JP5873555B2

JP5873555B2 - インクジェット・コンピューター・トゥ・プレート用アルミニウム基材のためのコーティング材料ならびにその調製および使用

Info

Publication number: JP5873555B2
Application number: JP2014519398A
Authority: JP
Inventors: 延林宋; 楊　明; 明楊; 海華周; 聯明楊; 剛李
Original assignee: Institute of Chemistry of CAS
Current assignee: Institute of Chemistry of CAS
Priority date: 2011-07-13
Filing date: 2012-07-12
Publication date: 2016-03-01
Anticipated expiration: 2032-07-12
Also published as: CN102876179A; CN102876179B; EP2733183A4; WO2013007203A4; WO2013007203A1; US20140356532A1; EP2733183B1; US9493672B2; EP2733183A1; JP2014521760A; EP2733183B8

Description

本発明は、印刷プレートの分野に関連し、良好な耐摩耗性およびインク受理性を有するアルミニウム基材、特にインクジェット・コンピューター・トゥ・プレート用アルミニウム基材のためのコーティング材料、ならびにその調製方法および使用に関する。

インクジェット・コンピューター・トゥ・プレート（ＣＴＰ）技術は、インクジェット印刷装置を利用して画像を印刷基材に直接吹き付ける技術である。
現在、印刷基材には主にアルミニウム基材が応用されている。
アルミニウム基材の耐久性および解像度を改良するために、アルミニウムプレートには、通常、陽極酸化およびグレイニング処理を施すことで、その表面に一定の粗度が形成される（特許文献１参照）。
陽極酸化処理の過程で、アルミニウムプレートは必然的に大量の酸およびアルカリで前処理されるが、酸およびアルカリの廃液は比較的深刻な環境汚染を引き起こしがちであるばかりでなく、仕上がった基材の総製造原価を増加させる傾向にある。
特許文献２には、水溶性天然ポリマーおよび水溶性合成ポリマーを受像層に適用することが開示されているが、そのアルミニウム基材は依然として陽極酸化の処理を必要とする。

本発明の主目的は、ナノサイズおよび／またはミクロンサイズの酸化物粒子をポリマーに添加し、次に、アルミニウムプレートの表面に一定の粗度が形成されるように、得られたコーティング材料をアルミニウムプレートの表面に適用することによって、陽極酸化処理を回避し、環境を保護することである。

中国特許出願公開第８５１００８７５号明細書中国特許出願公開第１２９５３０７号明細書

本発明の第１の目的は、インクジェット・コンピューター・トゥ・プレート用アルミニウム基材のためのコーティング材料であって、そのコーティング材料を伴うアルミニウム基材が、グレイニングおよび陽極酸化処理を受けたアルミニウム基材の代用品になり、かつグレイニング処理および陽極処理したアルミニウム基材と類似する性能を有しうるようなコーティング材料を提供し、それによって、陽極酸化の過程で生じる酸およびアルカリの廃液が環境を汚染するのを防止するという目標を達成することである。

本発明の第２の目的は、インクジェット・コンピューター・トゥ・プレート用アルミニウム基材のためのコーティング材料の調製方法を提供することである。

本発明の第３の目的は、インクジェット・コンピューター・トゥ・プレート用アルミニウム基材のためのコーティング材料の使用を提供することである。

本発明の目標は、電解グレイニングおよび陽極酸化処理を回避すると同時に、ポリマーとナノサイズおよび／またはミクロンサイズの酸化物粒子とを含むコーティング材料をアルミニウムプレートの表面に適用することにより、結果として得られるアルミニウム基材に、グレイニング処理および陽極処理したアルミニウム基材と類似する性能を持たせることにある。
本発明では、アルミニウムプレートの表面に適当な粗さが形成されるように、ポリマーの接着性を利用して、アルミニウムプレートの表面にナノサイズおよび／またはミクロンサイズの酸化物粒子を付着させる。
得られたアルミニウム基材はインクの吸収および保水性にとって有益であり、これにより、陽極酸化処理の過程が引き金を引く環境汚染は回避される。

本発明は、コーティング材料の総重量に基づいて
ポリマー５〜４０ｗｔ％
ナノサイズおよび／またはミクロンサイズの酸化物粒子５〜３０ｗｔ％
有機溶媒残余量
を含む、インクジェット・コンピューター・トゥ・プレート用アルミニウム基材のためのコーティング材料を提供する。

ポリマーは、接着および薄膜形成の役割を果たすことができるさまざまなよく使用されるポリマーであってよい。
好ましくは、ノボラック樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン、ポリエステル、ならびに尿素−ホルムアルデヒド樹脂からなる群より選択される少なくとも１つであることができる。

エポキシ樹脂は、当分野においてよく使用されるさまざまなエポキシ樹脂であってよく、制約は何もない。
例えばエポキシ樹脂は、グリシジルエーテルエポキシ樹脂、グリシジルエステルエポキシ樹脂、グリシジルアミンエポキシ樹脂、線状脂肪族エポキシ樹脂または脂環式エポキシ樹脂であってよい。

ポリエステルは当分野においてよく使用されるさまざまなポリエステルであってよい。
例えばポリエステルは飽和ポリエステル樹脂および不飽和ポリエステル樹脂から選択される少なくとも１つであることができる。

ポリウレタンは、イソシアネートとヒドロキシル基を有する化合物との縮合によって得られる当分野においてよく使用されるさまざまな樹脂であってよく、イソシアネートと、ヒドロキシル基を有する化合物とは、当分野における従来の選択であってよい。
例えばイソシアネートは、トルエンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、パラフェニレンジイソシアネート、メチルシクロヘキシルジイソシアネートおよび１，４−シクロヘキサンジイソシアネートからなる群より選択される少なくとも１つであることができる。
ヒドロキシル基を有する化合物は、ポリカーボネートジオール、ポリエーテルトリオール、ポリエーテルジオール（例えばポリオキシプロピレングリコール、ポリオキシブチレングリコール、ポリプロピレングリコール、およびポリエチレングリコール）、ポリエステルジオールおよびポリアクリレートポリオールからなる群より選択される少なくとも１つであることができる。

酸化物は、酸化亜鉛、アルミナ、チタニア、シリカ、酸化カドミウム、セリアおよび酸化ジルコニウムからなる群より選択される少なくとも１つである。

ナノサイズおよび／またはミクロンサイズの酸化物粒子は、５ｎｍ〜３，０００ｎｍの範囲内の平均粒径を有する。
平均粒径は体積平均粒径であり、ＪｉｎａｎＷｉｎｎｅｒＰａｒｔｉｃｌｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＣｏ．，Ｌｔｄ．から市販されているＷｉｎｎｅｒ２０００ＺＤ型レーザー粒子分析計によって測定される。

有機溶媒は、エステル、アセトン、ブタノン、メタノール、エタノール、１−プロパノール、２−プロパノール、２−ブタノール、２−メチル−２−プロパノール、アルカン（例えば５〜２０個の炭素原子を有する線状アルカンまたはシクロアルカン）、トルエン、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールメチルエーテル（例えばエチレングリコールモノメチルエーテルおよびエチレングリコールジメチルエーテル）、プロピレングリコールメチルエーテル（例えばプロピレングリコールモノメチルエーテルおよびプロピレングリコールジメチルエーテル）、ジエチルエーテル、Ｎ−メチルピロリドンおよびテトラヒドロフランからなる群より選択される少なくとも１つである。

エステルは、酢酸メチル、ギ酸エチル、ギ酸プロピル（例えばギ酸イソプロピル）、酢酸エチルおよび酢酸ブチル（例えば酢酸ｎ−ブチル）からなる群より選択される少なくとも１つである。

アルカンは、ｎ−ヘプタン、ｎ−ヘキサン、ｎ−ペンタンおよびシクロヘキサンからなる群より選択される少なくとも１つである。

本発明は、インクジェット・コンピューター・トゥ・プレート用アルミニウム基材のためのコーティング材料の調製方法であって、コーティング材料が得られるように、コーティング材料の総重量に基づいて、５〜４０ｗｔ％の量のポリマー、５〜３０ｗｔ％の量のナノサイズおよび／またはミクロンサイズの酸化物粒子ならびに残余量の有機溶媒を、室温で撹拌しながら混合するステップを含む方法も提供する。

本発明は、アルミニウムプレートの表面に一定の粗さを持たせるために、電解グレイニングおよび陽極酸化処理を受けていない清浄な（アセトンおよび水ですすいでもよい）アルミニウムプレートの表面に、スピンコーティングまたはロールコーティングによって、本願のコーティング材料を適用し、次にベーキングを行うことを含む、インクジェット・コンピューター・トゥ・プレート用アルミニウム基材のためのコーティング材料の使用を、さらに提供する。
本発明のコーティング材料が、作業要件を満たすのに十分な接着力でアルミニウムプレートの表面にコーティング層を形成することができる限り、ベーキングの条件に関して特別な制約はない。

本発明のコーティング材料は、原材料が安価であり、調製方法が簡単であるという利点を有する。
本発明のコーティング材料を使用することにより、陽極酸化の過程で生じる酸およびアルカリの廃液が引き起こす環境汚染を回避することができる。
本発明のコーティング材料をスピンコーティングまたはロールコーティングによってアルミニウムプレートの表面に直接適用すると、得られたアルミニウム基材は望ましいインク吸収性および保水性を有するので、インクジェット・コンピューター・トゥ・プレート工程にそのまま使用することができ、それゆえに、後処理のステップを省くことができる。
本発明のコーティング材料とアルミニウムプレートとの間の接着力は良好である。
本発明のコーティング材料が適用されたアルミニウムプレートの表面は、コーティング材料中にナノサイズおよび／またはミクロンサイズの酸化物粒子が存在するので、高い比表面エネルギーを示し、結果として、インク吸収性の要求と環境保護の要求とをどちらも満たす。
加えて、本発明のコーティング材料を伴うアルミニウム基材の表面は良好な耐摩耗性を有すると共に、コーティング層の表面での水滴の接触角を観察することによって示されるとおり、通常のＰＳ基材の親水性に近いかそれを上回る親水性を示し、これにより、陽極酸化処理の過程が引き金を引く環境汚染を回避する。

コーティング材料の総重量に基づいて、５ｗｔ％の量のフェノール系樹脂（ＬｉａｏｎｉｎｇＰｒｏｖｉｎｃｅＳｔａｒＨａｒｂｏｒＦｒｉｃｔｉｏｎＭａｔｅｒｉａｌｓＣｏ．，Ｌｔｄ．から市販されているモデル２１２３）、３０ｗｔ％の量の酸化亜鉛（３，０００ｎｍの平均粒径を有するもの）および残余量のエチレングリコールモノエチルエーテルを、室温で撹拌しながら混合し、不純物を除去することにより、コーティング材料を得る。

電解グレイニングおよび陽極酸化処理を受けていないアルミニウムプレートを、アセトンおよび水で逐次すすいでから、プレートをベーキングする。
アルミニウムプレートの表面に必要な粗さを持たせるために、ベーキングしたプレートにスピンコーティングを使ってコーティング材料を適用し、次にベーキングを行うことによって、アルミニウム基材を得る。

コーティング材料の総重量に基づいて、４０ｗｔ％の量のフェノール系樹脂（ＱｉｎｇｄａｏＤｅｃｈｅｎＣｈｅｍｉｃａｌＣｏ．，Ｌｔｄ．から市販されているモデル２４０２）、３０ｗｔ％の量のアルミナ（５ｎｍの平均粒径を有するもの）および残余量のプロピレングリコールメチルエーテルを、室温で撹拌しながら混合し、不純物を除去することにより、コーティング材料を得る。

コーティング材料の総重量に基づいて、２５ｗｔ％の量のＭＭＡ−ＢＭＡ−ＭＡコポリマー樹脂（Ｘｉ’ａｎＯｒｇａｎｉｃＣｈｅｍｉｃａｌＩｎｄｕｓｔｒｙＰｌａｎｔから市販されているもので、３５ｗｔ％の固形分と、中国の国家標準規格ＧＢ／Ｔ１７２３−９３に掲載されている方法に従って、２５℃の温度下、Ｔｕ−４カップ粘度計で、４５ｓの粘度とを有するランダムコポリマーであり、メタクリル酸メチル由来の構造単位、メタクリル酸ブチル由来の構造単位およびメタクリル酸由来の構造単位の重量比は１：１：５である）、１５ｗｔ％の量の酸化亜鉛（２００ｎｍの平均粒径を有するもの）および残余量の酢酸エチルを、室温で撹拌しながら混合し、不純物を除去することにより、コーティング材料を得る。

電解グレイニングおよび陽極酸化処理を受けていないアルミニウムプレートを、アセトンおよび水で逐次すすいでから、プレートをベーキングする。
アルミニウムプレートの表面に必要な粗さを持たせるために、ベーキングしたプレートにロールコーティングを使ってコーティング材料を適用し、次にベーキングを行うことによって、アルミニウム基材を得る。

コーティング材料の総重量に基づいて、１５ｗｔ％の量のＭＭＡ−ＢＭＡ−ＭＡコポリマー樹脂（Ｘｉ’ａｎＯｒｇａｎｉｃＣｈｅｍｉｃａｌＩｎｄｕｓｔｒｙＰｌａｎｔから市販されているもので、２８ｗｔ％の固形分と、中国の国家標準規格ＧＢ／Ｔ１７２３−９３に掲載されている方法に従って、２５℃の温度下、Ｔｕ−４カップ粘度計で、３０ｓの粘度とを有するランダムコポリマーであり、メタクリル酸メチル由来の構造単位、メタクリル酸ブチル由来の構造単位およびメタクリル酸由来の構造単位の重量比は１：４：２である）、１０ｗｔ％の量のシリカ（５００ｎｍの平均粒径を有するもの）および残余量の酢酸ｎ−ブチルを、室温で撹拌しながら混合し、不純物を除去することにより、コーティング材料を得る。

コーティング材料の総重量に基づいて、２０ｗｔ％の量のエポキシ樹脂（ＺｈｏｎｇｓｈａｎＣｉｔｙＳａｎｘｉａｎｇＴｏｗｎｓｈｉｐＶｐｒｏＲｅｓｉｎＭａｔｅｒｉａｌＴｒａｄｉｎｇＦｉｒｍから市販されているモデル８１５）、２０ｗｔ％の量のチタニア（３００ｎｍの平均粒径を有するもの）および残余量のギ酸プロピルを、室温で撹拌しながら混合し、不純物を除去することにより、コーティング材料を得る。

コーティング材料の総重量に基づいて、３０ｗｔ％の量のポリウレタン（ＹａｎｔａｉＷａｎｈｕａＰｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅＣｏ．，Ｌｔｄ．から市販されているモデルＷＡＮＮＡＴＥＰＭ−２０２５）、１５ｗｔ％の量の酸化カドミウム（１，０００ｎｍの平均粒径を有するもの）および残余量のＮ−メチルピロリドンを、室温で撹拌しながら混合し、不純物を除去することにより、コーティング材料を得る。

コーティング材料の総重量に基づいて、４０ｗｔ％の量の不飽和ポリエステル樹脂（ＪｉｎａｎＬｖｚｈｏｕＣｏｍｐｏｓｉｔｅＭａｔｅｒｉａｌＣｏ．，Ｌｔｄ．から市販されているモデル９０２＃）、１０ｗｔ％の量のジルコニア（５００ｎｍの平均粒径を有するもの）および残余量の酢酸エチルを、室温で撹拌しながら混合し、不純物を除去することにより、コーティング材料を得る。

コーティング材料の総重量に基づいて、１５ｗｔ％の量の尿素−ホルムアルデヒド樹脂（ＪｉｎａｎＷａｌｄＣｈｅｍｉｃａｌＣｏ．，Ｌｔｄ．から市販されており、商品名はＢｅｅｔｌｅである）、６ｗｔ％の量のセリア（２，０００ｎｍの平均粒径を有するもの）および残余量のトルエンを、室温で撹拌しながら混合し、不純物を除去することにより、コーティング材料を得る。

コーティング材料の総重量に基づいて、２０ｗｔ％の量のポリビニルホルマール（ＢｅｉｊｉｎｇＣｈｅｍｉｃａｌＲｅａｇｅｎｔＣｏ．，Ｌｔｄ．から市販されており、中国の国家標準規格ＧＢ／Ｔ１７２３−９３に掲載されている方法に従って、２５℃の温度下、Ｔｕ−４カップ粘度計で、３０〜４０ｓの範囲内の粘度を有する）、１０ｗｔ％の量の酸化亜鉛（９００ｎｍの平均粒径を有するもの）および残余量のｎ−ヘプタンを、室温で撹拌しながら混合し、不純物を除去することにより、コーティング材料を得る。

コーティング材料の総重量に基づいて、２０ｗｔ％の量のポリビニルブチラール（ＢｅｉｊｉｎｇＣｈｅｍｉｃａｌＲｅａｇｅｎｔＣｏ．，Ｌｔｄ．から市販されており、中国の国家標準規格ＧＢ／Ｔ１７２３−９３に掲載されている方法に従って、２５℃の温度下、Ｔｕ−４カップ粘度計で、１００〜１２０ｓの範囲内の粘度を有する）、１５ｗｔ％の量のアルミナ（２，０００ｎｍの平均粒径を有するもの）および残余量のブタノンを、室温で撹拌しながら混合し、不純物を除去することにより、コーティング材料を得る。

電解グレイニングおよび陽極酸化処理を受けていないアルミニウムプレートを、アセトンおよび水で逐次すすいでから、プレートをベーキングする。
アルミニウムプレートの表面に必要な粗さを持たせるために、ベーキングしたプレートにロールコーティングを使ってコーティング材料をコーティングし、次にベーキングを行うことによって、アルミニウム基材を得る。

コーティング材料の総重量に基づいて、４０ｗｔ％の量のアラビアゴム（ＪｉｎａｎＴｏｎｇｃｈｕａｎｇＸｉｎｓｈｅｎｇｙｕａｎＥｃｏｎｏｍｉｃ＆ＴｒａｄｅＣｏ．，Ｌｔｄ．から市販されている）、５ｗｔ％の量の酸化亜鉛（３００ｎｍの平均粒径を有するもの）および残余量のエタノールを、室温で撹拌しながら混合し、不純物を除去することにより、コーティング材料を得る。

コーティング材料の総重量に基づいて、１０ｗｔ％の量のＭＭＡ−ＢＭＡ−ＭＡコポリマー（Ｘｉ’ａｎＯｒｇａｎｉｃＣｈｅｍｉｃａｌＩｎｄｕｓｔｒｙＰｌａｎｔから市販されているもので、中国の国家標準規格ＧＢ／Ｔ１７２３−９３に掲載されている方法に従って、２５℃の温度下、Ｔｕ−４カップ粘度計で、３８ｓの粘度を有するランダムコポリマーであり、メタクリル酸メチル由来の構造単位、メタクリル酸ブチル由来の構造単位およびメタクリル酸由来の構造単位の重量比は１：１０：１０である）、１０ｗｔ％の量のエポキシ樹脂、５ｗｔ％の量のアルミナ（１００ｎｍの平均粒径を有するもの）および残余量のギ酸エチルを、室温で撹拌しながら混合し、不純物を除去することにより、コーティング材料を得る。

上記実施例１〜１２に列挙したアルミニウム基材は、そのまま、インクジェット・コンピューター・トゥ・プレート（ＣＴＰ）工程による製版後に、印刷に使用することができ、それにより、後処理のステップを省くことができる。
本発明のコーティング材料とアルミニウムプレートとの間の接着力は良好である。
アルミニウムプレートに本発明のコーティング材料を適用することによって得られるアルミニウム基材は、インク吸収性および環境保護の要求を満たすことができ、その表面は、５０，０００部までの耐久性を持つ良好な耐摩耗性を有する。

Claims

コーティング材料の総重量に基づいて、
ポリマー５〜４０ｗｔ％
ナノサイズおよび／またはミクロンサイズの酸化物粒子５〜３０ｗｔ％
有機溶媒残余量
からなり、
ポリマーが、ノボラック樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン、ポリエステル、ならびに尿素−ホルムアルデヒド樹脂からなる群より選択される少なくとも１つであり、
酸化物が、酸化亜鉛、アルミナ、チタニア、シリカ、酸化カドミウム、セリアおよび酸化ジルコニウムからなる群より選択される少なくとも１つである
インクジェット・コンピューター・トゥ・プレート用アルミニウム基材のためのコーティング材料。
ナノサイズおよび／またはミクロンサイズの酸化物粒子が５ｎｍ〜３，０００ｎｍの範囲内の平均粒径を有する
請求項１に記載のインクジェット・コンピューター・トゥ・プレート用アルミニウム基材のためのコーティング材料。
有機溶媒が、エステル、アセトン、ブタノン、メタノール、エタノール、１−プロパノール、２−プロパノール、２−ブタノール、２−メチル−２−プロパノール、アルカン、トルエン、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールメチルエーテル、プロピレングリコールメチルエーテル、ジエチルエーテル、Ｎ−メチルピロリドンおよびテトラヒドロフランからなる群より選択される少なくとも１つである
請求項１に記載のインクジェット・コンピューター・トゥ・プレート用アルミニウム基材のためのコーティング材料。
エステルが、酢酸メチル、ギ酸エチル、ギ酸プロピル、酢酸エチルおよび酢酸ブチルからなる群より選択される少なくとも１つである
請求項３に記載のインクジェット・コンピューター・トゥ・プレート用アルミニウム基材のためのコーティング材料。
アルカンが、ｎ−ヘプタン、ｎ−ヘキサン、ｎ−ペンタンおよびシクロヘキサンからなる群より選択される少なくとも１つである
請求項３に記載のインクジェット・コンピューター・トゥ・プレート用アルミニウム基材のためのコーティング材料。
請求項１〜５のいずれか一項に記載のインクジェット・コンピューター・トゥ・プレート用アルミニウム基材のためのコーティング材料の調製方法であって、
コーティング材料が得られるように、コーティング材料の総重量に基づいて、５〜４０ｗｔ％の量のポリマー、５〜３０ｗｔ％の量のナノサイズおよび／またはミクロンサイズの酸化物粒子ならびに残余量の有機溶媒を、室温で撹拌しながら混合するステップを含み、
ポリマーが、ノボラック樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン、ポリエステル、ならびに尿素−ホルムアルデヒド樹脂からなる群より選択される少なくとも１つであり、
酸化物が、酸化亜鉛、アルミナ、チタニア、シリカ、酸化カドミウム、セリアおよび酸化ジルコニウムからなる群より選択される少なくとも１つである
方法。
ナノサイズおよび／またはミクロンサイズの酸化物粒子が５ｎｍ〜３，０００ｎｍの範囲内の平均粒径を有する
請求項６に記載の方法。
アルミニウムプレートの表面に必要な粗さを持たせるために、電解グレイニングおよび陽極酸化処理を受けていない清浄なアルミニウムプレートの表面に、スピンコーティングまたはロールコーティングによって、コーティング材料を適用し、次にベーキングを行うことを含む
請求項１〜５のいずれか一項に記載のインクジェット・コンピューター・トゥ・プレート用アルミニウム基材のためのコーティング材料の使用。