JP5673881B1 - 活性エネルギー線硬化型コーティングワニスおよびその印刷物 - Google Patents
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Abstract
Description
本法規制の内容としては、インキあるいはコーティングワニスに原料について一定の毒性や環境ホルモンの疑いが報告されている物質を使用禁止とした上で、さらに使用される個々原料についても食品内容物への移行制限量を厳しく制限するものである。その移行制限量はppbオーダーと非常に微量でありインキ設計上では大変厳しいものであるといえるが、一方、世界市場全体における大手食品メーカーあるいは食品パッケージメーカーはそれぞれ自社規制として「Swiss Ordinance (RS817.023.21)」と同水準の規制を設定し運用を始めている傾向にあり、本レベルの低移行性が食品包装用インキ全般に求められるようになってきている。特にコーティングワニスに関しては、インキと比較して印刷物における膜厚が大きく、また印刷物の最表面を構成することが多いことから構成原料の移行に対するリスクが大きいといえる。
特許文献1、3はフィルム上での紫外吸収スペクトルの測定でありppbオーダーの定量測定は困難であるうえに、特許文献3に関しては加圧条件と放置時間が比較的軽微である。さらに特許文献2は印刷物からインキ原料が移行していると想定されるフィルムを、蒸留水にて抽出しているが、「Swiss Ordinance (RS817.023.21)」をはじめとした規制レベルの内容では実際の食品包装内容物を想定し高濃度のアルコール水溶液を用いるのが適当であり、また温度と放置時間についても市場要求レベルを満たしているとはいえない。加えて、一般に活性エネルギー線硬化型インキに用いるラジカル重合性モノマーあるいはオリゴマーの多くは光吸収波長を有しておらず特許文献2のような紫外可視吸光光度計での検出は困難である。
特許文献1、3に関しては主に光重合開始剤または増感剤の移行低減に関するものであり、架橋反応に関係するもう一方の主成分であるラジカル重合性モノマーあるいはオリゴマーの移行低減については触れていない。
光重合開始剤(B)とを含有し、下記(1)〜(5)を特徴とする活性エネルギー線硬化型コーティングワニスに関する。
(1)(メタ)アクリレート化合物(A)が、1分子あたりのアクリレート官能基数が3以上、かつ重量平均分子量500〜2000の化合物のみで構成される。
(2)(メタ)アクリレート化合物(A)が、(メタ)アクリレート分子当量120〜200の(メタ)アクリレート化合物(a1)を含有し、(メタ)アクリレート化合物(A)全量中、(メタ)アクリレート化合物(a1)が50重量%以上である。
(3)前記(メタ)アクリレート化合物(a1)が、分子内に1以上のエチレンオキサイド付加体を有する。
(4)光重合開始剤(B)が、重量平均分子量300〜2000の化合物のみで構成される。
(5)光重合開始剤(B)が、活性エネルギー線硬化型コーティングワニス全量中、0.1〜15.0重量%の範囲で含有される。
(メタ)アクリレート化合物(A)と、
光重合開始剤(B)とを含有し、下記(1)〜(5)を特徴とする活性エネルギー線硬化型コーティングワニス組成物に関する。
(1)(メタ)アクリレート化合物(A)が、1分子あたりのアクリレート官能基数が3以上、かつ重量平均分子量500〜2000の化合物のみで構成される。
(2)(メタ)アクリレート化合物(A)が、(メタ)アクリレート分子当量120〜200の(メタ)アクリレート化合物(a1)を含有し、(メタ)アクリレート化合物(A)全量中、(メタ)アクリレート化合物(a1)が50重量%以上である。
(3)前記(メタ)アクリレート化合物(a1)が、分子内に1以上のエチレンオキサイド付加体を有する。
(4)光重合開始剤(B)が、重量平均分子量300〜2000の化合物のみで構成される。
(5)光重合開始剤(B)が、活性エネルギー線硬化型コーティングワニス全量中、0.1〜15.0重量%の範囲で含有される。
ただし、重量平均分子量500未満又は2000を超える光重合開始剤が、後述する移行試験において、100ppb以下の検出、あるいは検出されない程度に微量含まれる場合を排除するものではない。
エチレンオキサイド変性ペンタエリスリトールテトラアクリレート、
エチレンオキサイド変性ジグリセリンテトラアクリレート、
エチレンオキサイド変性トリメチロールプロパントリアクリレート、
エチレンオキサイド変性ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、
が挙げられる。これらは系中において単独で使用しても2以上併用してもよい。
グリセリンポリ(2〜20)アルキレン(C3〜C20)オキサイド付加体トリ(メタ)アクリレート、
トリメチロールプロパンポリ(2〜20)アルキレン(C2〜C20)オキサイド付加体トリ(メタ)アクリレート、
トリメチロールエタンポリ(2〜20)アルキレン(C3〜C20)オキサイド付加体トリ(メタ)アクリレート、
トリメチロールヘキサンポリ(2〜20)アルキレン(C2〜C20)オキサイド付加体トリ(メタ)アクリレート、
トリメチロールオクタンポリ(2〜20)アルキレン(C2〜C20)オキサイド付加体トリ(メタ)アクリレート、
ペンタエリスリトールポリ(2〜20)アルキレン(C2〜C20)オキサイド付加体テトラ(メタ)アクリレート、
ジトリメチロールプロパンポリ(2〜20)アルキレン(C2〜C20)オキサイド付加体テトラ(メタ)アクリレート、
ジトリメチロールブタンポリ(2〜20)アルキレン(C2〜C20)オキサイド付加体テトラ(メタ)アクリレート、
ジトリメチロールヘキサンポリ(2〜20)アルキレン(C2〜C20)オキサイド付加体テトラ(メタ)アクリレート、
ジトリメチロールオクタンポリ(2〜20)アルキレン(C2〜C20)オキサイド付加体テトラ(メタ)アクリレート、
ジペンタエリスリトールポリ(2〜20)アルキレン(C2〜C20)オキサイド付加体ヘキサ(メタ)アクリレート、
トリペンタエリスリトールポリ(2〜20)アルキレン(C2 〜C20)オキサイド付加体ヘプタ(メタ)アクリレート、
トリペンタエリスリトールポリ(2〜20)アルキレン(C2 〜C20)オキサイド付加体オクタ(メタ)アクリレート等が例示されるがこれに限るものではない。
主なα-ヒドロキシアルキルフェノン化合物のモル吸光係数を表1に示す。本発明において、モル吸光係数の単位(l/mol・cm)中「l」は、体積の単位であるリットルを表している。
2-ヒドロキシ-1-[4-[4-(2-ヒドロキシ-2-メチル-プロピオニル)-ベンジル]-フェニル]-2-メチル-プロパン-1-オン、
または
オリゴ[2-ヒドロキシ-2-メチル-1-[4-(1-メチルビニル)フェニル]プロパノン]
が好ましい。
これらは単独あるいは併用されてもよいが、低黄変性を阻害しない、あるいは後述する移行試験において検出されない程度量で下記の光重合開始剤を含んでいてもよい。
(メタ)アクリレート化合物としてジペンタエリスリトールヘキサアクリレートと、ジペンタエリスリトールペンタアクリレートと、エチレンオキサイド変性(n=4)ペンタエリスリトールテトラアクリレートと、エチレンオキサイド変性(n=4)ジグリセリンテトラアクリレートと、エチレンオキサイド変性(n=4)ジトリメチロールプロパンテトラアクリレートと、エチレンオキサイド変性(n=6)トリメチロールプロパントリアクリレートと、さらに光重合開始剤として、2-ヒドロキシ-1-[4-[4-(2-ヒドロキシ-2-メチル-プロピオニル)-ベンジル]-フェニル]-2-メチル-プロパン-1-オンと、オリゴ[2-ヒドロキシ-2-メチル-1-[4-(1-メチルビニル)フェニル]プロパノン]と、重合禁止剤としてハイドロキノン(精工化学(株)製)を表2の組成(部)に従ってバタフライミキサーを用いて攪拌混合し、温度50℃にて光重合開始剤と重合禁止剤が完全に溶解させることで実施例1〜48、52、53および参考実施例49〜51、54〜56の活性エネルギー線硬化型コーティングワニス組成物を作成した。
(メタ)アクリレート化合物としてジペンタエリスリトールヘキサアクリレートと、ジペンタエリスリトールペンタアクリレートと、エチレンオキサイド変性(n=3)(n=9)トリメチロールプロパントリアクリレートと、プロピレンオキサイド変性(n=3)トリメチロールプロパントリアクリレートと、プロピレンオキサイド変性(n=4)ジグリセリンテトラアクリレートと、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレートと、トリメチロールプロパントリアクリレート、さらに光重合開始剤として、2-ヒドロキシ-1-[4-[4-(2-ヒドロキシ-2-メチル-プロピオニル)-ベンジル]-フェニル]-2-メチル-プロパン-1-オンと、オリゴ[2-ヒドロキシ-2-メチル-1-[4-(1-メチルビニル)フェニル]プロパノン]と、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトンと、2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルフォリノプロパン−1−オンと、2-(ジメチルアミノ)-1-(4-モルホリノフェニル)- 2-ベンジル-1-ブタノンと、ビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)-フェニルフォスフィンオキサイドと、2,4,6−トリメチルベンゾイル-ジフェニル-フォスフィンオキサイドと、2,4-ジエチルチオキサントンと、ベンゾフェノンと、重合禁止剤としてハイドロキノン(精工化学(株)製)を表3の組成(部)に従ってバタフライミキサーを用いて攪拌混合し、温度50℃にて光重合開始剤と重合禁止剤が完全に溶解させることで比較例1〜45の活性エネルギー線硬化型コーティングワニス組成物を作成した。
メタルハライドランプ(アイグラフィックス(株)製)あるいは高圧水銀ランプ(アイグラフィックス(株)製)照射装置を使用し、照射出力160W/cm、照射距離10mm、コンベア速度80m/分の条件にて紫外線照射を行い、表面を綿布で擦って目視による綿布への着色の有無を「硬化性」として評価し、下記評価基準に基づいて評価を行った。上記の照射出力、照射距離条件下において、コンベア速度80m/分での照射光量は、高圧水銀ランプおよび/またはメタルハライドランプを複数本使用して印刷を行なうオフセット枚葉印刷機によるパッケージ印刷物の製造工程に対して、標準レベルを満たした照射光量といえる。
(評価基準)
○:着色なし、実用性あり。
△:微かに着色あり、実用性あり。
×:着色あり、実用性なし。
メタルハライドランプ(アイグラフィックス(株)製)あるいは高圧水銀ランプ(アイグラフィックス(株)製)照射装置を使用し、照射出力160W/cm、照射距離10mm、コンベア速度60m/分の条件にて紫外線照射を行い、得られた印刷物上のコーティングワニスにおける黄着色の程度を目視にて比較評価した。
(評価基準)
○:黄着色なし、実用性あり。
△:若干黄着色あり、実用性あり。
×:黄着色あり、実用性なし。
メタルハライドランプ(アイグラフィックス(株)製)あるいは高圧水銀ランプ(アイグラフィックス(株)製)照射装置を使用し、照射出力160W/cm、照射距離10mm、コンベア速度60m/分の条件にて紫外線照射を行い、得られた印刷物に対して、印刷面を外側にして180°折り曲げた後のコーティングワニス皮膜の状態を目視にて評価した。
(評価基準)
○:皮膜の割れなし、実用性あり。
△:若干皮膜の割れあり、実用性あり。
×:皮膜の割れあり、実用性なし。
以下いずれかの基材100cm2へ実施例1〜48、52、53、参考実施例49〜51、54〜56、比較例1〜45の活性エネルギー線硬化型コーティングワニス組成物をRIテスターを用いて0.0003g/cm2展色し、メタルハライドランプ(アイグラフィックス(株)製)照射装置を使用し、照射出力160W/cm、照射距離10mm、コンベア速度80m/分の条件にて紫外線照射を行い、
同面積のPPフィルム(シーダムアクア、厚み0.2mm:シーダム(株)製)を重ねて0.02kg/cm2の荷重付加にて25℃・50%環境条件下、10日間放置した。その後、PPフィルムをエタノール100ml中へ60℃・50%環境条件下、10日間浸漬し、得られたエタノールをWaters製LC-MS(高速液体クロマトグラフ質量分析
計)にて分析を行なった。エタノール中に存在する(メタ)アクリレート化合物と光重合開始剤がそれぞれ100ppb未満の濃度であれば低移行性良好(○)、100ppb以上の濃度で検出が確認された場合低移行性に欠ける(×)と評価した。
(評価基準)
○:検出量100ppb未満、移行性良好
×:検出量100ppb以上、低移行性不良
基材:それぞれ厚み2.0mm以下である商業用印刷用紙(アート紙、コート紙、上質紙、マットコート紙)、厚紙(ボール紙、ミルクカートン紙、ケント紙、段ボール紙)、アルミ蒸着紙、合成紙(ユポ紙)
実施例1〜48、52、53、参考実施例49〜51、54〜56、比較例1〜45の活性エネルギー線硬化型コーティングワニス組成物を、小森コーポレーション社製枚葉印刷機リスロン26(コーター機付き)を用いて、PEコート紙(トーエーパックカートン:北越製紙(株)製)上へ印刷を行なった。得られた印刷物を再度印刷機の基材供給部へ設置し、毎時10000枚の速度にて紙通し試験を行って基材が印刷機中を良好に通過するか検証した。基材が帯電するなどして適切な移動方向や間隔が保てなくなった場合、印刷機のライン上で基材が止まってしまう。紙通し試験開始から1000枚問題なく基材を通過させることができた場合、ライン適性良好(○)とし、1000枚未満で基材が止まってしまった場合、ライン適性不良(×)と評価した。(評価基準)
○:1000枚通過、ライン適性良好
×:1000枚未満で停止、ライン適性不良
Claims (4)
- (メタ)アクリレート化合物(A)と、
光重合開始剤(B)とを含有し、下記(1)〜(6)を特徴とする食品・医療パッケージ用活性エネルギー線硬化型コーティングワニス。
(1)(メタ)アクリレート化合物(A)が、1分子あたりのアクリレート官能基数が3以上、かつ重量平均分子量500〜2000の化合物のみで構成される。
(2)(メタ)アクリレート化合物(A)が、(メタ)アクリレート分子当量120〜200の(メタ)アクリレート化合物(a1)を含有し、(メタ)アクリレート化合物(A)全量中、(メタ)アクリレート化合物(a1)が50重量%以上である。
(3)(メタ)アクリレート化合物(a1)が、
エチレンオキサイド変性ペンタエリスリトールテトラアクリレート、
エチレンオキサイド変性ジグリセリンテトラアクリレート、
エチレンオキサイド変性トリメチロールプロパントリアクリレート
およびエチレンオキサイド変性ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート
からなる群より選択される1以上の化合物である。
(4)光重合開始剤(B)が、重量平均分子量300〜2000の化合物のみで構成される。
(5)光重合開始剤(B)が、活性エネルギー線硬化型コーティングワニス全量中、0.1〜15.0重量%の範囲で含有される。
(6)光重合開始剤(B)として、
2-ヒドロキシ-1-[4-[4-(2-ヒドロキシ-2-メチル-プロピオニル)-ベンジル]-フェニル]-2-メチル-プロパン-1-オン
または
オリゴ[2-ヒドロキシ-2-メチル-1-[4-(1-メチルビニル)フェニル]プロパノン]
を含有する。 - 活性エネルギー線硬化型コーティングワニス全量中、光重合開始剤(B)がそれぞれ一化合物につき0.01〜5.0重量%の範囲で含有し、さらに光重合開始剤(B)全量として1.0〜15.0重量%含有することを特徴とする請求項1記載の食品・医療パッケージ用活性エネルギー線硬化型コーティングワニス。
- 下記基材(D)いずれか100cm2上に、0.0003g/cm2にて印刷された活性エネルギー線硬化型コーティングワニスに対し、メタルハライドランプ照射装置を使用し、照射出力160W/cm、照射距離10mm、コンベア速度80m/分の条件にて紫外線照射を行い、同面積のPPフィルム厚み0.2mm)を重ねて0.02kg/cm2の荷重付加にて25℃・50%環境条件下、10日間の放置を経てPPフィルムをエタノール100ml中へ60℃・50%環境条件下、10日間浸漬した後、そのエタノール中に存在する(メタ)アクリレート化合物(A)と光重合開始剤(B)とがそれぞれ100ppb未満の濃度であることを特徴とする請求項1又は2記載の食品・医療パッケージ用活性エネルギー線硬化型コーティングワニス。
基材(D):それぞれ厚み2.0mm以下である商業用印刷用紙(アート紙、コート紙、上質紙、マットコート紙)、厚紙(ボール紙、ミルクカートン紙、ケント紙、段ボール紙)、アルミ蒸着紙、合成紙(ユポ紙) - 基材(D)に、請求項1〜3いずれか記載の活性エネルギー線硬化性コーティングワニスを積層してなる食品・医療パッケージ用印刷物。
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