JP2020531606A - 高量の再生可能含有物を有する水性インク - Google Patents

Abstract

本発明は、高量の再生可能樹脂含有物を有する水性インクおよびコーティング組成物を提供する。本発明のインクおよびコーティング組成物は、樹脂の総合計重量に基づいて、６５％（ｗ／ｗ）以上の再生可能樹脂を含む。ガムロジン由来の再生可能樹脂が好ましい。本発明のインクおよびコーティング組成物は、現在市販されているインク（例えば、再生可能材料を含有しないアクリルベースのインク）と同等、またはそれより良好な物理的特性（例えば、接着および耐性）を呈する。

Description

関連出願の相互参照
本出願は、本明細書にその全体が組み込まれる、２０１７年８月１７日に出願された米国仮特許出願第６２／５４６，７０７号に対する優先権を主張する。

本発明は、多量の再生可能含有物、具体的には、再生可能樹脂を含む、印刷用インクおよびコーティング組成物に関する。再生可能含有物は、化石燃料とは対照的に、再生可能資源（例えば、植物ベース）に由来する。

典型的には、インクおよびコーティング組成物は、組成物のバインダとしてポリマー／樹脂を使用して配合される。一般的に、これらのポリマー／樹脂は、化石燃料等の再生不可能資源から調製される。しかしながら、再生不可能資源から調製されたこれらのポリマー／樹脂を置き換える試みが行われている。これらは、作製に費用がかかり、原材料（化石燃料等）が限られた量でしか利用可能ではないため、最終的に原材料の供給を使い果たしてしまう。

再生不可能資源から調製されたポリマー／樹脂に対する代替として、インクおよびコーティング組成物を、植物ベース等の再生可能資源から調製されたポリマー／樹脂で調製する試みが行われてきた。理想的には、再生可能資源から調製されたインクおよびコーティング組成物は、現在市販されているインクおよびコーティング（特にアクリルインクおよびコーティング）と同様の耐性を有する。しかし、再生可能でんぷん、具体的にはコーンスターチから作製されたインクのいくつかの例があるが、これらのインクには所望の物理的特性がない。

ＵＳ８，３８３，７０５およびＵＳ８，５１９，０２２は、フレキソ印刷インクおよび他の種類のインクのための増量剤組成物を開示している。増量剤組成物は、ジャガイモでんぷん、モノエタノールアミン、および水に溶ける溶液樹脂を含有する。ジャガイモでんぷんは、最終のインク組成物における担体およびエマルション樹脂として使用される。ジャガイモでんぷんは、石油および大豆ベースの樹脂に対する代替として使用される。

ＵＳ９，３８２，６５９は、高分子量でんぷんおよび水溶性アクリルポリマーまたはコポリマーをバインダ樹脂として含有する水系印刷用インクおよびコーティング組成物を開示している。インクおよびコーティング組成物は、セルロース基材上の印刷に有用である。

でんぷんを含有するインクおよびコーティングが調製されているが、より良好な性能特性を有する再生可能含有物を含むインクおよびコーティングを開発する必要性が依然として存在する。例えば、再生可能含有物を含有しない既存の市販されているインクと同様、またはそれより良好な耐性プロファイルを呈するインクおよびコーティングの必要性が依然として存在する。

本発明は、高量の再生可能樹脂含有物（好ましくは６５％（ｗ／ｗ）以上）を有する水性インクおよびコーティング組成物に関するものである。発明者らは、ガムロジン由来の高量の再生可能樹脂で作製されたインクが、再生可能でんぷんで作製されたインクと比較して、改善された耐性を提示することを発見した。でんぷん、具体的にはコーンスターチから作製されたインクは、再生可能であることがよく知られている。しかしながら、これらのインクには、接着および耐摩擦性等の所望の物理的特性がない。

特定の態様では、本発明は、
ａ）１つ以上の再生可能樹脂と、
ｂ）１つ以上の自己架橋アクリルと、
ｃ）１つ以上の架橋剤と、
ｄ）シリコーンと、を含む、水性インクまたはコーティング組成物を提供し、
再生可能ガムロジン樹脂含有物は、インクまたはコーティング組成物中の樹脂含有物の総重量に基づいて、６５％（ｗ／ｗ）以上である。

ある特定の実施形態では、再生可能樹脂は、ガムロジン樹脂である。好ましくは、ガムロジン樹脂は、マレイン酸、フマル酸、またはポリエステル再生可能樹脂のうちの１つ以上を含む。

ある特定の実施形態では、架橋剤は、酸化亜鉛、カルボジイミド、またはそれらの組み合わせである。

ある特定の実施形態では、本発明は、本発明のインクおよびコーティング組成物を含む基材および物品を提供する。

ある特定の実施形態では、基材および物品は、食品包装等の包装用途での使用に好適である。

本発明の他の特徴および利点について以下に説明する。

前述の概要および後述の詳細な説明がただ例示的かつ説明的だけであり、特許請求されるいかなる主題も限定しないことを理解されたい。

別途規定のない限り、本明細書で使用する全ての技術的および科学的な用語は、本発明が属する技術分野の当業者によって一般に理解されるのと同じ意味を有する。本明細書の開示全体について言及する全ての特許、特許出願、公開出願および公報、ウェブサイト、ならびに他の出版物は、別途記載のない限り、あらゆる目的のためにそれらの全体が参照により組み込まれる。

本発明は、高量の再生可能樹脂含有物を有する水性インクおよびコーティング配合物に関するものである。再生可能含有物は、化石燃料とは対照的に、再生可能資源（例えば、植物）から得られた材料と定義される。本発明の目的のために、再生可能材料の割合は、乾燥／硬化フィルムにおけるインクまたはコーティング中の総樹脂含有物の割合としての再生可能樹脂の量として計算される。本発明のインクおよびコーティング組成物は、好ましくは、乾燥／硬化フィルム中の樹脂含有物の総重量に基づいて、６５％（ｗ／ｗ）以上の再生可能樹脂を含む。

特定の態様では、本発明は、
ａ）１つ以上の再生可能樹脂と、
ｂ）１つ以上の自己架橋アクリルと、
ｃ）１つ以上の架橋剤と、
ｄ）シリコーンと、を含む、水性インクまたはコーティング組成物を提供し、
再生可能ガムロジン樹脂含有物は、インクまたはコーティング組成物中の樹脂含有物の総重量に基づいて、６５％（ｗ／ｗ）以上である。

好ましくは、再生可能樹脂は、例えば、マレイン酸、フマル酸、およびポリエステル再生可能樹脂等のガムロジン樹脂である。好ましくは、架橋剤は、酸化亜鉛もしくはカルボジイミド、またはそれらの組み合わせである。

本発明のインクおよびコーティングは、様々な包装用途を含む様々な最終使用用途に使用され得る。包装用途は、持ち帰り用袋、飲料用カップ、包装紙、クラムシェル、カートン、およびピンチ底袋等の食品用途を含む。例えば、１つの特定の用途は、冷たい飲料用カップであり得る。

本発明のインクおよびコーティングは、好ましくは、大量の再生可能材料を含有しない現在市販されているインク（特にアクリルインク）と同様、またはそれより良好な耐性プロファイルを有する。本発明のインクおよびコーティングは、水、グリース、炭酸飲料、人工汗、摩擦（擦れ）、および熱に対して優れた耐性を呈する。
定義

本出願では、単数の使用は、別途具体的に記載のない限り、複数を含む。本明細書で使用する場合、単数形「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は、文脈上他の意味を明確に示す場合を除き、単数形も含むように意図される。

本出願では、「または」の使用は、別途記載のない限り、「および／または」を意味する。

本明細書で使用する場合、用語「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」および／または「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、記載された特徴、整数、ステップ、動作、要素、および／または成分の存在を特定するが、１つ以上の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、成分、および／またはそれらの群の存在または追加を除外しない。さらに、用語「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」、「有する（ｈａｖｉｎｇ）」、「有する（ｈａｓ）」、「有する（ｗｉｔｈ）」、「構成される（ｃｏｍｐｏｓｅｄ）」、「含まれる（ｃｏｍｐｒｉｓｅｄ）」、またはそれらの変形を、詳細な説明または特許請求の範囲のいずれかにおいて使用する限りにおいて、このような用語は、用語「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」と同様に包括的であるように意図される。

本明細書で使用する場合、範囲および量は、「約」の特定の値または範囲として表現され得る。「約」は、正確な量も含むように意図される。したがって、「約５パーセント」は、「約５パーセント」および「５パーセント」も意味する。「約」は、意図される用途または目的のための典型的な実験誤差内であることを意味する。

本明細書で使用する場合、用語「（メタ）アクリレート」または「（メタ）アクリル酸」は、アクリレートおよびメタクリレート化合物の両方、ならびにアクリル酸およびメタクリル酸の両方を含む。

本明細書で使用する場合、「インクおよびコーティング組成物」、「インクおよびコーティング」、「インク」、「コーティング」、および「本発明の組成物」は、交換可能に使用され、全て本発明のインクおよびコーティング組成物を指す。

本明細書で使用する場合、用語「物品（ａｒｔｉｃｌｅ）」または「物品（ａｒｔｉｃｌｅｓ）」は、基材または製造品を意味する。物品の例として、紙、プラスチック、プラスチックまたはポリマーフィルム、ガラス、セラミック、金属、複合体等の基材と、出版物（例えば、パンフレット）、レーベル、および包装材料（例えば、ボール紙または段ボール）、容器（例えば、ボトル、缶）、ポリオレフィン（例えば、ポリエチレンまたはポリプロピレン）、ポリエステル（例えば、ポリエチレンテレフタレート）、金属化ホイル（例えば、積層アルミニウムホイル）、金属化ポリエステル、金属容器等の製造品とが挙げられるがこれらに限定されない。

本開示を通して、別途指定のない限り、全ての部分および割合は、重量単位総重量に基づく重量％または質量％）であり、全ての温度は℃である。
組成物

本発明は、多量の再生可能材料、特に再生可能樹脂を含有する水性インクおよびコーティング組成物を提供する。本発明のインクおよびコーティングは、異なる種類の包装および食品用途を含む、様々な最終使用用途への印刷に好適である。例えば、本発明のインクおよびコーティングは、持ち帰り用袋、飲料用カップ、包装紙、クラムシェル、カートン、およびピンチ底袋、ならびにより多くの用途を印刷およびコーティングするのに有用である。特定の用途は、冷たい飲料用カップの印刷およびまたはコーティングであり得る。

有利には、本発明のインクおよびコーティングは、化石燃料由来の樹脂等の再生不可能材料に基づく現在市販されているインクおよびコーティングと同様、またはそれよりも良好な性能を有する。例えば、本発明のインクおよびコーティングは、大量の再生可能材料を含有しない現在入手可能なアクリルインクと同様の耐性プロファイルを有する。有利には、本発明のインクおよびコーティングは、水、グリース、摩擦、熱、炭酸飲料、および人工汗に対して良好な耐性を呈する。

本発明のインクおよびコーティング組成物は、一般的にバインダとして使用される再生可能材料を含む。再生可能材料は、ジャガイモでんぷん、コーンスターチ、およびロジン等の植物からの材料を含む。再生可能材料は、ガムロジン、トールオイルロジン、およびウッドロジン等の松の木から得られた生成物を含む。ガムロジンは、アビエチン型、およびピマル型、およびその誘導体等の酸から構成される。ガムロジン酸は、アビエチン酸、ネオアビエチン酸、パルストリン酸、レボピマール酸、ジヒドロアビエチン酸、ピマル酸、イソピマル酸、およびサンダラコピマル酸を含む。ガムロジンは、変性形態で頻繁に使用される。ガムロジンは、例えばペンタエリトリトールとエステル化して、ポリエステル樹脂を生成し得る。ガムロジンは、無水マレイン酸またはフマル酸等の酸および／または無水物と反応して、変性再生可能樹脂を生成し得る。３つの特定の有用な再生可能ガムロジン材料は、ガムロジン原料由来のマレイン酸、フマル酸、およびポリエステル樹脂であるが、他の再生可能ガムロジンも使用してもよい。好適な再生可能樹脂には、全てＲｏｋｒａ−Ｋｒａｅｍｅｒから供給されるＥｒｋａｍａｒ３２７５、Ｅｒｋａｍａｒ３３００、Ｅｒｋａｍａｒ３２６６、およびＥｒｋａｍａｒ３２７０（全てマレイン酸樹脂）、Ｌａｗｔｅｒ製のＲｅａｃｔｏｌ５１４５Ａ（ポリエステル樹脂）、ＨｙｄｒｏＲｅｚ３８８６（フマル酸樹脂）、ＨｙｄｒｏＲｅｚ６２００（フマル酸樹脂）、およびＨｙｄｒｏＲｅｚ６５００（フマル酸樹脂）、それらの組み合わせ等が含まれるが、これらに限定されない。

本発明のインクおよびコーティング組成物は、典型的には、組成物中の樹脂の総合計重量に基づいて、６５％（ｗ／ｗ）以上の再生可能樹脂を含む。例えば、再生可能樹脂は、組成物中の樹脂の総合計重量に基づいて、７０％（ｗ／ｗ）以上、または７５％（ｗ／ｗ）以上、または８０％（ｗ／ｗ）以上、または８５％（ｗ／ｗ）以上、または９０％（ｗ／ｗ）以上、または９５％（ｗ／ｗ）以上の量で存在してもよい。好ましい実施形態では、組成物中の９９％（ｗ／ｗ）の樹脂含有物は、再生可能である。有利には、本発明の組成物は、組成物中の樹脂の総合計重量に基づいて、約６５％（ｗ／ｗ）〜約９９％（ｗ／ｗ）の再生可能樹脂を含む。例えば、本発明の組成物は、組成物中の樹脂の合計重量に基づいて、約６５％（ｗ／ｗ）〜約９５％（ｗ／ｗ）の再生可能樹脂を含んでもよく、または約６５％〜約９０％、または約６５％〜約８５％、または約６５％〜約８０％、または約６５％〜約７５％、または約６５％〜約７０％、または約７０％〜約９９％、または約７０％〜約９５％、または約７０％〜約９０％、または約７０％〜約８５％、または約７０％〜約８０％、または約７０％〜約７５％、または約７５％〜約９９％、または約７５％〜約９５％、または約７５％〜約９０％、または約７５％〜約８５％、または約７５％〜約８０％、または約８０％〜約９９％、または約８０％〜約９５％、または約８０％〜約９０％、または約８０％〜約８５％、または約８５％〜約９９％、または約８５％〜約９５％、または約８５％〜約９０％、または約９０％〜約９９％、または約９０％〜約９５％、または約９５％〜約９９％である。

本発明のインクおよびコーティング組成物は、一般的に、１つ以上の自己架橋アクリルを含む。好適な自己架橋アクリルには、Ｎｅｏｃｒｙｌ ＸＫ１２およびＸＫ１４（ＤＳＭ製）、ＡＣ２７１４ＶＰ（Ａｌｂｅｒｄｉｎｇｋ製）、ＡＭ０００３５（Ｓｙｎｔｈｏｍｅｒ製）、Ｏｒｇａｌ ＰＯ８６Ｖ（Ｏｒｇａｎｉｋｋｉｍｙａｎ製）、それらの組み合わせ等が含まれるが、これらに限定されない。

自己架橋ポリマーは、自己反応性である機能性を含有するため、別々の共反応体自体の使用を必要としない。自己架橋ポリマーは、通常、水系分散液またはエマルションの形態であり、典型的には、互いに反応する少なくとも２つのモノマーの生成物である。例えば、このようなポリマーは、カルボニルおよびアミン官能基の両方を含有し得る。自己架橋アクリルポリマーは、例えば、スチレン−アクリルエステルコポリマー、アクリルアミド基を含有するスチレン／アクリルエステルコポリマー、ならびにアクリロニトリル、メタクリルアミド、およびアクリルエステルに基づくコポリマーからなる群から選択されるバインダを含んでもよい。好ましくは、自己架橋アクリルポリマーは、メチルアクリル酸（ＭＡＡ）、メチルメタクリレート（ＭＭＡ）、ブチルアクリレート、ブチルメタクリレート、スチレン、およびメチルスチレンから選択された少なくとも１つのモノマーを含む反応性モノマーから形成される。有利には、自己架橋ポリマーは、スチレン／アクリルエステルコポリマーである。

本発明のインクおよびコーティング組成物は、典型的には、組成物中の樹脂の総合計重量に基づいて、約１％（ｗ／ｗ）〜約３５％（ｗ／ｗ）の自己架橋アクリルを含む。好ましくは、組成物は、組成物中の樹脂の総合計重量に基づいて、約３％（ｗ／ｗ）〜約７％（ｗ／ｗ）の自己架橋アクリルを含む。例えば、本発明の組成物は、組成物中の樹脂の総合計重量に基づいて、約１％〜約３０％（ｗ／ｗ）の自己架橋アクリルを含んでもよく、または約１％〜約２５％、または約１％〜約２０％、または約１％〜約１５％、または約１％〜約１０％、または約１％〜約５％、または約５％〜約３５％、または約５％〜約３０％、または約５％〜約２５％、または約５％〜約２０％、または約５％〜約１５％、または約５％〜約１０％、または約１０％〜約３５％、または約１０％〜約３０％、または約１０％〜約２５％、または約１０％〜約２０％、または約１０％〜約１５％、または約１５％〜約３５％、または約１５％〜約３０％、または約１５％〜約２５％、または約１５％〜約２０％、または約２０％〜約３５％、または約２０％〜約３０％、または約２０％〜約２５％、または約２５％〜約３５％、または約２５％〜約３０％、または約３０％〜約３５％である。

本発明の組成物は、典型的には、組成物の総重量に基づいて、約５重量％（ｗ／ｗ）〜約５０％（ｗ／ｗ）の樹脂を含む。好ましくは、組成物は、組成物の総重量に基づいて、約１５％（ｗ／ｗ）〜約４０％（ｗ／ｗ）の樹脂を含む。例えば、組成物の総重量に基づいて、本発明の組成物は、約５％〜約４５％、または約５％〜約４０％、または約５％〜約３５％、または約５％〜約３０％、または約５％〜約２５％、または約５％〜約２０％、または約５％〜約１５％、または約５％〜約１０％、または約１０％〜約５０％、または約１０％〜約４５％、または約１０％〜約４０％、または約１０％〜約３５％、または約１０％〜約３０％、または約１０％〜約２５％、または約１０％〜約２０％、または約１０％〜約１５％、または約１５％〜約５０％、または約１５％〜約４５％、または約１５％〜約４０％、または約１５％〜約３５％、または約１５％〜約３０％、または約１５％〜約２５％、または約１５％〜約２０％、または約２０％〜約５０％、または約２０％〜約４５％、または約２０％〜約４０％、または約２０％〜約３５％、または約２０％〜約２５％、または約２５％〜約５０％、または約２５％〜約４５％、または約２５％〜約４０％、または約２５％〜約３５％、または約２５％〜約３０％、または約３０％〜約５０％、または約３０％〜約４５％、または約３０％〜約４０％、または約３０％〜約３５％、または約３５％〜約５０％、または約３５％〜約４５％、または約３５％〜約４０％、または約４０％〜約５０％、または約４０％〜約４５％、または約４５％〜約５０％の量（ｗ／ｗ）で樹脂を含有してもよい。

本発明の組成物は、一般的に、組成物の総重量に基づいて、約０．６５％（ｗ／ｗ）〜約５０％（ｗ／ｗ）の再生可能樹脂を含有する。例えば、再生可能樹脂は、組成物の総重量に基づいて、約０．６５％（ｗ／ｗ）〜約４５％（ｗ／ｗ）の量で存在してもよく、または約０．６５％〜約４０％、または約０．６５％〜約３５％、または約０．６５％〜約３０％、または約０．６５％〜約２５％、または約０．６５％〜約２０％、または約０．６５％〜約１５％、または約０．６５％〜約１０％、または約０．６５％〜約５％、または約０．６５％〜約１％、または約１％〜約５０％、または約１％〜約４５％、または約１％〜約４０％、または約１％〜約３５％、または約１％〜約３０％、または約１％〜約２５％、または約１％〜約２０％、または約１％〜約１５％、または約１％〜約１０％、または約１％〜約５％、または約５％〜約５０％、約５％〜約４５％、または約５％〜約４０％、または約５％〜約３５％、または約５％〜約３０％、または約５％〜約２５％、または約５％〜約２０％、または約５％〜約１５％、または約５％〜約１０％、または約１０％〜約５０％、または約１０％〜約４５％、または約１０％〜約４０％、または約１０％〜約３５％、または約１０％〜約３０％、または約１０％〜約２５％、または約１０％〜約２０％、または約１０％〜約１５％、または約１５％〜約５０％、または約１５％〜約４５％、または約１５％〜約４０％、または約１５％〜約３５％、または約１５％〜約３０％、または約１５％〜約２５％、または約１５％〜約２０％、または約２０％〜約５０％、または約２０％〜約４５％、または約２０％〜約４０％、または約２０％〜約３５％、または約２０％〜約３０％、または約２０％〜約２５％、または約２５％〜約５０％、または約２５％〜約４５％、または約２５％〜約４０％、または約２５％〜約３５％、または約２５％〜約３０％、または約３０％〜約５０％、または約３０％〜約４５％、または約３０％〜約４０％、または約３０％〜約３５％、または約３５％〜約５０％、または約３５％〜約４５％、または約３５％〜約４０％、または約４０％〜約５０％、または約４０％〜約４５％、または約４５％〜約５０％である。好適な再生可能樹脂には、Ｒｏｋｒａ−Ｋｒａｅｍｅｒにより供給されるＥｒｋａｍａｒ３２７５が含まれるが、これらに限定されない。

本発明の組成物は、一般的に、組成物の総重量に基づいて、約０．０５％（ｗ／ｗ）〜約２０％（ｗ／ｗ）の自己架橋アクリルを含有する。好ましくは、本発明の組成物は、約３％（ｗ／ｗ）〜約７％（ｗ／ｗ）の自己架橋アクリルを含む。例えば、自己架橋アクリルは、約０．０５％（ｗ／ｗ）〜約１５％（ｗ／ｗ）、または約０．０５％〜約１０％、または約０．０５％〜約５％、または約０．０５％〜約１％、または約０．０５％〜約０．５％、または約０．０５％〜約０．１％、または約０．１％〜約２０％、または約０．１％〜約１５％、または約０．１％〜約１０％、または約０．１％〜約５％、または約０．１％〜約１％、または約０．１％〜約０．５％、または約０．５％〜約２０％、または約０．５％〜約１５％、または約０．５％〜約１０％、または約０．５％〜約５％、または約０．５％〜約１％、または約１％〜約２０％、または約１％〜約１５％、または約１％〜約１０％、または約１％〜約５％、または約５％〜約２０％、または約５％〜約１５％、または約５％〜約１０％、または約１０％〜約２０％、または約１０％〜約１５％、または約１５％〜約２０％の量で存在してもよい。

再生可能樹脂および自己架橋アクリルに加えて、本発明の組成物は、追加の再生不可能樹脂をさらに含んでもよい。好適な追加の再生不可能樹脂には、アクリル、ウレタン、ビニル、エポキシ、それらの組み合わせ等が含まれるが、これらに限定されない。本発明の組成物は、ガムロジン原料由来ではないマレイン酸、フマル酸、およびポリエステル樹脂も含んでもよく、これは、配合物の再生可能樹脂部分として考えられるものの一部分を含まない。

存在する場合、追加の再生不可能樹脂は、組成物の総重量に基づいて、約４％（ｗ／ｗ）〜約８％（ｗ／ｗ）の量で存在する。例えば、再生不可能樹脂は、約４％〜約７．５％、または約４％〜約７％、または約４％〜約６．５％、または約４％〜約６％、または約４％〜約５．５％、または約４％〜約５％、または約４％〜約４．５％、または約４．５％〜約８％、または約４．５％〜約７．５％、または約４．５％〜約７％、または約４．５％〜約６．５％、または約４．５％〜約６％、または約４．５％〜約５．５％、または約４．５％〜約５％、または約５％〜約８％、または約５％〜約７．５％、または約５％〜約７％、または約５％〜約６．５％、または約５％〜約６％、または約５％〜約５．５％、または約５．５％〜約８％、または約５．５％〜約７．５％、または約５．５％〜約７％、または約５．５％〜約６．５％、または約５．５％〜約６％、または約６％〜約８％、または約６％〜約７．５％、または約６％〜約７％、または約６％〜約６．５％、または約６．５％〜約８％、または約６．５％〜約７．５％、または約６．５％〜約７％、または約７％〜約８％、または約７％〜約７．５％、または約７．５％〜約８％の量で存在してもよい。

本発明のインクおよびコーティング組成物は、有利には、再生可能樹脂の架橋を促進する架橋剤を含有する。好適な架橋剤には、酸化亜鉛、カルボジイミド、酸化銅、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、グルタルアルデヒド、グリオキサール、ホウ酸塩、過硫酸カリウム、塩化アルミニウム、チタニウムテトラヒドロクロリド、塩化亜鉛、それらの組み合わせ等が含まれるが、これらに限定されない。好適な架橋剤は、酸化亜鉛およびカルボジイミドである。

本発明の組成物は、一般的に、組成物の総重量に基づいて、約０．５％（ｗ／ｗ）〜約６％（ｗ／ｗ）の架橋剤を含有する。好ましくは、本発明の組成物は、約３．５％（ｗ／ｗ）〜約５．５％（ｗ／ｗ）の架橋剤を含む。例えば、架橋剤は、組成物の総重量に基づいて、約０．５％（ｗ／ｗ）〜約５．５％（ｗ／ｗ）の量で存在してもよく、または約０．５％〜約５％、または約０．５％〜約４．５％、または約０．５％〜約４％、または約０．５％〜約３．５％、または約０．５％〜約３％、または約０．５％〜約２．５％、または約０．５％〜約２％、または約０．５％〜約１．５％、または約０．５％〜約１％、または約１％〜約６％、または約１％〜約５．５％、または約１％〜約５％、または約１％〜約４．５％、または約１％〜約４％、または約１％〜約３．５％、または約１％〜約３％、または約１％〜約２．５％、または約１％〜約２％、または約１％〜約１．５％、または約１．５％〜約６％、または約１．５％〜約５．５％、または約１．５％〜約５％、または約１．５％〜約４．５％、または約１．５％〜約４％、または約１．５％〜約３．５％、または約１．５％〜約３％、または約１．５％〜約２．５％、または約１．５％〜約２％、または約２％〜約６％、または約２％〜約５．５％、または約２％〜約５％、または約２％〜約４．５％、または約２％〜約４％、または約２％〜約３．５％、または約２％〜約３％、または約２％〜約２．５％、または約２．５％〜約６％、または約２．５％〜約５．５％、または約２．５％〜約５％、または約２．５％〜約４．５％、または約２．５％〜約４％、または約２．５％〜約３．５％、または約２．５％〜約３％、または約３％〜約６％、または約３％〜約５．５％、または約３％〜約５％、または約３％〜約４．５％、または約３％〜約４％、または約３％〜約３．５％、または約３．５％〜約６％、または約３．５％〜約５．５％、または約３．５％〜約５％、または約３．５％〜約４．５％、または約３．５％〜約４％、または約４％〜約６％、または約４％〜約５．５％、または約４％〜約５％、または約４％〜約４．５％、または約４．５％〜約６％、または約４．５％〜約５．５％、または約４．５％〜約５％、または約５％〜約６％、または約５％〜約５．５％、または約５．５％〜約６％である。

本発明の組成物は、シリコーンを含む。シリコーンは、液状もしくは固体状、またはエマルションもしくは分散体であり得る。好ましくは、シリコーンは、シリコーンエマルションの形態である。好適なシリコーンには、ポリジメチルシロキサン、およびその誘導体が含まれるが、これらに限定されない。

本発明の組成物は、典型的には、組成物の総重量に基づいて、約０．５％（ｗ／ｗ）〜約２％（ｗ／ｗ）のシリコーンを含む。例えば、シリコーンは、組成物の総重量に基づいて、約０．５％（ｗ／ｗ）〜約１．５％（ｗ／ｗ）の量で存在し得、または約０．５％〜約１％、または約１％〜約２％、または約１％〜約１．５％、または約１．５％〜約２％である。

本発明の組成物は、１つ以上の合体剤をさらに含んでもよい。合体剤は、フィルム形成を最適化する。合体剤は、ポリマー粒子の一時的な可塑剤として機能し、ポリマーエマルションの最低フィルム形成温度（ＭＦＦＴ）を低下させる。一般的な合体剤は、エステルアルコール、エステル、およびグリコールエーテル等の溶媒を含む。このような溶媒合体剤の例として、Ｅａｓｔｍａｎ Ｔｅｘａｎｏｌエステルアルコール、Ｅａｓｔｍａｎ ＥＥＨ溶媒、およびＥａｓｔｍａｎ ＤＢ溶媒が挙げられるが、これらに限定されない。低Ｔｇアクリルエマルションも、合体剤として使用してもよい。有利には、本発明で使用する合体剤は、典型的には２０℃未満、好ましくは０℃未満のＴｇを有するアクリルエマルションである。好適な合体剤には、Ｄｏｗ Ｌｕｃｉｄｅｎｅ６０５、ＤＳＭ ＮｅｏＣｒｙｌ Ａ−１１２５、ＮｅｏＣｒｙｌ Ａ−２０９５、ＢＡＳＦ Ｊｏｎｃｒｙｌ８０５２、およびＢＡＳＦ Ｊｏｎｃｒｙｌ ＥＣＯ２１２４が含まれるが、これらに限定されない。

存在する場合、合体剤は、典型的には、組成物の総重量に基づいて、約１％（ｗ／ｗ）〜約２％（ｗ／ｗ）の量で存在する。例えば、合体剤は、組成物の総重量に基づいて、約１％（ｗ／ｗ）〜約１．５％（ｗ／ｗ）の量で存在してもよく、または約１．５％〜約２％である。

本発明の組成物は、着色剤をさらに含んでもよい。好適な着色剤には、有機または無機顔料および染料が含まれるが、これらに限定されない。染料には、アゾ染料、アントラキノン染料、キサンテン染料、アジン染料、それらの組み合わせ等が含まれるが、これらに限定されない。有機顔料は、例えば、顔料イエロー番号１２、１３、１４、１７、７４、８３、１１４、１２６、１２７、１３８、１５０、１５５、１７４、１８０、１８１、１８８、顔料レッド番号２、２２、２３、４８：１、４８：２、５２、５２：１、５３、５７：１、１１２、１２２、１６６、１７０、１７６、１８４、２０２、２５４、２６６、２６９、顔料オレンジ番号５、１６、３４、３６、顔料ブルー番号１５、１５：３、１５：４、顔料バイオレット番号３、１９、２３、２７、および／または顔料グリーン番号７等の、１つの顔料または顔料の組み合わせであってもよい。無機顔料は、酸化鉄、二酸化チタン、酸化クロム、フェロシアン化第二鉄アンモニウム、黒酸化第二鉄、顔料ブラック番号７ならびに／または顔料ホワイト番号６および７の非限定的な顔料のうちの１つであってもよい。他の有機および無機顔料および染料も、所望の色を達成する組み合わせと同様に用いることができる。

存在する場合、着色剤は、典型的には、総組成物の重量に基づいて、約６％（ｗ／ｗ）〜約１５％（ｗ／ｗ）の量で存在する。例えば、着色剤は、約６％〜約１４％、または約６％〜約１３％、または約６％〜約１２％、または約６％〜約１１％、または約６％〜約１０％、または約６％〜約９％、または約６％〜約８％、または約６％〜約７％、または約７％〜約１５％、または約７％〜約１４％、または約７％〜約１３％、または約７％〜約１２％、または約７％〜約１１％、または約７％〜約１０％、または約７％〜約９％、または約７％〜約８％、または約８％〜約１５％、または約８％〜約１４％、または約８％〜約１３％、または約８％〜約１２％、または約８％〜約１１％、または約８％〜約１０％、または約８％〜約９％、または約９％〜約１５％、または約９％〜約１４％、または約９％〜約１３％、または約９％〜約１２％、または約９％〜約１１％、または約９％〜約１０％、または約１０％〜約１５％、または約１０％〜約１４％、または約１０％〜約１３％、または約１０％〜約１２％、または約１０％〜約１１％、または約１１％〜約１５％、または約１１％〜約１４％、または約１１％〜約１３％、または約１１％〜約１２％、または約１２％〜約１５％、または約１２％〜約１４％、または約１２％〜約１３％、または約１３％〜約１５％、または約１３％〜約１４％、または約１４％〜約１５％の量で存在してもよい。

本発明の組成物は、インクおよびコーティング組成物に使用される典型的な添加剤をさらに含んでもよい。好適な添加剤には、接着促進剤、光安定剤、脱ガス添加剤、ワックス、アンモニア、流動促進剤、消泡剤、酸化防止剤、安定剤、界面活性剤、分散剤、可塑剤、レオロジー添加剤、ワックス、およびそれらの組み合わせが含まれるが、これらに限定されない。添加剤は、使用する場合、組成物の総重量に基づいて、約０．５％（ｗ／ｗ）〜約９％（ｗ／ｗ）の量で各々独立して含まれる。例えば、添加剤は、組成物の総重量に基づいて、約０．５％（ｗ／ｗ）〜約８．５％（ｗ／ｗ）の量で存在してもよく、または約０．５％〜約８％、または約０．５％〜約７％、または約０．５％〜約６％、または約０．５％〜約５％、または約０．５％〜約４％、または約０．５％〜約３％、または約０．５％〜約２％、または約０．５％〜約１％、または約１％〜約９％、または約１％〜約８％、または約１％〜約７％、または約１％〜約６％、または約１％〜約５％、または約１％〜約４％、または約１％〜約３％、または約１％〜約２％、または約２％〜約９％、または約２％〜約８％、または約２％〜約７％、または約２％〜約６％、または約２％〜約５％、または約２％〜約４％、または約２％〜約３％、または約３％〜約９％、または約３％〜約８％、または約３％〜約７％、または約３％〜約６％、または約３％〜約５％、または約３％〜約４％、または約４％〜約９％、または約４％〜約８％、または約４％〜約７％、または約４％〜約６％、または約４％〜約５％、または約５％〜約９％、または約５％〜約８％、または約５％〜約７％、または約５％〜約６％、または約６％〜約９％、または約６％〜約８％、または約６％〜約７％、または約７％〜約９％、または約７％〜約８％、または約８％〜約９％である。

本発明のインクおよびコーティング組成物は水性であるが、少量の有機溶媒を配合物に組み込むことが可能であり得る。好ましくは、任意の有機溶媒は、組成物の総重量に基づいて、２０％（ｗ／ｗ）以下、より好ましくは１０％（ｗ／ｗ）以下、および最も好ましくは５％（ｗ／ｗ）以下の量で存在し得る。ある特定の実施形態では、本発明の組成物は、任意の有機溶媒を含有しない。

基材に適用して乾燥させるとき、本発明のインクおよびコーティング（乾燥インクフィルム）は、好ましくは、多量の再生可能材料を含有しない先行技術のインク（例えば、アクリルベースのインク）と比較して、同様の、または改善された物理的特性（例えば、接着、耐性）を呈する。好適な耐性の例として、水、グリース、摩擦（擦れ）、熱、炭酸液体、および人工汗が挙げられる。

以下の実施例は、本発明の具体的な態様を示し、いかなる点においてもその範囲を限定するように意図されず、そのように解釈されるべきではない。
方法
インク調製

樹脂（乾燥／硬化インクフィルム中）の総合計重量に基づいて最終インクが６５％の再生可能樹脂を含有する量で、本発明の工業用ワニスを、顔料分散体（１〜３５％固体）を含有する標準的なアクリルベースと混合した。ベース（ワニス）の顔料分散体とのブレンドからではなく、でんぷんからの原材料の全てを組み合わせることによって、インクを調製することも可能であり得ることに留意されたい。本発明のインクおよび比較インクの粘度は、概して、ザーン３カップを使用して約１５秒であった。
印刷

本発明のインクおよび比較インクを、２００スクリーンのハンドアニロックスローラを使用して、標準的なポリエチレンをコーティングした板上に印刷した。
テープ接着

Ｓｃｏｔｃｈ６１０接着テープを、印刷および乾燥された試料に貼った。印刷の表面に垂直の方向にテープをゆっくりと引っ張り、その後速く引っ張って、手動で剥がした。テープは貼った直後に剥がした。結果をインク除去の割合として報告する。
Ｓａｔｒａ湿潤摩擦

Ｓａｔｒａ摩擦試験機（モデルＳＴＭ ４６１）を使用して、指定の負荷（１．８Ｋｇ）下で、液体を浸したフェルトパッド（外径２６ｍｍ）を、印刷の表面上で回転させた。印刷は、水およびスクアレン（人工汗）で試験した。パッドを水で浸した場合、その結果を、インクの除去までの摩擦の回数として報告する。パッドをスクアレン（つまり、人工汗）で浸した場合、パッドを３０サイクル回転させ、その結果を、インク除去の割合として報告する。
Ｓｕｔｈｅｒｌａｎｄ摩擦試験（ＡＳＴＭ Ｄ５２６４）

印刷された試料を、Ｓｕｔｈｅｒｌａｎｄ摩擦試験機（メーカー、モデル？）を使用して試験した。試験試料を、摩擦試験機の底部ゴムパッドに取り付けた。乾燥および湿潤摩擦試験を行った。

乾燥摩擦試験では、乾燥フェルトパッドを摩擦試験機の上部（レセプタ）ゴムパッドに取り付けた。４ポンド重量で１００ストローク実行するように摩擦試験機を設定した。ストロークは、１回の往復サイクルである。結果を、インク除去の割合として報告する。

湿潤摩擦試験では、湿潤フェルトパッドを摩擦試験機の上部（レセプタ）ゴムパッドに取り付けた。フェルトパッドを、水、植物油、またはケチャップのうちの１つで湿らせた。２ポンド重量で１０ストローク実行するように摩擦試験を設定した。結果を、インク除去の割合として報告する。
綿棒摩擦

プルーフ印刷を、硬表面上に印刷側を上にして置いた。綿棒を指定の液体（アルコール、コーラ、またはレモネード）に浸漬させ、その直後に、印刷の表面上で擦って１０回の摩擦し、ここで、各摩擦は１方向に１回の摩擦である。結果を、インク除去の割合として報告する。
材料
Ｅｒｋａｍａｒ３２７５＝再生可能マレイン酸樹脂（Ｋｒａｅｍｅｒ）（Ｅｒｋａｍａｒ３３００および３２７０もＫｒａｅｍｅｒ製）
Ｊｏｎｃｒｙｌ６６２＝５０％の再生可能原材料を固体上に含むアクリルエマルション（ＢＡＳＦ）
Ｎｅｏｃｒｙｌ ＸＫ１４＝自己架橋アクリルエマルション（ＤＳＭコーティング樹脂、ＬＬＣ）
Ｊｏｎｃｒｙｌ８０５２＝スチレン−アクリルコポリマーエマルション（合体剤）（ＢＡＳＦ）
Ｆｌｕｘａｉｒ８５Ｓ＝植物油ベースの液体消泡剤（Ｋｅｙｓｅｒ＆Ｍａｃｋａｙ？）
ＤＣ２０９Ｓ＝高分子量ポリジメチルシロキサンエマルション（Ｄｏｗ、現在はＸｉａｍｅｔｅｒ）
Ａｑｕａｃｅｒ５３１＝変性ポリエチレンワックスの非イオン性エマルション
ＣｒａｖａｌｌａｃＷＷ１００１＝水性高密度ポリエチレンワックス分散体
Ｔｅｇｏ Ｆｏａｍｅｘ１４８８＝ポリエーテルシロキサンコポリマーのエマルション
ＤｙｎＷｅｔ８００＝水系インク、コーティング等のためのアルコールアルコキシレート湿潤剤
ＤＰＡ１４８０＝市販のコーンスターチベースのインク（Ｓｕｎ）
Ａｑｕａｔｈｅｎｅ ＰＣ１＝市販の標準的なアクリルベースのインク（Ｓｕｎ）
ＨｙｄｒｏＲｅｚ３８８６＝再生可能フマル酸樹脂（Ｌａｗｔｅｒ）（ＨｙｄｒｏＲｅｚ６２００および６５００もＬａｗｔｅｒ製）
Ｒｅａｃｔｏｌ５１４５Ａ＝再生可能ポリエステル樹脂（Ｌａｗｔｅｒ）
実施例１．工業用ワニス配合物

ガムロジン原料から得た再生可能マレイン酸樹脂を含むワニス（ワニス１）を、表１の配合に従って調製した。ワニス１の樹脂含有物は、１００％再生可能である。

再生可能マレイン酸樹脂、Ｅｒｋａｍａｒ３２７５は、Ｋｒａｅｍｅｒから入手した。Ｅｒｋａｍａｒ３３００および３２７０（Ｋｒａｅｍｅｒ製）等の他の再生可能マレイン酸樹脂も使用してもよい。例えばＬａｗｔｅｒ製のＲｅａｃｔｏｌ５１４５Ａ（ポリエステル）、ならびにＨｙｄｒｏＲｅｚ３８８６、６２００、および６５００（フマル酸）等の他の種類の再生可能樹脂も使用してもよい。本発明は、これらの再生可能樹脂に限定されず、任意の好適な再生可能樹脂を使用してもよい。

５０％の再生可能樹脂を含むアクリルワニス、ワニス２を表２の配合に従って調製した。

再生不可能自己架橋アクリルを含むワニス、ワニス３を表３の配合に従って調製した。これは、Ａｑｕａｔｈｅｎｅ ＰＢ４ワニス（Ｓｕｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ）として入手可能である。
実施例２．本発明のインク１〜３

本発明のインク１〜３を表４の配合に従って調製した。使用した顔料は、イエロー１３、オレンジ３４、レッド１２２、レッド１８４、レッド２６６、ブラック１５：３、バイオレット２３、グリーン７、およびブルー１５：３であった。

インク１〜インク３、および２つの比較インクの特性について上述のように試験した。比較インク１（比較１）は、再生可能材料を含有しないＳｕｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌから市販されている標準的なアクリルベースのインク（Ａｑｕａｔｈｅｎｅ ＰＣ１）である。比較インク２（比較２）は、Ｓｕｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌから市販されているコーンスターチベースのインク（ＤＰＡ１４８０）である。結果を表５に示す。

表５のデータは、再生可能ガムロジン樹脂を含有する本発明のインクが、再生可能材料を含有しない標準的なアクリルインクと同様またはそれよりも良好な性能を有し、一般的に、バインダとしての再生可能コーンスターチベースのインクよりも良好な性能を有することを示す。
実施例３．配合物から特定の成分を除去する効果

インク１Ａ〜１Ｃを、特定の成分が含まれないこと以外は、インク１と同様に調製した。インク１Ａを、自己架橋アクリルエマルションが含まれないこと以外は、インク１と同様に調製した。インク１Ｂを、シリコーンが含まれないこと以外は、インク１と同様に調製した。インク１Ｃを、酸化亜鉛が含まれないこと以外は、インク１と同様に調製した。インクを上述のように試験した。結果を表６に示す。

表６のデータは、インクが、４つの特許請求された成分（再生可能樹脂、自己架橋アクリル、架橋剤、およびシリコーン）がインク中に存在する場合に、より良好な性能を有することを示す。
実施例４．フマル酸およびポリエステル再生可能樹脂を使用して調製されたインク４および５。

イエローインク４および５を、ワニス１（マレイン酸樹脂）の代わりに異なる再生可能樹脂を使用すること以外は、インク１と同様に調製した。インク４では、再生可能樹脂は、ＨｙｄｒｏＲｅｚ３８８６、再生可能フマル酸樹脂（Ｌａｗｔｅｒ製）であった。Ｒｅａｃｔｏｌ５１４５Ａ、再生可能ポリエステル樹脂（Ｌａｗｔｅｒ製）を含有したインク５。

インク４および５を上述のように試験し、インク１と比較した。結果を表７に示す。

表７のデータは、再生可能フマル酸またはポリエステル樹脂が、再生可能マレイン酸樹脂と同様の性能を有することを示す。

本発明について、その好ましい実施形態を含めて詳細に説明してきた。しかしながら、当業者が、本開示を検討するとき、本発明の範囲および趣旨内にある修正および／または改善を本発明に加えてもよいことを理解されたい。

Claims (19)

1. 水性インクまたはコーティング組成物であって、
   ａ）１つ以上の再生可能樹脂と、
   ｂ）１つ以上の自己架橋アクリルと、
   ｃ）１つ以上の架橋剤と、
   ｄ）シリコーンと、を含み、
   前記再生可能樹脂含有物が、前記インクまたはコーティング組成物中の前記樹脂含有物の総重量に基づいて、６５％（ｗ／ｗ）以上である、水性インクまたはコーティング組成物。
2. 少なくとも１つの再生可能樹脂が、再生可能ガムロジンである、請求項１に記載のインクまたはコーティング組成物。
3. 前記再生可能ガムロジン樹脂が、１つ以上のマレイン酸樹脂、または１つ以上のフマル酸樹脂、もしくは１つ以上のポリエステル樹脂、またはそれらの組み合わせを含む、請求項２に記載のインクまたはコーティング組成物。
4. 前記樹脂含有物が、前記インクまたはコーティング組成物の総重量に基づいて、５％（ｗ／ｗ）〜５０％（ｗ／ｗ）である、請求項１〜３のいずれか一項に記載のインクまたはコーティング組成物。
5. 前記自己架橋アクリルが、前記インクまたはコーティング組成物の総重量に基づいて、０．０５％（ｗ／ｗ）〜２０％（ｗ／ｗ）の量で存在する、請求項１〜４のいずれか一項に記載のインクまたはコーティング組成物。
6. 前記架橋剤が、酸化亜鉛、カルボジイミド、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項１〜５のいずれか一項に記載のインクまたはコーティング組成物。
7. 少なくとも１つの架橋剤が、酸化亜鉛である、請求項１〜６のいずれか一項に記載のインクまたはコーティング組成物。
8. 前記架橋剤が、前記インクまたはコーティング組成物の総重量に基づいて、０．５％（ｗ／ｗ）〜６％（ｗ／ｗ）の量で存在する、請求項１〜７のいずれか一項に記載のインクまたはコーティング組成物。
9. 前記シリコーンが、シリコーンエマルションの形態である、請求項１〜８のいずれか一項に記載のインクまたはコーティング組成物。
10. 前記シリコーンが、前記インクまたはコーティング組成物の総重量に基づいて、０．５％（ｗ／ｗ）〜２％（ｗ／ｗ）の量で存在する、請求項１〜９のいずれか一項に記載のインクまたはコーティング組成物。
11. １つ以上の着色剤をさらに含む、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のインクまたはコーティング組成物。
12. 接着促進剤、光安定剤、脱ガス添加剤、ワックス、アンモニア、流動促進剤、消泡剤、酸化防止剤、安定剤、界面活性剤、分散剤、可塑剤、レオロジー添加剤、ワックス、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される１つ以上の添加剤をさらに含む、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のインクまたはコーティング組成物。
13. １つ以上の合体剤をさらに含む、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のインクまたはコーティング組成物。
14. 前記合体剤が、２０℃未満のガラス転移温度（Ｔｇ）を有するアクリルを含む、請求項１３に記載のインクまたはコーティング組成物。
15. 請求項１〜１４のいずれか一項に記載のインクまたはコーティング組成物を含む、基材。
16. 請求項１５に記載の基材を含む、物品。
17. 前記物品が、包装物品である、請求項１６に記載の物品。
18. 前記包装物品が、食品包装用途に好適である、請求項１７に記載の物品。
19. 前記物品が、飲料用カップに好適である、請求項１６に記載の物品。