JP2023146223A - 活性エネルギー線硬化型インキ用樹脂、活性エネルギー線硬化型インキ用組成物、インキ組成物および印刷物 - Google Patents
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Abstract
Description
平版オフセット印刷に活性エネルギー線硬化型インキを採用する場合、活性エネルギー線硬化型インキは、湿し水供給後に素早く乳化状態を形成でき、その後も安定してローラー間の転移が可能な耐水性を有することが求められる。
また、ジアリルフタレート樹脂の原料であるフタル酸ジアリルは毒性懸念物質であり、作業安全性の観点からも問題があった。
本発明が解決しようとする他の課題は、耐水性および耐ピッキング性に優れるインキ組成物を調製できる活性エネルギー線硬化型インキ用組成物を提供することである。
本発明が解決しようとする他の課題は、耐水性および耐ピッキング性に優れるインキ組成物を提供することである。
本発明により、耐水性および耐ピッキング性に優れるインキ組成物を調製できる活性エネルギー線硬化型インキ用組成物が提供できる。
本発明により、耐水性および耐ピッキング性に優れるインキ組成物が提供できる。
本発明の活性エネルギー線硬化型インキ用樹脂(以下、単に「本発明のインキ用樹脂」という場合がある)は、酸変性ロジン、二塩基酸および炭素原子数2~6のジアルキレングリコールを少なくとも反応成分とするポリエステルである。
ここで「反応成分」とは、ポリエステルを構成する成分という意味であり、ポリエステルを構成しない溶媒、触媒等は含まない意味である。以下、本発明のインキ用樹脂の反応成分について説明する。
反応成分である酸変性ロジンは、上記モノカルボン酸を1種以上、又は、ロジンそのものをα,β-不飽和カルボン酸と反応(ディールスアルダー付加反応)させることで得られる。
尚、使用するロジンは1種単独でもよく、2種以上を併用してもよい。
上記α,β-不飽和カルボン酸は、酸無水物などの誘導体であってもよい。また、使用するα,β-不飽和カルボン酸は1種単独でもよく、2種以上を併用してもよい。
水素添加ロジン、不均化ロジン等の安定化処理ロジンの場合、炭素炭素不飽和二重結合を有するレボピマール酸の量が低減しており、マレイン酸と反応させてもマレオピマール酸の量が主成分となることは無い。
使用する芳香族ジカルボン酸は1種単独でもよく、2種以上を併用してもよい。
上記ジアルキレングリコールは、酸無水物などの誘導体であってもよい。また、使用するジアルキレングリコールは1種単独でもよく、2種以上を併用してもよい。
上記ポリオールの具体例としては、グリセリン、1,1,1-トリメチロールエタン、1,1,1-トリメチロールプロパン、トリオキシイソブタン、1,2,3-ブタントリオール、1,2,3-ペンタントリオール、2,3,4-ペンタントリオール、1,2,5-ヘキサントリオール等の3価アルコール;ペンタエリスリトール等の4価アルコール;ジペンタエリスリトール、グルコース、スクロース、ソルビトール等の5価以上アルコールが挙げられる。
上記ポリオールは、酸無水物などの誘導体であってもよい。また、使用するポリオールは1種単独でもよく、2種以上を併用してもよい。
上記重量平均分子量はゲルパーミエージョンクロマトグラフィー(GPC)測定に基づきポリスチレン換算した値であり、実施例に記載の方法により測定する。
上記ポリエステルの酸価は実施例に記載の方法により確認する。
上記ポリエステルの水酸基価は実施例に記載の方法により確認する。
本発明のインキ用樹脂であるポリエステルは、例えば二塩基酸、炭素原子数2~6のジアルキレングリコールおよび任意のポリオールを、水酸基の当量がカルボキシル基の当量より過剰にして反応させてポリエステルを得た後、得られたポリエステルにさらに酸変性ロジンを反応させることでも製造できる。
尚、エステル化反応の温度、時間などの条件は特に限定されず、適宜設定してよい。
本発明の活性エネルギー線硬化型インキ用組成物(以下、単に「本発明のインキ用組成物」という場合がある)は、本発明のインキ用樹脂を含有する。
本発明のインキ用樹脂は、インキ用組成物のバインダー樹脂として機能し、酸変性ロジンを反応成分としているので強い弾性を有し、印刷時におけるピッキングを抑制できる。また、本発明のインキ用樹脂は耐水性にも優れることから、例えば湿し水の供給量が多い条件の平板オフセット印刷においても過乳化が抑制され、保存安定性にも優れる。
尚、本発明において「固形分」とは、本発明のインキ用組成物から溶剤を除いた成分の合計量のことをいう。
活性エネルギー線硬化性モノマーは、希釈剤として機能し、例えば炭素炭素不飽和二重結合を有するモノマーおよび/又は炭素炭素不飽和二重結合を有するオリゴマーであり、活性エネルギー線硬化型インキにおいて公知のモノマーおよび/又はオリゴマーを使用できる。
尚、基材がプラスチックの場合は、3官能以上の(メタ)アクリレートの含有量をインキ組成物の固形分の0~50質量%の範囲とするとよい。
以下、これら成分を説明するが、いずれの成分も使用は1種単独でも2種以上の併用でもよい。
本発明のインキ組成物は、本発明の活性エネルギー線硬化型インキ用組成物を含有するものであり、本発明の活性エネルギー線硬化型インキ用組成物(ワニス)に体質顔料、顔料、光重合開始剤、光増感剤、シリコン系添加剤、ワックス等を添加してすることで調製できる。
尚、インキ組成物を調製する際には、ワニス調製の際に用いたインキ用樹脂、活性エネルギー線硬化性モノマー、酸化防止剤、重合禁止剤等を追加で加えてもよい。
以下、これら成分を説明するが、いずれの成分も使用は1種単独でも2種以上の併用でもよい。
これら無機微粒子は、インキの流動性調整、ミスチング防止、紙等の印刷基材への浸透防止といった効果に加え、冬季等の低温条件下の印刷時や高速印刷時に発生する紙剥けのトラブルを抑制する効果を付加することができる。
R1~R4は、それぞれ独立に、水素原子又は炭素原子数1~6のアルキル基であり、
Y1は、炭素原子数1~6のアルキル基又は下記一般式(2)で表される基であり、
Y2は、炭素原子数1~6のアルキル基、炭素原子数1~6のアルコキシ基、(ポリ)アルコキシアルキル基(アルコキシアルキル基部分は炭素原子数2~12のアルコキシアルキル基)、フェニル基、又は下記一般式(3)で表される基であり、
Y3は、フェニル基又は下記一般式(2)で表される基である。)
R5~R13は、それぞれ独立に、水素原子又は炭素原子数1~6のアルキル基であり、
R14およびR15は、それぞれ独立に、炭素原子数1~6のアルキレン基又は(ポリ)オキシアルキレン基(アルキレン基部分は炭素原子数1~6のアルキレン基)であり、
Y11は、炭素原子数1~6のアルキル基又は前記一般式(2)で表される基であり、
Y33は、フェニル基又は前記一般式(2)で表される基であり、
*は結合位置を示す。)
エチルフェニル(2,4,6-トリメチルベンゾイル)フォスフィネートは、市販品としてTPO-L(#CAS 84434-11-7、SARTOMER社製)として入手可能である。
当該化合物は、市販品としてOmnirad 820(IGM Resins B.V.社製)として入手可能である。
エチル(3-ベンゾイル-2,4,6-トリメチルベンゾイル)(フェニル)フォスフィネートは、市販品としてSpeedCure XKm(#CAS 1539267-56-5、SARTOMER社製)として入手可能である。
当該化合物は、市販品としてOmnipol TP(#CAS 1834525-17-5、IGM Resins B.V.社製)として入手可能である。
本発明のインキ組成物を公知の方法により基材に塗布した後、得られた塗膜を活性エネルギー線を照射することにより硬化させることで印刷を実施できる。
本発明のインキ用樹脂が高い耐水性を有することから、湿し水の供給量の調整がシビアになることがなく(湿し水の供給量を多くすることができ)、印刷の立ち上げも短時間で完了させることができる。
尚、本発明は下記実施例に限定されない。
[酸価の測定方法]
JIS K0070-1992に準じた方法により測定した。
[水酸基価の測定方法]
JIS K0070-1992に準じた方法により測定した。
[GPC測定条件]
測定装置:東ソー株式会社製高速GPC装置「HLC-8320GPC」
カラム:東ソー株式会社製「TSK GURDCOLUMN SuperHZ-L」+東ソー株式会社製「TSK gel SuperHZM-M」+東ソー株式会社製「TSK gel SuperHZM-M」+東ソー株式会社製「TSK gel SuperHZ-2000」+東ソー株式会社製「TSK gel SuperHZ-2000」
検出器:RI(示差屈折計)
データ処理:東ソー株式会社製「EcoSEC Data Analysis バージョン1.07」
カラム温度:40℃
展開溶媒:テトラヒドロフラン
流速:0.35mL/分
測定試料:試料7.5mgを10mlのテトラヒドロフランに溶解し、得られた溶液をマイクロフィルターでろ過したものを測定試料とした。
試料注入量:20μl
標準試料:前記「HLC-8320GPC」の測定マニュアルに準拠して、分子量が既知の下記の単分散ポリスチレンを用いた。
東ソー株式会社製「A-300」
東ソー株式会社製「A-500」
東ソー株式会社製「A-1000」
東ソー株式会社製「A-2500」
東ソー株式会社製「A-5000」
東ソー株式会社製「F-1」
東ソー株式会社製「F-2」
東ソー株式会社製「F-4」
東ソー株式会社製「F-10」
東ソー株式会社製「F-20」
東ソー株式会社製「F-40」
東ソー株式会社製「F-80」
東ソー株式会社製「F-128」
東ソー株式会社製「F-288」
[13C-NMR測定条件]
測定装置:日本電子製 核磁気共鳴装置 AL400・ECA500
積算:400回
測定温度:室温
NNEモード
試料濃度:30wt%重クロロホルム溶液
緩和試薬:トリス(2,4-ペンタンジオナト)クロム(III)
ガムロジン240.5g、無水マレイン酸58.6gを、温度計、撹拌器および還流冷却器を備える内容積1リットルの四ツ口フラスコに仕込み、窒素気流下で攪拌しながら180℃まで段階的に昇温した。その後1時間180℃で加熱を続けることで、マレオピマール酸を50質量%以上含有するマレイン酸変性ロジンを得た。
上記フラスコに、テレフタル酸195.0g、ジエチレングリコール226.5g、ペンタエリスリトール29.1gおよびエステル化触媒としてテトライソプロピルチタネート0.37gを仕込み、窒素気流下で攪拌しながら250℃まで段階的に昇温した。その後250℃で加熱を続け、生成する水を連続的に除去することで、ポリエステル樹脂A1(酸価27.0、水酸基価78.2、重量平均分子量17,560)を得た。
ガムロジン283.7g、無水マレイン酸86.4gを、温度計、撹拌器および還流冷却器を備える内容積1リットルの四ツ口フラスコに仕込み、窒素気流下で攪拌しながら180℃まで段階的に昇温した。その後1時間180℃で加熱を続けることで、マレオピマール酸を50質量%以上含有するマレイン酸変性ロジンを得た。
上記フラスコ内に、テレフタル酸95.1g、ジエチレングリコール222.5g、ペンタエリスリトール12.0gおよびエステル化触媒としてテトライソプロピルチタネート0.35gを仕込み、窒素気流下で攪拌しながら250℃まで段階的に昇温した。その後250℃で加熱を続け、生成する水を連続的に除去することで、ポリエステル樹脂A2(酸価24.1、水酸基価80.3、重量平均分子量42,230)を得た。
ガムロジン286.4g、無水マレイン酸87.2gを、温度計、撹拌器および還流冷却器を備える内容積1リットルの四ツ口フラスコに仕込み、窒素気流下で攪拌しながら180℃まで段階的に昇温した。その後1時間180℃で加熱を続けることで、マレオピマール酸を50質量%以上含有するマレイン酸変性ロジンを得た。
上記フラスコ内に、テレフタル酸96.1g、ジエチレングリコール205.8g、ペンタエリスリトール24.2gおよびエステル化触媒としてテトライソプロピルチタネート0.35gを仕込み、窒素気流下で攪拌しながら250℃まで段階的に昇温した。その後250℃で加熱を続け、生成する水を連続的に除去することで、ポリエステル樹脂A3(酸価29.4、水酸基価94.8、重量平均分子量74,050)を得た。
ガムロジン160.7g、無水マレイン酸48.9gを、温度計、撹拌器および還流冷却器を備える内容積1リットルの四ツ口フラスコに仕込み、窒素気流下で攪拌しながら180℃まで段階的に昇温した。その後1時間180℃で加熱を続けることで、マレオピマール酸を50質量%以上含有するマレイン酸変性ロジンを得た。
上記フラスコ内に、テレフタル酸232.1g、ジエチレングリコール230.8g、ペンタエリスリトール27.2gおよびエステル化触媒としてテトライソプロピルチタネート0.35gを仕込み、窒素気流下で攪拌しながら250℃まで段階的に昇温した。その後250℃で加熱を続け、生成する水を連続的に除去することで、ポリエステル樹脂A4(酸価24.7、水酸基価88.0、重量平均分子量31,380)を得た。
ガムロジン217.9g、テレフタル酸95.1g、ジエチレングリコール222.5g、ペンタエリスリトール12.0gおよびエステル化触媒としてテトライソプロピルチタネート0.35gを、温度計、撹拌器および還流冷却器を備える内容積1リットルの四ツ口フラスコに仕込み、窒素気流下で攪拌しながら250℃まで段階的に昇温した。その後250℃で加熱を続け、生成する水を連続的に除去することで、ポリエステル樹脂A1’(酸価15.9、水酸基価53.9、重量平均分子量7,290)を得た。
不均化ロジン406.0g、安息香酸44.1g、テトラヒドロ無水フタル酸146.3g、プロピレングリコール35.7g、グリセリン63.0g、トリメチロールプロパン5.6g、エステル化触媒としてテトライソプロピルチタネート0.35gを、温度計、撹拌器、および還流冷却器を備える内容積1リットルの四ツ口フラスコに仕込み、窒素気流下で攪拌しながら230℃まで段階的に昇温した。その後230℃で加熱を続け、生成する水を連続的に除去することで、ポリエステル樹脂A2’(酸価13.2、水酸基価28.9、重量平均分子量15,660)を得た。
表2に示すバインダー樹脂、活性エネルギー線硬化型モノマーであるジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(アルケマ社製「SR899NS」)および各種添加剤を、表2に示す割合で、温度計、攪拌器および還流冷却器を備える内容積0.5リットルの四ツ口フラスコに仕込み、空気流下で攪拌しながら100℃まで昇温した。100℃にて1時間攪拌を続けた後、80メッシュのフィルターでろ過し、活性エネルギー線硬化型ワニスA1-A4およびA1’-A3’をそれぞれ調製した。
得られた活性エネルギー線硬化型ワニスを25℃にて1週間放置した。1週間放置後の外観を目視で観察し、下記の評価基準で評価した。
透明性を維持 :〇
懸濁状態に変化:×
得られた活性エネルギー線硬化型ワニスを70℃にて1週間放置した。1週間放置後の外観を目視で観察し、下記の評価基準で評価した。
沈殿物およびゲル物の発生もなく、外観が透明 :〇
沈殿物およびゲル物の発生はないが、外観が懸濁:△
沈殿物および/又はゲル物が発生 :×
表2において、ニトロソアミン系重合禁止剤は、アルミニウムN-ニトロソフェニルヒドロキシルアミン(富士フイルム和光純薬工業株式会社製「Q-1301」)である。
表3に示すバインダー樹脂、活性エネルギー線硬化型モノマーであるトリメチロールプロパントリアクリレート(MIWON社製「MIRAMER M300」)および各種添加剤を、表2に示す割合で、温度計、攪拌器および還流冷却器を備える内容積0.5リットルの四ツ口フラスコに仕込み、空気流下で攪拌しながら100℃まで昇温した。100℃にて1時間攪拌を続けた後、25℃における粘度が250~270Pa・sになったことを確認した後、80メッシュのフィルターでろ過し、活性エネルギー線硬化型ワニスB1-B4およびB1’-B3’をそれぞれ調製した。
活性エネルギー線硬化型ワニスの貯蔵弾性率G’およびtanδをそれぞれ下記方法で評価し、表3に示す基準で耐ピッキング性を評価した。
温度 :25℃
周波数 :1~100Hz
ローター:チタン製PP35 プレート幅35mm
活性エネルギー線硬化型ワニスの最大乳化率について、下記に示す基準で耐水性を評価した。
90%≦最大乳化率 :◎
80%≦最大乳化率<90% :〇
70%≦最大乳化率<80% :△
最大乳化率<70% :×
最大乳化率(%)=[水の滴下量(g)]/[サンプル量(g)×100]
コンディショニングタイム(水を加えない予備撹拌時間):300sec
撹拌速度 :1200rpm
サンプルの量:25g
温度 :40℃
水の滴下量 :2g/分
プロペラ :プロペラ角度10°、厚さ1.5mm
プロペラとカップ底面の距離:1mm
Claims (12)
- 酸変性ロジン、二塩基酸および炭素原子数2~6のジアルキレングリコールを少なくとも反応成分とするポリエステルである活性エネルギー線硬化型インキ用樹脂。
- 前記酸変性ロジンが、マレオピマール酸を50質量%以上含むマレイン酸変性ロジンである請求項1に記載の活性エネルギー線硬化型インキ用樹脂。
- 前記二塩基酸として芳香族ジカルボン酸を含む請求項1又は2に記載の活性エネルギー線硬化型インキ用樹脂。
- 前記反応成分として、一分子中に水酸基を3個以上有するポリオールをさらに含む請求項1~3のいずれかに記載の活性エネルギー線硬化型インキ用樹脂。
- 前記反応成分における前記炭素原子数2~6のジアルキレングリコールの含有割合が1~60質量%の範囲である請求項1~4のいずれかに記載の活性エネルギー線硬化型インキ用樹脂。
- 酸価が1~60mgKOH/gの範囲である請求項1~5のいずれかに記載の活性エネルギー線硬化型インキ用樹脂。
- 水酸基価が40mgKOH/g超120mgKOH/g以下の範囲である請求項1~6のいずれかに記載の活性エネルギー線硬化型インキ用樹脂。
- 重量平均分子量が6,000~150,000の範囲である請求項1~7のいずれかに記載の活性エネルギー線硬化型インキ用樹脂。
- 請求項1~8のいずれかに記載の活性エネルギー線硬化型インキ用樹脂および活性エネルギー線硬化性モノマーを含有する活性エネルギー線硬化型インキ用組成物。
- 前記活性エネルギー線硬化性モノマーとして(メタ)アクリレート基を3つ以上有する多官能(メタ)アクリレートモノマーを含む請求項9に記載の活性エネルギー線硬化型インキ用組成物。
- 請求項9又は10に記載の活性エネルギー線硬化型インキ用組成物を含有するインキ組成物。
- 請求項11に記載のインキ組成物を基材に印刷し、活性エネルギー線を照射して硬化させてなる印刷物。
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