクリラートコポリマーは、例えば、フリーラジカル重合により得ることができ、該コポリマーは、モノマーとして、共重合された形態で、
(i)少なくとも1種のビニル芳香族モノマー、好ましくは、スチレン及びα−メチルスチレンからなる群から選択されるもの、より好ましくはスチレン、
(ii)アクリル酸又はメタクリル酸、好ましくはアクリル酸、及び
(iii)任意に、本明細書において(メタ)アクリル酸と呼ぶ、アクリル酸又はメタクリル酸、好ましくはアクリル酸の、少なくとも1種のC1〜C8−アルキルエステル、
(iv)任意に、フリーラジカル重合可能であり、(i)〜(iii)で挙げられたもの以外のモノマー、好ましくは2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリラート、アクリロニトリル、アクリルアミド
を含みうる。
好ましいモノマー(iii)は、メチルアクリラート、エチルアクリラート、n−ブチルアクリラート、2−エチルヘキシルアクリラート、n−オクチルアクリラート、メチルメタクリラート、エチルメタクリラート及びn−ブチルメタクリラートである。
そのようなコポリマーは、溶剤としてのTHF中及び標準としてのポリスチレンでのゲル浸透クロマトグラフィーにより測定して、1000〜1500000の数平均分子量Mwを有することができる。
典型的に、それらは、次の構造を有する:
モノマー(i):スチレン及び/又はα−メチルスチレン20〜80質量%
モノマー(iI):アクリル酸1〜45質量%及びメタクリル酸0〜10質量%、及び
モノマー(iII):n−ブチルアクリラート0〜30質量%、2−エチルヘキシルアクリラート0〜30質量%。
そのようなコポリマーは好ましくは、バルク重合及び乳化重合により、より好ましくはバルク重合により、得ることができる。
好ましいスチレン−アクリラートコポリマー(D)は、BASFから得ることができるJoncryl(登録商標) HPD樹脂である。
ポリウレタン(D)は、例えば、ジイソシアナート又はポリイソシアナート(b)と、化合物(c)との反応により得ることができるが、しかし好ましくは、アロファナート基を有しない。特に好ましくは、顔料(B)は、ポリウレタン(D)により少なくとも部分的に覆われる。
本発明の一実施態様において、本発明による水性分散液は、ポリウレタン(A)及びポリウレタン(D)を10:1〜1:2の範囲内及び好ましくは8:1〜1:1の範囲内(質量比)で含んでなる。
本発明の一実施態様において、本発明による水性分散液は、少なくとも1種の光開始剤(E)を含んでなる。光開始剤(E)は、該分散の前又はさもなければ該分散後に添加することができる。
適した光開始剤(E)は、例えば、当業者に公知の光開始剤を含み、その際に例は、“Advances in Polymer Science”, 14巻, Springer Berlin 1974又はK. K. Dietliker, Chemistry and Technology of UV- and EB-Formulation for Coatings, Inks and Paints, 3巻; Photoinitiators for Free Radical and Cationic Polymerization, P. K. T. Oldring (Eds), SITA Technology Ltd, Londonに挙げられたものである。
有用な光開始剤は、例えば、EP-A 0 007 508、EP-A 0 057 474、DE-A 196 18 720、EP-A 0 495 751及びEP-A 0 615 980に記載されたような、モノアシルホスフィンオキシド又はビスアシルホスフィンオキシドを例えば含み、その際に例は、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド、エチル 2,4,6−トリメチルベンゾイルフェニルホスフィナート、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)フェニルホスフィンオキシド、ベンゾフェノン、ヒドロキシアセトフェノン、フェニルグリオキシル酸及びそれらの誘導体又は前記の光開始剤の混合物である。例として、ベンゾフェノン、アセトフェノン、アセトナフトキノン、バレロフェノン、ヘキサノフェノン、α−フェニルブチロフェノン、p−モルホリノプロピオフェノン、ジベンゾスベロン、4−モルホリノベンゾフェノン、4−モルホリノデオキシベンゾイン、p−ジアセチルベンゼン、4−アミノベンゾフェノン、4′−メトキシアセトフェノン、β−メチルアントラキノン、t−ブチルアントラキノン、アントラキノンカルボン酸エステル、ベンズアルデヒド、α−テトラロン、9−アセチルフェナントレン、2−アセチルフェナントレン、10−チオキサンテノン、3−アセチル−フェナントレン、3−アセチルインドール、9−フルオレノン、1−インダノン、1,3,4−トリアセチルベンゼン、チオキサンテン−9−オン、キサンテン−9−オン、2,4−ジメチルチオキサントン、2,4−ジエチルチオキサントン、2,4−ジ−イソプロピルチオキサントン、2,4−ジクロロチオキサントン、ベンゾイン、ベンゾインイソブチルエーテル、クロロキサンテノン、ベンゾインテトラヒドロピラニルエーテル、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインブチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、7−H−ベンゾインメチルエーテル、ベンゾ[de]アントラセン−7−オン、1−ナフトアルデヒド、4,4′−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、4−フェニルベンゾフェノン、4−クロロベンゾフェノン、ミヒラーケトン、1−アセトナフトン、2−アセトナフトン、1−ベンゾイルシクロヘキサン−1−オール、2−ヒドロキシ−2,2−ジ−メチルアセトフェノン、2,2−ジメトキシ−2−フェニルアセトフェノン、2,2−ジエトキシ−2−フェニルアセトフェノン、1,1−ジクロロアセトフェノン、1−ヒドロキシアセトフェノン、アセトフェノンジメチルケタール、o−メトキシベンゾフェノン、トリフェニルホスフィン、トリ−o−トリルホスフィン、ベンゾ[a]アントラセン−7,12−ジオン、2,2−ジエトキシアセトフェノン、ベンジルケタール類、例えばベンジルジメチルケタール、2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルホリノプロパン−1−オン、アントラキノン類、例えば2−メチルアントラキノン、2−エチルアントラキノン、2−t−ブチルアントラキノン、1−クロロアントラキノン、2−アミルアントラキノン及び2,3−ブタンジオンが挙げられうる。
また適しているのは、DE-A 198 26 712、DE-A 199 13 353又はWO 98/33761に記載されたような、フェニルグリオキサル酸エステルタイプの黄変しない又は最低限に黄変する光開始剤である。
好ましい光開始剤(E)は、例えば、活性化の際に分解する光開始剤、いわゆるα−分解剤、例えばベンジルジアルキルケタールタイプの光開始剤、例えばベンジルジメチルケタールを含む。有用なα−分解剤の更なる例は、ベンゾインの誘導体、イソブチルベンゾインエーテル、ホスフィンオキシド、特にモノアシルホスフィンオキシド及びビスアシルホスフィンオキシド、例えばベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド、α−ヒドロキシアルキルアセトフェノン、例えば2−ヒドロキシ−2−メチルフェニルプロパノン(E.1)、
Figure 2016505648
2−ヒドロキシ−1−[4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル]−2−メチル−1−プロパノン(E.2)
Figure 2016505648
ホスフィンスルフィド及び4−ジメチルアミノ安息香酸エチル並びに(E.3)
Figure 2016505648
である。
好ましい光開始剤(E)は更に、例えば水素を引き抜く光開始剤、例えば置換又は非置換のアセトフェノン類、アントラキノン類、チオキサントン類、安息香酸エステル又は置換又は非置換のベンゾフェノン類のタイプの光開始剤を含む。特に好ましい例は、イソプロピルチオキサントン、ベンゾフェノン、フェニルベンジルケトン、4−メチルベンゾフェノン、ハロメチル化ベンゾフェノン、アントロン、4,4′−ビス−N,N−ジエチル−アミノベンゾフェノン、4−クロロベンゾフェノン、4,4′−ジクロロベンゾフェノン、アントラキノンである。
本発明の一実施態様において、十分な光開始剤(E)は、ポリウレタン(A)対光開始剤(E)の質量比が、2:1〜5000:1、好ましくは3:1〜1000:1の範囲内及び最も好ましくは5:1〜500:1の質量比であるように、本発明による水性分散液に添加される。
本発明による水性分散液における光開始剤(E)の効力は、所望の場合には、少なくとも1種の相乗剤、例えば少なくとも1種のアミン、特に少なくとも1種の第三級アミンの添加により、高めることができる。有用なアミンは、例えばトリエチルアミン、Ν,Ν−ジメチルエタノールアミン、N−メチルエタノールアミン、トリエタノールアミン、アミノアクリラート、例えばアミン変性ポリエーテルアクリラートを含む。アミン、例えば第三級アミンが、ポリウレタン(A)の合成において触媒として使用され、かつ合成後に除去されなかった場合には、触媒として使用される第三級アミンが、相乗剤として作用することも可能である。使用される光開始剤(E)を基準として、2倍までのモル量の相乗剤を添加することができる。
更に、ポリウレタン(A)中の酸性基、例えばCOOH基又はSO3H基を中和するのに使用される第三級アミンは、相乗剤として作用することができる。
常用の有機アミンとして、一例として次のものが挙げられうる:トリエチルアミン、1,4−ジアザビシクロ[2,2,2]オクタン、トリブチルアミン、ジメチルベンジルアミン、N,N,N′,N′−テトラメチルエチレン−ジアミン、N,N,N′,N′−テトラメチルブタン−1,4−ジアミン、N,N,N′,N′−テトラメチルヘキサン−1,6−ジアミン、ジメチルシクロヘキシルアミン、ジメチルドデシルアミン、ペンタメチルジプロピレントリアミン、ペンタメチル−ジエチレントリアミン、3−メチル−6−ジメチルアミノ−3−アザペントール、ジメチルアミノプロピルアミン、1,3−ビスジメチルアミノブタン、ビス(2−ジメチルアミノエチル)エーテル、N−エチルモルホリン、N−メチルモルホリン、N−シクロヘキシルモルホリン、2−ジメチルアミノエトキシエタノール、ジメチルエタノールアミン、メチルジエタノールアミン、テトラメチルヘキサメチレンジアミン、ジメチルアミノ−N−メチルエタノールアミン、N−メチルイミダゾール、N−ホルミル−N,N′−ジメチルブチレンジアミン、N−ジメチルアミノエチルモルホリン、3,3′−ビスジメチルアミノ−ジ−n−プロピルアミン及び/又は2,2′−ジピペラジンジイソプロピルエーテル、ジメチルピペラジン、トリス(N,N−ジメチルアミノプロピル)−s−ヘキサヒドロトリアジン、イミダゾール類、例えば1,2−ジメチルイミダゾール、4−クロロ−2,5−ジメチル−1−(N−メチルアミノエチル)イミダゾール、2−アミノプロピル−4,5−ジメトキシ−1−メチルイミダゾール、1−アミノプロピル−2,4,5−トリブチルイミダゾール、1−アミノエチル−4−ヘキシルイミダゾール、1−アミノブチル−2,5−ジメチルイミダゾール、1−(3−アミノプロピル)−2−エチル−4−メチルイミダゾール、1−(3−アミノプロピル)イミダゾール及び/又は1−(3−アミノプロピル)−2−メチルイミダゾール。
好ましい有機アミンは、C1〜C4−アルキル基2個及び炭素原子4〜20個を有するアルキル又はシクロアルキル基1個を独立して有するトリアルキルアミン、例えばジメチル−C4〜C15−アルキルアミン、例えばジメチルドデシルアミン又はジメチル−C3〜C8−シクロアルキルアミンである。同様に好ましい有機アミンは、任意に更なるヘテロ原子、酸素又は窒素を含んでいてよい二環式アミン、例えば1,4−ジアザビシクロ[2,2,2]オクタンである。
好ましい実施態様において、ヒドロキシ基を少なくとも1個有する少なくとも1種の第三級アミンは、ポリウレタン(A)中の酸性基の中和に使用され、該第三級アミンは、好ましくはN,N−ジメチルエタノールアミン、Ν,Ν−ジエチルエタノールアミン、N−メチルジエタノールアミン、トリエタノールアミン、トリプロパノールアミン又は2−ヒドロキシエチルモルホリンである。
好ましい実施態様におけるポリウレタン(A)中の酸性基の中和のために、アルカリ金属水酸化物、好ましくは水酸化ナトリウム又は水酸化カリウム、極めて好ましくは水酸化ナトリウムを使用することができる。
ポリウレタン(A)中の酸性基の好ましくは20〜100モル%、極めて好ましくは50〜100モル%は、アルカリ金属水酸化物又は第三級アミンにより、極めて好ましくはアルカリ金属水酸化物又はヒドロキシ基を少なくとも1個有する第三級アミンにより、特に好ましくはアルカリ金属水酸化物により、中和される。
本発明による分散液は、以下に不飽和化合物(F)とも呼ぶ、C=C二重結合を有する1種以上の更なる化合物(F)が添加剤として添加されてよい。
最も単純な場合に、任意に二重結合を有する、更なるスチレン−アクリラート樹脂又はポリウレタンが、該水性分散液に添加される。
特に適した不飽和化合物(F)は、例えば、一般式Iの化合物を含む。更に特に適した不飽和化合物(F)は、一般式F.1
Figure 2016505648
で示されるものであり、ここで、
1及びR2は、同じか又は異なり、かつ独立して、水素及びC1〜C10−アルキルから選択され、
mは、0〜2の整数及び好ましくは1であり;
2は、
m=0の場合にCH2又は−CH2−CH2−又はR8−CH又はp−C64であり、
m=1の場合にCH、C−OH、C−O−C(O)−CH=CH2、C−O−CO−C(CH3)=CH2、R8−C又は1,3,5−C63であり、
かつm=2の場合に炭素であり;
8は、C1〜C4−アルキル、例えばn−C49、n−C37、イソ−C37及び好ましくはC25及びCH3から選択され、
又はフェニルであり、
3、A4及びA5は、同じか又は異なり、かつ、それぞれ、
1〜C20−アルキレン、例えば−CH2−、−CH(CH3)−、−CH(C25)−、
−CH(C65)−、−(CH22−、−(CH23−、−(CH24−、−(CH25−、−(CH26−、−(CH27−、−(CH28−、−(CH29−、−(CH210−、−CH(CH3)−(CH22−CH(CH3)−;
シス−又はトランス−C4〜C10−シクロアルキレン、例えば
シス−1,3−シクロペンチリデン、トランス−1,3−シクロペンチリデン、シス−1,4−シクロヘキシリデン、トランス−1,4−シクロヘキシリデン;
それぞれが、それぞれ隣接していない1個から7個までの炭素原子が酸素により置換されたC1〜C20−アルキレン、例えば
−CH2−O−CH2−、−(CH22−O−CH2−、−(CH22−O−(CH22−、
−[(CH22−O]2−(CH22−、−[(CH22−O]3−(CH22−;
4個までのヒドロキシル基により置換され、かつそれぞれ隣接していない1個から7個までの炭素原子が酸素により置換されたC1〜C20−アルキレン、例えば
−CH2−O−CH2−CH(OH)−CH2−、−CH2−O−[CH2−CH(OH)−CH22−、
−CH2−O−[CH2−CH(OH)−CH23−;
6〜C14−アリーレン、例えばp−C64
から選択される。
一般式F.Iの化合物の特に好ましい例は、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリラート、トリエトキシル化トリメチロールプロパンのトリ(メタ)アクリラート、ペンタエリトリトールトリ(メタ)アクリラート及びペンタエリトリトールテトラ(メタ)アクリラートである。好ましいのは、列記された化合物の中でも、少なくとも部分的に水に混和性であるものである。
好ましい実施態様において、これらの化合物は、3未満、好ましくは2未満及び極めて好ましくは1未満のn−オクタノール/水における分配係数log P(ow)を示す。
好ましくは、log P値の計算は、Advanced Chemistry Development, Inc. (ACD/Labs, Ontario, Canada)製のプログラムACD/PhysChem Suite, Version 12.01を用いて行われる。
不飽和化合物(F)の更に極めて有用な代表例は、エチレングリコールジ(メタ)アクリラート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリラート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリラート、プロピレングリコール(メタ)アクリラート、ジプロピレングリコールジ(メタ)アクリラート及びトリプロピレングリコールジ(メタ)アクリラートである。
更に好ましい不飽和化合物(F)は、(メタ)アクリル酸と、ジグリシジルエーテル、好ましくは芳香族又は脂肪族のジグリシジルエーテルとの反応生成物、極めて好ましくは、アクリル酸と、ビスフェノール−A−ジグリシジルエーテル、エチレングリコールジグリシジルエーテル、ネオペンチレングリコールジグリシジルエーテル、ブタン−1,4−ジオールジグリシジルエーテル、ヘキサン−1,6−ジオールジグリシジルエーテル、ポリ(テトラヒドロフラン)ジグリシジルエーテル又はシクロヘキサン−1,4−ジメタノールジグリシジルエーテルとの反応生成物である。
不飽和化合物(F)の更に極めて有用な代表例は、部分的に又は徹底的に(メタ)アクリル化されたポリオール、例えば部分的に又は徹底的に(メタ)アクリル化された二量体トリメチロールプロパン、部分的に又は徹底的に(メタ)アクリル化された二量体トリメチロールエタン、部分的に又は徹底的に(メタ)アクリル化された二量体ペンタエリトリトールである。
例えば、(A)及び(B)の総量を基準として、不飽和化合物(F)の全体の100質量%まで、好ましくは50質量%まで及びより好ましくは25質量%までを、添加することができる。
本発明による水性分散液は、フレキソ印刷、グラビア印刷又はインクジェット印刷用の配合物として又は該配合物を製造するために、極めて有用である。
有用な基材材料は、次のものを含む:
セルロース系材料、例えば紙、板紙、厚紙、木材及び木質基材、これらはそれぞれ、塗装又はさもなければコートされていてよい、
金属材料、例えば、アルミニウム、鉄、銅、銀、金、亜鉛又はそれらの合金から構成される箔、シート又は加工物、これらはそれぞれ、塗装又はさもなければコートされていてよい、
ケイ酸系材料、例えばガラス、磁器及びセラミック、これらはそれぞれコートされていてよい、
あらゆる種類のポリマー材料、例えばポリスチレン、ポリアミド、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、メラミン樹脂、ポリアクリラート、ポリアクリロニトリル、ポリウレタン、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルピロリドン及びブロックコポリマーを含め、相応するコポリマー、生分解可能なポリマー、例えばポリ乳酸、及び天然ポリマー、例えばゼラチン、
皮革―天然及び人工の双方とも―スムース革、ナッパ革又はスエード革の形態のもの。
該基材は、任意に、前処理及び/又はプレコートされた状態であってよく、その際に例えば、シート又はフィルムは、適用前に、コロナ放電処理又はプラズマ放電処理されていてよく、火炎処理されていてよく、又はプライマーでプレコートされていてよい。
特に強調するのに値するプラスチックは、ポリカーボネート、ポリエチレン、例えばPE、HDPE、LDPE、ポリプロピレン、例えばPP、延伸PP(OPP)、二軸延伸PP(BOPP)、ポリアミド、例えばナイロン(登録商標)及びポリエチレンテレフタラート(PET)又はPVCを含む。
好ましい基材は、紙、これは特に紙、板紙、厚紙を含む、ポリエステルシート又はフィルム、ポリエチレンシート又はフィルム及びポリプロピレンシート又はフィルム並びにガラスである。シート又はフィルムは任意に、メタライズされてもよい。
印刷法用の本発明による印刷インキは、特に水性印刷インキのために及び印刷工業及びコーティング工業において常用である種類の更なる添加物(G)を含んでよい。例は、防腐剤、例えば1,2−ベンゾイソチアゾリン−3−オン(Avecia Lim.からProxel銘柄として商業的に入手可能)及びそのアルカリ金属塩、グルタルアルデヒド及び/又はテトラメチロールアセチレン二尿素、Protectols(登録商標)、酸化防止剤、脱ガス剤/消泡剤、例えばアセチレンジオール及びエトキシル化アセチレンジオール(典型的にアセチレンジオール1モルにつきエチレンオキシド20〜40モルを含んでなり、かつ同時に分散効果も有してよい)、粘度調節剤、流動剤、湿潤剤(例えば、エトキシル化又はプロポキシル化された脂肪アルコール又はオキソアルコール、プロピレンオキシド−エチレンオキシドブロックコポリマー、オレイン酸又はアルキルフェノールのエトキシラート、アルキルフェノールエーテルスルファート、アルキルポリグリコシド、アルキルホスホナート、アルキルフェニルホスホナート、アルキルホスファート、アルキルフェニルホスファート又は好ましくはポリエーテルシロキサンコポリマー、特に、7〜20個及び好ましくは7〜12個のエチレンオキシド単位のブロック及び2〜20個及び好ましくは2〜10個のプロピレンオキシド単位のブロックを一般的に含んでなり、かつ該着色剤調合物中に0.05質量%〜1質量%の量で含まれていてよいアルコキシル化2−(3−ヒドロキシプロピル)ヘプタメチルトリシロキサンをベースとする、湿潤性界面活性剤)、沈降防止剤、ラスター向上剤、滑沢剤、接着向上剤、皮張り防止剤、つや消し剤、乳化剤、安定剤、疎水化剤、光制御添加剤、スリップ助剤、ワックス、レオロジー向上剤、接着促進剤、帯電防止剤、そのpHを調節するための、塩基、例えばトリエタノールアミン又は酸を含む。これらの薬剤が、印刷法用の本発明の印刷インキの成分の一部である場合には、それらの全量は、本発明の着色剤調合物及び特に印刷法用の本発明の印刷インキの質量を基準として、一般的に、2質量%及び特に1質量%になる。
該粘度を調節するために、増粘剤を該印刷インキに添加して該粘度を調節することが必要でありうる。
本発明の印刷インキ及びラッカーは任意に、更なる添加剤及び補助材料を含んでよい。添加剤及び補助材料の例は、充填剤、例えば炭酸カルシウム、酸化アルミニウム水和物又はケイ酸アルミニウム又はケイ酸マグネシウムである。ワックスは、耐摩耗性を高め、かつ滑沢能を高めるのに役立つ。
例は、特に、ポリエチレンワックス、酸化ポリエチレンワックス、石油ワックス又はセレシンワックスである。脂肪酸アミドは、表面平滑度を高めるのに使用することができる。
可塑剤は、乾燥されたフィルムの弾性を高めるのに役立つ。例は、フタル酸エステル、例えばジブチルフタラート、ジイソブチルフタラート、ジオクチルフタラート、クエン酸エステル又はアジピン酸のエステルである。分散助剤は、該顔料を分散させるのに使用することができる。本発明の流体印刷インキ及び印刷ラッカーの場合に、接着促進剤を省くことが有利に可能であるが、それにより、接着促進剤の使用は排除されない。全ての添加剤及び補助材料の全量は典型的に、全ての成分の総量を基準として、20質量%を超えず、かつ好ましくは、0%〜10質量%の範囲内である。
印刷法用の本発明の印刷インキは更に、本発明による水性分散液の製造において使用することができるが、しかし上記で列挙された光開始剤から選択される、光開始剤(E)以外の更なる光開始剤を含んでよい。
本発明の一実施態様における印刷法用の本発明の印刷インキは、独国規格仕様DIN 53018に従い23℃で測定して、3〜2000mPa・s、好ましくは5〜1000mPa・s、及びより好ましくは10〜500mPa・s及び最も好ましくは10〜150mPa・sの範囲内の動的粘度を有する。
インクジェットインキの場合に、該粘度は、通常、1〜100mPas、好ましくは2〜50mPas及びより好ましくは3〜15mPasである。
フレキソインキ又はグラビアインキの場合に、該粘度は、通常10〜2000mPas、好ましくは30〜150mPasである。
本発明の一実施態様における印刷法用の本発明の印刷インキの表面張力は、独国規格仕様DIN 53993に従い25℃で測定して、25〜70mN/mの範囲及び特に30〜60mN/mの範囲内である。
本発明の一実施態様における印刷法用の本発明の印刷インキのpHは、5〜10の範囲内及び好ましくは7〜10の範囲内である。
印刷法用の本発明の印刷インキは、総じて有利な性能特性、良好な乾燥性能を有し、かつ高品質、すなわち、高い光沢、輝き及び色の深みの印刷像並びに高い乾燥摩擦堅ろう度、光堅ろう度、水堅ろう度及び湿潤摩擦堅ろう度並びに良好な耐ヒートシール性を生じる。それらは、塗工紙及び普通紙、板紙並びに厚紙及びPE/PP/PETシート又はフィルム及びガラスを印刷するのに特に有用である。本発明の印刷インキの特別な利点は、先行する印刷操作からか又はさもなければ印刷操作の中断後に乾燥した、印刷ローラー及び印刷版上のそれらの残留物が、新鮮なインキにより容易に再溶解することができることである。そのような改善された再溶解は、フレキソ法にとって特に有利であるが、しかしそこだけにとどまらない。
本発明の更なる態様は、印刷法用の本発明の印刷インキを製造する方法である。印刷法用の印刷インキを製造する本発明の方法は、本発明による少なくとも1種の水性分散液、任意に少なくとも1種の顔料(B)、水及び任意に少なくとも1種の添加物(G)を互いに、例えば1つ以上の工程において、混合することを含んでなる。
該印刷インキ、好ましくは本発明によるフレキソ印刷インキの含水量は、少なくとも5質量%、好ましくは少なくとも10質量%、極めて好ましくは少なくとも35質量%、より好ましくは少なくとも40質量%及び特に少なくとも50質量%であってよい。
有用な混合技術は、例えば撹拌及び強力振盪並びに分散を、例えばボールミル又は撹拌ボールミル中で、含む。
本発明による水性分散液、水、任意に(C)、任意に(D)、任意に(E)、任意に(F)及び任意に(G)を混合する際の添加の順序は、それ自体として重要ではない。
それに応じて、本発明の好ましい一変型において、最初に少なくとも1種のポリウレタン(A)が、合成され、次いで顔料(B)又は顔料調合物と共に分散され、その後に、所望の添加剤である付加的な(A)、(C)、(D)、(E)、(F)及び/又は(G)のうち1種以上と混合され、かつ、該混合の前又は後に、水で薄められることが可能である。
本発明の一変型において、最初に少なくとも1種のポリウレタン(A)が合成され、次いで顔料(B)と共に分散され、その後に所望の添加剤(C)、(D)、(E)、(F)及び/又は(G)のうち1種以上と混合され、かつ、該混合の前又は後に、水で薄められることが可能である。
本発明の他の変型において、(a)少なくとも1種のポリウレタン(A)及び任意に少なくとも1種のスチレン−アクリラート樹脂又はポリウレタン(D)が、合成され、次いで重合防止剤(C)と混合され、かつ(B)と共に分散され、水で薄められ、かつ任意に所望の添加剤(E)、(F)及び/又は(G)のうち1種以上と混合される。
更に極めて好ましい変型において、最初に少なくとも1種のスチレン−アクリラートコポリマー(D)が合成され、次いで顔料(B)と共に分散され、その後に少なくとも1種のポリウレタン(A)並びに任意に所望の添加剤(C)、(D)、(E)及び/又は(F)のうち1種以上と混合され、かつ、該混合の前又は後に、水で薄められることが可能である。
本発明の更なる態様は、本発明による少なくとも1種の印刷インキを用いるインクジェット法以外の印刷法による、シート状又はフィルム状の又は三次元の、好ましくはシート状又はフィルム状の、基材を印刷する方法である。本発明による印刷法の好ましい変型は、本発明の少なくとも1種の印刷インキを基材上へ印刷し、次いで化学線で処理することを含んでなる。
本発明の印刷インキを使用することができる印刷法は、好ましくはインクジェット印刷、フレキソ印刷及びグラビア印刷、より好ましくはフレキソ印刷及びグラビア印刷、及び極めて好ましくはフレキソ印刷である。
本発明の好ましい実施態様において、フレキソ印刷は、例えば、コートされるべき、任意に前処理された基材を、本発明の異なって顔料配合された印刷インキで、個々の印刷ステーションで相次いで印刷することにより行うことができる。個々の印刷ステーションの間に、少なくとも部分乾燥及びより好ましくは完全乾燥が行われることが好ましい。“完全乾燥”は、指触乾燥状態である表面を意味する。
部分乾燥は好ましくは、該インキ層からの少なくとも一部の該希釈剤の蒸発を通じて該基材に印刷されたインキ層の粘度を、第二インキの粘度よりも高い粘度に増加させ、該第二インキは、前記の第一インキ層上へ、第一印刷ステーションから間隔の空いたその後の印刷ステーション中で適用され、その粘度は、前記の第二液状インキを第一インキ層上へ適用可能にするのに十分である、なぜなら、前記基材は前記印刷ステーション間で輸送されるからである。該粘度のこの増加は、該印刷インキにおける一時的な溶剤の使用により達成される。
従って、そのような方法において、各印刷ステーションで堆積されるか又は適用されるインキ層は、次のインキ層がその上へ堆積される前に乾燥されず、色彩的又は視覚的な効果を生じる。
個々の印刷ステーション及び乾燥ステーションは、好ましくは中心ロールの周囲に配置されるが、しかし、該基材を、各々個々の印刷ステーション中で、方向変換器により1本のロール上でそれぞれ輸送することも可能である。
本発明の極めて好ましい実施態様において、印刷、好ましくはフレキソ印刷は、
a)任意に前処理された基材を、第一の顔料配合された印刷インキで、第一の印刷ステーション中で印刷する工程、
b)引き続き、こうして得られた印刷層を、少なくとも部分的に、好ましくは完全に乾燥させる工程、
c)任意に、工程a)及びb)を、異なって顔料配合された印刷インキを用いて繰り返す工程、
d)引き続き、こうして得られた1つ以上の印刷層を、電子ビーム又は化学線を利用して最後に硬化させる工程
により、行うことができる。
工程d)において、電子ビーム硬化は、該印刷インキがあらゆる光開始剤を含まない場合に行われる。
工程d)において、化学線による硬化は、該印刷インキが少なくとも1種の光開始剤を含んでなる場合に、行われる。
好ましくは工程c)は、1〜10回繰り返される。
全ての印刷ステーションを通過した後の最終的な印刷像は、乾燥され、かつ電子ビーム硬化又はUV硬化されて完成する。
好ましいフレキソ印刷法は、WO 03/070464 A1、好ましくは4頁26行〜19頁13行、に記載され、これは参照により本明細書に取り込まれる。
全ての印刷ステーションを通過した後の最終的な印刷像が、乾燥され、例えばロールで又はスタックで、貯蔵され、かつ貯蔵後に電子ビーム硬化又はUV硬化することも可能である。
本発明の印刷インキが該基材に適用される乾燥層厚は、各印刷方法で相違し、かつ典型的に、20μmまで、好ましくは0.1〜8μmの範囲内、より好ましくは0.2〜7μmの範囲内、よりいっそう好ましくは1〜5μmの範囲内及び特に1〜4μmの範囲内であってよい。
典型的な印刷インキの層厚は、フレキソ印刷については1〜8μm、オフセット印刷については1〜4μm、グラビア印刷については1〜12μmである。
印刷法用の本発明の印刷インキは、化学線により硬化可能である。200nm〜700nmの波長範囲を有する化学線が、例えば、有用である。30mJ/cm2〜2000mJ/cm2の範囲内のエネルギーを有する化学線が、例えば、有用である。化学線は、例えば連続的に又はフラッシュの形で、有利に適用されてよい。
本発明の好ましい実施態様は、適した電子フラッシュ装置中での、例えば50〜300keV、好ましくは90〜200keVの範囲内のエネルギーでの、電子線による該印刷インキの硬化を行うことを含んでなる。電子線によって該硬化を実施する1つの利点は、こうして硬化される印刷インキが、紫外光で硬化される印刷インキよりも摩擦に対して一般的により耐性があることである。
硬化が電子線により行われる場合には、本発明の印刷インキは好ましくは、あらゆる光開始剤(E)を含まない。これは、移行可能な光開始剤成分が、照射により形成されたコーティング中に残留しないという利点を有する。これは、該コーティングが食品接触を意図される場合に特に有利である。
該印刷表面に対する該電子フラッシュ装置の距離は、1〜100cm、好ましくは2〜50cmである。
該硬化のために2種以上の放射源を使用して、最適な硬化に必要とされる放射線量を達成することも可能であることが理解される。
本発明の一実施態様において、印刷後かつ化学線での処理前の該基材材料は、例えば熱により又は赤外線を用いて、中間乾燥することができる。適した条件の例は、1秒〜24時間、好ましくは1秒〜1分、より好ましくは30秒までの期間にわたり、該基材に依存して30〜120℃の範囲にわたる温度である。有用な赤外線は、例えば、800nmを上回る波長領域における赤外線を含む。有用な中間乾燥装置は、例えば、熱による中間乾燥のための真空乾燥戸棚を含めた乾燥戸棚並びにIRランプを含む。
類似して、化学線の適用の際に発生された熱は、中間乾燥効果を有することができる。
本発明の印刷インキ及び本発明の印刷インキを用いて得られた印刷物は、しかしながら、熱により、化学線の作用あり又はなしでも、硬化可能である。例えば、本発明の印刷インキを用いて得られた印刷物は、25〜150℃、好ましくは40〜120℃、より好ましくは60〜90℃での乾燥により固定可能である。
好ましい一実施態様において、該照射は、酸素の排除下又は酸素の減損された雰囲気下、例えば18kPa未満、好ましくは5kPa未満、より好ましくは1kPa未満の酸素分圧、よりいっそう好ましくは1000ppm未満の酸素及び特に500ppm未満の酸素で、又は不活性ガス雰囲気下で、実施されることもできる。有用な不活性ガスは、好ましくは窒素、貴ガス、二酸化炭素、水蒸気又は燃焼ガスである。該酸素分圧は、周囲圧力を低下させることによっても減少させることができる。
本発明の好ましい一実施態様は、少なくとも1種の本発明のポリウレタン(A)及び少なくとも1種の顔料(B)を分散させて、最初に顔料コンセントレートを形成させる、第一工程を含んでなり、該顔料コンセントレートが第二工程において、次いで、放射線硬化可能ではないバインダーとしての(G)で記載されたようなスチレン−アクリラートコポリマーの添加により混合されて、単純な印刷インキを形成する。これは次いで、第三工程において、成分(C)、(D)、(F)及び/又は(G)の添加により混合されて、実際の印刷インキを形成することができ、該印刷インキが第四工程において、所望の基材に適用され、かつ第五工程において、電子ビーム硬化される。
第一工程において、(G)で記載されたような少なくとも1種のスチレン−アクリラートコポリマー及び少なくとも1種の顔料(B)を分散させて、最初に顔料コンセントレートを製造し、該顔料コンセントレートが第二工程において、次いで、本発明の少なくとも1種のポリウレタン(A)の添加により、混合されて単純な印刷インキを形成することも可能である。この単純な印刷インキは次いで、第三工程において、成分(C)、(D)、(F)及び/又は(G)の添加により混合されて、実際の印刷インキを形成することができ、該印刷インキが第四工程において、所望の基材に適用され、かつ第五工程において、電子ビーム硬化される。
本発明の更なる実施態様において、印刷法用の本発明の2種以上及び好ましくは3種以上の異なる印刷インキは、組み合わされてセットとなっていてよく、その場合に本発明による異なる印刷インキがそれぞれ、それぞれ異なる色を有する異なる顔料を含んでなる。
本発明による少なくとも部分的に覆われた顔料を製造する方法は、上記で記載され、かつ同様に本発明の内容の一部分を形成する。
本発明による少なくとも部分的に覆われた顔料は、例えば、本発明による水性分散液から、水を除去することにより、例えば乾燥、凍結乾燥、ろ過又はそれらの組合せにより、取得可能である。
本発明による少なくとも部分的に覆われた顔料は、印刷法用の印刷インキを製造するのに特に有用である。
本発明は更に、
(a)平均して1〜10個のアロファナート基及び平均して1〜10個のC−C二重結合を1分子あたり有するジイソシアナート又はポリイソシアナート 15質量%〜70質量%、好ましくは30質量%〜60質量%、及び
(b)任意に、更なるジイソシアナート又はポリイソシアナート 0〜60質量%、好ましくは20質量%まで、
(c)500〜3000g/モルの分子量を有する少なくとも1種のポリカーボネートジオールを含んでなり、少なくとも1種のイソシアナート反応性基を有する化合物 5質量%〜50質量%、及び任意に
(d)一般式Iの少なくとも1種の化合物
の反応により製造されるポリウレタン(A)を提供する。
質量百分率は全て、本発明のポリウレタン(A)全体を基準とする。
本発明の好ましい実施態様において、ポリウレタン(A)は、少なくとも0.5モル/kg、好ましくは少なくとも0.7モル/kg、より好ましくは少なくとも1モル/kg、極めて好ましくは少なくとも1.2モル/kg及び特に好ましくは少なくとも1.5モル/kgの二重結合密度を示す。通常、該二重結合密度は、5モル/kgを超えず、好ましくは3モル/kg未満である。
該二重結合密度は、例えばその水素化ヨウ素価の測定により及び1H NMR分光法により測定可能である。
本発明のポリウレタン(A)の耐久性を改善するために、ポリウレタン(A)は、合成中又合成直後に、少なくとも1種の重合防止剤(C)と混合される。
本発明によるポリウレタン(A)を製造する方法は、上記で記載され、かつ同様に本発明の内容の一部分を形成する。
本発明によるポリウレタン(A)は、本発明による印刷インキを製造するため、及び本発明による水性分散液を製造するために、特に有用である。
本発明は、実施例により説明される。
一般的な前置き:
NCO含有率を、それぞれ、独国規格仕様DIN 53185に従い滴定により監視した。
本発明による顔料の覆われた度合いを、凍結割断技術を用いて透過型電子顕微鏡法により測定した。
固形分:本発明の範囲における百分率は全て質量%である。本発明の範囲における固形分は全て、150℃で30分間乾燥することにより測定される。
動的粘度を、室温でそれぞれ測定した。
比較例1:
機械撹拌機を備えた反応容器中に、ジヒドロキシ官能性脂肪族ポリエステルLupraphen(登録商標) 8007 48部、ネオペンチルグリコール11部、トリメチロールプロピオン酸35部、2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾール0.4部、4−メトキシフェノール0.2部、式(Ia)のポリイソシアナートLaromer(登録商標) LR 9000(BASF SE、Ludwigshafenから商業的に入手可能)238部、ヘキサメチレンジイソシアナート18部、BorchiKat(登録商標)24(ビスマスカルボキシラート、OMG Borchers GmbH、Langenfeld、独国から入手可能)0.4部及びアセトン350部を添加した。この反応混合物を均質化し、80℃に加熱した。この反応を80℃で8時間実施し、かつアセトン22部中のジエタノールアミン22部を添加することにより、1.23%の残存プレポリマーのNCO含有率で停止させた。該反応混合物を80℃で20分間撹拌した。10分の期間にわたって、アセトン26部中のトリエチルアミン26部を該反応混合物に添加した。追加の30分の間に、脱イオン水850部をこのポリマー溶液に添加し、その後に、アセトンを真空下に1.5時間の間にストリッピングした。この半透明な分散液の粘度は、35.1質量%の与えられた固形分で、745mPa・sであると測定された。
比較例2:
機械撹拌機を備えた反応容器中に、ジヒドロキシ官能性の部分的に環式脂肪族のポリエステルLupraphen(登録商標) VP 9327 75部、ネオペンチルグリコール10部、ジメチロールプロピオン酸32部、2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾール0.3部、4−メトキシフェノール0.2部、式(Ia)のポリイソシアナートLaromer(登録商標) LR 9000(BASF SE、Ludwigshafenから商業的に入手可能) 217部、ヘキサメチレンジイソシアナート16部、BorchiKat(登録商標)24(ビスマスカルボキシラート、OMG Borchers GmbH、Langenfeld、独国から入手可能) 0.4部及びアセトン350部を添加した。この反応混合物を均質化し、80℃に加熱した。この反応を、80℃で8時間実施し、かつアセトン20部中のジエタノールアミン20部を添加することにより、1.12%の残存プレポリマーのNCO含有率で停止させた。該反応混合物を80℃で20分間撹拌した。10分の期間にわたって、アセトン24部中のトリエチルアミン24部を該反応混合物に添加した。追加の30分の間に、脱イオン水850部をこのポリマー溶液に添加し、その後に、アセトンを真空下に1.5時間の間にストリッピングした。この半透明な分散液の粘度は、31.8質量%の与えられた固形分で、175mPa・sであると測定された。
比較例3:
機械撹拌機を備えた反応容器中に、ジヒドロキシ官能性の部分芳香族ポリエステルLupraphen(登録商標) VP 9184 108部、シクロヘキサンジメタノール16部、ジメチロールプロピオン酸40部、2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾール0.4部、4−メトキシフェノール0.2部、式(Ia)のポリイソシアナートLaromer(登録商標) LR 9000 (BASF SE、Ludwigshafenから商業的に入手可能) 265部、ヘキサメチレンジイソシアナート20部、BorchiKat(登録商標)24(ビスマスカルボキシラート、OMG Borchers GmbH、Langenfeld、独国から入手可能) 0.5部及びアセトン450部を添加した。この反応混合物を均質化し、80℃に加熱した。この反応を、80℃で8時間実施し、かつアセトン30部中のジエタノールアミン25部を添加することにより、1.11%の残存プレポリマーのNCO含有率で停止させた。該反応混合物を80℃で20分間撹拌した。10分の期間にわたって、アセトン30部中のトリエチルアミン30部を該反応混合物に添加した。追加の30分の間に、脱イオン水1000部をこのポリマー溶液に添加し、その後に、アセトンを真空下に1.5時間の間にストリッピングした。この半透明な分散液の粘度は、35.7質量%の与えられた固形分で、375mPa・sであると測定された。
本発明による例:
例1:
機械撹拌機を備えた反応容器中に、Perstorpからのジヒドロキシ官能性の脂肪族ポリカーボネートOxymer(登録商標) M112 109部、ネオペンチルグリコール12部、ジメチロールプロピオン酸39部、2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾール0.4部、4−メトキシフェノール0.2部、式(Ia)のポリイソシアナートLaromer(登録商標) LR 9000(BASF SE、Ludwigshafenから商業的に入手可能) 268部、ヘキサメチレンジイソシアナート20部、BorchiKat(登録商標)24(ビスマスカルボキシラート、OMG Borchers GmbH、Langenfeld、独国から入手可能) 0.5部及びアセトン450部を添加した。この反応混合物を均質化し、80℃に加熱した。この反応を80℃で8時間実施し、かつアセトン30部中のジエタノールアミン27部を添加することにより、1.18%の残存プレポリマーのNCO含有率で停止させた。該反応混合物を80℃で20分間撹拌した。10分の期間にわたって、アセトン30部中のトリエチルアミン30部を該反応混合物に添加した。追加の30分の間に、脱イオン水1000部をこのポリマー溶液に添加し、その後に、アセトンを真空下に1.5時間の間にストリッピングした。この半透明な分散液の粘度は、29.1質量%の与えられた固形分で800mPa・sであると測定された。
例2:
機械撹拌機を備えた反応容器中に、Perstorpからのジヒドロキシ官能性の脂肪族ポリカーボネートOxymer(登録商標) M112 104部、ネオペンチルグリコール9部、ジメチロールプロピオン酸40部、Laromer(登録商標) LR 8765(1,4−ブタンジイルビス[オキシ(2−ヒドロキシ−3,1−プロパンジイル)]ジアクリラートをベースとする、BASF SE、Ludwigshafenから商業的に入手可能) 8部、2,6−ジエポキシアクリラート−t−ブチル−p−クレゾール0.4部、4−メトキシフェノール0.2部、ポリイソシアナートLaromer(登録商標) LR 9000(BASF SE、Ludwigshafenから商業的に入手可能) 268部、ヘキサメチレンジイソシアナート20部、BorchiKat(登録商標)24(ビスマスカルボキシラート、OMG Borchers GmbH、Langenfeld、独国から入手可能)0.5部及びアセトン450部を添加した。この反応混合物を均質化し、80℃に加熱した。この反応を80℃で8時間実施し、かつアセトン30部中のジエタノールアミン27部を添加することにより、1.24%の残存プレポリマーのNCO含有率で停止させた。該反応混合物を80℃で20分間撹拌した。10分の期間にわたって、アセトン30部中のトリエチルアミン30部を該反応混合物に添加した。追加の30分の間に、脱イオン水1000部をこのポリマー溶液に添加し、その後に、アセトンを真空下に1.5時間の間にストリッピングした。この半透明な分散液の粘度は、31.8質量%の与えられた固形分で260mPa・sであると測定された。
例7:
機械撹拌機を備えた反応容器中に、Enichemからのジヒドロキシ官能性の脂肪族ポリカーボネートRavecarb(登録商標) 107 150部、ネオペンチルグリコール9部、ジメチロールプロピオン酸40部、2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾール0.4部、4−メトキシフェノール0.2部、式(Ia)のポリイソシアナートLaromer(登録商標) LR 9000(BASF SE、Ludwigshafenから商業的に入手可能) 233部、ヘキサメチレンジイソシアナート17部、BorchiKat(登録商標)24 (ビスマスカルボキシラート、OMG Borchers GmbH、Langenfeld、独国から入手可能) 0.5部及びアセトン450部を添加した。この反応混合物を均質化し、80℃に加熱した。この反応を80℃で8時間実施し、かつアセトン30部中のジエタノールアミン25部を1.13%の残存プレポリマーのNCO含有率で添加することにより、停止させた。該反応混合物を80℃で20分間撹拌した。10分の期間にわたって、アセトン30部中のトリエチルアミン30部を該反応混合物に添加した。追加の30分の間に、脱イオン水800部をこのポリマー溶液に添加し、その後に、アセトンを、真空下に1.5時間の間ストリッピングした。この半透明な分散液の粘度は、42.2質量%の与えられた固形分で1070mPa・sであると測定された。
例3:
機械撹拌機を備えた反応容器中に、UBEからのジヒドロキシ官能性の脂肪族ポリカーボネートPM2000 138部、ネオペンチルグリコール7部、ジメチロールプロピオン酸40部、Laromer(登録商標) LR 8765(1,4−ブタンジイル−ビス[オキシ(2−ヒドロキシ−3,1−プロパンジイル)]ジアクリラートをベースとするエポキシアクリラート、BASF SE、Ludwigshafenから商業的に入手可能) 7部、2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾール0.4部、4−メトキシフェノール0.2部、式(Ia)のポリイソシアナートLaromer(登録商標) LR 9000(BASF SE、Ludwigshafenから商業的に入手可能) 239部、ヘキサメチレンジイソシアナート18部、BorchiKat(登録商標)24(ビスマスカルボキシラート、OMG Borchers GmbH、Langenfeld、独国から入手可能) 0.5部及びアセトン450部を添加した。この反応混合物を均質化し、80℃に加熱した。この反応を、80℃で8時間実施し、かつアセトン30部中のモノエタノールアミン16部を添加することにより、1.20%の残存プレポリマーのNCO含有率で停止させた。該反応混合物を80℃で20分間撹拌した。10分の期間にわたって、アセトン30部中のトリエチルアミン30部を該反応混合物に添加した。追加の30分の間に、脱イオン水900部をこのポリマー溶液に添加し、その後に、アセトンを、真空下に1.5時間の間にストリッピングした。この半透明な分散液の粘度は、37.1質量%の与えられた固形分で980mPa・sであると測定された。
例4:
機械撹拌機を備えた反応容器中に、Perstorpからのジヒドロキシ官能性の脂肪族ポリカーボネートOxymer(登録商標) M112 74部、ネオペンチルグリコール7部、ジメチロールプロピオン酸32部、Laromer(登録商標) LR 8765(1,4−ブタンジイル−ビス[オキシ(2−ヒドロキシ−3,1−プロパンジイル)]ジアクリラートをベースとするエポキシアクリラート、BASF SE、Ludwigshafenから商業的に入手可能) 5部、2−ヒドロキシエチルアクリラート13部、2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾール0.4部、4−メトキシフェノール0.2部、式(Ia)のポリイソシアナートLaromer(登録商標) LR 9000(BASF SE、Ludwigshafenから商業的に入手可能)203部、ヘキサメチレンジイソシアナート15部、BorchiKat(登録商標)24(ビスマスカルボキシラート、OMG Borchers GmbH、Langenfeld、独国から入手可能)0.5部及びアセトン350部を添加した。この反応混合物を均質化し、80℃に加熱した。この反応を、80℃で8時間実施し、かつアセトン30部中のジエタノールアミン17部を添加することにより、0.97%の残存プレポリマーのNCO含有率で停止させた。該反応混合物を80℃で20分間撹拌した。10分の期間にわたって、アセトン30部中のトリエチルアミン24部を該反応混合物に添加した。追加の30分の間に、脱イオン水700部をこのポリマー溶液に添加し、その後に、アセトンを真空下に1.5時間の間にストリッピングした。この半透明な分散液の粘度は、38.5質量%の与えられた固形分で6540mPa・sであると測定された。
例5:
機械撹拌機を備えた反応容器中に、Perstorpからのジヒドロキシ官能性の脂肪族ポリカーボネートOxymer(登録商標) M112 104部、ネオペンチルグリコール9部、ジメチロールプロピオン酸44部、Laromer(登録商標) LR 8765(1,4−ブタンジイルビス[オキシ(2−ヒドロキシ−3,1−プロパンジイル)]ジアクリラートをベースとするエポキシアクリラート、BASF SE、Ludwigshafenから商業的に入手可能)7部、2−ヒドロキシエチルアクリラート19部、2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾール0.5部、4−メトキシフェノール0.2部、式(Ia)のポリイソシアナートLaromer(登録商標) LR 9000(BASF SE、Ludwigshafenから商業的に入手可能)285部、ヘキサメチレンジイソシアナート21部及びアセトン210部を添加した。この反応混合物を均質化し、80℃に加熱し、かつこの反応を80℃で6時間実施し、最後に、アセトン30部中のモノエタノールアミン9部の添加により、0.91%の残存プレポリマーのNCO含有率で失活させた。該反応混合物を80℃で20分間撹拌した。10分の期間にわたって、10質量%水酸化ナトリウム水溶液126部を該反応混合物に添加した。追加の30分の間に、脱イオン水750部をこのポリマー溶液に添加し、その後に、アセトンを、真空下に1.5時間の間にストリッピングした。この半透明な分散液の粘度は、36.2質量%の与えられた固形分で458mPa・sであると測定された。
フレキソインキを、顔料コンセントレート(Irgalith(登録商標) GLO (BASF SE) 42.5%/Joncryl(登録商標) HPD96E (BASF SE) 34.0%/水23.0%/Foamex(登録商標) 810 (Evonik) 0.5%)30質量%、例又は比較例において製造されたポリマー分散液65質量%及びワックスエマルション(JONWAX(登録商標) 35、BASF SE)5質量%をブレンドすることにより製造した。
この混合物を、DIN 4カップ中の20秒の粘度に達するまで、顔料コンセントレート/水=30/70のブレンドを用いて希釈した。
こうして得られたインキを、LDPE、透明LDPEに及び透明なcoes-OPP上へ、K-Bar 0(4ミクロン湿潤)を用いて異なるフィルム上に適用した。その後、その印刷物を乾燥器中で60℃で30秒間乾燥させた。
乾燥後に、該印刷物を、COMETからのEBeam LabユニットNavarone LA100及び25kGyのEB線量を用いて電子ビーム硬化した。加速電圧を60kVに、電流を10.5mAに、フィード速度を3m/分に設定した。
該印刷物を、次のように試験した:
Figure 2016505648
Figure 2016505648
EB:電子ビーム硬化、HSR:耐ヒートシール性
a)乾燥器の前のテープ付着。粘着テープを、該コーティングの領域に適用する。付着は、コーティングが、該テープを取り除く際にテープにより引き離されない場合に適切であるとみなされる。
b)60℃で1分後のテープ付着。粘着テープを、該コーティングの領域に適用する。付着は、コーティングが、該テープを取り除く際にテープにより引き離されない場合に適切であるとみなされる。
c)60℃で1分後の耐スクラッチ/擦り傷性。説明 スクラッチ:指の爪の先で該箔上で5回スクラッチする。説明 擦り傷:平らな指の爪で該箔上で5回擦リ傷をつける。
d)しわ(乾燥)。手の間で該箔に10回しわをつけ、損傷を観察する
e)ブロッキング。乾燥させたドローダウンの上に、処理されない側を有する他の箔をインキ側で置く。該ドローダウンを、実験室用プレス(Specac)中に、30℃及び5T圧力で24時間置く。
f)乾燥速さ:インキを、OPPフィルムに、K-bar 1(6μm湿潤)を用いて、並べて適用する。適用後に、乾燥速さ(の差)を、指先を印刷された表面に置くことにより判定し、“タッチドライ”までの時間を記録する。
g)インキ転移:インキを、OPPに、K-loxアニロックス試験機(400lpiアニロックス)を用いて、並べて適用する。異なるインキ間の色の濃さの差が判定され、かつインキ転移の尺度である。
h)しわ(湿潤)。流水の栓の下で手の間で該箔に10回しわをつけ、損傷を観察する
i)HSR(160℃):該ドローダウンを、コートされた側で、アルミニウム箔の光沢のない側に置く。次いで該アルミニウム箔は折り畳まれる。“ストローク”を、クリンプシール機及び加熱された両面(160℃)上に400Nの圧力で1秒間置く。該ストロークは、損傷及び放出について観察される。
j)HSR(180℃):該ドローダウンを、コートされた側で、アルミニウム箔の光沢のない側に置く。次いで該アルミニウム箔は折り畳まれる。“ストローク”を、クリンプシール機及び加熱された両面(180℃)上に400Nの圧力で1秒間置く。該ストロークは、損傷及び放出について観察される。
k)湿潤Satra(水中に2時間貯蔵):印刷された材料を、水(20℃)中に2時間貯蔵する。印刷物を、水から取り除き、直ちに“湿潤摩擦耐性”を、Satra摩擦試験機を用いて試験する。印刷物を、摩擦200回まで試験する。摩擦200回後に、インキ除去の量を判定し、かつ記録する。

Claims (17)

  1. ポリウレタン(A)であって、
    (a)平均して1〜10個のアロファナート基及び平均して1〜10個のC−C二重結合を1分子あたり有するジイソシアナート又はポリイソシアナート 15質量%〜70質量%、及び任意に
    (b)更なるジイソシアナート又はポリイソシアナート0質量%〜60質量%を、
    (c)500〜3000g/モルの分子量を有する少なくとも1種のポリカーボネートジオールを含んでなる、イソシアナート反応性基を少なくとも1個有する化合物 5質量%〜50質量%、
    と反応させることにより得られ、その際に質量百分率は、ポリウレタン(A)全体を基準としているが、但し、該全体が100%である、
    ポリウレタン(A)。
  2. 前記ジイソシアナート又はポリイソシアナート(a)が、少なくとも1種のジイソシアナート又はポリイソシアナート(a1)を、一般式I
    Figure 2016505648
    で示される少なくとも1種の化合物と反応させることにより製造され、
    ここで、
    1及びR2は、同じか又は異なり、かつ独立して、水素及びC1〜C10−アルキルから選択され、
    1は、酸素及びN−R3から選択され、
    1は、非置換であるか又はC1〜C4−アルキル、フェニル又はO−C1〜C4−アルキルにより一置換又は多置換され、かつ1個以上の隣接していないCH2基が酸素により置換されていてよい、C1〜C20−アルキレンから選択され;
    2は、ヒドロキシル及びNH−R3から選択され、
    3は、それぞれ同じか又は異なり、かつ水素、C1〜C10−アルキル及びフェニルから選択される、請求項1記載のポリウレタン。
  3. ポリカーボネートジオール(c)が、式(II)
    HO−R5−[−O(CO)O−R5−]x−OH
    を満足し、
    ここで、
    5は、炭素原子2〜20個を有する二価の脂肪族又は環式脂肪族の、好ましくは脂肪族の基であり、かつ
    xは、2〜20の正の整数である、請求項1又は2記載のポリウレタン。
  4. イソシアナート反応性基を少なくとも2個有する少なくとも1種の化合物(c)が、1,1,1−トリメチロール−C1〜C4−アルキルカルボン酸、クエン酸、2,2−ジメチロール−C1〜C4−アルキルカルボン酸、2,2−ジメチロール−C1〜C4−アルキルスルホン酸、1分子あたり平均して3〜300個のC2〜C3−アルキレンオキシド単位を有するポリ−C2〜C3−アルキレングリコールから選択される、請求項1から3までのいずれか1項記載のポリウレタン。
  5. ポリウレタン(A)中の酸性基が、ヒドロキシ基を少なくとも1個有する少なくとも1種の第三級アミン又はアルカリ金属水酸化物により、少なくとも部分的に中和される、請求項4記載のポリウレタン。
  6. 顔料(B)、請求項1から5までのいずれか1項記載のポリウレタン(A)を含んでなり、更に少なくとも1種の重合防止剤(C)を含んでなる、水性分散液。
  7. スチレン−アクリラートコポリマー及びポリウレタンからなる群から選択される、少なくとも1種の樹脂(D)を更に含んでなる、請求項6記載の水性分散液。
  8. 前記水性分散液が、少なくとも1種の光開始剤(E)を含んでなる、請求項6記載の水性分散液。
  9. 該水性分散液が、光開始剤(E)の不在下で、電子線により硬化される、請求項6記載の水性分散液。
  10. 請求項1から5までのいずれか1項記載の少なくとも1種のポリウレタン(A)又は請求項6から9までのいずれか1項記載の少なくとも1種の水性分散液を含んでなる、フレキソ印刷インキ又はグラビア印刷インキ。
  11. インクジェット印刷、フレキソ印刷及びグラビア印刷からなる群から選択される印刷法における、請求項6から9までのいずれか1項記載の水性分散液の使用。
  12. インクジェット印刷、フレキソ印刷及びグラビア印刷からなる群から選択される印刷法を用いて、基材を請求項6から9までのいずれか1項記載の少なくとも1種の水性分散液を含んでなる印刷インキで印刷することを含んでなる、基材を印刷する方法。
  13. 該基材が、紙、板紙、厚紙、ポリエステルシート又はフィルム、ポリエチレンシート又はフィルム及びポリプロピレンシート又はフィルム、ガラスからなる群から選択される、請求項12記載の方法。
  14. 該基材上へ印刷された印刷インキは、最終工程において硬化される前に少なくとも部分的に乾燥される、請求項12又は13記載の方法。
  15. 少なくとも部分的に乾燥した後に、他の印刷インキを、少なくとも部分的に乾燥されたインキ上へ印刷する、請求項14記載の方法。
  16. 光開始剤を含まない該印刷インキの硬化を、適した電子フラッシュ装置中で、50〜300keVのエネルギーを用いて電子線により行う、請求項12から15までのいずれか1項記載の方法。
  17. 少なくとも1種の光開始剤を含んでなる該印刷インキの硬化を、200nm〜700nmの波長範囲を有する化学線により行う、請求項12から15までのいずれか1項記載の方法。
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