JP4240882B2

JP4240882B2 - Resin composition for printing ink and method for producing the same

Info

Publication number: JP4240882B2
Application number: JP2001396542A
Authority: JP
Inventors: 秀明光井; 勇雄小野寺; 博則村本; 英敏吉岡
Original assignee: Nippon Paper Industries Co Ltd
Current assignee: Nippon Paper Industries Co Ltd
Priority date: 2001-02-16
Filing date: 2001-12-27
Publication date: 2009-03-18
Anticipated expiration: 2021-12-27
Also published as: KR20020093916A; CN1457351A; WO2002064690A1; JP2002317137A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、印刷インキ用樹脂組成物及びその製造方法に関する。さらに詳しくは各種プラスチックフィルム、プラスチックシートまたは合成樹脂成型物用の被覆用として有用な、しかも全くトルエン等の芳香族系溶剤を含有しない印刷インキ用樹脂組成物及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
印刷インキの原料である塩素化ポリオレフィンは、トルエン等の芳香族溶剤以外には溶解しづらい。また、塩素化ポリオレフィンは、ウレタン樹脂との相溶性に乏しく、塩素化ポリオレフィンの良溶剤であるトルエンが存在しない系では、ほとんど相溶しない。さらに、印刷インキにおいて、乾燥性や、バインダー樹脂の溶解性に優れるという理由から、塩素化ポリオレフィンや、塩素化ポリオレフィンをウレタン変性した樹脂を用いた印刷インキには、トルエン等の芳香族溶剤が好んで使用されている。
【０００３】
近年、作業環境問題が大きく取り上げられるようになり、印刷インキに多く使用されている芳香族溶剤の削減が叫ばれている。特に、食品包装用フィルムの印刷物に関しては、印刷インキに残留する溶剤にも注目され、トルエン等の芳香族溶剤量低減が強く望まれている。また、トルエンを使用したものは、高温安定性に問題があることから、高温安定性の良好なノントルエン型印刷インキ用樹脂の開発が急務である。
【０００４】
そこで、基材フィルムを選ばない汎用性の高い印刷インキ用樹脂として、塩素化ポリオレフィンのウレタン変性物が提案されている（特開平１−２５２６０６、特開平４−４１４８、特開平１１−６１０２４号公報、等）。しかし、これらは、ウレタン変性する際、鎖伸長剤としてアミン系樹脂を使用し、塩素化樹脂を反応するためか、経時的に色数が上昇する。その結果、インキに使用する場合、色調変化が大きく、場合により配合を変更しなければならない等の問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、トルエン等の芳香族系溶剤を全く使用しない、溶液性状、高温安定性が良好で、かつ、ウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、ニトロセルロース等のインキ用樹脂との相溶性に優れる印刷インキ用樹脂組成物及びその製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、鋭意検討した結果、重量平均分子量が３０００〜５００００かつ塩素含有率が１０〜５０wt％の酸化処理塩素化ポリオレフィンにエチレン性不飽和結合を有するアクリル系単量体を反応させたグラフト共重合体と、極性溶剤と脂環式溶剤の混合溶剤を含む印刷インキ用樹脂組成物により、上記問題点を解決するに至った。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明に用いられる酸化処理塩素化ポリオレフィンは、ポリオレフィン系基材フィルムに対し付着性を付与するための成分であり、塩素化ポリオレフィンを酸化して得られたものである。
【０００８】
酸化処理塩素化ポリオレフィンは、通常の塩素化反応で、容易に得られる。例えば、α−オレフィン共重合体をクロロホルム等の塩素系溶剤に溶解した後、紫外線を照射しながら、あるいは、有機過酸化物の存在下、ガス状の塩素及び空気、酸素、オゾンより選ばれた少なくとも１種以上を同時に吹き込むことにより得られる。酸化処理塩素化ポリオレフィンには、水酸基、カルボキシル基、過酸等が形成されるため、各種の高分子反応を行うことができる。従って、エチレン性不飽和結合を有するアクリル系単量体との反応が可能である。
【０００９】
酸化の進行は、赤外分光光度計で測定した1730ｃｍ^-1付近の吸収が増大することで判断できる。又、酸化の程度は、下式の尺度によって測定した官能基指数により確認できる。酸化処理塩素化ポリオレフィンと単量体との反応性が改善されるため、該官能基指数は５〜３０％が好ましい。より好ましくは１０〜２５％である。
【式】
（1730ｃｍ^-1 の吸光度／1460ｃｍ^-1 の吸光度）×100＝官能基指数（％）
【００１０】
酸化処理塩素化ポリオレフィンの原料ポリオレフィンには、結晶性ポリプロピレン、非晶質ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体、エチレン−プロピレン−α−オレフィン共重合体などが使用できる。
【００１１】
酸化処理塩素化ポリオレフィンは、塩素含有率が１０〜５０wt％のものが使用でき、好ましくは１５〜４０wt％である。塩素含有率が、１０wt％より低いと酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル系溶剤、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン系溶剤、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサン等の脂環式溶剤などの、芳香族系溶剤以外の溶剤への溶解性に劣り、塩素含有率が５０wt％を超えるとポリプロピレン系基材フィルムとの付着性が劣る。尚、本発明における塩素含有率は、ＪＩＳ−Ｋ７２２９に基づいて測定した値である。
【００１２】
また、酸化処理塩素化ポリオレフィンは、重量平均分子量が、３０００〜５００００のものが使用できる。重量平均分子量が３０００未満であると、樹脂の凝集力が弱く基材への付着性が劣り、５００００を超えると、他樹脂との相溶性が悪くなり好ましくない。尚、本発明における重量平均分子量は、ポリスチレン樹脂を標準として、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）によって測定した値である。
【００１３】
酸化処理塩素化ポリオレフィンは、通常トルエン溶液で扱われるが、本発明ではトルエンは一切使用しない。クロロホルム溶媒中で塩素化して得た、酸化処理塩素化ポリオレフィンのクロロホルム溶液は、安定剤（エポキシ化合物等）を添加した後、スクリューシャフト部に脱溶剤用吸引部を備えた、ベント付き押出機に供給して固形化する。固形化の方法は、公知の方法で、例えば、押出機の吹出口部分に水中カットペレタイザーを備えたベント付押出機、ベント付き押出機及びストランド状の樹脂をカットするペレタイザー等を使用して実施できる。
【００１４】
塩素化樹脂には、安定剤としてエポキシ化合物が添加される。エポキシ化合物は、特に限定されないが、塩素化樹脂と相溶するものが好ましい。エポキシ当量が１００から５００程度のもので、一分子当たり１個以上のエポキシ基を有する化合物が例示できる。例えば、天然の不飽和基を有する植物油を、過酢酸などの過酸でエポキシ化したエポキシ化大豆油やエポキシ化アマニ油。また、オレイン酸、トール油脂肪酸、大豆油脂肪酸等の不飽和脂肪酸をエポキシ化したエポキシ化脂肪酸エステル類。エポキシ化テトラヒドロフタレートに代表されるエポキシ化脂環化合物。ビスフェノールＡや多価アルコールとエピクロルヒドリンを縮合した、例えば、ビスフェノールＡグリシジルエーテル、エチレングリコールグリシジルエーテル、プロピレングリコールグリシジルエーテル、グリセロールポリグリシジルエーテル、ソルビトールポリグリシジルエーテル等が例示される。また、ブチルグリシジルエーテル、2-エチルヘキシルグリシジルエーテル、デシルグリシジルエーテル、ステアリルグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル、フェニルグリシジルエーテル、sec-ブチルフェニルグリシジルエーテル、tert-ブチルフェニルグリシジルエーテル、フェノールポリエチレンオキサイドグリシジルエーテル等に代表される、モノエポキシ化合物類が例示される。また、ポリ塩化ビニル樹脂の安定剤として使用されている、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸鉛等の金属石鹸類、ジブチル錫ジラウレート、ジブチルマレート等の有機金属化合物類、ハイドロタルサイト類化合物も使用でき、これらを単独でも、併用することもできる。安定剤は、酸化処理塩素化ポリオレフィンに対して、１〜５重量％（固形分換算）添加するのが好ましい。
【００１５】
本発明では、上記の方法によって得られた酸化処理塩素化ポリオレフィンに、極性溶剤の存在下で、重合開始剤を用いて、エチレン性不飽和結合を有するアクリル系単量体を反応させ、グラフト共重合体を得る。
【００１６】
本発明に用いる極性溶剤としては、エステル系溶剤又はケトン系溶剤が挙げられる。エステル系溶剤としては、酢酸エチル、酢酸ブチル等をあげることができる。ケトン系溶剤としては、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等をあげることができる。これらは、単独でも複数組み合わせて用いてもよい。反応時における、極性溶剤の量は、酸化処理塩素化ポリオレフィンの固形分濃度が、４０〜８０重量％の範囲とすることが好ましい。この範囲を外れると、エチレン性不飽和結合を有するアクリル系単量体のグラフト効率が低くなり、溶液性状が悪くなるという欠点がある。
【００１７】
また本発明では、上記極性溶剤に、３０wt％以下の範囲で脂環式溶剤を混合した混合溶剤を用いて反応を行っても良い。脂環式溶剤としては、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサン、ジメチルシクロヘキサン、シクロペンタン、メチルシクロペンタン、エチルシクロペンタン、p-メンタン等をあげることができる。混合溶剤中、脂環式溶剤が３０wt％を超えると、エチレン性不飽和結合を有するアクリル系単量体のグラフト効率が低くなり、溶液性状が悪いのみならず、併用するウレタン等の他樹脂との相溶性も悪くなり、好ましくない。
【００１８】
反応に用いる重合開始剤は、公知のものの中から、適宜選択することができるが、有機過酸化物が好ましい。例えば、ベンゾイルパーオキサイド、ジアルキルパーオキサイド、ケトンパーオキサイド、パーオキシエステル、ジアシルパーオキサイド等が挙げられる。また、反応温度は、常温〜溶剤の沸点以下の範囲で実施でき、反応時間は１〜１０時間が適当である。
【００１９】
本発明で使用されるエチレン性不飽和結合を有するアクリル系単量体とは、一分子中に１個のエチレン性不飽和結合を有するアクリル系単量体で、例えば、グリシジルアクリレート、グリシジルメタアクリレート、２−ヒドロキシエチルアクリレート、２−ヒドロキシエチルメタアクリレート、アクリル酸又はメタクリル酸等が挙げられる。これらは単独でも、複数併用してもよい。
【００２０】
本発明において、酸化処理塩素化ポリオレフィンに対する、エチレン性不飽和結合を有するアクリル系単量体の割合は、１〜５０wt％の範囲が好ましい。１wt％未満では、上記溶剤に対してのウレタン樹脂等の他樹脂と相溶性が悪い。５０wt％を超えると、上記溶剤に対しての溶解性が悪くなくなるばかりでなく、不溶性のホモポリマーを生成し、場合により析出するため、印刷インキ用樹脂として好ましくない。
【００２１】
本発明の印刷インキ用樹脂組成物は、上記の方法で得られたグラフト重合体に、さらに脂環式溶剤を配合したものである。脂環式溶剤としては、前記したものを用いることができる。本発明のインキ用樹脂組成物は、脂環式溶剤が、全溶剤分に対して１０〜９０wt％の割合になるよう配合するのが好ましい。脂環式溶剤が、１０wt％未満又は９０wt％を超えると、溶液性状が不良となり好ましくない。
【００２２】
本発明の印刷インキ用樹脂組成物は、インキ製造時のハンドリングの点で、樹脂固形分濃度が３０〜７０ｗｔ％が好ましい。本発明の印刷インキ用樹脂組成物は、そのままインキとして用いても良いが、本発明の効果を阻害しない範囲で、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステルポリオール、セルロースアセテートブチレート、硝化綿等の樹脂、顔料、溶剤、その他の添加剤を加えて用いても良い。
【００２３】
【作用】
本発明の特徴とするところは、酸化処理塩素化ポリオレフィンとエチレン性不飽和結合を有するアクリル系単量体を反応させる時の溶剤に、極性溶剤、又は極性溶剤と脂環式溶剤の混合溶剤を使用することによって、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ニトロセルロース等のインキ用樹脂との相溶性に優れ、かつ高温安定性の良好なインキ用樹脂組成物を得ることが出来るという点である。
【００２４】
また、酸化処理塩素化ポリオレフィンと、ウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、ニトロセルロース等との相溶性を上げるためには、酸化処理塩素化ポリオレフィンにエチレン性不飽和結合を有するアクリル系単量体を導入させ、樹脂の極性を上げることが重要と考えられる。さらに、極性溶剤、又は極性溶剤と脂環式溶剤の混合溶剤の存在下において、酸化処理塩素化ポリオレフィンとエチレン性不飽和結合を有するアクリル系単量体をグラフト重合して得られたグラフト共重合体を脂環式溶剤に溶解することも、各樹脂との相溶性を上げる一因となっていると思われる。
【００２５】
【実施例】
次に本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００２６】
(試作例−１)
１６０℃における溶融粘度が約４０００ mPa・s であるアイソタクチックポリプロピレン３００ｇを、グラスライニングされた反応釜に投入した。５Ｌのクロロホルムを加え、２kg/cm^２の圧力下、紫外線を照射しながら塩素ガス及び酸素ガスを吹き込み、官能基指数が２０％、塩素含有率が３２wt％まで塩素化した。反応終了後、安定剤としてエポキシ化合物（エポサイザーW-100EL、大日本インキ化学工業（株）製）を１８ｇ添加し、スクリューシャフト部に脱溶剤用吸引部を備えたベント付き押出機（二軸押出機 KZW40-34MG、（株）テクノベル製）に供給して、脱溶剤し、固形化した。得られた酸化処理塩素化ポリプロピレンの重量平均分子量は１１０００であった。
【００２７】
（試作例−２）
１６０℃における溶融粘度が約４２００ mPa・s であるアイソタクチックポリプロピレン３００ｇをグラスライニングされた反応釜に投入し、５Ｌのクロロホルムを加え、２kg/cm²の圧力下、紫外線を照射しながら塩素ガス及び酸素ガスを吹き込み、官能基指数が２３％、塩素含有率が３９wt％まで塩素化した。反応終了後、安定剤としてエポキシ化合物（エピオールSB、日本油脂（株）製）を１８ｇ添加し、試作例１と同様にして、脱溶剤し、固形化した。得られた酸化処理塩素化ポリプロピレンの重量平均分子量は１８０００であった。
【００２８】
（試作例−３）
１６０℃における溶融粘度が約４２００ mPa・s であるアイソタクチックポリプロピレン３００ｇをグラスライニングされた反応釜に投入し、５Ｌのクロロホルムを加え、２kg/cm²の圧力下、紫外線を照射しながら塩素ガス及び酸素ガスを吹き込み、官能基指数が１８％、塩素含有率が６８wt％まで塩素化した。反応終了後、安定剤としてエポキシ化合物（エピオールSB、日本油脂（株）製）を１８ｇ添加し、試作例１と同様にして、脱溶剤し、固形化した。得られた酸化処理塩素化ポリプロピレンの重量平均分子量は１００００であった。
【００２９】
（実施例−1）
撹拌機、温度計、還流冷却器及び窒素ガス導入管を備えた４口フラスコに、試作例−１で得た酸化処理塩素化ポリプロピレン３８０ｇと酢酸エチル２００ｇを仕込み、７０℃で加温溶解した。次に、ベンゾイルパーオキサイド(以下、ＢＰＯと略)３．８ｇを添加し、１０分間保持した後、２−ヒドロキシエチルメタアクリレート(以下、２−ＨＥＭＡと略)２０ｇを３時間かけて添加した。その後、７０℃に保持したまま、後反応を３時間実施し、グラフト共重合体溶液を得た。さらに、メチルシクロヘキサン（以下、ＭＣＨと略）を２００ｇ添加して、固形分濃度５０wt％の樹脂組成物とした。
【００３０】
（実施例−２）
実施例−１で用いた反応器に、試作例−２で得た酸化処理塩素化ポリプロピレン４００ｇ、ＭＣＨ４０ｇ、酢酸エチル３６０ｇを仕込み、７０℃で加温溶解した。次に、ＢＰＯ３．８ｇを添加し、１０分間保持した後、２−ＨＥＭＡ２０ｇを３時間かけて添加した。その後、７０℃に保持したまま、後反応を３時間実施し、グラフト共重合体溶液を得た。さらに、ＭＣＨを２０ｇ添加して、固形分濃度５０wt％の樹脂組成物とした。
【００３１】
（実施例−３）
実施例−１で用いた反応器に、試作例−２で得た酸化処理塩素化ポリプロピレン３２０ｇ、ＭＣＨ２０ｇ、酢酸エチル１５０ｇを仕込み、７０℃で加温溶解した。次に、ＢＰＯ３．８ｇを添加し、１０分間保持した後、２−ＨＥＭＡ８０ｇを３時間かけて添加した。その後７０℃に保持したまま、後反応を３時間実施し、グラフト共重合体溶液を得た。さらに、ＭＣＨを２３０ｇ添加し、固形分濃度５０wt％の樹脂組成物とした。
【００３２】
（実施例−４）
実施例−１で用いた反応器に、試作例−２で得た酸化処理塩素化ポリプロピレン３８０ｇ、ＭＣＨ２０ｇ、酢酸エチル１５０ｇを仕込み、７０℃で加温溶解した。次に、ＢＰＯ３．８ｇを添加し、１０分間保持した後、グリシジルメタアクリレート(以下、ＧＭＡと略)２０ｇを３時間かけて添加した。その後７０℃に保持したまま、後反応を３時間実施し、グラフト共重合体溶液を得た。さらに、ＭＣＨを２３０ｇ添加し、固形分濃度５０wt％の樹脂組成物とした。
【００３３】
（実施例−５）
実施例−１で用いた反応器に、試作例−１で得た酸化処理塩素化ポリプロピレン４００ｇ、エチルシクロヘキサン(以下、ＥＣＨと略)４０ｇ、酢酸エチル２００ｇを仕込み、７０℃で加温溶解した。次に、ＢＰＯ３．８ｇを添加し、１０分間保持した後、２−ＨＥＭＡ２０ｇを３時間かけて添加した。その後７０℃に保持したまま、後反応を３時間実施し、グラフト共重合体溶液を得た。さらに、ＥＣＨを１８０ｇ添加し、固形分濃度５０wt％の樹脂組成物とした。
【００３４】
（比較例−1）
実施例−１で用いた反応器に、試作例−１で得た酸化処理塩素化ポリプロピレン３８０ｇ、ＭＣＨ４００ｇを仕込み、７０℃で加温溶解した。次に、ＢＰＯ３．８ｇを添加し、１０分間保持した後、２−ＨＥＭＡ２０ｇを３時間かけて添加した。その後、７０℃に保持したまま、後反応を３時間実施し、グラフト共重合体溶液を得た。得られたグラフト共重合体溶液の固形分濃度は５０wt％であり、これを樹脂組成物とした。
【００３５】
（比較例−２）
実施例−１で用いた反応器に、試作例−２で得た酸化処理塩素化ポリプロピレン３８０ｇ、酢酸エチル４００ｇを仕込み、７０℃で加温溶解した。次に、ＢＰＯ３．８ｇを添加し、１０分間保持した後、２−ＨＥＭＡ２０ｇを３時間かけて添加した。その後、７０℃に保持したまま、後反応を３時間実施し、グラフト共重合体溶液を得た。得られたグラフト共重合体溶液の固形分濃度は５０wt％であり、これを樹脂組成物とした。
【００３６】
（比較例−３）
実施例−１で用いた反応器に、試作例−３で得た酸化処理塩素化ポリプロピレン３８０ｇ、ＭＣＨ２００ｇ、酢酸エチル２００ｇを仕込み、７０℃で加温溶解した。次に、ＢＰＯ３．８ｇを添加し、１０分間保持した後、２−ＨＥＭＡ２０ｇを３時間かけて添加した。その後、７０℃に保持したまま、後反応を３時間実施し、グラフト共重合体溶液を得た。得られたグラフト共重合体溶液の固形分濃度は５０wt％であり、これを樹脂組成物とした。
【００３７】
（比較例−４）
実施例−１で用いた反応器に、試作例−１で得た酸化処理塩素化ポリプロピレン４００ｇ、ＭＣＨ２００ｇ及び酢酸エチル２００ｇを仕込み、７０℃で加温溶解し、固形分５０wt％の酸化処理塩素化ポリプロピレン溶液を得た。これを樹脂組成物とした。
【００３８】
（比較例−５）
実施例−１で用いた反応器に、試作例−２で得た酸化処理塩素化ポリプロピレン４００ｇ、ＭＣＨ４７ｇ、酢酸エチル２６７ｇを仕込み、６０℃で加温溶解した。その後、2,2,4-トリメチルヘキサンジオールとアジピン酸を縮重合して得られた水酸基価が112KOHmg/gのポリエステルポリオール７１ｇ、イソホロンジイソシアネート３１ｇを添加し、８時間反応させた。次に、イソホロンジアミン６ｇ、ＭＣＨ８５ｇ、イソプロピルアルコール(以下、ＩＰＡと略)１０１ｇを添加し、撹拌下４０℃で２時間反応させた。得られたウレタン変性した酸化処理塩素化ポリプロピレン溶液の固形分濃度は５０wt％であり、これを樹脂組成物とした。
【００３９】
実施例１〜５、比較例１〜４に使用した原材料、反応条件を表１に示した。
【００４０】
【表１】

【００４１】
次に、各実施例で得られた樹脂組成物つについて、以下の試験を行った。
【００４２】
・高温安定性
実施例１〜５、比較例１〜５で得られた樹脂組成物について、製造直後と５０℃で１ヶ月保管した後の色数（ガードナー色数）の経時変化を調査した。その結果を表２に示す。
【００４３】
・相溶性試験
実施例１〜５、比較例１〜５で得られた樹脂組成物と、インキ用ウレタン樹脂（サンプレンIB-422、三洋化成工業（株））またはポリエステル樹脂（デスモフェン670、住友バイウレタン（株））とを、固形分重量比１／９で混合し、酢酸エチルで、全樹脂濃度３０wt％に調整した。得られた混合樹脂溶液の状態を目視にて判定した。結果を表２に示す。表中、評価基準は、◎：クリヤー（分離無し）、×：不良（沈殿あり）、である。
【００４４】
【表２】
表２高温安定性及び相溶性試験結果

【００４５】
・接着性試験
相溶性試験に用いた、混合樹脂溶液（３０wt％溶液）を用いて、下記の材料を混合し、ペイントシェイカーで練肉して、白色印刷インキを調整した。
混合溶液 40部
顔料（チタン白） 30部
酢酸エチル 20部
IPA 15部
得られた白色印刷インキを、#10マイヤーバーで、延伸ポリプロピレンフィルム(OPP)、ポリエステルフィルム(PET)、ナイロンフィルム(NY)に塗工した。塗工面にセロファンテープを貼り付け、これを急速に剥がしたときの塗工面の状態を観察した。結果を表３に示す。表中、◎：極めて良好、〇：良好、△：やや不良、×：不良、である。
【００４６】
【表３】
表３接着性試験結果

【００４７】
【発明の効果】
表２、３の結果より、本発明の印刷インキ用樹脂組成物は、高温安定性に優れ、かつインキ用ウレタン樹脂又はポリエステル樹脂との相溶性にも優れている。また、OPP、PET、NYといった各種フィルムに対して、優れた接着性を有することから、産業上有用であることが分かる。
さらに、本発明の印刷インキ用樹脂組成物は、製造工程においても、全くトルエン等の芳香族系溶剤を使用しないので、環境的にも優れている。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a resin composition for printing ink and a method for producing the same. More specifically, the present invention relates to a resin composition for printing ink which is useful for coating various plastic films, plastic sheets or synthetic resin moldings and which does not contain an aromatic solvent such as toluene at all and a method for producing the same.
[0002]
[Prior art]
Chlorinated polyolefin, which is a raw material for printing ink, is difficult to dissolve except for aromatic solvents such as toluene. Moreover, chlorinated polyolefin has poor compatibility with urethane resin, and is hardly compatible in a system in which toluene, which is a good solvent for chlorinated polyolefin, does not exist. Furthermore, aromatic inks such as toluene are preferred for printing inks that use chlorinated polyolefins or urethane-modified resins of chlorinated polyolefins because of their excellent drying properties and binder resin solubility. Used.
[0003]
In recent years, work environment problems have become a major issue, and the reduction of aromatic solvents often used in printing inks has been screamed. In particular, with respect to printed matter of food packaging films, attention is also paid to the solvent remaining in the printing ink, and a reduction in the amount of aromatic solvents such as toluene is strongly desired. Moreover, since the thing using toluene has a problem in high temperature stability, development of the resin for non-toluene type | mold printing inks with favorable high temperature stability is urgent.
[0004]
Accordingly, urethane-modified products of chlorinated polyolefins have been proposed as highly versatile printing ink resins that do not require a base film (Japanese Patent Laid-Open Nos. 1-2252606, 4-4148, and 11-61024). ,etc). However, when these are urethane-modified, an amine resin is used as a chain extender to react with a chlorinated resin, or the number of colors increases with time. As a result, when used in ink, there are problems such as a large change in color tone and the necessity to change the composition depending on the case.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention is for printing inks that do not use any aromatic solvent such as toluene, have good solution properties and high-temperature stability, and have excellent compatibility with ink resins such as urethane resins, polyamide resins, and nitrocellulose. It aims at providing a resin composition and its manufacturing method.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
As a result of intensive studies, the present inventors reacted an acrylic monomer having an ethylenically unsaturated bond with an oxidation-treated chlorinated polyolefin having a weight average molecular weight of 3000 to 50000 and a chlorine content of 10 to 50 wt%. The above-mentioned problems have been solved by a resin composition for printing ink containing a graft copolymer and a mixed solvent of a polar solvent and an alicyclic solvent.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The oxidation-treated chlorinated polyolefin used in the present invention is a component for imparting adhesion to a polyolefin-based substrate film, and is obtained by oxidizing a chlorinated polyolefin.
[0008]
Oxidized chlorinated polyolefin can be easily obtained by a normal chlorination reaction. For example, an α-olefin copolymer was dissolved in a chlorine-based solvent such as chloroform and then selected from gaseous chlorine, air, oxygen, and ozone while irradiating ultraviolet light or in the presence of an organic peroxide. It can be obtained by blowing at least one of them at the same time. Since hydroxyl group, carboxyl group, peracid and the like are formed in the oxidation-treated chlorinated polyolefin, various polymer reactions can be performed. Accordingly, reaction with an acrylic monomer having an ethylenically unsaturated bond is possible.
[0009]
The progress of oxidation can be determined by an increase in absorption near 1730 cm ⁻¹ measured with an infrared spectrophotometer. Further, the degree of oxidation can be confirmed by a functional group index measured by the following scale. Since the reactivity between the oxidized chlorinated polyolefin and the monomer is improved, the functional group index is preferably 5 to 30%. More preferably, it is 10 to 25%.
【formula】
(1730 cm Absorbance / 1460 cm absorbance ^-1 ^-1) × 100 = functional group index (%)
[0010]
As the raw material polyolefin of the oxidation-treated chlorinated polyolefin, crystalline polypropylene, amorphous polypropylene, ethylene-propylene copolymer, ethylene-propylene-diene copolymer, ethylene-propylene-α-olefin copolymer, etc. can be used. .
[0011]
As the oxidatively treated chlorinated polyolefin, those having a chlorine content of 10 to 50 wt% can be used, preferably 15 to 40 wt%. When the chlorine content is lower than 10 wt%, aromatic solvents such as ester solvents such as ethyl acetate and butyl acetate, ketone solvents such as methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone, and alicyclic solvents such as cyclohexane, methylcyclohexane and ethylcyclohexane If the chlorine content exceeds 50 wt%, the adhesion to the polypropylene base film is poor. In addition, the chlorine content rate in this invention is the value measured based on JIS-K7229.
[0012]
In addition, as the oxidation-treated chlorinated polyolefin, those having a weight average molecular weight of 3000 to 50000 can be used. If the weight average molecular weight is less than 3000, the cohesive strength of the resin is weak and the adhesion to the substrate is poor, and if it exceeds 50000, the compatibility with other resins is unfavorable. The weight average molecular weight in the present invention is a value measured by gel permeation chromatography (GPC) using polystyrene resin as a standard.
[0013]
Oxidized chlorinated polyolefin is usually treated with a toluene solution, but no toluene is used in the present invention. Chloroform solution of oxidized chlorinated polyolefin obtained by chlorination in chloroform solvent was added to a vented extruder equipped with a solvent removal suction part on the screw shaft after adding a stabilizer (epoxy compound, etc.). Supply and solidify. The solidification method is a known method, for example, using a vented extruder equipped with an underwater cut pelletizer at the outlet of the extruder, a vented extruder, and a pelletizer that cuts strand-like resin. it can.
[0014]
An epoxy compound is added to the chlorinated resin as a stabilizer. The epoxy compound is not particularly limited but is preferably compatible with the chlorinated resin. A compound having an epoxy equivalent of about 100 to 500 and having one or more epoxy groups per molecule can be exemplified. For example, epoxidized soybean oil or epoxidized linseed oil obtained by epoxidizing a vegetable oil having a natural unsaturated group with a peracid such as peracetic acid. Epoxidized fatty acid esters obtained by epoxidizing unsaturated fatty acids such as oleic acid, tall oil fatty acid, soybean oil fatty acid and the like. Epoxidized alicyclic compounds represented by epoxidized tetrahydrophthalate. For example, bisphenol A glycidyl ether, ethylene glycol glycidyl ether, propylene glycol glycidyl ether, glycerol polyglycidyl ether, sorbitol polyglycidyl ether and the like obtained by condensing bisphenol A or polyhydric alcohol and epichlorohydrin are exemplified. Also represented by butyl glycidyl ether, 2-ethylhexyl glycidyl ether, decyl glycidyl ether, stearyl glycidyl ether, allyl glycidyl ether, phenyl glycidyl ether, sec-butylphenyl glycidyl ether, tert-butylphenyl glycidyl ether, phenol polyethylene oxide glycidyl ether, etc. And monoepoxy compounds are exemplified. Further, metal soaps such as calcium stearate and lead stearate, organometallic compounds such as dibutyltin dilaurate and dibutylmalate, hydrotalcite compounds which are used as stabilizers for polyvinyl chloride resins can be used. These can be used alone or in combination. The stabilizer is preferably added in an amount of 1 to 5% by weight (in terms of solid content) with respect to the oxidized chlorinated polyolefin.
[0015]
In the present invention, the oxidation-treated chlorinated polyolefin obtained by the above method is reacted with an acrylic monomer having an ethylenically unsaturated bond using a polymerization initiator in the presence of a polar solvent, thereby graft copolymer. A polymer is obtained.
[0016]
Examples of the polar solvent used in the present invention include ester solvents and ketone solvents. Examples of the ester solvent include ethyl acetate and butyl acetate. Examples of the ketone solvent include acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, and the like. These may be used alone or in combination. The amount of the polar solvent during the reaction is preferably such that the solid content concentration of the oxidized chlorinated polyolefin is in the range of 40 to 80% by weight. Outside this range, the graft efficiency of the acrylic monomer having an ethylenically unsaturated bond is lowered, and the solution properties are disadvantageous.
[0017]
Moreover, in this invention, you may react using the mixed solvent which mixed the alicyclic solvent in the range of 30 wt% or less with the said polar solvent. Examples of the alicyclic solvent include cyclohexane, methylcyclohexane, ethylcyclohexane, dimethylcyclohexane, cyclopentane, methylcyclopentane, ethylcyclopentane, and p-menthane. If the alicyclic solvent exceeds 30 wt% in the mixed solvent, the graft efficiency of the acrylic monomer having an ethylenically unsaturated bond is lowered, not only the solution properties are bad, but also other resins such as urethane to be used in combination. The compatibility of is also unfavorable.
[0018]
The polymerization initiator used for the reaction can be appropriately selected from known ones, but an organic peroxide is preferable. For example, benzoyl peroxide, dialkyl peroxide, ketone peroxide, peroxy ester, diacyl peroxide and the like can be mentioned. Moreover, reaction temperature can be implemented in the range below normal temperature-the boiling point of a solvent, and 1-10 hours are suitable for reaction time.
[0019]
The acrylic monomer having an ethylenically unsaturated bond used in the present invention is an acrylic monomer having one ethylenically unsaturated bond in one molecule, such as glycidyl acrylate or glycidyl methacrylate. , 2-hydroxyethyl acrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, acrylic acid or methacrylic acid. These may be used alone or in combination.
[0020]
In the present invention, the ratio of the acrylic monomer having an ethylenically unsaturated bond to the oxidized chlorinated polyolefin is preferably in the range of 1 to 50 wt%. If it is less than 1 wt%, the compatibility with other resins such as urethane resin in the solvent is poor. If it exceeds 50 wt%, not only does the solubility in the above-mentioned solvent worsen, but an insoluble homopolymer is produced and sometimes precipitated, which is not preferable as a resin for printing ink.
[0021]
The resin composition for printing ink of the present invention is obtained by further blending an alicyclic solvent with the graft polymer obtained by the above method. As the alicyclic solvent, those described above can be used. The ink resin composition of the present invention is preferably blended so that the alicyclic solvent is in a proportion of 10 to 90 wt% with respect to the total solvent content. If the alicyclic solvent is less than 10 wt% or more than 90 wt%, the solution properties are poor, which is not preferable.
[0022]
The resin composition for printing ink of the present invention preferably has a resin solid content concentration of 30 to 70 wt% from the viewpoint of handling during ink production. The resin composition for printing ink of the present invention may be used as an ink as it is, but within a range not inhibiting the effect of the present invention, a resin such as polyurethane resin, polyamide resin, polyester polyol, cellulose acetate butyrate, nitrified cotton, You may add and use a pigment, a solvent, and another additive.
[0023]
[Action]
A feature of the present invention is that a polar solvent or a mixed solvent of a polar solvent and an alicyclic solvent is used as a solvent when reacting an oxidation-treated chlorinated polyolefin and an acrylic monomer having an ethylenically unsaturated bond. By using it, it is the point that it is excellent in compatibility with resin for inks, such as a urethane resin, a polyester resin, and nitrocellulose, and can obtain the resin composition for inks with favorable high temperature stability.
[0024]
In addition, in order to increase the compatibility between the oxidized chlorinated polyolefin and urethane resin, polyamide resin, nitrocellulose, etc., an acrylic monomer having an ethylenically unsaturated bond is introduced into the oxidized chlorinated polyolefin, It is considered important to increase the polarity of the resin. Further, graft copolymer obtained by graft polymerization of an oxidation-treated chlorinated polyolefin and an acrylic monomer having an ethylenically unsaturated bond in the presence of a polar solvent or a mixed solvent of a polar solvent and an alicyclic solvent. It seems that dissolving the coalescence in the alicyclic solvent also contributes to increasing the compatibility with each resin.
[0025]
【Example】
EXAMPLES Next, although an Example demonstrates this invention still in detail, this invention is not limited to this.
[0026]
(Prototype example-1)
300 g of isotactic polypropylene having a melt viscosity of about 4000 mPa · s at 160 ° C. was charged into a glass-lined reaction kettle. 5 L of chloroform was added, and chlorine gas and oxygen gas were blown while irradiating ultraviolet rays under a pressure of ² kg / cm ² , and chlorinated to a functional group index of 20% and a chlorine content of 32 wt%. After completion of the reaction, 18 g of an epoxy compound (Eposizer W-100EL, manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc.) was added as a stabilizer, and an extruder equipped with a vent equipped with a suction part for solvent removal on the screw shaft part (biaxial extrusion) Machine KZW40-34MG, manufactured by Technobel Co., Ltd.) to remove the solvent and solidify. The obtained oxidized chlorinated polypropylene had a weight average molecular weight of 11,000.
[0027]
(Prototype example-2)
300 g of isotactic polypropylene having a melt viscosity at 160 ° C. of about 4200 mPa · s is put into a glass-lined reaction kettle, 5 L of chloroform is added, chlorine gas is irradiated with ultraviolet rays under a pressure of ² kg / cm ^2. Then, oxygen gas was blown in to chlorinate the functional group index to 23% and the chlorine content to 39 wt%. After completion of the reaction, 18 g of an epoxy compound (Epiol SB, manufactured by NOF Corporation) was added as a stabilizer, and the solvent was removed and solidified in the same manner as in Prototype Example 1. The obtained oxidized chlorinated polypropylene had a weight average molecular weight of 18,000.
[0028]
(Prototype example-3)
300 g of isotactic polypropylene having a melt viscosity at 160 ° C. of about 4200 mPa · s is put into a glass-lined reaction kettle, 5 L of chloroform is added, chlorine gas is irradiated with ultraviolet rays under a pressure of ² kg / cm ^2. Then, oxygen gas was blown in to chlorinate the functional group index to 18% and the chlorine content to 68 wt%. After completion of the reaction, 18 g of an epoxy compound (Epiol SB, manufactured by NOF Corporation) was added as a stabilizer, and the solvent was removed and solidified in the same manner as in Prototype Example 1. The resulting oxidized chlorinated polypropylene had a weight average molecular weight of 10,000.
[0029]
(Example-1)
To a four-necked flask equipped with a stirrer, a thermometer, a reflux condenser, and a nitrogen gas introduction tube, 380 g of the oxidized chlorinated polypropylene obtained in Prototype Example-1 and 200 g of ethyl acetate were charged and heated and dissolved at 70 ° C. Next, 3.8 g of benzoyl peroxide (hereinafter abbreviated as BPO) was added and held for 10 minutes, and then 20 g of 2-hydroxyethyl methacrylate (hereinafter abbreviated as 2-HEMA) was added over 3 hours. Thereafter, the post reaction was carried out for 3 hours while maintaining the temperature at 70 ° C. to obtain a graft copolymer solution. Furthermore, 200 g of methylcyclohexane (hereinafter abbreviated as MCH) was added to obtain a resin composition having a solid content concentration of 50 wt%.
[0030]
(Example-2)
The reactor used in Example-1 was charged with 400 g of oxidized chlorinated polypropylene obtained in Prototype Example-2, 40 g of MCH, and 360 g of ethyl acetate, and dissolved by heating at 70 ° C. Next, 3.8 g of BPO was added and held for 10 minutes, and then 20 g of 2-HEMA was added over 3 hours. Thereafter, the post reaction was carried out for 3 hours while maintaining the temperature at 70 ° C. to obtain a graft copolymer solution. Furthermore, 20 g of MCH was added to obtain a resin composition having a solid content concentration of 50 wt%.
[0031]
(Example-3)
The reactor used in Example-1 was charged with 320 g of oxidized chlorinated polypropylene obtained in Prototype Example-2, 20 g of MCH, and 150 g of ethyl acetate, and dissolved by heating at 70 ° C. Next, 3.8 g of BPO was added and held for 10 minutes, and then 80 g of 2-HEMA was added over 3 hours. Thereafter, a post-reaction was carried out for 3 hours while maintaining the temperature at 70 ° C. to obtain a graft copolymer solution. Further, 230 g of MCH was added to obtain a resin composition having a solid content concentration of 50 wt%.
[0032]
(Example-4)
The reactor used in Example-1 was charged with 380 g of oxidized chlorinated polypropylene obtained in Prototype Example-2, 20 g of MCH, and 150 g of ethyl acetate, and dissolved by heating at 70 ° C. Next, 3.8 g of BPO was added and held for 10 minutes, and then 20 g of glycidyl methacrylate (hereinafter abbreviated as GMA) was added over 3 hours. Thereafter, a post-reaction was carried out for 3 hours while maintaining the temperature at 70 ° C. to obtain a graft copolymer solution. Further, 230 g of MCH was added to obtain a resin composition having a solid content concentration of 50 wt%.
[0033]
(Example-5)
The reactor used in Example-1 was charged with 400 g of the oxidized chlorinated polypropylene obtained in Prototype Example-1, 40 g of ethylcyclohexane (hereinafter abbreviated as ECH), and 200 g of ethyl acetate, and heated and dissolved at 70 ° C. Next, 3.8 g of BPO was added and held for 10 minutes, and then 20 g of 2-HEMA was added over 3 hours. Thereafter, a post-reaction was carried out for 3 hours while maintaining the temperature at 70 ° C. to obtain a graft copolymer solution. Further, 180 g of ECH was added to obtain a resin composition having a solid content concentration of 50 wt%.
[0034]
(Comparative Example-1)
The reactor used in Example-1 was charged with 380 g of oxidized chlorinated polypropylene obtained in Prototype Example-1 and 400 g of MCH, and heated and dissolved at 70 ° C. Next, 3.8 g of BPO was added and held for 10 minutes, and then 20 g of 2-HEMA was added over 3 hours. Thereafter, the post reaction was carried out for 3 hours while maintaining the temperature at 70 ° C. to obtain a graft copolymer solution. The obtained graft copolymer solution had a solid content concentration of 50 wt%, which was used as a resin composition.
[0035]
(Comparative Example-2)
The reactor used in Example-1 was charged with 380 g of the oxidized chlorinated polypropylene obtained in Prototype Example-2 and 400 g of ethyl acetate and dissolved by heating at 70 ° C. Next, 3.8 g of BPO was added and held for 10 minutes, and then 20 g of 2-HEMA was added over 3 hours. Thereafter, the post reaction was carried out for 3 hours while maintaining the temperature at 70 ° C. to obtain a graft copolymer solution. The obtained graft copolymer solution had a solid content concentration of 50 wt%, which was used as a resin composition.
[0036]
(Comparative Example-3)
The reactor used in Example-1 was charged with 380 g of oxidized chlorinated polypropylene obtained in Prototype Example-3, 200 g of MCH, and 200 g of ethyl acetate, and heated and dissolved at 70 ° C. Next, 3.8 g of BPO was added and held for 10 minutes, and then 20 g of 2-HEMA was added over 3 hours. Thereafter, the post reaction was carried out for 3 hours while maintaining the temperature at 70 ° C. to obtain a graft copolymer solution. The obtained graft copolymer solution had a solid content concentration of 50 wt%, which was used as a resin composition.
[0037]
(Comparative Example-4)
The reactor used in Example-1 was charged with 400 g of the oxidized chlorinated polypropylene obtained in Prototype Example-1, 200 g of MCH, and 200 g of ethyl acetate, dissolved by heating at 70 ° C., and oxidized chlorinated with a solid content of 50 wt%. A polypropylene solution was obtained. This was made into the resin composition.
[0038]
(Comparative Example-5)
The reactor used in Example-1 was charged with 400 g of the oxidized chlorinated polypropylene obtained in Prototype Example-2, 47 g of MCH, and 267 g of ethyl acetate and dissolved by heating at 60 ° C. Thereafter, 71 g of a polyester polyol having a hydroxyl value of 112 KOHmg / g obtained by condensation polymerization of 2,2,4-trimethylhexanediol and adipic acid and 31 g of isophorone diisocyanate were added and reacted for 8 hours. Next, 6 g of isophoronediamine, 85 g of MCH, and 101 g of isopropyl alcohol (hereinafter abbreviated as IPA) were added, and the mixture was reacted at 40 ° C. for 2 hours with stirring. The resulting urethane-modified oxidized chlorinated polypropylene solution had a solid content concentration of 50 wt%, and this was used as a resin composition.
[0039]
The raw materials and reaction conditions used in Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 4 are shown in Table 1.
[0040]
[Table 1]

[0041]
Next, the following tests were conducted on the resin compositions obtained in each Example.
[0042]
-High temperature stability About the resin composition obtained in Examples 1-5 and Comparative Examples 1-5, the time-dependent change of the color number (Gardner color number) immediately after manufacture and after storing for 1 month at 50 degreeC was investigated. The results are shown in Table 2.
[0043]
Compatibility test Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 5 and the resin urethane composition (Samprene IB-422, Sanyo Chemical Industries) or polyester resin (Desmophen 670, Sumitomo Bai) Urethane Co., Ltd.) was mixed at a solid content weight ratio of 1/9, and the total resin concentration was adjusted to 30 wt% with ethyl acetate. The state of the obtained mixed resin solution was visually determined. The results are shown in Table 2. In the table, the evaluation criteria are ◎: Clear (no separation), ×: Poor (with precipitation).
[0044]
[Table 2]
Table 2 High temperature stability and compatibility test results

[0045]
-Adhesion test Using the mixed resin solution (30 wt% solution) used in the compatibility test, the following materials were mixed and kneaded with a paint shaker to prepare a white printing ink.
Mixed solution 40 parts Pigment (titanium white) 30 parts Ethyl acetate 20 parts
15 parts of the IPA obtained was applied to a stretched polypropylene film (OPP), a polyester film (PET), and a nylon film (NY) with a # 10 Meyer bar. Cellophane tape was affixed to the coated surface, and the state of the coated surface was observed when the cellophane tape was rapidly removed. The results are shown in Table 3. In the table, ◎: extremely good, ◯: good, Δ: slightly bad, x: bad.
[0046]
[Table 3]
Table 3 Adhesion test results

[0047]
【The invention's effect】
From the results of Tables 2 and 3, the resin composition for printing ink of the present invention is excellent in high temperature stability and excellent in compatibility with a urethane resin or polyester resin for ink. Moreover, since it has the outstanding adhesiveness with respect to various films, such as OPP, PET, and NY, it turns out that it is industrially useful.
Furthermore, since the resin composition for printing ink of the present invention does not use an aromatic solvent such as toluene at all even in the production process, it is environmentally superior.

Claims

In the presence of a mixed solvent of a polar solvent and 30 wt % or less of an alicyclic solvent, the oxidation-treated chlorinated polyolefin having a weight average molecular weight of 3000 to 50000 and a chlorine content of 10 to 50 wt% has an ethylenically unsaturated bond. A method for producing a resin composition for printing ink, further comprising mixing an alicyclic solvent with a graft copolymer obtained by reacting an acrylic monomer.

The manufacturing method of the resin composition for printing inks of Claim 1 which mixes an alicyclic solvent so that it may become the range of 10-90 wt% with respect to the total solvent content.

The method for producing a resin composition for printing ink according to claim 1 or 2, wherein the ratio of the acrylic monomer having an ethylenically unsaturated bond to the oxidized chlorinated polyolefin is 1 to 50 wt%.