JP2021017465A - 接着材料、印刷物の製造装置、印刷物の製造方法、印刷物、印刷物製造用シート、及び印刷物製造用シートの製造方法 - Google Patents
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- Adhesives Or Adhesive Processes (AREA)
Abstract
Description
少なくとも2種の(メタ)アクリル酸エステルを重合成分に含み、重合成分全体に占める(メタ)アクリル酸エステルの質量割合が90質量%以上である(メタ)アクリル酸エステル系樹脂と、を含み、
前記スチレン系樹脂と前記(メタ)アクリル酸エステル系樹脂との質量比が80:20〜20:80であり、
少なくとも2つのガラス転移温度を有し、最も低いガラス転移温度が−30℃以下であり、最も高いガラス転移温度が30℃以上である樹脂粒子、
を含む接着材料。
<2> 前記スチレン系樹脂の重合成分全体に占めるスチレンの質量割合が60質量%以上95質量%以下である、<1>に記載の接着材料。
<3> 前記(メタ)アクリル酸エステル系樹脂に重合成分として含まれる前記少なくとも2種の(メタ)アクリル酸エステルのうち最も質量割合の多い2種の質量比が80:20〜20:80である、<1>又は<2>に記載の接着材料。
<4> 前記(メタ)アクリル酸エステル系樹脂に重合成分として含まれる前記少なくとも2種の(メタ)アクリル酸エステルのうち最も質量割合の多い2種が(メタ)アクリル酸アルキルエステルであり、当該2種の(メタ)アクリル酸アルキルエステルのアルキル基の炭素数の差が1個以上4個以下である、<1>〜<3>のいずれか1項に記載の接着材料。
<5> 前記最も高いガラス転移温度が40℃以上70℃以下である、<1>〜<4>のいずれか1項に記載の接着材料。
<6> 前記スチレン系樹脂に重合成分として含まれる前記その他のビニルモノマーが、ホモポリマーのガラス転移温度が0℃未満のビニルモノマーを含む、<1>〜<5>のいずれか1項に記載の接着材料。
<7> 前記スチレン系樹脂に重合成分として含まれる前記その他のビニルモノマーが(メタ)アクリル酸エステルを含む、<1>〜<6>のいずれか1項に記載の接着材料。
<8> 前記スチレン系樹脂と前記(メタ)アクリル酸エステル系樹脂とが同種の(メタ)アクリル酸エステルを重合成分として含む、<1>〜<7>のいずれか1項に記載の接着材料。
<9> 前記(メタ)アクリル酸エステル系樹脂が、下記の(メタ)アクリル酸エステル(2)と(メタ)アクリル酸エステル(3)とを重合成分に含む、<1>〜<8>のいずれか1項に記載の接着材料。
(メタ)アクリル酸エステル(2):前記スチレン系樹脂に重合成分として含まれる前記その他のビニルモノマーのうち質量割合が最も多いビニルモノマー(1)のホモポリマーのSP値(MPa1/2)をxとしたとき、ホモポリマーのSP値(MPa1/2)がx±0.7の範囲内である(メタ)アクリル酸エステル。ここで、ビニルモノマー(1)と(メタ)アクリル酸エステル(2)とは、同種のモノマーでもよく、別種のモノマーでもよい。
(メタ)アクリル酸エステル(3):前記スチレン系樹脂に重合成分として含まれる前記その他のビニルモノマーのうち質量割合が最も多いビニルモノマー(1)のホモポリマーのSP値(MPa1/2)をxとしたとき、ホモポリマーのSP値(MPa1/2)がx±0.7の範囲外である(メタ)アクリル酸エステル。
<10> 前記(メタ)アクリル酸エステル系樹脂に重合成分として含まれる前記(メタ)アクリル酸エステル(2)と前記(メタ)アクリル酸エステル(3)との質量比が80:20〜20:80である、<9>に記載の接着材料。
<11> 前記ビニルモノマー(1)と前記(メタ)アクリル酸エステル(2)とが同種のモノマーである、<9>又は<10>に記載の接着材料。
<12> 前記ビニルモノマー(1)がアクリル酸n−ブチル又はアクリル酸2−エチルヘキシルである、<9>〜<11>のいずれか1項に記載の接着材料。
<13> 前記(メタ)アクリル酸エステル(2)がアクリル酸n−ブチルであり且つ前記(メタ)アクリル酸エステル(3)がアクリル酸2−エチルヘキシルである、又は、前記(メタ)アクリル酸エステル(2)がアクリル酸2−エチルヘキシルであり且つ前記(メタ)アクリル酸エステル(3)がアクリル酸n−ブチルである、<9>〜<12>のいずれか1項に記載の接着材料。
<14> 前記樹脂粒子が、前記スチレン系樹脂を含む海相と、前記海相に分散した前記(メタ)アクリル酸エステル系樹脂を含む島相とを有する、<1>〜<13>のいずれか1項に記載の接着材料。
前記記録媒体を折り重ねて圧着する、又は、前記記録媒体と別の記録媒体とを重ねて圧着する圧着手段と、
を含む印刷物の製造装置。
<16> <1>〜<14>のいずれか1項に記載の接着材料を用いるとともに、前記接着材料に含まれる前記樹脂粒子を記録媒体上に配置する配置工程と、
前記記録媒体を折り重ねて圧着する、又は、前記記録媒体と別の記録媒体とを重ねて圧着する圧着工程と、
を含む印刷物の製造方法。
<17> 折り重なった記録媒体が、対向する面において、<1>〜<14>のいずれか1項に記載の接着材料が含有する前記樹脂粒子によって接着されてなる、印刷物。
<18> 重なった複数の記録媒体が、対向する面において、<1>〜<14>のいずれか1項に記載の接着材料が含有する前記樹脂粒子によって接着されてなる、印刷物。
<19> <1>〜<14>のいずれか1項に記載の接着材料が用いられ、
基材と、
前記基材上に配置された、前記接着材料に含まれる前記樹脂粒子と、
を有する、印刷物製造用シート。
<20> <1>〜<14>のいずれか1項に記載の接着材料を用いるとともに、前記接着材料に含まれる前記樹脂粒子を基材上に配置する配置工程を含む、
印刷物製造用シートの製造方法。
<2>に係る発明によれば、スチレン系樹脂の重合成分全体に占めるスチレンの質量割合が60質量%未満である場合に比べて、保存性に優れる接着材料を提供することができる。
<3>に係る発明によれば、(メタ)アクリル酸エステル系樹脂に重合成分として含まれる少なくとも2種の(メタ)アクリル酸エステルのうち最も質量割合の多い2種の質量比が80:20〜20:80の範囲を外れる場合に比べて、接着性に優れる接着材料を提供することができる。
<4>に係る発明によれば、前記2種の(メタ)アクリル酸アルキルエステルのアルキル基の炭素数の差が5個以上である場合に比べて、接着性に優れる接着材料を提供することができる。
<5>に係る発明によれば、樹脂粒子が示す最も高いガラス転移温度が40℃未満である場合に比べて、保存性に優れる接着材料を提供することができる。
<6>、<7>、<8>又は<12>に係る発明によれば、スチレン系樹脂の代わりにポリスチレンを含む樹脂粒子を含む接着材料に比べて、接着性に優れる接着材料を提供することができる。
<9>、<11>又は<13>に係る発明によれば、スチレン系樹脂及び(メタ)アクリル酸エステル系樹脂を含む樹脂粒子であって、(メタ)アクリル酸エステル系樹脂がアクリル酸2−エチルヘキシルのホモポリマーである樹脂粒子を含む接着材料に比べて、接着性に優れる接着材料を提供することができる。
<10>に係る発明によれば、(メタ)アクリル酸エステル(2)と(メタ)アクリル酸エステル(3)の質量比が80:20〜20:80の範囲を外れる場合に比べて、接着性に優れる接着材料を提供することができる。
<14>に係る発明によれば、前記海島構造を有しない場合に比べて、接着性に優れる接着材料を提供することができる。
本実施形態に係る接着材料は、下記の樹脂粒子を含み、下記の樹脂粒子が加圧された際に接着性を示す。
少なくとも2種の(メタ)アクリル酸エステルを重合成分に含み、重合成分全体に占める(メタ)アクリル酸エステルの質量割合が90質量%以上である(メタ)アクリル酸エステル系樹脂と、を含み、
前記スチレン系樹脂と前記(メタ)アクリル酸エステル系樹脂との質量比が80:20〜20:80であり、
少なくとも2つのガラス転移温度を有し、最も低いガラス転移温度が−30℃以下であり、最も高いガラス転移温度が30℃以上である樹脂粒子。
式1において、T1は、圧力1MPa下に粘度10000Pa・sを示す温度であり、T2は、圧力10MPa下に粘度10000Pa・sを示す温度である。温度T1及び温度T2の求め方は後述する。
少なくとも2種の(メタ)アクリル酸エステルを重合成分に含む(メタ)アクリル酸エステル系樹脂は、主鎖に結合しているエステル基の種類が少なくとも2種類であることにより、(メタ)アクリル酸エステルのホモポリマーに比べて、固体状態での分子の整列度が低く、それゆえ加圧によって流動化しやすいと推測される。さらに、重合成分全体に占める(メタ)アクリル酸エステルの質量割合が90質量%以上であると、エステル基が少なくとも2種類、密度高く存在することになるので、固体状態での分子の整列度がより低くなり、それゆえ加圧によってより流動化しやすいと推測される。したがって、本実施形態に係る圧力応答性樹脂粒子は、(メタ)アクリル酸エステル系樹脂が(メタ)アクリル酸エステルのホモポリマーである圧力応答性樹脂粒子に比べて、圧力によって流動化しやすい、つまり圧力によって相転移しやすいと推測される。
そして、少なくとも2種の(メタ)アクリル酸エステルを重合成分に含み、重合成分全体に占める(メタ)アクリル酸エステルの質量割合が90質量%以上である(メタ)アクリル酸エステル系樹脂は、再び固化する際においても分子の整列度が低いので、スチレン系樹脂との相分離が微小な相分離になると推測される。さらに、スチレン系樹脂と(メタ)アクリル酸エステル系樹脂との質量比が80:20〜20:80の範囲であるので、スチレン系樹脂と(メタ)アクリル酸エステル系樹脂とが、均一性高く微小な相分離状態を形成すると推測される。その結果、被接着物に対する接着面の状態が均一性高くなり、接着性に優れると推測される。
したがって、圧力応答性樹脂粒子は、スチレン系樹脂及び(メタ)アクリル酸エステル系樹脂を含む樹脂粒子であって、(メタ)アクリル酸エステル系樹脂が(メタ)アクリル酸エステルのホモポリマーである樹脂粒子、又は、スチレン系樹脂と(メタ)アクリル酸エステル系樹脂との質量比が80:20〜20:80の範囲を外れる樹脂粒子に比べて、接着性に優れると推測される。
圧力応答性樹脂粒子は、少なくともスチレン系樹脂及び(メタ)アクリル酸エステル系樹脂を含有する。圧力応答性樹脂粒子は、着色剤、離型剤、その他添加剤を含有していてもよい。
圧力応答性樹脂粒子は、スチレン及びその他のビニルモノマーを重合成分に含むスチレン系樹脂を含有する。
(メタ)アクリル酸カルボキシ置換アルキルエステルとしては、(メタ)アクリル酸2−カルボキシエチル等が挙げられる。
(メタ)アクリル酸ヒドロキシ置換アルキルエステルとしては、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸3−ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシブチル、(メタ)アクリル酸3−ヒドロキシブチル、(メタ)アクリル酸4−ヒドロキシブチル等が挙げられる。
(メタ)アクリル酸アルコキシ置換アルキルエステルとしては、(メタ)アクリル酸2−メトキシエチル等が挙げられる。
ジ(メタ)アクリル酸エステルとしては、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、ブタンジオールジ(メタ)アクリラート、ペンタンジオールジ(メタ)アクリラート、ヘキサンジオールジ(メタ)アクリラート、ノナンジオールジ(メタ)アクリラート、デカンジオールジ(メタ)アクリラート等が挙げられる。
アクリル酸ヘキシル(−58℃)
アクリル酸n−ブチル(−55℃)
アクリル酸プロピル(−38℃)
アクリル酸エチル(−24℃)
アクリル酸4−ヒドロキシブチル(−40℃)
メタクリル酸2−エチルヘキシル(−10℃)
圧力応答性樹脂粒子は、少なくとも2種の(メタ)アクリル酸エステルを重合成分に含み、重合成分全体に占める(メタ)アクリル酸エステルの質量割合が90質量%以上である(メタ)アクリル酸エステル系樹脂を含有する。
(メタ)アクリル酸カルボキシ置換アルキルエステルとしては、(メタ)アクリル酸2−カルボキシエチル等が挙げられる。
(メタ)アクリル酸ヒドロキシ置換アルキルエステルとしては、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸3−ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシブチル、(メタ)アクリル酸3−ヒドロキシブチル、(メタ)アクリル酸4−ヒドロキシブチル等が挙げられる。
(メタ)アクリル酸アルコキシ置換アルキルエステルとしては、(メタ)アクリル酸2−メトキシエチル等が挙げられる。
ジ(メタ)アクリル酸エステルとしては、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、ブタンジオールジ(メタ)アクリラート、ペンタンジオールジ(メタ)アクリラート、ヘキサンジオールジ(メタ)アクリラート、ノナンジオールジ(メタ)アクリラート、デカンジオールジ(メタ)アクリラート等が挙げられる。
圧力応答性樹脂粒子は、例えば、ポリスチレン;エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、セルロース樹脂、ポリエーテル樹脂、変性ロジン等の非ビニル系樹脂;などを含有していてもよい。これらの樹脂は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
圧力応答性樹脂粒子は、必要に応じて、着色剤(例えば、顔料、染料)、離型剤(例えば、炭化水素系ワックス;カルナウバワックス、ライスワックス、キャンデリラワックス等の天然ワックス;モンタンワックス等の合成又は鉱物・石油系ワックス;脂肪酸エステル、モンタン酸エステル等のエステル系ワックス)、帯電制御剤などを含有していてもよい。
圧力応答性樹脂粒子の内部構造は海島構造であることが好ましく、海島構造としては、スチレン系樹脂を含む海相と、当該海相に分散した(メタ)アクリル酸エステル系樹脂を含む島相とを有する海島構造が好ましい。海相に含まれるスチレン系樹脂の具体的形態は、先述のとおりである。島相に含まれる(メタ)アクリル酸エステル系樹脂の具体的形態は、先述のとおりである。海相に(メタ)アクリル酸エステル系樹脂を含まない島相が分散していてもよい。
樹脂粒子をエポキシ樹脂に包埋し、ダイヤモンドナイフ等で切片を作製し、作製した切片をデシケータ内で四酸化オスミウム又は四酸化ルテニウムを用いて染色する。染色された切片を走査型電子顕微鏡(SEM)にて観察する。海島構造の海相と島相とは、四酸化オスミウム又は四酸化ルテニウムによる樹脂の染色度合いに起因する濃淡で区別され、これを利用して海島構造の有無を確認する。SEM画像から100個の島相を無作為に選択し、各島相の長径を計測し、長径100個の平均値を平均径とする。
樹脂粒子をエポキシ樹脂に包埋し、ダイヤモンドナイフ等で切片を作製し、作製した切片をデシケータ内で四酸化オスミウム又は四酸化ルテニウムを用いて染色する。染色された切片を走査型電子顕微鏡(SEM)にて観察する。SEM画像から10個の樹脂粒子断面を無作為に選択し、樹脂粒子1個につきシェル層の厚さを20か所計測して平均値を算出し、樹脂粒子10個の平均値を平均厚とする。
圧力応答性樹脂粒子の一次粒子の体積平均粒径(D50v)は、取り扱いの容易さの観点からは、10nm以上が好ましく、30nm以上がより好ましく、50nm以上が更に好ましく、圧力によって圧力応答性樹脂粒子全体が相転移しやすい観点から、100μm以下が好ましく、50μm以下がより好ましく、20μm以下が更に好ましい。
凝集粒子を、走査型電子顕微鏡(SEM)にて観察する。SEM画像を画像解析装置に取り込み、画像解析によって凝集粒子ごとの面積を求め、面積から円相当径(μm)を求める。凝集粒子100個の円相当径の算術平均を算出し、凝集粒子の平均径とする。
式1・・・10℃≦T1−T2
式1において、T1は、圧力1MPa下に粘度10000Pa・sを示す温度であり、T2は、圧力10MPa下に粘度10000Pa・sを示す温度である。
温度T1の値は、140℃以下が好ましく、130℃以下がより好ましく、120℃以下が更に好ましく、115℃以下が更に好ましい。温度T1の下限は、80℃以上が好ましく、85℃以上がより好ましい。
温度T2の値は、40℃以上が好ましく、50℃以上がより好ましく、60℃以上が更に好ましい。温度T2の上限は、85℃以下が好ましく、75℃以下がより好ましい。
樹脂粒子を圧縮してペレット状の試料を作製する。ペレット状の試料をフローテスター(島津製作所製、CFT−500)にセットして、印加圧力を1MPaに固定して、1MPaにおける温度に対する粘度を測定する。得られた粘度のグラフから、印加圧力1MPaにおいて粘度が104Pa・sになるときの温度T1を決定する。印加圧力1MPaを10MPaとする以外は、温度T1に係る方法と同様にして、温度T2を決定する。温度T1と温度T2から温度差(T1−T2)を算出する。
圧力応答性樹脂粒子に外添される外添剤としては、例えば、無機粒子が挙げられる。無機粒子として、SiO2、TiO2、Al2O3、CuO、ZnO、SnO2、CeO2、Fe2O3、MgO、BaO、CaO、K2O、Na2O、ZrO2、CaO・SiO2、K2O・(TiO2)n、Al2O3・2SiO2、CaCO3、MgCO3、BaSO4、MgSO4等が挙げられる。
本実施形態に係る接着材料が液体組成物である場合、その分散媒としては、例えば、水;プロピレングリコール、1,3−プロパンジオール、ジエチレングリコール等のアルコール類;などの水系媒体が挙げられる。これらは、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
本実施形態に係る接着材料は、例えば、圧力応答性樹脂粒子を含む分散液を製造し、これを接着材料とする;圧力応答性樹脂粒子を含む分散液を製造し、当該分散液に添加剤を添加して接着材料とする;圧力応答性樹脂粒子を含む分散液を製造し、当該分散液を乾燥して粉体の圧力応答性樹脂粒子を得て、これを接着材料とする;乾燥した状態の圧力応答性樹脂粒子を凝集させて、凝集粒子を接着材料とする;乾燥した状態の圧力応答性樹脂粒子に外添剤(シリカ、チタニア等の無機粒子)を外添して、接着材料とする;などの方法によって製造できる。
スチレン系樹脂を含むスチレン系樹脂粒子が分散したスチレン系樹脂粒子分散液を準備する工程(スチレン系樹脂粒子分散液準備工程)と、
スチレン系樹脂粒子分散液中で(メタ)アクリル酸エステル系樹脂を重合し、スチレン系樹脂及び(メタ)アクリル酸エステル系樹脂を含有する複合樹脂粒子を形成する工程(複合樹脂粒子形成工程)と、
複合樹脂粒子が分散した複合樹脂粒子分散液中で複合樹脂粒子を凝集させ、凝集粒子を形成する工程(凝集粒子形成工程)と、
凝集粒子が分散した凝集粒子分散液を加熱し、凝集粒子を融合・合一して、圧力応答性樹脂粒子を形成する工程(融合・合一工程)と、を経て、圧力応答性樹脂粒子を製造する。
以下の説明では、着色剤及び離型剤を含まない圧力応答性樹脂粒子を得る方法について説明する。着色剤、離型剤、その他添加剤は、必要に応じて用いてもよい。圧力応答性樹脂粒子に着色剤及び離型剤を含有させる場合は、複合樹脂粒子分散液と着色剤粒子分散液と離型剤粒子分散液とを混合した後、融合・合一工程を行う。着色剤粒子分散液及び離型剤粒子分散液は、例えば、材料を混合した後、公知の分散機を用いて分散処理を行うことで作製できる。
スチレン系樹脂粒子分散液は、例えば、界面活性剤によりスチレン系樹脂粒子を分散媒中に分散させた分散液である。
スチレン系樹脂粒子分散液と(メタ)アクリル酸エステル系樹脂の重合成分とを混合し、スチレン系樹脂粒子分散液中で(メタ)アクリル酸エステル系樹脂を重合し、スチレン系樹脂及び(メタ)アクリル酸エステル系樹脂を含有する複合樹脂粒子を形成する。
複合樹脂粒子分散液中で複合樹脂粒子を凝集させ、目的とする圧力応答性樹脂粒子の径に近い径を持つ凝集粒子を形成する。
凝集剤と共に、該凝集剤の金属イオンと錯体もしくは類似の結合を形成する添加剤を必要に応じて用いてもよい。この添加剤としては、キレート剤が好適に用いられる。
キレート剤としては、水溶性のキレート剤を用いてもよい。キレート剤としては、例えば、酒石酸、クエン酸、グルコン酸等のオキシカルボン酸;イミノ二酸酢(IDA)、ニトリロ三酢酸(NTA)、エチレンジアミン四酢酸(EDTA)等のアミノカルボン酸;などが挙げられる。
キレート剤の添加量は、樹脂粒子100質量部に対して0.01質量部以上5.0質量部以下が好ましく、0.1質量部以上3.0質量部未満がより好ましい。
次に、凝集粒子が分散された凝集粒子分散液を、例えば、スチレン系樹脂のガラス転移温度以上(例えばスチレン系樹脂のガラス転移温度より10℃から30℃高い温度)に加熱して、凝集粒子を融合・合一し、圧力応答性樹脂粒子を形成する。
凝集粒子分散液を得た後、凝集粒子分散液とスチレン系樹脂粒子分散液とをさらに混合し、凝集粒子の表面にさらにスチレン系樹脂粒子を付着するように凝集して、第2凝集粒子を形成する工程と、
第2凝集粒子が分散された第2凝集粒子分散液に対して加熱をし、第2凝集粒子を融合・合一して、コア・シェル構造の圧力応答性樹脂粒子を形成する工程と、
を経て製造する。
上記工程を経て得られるコア・シェル構造の圧力応答性樹脂粒子は、スチレン系樹脂を含むシェル層を有する。スチレン系樹脂粒子分散液の代わりに他の種類の樹脂粒子が分散した樹脂粒子分散液を用いて、他の種類の樹脂を含むシェル層を形成してもよい。
本実施形態に係る印刷物の製造装置は、本実施形態に係る接着材料を収容し、前記接着材料に含まれる圧力応答性樹脂粒子を記録媒体上に配置する配置手段と、前記記録媒体を折り重ねて圧着する、又は、前記記録媒体と別の記録媒体とを重ねて圧着する圧着手段と、を含む。
本実施形態に係る印刷物製造用シートは、基材と、前記基材上に配置された圧力応答性樹脂粒子と、を有する。本実施形態に係る印刷物製造用シートは、本実施形態に係る接着材料を用いて製造される。基材上の圧力応答性樹脂粒子は、本実施形態に係る接着材料に含まれていたときの粒子形状を保っていてもよく、保っていなくてもよい。
[スチレン系樹脂粒子分散液(St1)の調製]
・スチレン :390部
・アクリル酸n−ブチル:100部
・アクリル酸 : 10部
・ドデカンチオール :7.5部
上記の材料を混合し溶解してモノマー溶液を調製した。
アニオン性界面活性剤(ダウ・ケミカル社製、DOWFAX2A1)8部をイオン交換水205部に溶解し、前記モノマー溶液を加えて分散し乳化し、乳化液を得た。
アニオン性界面活性剤(ダウ・ケミカル社製、DOWFAX2A1)2.2部をイオン交換水462部に溶解し、攪拌機、温度計、還流冷却管及び窒素ガス導入管を備えた重合用フラスコに仕込み、攪拌しながら73℃まで加熱し、保持した。
過硫酸アンモニウム3部をイオン交換水21部に溶解し、前記重合用フラスコに定量ポンプを介して15分間かけて滴下した後、前記乳化液を定量ポンプを介して160分間かけて滴下した。
次いで、ゆっくりと攪拌を続けながら重合用フラスコを75℃に3時間保持した後、室温に戻した。
これにより、スチレン系樹脂粒子を含み、樹脂粒子の体積平均粒径(D50v)が174nm、GPC(UV検出)による重量平均分子量が49k、ガラス転移温度が54℃、固形分量が42%のスチレン系樹脂粒子分散液(St1)を得た。
スチレン系樹脂粒子分散液(St1)の調製と同様にして、但しモノマーを表3に記載の通りに変更して、スチレン系樹脂粒子分散液(St2)〜(St13)を調製した。
スチレン:St、アクリル酸n−ブチル:BA、アクリル酸2−エチルヘキシル:2EHA、アクリル酸エチル:EA、アクリル酸4−ヒドロキシブチル:4HBA、アクリル酸:AA、メタクリル酸:MAA、アクリル酸2−カルボキシエチル:CEA
[複合樹脂粒子分散液(M1)の調製]
・スチレン系樹脂粒子分散液(St1):1190部(固形分500部)
・アクリル酸n−ブチル : 250部
・アクリル酸2−エチルヘキシル : 250部
・イオン交換水 : 982部
上記の材料を重合用フラスコに仕込み、25℃で1時間攪拌した後、70℃に加熱した。
過硫酸アンモニウム2.5部をイオン交換水75部に溶解し、前記重合用フラスコに定量ポンプを介して60分間かけて滴下した。
次いで、ゆっくりと攪拌を続けながら重合用フラスコを70℃に3時間保持した後、室温に戻した。
これにより、複合樹脂粒子を含み、樹脂粒子の体積平均粒径(D50v)が219nm、GPC(UV検出)による重量平均分子量が219k、固形分量が32%の複合樹脂粒子分散液(M1)を得た。
複合樹脂粒子分散液(M1)の調製と同様にして、但し、スチレン系樹脂粒子分散液(St1)を表4に記載の通りに変更して、又は、(メタ)アクリル酸エステル系樹脂の重合成分を表4に記載の通りに変更して、複合樹脂粒子分散液(M2)〜(M21)及び(cM1)〜(cM3)を調製した。
複合樹脂粒子分散液(M1)の調製と同様にして、但し、アクリル酸n−ブチル及びアクリル酸2−エチルヘキシルの使用量を調節して、複合樹脂粒子分散液(M22)〜(M25)及び(cM4)〜(cM5)を調製した。
[接着材料(1)〜(25)の準備]
複合樹脂粒子分散液(M1)〜(M25)をそれぞれ、そのまま接着材料(1)〜(25)とした。本形態においては、複合樹脂粒子分散液に含まれる複合樹脂粒子が、圧力応答性樹脂粒子である。
複合樹脂粒子分散液(cM1)〜(cM5)をそれぞれ、そのまま接着材料(c1)〜(c5)とした。
スチレン系樹脂粒子分散液(St1)と、下記の(メタ)アクリル酸エステル系樹脂粒子分散液(Ac1)とを1部:1部で混合し、イオン交換水を添加して固形分量32%に調製し、接着材料(c6)を得た。
・アクリル酸2−エチルヘキシル:250部
・ドデカンチオール : 1部
上記の材料を混合し溶解してモノマー溶液を調製した。
アニオン性界面活性剤(ダウ・ケミカル社製、DOWFAX2A1)8部をイオン交換水205部に溶解し、前記モノマー溶液を加えて分散し乳化し、乳化液を得た。
アニオン性界面活性剤(ダウ・ケミカル社製、DOWFAX2A1)2.2部をイオン交換水462部に溶解し、攪拌機、温度計、還流冷却管及び窒素ガス導入管を備えた重合用フラスコに仕込み、攪拌しながら73℃まで加熱し、保持した。
過硫酸アンモニウム3部をイオン交換水21部に溶解し、前記重合用フラスコに定量ポンプを介して15分間かけて滴下した後、前記乳化液を定量ポンプを介して160分間かけて滴下した。
次いで、ゆっくりと攪拌を続けながら重合用フラスコを75℃に3時間保持した後、室温に戻した。
これにより、(メタ)アクリル酸エステル系樹脂粒子を含み、樹脂粒子の体積平均粒径(D50v)が140nm、GPC(UV検出)による重量平均分子量が210k、ガラス転移温度−52℃、固形分量が42%の(メタ)アクリル酸エステル系樹脂粒子分散液(Ac1)を得た。
各接着材料を乾燥して樹脂粒子を取り出し、示差走査熱量計(島津製作所製、DSC−60A)にて、温度−150℃から100℃の範囲の熱的挙動を分析したところ、ガラス転移温度が2つ観察された。表4にガラス転移温度を示す。
富士ゼロックス(株)製のハガキ用紙V424に、富士ゼロックス(株)製の画像形成装置DocuCentre C7550Iにて、文字と写真画像が混在した面積密度30%の画像を形成し、画像を定着させた。
ハガキの画像形成面の全体に、バーコーターを用いて接着材料を固形分量6g/m2となるように塗布し、40℃のオーブンに入れて乾燥させ、接着材料に含まれていた樹脂粒子をハガキの画像形成面に定着させ、樹脂粒子の層を形成した。画像形成面に樹脂粒子の層を有するハガキを、トッパン・フォームズ(株)製のシーラーPRESSLE multiIIを用いて、画像形成面が内側になるように二つ折りにし、二つ折りにしたハガキに圧力を印加し、内側の画像形成面どうしをGAP27の条件で接着した。
圧着後のハガキを長辺方向に幅15mmで裁断し長方形の試験片を作製して、90度剥離試験を行った。90度剥離試験の剥離速度は20mm/分とし、測定開始後10mmから50mmまでの荷重(N)を0.4mm間隔で採取し、その平均を算出し、さらに試験片3枚の荷重(N)を平均した。剥離に要する荷重(N)を下記のとおり分類した。表4に結果を示す。
B:0.6N以上、0.8N未満
C:0.4N以上、0.6N未満
D:0.2N以上、0.4N未満
E:0.2N未満
スチレン:St、アクリル酸n−ブチル:BA、アクリル酸2−エチルヘキシル:2EHA、アクリル酸エチル:EA、アクリル酸4−ヒドロキシブチル:4HBA、アクリル酸:AA、メタクリル酸:MAA、アクリル酸2−カルボキシエチル:CEA、アクリル酸ヘキシル:HA、アクリル酸プロピル:PA
[接着材料(101)の調製]
・複合樹脂粒子分散液(M1):235部(固形分80部)
・ポリ塩化アルミニウム :0.1部
・イオン交換水 :290部
上記の材料を丸型ステンレス製フラスコ中でホモジナイザー(IKA社製、ウルトラタラックスT50)で混合及び分散した後、フラスコ内を攪拌しながら加熱用オイルバスで系内を42℃まで加熱し、42℃で60分間保持した。次いで、0.5mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液で系内のpHを5.5に調整した後、攪拌を継続しながら95℃まで加熱した。95℃までの昇温の間、水酸化ナトリウム水溶液を追加滴下し、系内のpHが5.0以下とならないようにした。次いで、反応液を冷却し、固形分を濾別しイオン交換水で洗浄した後、ヌッチェ式吸引濾過で固液分離した。次いで、40℃のイオン交換水に再分散し、ステンレスインペラーを用い回転速度100rpmで15分間攪拌し洗浄した。この洗浄操作を3回繰り返した後、ヌッチェ式吸引濾過で固液分離し、含水量40質量%のスラリーを得た。次いで、入口の気流温度を80℃に設定したフラッシュジェットドライヤーにてスラリーの乾燥を行い、粉体の接着材料(101)を得た。接着材料(101)は体積平均粒径D50が6.6μmであった。
接着材料(101)の調製と同様にして、但し複合樹脂粒子分散液を表5に記載の通りに変更して、接着材料(102)〜(125)を調製した。
接着材料(101)の調製と同様にして、但し複合樹脂粒子分散液を表5に記載の通りに変更して、接着材料(c101)〜(c105)を調製した。
接着材料(101)〜(125)の断面を走査型電子顕微鏡(SEM)にて観察したところ、海島構造が観察された。各接着材料において、海相はスチレン系樹脂を含み、島相は(メタ)アクリル酸エステル系樹脂を含んでいた。
各接着材料を試料にして、示差走査熱量計(島津製作所製、DSC−60A)にて、温度−150℃から100℃の範囲の熱的挙動を分析したところ、ガラス転移温度が2つ観察された。表5にガラス転移温度を示す。
富士ゼロックス(株)製のハガキ用紙V424に、富士ゼロックス(株)製の画像形成装置DocuCentre C7550Iにて、文字と写真画像が混在した面積密度30%の画像を片面に形成し、画像を定着させた。
ハガキの画像形成面の全体に、接着材料を付与量6g/m2となるように散布し、ベルトロール型定着機を通過させて、ハガキ用紙の画像形成面に接着材料を定着させ、接着材料の層を形成した。画像形成面に接着材料の層を有するハガキを、トッパン・フォームズ(株)製のシーラーPRESSLE multiIIを用いて、画像形成面が内側になるように二つ折りにし、二つ折りにしたハガキに圧力を印加し、内側の画像形成面どうしをGAP27の条件で接着した。
圧着後のハガキを長辺方向に幅15mmで裁断し長方形の試験片を作製して、90度剥離試験を行った。90度剥離試験の剥離速度は20mm/分とし、測定開始後10mmから50mmまでの荷重(N)を0.4mm間隔で採取し、その平均を算出し、さらに試験片3枚の荷重(N)を平均した。剥離に要する力を下記のとおり分類した。表5に結果を示す。
B:0.6N以上、0.8N未満
C:0.4N以上、0.6N未満
D:0.2N以上、0.4N未満
E:0.2N未満
接着材料を温度40℃且つ相対湿度50%の環境で17時間保管した後、常温常湿(23±2℃、50±5%)の環境下で、接着材料5gを目開き200μmのメッシュにのせ、メッシュを振動させた。メッシュ上に残った接着材料の質量を測定し、下記のとおり分類した。表5に結果を示す。
B:0.3g以上、0.5g未満
C:0.5g以上、1.0g未満
D:1.0g以上、2.0g未満
E:2.0g以上
110 付与装置
120 定着装置
200 圧着手段
220 折り装置
230 加圧装置
231、232 加圧ロール
M 圧力応答性樹脂粒子
P 記録媒体
P1 画像上に圧力応答性樹脂粒子が付与された記録媒体
P2 折り重なった記録媒体
P3 圧着印刷物
Claims (20)
- スチレン及びその他のビニルモノマーを重合成分に含むスチレン系樹脂と、
少なくとも2種の(メタ)アクリル酸エステルを重合成分に含み、重合成分全体に占める(メタ)アクリル酸エステルの質量割合が90質量%以上である(メタ)アクリル酸エステル系樹脂と、を含み、
前記スチレン系樹脂と前記(メタ)アクリル酸エステル系樹脂との質量比が80:20〜20:80であり、
少なくとも2つのガラス転移温度を有し、最も低いガラス転移温度が−30℃以下であり、最も高いガラス転移温度が30℃以上である樹脂粒子、
を含む接着材料。 - 前記スチレン系樹脂の重合成分全体に占めるスチレンの質量割合が60質量%以上95質量%以下である、請求項1に記載の接着材料。
- 前記(メタ)アクリル酸エステル系樹脂に重合成分として含まれる前記少なくとも2種の(メタ)アクリル酸エステルのうち最も質量割合の多い2種の質量比が80:20〜20:80である、請求項1又は請求項2に記載の接着材料。
- 前記(メタ)アクリル酸エステル系樹脂に重合成分として含まれる前記少なくとも2種の(メタ)アクリル酸エステルのうち最も質量割合の多い2種が(メタ)アクリル酸アルキルエステルであり、当該2種の(メタ)アクリル酸アルキルエステルのアルキル基の炭素数の差が1個以上4個以下である、請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の接着材料。
- 前記最も高いガラス転移温度が40℃以上70℃以下である、請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の接着材料。
- 前記スチレン系樹脂に重合成分として含まれる前記その他のビニルモノマーが、ホモポリマーのガラス転移温度が0℃未満のビニルモノマーを含む、請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の接着材料。
- 前記スチレン系樹脂に重合成分として含まれる前記その他のビニルモノマーが(メタ)アクリル酸エステルを含む、請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載の接着材料。
- 前記スチレン系樹脂と前記(メタ)アクリル酸エステル系樹脂とが同種の(メタ)アクリル酸エステルを重合成分として含む、請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載の接着材料。
- 前記(メタ)アクリル酸エステル系樹脂が、下記の(メタ)アクリル酸エステル(2)と(メタ)アクリル酸エステル(3)とを重合成分に含む、請求項1〜請求項8のいずれか1項に記載の接着材料。
(メタ)アクリル酸エステル(2):前記スチレン系樹脂に重合成分として含まれる前記その他のビニルモノマーのうち質量割合が最も多いビニルモノマー(1)のホモポリマーのSP値(MPa1/2)をxとしたとき、ホモポリマーのSP値(MPa1/2)がx±0.7の範囲内である(メタ)アクリル酸エステル。ここで、ビニルモノマー(1)と(メタ)アクリル酸エステル(2)とは、同種のモノマーでもよく、別種のモノマーでもよい。
(メタ)アクリル酸エステル(3):前記スチレン系樹脂に重合成分として含まれる前記その他のビニルモノマーのうち質量割合が最も多いビニルモノマー(1)のホモポリマーのSP値(MPa1/2)をxとしたとき、ホモポリマーのSP値(MPa1/2)がx±0.7の範囲外である(メタ)アクリル酸エステル。 - 前記(メタ)アクリル酸エステル系樹脂に重合成分として含まれる前記(メタ)アクリル酸エステル(2)と前記(メタ)アクリル酸エステル(3)との質量比が80:20〜20:80である、請求項9に記載の接着材料。
- 前記ビニルモノマー(1)と前記(メタ)アクリル酸エステル(2)とが同種のモノマーである、請求項9又は請求項10に記載の接着材料。
- 前記ビニルモノマー(1)がアクリル酸n−ブチル又はアクリル酸2−エチルヘキシルである、請求項9〜請求項11のいずれか1項に記載の接着材料。
- 前記(メタ)アクリル酸エステル(2)がアクリル酸n−ブチルであり且つ前記(メタ)アクリル酸エステル(3)がアクリル酸2−エチルヘキシルである、又は、
前記(メタ)アクリル酸エステル(2)がアクリル酸2−エチルヘキシルであり且つ前記(メタ)アクリル酸エステル(3)がアクリル酸n−ブチルである、請求項9〜請求項12のいずれか1項に記載の接着材料。 - 前記樹脂粒子が、前記スチレン系樹脂を含む海相と、前記海相に分散した前記(メタ)アクリル酸エステル系樹脂を含む島相とを有する、請求項1〜請求項13のいずれか1項に記載の接着材料。
- 請求項1〜請求項14のいずれか1項に記載の接着材料を収容し、前記接着材料に含まれる前記樹脂粒子を記録媒体上に配置する配置手段と、
前記記録媒体を折り重ねて圧着する、又は、前記記録媒体と別の記録媒体とを重ねて圧着する圧着手段と、
を含む印刷物の製造装置。 - 請求項1〜請求項14のいずれか1項に記載の接着材料を用いるとともに、前記接着材料に含まれる前記樹脂粒子を記録媒体上に配置する配置工程と、
前記記録媒体を折り重ねて圧着する、又は、前記記録媒体と別の記録媒体とを重ねて圧着する圧着工程と、
を含む印刷物の製造方法。 - 折り重なった記録媒体が、対向する面において、請求項1〜請求項14のいずれか1項に記載の接着材料が含有する前記樹脂粒子によって接着されてなる、印刷物。
- 重なった複数の記録媒体が、対向する面において、請求項1〜請求項14のいずれか1項に記載の接着材料が含有する前記樹脂粒子によって接着されてなる、印刷物。
- 請求項1〜請求項14のいずれか1項に記載の接着材料が用いられ、
基材と、
前記基材上に配置された、前記接着材料に含まれる前記樹脂粒子と、
を有する、印刷物製造用シート。 - 請求項1〜請求項14のいずれか1項に記載の接着材料を用いるとともに、前記接着材料に含まれる前記樹脂粒子を基材上に配置する配置工程を含む、
印刷物製造用シートの製造方法。
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