JP2017149858A - 印刷インキ、ポリウレタンポリウレア樹脂の製造方法、及び印刷物 - Google Patents
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Abstract
Description
これらの中でも特に最終的に得らえるポリウレタンポリウレア樹脂のアルコール系溶剤に対する相溶性が良好なものとなる点から、1,2−プロパンジオール、2−メチル−1,3プロパンジオール、2−エチル−2ブチル−1,3プロパンジオール、1,3−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、及び3−メチル−1,5ペンタンジオール等の炭素原子数3〜10の側鎖アルキル基を持つ、分岐型アルキレンジオールであることが好ましい。
カラム ;東ソー株式会社製 TSK−GUARDCOLUMN SuperHZ−L
+東ソー株式会社製 TSK−GEL SuperHZM−M×4
検出器 ;RI(示差屈折計)
データ処理;東ソー株式会社製 マルチステーションGPC−8020modelII
測定条件 ;カラム温度 40℃
溶媒 テトラヒドロフラン
流速 0.35ml/分
標準 ;単分散ポリスチレン
試料 ;樹脂固形分換算で0.2質量%のテトラヒドロフラン溶液をマイクロフィルターでろ過したもの(100μl)
本発明の印刷インキに用いるアルコール系溶剤としては、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、1−ブタノール、2−ブタノールから選ばれる1種が好ましい。特に、乾燥速度、臭気、人体に対する安全性の観点から、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノールが好ましい。水の比率が50質量%より多くなると、
また、「単一種のアルコール系溶剤を95質量%以上」とは、5質量%未満でもう一種のアルコール系溶剤を使用するか、或いは、他の非アルコール系溶剤を使用してもよいことを意味するが、本発明では、溶剤の再使用、再利用という観点から単一種のアルコール系溶剤を100質量%で使用することが好ましい。
良い。
メチルシクロヘキシレンジイソシアネート、イソプロピリデンジシクロヘキシル−4,4’−ジイソシアネート等の脂環式ジイソシアネート;その他1モルのトリメチロールプロパンに3モルの有機ジイソシアネートを付加して得られるアダクト体、3モルの有機ジイソシアネートに1モルの水を反応させて得られるビュレット、または3モルの有機ジイソシアネートの重合で得られるイソシアヌレート等の結合形態を有する多官能の有機ポリイソシアネート;ポリイソシアネートとポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオールまたは必要によりこれらと低分子ポリオールを反応させて得られるポリウレタンポリイソシアネート化合物が挙げられる。
カラム ;東ソー株式会社製 TSK−GUARDCOLUMN SuperHZ−L
+東ソー株式会社製 TSK−GEL SuperHZM−M×4
検出器 ;RI(示差屈折計)
データ処理;東ソー株式会社製 マルチステーションGPC−8020modelII
測定条件 ;カラム温度 40℃
溶媒 テトラヒドロフラン
流速 0.35ml/分
標準 ;単分散ポリスチレン
試料 ;樹脂固形分換算で0.2質量%のテトラヒドロフラン溶液をマイクロフィルターでろ過したもの(100μl)
撹拌機、温度計、精留管を有するフラスコに、ネオペンチルグリコール503.5質量部、水酸基価280.5(mgKOH/g)、重量平均分子量400のポリオキシプロピレングリコール(三井化学社製「アクトコールD−400」)466.2質量部、アジピン酸620.3質量部及びテトライソプロピルチタネート(マツモトファインケミカル株式会社製「オルガチックスTA−10」)0.07質量部を仕込み、乾燥窒素をフラスコ内にフローさせ攪拌しながら200〜250℃に加熱しエステル化反応を行った。酸価が0.5 mgKOH/g以下となったところで反応を停止した。得られたポリエステルジオールの水酸基価は、102.2 mgKOH/gであった。
撹拌機、温度計、精留管を有するフラスコに、ネオペンチルグリコール285.4質量部、水酸基価280.5(mgKOH/g)、重量平均分子量400のポリオキシプロピレングリコール(三井化学社製「アクトコールD−400」)790.0質量部、アジピン酸455.0質量部及びテトライソプロピルチタネート(マツモトファインケミカル株式会社製「オルガチックスTA−10」)0.07質量部を仕込み、乾燥窒素をフラスコ内にフローさせ攪拌しながら200〜250℃に加熱しエステル化反応を行った。酸価が0.5 mgKOH/g以下となったところで反応を停止した。得られたポリエステルジオールの水酸基価は、111.9mgKOH/gであった。
撹拌機、温度計、精留管を有するフラスコに、ネオペンチルグリコール502.7質量部、水酸基価280.5 (mgKOH/g)、重量平均分子量400のポリオキシエチレングリコール(日油社製「PEG#400」)465.4質量部、アジピン酸620.8質量部及びテトライソプロピルチタネート(マツモトファインケミカル株式会社製「オルガチックスTA−10」)0.07質量部を仕込み、乾燥窒素をフラスコ内にフローさせ攪拌しながら200〜250℃に加熱しエステル化反応を行った。酸価が0.5 mgKOH/g以下となったところで反応を停止した。得られたポリエステルジオールの水酸基価は、114.3mgKOH/gであった。
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、1リットルの四ツ口フラスコにエタノール114質量部、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8.79質量部、ジ−n−ブチルアミン1.25質量部、ウレタンプレポリマー(A3)150.1質量部を加え、40℃で4時間反応させて、固形分30%、重量平均分子量18,000、アミン価1.80 (mgKOH/g)のポリウレタンポリウレア樹脂(x3)のアルコール溶液であるポリウレタンポリウレア樹脂溶液(X3)を得た。得られたポリウレタンポリウレア樹脂(x3)の各種性状値を表1に示す。
撹拌機、温度計、精留管を有するフラスコに、2-メチル-1,3-プロパンジオール386.0質量部、水酸基価280.5(mgKOH/g)、重量平均分子量400のポリオキシプロピレングリコール(三井化学社製「アクトコールD−400」)370.8質量部、アジピン酸653.7質量部及びテトライソプロピルチタネート(マツモトファインケミカル株式会社製「オルガチックスTA−10」)0.07質量部を仕込み、乾燥窒素をフラスコ内にフローさせ攪拌しながら200〜250℃に加熱しエステル化反応を行った。酸価が0.5 mgKOH/g以下となったところで反応を停止した。得られたポリエステルジオールの水酸基価は、55.6 mgKOH/gであった。
撹拌機、温度計、精留管を有するフラスコに、2−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオール504.8質量部、水酸基価280.5 (mgKOH/g)、重量平均分子量400のポリオキシプロピレングリコール(三井化学社製「アクトコールD−400」)490.1質量部、アジピン酸558.1質量部及びテトライソプロピルチタネート(マツモトファインケミカル株式会社製「オルガチックスTA−10」)0.07質量部を仕込み、乾燥窒素をフラスコ内にフローさせ攪拌しながら200〜250℃に加熱しエステル化反応を行った。酸価が0.5 mgKOH/g以下となったところで反応を停止した。得られたポリエステルジオールの水酸基価は、35.3mgKOH/gであった。
次いで、このポリエステルジオールを、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1リットルの四ツ口フラスコに420.8質量部仕込み、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55.4質量部を加え、イソシアネート基の残存率であるNCO%が1.98%に達する迄90℃で反応し、両末端に脂肪族イソシアネート基を有した線状ウレタンプレポリマー(A5)を得た。
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112.2 (mgKOH/g)、重量平均分子量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91.1質量部、水酸基価112.2 (mgKOH/g)、重量平均分子量1,000のポリオキシプロピレングリコール(三井化学社製「アクトコールD−1000」)91.1質量部を仕込み、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80.1質量部を加え、イソシアネート基の残存率であるNCO%が5.72 %に達する迄90℃で反応し、両末端に脂肪族イソシアネート基を有した線状ウレタンプレポリマー(B1)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、1リットルの四ツ口フラスコにエタノール686.0質量部、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31.32質量部、ジ−n−ブチルアミン0.39質量部、線状ウレタンプレポリマー(B1)262.3質量部を加え、40℃で4時間反応させて、固形分30%、重量平均分子量30,000、アミン価3.00 (mgKOH/g)のポリウレタンポリウレア樹脂(y1)のアルコール溶液であるポリウレタンポリウレア樹脂溶液(Y1)を得た。
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112.2(mgKOH/g)、分子量1,000のネオペンチルグリコールとアジピン酸との縮合物91.1質量部、水酸基価112.2 (mgKOH/g)、分子量1,000のポリオキシプロピレングリコール(三井化学社製「アクトコールD−1000」)91.1質量部を仕込み、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80.1質量部を加え、イソシアネート基の残存率であるNCO%が5.72 %に達する迄90℃で反応し、両末端に脂肪族イソシアネート基を有した線状ウレタンプレポリマー(B2)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、1リットルの四ツ口フラスコにエタノール686.0質量部、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31.32質量部、ジ−n−ブチルアミン0.39質量部、線状ウレタンプレポリマー(B2)262.3質量部を加え、40℃で4時間反応させて、固形分30%、重量平均分子量30,000、アミン価3.00(mgKOH/g)のポリウレタンポリウレア樹脂(y2)のアルコール溶液であるポリウレタンポリウレア樹脂溶液(Y2)を得た。得られたポリウレタンポリウレア樹脂(y1)の各種性状値を表1に示す。
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)、重量平均分子量1,000のポリオキシプロピレングリコール(三井化学社製「アクトコールD−1000」)182.2質量部を仕込み、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80.1質量部を加え、イソシアネート基の残存率であるNCO%が5.72 %に達する迄90℃で反応し、両末端に脂肪族イソシアネート基を有した線状ウレタンプレポリマー(B3)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、1リットルの四ツ口フラスコにエタノール686.0質量部、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31.32質量部、ジ−n−ブチルアミン0.39質量部、線状ウレタンプレポリマー(B3)262.3質量部を加え、40℃で4時間反応させて、固形分30%、重量平均分子量30,000、アミン価3.00 (mgKOH/g)の、ポリウレタンポリウレア樹脂(y3)のアルコール溶液であるポリウレタンポリウレア樹脂溶液(Y3)を得た。得られたポリウレタンポリウレア樹脂(y3)の各種性状値を表1に示す。
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)、重量平均分子量2,000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20.2質量部、水酸基価112.2(mgKOH/g)、重量平均分子量1,000のポリオキシプロピレングリコール(三井化学社製「アクトコールD−1000」)158.8質量部を仕込み、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81.1質量部を加え、イソシアネート基の残存率であるNCO%が5.65 %に達する迄90℃で反応し、両末端に脂肪族イソシアネート基を有した線状ウレタンプレポリマー(B4)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、1リットルの四ツ口フラスコにエタノール686.9質量部、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30.62質量部、ジ−n−ブチルアミン0.39質量部、線状ウレタンプレポリマー(B4)263.4質量部を加え、40℃で4時間反応させたところゲル化に至った。
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112.2(mgKOH/g)、重量平均分子量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99.8質量部、水酸基価280.5(mgKOH/g)、重量平均分子量400のポリオキシプロピレングリコール(三井化学社製「アクトコールD−400」)99.8質量部を仕込み、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155.1質量部を加え、イソシアネート基の残存率であるNCO%が9.45%に達する迄90℃で反応し、両末端に脂肪族イソシアネート基を有した線状ウレタンプレポリマー(B5)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、1リットルの四ツ口フラスコにエタノール992.0質量部、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69.84質量部、ジ−n−ブチルアミン0.59質量部、線状ウレタンプレポリマー(B5)354.7質量部を加え、40℃で4時間反応させて、固形分30%、重量平均分子量25,000、アミン価3.70(mgKOH/g)の、ポリウレタンポリウレア樹脂(y5)のアルコール溶液であるポリウレタンポリウレア樹脂溶液(Y5)を得た。得られたポリウレタンポリウレア樹脂(y5)の各種性状値を表1に示す。
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四ツ口フラスコに、ポリオキシプロピレングリコール(三井化学社製「アクトコールD−3000」重量平均分子量(Mw)3,000、水酸基価37.4mgKOH/g)148質量部、ポリオキシテトラメチレングリコール(保土谷化学社製「PTG−L2,000」重量平均分子量(Mw)2,000、水酸基価56.1mgKOH/g)49質量部、ε−カプロラクトンを主成分とするポリカプロラクトンジオール(ダイセル化学工業社製「プラクセル220EB」、重量平均分子量(Mw)2,000、水酸基価56.1mgKOH/g)49質量部、ポリオキシエチレングリコールモノメチルエーテル(日油社製「ユニオックスM−1000」、重量平均分子量(Mw)1,000、水酸基価56.1mgKOH/g)62質量部、1,1,1−トリメチロールプロパン5質量部を仕込み、窒素ガスを流して撹拌しながら50℃に昇温した。次いで、イソホロンジイソシアネート112質量部を仕込み、触媒としてオクチル酸亜鉛0.021質量部を添加した。更に90℃まで昇温し、イソシアネート基含有量が4.8質量%になるまで反応させ、ポリウレタンプレポリマーを得た。
得られたポリウレタンポリウレア樹脂(y6)の各種性状値を表1に示す。
顔料分散用バインダー樹脂としてヒドロキシプロピルセルロース(日本曹達株式会社製「NISSO HPC」、不揮発分15質量%のエタノール溶液)10質量部、各合成例及び比較合成例で得たポリウレタンポリウレア樹脂溶液[X1〜X5、Y1〜Y3及びY5]25質量部、墨色顔料(キャボット社製「リーガル99R」)10質量部及びエタノール25質量部を攪拌混合し、ビーズミルを用いて練肉した。練肉後の組成物に、更に、ポリウレタンポリウレア樹脂溶液20質量部及びエタノール20質量部を混合して、インキ組成物を得た。
下記の方法により[ラミネート接着強度]、及び[ボイル耐性]の評価を行った。結果を表2〜表3に示す。なお、[エタノール溶解性]は前記各合成例及び比較合成例で得られたポリウレタンポリウレア樹脂溶液を用いて評価した。
各実施例又は比較例で得られたインキ組成物を、2軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム(東洋紡績製「E5100」厚さ12μm)のコロナ放電処理面に塗工した。次に、この塗工表面にエーテル系ウレタン接着剤(DICグラフィックス社製「ディックドライLX−401A」/「SP−60」)16質量部、を塗工量3.0g/m2で塗工した。この接着剤塗工フィルムに、シーラントとして直鎖低密度ポリエチレンフィルム(三井化学東セロ株式会社製「TUX−HC」厚さ60μm)を重ね、ラミネート接着を行った。このラミネート積層物を40℃の恒温槽中に72時間静置し、エージングを行なった後、フィルムを常温まで空冷し、ラミネート積層物を15mm幅のテープ状に切断した。引張試験機(オリエンテック製「テンシロン RTM−25」)を用いて、シーラントを180度またはT型に折り曲げた状態における剥離試験を引張速度300mm/分で行い、その強度を記録した。その際、剥離強度が高ければ高いほど望ましい。
上記ラミネート積層物を製袋し、内容物として、水/サラダ油/ミートソースの混合物を入れ、密封後、100℃、60分間加熱した後、ラミ浮きの有無を外観により目視判定した。なお判定基準は次の通りとした。
○…全くラミ浮きがない。
×…デラミネーションが生じた。
各合成例及び比較合成例で得たポリウレタンポリウレア樹脂溶液50gを100ミリリットルのガラス瓶に取り、外観判定を行った。なお、判定基準は次の通りとした。
○…無色透明
×…白濁
比較合成例6で得たポリウレタンポリウレア樹脂溶液(Y6)25質量部、赤色顔料(DIC株式会社製「SYMULER RED 3090」)10質量部及びイソプロピルアルコール25質量部を攪拌混合し、ビーズミルを用いて練肉した。
練肉後の組成物に、更に、ポリウレタンポリウレア樹脂溶液(Y6)20質量部及びイソプロピルアルコール20質量部を混合してインキ組成物を得た。
調整されたインキ組成物を用いて実施例1と同様にして[ラミネート接着強度]、及び[ボイル耐性]の評価を行った。結果を表3に示す。なお、[エタノール溶解性]は前記ポリウレタンポリウレア樹脂溶液(Y6)を用いて評価した。
Claims (12)
- ポリウレタンポリウレア樹脂、着色剤、及び有機溶剤を含有する印刷インキであって、前記ポリウレタンポリウレア樹脂が、その樹脂構造中に、ポリエーテルポリエステル構造部位を含み、尿素結合濃度が0.2〜1.0mモル/gのものであり、かつ、前記有機溶剤が単一種のアルコール系溶剤を95質量%以上となる割合で含むものである印刷インキ。
- 前記ポリウレタンポリウレア樹脂の樹脂構造中に含まれるポリエーテルエステル構造部位が、重量平均分子量(Mw)が100〜1,000のポリエーテルポリオールと多価カルボン酸又はその無水物との縮合反応物である請求項1記載の印刷インキ。
- 前記ポリウレタンポリウレア樹脂が、重量平均分子量(Mw)が2,500〜5,000のポリエーテルポリエステルポリオールと多価イソシアネートとの重縮合体のウレア化物である請求項2記載の印刷インキ。
- 前記ポリエーテルポリエステルポリオールが脂肪族系ポリエーテルポリエステルポリオールである請求項3記載の印刷インキ。
- ポリオキシアルキレングリコールを必須成分とするアルコール成分(a1)、及び多価カルボン酸又はその無水物(a2)を反応させてポリエーテルポリエステルポリオール(A)を得(工程1)、次いで、得られたポリエステルポリオール(A)と多価イソシアネート(B)とを反応させてウレタンプレポリマー(X)を得(工程2)、次いで、該ウレタンプレポリマー(X)、及びモノアミン(y1)とジアミン(y2)とを含むアミン成分(Y)を反応させる(工程3)ことを特徴とするポリウレタンポリウレア樹脂の製造方法。
- 前記工程1のアルコール成分(a1)として用いるポリオキシアルキレングリコールが重量平均分子量(Mw)100〜1,000の範囲にあるものである請求項5記載のポリウレタンポリウレア樹脂の製造方法。
- 前記ポリエーテルポリエステルポリオール(A)が、重量平均分子量(Mw)が2,500〜5,000の範囲にあるものである請求項6記載のポリウレタンポリウレア樹脂の製造方法。
- 前記モノアミン(y1)が、N−メチルシクロヘキシルアミン、ジシクロヘキシルアミン、シクロヘキシルアミン、シクロペンチルアミン、及びシクロヘキシルエチルアミンからなる群からなる1種以上の化合物である請求項5記載のポリウレタンポリウレア樹脂の製造方法。
- 前記ジアミン(y2)が、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、1,2−シクロヘキサンジアミン、又はジシクロヘキシルメタン−4,4’−ジアミンである請求項5記載のポリウレタンポリウレア樹脂の製造方法。
- 前記工程1〜工程3を経て得られるポリウレタンポリウレア樹脂が、尿素結合濃度が0.2〜1.0mモル/gのものである請求項7記載のポリウレタンポリウレア樹脂の製造方法。
- 前記工程1〜前記工程3を経て得られるポリウレタンポリウレア樹脂が、重量平均分子量(Mw)が10,000〜80,000の範囲のものである請求項10記載のポリウレタンポリウレア樹脂の製造方法。
- 請求項1〜4の何れか一つに記載の印刷インキを用いて印刷してなる印刷物。
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