JP4475382B2 - 水性インキ用添加剤および水性インキ - Google Patents

Description

本発明は、水性インキ用添加剤及び水性インキに関し、特には光沢及びスベリ性に優れた水性インキ用添加剤とそれを用いた水性インキに関する。

水性インキは、環境への配慮、省資源などの点から従来の溶剤系インキに代わって、段ボール等への印刷インキなどの用途に広く使用される様になってきた。使用される用途からくる物性要求に応えるため、種々の改良がなされてきた。印刷インキに求められる重要な特性に耐摩擦性があるが、樹脂を主成分とする水性インキだけでは、耐摩擦性が低い為、ワックス類等の添加剤などを添加することで、耐摩擦性の付与が図られてきた。

しかし、ワックス類等の添加剤を添加することによりインキ印刷物での耐摩擦性が向上する一方、塗膜の光沢低下や、スベリ過ぎが起こる。この為光沢低下が起きず適度なスベリ性の水性インキ用添加剤及び水性インキが強く求められている。

水性インキに良好な耐摩擦性を付与し且つ、光沢低下が少なく適度なスベリ性を付与する水性インキ用添加剤及び水性インキを提供すること。

本発明は融点が１１０〜１３０℃のポリエチレンワックス（Ａ）を、平均炭素数が３０〜５０である脂肪族１級アルコールにエチレンオキシドを付加重合した分子量が７００〜２４００の界面活性剤（Ｂ）および平均炭素数が３０〜５０である脂肪族１級アルコールにエチレンオキシドを付加重合したＨＬＢ値３〜５の界面活性剤（Ｃ）の存在下に水中に分散してなる水性インキ用添加剤であって、
前記界面活性剤（Ｂ）がＨＬＢ値６〜１４であり、かつ、前記界面活性剤（Ｃ）は界面活性剤（Ｂ）１００重量部に対して１〜６重量部である水性インキ用添加剤に関する。

また、本発明はポリエチレンワックス（Ａ）の６０℃における針入度が５以下である前記水性インキ用添加剤に関する。

また、本発明はポリエチレンワックス（Ａ）の分散粒子の平均粒子径が０．５〜１０μｍである前記水性インキ用添加剤に関する。

また、本発明はポリエチレンワックス（Ａ）の分子量が１０００〜３０００でありかつ分散度が１．１０以下である前記水性インキ用添加剤に関する。

また、本発明は前記水性インキ用添加剤を水性インキに添加してなる水性インキに関する。
また、本発明は、融点が１１０〜１３０℃のポリエチレンワックス（Ａ）を、
平均炭素数が３０〜５０である脂肪族１級アルコールにエチレンオキシドを付加重合した、分子量が７００〜２４００の、ＨＬＢ値６〜１４である界面活性剤（Ｂ）および前記界面活性剤（Ｂ）１００重量部に対して１〜６重量部の、平均炭素数が３０〜５０である脂肪族１級アルコールにエチレンオキシドを付加重合したＨＬＢ値３〜５の界面活性剤（Ｃ）の存在下に水中に分散することを特徴とする水性インキ用添加剤の製造方法に関する。

本発明の水性インキ用添加剤は良好な耐摩擦性を付与しつつ、光沢低下が少なく適度なスベリ性の水性インキを提供できるようになった。

本発明の水性インキ用添加剤は、融点が１１０〜１３０℃のポリエチレンワックス（Ａ）を、平均炭素数が３０〜５０である脂肪族１級アルコールにエチレンオキシドを付加重合した、分子量が７００〜２４００の、ＨＬＢ値６〜１４である界面活性剤（Ｂ）および前記界面活性剤（Ｂ）１００重量部に対して１〜６重量部の、平均炭素数が３０〜５０である脂肪族１級アルコールにエチレンオキシドを付加重合したＨＬＢ値３〜５の界面活性剤（Ｃ）の存在下に水中に分散してなる水性インキ用添加剤である。

本発明におけるポリエチレンワックス（Ａ）とはエチレンの重合体を指す。ポリエチレンワックス（Ａ）の融点が１１０℃未満であると耐摩擦性が低下し、融点が１３０℃より高いと平均粒子径が大きくなり光沢が低下し滑り性が大きくなって好ましくない。融点はＡＳＴＭ Ｄ１２７に定義される方法で測定する。本発明におけるポリエチレンワックス（Ａ）は分岐構造のものでもよいが、直鎖構造のものがより好ましい。分岐構造のポリエチレンワックスは直鎖構造のポリエチレンワックスに比べて同じ分子量でも融点が低くまた柔らかくなり、耐摩擦性が低下するため好ましくないことがある。
また本発明におけるポリエチレンワックス（Ａ）の分子量が１０００〜３０００でありかつ分散度が１．１０以下であることが好ましい。分子量が１０００未満では耐摩擦性が低下し、分子量が３０００より大きいと平均粒子径が大きくなり耐摩擦性に優れるが光沢低下及び滑りすぎが起こる。分散度とは重量平均分子量Ｍｗを数平均分子量Ｍｎで割ったものである。

界面活性剤の分子構造は長鎖脂肪族１級アルコールの分岐構造のあるものも含むが直鎖構造のものがより好ましい。分岐構造であるとポリエチレンワックス（Ａ）を分散する能力が低下し、粒子径が大きくなる。また、ここでの長鎖脂肪族１級アルコールとは平均炭素数が３０から５０のものである。

また本発明において界面活性剤（Ｂ）のＨＬＢ値が６より小さいか、１４より大きいとポリエチレンワックス（Ａ）からなる分散粒子の平均粒子径が大きくなり光沢低下及び滑り性が大きくなって好ましくない。
本発明において界面活性剤（Ｂ）の分子量は浸透圧法にて測定し、数平均分子量Ｍｎとして表す。
界面活性剤（Ｂ）の分子量は、７００〜２４００であることが好ましいが、更に好ましくは１１００〜１４００である。界面活性剤（Ｂ）の分子量が小さかったり、大きかったりするとポリエチレンワックス（Ａ）の分散粒子径が大きすぎたり、分散安定性が悪くなり好ましくない。

さらにポリエチレンワックス（Ａ）は界面活性剤（Ｂ）の他に長鎖脂肪族１級アルコールにエチレンオキシドを付加重合したＨＬＢ値３〜５の界面活性剤（Ｃ）を併用することで分散粒子の平均粒子径を２〜３μｍにコントロールでき、耐摩擦性、光沢、スベリ性のバランスが図れる。

さらに本発明にて使用される界面活性剤（Ｃ）は界面活性剤（Ｂ）１００重量部に対して０．０１〜１０重量部併用することが好ましく、１〜６重量部であることが更に好ましい。

本発明におけるポリエチレンワックス（Ａ）の６０℃における針入度が５以下であるものが良好な耐摩擦性を与えるため好ましい。ワックスがこれより柔らかい（針入度の値が大きい）と耐摩擦性が低下する。尚、針入度の測定はＡＳＴＭ Ｄ１３２１の方法により行う。

本発明にて使用される界面活性剤（Ｂ）はポリエチレンワックス（Ａ）に対して重量比で１２〜３５であることが好ましい。界面活性剤（Ｂ）の上記重量比が１２より少ないとポリエチレンワックスの分散性の低下が起こり粒子径が大きくなり光沢の低下が起こる或いは分散安定性が低下し、添加剤の水と有効成分とが分離する。また、界面活性剤（Ｂ）の上記重量比３５より多いと粒子の微粒化が起こり、耐摩擦性が低下する。

また、本発明において得られる水性インキ用添加剤はポリエチレンワックス（Ａ）の分散粒子の平均粒子径が０．５〜１０μｍであることが好ましく、２〜３μｍであることが更に好ましい。粒子径が小さいと光沢が良好となるが耐摩擦性が劣る傾向にあり、また極度に滑りにくくなる。反対に平均粒子径が大きくなると耐摩擦性が良好となるが光沢低下及び滑りすぎが生じる。ここでの平均粒子径はレーザー回折／散乱式粒度分布測定装置により測定したメジアン径である。

さらに本発明の水性インキ用添加剤にはポリエチレンワックス（Ａ）、界面活性剤（Ｂ）、界面活性剤（Ｃ）以外にも防腐剤、ｐＨ調整剤等の添加剤を加えることもできる。

本発明の水性インキ用添加剤はフレキソインキ、グラビアインキ、オーバープリンティングニス等特に限定はなく全ての水性インキに用いることができる。

本発明の水性インキ用添加剤は水性インキに対して、０．１〜１０重量％好ましくは１〜５重量％の範囲で添加される。
（実施例１）

以下に本発明の好適な実施例及び比較例を挙げ、本発明を具体的に説明するが、これらの実施例はいかなる点においても本発明の範囲を限定するものではない。なお、例中、部は重量部を表す。

本発明における各種の特性値の測定方法は以下の方法で行った。
（１）水分散体の平均粒子径（μｍ）
レーザー回折／散乱式粒度分布測定装置により測定、メジアン径を平均粒子径とした。

（２）水性インキの耐摩擦性評価
水性インキを印刷する基材：Ｋライナー紙（王子製紙（株）製）
水性インキ：アクアコンテＧＮ３９藍の耐摩擦剤無添加品（東洋インキ製造製のアクアコンテＧＮ３９藍で耐摩擦剤を添加していない特別試作品）
耐摩擦性評価方法：
1)上記基材にＫロックスローラー１８０線にてインキを塗工する。
2)室温で１日放置乾燥する。
3)学振型摩擦堅牢度試験機（テスター産業（株）製）使用
摩擦紙 Ｋライナー紙（王子製紙（株）製）
荷重・摩擦回数 ５００ｇ×５００回
4)評価 インキ塗工面を摩擦子に取り付けたＫライナー紙で擦り、インキがＫライナー紙に転写した度合いを目視によって、下記基準により５段階評価を行う。
５：インキがほとんど転写しない
４：全面積の約２０％にインキが転写する。
３：全面積の約５０％にインキが転写する。
２：全面積の約８０％にインキが転写する。
１：ほぼ全面にインキが転写する。
判定：上記評価で４以上を合格とする。

（３）水性インキのスベリ性評価
印刷基材及びインキ、印刷物作成条件は上記と同様
スベリ性（スベリ角）評価方法
1)東洋精機製滑り角測定装置使用
荷重：試験片（３ｃｍ×３ｃｍ）に対し２００ｇ
2)上記にて印刷した紙を印刷面／印刷面および印刷面／非印刷面を合わせ繰り返し８回測定を行い（同一カ所）、平均を算出する。
判定：印刷面／印刷面で １５〜２０°でなおかつ
印刷面／非印刷面で１６〜２１°を良好、合格とした。

（４）水性インキの光沢評価
印刷基材及びインキ、印刷物作成条件は上記と同様
マイクロトリグロス（ＢＹＫ社製）にて測定。６０度角反射測定値。５回測定の平均値
判定：光沢値１２以上を良好、合格とした。

界面活性剤（Ｂ）及び（Ｃ）の製造方法
耐熱耐圧容器に長鎖脂肪族１級アルコールと水酸化カリウムを入れ密閉し容器内の酸素を窒素で置換し完全に追い出す。その後攪拌加温しながら完全に溶解する。その後カリウムアルコラート生成と共に生じる水を真空ポンプにて減圧にして取り除く。そこへエチレンオキシドを充填したボンベを接続し容器内を攪拌しながら圧力の上昇に充分注意しつつ徐々にエチレンオキシドを添加する。目的量添加した後更に加熱攪拌し、完全に反応させる。内容物を取り出し、不純物を吸着剤で吸着後フィルターで除去し、目的の界面活性剤を得た。
使用した長鎖脂肪族１級アルコールは表１の通りである。
水性インキ用添加剤製造方法
ポリエチレンワックス３２部、界面活性剤８部、水６０部を圧力容器に仕込みゆっくり攪拌しながら１３０℃へ加熱する。１３０℃に達したら攪拌速度を上げ３０分攪拌する。その後、冷却し取り出し、目的の水性インキ用添加剤を得る。加熱温度は反応に使用するポリエチレンワックスの融点に合わせ加熱温度を上下させる。得られた水性インキ用水性添加剤の処方を表２に示す。
なお、実施例１〜３は参考例である。

添加剤のインキ化
水性インキ用添加剤製造方法で試作した水性添加剤を、前記の水性インキ９０部に対し１．５部添加、攪拌し試料とした。これを前記耐摩擦性評価方法、スベリ性評価方法、光沢評価方法に従い、Ｋライナーに塗工し室温で１日間乾燥した後、各評価を行った。物性結果を表３に記した。
なお、実施例１〜３は参考例である。

ポリエチレンワックス（Ａ）
１ 分子量 850 融点 107℃ 針入度 1.0／25℃ 7.5／60℃ 分散度 1.08
２ 分子量 1000 融点 110℃ 針入度 1.0／25℃ 4.5／60℃ 分散度1.08
３ 分子量 2000 融点 126℃ 針入度 0.5／25℃ 1.5／60℃ 分散度1.10
４ 分子量 3000 融点 129℃ 針入度 0.5／25℃ 1.0／60℃ 分散度1.10
５ 分子量 4000 融点 132℃ 針入度 0.5／25℃ 1.0／60℃ 分散度1.20

界面活性剤（Ｂ）
１ 分子量 630 HLB値 8
２ 分子量 780 HLB値 6
３ 分子量1400 HLB値 10
４ 分子量2330 HLB値 14
５ 分子量2750 HLB値 16

界面活性剤（Ｃ）
１ 分子量 820 HLB値 3
２ 分子量 930 HLB値 5

Claims (6)

1. 融点が１１０〜１３０℃のポリエチレンワックス（Ａ）を、平均炭素数が３０〜５０である脂肪族１級アルコールにエチレンオキシドを付加重合した分子量が７００〜２４００の界面活性剤（Ｂ）および平均炭素数が３０〜５０である脂肪族１級アルコールにエチレンオキシドを付加重合したＨＬＢ値３〜５の界面活性剤（Ｃ）の存在下に水中に分散してなる水性インキ用添加剤であって、
   前記界面活性剤（Ｂ）がＨＬＢ値６〜１４であり、かつ、前記界面活性剤（Ｃ）は界面活性剤（Ｂ）１００重量部に対して１〜６重量部である水性インキ用添加剤。
2. ポリエチレンワックス（Ａ）の６０℃における針入度が５以下である請求項１記載の添加剤。
3. ポリエチレンワックス（Ａ）の分散粒子の平均粒子径が０．５〜１０μｍである請求項１または２記載の添加剤。
4. ポリエチレンワックス（Ａ）の分子量が１０００〜３０００でありかつ分散度が１．１０以下である請求項１ないし３いずれか記載の添加剤。
5. 請求項１ないし４いずれか記載の水性インキ用添加剤を水性インキに添加してなる水性インキ。
6. 融点が１１０〜１３０℃のポリエチレンワックス（Ａ）を、
   平均炭素数が３０〜５０である脂肪族１級アルコールにエチレンオキシドを付加重合した、分子量が７００〜２４００の、ＨＬＢ値６〜１４である界面活性剤（Ｂ）および前記界面活性剤（Ｂ）１００重量部に対して１〜６重量部の、平均炭素数が３０〜５０である脂肪族１級アルコールにエチレンオキシドを付加重合したＨＬＢ値３〜５の界面活性剤（Ｃ）の存在下に水中に分散することを特徴とする水性インキ用添加剤の製造方法。