JP6324397B2 - 高いラミネーション接着強度を有するインキ及びコーティング用組成物 - Google Patents

高いラミネーション接着強度を有するインキ及びコーティング用組成物 Download PDF

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Description

本発明は、エマルションポリマー及びエーテル基を有する水溶性ポリマーを含む組成物に関する。場合により、カルボキシレート基を有する担持樹脂が組成物中に含まれてよい。また、本発明は、そのような組成物の製造方法に関し、水系コーティング又はインキ用のそのような組成物の使用に関する。特に、本発明は、プラスチック基材上へ印刷するための水系インキのための、及び水系コーティング、例えば上刷りワニス若しくは塗料のための、特にバインダーとしてのそのような組成物の使用に関する。特に、本発明は高いラミネーション接着強度を必要とする用途に有用な組成物に関する。
発明の背景
様々なプラスチックフィルムが、商品の貯蔵及び船積みのための包装産業において使用される。多くの場合において、これらのプラスチックフィルムには文章及び画像が印刷される。この目的のために使用される印刷インキは、前記用途での成功利用のために、ある特定の最終用途要件を満たす必要がある。これらの要件として良好な印刷性、良好な再溶解性、良好な抵抗特性及び高いラミネーション接着強度(LBS)が挙げられる。プラスチック包装に使用されるインキは良好な濡れ性及び良好な流動特性及び速い乾燥時間も示さねばならない。
溶剤系インキによる環境上及び健康上の懸念のため、近年、包装で使用されるフィルム上への印刷用の水系インキの使用がますます重要視されてきている。それ故、良好な印刷性、すなわち良好なインキ転写性及び濡れ性、基材への良好な接着性及び良好な画像解像性を有する水系インキが強く望まれている。
同様に、良好な再溶解性、乾燥インキが湿潤状態のその同じインキに再分散する能力を有する水系インキも重要である。押し付けるのを止めると例えば、水系インキはローラー上で乾燥し始め、そして膜形成、pH変化等により物理的変化及び化学的変化を受けることがあり、これらのインキの印刷性を問題のあるものとする。
最終的に、印刷された又はコーティングされた被膜の機械的応力、水、溶剤及び他の化学物質への耐久性も強く望まれる。しかし、多くの水系ポリマーコーティングは典型的には接着、摩擦抵抗、並びに耐水性及び耐溶剤性についての問題に見舞われる。
様々な多価金属架橋剤が、水系コーティングへの添加剤として該コーティングの抵抗特性を改善するために使用されている。
WO2006/034229 A1には、水性ポリマー、金属架橋剤、並びに2〜10個の炭素原子及び独立してヒドロキシル及びカルボキシルから選択される少なくとも二つの官能基を有する安定剤を含有する、安定した水性ポリマー組成物が記載されている。
金属架橋剤を使用せずとも、プラスチックフィルム及び他の基材上への印刷用に使用される時に、良好な濡れ性、良好な乾燥速度、良好な流動挙動、良好な印刷性、良好な抵抗特性、良好な再溶解性及び良好なラミネーション接着強度を示す水系コーティング、特に、インキが必要とされている。また、そのようなコーティングは貯蔵時及び通常の使用条件で安定でなければならない。本発明の水系インキ及びコーティングは、プラスチックフィルム及び他の基材上で使用した時に、これらの及び他の望ましい特性を示す。
現在の市場では、溶剤系インキがしばしば使用される。これらの溶剤系インキで使用されるバインダーのタイプは、ニトロセルロース/可塑剤の組み合わせからニトロセルロース/ウレタンの組み合わせにまで及び、ポリ酪酸ビニル、ポリ塩化ビニル/ウレタン及びポリウレタンを含む。印刷された延伸ポリプロピレン(OPP)をOPPにラミネートすること又は印刷されたポリエチレンテレフタレート(PET)を低密度ポリエチレン(LDPE)にラミネートすること等の用途のための良好なLBSを有する組み合わせにおいて良好な印刷性を提供する水系代替物が欠如しているため、水系システムへの移行は遅い。
様々な水系印刷インキ組成物が技術水準から知られている。
WO95/28436 A1には、約0.5ミクロン未満の平均粒子径を有し、かつ疎水性で、耐湿性の、接着性樹脂形成成分から構成される低粘度樹脂エマルションと、水溶性ポリマーを含む顔料ペーストとを組み合わせることによって製造される、疎水性基材上へのグラビア印刷及びフレキソ印刷での使用に適する水系印刷インキ組成物が記載されている。
WO97/19992には、ポリマーを含む水性ポリマーエマルション組成物が記載されている。そこには、着色剤、及びそのような水性エマルションポリマーを含む前記着色剤用のバインダーを含有する印刷インキも記載されている。
米国特許第5,284,894号には、様々な基材上への塗布用の印刷インキ及びコーティングに使用するためのラテックスが記載されている。これらのラテックスは、ポリオレフィン表面上へのコーティング用のビヒクルとして好適であると記載されている。
米国特許第4,954,556号には、エマルションポリマー及び再湿潤剤を含む水系インキ組成物が記載されている。
カルボキシレート基を含むアルカリ可溶性樹脂(担持樹脂)により安定化されたエマルションポリマーを含む、レオロジー制御(RC)されたエマルションは、良好な再溶解性及び良好な印刷性を有する水性印刷インキ用のバインダーとして知られている。そのようなインキがポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)又はPETのような典型的なフレキシブル包装基材に塗布されると、これらの組成物のいくらかの限界が明らかになる。
非常に特化した厳格な要件を有する基材は、ラミネートされたフレキシブル包装材料であって、最初に例えば、透明なOPP又はPET基材上に印刷され、続いてOPP又はPE等の第二のフレキシブル基材(被膜)と、例えば溶剤を含まない2K PU(二成分ポリウレタン)ラミネーション接着剤を用いてラミネートされた包装材料である。この用途は、高いラミネーション接着強度、例えば典型的には2.0N/15mmより高い接着強度を必要とする。
一般的に、RC−エマルション系インキはしばしば優れた印刷性を示すが、不十分なラミネーション接着強度(例えば、典型的には0.5N/15mm未満)を示す。
それ故、高いラミネーション接着強度を示す水系インキ又はコーティングを提供することが当該本発明の一課題であった。
意外にも、RC−エマルション等の組成物と、エーテル基を有するある水溶性ポリマーとを組み合わせることによって、良好なラミネーション接着強度を有するインキが得られることが判明した。
発明の要旨
本発明によれば、以下の工程:(i)エマルションポリマー(a)、好ましくはカルボキシレート基を含むエマルションポリマー(a)を含有する組成物(C)を提供する工程と、その後に(ii)前記組成物(C)へエーテル基を含む水溶性ポリマー(b)を含有する組成物を添加する工程とによって得られる組成物であって、前記水溶性ポリマー(b)がカルボキシレート基を含まず、かつ前記水溶性ポリマー(b)が水中で少なくとも50g/lの溶解度を有する組成物が提供される。
本発明による組成物の好ましい一実施形態では、組成物(C)は更に、カルボキシレート基を含む担持樹脂(s)を含有し、かつ前記担持樹脂(s)は10〜400の範囲の酸価を有する。この場合、より好ましくは、組成物(C)はRC−エマルションに相当する。
硬化時に、これらの組成物は、プラスチックフィルム及び他の基材上への印刷用水系インキにおけるバインダーとしての使用においてそれらを特に好適にする、優れたラミネーション接着特性を提供する。本発明の組成物の向上したラミネーション接着強度は、水系インキ、上刷りワニス、塗料、接着剤、シーリングラッカー、成形材料、バリヤーコーティング、電子材料、例えばレジスト等を含む広範囲の用途でのそれらの使用を可能にする。
他の態様では、本発明は、本明細書に記載の組成物の製造方法及び使用方法を提供する。従って、例えば組成物はカルボキシレート基を含むエマルションポリマーとエーテル基を含む水溶性ポリマーとを組み合わせることによって、例えば、これらの物質の水溶液を混合することによって製造してよい。
本発明の組成物は、紙、木、プラスチック又は織物等の基材へとフィルム又はコーティングとして塗布して良い。該組成物は、カーテンコーティング、フローコーティング又はロールコーティングを用いて塗布して良い。インキとして調製される時、本発明の組成物は、オフセット及びスクリーン印刷プロセスを含むグラビア印刷並びにフレキソ印刷プロセスを用いて塗布して良い。
発明の詳細な説明
一態様では、本発明は以下の工程
(i)エマルションポリマー(a)、好ましくはカルボキシレート基を含むエマルションポリマー(a)を含有する組成物(C)を提供する工程と、その後に
(ii)前記組成物(C)へエーテル基を含む水溶性ポリマー(b)を含有する組成物を添加する工程とによって得られる組成物であって、
前記水溶性ポリマー(b)がカルボキシレート基を含まず、かつ
前記水溶性ポリマー(b)が水中で少なくとも50g/lの溶解度を有する組成物を提供する。
本発明の組成物の好ましい一実施形態では、組成物(C)は更に、カルボキシレート基を含む担持樹脂(s)を含有し、かつ前記担持樹脂(s)は10〜400の範囲の酸価を有する。この場合、より好ましくは、組成物(C)はRC−エマルションに相当する。
水中での溶解度は、透明な溶液が沈殿を生じないようにして25℃、水中で物質溶液を評価することによって定性的に決定される。従って、溶解度は、その溶液がもはや透明でなくなるまで及び/又は沈殿がない状態でなくなるまで、水中での前記物質の濃度を増加させることにより決定される。
当該本発明の構成において、前記水溶性ポリマー(b)を特徴付ける用語「水溶性」は、25℃、水中で少なくとも50g/L、好ましくは25℃、水中で100g/Lの溶解度を有する水溶性ポリマー(b)として理解される。最も好ましくは、水溶性ポリマー(b)は十分に水と混和性である。
他の実施形態では、エマルションポリマー(a)は好ましくは10〜300、より好ましくは15〜200、最も好ましくは20〜100の範囲の酸価を有することができる。好ましい実施形態では、エマルションポリマー(a)は40〜100の範囲の酸価を有する。
酸価は、当業者に周知の方法に従って好適な溶媒(アセトン/水;80/20)中において、水中で0.1MのKOHを用いて電位差滴定により決定される。結果は、「mg KOH/g生成物」として報告される。
本発明の組成物中で使用できる担持樹脂(s)は、典型的にはアクリル、(スチレン、ポリビニルアルコール及びポリビニルアセテートを含むがこれらに限定されない)ビニル、アクリル/ビニル、ポリウレタン、ポリアミド、ポリエステル、ポリエチレングリコール、スチレン−ブタジエン−ゴム(SBR)ポリマー、ニトロセルロース、それらのハイブリッド、またはそれらのブレンドの群から選択されるポリマーを含む。
ハイブリッドポリマーは二種以上のポリマーを含み、一方のポリマーの他方のポリマーの存在下での逐次重合により製造される組成物である。ハイブリッドポリマーはコポリマーを含んで良く、第一のポリマーの存在下で第二のポリマーを製造することでコポリマーの形成に至る。ハイブリッドポリマーはランダムコポリマー、交互コポリマー又はブロックコポリマーも含むが、これらに限定されない。
組成物の好ましい一実施形態では、担持樹脂(s)は水溶性樹脂を含む。
好ましくは、担持樹脂(s)はアクリル、アクリル/ビニル、ポリエステルポリマー、それらのハイブリッド又はそれらのブレンドを含有する。
例えば、アクリル系担持樹脂(s)は、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸、クロトン酸、アクリル酸無水物、メタクリル酸無水物、イタコン酸無水物、マレイン酸無水物、フマル酸無水物、クロトン酸無水物、エチルメタクリレート、メチルメタクリレート、ブチルアクリレート、ブチルメタクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、エチルアクリレート、ビニルアセテート、メチルアクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、2−ヒドロキシエチルアクリレート、メチロールアクリルアミド、グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレート、ジアセトンアクリルアミド、アセトアセトキシエチルメタクリレート、アセトアセトキシエチルアクリレート、アリルアセトアセテート、ビニルアセトアセテート、アクロレイン、ジアセトンアクリレート、アセトニルアクリレート、ジアセトンメタクリレート、2−ヒドロキシプロピルアクリレートアセチルアセテート、ブタンジオール−1,4−アクリレートアセチルアセテート、それらのハイブリッド又はそれらのブレンドの一種以上から選択されるモノマーの重合体を含む。
他の好ましい実施形態では担持樹脂(s)はアクリル系/スチレン系ポリマーを含み、かつ担持樹脂(s)は上記のアクリル系グループに加えて、スチレン、メチルスチレン、アルファ−メチルスチレン、エチルスチレン、イソプロピルスチレン、t−ブチルスチレン、非環状共役ジエン、ビニルエステル、塩化ビニル、ホルミルスチロール、ビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン、ビニルブチルケトン、それらのハイブリッド又はそれらのブレンドの一以上から選択されるモノマーの重合体を含む。
ビニル系/アクリル系担持ポリマー(s)、例えばスチレン系/アクリル系ポリマーは、本発明の組成物における使用に特に適している。天然ポリマーも本発明での使用が意図され、天然ポリマーとしてタンパク質、(ヒドロキシエチル)セルロース、綿、デンプンなどが挙げられる。
別の実施形態において、担持樹脂(s)はさらに、ビニル、ポリウレタン、ポリアミド、スチレン−ブタジエン−ゴムポリマー、ニトロセルロース、それらのハイブリッド又はそれらのブレンドを含む。
必要に応じてモノマーの混合物を変更することによりポリマーを現在の特定用途に適合できることを、当業者は容易に理解する。例えば、本発明の組成物に使用される担持樹脂(s)は、上記のような広範囲の酸価を有することができる。
ポリマー(a)、(s)及び(b)を合わせた乾燥質量は用途に応じて調節して良く、組成物の約0.1から約95質量パーセント(質量%)までどこを占めてもよい。他の実施形態では、ポリマー(a)及び(b)の質量は本発明の組成物の約0.1から約70質量%、約0.1から約60質量%、約1から約50質量%、約5から約50質量%又は約10から約50質量%を構成する。
カルボキシレート基を含むエマルションポリマー(a)の製造は当業者に周知である。
例えば、エマルションポリマーの製造はGilbert,R.G.,Academic Press,N.Y.,1995年、1〜23頁の「乳化重合」に記載されている。スチレン系/アクリル系ポリマーの製造は、米国特許第4,546,160号、同第4,414,370号、同第4,529,787号に記載されている。
一般的に、このようなエマルションポリマーは、エチレン性不飽和モノマー及び開始剤を用いて、及び場合により界面活性剤、アルカリ、及び水または他の反応溶媒を用いて製造される。モノマーの例としては、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸、クロトン酸、アクリル酸無水物、メタクリル酸無水物、イタコン酸無水物、マレイン酸無水物、フマル酸無水物、クロトン酸無水物、スチレン、メチルスチレン、アルファ−メチルスチレン、エチルスチレン、イソプロピルスチレン、第三級ブチルスチレン、エチルメタクリレート、メチルメタクリレート、ブチルアクリレート、ブチルメタクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、エチルアクリレート、ビニルアセテート、メチルアクリレート、非環状共役ジエン、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、2−ヒドロキシエチルアクリレート、メチロールアクリルアミド、グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレート、ビニルエステル、塩化ビニル等が挙げられるが、これらに限定されない。
本発明での使用に適したエマルションポリマーは自己架橋性ポリマー(例えば、米国特許第5,432,229号、同第5,605,722号、同第6,355,720号及び同第6,538,062号を参照)を含む。自己架橋性ポリマーは、自己架橋性モノマー、例えばジアセトンアクリルアミド(DAAM)、アセトアセトキシエチルメタクリレート、アセトアセトキシエチルアクリレート、アリルアセトアセテート、ビニルアセトアセテート、アクロレイン、ホルミルスチロール、ビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン、ビニルブチルケトン、ジアセトンアクリレート、アセトニルアクリレート、ジアセトンメタクリレート、2−ヒドロキシプロピルアクリレートアセチルアセテート、ブタンジオール−1,4−アクリレートアセチルアセテート、アリルメタクリレート等の重合体を含む。好ましくは、エマルションポリマーは、担持樹脂の存在下で製造できる。
好ましい一実施形態では、エマルションポリマーは(a)は、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸、クロトン酸、アクリル酸無水物、メタクリル酸無水物、イタコン酸無水物、マレイン酸無水物、フマル酸無水物、クロトン酸無水物、エチルメタクリレート、メチルメタクリレート、ブチルアクリレート、ブチルメタクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、エチルアクリレート、ビニルアセテート、メチルアクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、2−ヒドロキシエチルアクリレート、メチロールアクリルアミド、グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレート、ジアセトンアクリルアミド、アセトアセトキシエチルメタクリレート、アセトアセトキシエチルアクリレート、アリルアセトアセテート、ビニルアセトアセテート、アクロレイン、ジアセトンアクリレート、アセトニルアクリレート、ジアセトンメタクリレート、2−ヒドロキシプロピルアクリレートアセチルアセテート、ブタンジオール−1,4−アクリレートアセチルアセテート、それらのハイブリッド又はそれらのブレンドの一以上から選択されるモノマーの重合体を含む。
必要に応じてモノマーの混合物を変更することによりポリマーを現在の特定用途に適合できることを、当業者は容易に理解する。例えば、本発明の組成物で使用されるエマルションポリマー(a)は、上記のような広範囲の酸価を有することができる。
本発明の組成物において有用な組成物(C)はまた、広範囲のガラス転移温度(Tg)を有することができる。例えば、本発明に有用なポリマーは−40〜150℃、好ましくは−40〜40℃のTg値を有することができる。Tg値は、示差走査顕微鏡法(DSC)により決定される。
本発明の組成物中で使用できる水溶性ポリマー(b)としては典型的には、ポリアルキレンオキシド、ポリエステルポリオール、それらのハイブリッド又はそれらのブレンドの群から選択されるポリマーが挙げられる。
ポリアルキレンオキシドは、エポキシド、好ましくはエチレンオキシド、プロピレンオキシド、1,2−ブチレンオキシド及び2,3−ブチレンオキシド、より好ましくはエチレンオキシド及びプロピレンオキシド、の群から選択されるモノマーに基づくポリマーである。
別の実施形態において、本発明の組成物の水溶性ポリマー(b)は、アルキレンオキシド、好ましくはエチレンオキシド(EO)、プロピレンオキシド(PO)、ブチレンオキシド、より好ましくはエチレンオキシドおよび/またはプロピレンオキシドから誘導されるエーテル基を含む。
別の実施形態では、本発明の組成物の水溶性ポリマー(b)は、ランダムアルキレンオキシドポリマー又はブロックアルキレンオキシドポリマーを含む。
必要に応じてモノマーの混合物を変更することによりポリマーを現在の特定用途に適合できることを、当業者は容易に理解する。
さらに別の実施形態では、本発明の組成物の水溶性ポリマー(b)はアルコール、例えばヒマシ油等の天然油及び他の天然材料から誘導されるアルコール、オキソアルコール、アルキルフェノールから誘導される基を含む。
別の実施形態では、本発明の組成物の水溶性ポリマー(b)は300〜15000g/mol、好ましくは350〜10000g/mol、最も好ましくは400〜8000g/mol、及び特に400〜6000g/molの範囲の質量平均分子量Mwを有する。Mw値は、THF溶媒中、約10mg/mlの濃度で、Waters 2414屈折率検出器を備えたWaters Alliance 2690分離モジュールを用いたゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)により決定される。
別の実施形態では、本発明の組成物の水溶性ポリマー(b)は、アミン基を含まない。
さらに別の実施形態では、本発明の組成物の水溶性ポリマー(b)は、エステル基を含まない。
好ましい実施形態では、本発明の組成物の水溶性ポリマー(b)は、エステル基もアミン基も含まない。
エーテル基を含む水溶性ポリマー(b)の製造は、当業者に周知である。
一般的に、本発明の組成物中では、エマルションポリマー(a)及び水溶性ポリマー(b)の総量に対して、エマルションポリマー(a)の量は70〜99質量%であり、水溶性ポリマー(b)の量は1〜30質量%である。好ましくは、エマルションポリマー及び水溶性ポリマーの総量に対して、エマルションポリマー(a)の量は80〜99質量%であり、水溶性ポリマー(b)の量は1〜20質量%であり、より好ましくはエマルションポリマー(a)の量は85〜99質量%であり、水溶性ポリマー(b)の量は1〜15質量%であり、最も好ましくはエマルションポリマー(a)の量は90〜99質量%であり、水溶性ポリマー(b)の量は1〜10質量%である。
好ましい実施形態では、エマルションポリマー(a)、担持樹脂(s)及び水溶性ポリマー(b)の総量に対して、エマルションポリマー(a)と担持樹脂(s)を合わせた量は70〜99質量%であり、水溶性ポリマー(b)の量は1〜30質量%であり、好ましくはエマルションポリマー(a)と担持樹脂(s)を合わせた量は90〜99質量%であり、水溶性ポリマー(b)の量は1〜10質量%である。
一般的には、本発明の組成物中で、エマルションポリマー(a)及び担持樹脂(s)の総量に対して、エマルションポリマー(a)の量は50〜95質量%であり、担持樹脂(s)の量は5〜50質量%である。
本発明の組成物の好ましい実施形態では、エマルションポリマー(a)は、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸、クロトン酸、アクリル酸無水物、メタクリル酸無水物、イタコン酸無水物、マレイン酸無水物、フマル酸無水物、クロトン酸無水物、エチルメタクリレート、メチルメタクリレート、ブチルアクリレート、ブチルメタクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、エチルアクリレート、ビニルアセテート、メチルアクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、2−ヒドロキシエチルアクリレート、メチロールアクリルアミド、グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレート、ジアセトンアクリルアミド、アセトアセトキシエチルメタクリレート、アセトアセトキシエチルアクリレート、アリルアセトアセテート、ビニルアセトアセテート、アクロレイン、ジアセトンアクリレート、アセトニルアクリレート、ジアセトンメタクリレート、2−ヒドロキシプロピルアクリレートアセチルアセテート、ブタンジオール−1,4−アクリレートアセチルアセテート、これらのハイブリッド又はこれらのブレンドの一以上から選択されるモノマーの重合体を含み、かつ担持樹脂(s)は、アクリル系ポリマー、アクリル系/ビニル系ポリマー、スチレン系ポリマー、アクリル系/スチレン系ポリマー、ポリエステル系ポリマーを含み、
かつ水溶性ポリマー(b)はエチレンオキシド、プロピレンオキシド、1,2−ブチレンオキシド及び2,3−ブチレンオキシドの群から選択されるモノマーの重合体、好ましくはエチレンオキシド及びプロピレンオキシドの群から選択されるモノマーの重合体を含む。
本発明の別の態様は、
(i)カルボキシレート基を含むエマルションポリマー(a)、及び
(ii)エチレンオキシド及びプロピレンオキシドの水溶性ランダムコポリマー又は水溶性ブロックコポリマーであって、エチレンオキシド及びプロピレンオキシドのコポリマーの量に対して、少なくとも45質量%のエチレンオキシド含量を有し、かつ300〜4000g/mol、好ましくは350〜3000g/molの質量平均分子量を有する水溶性ランダムコポリマー又は水溶性ブロックコポリマー
を含む組成物である。
本発明の組成物の一実施形態では、組成物は更に、界面活性剤、溶剤、レベリング剤、レオロジー調整剤、ワックス、緩衝剤、分散剤、脱泡剤、消泡剤、改質化ポリマー、再湿潤剤、殺生物剤、架橋剤または再溶解剤から選択される一以上の添加剤(c)を含む。
一般的に一以上の添加剤(c)が存在する場合、本発明の組成物中で、エマルションポリマー(a)、水溶性ポリマー(b)及び一以上の添加剤(c)の総量に対して、エマルションポリマー(a)の量は65〜98.9質量%であり、かつ水溶性ポリマー(b)の量は1〜30質量であり、かつ一以上の添加剤(c)の量は0.1〜5質量%である。
一般的に一以上の添加剤(c)及び担持樹脂(s)が存在する場合、本発明の組成物中で、エマルションポリマー(a)、担持樹脂(s)、水溶性ポリマー(b)及び一以上の添加剤(c)の総量に対して、エマルションポリマー(a)と担持樹脂(s)を合わせた量は65〜98.9質量%であり、かつ水溶性ポリマー(b)の量は1〜30質量であり、一以上の添加剤(c)の量は0.1〜5質量%である。
広範囲の界面活性剤が、アニオン性、カチオン性及び非イオン性を含む用途に好適である。典型的には、アニオン性界面活性剤としてアルキルスルホネート、アルキルアリールスルホネート、アルキルスルフェート、ヒドロキシアルカノエートのスルフェート、アルキルジスルホネート及びアルキルアリールジスルホネート、スルホン化脂肪酸、ポリエトキシ化アルカノール及びアルキルフェノールのスルフェート並びにスルホネート、並びにスルホコハク酸のエステルが挙げられる。
非イオン性界面活性剤は本発明の組成物と共に使用するのに特に好適であり、例えばポリビニルピロリドン、アルキル多糖類等が挙げられる。
本発明の別の態様において、好ましくは本明細書に記載の量で、好ましくは担持樹脂(s)を有するエマルションポリマー(a)を含む組成物と水溶性ポリマー(b)を含む組成物とを組み合わせる工程、例えば、好ましくは担持樹脂(s)を有するエマルションポリマー(a)を含む組成物と水溶性ポリマー(b)を含む組成物とを混合する工程を有する、本明細書に記載の組成物の製造方法を提供する。従って、本発明はまた、好ましくは担持樹脂(s)を有するエマルションポリマー(a)と、水溶性ポリマー(b)を含む組成物又は水溶性ポリマー(b)と場合による一以上の添加剤(c)を含む組成物とを組み合わせる工程を有する、本発明の組成物の製造方法に関する。
好ましくは担持樹脂(s)を有する、カルボキシレート基を有するエマルションポリマー(a)と、エーテル基を含む水溶性ポリマー(b)及び場合による一以上の添加剤(c)とを組み合わせる工程は、好ましくはこれらの物質の水溶液を混合することにより実施される。
別の実施形態では、水溶性ポリマー(b)は、好ましくは担持樹脂(s)を有するエマルションポリマー(a)の水溶液に添加され、場合により得られた組成物に一以上の添加剤(c)が添加される。
一般的に好ましくは担持樹脂(s)を有するエマルションポリマー(a)の水溶液が最初に提供され、そして水溶性ポリマー(b)及び場合により一以上の添加剤(c)が後に添加される限り、(b)及び(c)添加の順序は関係がない。水溶性ポリマー(b)及び場合による一以上の添加剤(c)は、(乾燥)物質として又は水溶液で添加してよい。
物質の「水溶液」という用語は、物質の水中におけるその分散液および懸濁液をも包含する。
他の実施形態において、本発明の組成物は更にWO2006/034229 A1に開示されるような多価金属架橋剤を含んで良い。使用される金属架橋剤の量は、エマルションポリマー(a)の量及びポリマーの酸価に応じて変化する。好適な多価金属として、ジルコニウム、チタン、ハフニウム、クロム、亜鉛、アルミニウム又はこれらの任意の二種以上の混合物が挙げられる。ジルコニウムは特に金属架橋剤として適している。金属架橋剤は典型的には、アンモニアの塩又は錯体、酢酸塩、プロピオン酸塩、硫酸塩、炭酸塩、硝酸塩、リン酸塩、酒石酸塩、アセチルアセトナート、酸化物又はこれらの任意の二種以上の混合物である。従って、例となる金属架橋剤として、炭酸ジルコニウムアンモニウム、ジルコニウムアセチルアセトナート、酢酸ジルコニウム、炭酸ジルコニウム、硫酸ジルコニウム、リン酸ジルコニウム、炭酸ジルコニウムカリウム、リン酸ジルコニウムナトリウム、酒石酸ジルコニウム、酸化亜鉛並びに上記多価金属及び対イオンの他の組み合わせが挙げられる。同様に、有機チタン酸塩、例えばチタンアセチルアセトナート及び乳酸チタンキレートを使用できる。本発明の組成物中で使用される任意の金属架橋剤の量は、ポリマー及び多価金属の性質に応じて変化する。一般的に該組成物は約10:1〜約1:2、約9:1〜約1:2、約8:1〜約1:2、約7:1〜約1:2、約6:1〜約1:2、約5:1〜約1:2、約4:1〜約1:2、約3:1〜約1:2、約10:1〜約1:1、約8:1〜約1:1、約6:1〜約1:1、約4:1〜約1:1、または約3:1〜約1:1の、カルボキシレート基の金属架橋剤に対するモル比を有する。
他の実施形態では、本発明の組成物は更に、有機化合物が少なくとも二つのヒドロキシル基又はカルボキシル基又はそれぞれの一つの基を含む限り、多岐にわたる有機化合物を安定剤として含んで良い。安定剤は二つの官能基を有するものに限定されるわけではなく、化合物の安定化能力を阻害しない場合、追加のヒドロキシル基及びカルボキシ基並びに他の官能基、例えばオキソ、アミノ、チオール、シアノ、ニトロ等を含んで良いことが理解されるべきである。このような化合物が2〜10個の炭素原子を含んで良い場合、通常、これらの化合物は2〜8個又は2〜6個の炭素原子を有する。従って、本発明の好適な安定剤としてジオール、ヒドロキシ酸、二塩基酸、糖類、またはこれらの二種以上の混合物が挙げられるが、これらに限定されない。例えば、安定剤は酒石酸、グルコン酸、粘液酸、糖酸、シュウ酸、グリコール酸、乳酸、リンゴ酸、クエン酸、マンデル酸、マロン酸、マレイン酸、コハク酸、それらの塩又はそれらの二種以上の混合物であって良い。糖類である安定剤としてはマンニトール、フルクトース、グルコース、及びそれらの二種以上の混合物又はジオール、ヒドロキシ酸若しくは二塩基酸との混合物が挙げられる。本発明の組成物中で使用される安定剤の量は、架橋剤の量の1.4モル%以上である。他の実施形態では、安定剤の量は、架橋剤の量の2.4モル%以上、3モル%以上又は7モル%以上若しくは10モル%以上であって良い。或いは、安定剤の金属架橋剤に対するモル割合は少なくとも1.4モル%、2.4モル%、3モル%、7モル%、8モル%、9モル%又は10モル%で約40モル%まで、或いは、少なくとも1.4モル%、2.4モル%、3モル%、7モル%、8モル%、9モル%又は10モル%で約30モル%まで、或いは、少なくとも1.4モル%、2.4モル%、3モル%、7モル%、8モル%、9モル%又は10モル%で約20モル%までである。
乾燥時に、本発明のコーティング組成物は優れた強度と硬さを表し、プラスチック用のトップコーティング剤、上刷りワニス、印刷インキ、塗料、接着剤、充填剤、成形材、レジスト等の電子材料などとして特に有用である。従って、上刷りワニス、塗料又は熱シールラッカーはそれぞれ独立して、本明細書に記載のような組成物を含んで良い。インキは更に顔料を含んで良い。
更に、好ましくはカルボキシレート基を含むエマルションポリマー(a)、カルボキシレート基を含む担持樹脂(s)及びエーテル基を含む水溶性ポリマー(b)を含有する組成物が提供され、前記担持樹脂(s)は10〜400、好ましくは15〜350、最も好ましくは50〜300の範囲の酸価を有し、前記水溶性ポリマー(b)はカルボキシレート基を含まず、及び前記水溶性ポリマー(b)は水中で少なくとも50g/lの溶解度を有し、エマルションポリマー(a)、担持樹脂(s)及び水溶性ポリマー(b)の量は、組成物を含むコーティング、例えばインキを、好ましくはカルボキシレート基を含むエマルションポリマー(a)及びカルボキシレート基を含む担持樹脂(s)を含有する組成物へ水溶性ポリマー(b)を添加することなく、同じコーティングよりも大きなLBSを表すものとするのに十分である。いくつかのこのような組成物は更に顔料を含んで良い。
本発明の更に別の態様では、基材へのフィルム又はコーティングとして本明細書に記載の組成物を塗布する工程を含む、フィルム又はコーティングの製造方法を提供する。基材としては紙、木材、プラスチック又は織物が挙げられる。特に、本発明の上刷りワニス及びインキは紙及びポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリカーボネート及びポリイミドのフィルム、又はシート、及びこれらの材料の何れかで処理された紙に塗布して良い。
本発明の上刷りワニス又はインキを用いた基材のコーティング方法としては、周知の方法、例えば直接コーティング及び印刷が挙げられる。上刷りワニス又はインキを用いた基材の直接コーティングに関しては、カーテンコーティング、フローコーティング及びロールコーティングのような方法を使用できる。組成物の粘度が低い場合、スプレーコーティング等の直接コーティングも使用できる。コーティングに使用される印刷プロセスとしては、オフセット印刷プロセス、グラビアオフセット印刷プロセス及びグラビアフレキソ印刷プロセスが挙げられる。これらのプロセスによって製造されるコーティング膜の厚さは約0.25〜約25マイクロメートル、典型的には約1〜約10マイクロメートルであって良い。
更に、本発明はまた、水系コーティング又はインキのための本発明の組成物の使用に関する。好ましくは、基材上に印刷、好ましくはプラスチックフィルム上に印刷するための水系インキの使用に関する。また、好ましくは上刷りワニス又は塗料用の水系コーティングのための本発明の組成物の使用に関する。
更に、本発明はまた、印刷された(第一の)基材を(第二の)フレキシブルフィルムにラミネートするための水系インキ用の、本発明の組成物の使用に関する。これらのラミネートにより、熱シール前及び後に、好ましくは1.5N/15mmを超える、最も好ましくは2N/15mmを超える高いラミネーション接着強度を付与する。
ラミネーションは、当業者に周知の手法により行われる。一般的に、ラミネートは例えば本発明の組成物又は前記組成物のインキ調製物をプラスチック基材の表面に塗布することにより得られる。乾燥後にコーティングされた基材が得られる。続いて、ラミネーション接着剤が、第二のプラスチック表面をコーティングされた基材に固定するために用いられる。
典型的なインキ調製物:
(樹脂系又は樹脂を含有しない)顔料ペースト(例えば、PB15.3)30部と、試験用エマルション70部を混合して、着色インキを調製する。インキの粘度はDIN4カップを用いて測定できる。インキの粘度は、顔料ペースト/水の30/70部 ブレンドを用いて、20秒のDIN4に下げることができる。
樹脂を含有しない顔料ペースト(例えば、PW6)40部と、試験用エマルション60部を混合して、ホワイトインキを調製する。インキの粘度はDIN4カップを用いて測定できる。インキの粘度は、顔料ペースト/水の40/60部 ブレンドを用いて、20秒のDIN4に下げることができる。
典型的なインキ塗布:
ワイヤーバー0を用いて、共押出OPP(30MB400−ExxonMobile Chemicalから入手できる延伸ポリプロピレンフィルム)の処理された側及び化学的に処理されたポリエステル(DuPont Teijin Filmsから入手できるMylar(登録商標)813)上に、インキを塗布した(4μmのウェットインキ)。インキは100%着色(1層)、200%着色(2層)、100%着色及び100%ホワイト(2層)として塗布した。得られた印刷物をラミネート製造前にオーブン中、60℃で60秒間、続いて室温で約16時間(一晩中)の更なる乾燥期間の間、乾燥させた。
典型的なラミネーション手順:
ラミネーション接着強度を検査するために、共押出OPP及び化学的に処理されたポリエステル上の印刷物を、共押出OPP及び標準LDPE(低密度ポリエチレン)へラミネートしてそれぞれ、OPP//OPP及びPET//LDPEラミネートを得た。
1.二成分ポリウレタンラミネーション接着剤の調製
Liofol Hardener UR6080:8.0(Henkel Industrial Adhesivesから入手された)
Liofol UR7780:20.0(Henkel Industrial Adhesivesから入手された)
エチルアセテート:20.0(塗布しやすくするための溶媒)
2.ラミネートの調製
調製したばかりの接着剤を2.5g/m2の塗布質量(乾燥時)で第二の(未印刷)フィルムに塗布し、続いて60℃で10秒間、オーブン中で乾燥させて溶媒を蒸発させた。印刷されたフィルムを次に慎重に、印刷された側で接着性印刷物へ適用し、それによってラミネート中に気泡が発生するのを防止する。得られたラミネートを加圧下で3日間、貯蔵して接着剤を硬化させる。
3.接着強度測定:
硬化したラミネートから15mm幅のストリップを切り取り、(AMETEK,Inc.から購入できる)Lloyd Instruments引張試験器を用いて、ラミネーション接着強度を測定する。測定は150mm/分の速度で行う。測定中に、ラミネートされたストリップをフィルムクランプに対して90°の角度下に維持すべきである。
熱シール接着強度をシミュレーションするために、(Brugger Feinmechanik GmbHから購入できる)Brugger熱シール機を用いて、ラミネートされたストリップを、140℃/400N/1秒で熱シールした後、この試験を繰り返す。
ラミネーション接着強度は、N/15mmで報告される。
特に明細書を提供する際に何れか及び全ての目的について当業者に理解されるように、本明細書に開示される全ての範囲はまた、何れか及び全ての可能な部分的範囲及びそれらの部分的範囲の組み合わせを包含する。任意に記載される範囲は、十分に説明し且つ同じ範囲を少なくとも等しい半分、3分の1、4分の1、5分の1、10分の1等に分けられるものとして容易に認識できる。非限定的例として、本明細書で説明される各範囲は小さい方の3分の1、真ん中の3分の1及び大きい方の3分の1等に容易に分けることができる。当業者にも理解されるように全ての用語、例えば「〜まで」、「少なくとも」、「より大きな」、「より小さな」等は記載される数を含み、続いて上記のように部分的範囲に分けることができる範囲を参照する。
本明細書に記載される全ての特許公報および刊行物は、全ての目的のためにその全体が参照によって組み込まれる。
実施例
以下の非限定的な実施例は、開示される発明の利点を更に説明するのに役立つが制限するものではない。
例1−担持樹脂(s)の提供
米国特許第4,546,160号、同第4,414,370号、同第4,529,787号に記載される連続重合プロセスを用いて、第1表に示す担持樹脂組成物を調製した。
Figure 0006324397
各成分の量は、成分の総量に対して質量%で示される。
例2−担持樹脂(s)の存在下でエマルションポリマー(a)を得るための乳化重合
第1表に示す担持樹脂から、第2表に示すエマルションポリマーを調製した。担持樹脂、アンモニア(25%)及び脱イオン(DI)水の溶液を、窒素の穏やかな流れのもとで、四口丸底フラスコ中で85℃にした。モノマーの混合物を調製し、反応器に充填した。次に、DI水中に溶解した過硫酸アンモニウム(APS)を反応器に充填した。15分後、残っているモノマー混合物を45〜60分にわたって反応器に充填した。そのプロセスの間、温度は85℃のままであった。この後、反応器の内容物を60分間、これらの条件下で維持し、残留モノマー含量を減少させた。この保持期間の後、エマルションを冷却した。エマルションを更に15分間、混合し、続いて濾過した。
Figure 0006324397
例3−ポリマー混合物の調製
第2表に記載の上記エマルションポリマー(E−1、E−2、E−3)及び第3表に記載の水溶性ポリマー(P−1、P−2、P−3、P−4、P−5)の混合物を、室温での物理的混合により調製した。選択された調製物を第4表に示す。
Figure 0006324397
EO(エチレンオキシド)の量はコポリマーの総量に対して質量%で示される。POはプロピレンオキシドを表す。
Figure 0006324397
各成分の量は、成分の総量に対して質量%で示される。
例4−ラミネーションインキの調製
ラミネーション接着強度への影響を調べるために、第4表に記載の選択されたポリマー混合物(B−1〜B−11)と、共にBASF S.E.,から入手したPB15.3(Heliogen(登録商標)Blue D 7088)及びJoncryl(登録商標)HPD96−E(高分子量、高酸価スチレンアクリル系樹脂)を含む顔料濃縮物とを、4:1の比で混合することにより、インキ調製物を調製した。顔料濃縮物と水の混合物(30/70)を添加することにより、得られたインキの粘度を、必要な印刷粘度(20”DIN4/〜150mPa.s)に調節した。
Figure 0006324397
各成分の量は、成分の総量に対して質量%で示される。
例5−ラミネートの調製及び接着強度の測定
ワイヤーバー0を用いて、共押出OPP(30MB400)の処理された側上及び化学的に処理されたポリエステル(Mylar 813)上に、得られたインキを塗布した(4μmのウェットインキ)。印刷物をオーブン中、60℃で60秒間、乾燥し、一晩中(16時間)、放置した。
調製したばかりの二成分ポリウレタン接着剤(8.0g Liofol UR6080、20.0g Liofol UR7780、20.0gのエチルアセテート)を第二の(未印刷)フィルムに塗布して乾燥時に2.5g/cm2のコーティング質量とし、続いてオーブン中、60℃で10秒間、乾燥させることにより、ラミネートを調製した。印刷されたフィルム(共押出OPP及び化学的に処理されたPET)の印刷された側を、(共押出OPP及びLDPEのそれぞれについて)第二のフィルムの接着側へ適用して、OPP//OPP及びPET//LDPEラミネート構造を形成する。ラミネート構造を加圧下(約0.25kg/cm2)で3日間、貯蔵して接着剤を十分に硬化させた。
ラミネーション接着強度を測定するため、硬化したラミネートから15mm幅のストリップを切り取り、(AMETEK,Inc.から購入できる)Lloyd Instruments引張試験器を用いて、接着強度を測定する。測定は150mm/分の速度で行う。測定中に、ラミネートされたストリップはフィルムクランプに対して90°の角度下に維持すべきである。
熱シール接着強度をシミュレーションするために、(Brugger Feinmechanik GmbHから購入できる)Brugger熱シール機を用いて、140℃/400N/1秒で、ラミネートされたストリップを熱シールした後、この試験を繰り返す。
ラミネーション接着強度は、N/15mmで報告される。
Figure 0006324397
水溶性ポリマーを含む本発明の組成物は、水溶性ポリマーなしの組成物(I−8)と比較して、ラミネーション接着強度の改善した結果を示す。

Claims (8)

  1. 以下の工程:
    (i)エマルションポリマー(a)を含有する組成物(C)を提供する工程と、その後に
    (ii)前記組成物(C)へ、エチレンオキシド及びプロピレンオキシドの水溶性ランダムコポリマー又は水溶性ブロックコポリマー(b)を含有する組成物を添加する工程であって、前記水溶性ランダムコポリマー又は水溶性ブロックコポリマー(b)はエチレンオキシド及びプロピレンオキシドのコポリマーの量に対して少なくとも45質量%のエチレンオキシド含量を有しかつ300〜4000g/molの質量平均分子量を有する工程とによって得られ、
    前記水溶性ポリマー(b)がカルボキシレート基を含まず、かつ
    前記水溶性ポリマー(b)が、水中で少なくとも50g/lの溶解度を有する組成物の、印刷された基材を第二のフレキシブルフィルムへラミネートするための水系インキ用の、使用。
  2. 前記組成物(C)は更に、カルボキシレート基を含む担持樹脂(s)を含有し、かつ前記担持樹脂(s)は10〜400の範囲の酸価を有する、請求項1に記載の使用。
  3. 前記担持樹脂(s)は水溶性樹脂を含有する、請求項1に記載の使用。
  4. 前記担持樹脂(s)はアクリル系ポリマー、アクリル系/ビニル系ポリマー、ポリエステル系ポリマーを含有する、請求項2又は3に記載の使用。
  5. 前記担持樹脂(s)はアクリル系/スチレン系コポリマーを含有する、請求項2から4の何れか1項に記載の使用。
  6. 前記エマルションポリマーは(a)は、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸、クロトン酸、アクリル酸無水物、メタクリル酸無水物、イタコン酸無水物、マレイン酸無水物、フマル酸無水物、クロトン酸無水物、エチルメタクリレート、メチルメタクリレート、ブチルアクリレート、ブチルメタクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、エチルアクリレート、ビニルアセテート、メチルアクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、2−ヒドロキシエチルアクリレート、メチロールアクリルアミド、グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレート、ジアセトンアクリルアミド、アセトアセトキシエチルメタクリレート、アセトアセトキシエチルアクリレート、アリルアセトアセテート、ビニルアセトアセテート、アクロレイン、ジアセトンアクリレート、アセトニルアクリレート、ジアセトンメタクリレート、2−ヒドロキシプロピルアクリレートアセチルアセテート、ブタンジオール−1,4−アクリレートアセチルアセテートの一以上から選択されるモノマーの重合体を含む、請求項1から5の何れか1項に記載の使用。
  7. 前記基材はプラスチックフィルムである、請求項1から6の何れか1項に記載の使用。
  8. 更に、界面活性剤、溶剤、レベリング剤、レオロジー調整剤、ワックス、緩衝剤、分散剤、脱泡剤、消泡剤、改質化ポリマー、再湿潤剤、殺生物剤、架橋剤または再溶解剤から選択される一以上の添加剤(c)を含む、請求項1から7の何れか1項に記載の使用。
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