JP7340121B1 - Varnish composition for gravure printing ink - Google Patents
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Abstract
【課題】一般的なグラビア印刷インキの配合中で使用でき、基材の変化にも対応できるポリウレタン系環境対応型のワニス組成物の提供。【解決手段】酢酸エステル系溶剤とポリウレアウレタン樹脂を含み、該樹脂以外の樹脂と併用されるグラビア印刷インキ用ワニス組成物であり、組成物中に占める酢酸エステル系溶剤の割合が60%以上で、ポリウレアウレタン樹脂がa)~e)で定義される構造を有するグラビア印刷インキ用のワニス組成物。a)ポリマー鎖に式(1)又は(2)で示される水酸基を有しb)水酸基の一部がシリル化されたことで、水酸基の量が樹脂単体での水酸基価に換算して45~80mgKOH/gに調整されc)イソシアネート由来のウレア結合を、モル比でウレタン結合/ウレア結合=10/1~10/3で有しd)ダイマー酸由来の構造に起因するバイオマス成分を質量比で30%以上含有しe)樹脂の重さの9%以上が原材料の二酸化炭素由来の構造である【選択図】なし[Problem] To provide an environmentally friendly polyurethane varnish composition that can be used in the formulation of general gravure printing inks and can adapt to changes in base materials. [Solution] A varnish composition for gravure printing ink containing an acetate ester solvent and a polyurea urethane resin and used in combination with a resin other than the resin, wherein the proportion of the acetate ester solvent in the composition is 60% or more. , a varnish composition for gravure printing ink in which the polyurea urethane resin has a structure defined in a) to e). a) The polymer chain has a hydroxyl group represented by formula (1) or (2) b) A part of the hydroxyl group is silylated, so that the amount of hydroxyl group is 45 to 45% in terms of the hydroxyl value of the resin itself. adjusted to 80 mgKOH/g; c) has isocyanate-derived urea bonds in a molar ratio of urethane bonds/urea bonds = 10/1 to 10/3; and d) has a biomass component resulting from a dimer acid-derived structure in a mass ratio. Contains 30% or more and e) 9% or more of the weight of the resin is a structure derived from the raw material carbon dioxide [Selection diagram] None
Description
本発明は、グラビア印刷インキの製造に好適なインキワニスであるポリウレタン樹脂系のワニス組成物(樹脂含有組成物)に関する。さらに詳しくは、本発明のポリウレタン樹脂系のワニス組成物は、グラビア印刷インキの製造の際に有用な機能を付与する目的で用いられる他の樹脂との相溶性に優れるので、従来のインキワニスと同様にこれらの樹脂を併用することができ、グラビア印刷インキの製造に使用した場合に、硬化性に優れ、基材に固着して接着性に優れる印刷画像(インキ皮膜)の提供が実現され、加えて二酸化炭素を原材料とした新しいタイプのポリウレアウレタン樹脂の利用を可能にした、環境対応性にも優れたグラビア印刷インキ用のワニス組成物を提供する技術に関する。 The present invention relates to a polyurethane resin-based varnish composition (resin-containing composition) which is an ink varnish suitable for producing gravure printing inks. More specifically, the polyurethane resin-based varnish composition of the present invention has excellent compatibility with other resins used for the purpose of imparting useful functions during the production of gravure printing inks, and thus is similar to conventional ink varnishes. can be used in combination with these resins, and when used in the production of gravure printing ink, it is possible to provide a printed image (ink film) that has excellent curability, adheres to the substrate and has excellent adhesiveness, and in addition, The present invention relates to a technology for providing a varnish composition for gravure printing ink which is excellent in environmental friendliness and which enables the use of a new type of polyureaurethane resin using carbon dioxide as a raw material.
ポリウレタン樹脂は、ジイソシアネート化合物とポリオール化合物及び低分子量のジオールなどの鎖伸長剤といった原材料を用いた重付加反応により得られるポリマーの総称である。これらの原材料の組み合わせにより多種多様なバリエーションを有しており、グラビア印刷インキ用バインダーとして最も多く使用されている。インキバインダー用のポリウレタン樹脂は、末端の官能基やポリマー鎖中に極性基を有する設計により、多くの基材に良好に接着し且つ優れた皮膜物性を有する。ウレタン樹脂を使用したインキは、接着性、ラミネート強度、ボイル処理等の耐熱水性にも優れ、且つ、印刷物の残留溶剤が少ないという特徴を有している。 Polyurethane resin is a general term for polymers obtained by a polyaddition reaction using raw materials such as a diisocyanate compound, a polyol compound, and a chain extender such as a low-molecular-weight diol. It has a wide variety of variations depending on the combination of these raw materials, and is most commonly used as a binder for gravure printing inks. Polyurethane resins for ink binders are designed to have terminal functional groups and polar groups in the polymer chain, so that they adhere well to many substrates and have excellent film physical properties. Inks using urethane resins are characterized by excellent adhesiveness, laminating strength, hot water resistance such as boiling treatment, and less residual solvent in printed matter.
近年の印刷インキの開発においては環境問題に積極的に取り組むメーカーが多くなり、環境保全性に優れた材料を用いて製品を構成する動きがある。特に、枯渇性資源でない産業資源として、化石資源を除く生物由来資源の(バイオマス)が注目されている。植物は太陽光をエネルギーとした光合成により大気中のCO2を吸収して成長するので、植物由来原料を製品化した製品(バイオマスプラスチックや、合成繊維、印刷インキ等)は、植物の成長過程における光合成によるCO2の吸収量と、植物の焼却によるCO2の排出量が相殺され、大気中のCO2の増減に影響を与えないと考えられ(カーボンニュートラル)、その開発が期待されている。植物由来原料を使用した製品の中でも、バイオマスマーク認定商品は、安全で、循環型社会の形成に貢献し、地球温暖化防止に役立つという背景から、その開発と利用が望まれている。このような視点から、バイオマス度の高い原材料を使用したポリウレタン樹脂を印刷インキ用バインダーとして使用することに関する多くの発明がなされている。 In the development of printing inks in recent years, many manufacturers are actively working on environmental issues, and there is a movement to construct products using materials that are excellent in environmental conservation. In particular, biological resources (biomass) other than fossil resources are attracting attention as non-exhaustible industrial resources. Plants grow by absorbing CO2 from the atmosphere through photosynthesis that uses sunlight as energy. The amount of CO2 absorbed by photosynthesis and the amount of CO2 emitted by incineration of plants are offset, and it is thought that it does not affect the increase or decrease of CO2 in the atmosphere (carbon neutral), and its development is expected. Among products that use plant-derived raw materials, biomass-mark certified products are safe, contribute to the formation of a recycling-oriented society, and help prevent global warming. From this point of view, many inventions have been made regarding the use of polyurethane resins using raw materials with a high degree of biomass as binders for printing inks.
これらのバイオマス系のポリウレタン樹脂は、従来から使用されている化石原料由来のポリウレタン樹脂と同じ化学構造をバイオマス材料に置き換えることで、従来品の代替として使用され始めている。例えば、特許文献1に記載の技術では、ポリウレタン樹脂の合成に使用されるポリエステルポリオールをバイオマス由来の成分に置き換えて製造している。しかしながら、このようなバイオマス由来の材料は種類が限られており、樹脂の構造設計の自由度が低く、新たな性能を付与することが困難なことが大きな課題となっている。例えば、特許文献2に記載の技術ではバイオマス由来のダイマー酸等を使用しており、特許文献3に記載の技術では、植物由来の1,2-プロパジオールを使用しているが、いずれも従来の化石原料由来のポリウレタン樹脂とほぼ同等の性能を有するに留まっている。 These biomass-based polyurethane resins have begun to be used as substitutes for conventional products by replacing the same chemical structure as conventionally used polyurethane resins derived from fossil raw materials with biomass materials. For example, in the technique described in Patent Document 1, the polyester polyol used in the synthesis of the polyurethane resin is replaced with a biomass-derived component for production. However, the types of such biomass-derived materials are limited, and the degree of freedom in resin structural design is low, making it difficult to impart new performance. For example, the technology described in Patent Document 2 uses a biomass-derived dimer acid or the like, and the technology described in Patent Document 3 uses plant-derived 1,2-propadiol, but both are conventional. It remains to have almost the same performance as the polyurethane resin derived from fossil raw materials.
ポリウレタン樹脂にバイオマス化が求められる一方で、近年は、リサイクルの観点から包装体の環境対応も進んでいる。例えば、アルミ箔を使用せず、透明シリカ蒸着及び酸化アルミナ蒸着フィルムを使用するケースが増えるなど基材の構成が変化しつつあり、印刷インキに要求される性能は多様化してきている。そのため、ポリウレタン樹脂だけの性能ではなく、他のポリマーを併用する必要があり、例えば、特許文献4に記載の技術では、広範囲なフィルムに、優れた接着性、耐ブロッキング性、ラミネート強度及びボイルレトルト適性を有する軟包装用ラミネートインキ組成物の提供を目的として、バインダー樹脂に、ポリウレタン樹脂と塩化ビニル-酢酸ビニル共重合体を併用することが提案されている。 While biomass conversion is required for polyurethane resin, in recent years, from the viewpoint of recycling, eco-friendliness of packaging bodies is also progressing. For example, the composition of substrates is changing, such as the use of transparent silica deposition films and alumina oxide deposition films instead of aluminum foil, and the performance required of printing inks is diversifying. Therefore, it is necessary to use other polymers in addition to the performance of polyurethane resin alone. For the purpose of providing a suitable laminating ink composition for flexible packaging, it has been proposed to use a polyurethane resin and a vinyl chloride-vinyl acetate copolymer together as a binder resin.
このような状況において、従来のバイオマス系のポリウレタン樹脂とは異なる環境対応型のポリウレタン樹脂が求められている。近年、新しい環境対応型のポリウレタン樹脂として、バイオマス材料が指向するカーボンニュートラルではなく、カーボンリサイクルの考え方で、二酸化炭素を直接使用したポリウレタン樹脂の開発が報告されている。具体的には、エポキシ化合物と二酸化炭素を反応させて得られる環状カーボネート化合物と、アミン化合物の付加反応により得られるポリウレタン系の樹脂である。この二酸化炭素を原料に利用したポリウレタン樹脂は、石油由来のポリウレタン樹脂とは異なり、側鎖に水酸基を有する化学構造をもつため、従来のポリウレタン樹脂とは異なる特性を有している。例えば、優れたガス遮断機能を持つフィルムの提供を目的とする特許文献5に記載の技術では、ガスバリア性を有する層の形成に使用している。また、特許文献6に記載の技術では、特に金属や他の樹脂等に対する接着性が良好であり、二酸化炭素由来の構造部分の含有率が比較的高く維持されながらも柔軟性に優れたポリヒドロキシウレタン樹脂を提案しており、接着剤としての開発も成されている。特許文献7に記載の技術では、グラビア印刷インキなどの印刷インキに用いる印刷インキ用バインダーの提供を目的とした開発がなされている。ポリヒドロキシウレタン樹脂を印刷インキ用バインダーとして良好な状態で使用することができれば、形成したインキ皮膜層の蒸着フィルムなどへの接着性向上が期待できる。 Under these circumstances, there is a demand for environmentally friendly polyurethane resins that are different from conventional biomass-based polyurethane resins. In recent years, as a new environmentally friendly polyurethane resin, the development of a polyurethane resin that directly uses carbon dioxide has been reported based on the concept of carbon recycling rather than the carbon-neutral nature of biomass materials. Specifically, it is a polyurethane-based resin obtained by an addition reaction of a cyclic carbonate compound obtained by reacting an epoxy compound with carbon dioxide and an amine compound. Unlike petroleum-derived polyurethane resins, this polyurethane resin using carbon dioxide as a raw material has a chemical structure with hydroxyl groups in side chains, and therefore has properties different from those of conventional polyurethane resins. For example, the technique described in Patent Document 5, which aims to provide a film having an excellent gas barrier function, is used to form a layer having gas barrier properties. Further, in the technique described in Patent Document 6, the adhesion to metals, other resins, etc. is particularly good, and the content of the carbon dioxide-derived structural part is maintained relatively high, while the polyhydroxyl has excellent flexibility. We have proposed urethane resin and are also developing it as an adhesive. The technique described in Patent Document 7 is developed with the aim of providing a printing ink binder used for printing ink such as gravure printing ink. If a polyhydroxyurethane resin can be used as a binder for printing ink in a favorable state, it can be expected to improve the adhesiveness of the formed ink film layer to a deposited film or the like.
しかしながら、本発明者らの検討によれば、特許文献4で提案されている、バインダー樹脂とする場合に、ポリウレタン樹脂と塩化ビニル-酢酸ビニル共重合体を併用する技術を、ポリヒドロキシウレタン樹脂に適用した場合は、塩化ビニル-酢酸ビニル共重合体との相溶解性が悪いという問題がある。また、印刷インキに使用される酢酸エチルなどの非極性溶剤への溶解性が劣り、アルコールの添加が必要になるなど、2液型のグラビア印刷インキとして使用するには、技術的に不十分であるという問題もあった。 However, according to the studies of the present inventors, the technique proposed in Patent Document 4, in which a polyurethane resin and a vinyl chloride-vinyl acetate copolymer are used together when used as a binder resin, is applied to a polyhydroxyurethane resin. When applied, there is a problem of poor compatibility with the vinyl chloride-vinyl acetate copolymer. In addition, it has poor solubility in non-polar solvents such as ethyl acetate used in printing inks, and requires the addition of alcohol. There was also the problem of
上記した課題に対して本発明者らは、この二酸化炭素を原材料に使用して合成されるポリウレタン系ポリマー(ポリヒドロキシウレタン樹脂)を改良し、酢酸エチルなどの非極性溶剤への溶解性を向上させ、且つ、近年の印刷インキに配合される塩化ビニル-酢酸ビニル共重合体(以下、塩酢ビ樹脂と呼ぶ場合もある)などの他の樹脂との相溶性も付与することができれば、新しい環境対応のグラビア印刷インキ用のバインダーとして実用化することが期待できるとの認識をもった。 In order to solve the above problems, the present inventors have improved the polyurethane-based polymer (polyhydroxyurethane resin) synthesized using carbon dioxide as a raw material to improve the solubility in non-polar solvents such as ethyl acetate. and compatibility with other resins such as vinyl chloride-vinyl acetate copolymer (hereinafter sometimes referred to as vinyl chloride acetate resin) that is blended in printing inks in recent years. We recognized that it could be expected to be put to practical use as a binder for environmentally friendly gravure printing ink.
従って、本発明の目的は、一般的なグラビア印刷インキの配合中で問題なく良好な状態で使用することができ、また、近年の基材の変化に対応できる、新しいタイプのポリウレタン系環境対応型のワニス組成物を提供することである。本発明の目的は、特に、二酸化炭素を原材料として使用することで、温暖化ガスの削減に寄与することができる近年開発された新しいポリウレタン樹脂を、グラビア印刷インキ用のワニス組成物に適用可能になるように改良して、従来技術の欠点であった酢酸エチルなどのエステル系溶剤への溶解性の向上と、印刷インキへの有用な配合成分である他の樹脂との相溶性の向上を実現することである。そして、本発明の目的は、これらの改良に加え、新しいタイプのポリウレタン樹脂の構造中に水酸基をもつことによる利点である、基材への良好な接着性やラミネート強度に優れるといった特徴が保持された有用なインキワニス用の樹脂組成物を提供することである。本発明の具体的な目的は、新しいタイプのポリウレタン樹脂の構造中に有する水酸基の量をコントロールすることで、上記に挙げた課題を解決したグラビア印刷インキの調製に好適に利用できる環境対応型の実用価値の高い技術を開発することである。 Therefore, the object of the present invention is to provide a new type of polyurethane-based environmentally friendly type that can be used in good condition without problems in the formulation of general gravure printing inks, and can respond to recent changes in substrates. is to provide a varnish composition of In particular, the object of the present invention is to make it possible to apply a recently developed new polyurethane resin that can contribute to the reduction of greenhouse gases to a varnish composition for gravure printing ink by using carbon dioxide as a raw material. In this way, we have improved the solubility in ester-based solvents such as ethyl acetate, which was a drawback of the conventional technology, and improved the compatibility with other resins, which are useful ingredients for printing inks. It is to be. In addition to these improvements, the object of the present invention is to retain the advantages of having hydroxyl groups in the structure of a new type of polyurethane resin, such as good adhesion to substrates and excellent laminate strength. Another object of the present invention is to provide a resin composition useful for ink varnish. A specific object of the present invention is to control the amount of hydroxyl groups in the structure of a new type of polyurethane resin, thereby providing an environment-friendly resin that can be suitably used for the preparation of gravure printing ink that solves the above-mentioned problems. It is to develop technology with high practical value.
上記の目的は、下記の本発明によって達成される。すなわち、本発明は、下記のグラビア印刷インキ用のワニス組成物を提供する。
[1]構成要素として、酢酸エステル系有機溶剤と、ポリウレアウレタン樹脂とを含有してなり、前記ポリウレアウレタン樹脂以外の樹脂と併用されるグラビア印刷インキ用のワニス組成物であって、
該組成物中に占める前記酢酸エステル系有機溶剤の割合が60質量%以上で、且つ、前記ポリウレアウレタン樹脂が、以下のa)~e)で定義される構造を全て有することを特徴とするグラビア印刷インキ用のワニス組成物。
a)ポリマー鎖中に、下記の式(1)又は(2)で示されるいずれかの構造の水酸基を有してなり、
b)水酸基の一部が、下記の式(3)又は(4)で示されるいずれかのシリル化された構造であることで、水酸基の含有量が、ポリウレアウレタン樹脂単体での水酸基価に換算して45mgKOH/g~80mgKOH/gの範囲内に調整されており、
c)ウレタン結合の他にウレア結合を有し、該ウレア結合は、脂肪族イソシアネート由来の構造であり、その樹脂中での存在比率がモル比としてウレタン結合/ウレア結合=10/1~10/3であり、
d)ダイマー酸由来の化学構造に起因するバイオマス成分を質量比で30%以上含有してなり、
e)樹脂の重さの9質量%以上が、原材料の二酸化炭素由来の構造からなる
[式(1)~(4)中のPはいずれもポリマー鎖との結合部を示しており、式(3)又は(4)中のRは、それぞれ独立に水素又はメチル基を示す。]
The above objects are achieved by the present invention described below. That is, the present invention provides the following varnish composition for gravure printing ink.
[1] A varnish composition for gravure printing ink that contains an acetic acid ester-based organic solvent and a polyureaurethane resin as constituent elements, and is used in combination with a resin other than the polyureaurethane resin,
Gravure, characterized in that the ratio of the acetic acid ester-based organic solvent in the composition is 60% by mass or more, and the polyureaurethane resin has all of the structures defined in the following a) to e). A varnish composition for printing inks.
a) having a hydroxyl group of any structure represented by the following formula (1) or (2) in the polymer chain,
b) Some of the hydroxyl groups have a silylated structure represented by the following formula (3) or (4), so that the hydroxyl content is converted to the hydroxyl value of the polyureaurethane resin alone. is adjusted within the range of 45 mgKOH / g to 80 mgKOH / g,
c) having a urea bond in addition to the urethane bond, the urea bond is a structure derived from an aliphatic isocyanate, and the molar ratio of the urea bond in the resin is urethane bond/urea bond=10/1 to 10/ 3 and
d) containing 30% or more by mass of a biomass component resulting from a chemical structure derived from dimer acid,
e) 9% by mass or more of the weight of the resin consists of structures derived from the carbon dioxide of the raw material
[P in formulas (1) to (4) all represent a bond with a polymer chain, and R in formula (3) or (4) each independently represents hydrogen or a methyl group. ]
上記したグラビア印刷インキ用のワニス組成物の好ましい形態としては、下記の構成が挙げられる。
[2]前記ポリウレアウレタン樹脂が、下記の式(5)又は(6)で示される化合物のいずれか一つ以上を原材料としてなる、該原材料に由来した化学構造をポリマー鎖中に有してなる上記[1]に記載のグラビア印刷インキ用のワニス組成物。
Preferred embodiments of the varnish composition for gravure printing inks described above include the following configurations.
[2] The polyureaurethane resin is made from one or more compounds represented by the following formula (5) or (6) as a raw material, and has a chemical structure derived from the raw material in the polymer chain. A varnish composition for gravure printing ink according to the above [1].
[3]前記ウレア結合が、イソホロンジイソシアネート、1,6-ヘキサメチレンジイソシアネート及び水添加キシリレンジイソシアネートからなる群のいずれか1つ以上のイソシアネート化合物に由来したものであり、且つ、25℃における溶液粘度が500mPa・s~5000mPa・sである上記[1]又は[2]に記載のグラビア印刷インキ用のワニス組成物。
[4]前記ウレア結合が、さらに、イソシアヌレート型又はビウレット型又はアダクト型の3官能以上の脂肪族ポリイソシアネート化合物に由来のウレア結合を含む上記[1]~[3]のいずれかに記載のグラビア印刷インキ用のワニス組成物。
[3] The urea bond is derived from any one or more isocyanate compounds in the group consisting of isophorone diisocyanate, 1,6-hexamethylene diisocyanate and hydrogenated xylylene diisocyanate, and solution viscosity at 25°C is 500 mPa·s to 5000 mPa·s, the varnish composition for gravure printing ink according to the above [1] or [2].
[4] Any one of the above [1] to [3], wherein the urea bond further comprises a urea bond derived from an isocyanurate-type, biuret-type, or adduct-type trifunctional or higher aliphatic polyisocyanate compound. A varnish composition for gravure printing inks.
[5]前記酢酸エステル系有機溶剤の割合が、90質量%以上である上記[1]~[4]のいずれかに記載のグラビア印刷インキ用のワニス組成物。
[6]さらに、塩化ビニル-酢酸ビニル共重合体又は塩素化ポリプロピレン、又は、アセチル基、プロピオニル基及びヒドロキシ基を有するセルロース樹脂の少なくともいずれかの樹脂を含む上記[1]~[5]のいずれかに記載のグラビア印刷インキ用のワニス組成物。
[5] The varnish composition for gravure printing ink according to any one of the above [1] to [4], wherein the proportion of the acetic acid ester-based organic solvent is 90% by mass or more.
[6] Any of the above [1] to [5], further comprising at least one of vinyl chloride-vinyl acetate copolymer or chlorinated polypropylene, or cellulose resin having an acetyl group, a propionyl group and a hydroxy group. 1. Varnish composition for gravure printing ink according to 1.
本発明によれば、一般的なグラビア印刷インキの配合中で問題なく良好な状態で使用することができ、また、近年の基材の変化に対応できる、新しいタイプのポリウレタン樹脂を必須成分とした環境対応型のグラビア印刷インキ用のワニス組成物が提供される。本発明によれば、特に、二酸化炭素を原材料に使用することで、温暖化ガスの削減に寄与する新しいタイプのポリウレタン樹脂の構造中に有する水酸基をコントロールすることで、ワニス組成物として適用できるように改良がされて、従来技術の欠点であった酢酸エチルなどのエステル系溶剤への溶解性の向上が図られ、且つ、印刷インキへ配合される他の有用な樹脂成分との相溶性を向上させることが実現される。また、本発明によれば、新しいタイプのポリウレタン樹脂における構造中に水酸基をもつことで得られる利点である、基材への良好な接着性やラミネート強度に優れるといった特徴が保持された、環境対応型の実用価値の高いグラビア印刷インキ用のワニス組成物の提供が可能になる。 According to the present invention, a new type of polyurethane resin that can be used in good condition without problems in the formulation of general gravure printing ink and that can respond to recent changes in substrates is used as an essential component. A varnish composition for an environmentally friendly gravure printing ink is provided. According to the present invention, in particular, by using carbon dioxide as a raw material, by controlling the hydroxyl groups in the structure of a new type of polyurethane resin that contributes to the reduction of greenhouse gases, it can be applied as a varnish composition. improved solubility in ester solvents such as ethyl acetate, which was a drawback of the prior art, and improved compatibility with other useful resin components blended in printing inks. is realized. In addition, according to the present invention, an environmentally friendly polyurethane resin that retains the advantages obtained by having hydroxyl groups in the structure of a new type of polyurethane resin, such as good adhesion to substrates and excellent laminate strength. It becomes possible to provide a varnish composition for gravure printing ink with high practical value of the mold.
次に、発明を実施するための好ましい形態を挙げて本発明をさらに詳しく説明する。本発明のワニス組成物における必須の構成要素は、酢酸エステル系有機溶剤と特有のポリウレアウレタン樹脂であり、該ポリウレアウレタン樹脂以外の樹脂と併用可能なグラビア印刷インキ用のワニス組成物である。本発明のワニス組成物は、グラビア印刷インキの製造に用いられている酢酸エステル系有機溶剤以外のその他の有機溶剤を含有してもよく、さらに、必要に応じて上記構成要素に適宜に添加剤を加えることもできる。例えば、その他の有機溶剤として、メチルエチルケトン(MEK)や、イソプロピルアルコール(IPA)等の低級アルコールを含有してもよい。以下、本発明のグラビア印刷インキ用のワニス組成物(以下、単にワニス組成物と呼ぶ)の構成成分等について説明する。 Next, the present invention will be described in more detail with preferred modes for carrying out the invention. Essential components in the varnish composition of the present invention are an acetic acid ester-based organic solvent and a specific polyureaurethane resin, and the varnish composition for gravure printing ink can be used in combination with resins other than the polyureaurethane resin. The varnish composition of the present invention may contain other organic solvents other than the acetic acid ester-based organic solvent used in the production of gravure printing inks, and if necessary, add appropriate additives to the above components. can also be added. For example, other organic solvents may include lower alcohols such as methyl ethyl ketone (MEK) and isopropyl alcohol (IPA). Hereinafter, the constituent components of the varnish composition for gravure printing ink of the present invention (hereinafter simply referred to as varnish composition) will be described.
〔ポリウレアウレタン樹脂〕
まず、本発明のワニス組成物を特徴づける必須成分であるポリウレアウレタン樹脂について説明する。ポリウレアウレタン樹脂は、以下に説明する「第1工程」及び「第2工程」の2段階の反応により製造される。第1工程では、分子中に少なくとも1個以上の5員環環状カーボネート基を有する化合物(以下5員環環状カーボネート化合物又は環状カーボネート化合物と呼ぶ)と、1分子中に少なくとも1個以上のアミノ基を有する化合物との重付加反応により、a)で定義されている通り、ポリマー鎖中に、式(1)又は(2)で示されるいずれかの構造の水酸基を有したヒドロキシポリウレタン樹脂を製造する。この第1工程においては、該工程で製造された水酸基を有するポリウレタン樹脂の分子の末端がアミノ基となるように、環状カーボネート化合物と、アミノ基を有する化合物のモル比を調整して重付加反応を行う。次に、第2工程として、先の第1工程で得られた樹脂にイソシアネート系の化合物を加えて、アミノ基とイソシアネート基の付加反応により、ウレア結合を導入し、高分子量化する工程を経てポリウレアウレタン樹脂を調製する。なお、本発明のワニス組成物を構成する必須成分であるポリウレアウレタン樹脂は、b)で定義されている通り、ヒドロキシポリウレタン樹脂の水酸基の一部が、本発明で規定する式(3)又は(4)で示されるいずれかのシリル化された構造であることで、水酸基の含有量が、ポリウレアウレタン樹脂単体での水酸基価に換算して45~80mgKOH/gの範囲内に調整されたものであることを要す。この点については後述する。
[Polyurea urethane resin]
First, the polyureaurethane resin, which is an essential component characterizing the varnish composition of the present invention, will be described. A polyureaurethane resin is produced by a two-stage reaction of "first step" and "second step" described below. In the first step, a compound having at least one five-membered cyclic carbonate group in the molecule (hereinafter referred to as a five-membered cyclic carbonate compound or cyclic carbonate compound) and at least one amino group in one molecule As defined in a), a hydroxypolyurethane resin having hydroxyl groups of either structure represented by formula (1) or (2) in the polymer chain is produced by a polyaddition reaction with a compound having . In the first step, a polyaddition reaction is performed by adjusting the molar ratio of the cyclic carbonate compound and the compound having an amino group so that the molecular end of the polyurethane resin having a hydroxyl group produced in this step becomes an amino group. I do. Next, in the second step, an isocyanate compound is added to the resin obtained in the previous first step, and a urea bond is introduced through an addition reaction between the amino group and the isocyanate group to increase the molecular weight. A polyureaurethane resin is prepared. In the polyureaurethane resin, which is an essential component constituting the varnish composition of the present invention, as defined in b), some of the hydroxyl groups of the hydroxypolyurethane resin are represented by the formula (3) or ( 4), the content of hydroxyl groups is adjusted within the range of 45 to 80 mgKOH/g in terms of the hydroxyl value of the polyureaurethane resin alone. require something. This point will be described later.
第1工程で行われる反応は、以下の式で表される反応であり、5員環環状カーボネート化合物と、アミノ基を有する化合物をモノマー単位として、これらの化合物による重付加反応である。この重付加反応により、以下の式に示されるように、ウレタン結合が一つと水酸基が一つ生成し、2官能以上の化合物を使用することでポリマーとなり、ポリマー側鎖に水酸基を有するヒドロキシポリウレタン樹脂が得られる。
The reaction performed in the first step is a reaction represented by the following formula, and is a polyaddition reaction using a 5-membered cyclic carbonate compound and a compound having an amino group as monomer units. This polyaddition reaction generates one urethane bond and one hydroxyl group as shown in the following formula, and by using a compound with two or more functional groups, it becomes a polymer, and a hydroxy polyurethane resin having hydroxyl groups in the polymer side chains. is obtained.
上記した反応においては、先に示したように5員環環状カーボネートの開裂が2種類あるため、得られるポリウレタン樹脂中の水酸基部分の構造は、先に示した式(1)及び式(2)の2種類がランダムに存在するものとなる。 In the above reaction, as shown above, there are two types of cleavage of the 5-membered cyclic carbonate. Therefore, the structure of the hydroxyl group portion in the resulting polyurethane resin is represented by the formulas (1) and (2) shown above. These two types exist randomly.
上記のようにして得ることができるポリウレアウレタン樹脂は、二酸化炭素由来の構造を含むことを特徴の一つとしている。具体的には、第1工程での反応に使用する5員環環状カーボネート化合物を、エポキシ化合物と二酸化炭素から合成することで、得られた樹脂は、そのウレタン結合中の-O-CO-構造部が二酸化炭素由来の成分となる。その構造中に二酸化炭素が固定化されたポリウレタン樹脂は、環境問題に対応する材料として有用である。5員環環状カーボネート化合物の具体的な製造方法については、先に従来技術として挙げた特許文献5、6、7に記載されている。本発明で使用した5員環環状カーボネート化合物は、二酸化炭素を反応原料に用い、上記に挙げた文献に記載されているのと同様の反応条件、反応溶剤、触媒を使用して製造した、例えば、下記の反応式に示したような二酸化炭素由来の環状カーボネート化合物である。 One of the characteristics of the polyureaurethane resin that can be obtained as described above is that it contains a structure derived from carbon dioxide. Specifically, by synthesizing the five-membered cyclic carbonate compound used in the reaction in the first step from an epoxy compound and carbon dioxide, the resulting resin has an —O—CO— structure in the urethane bond. part is a component derived from carbon dioxide. A polyurethane resin in which carbon dioxide is fixed in its structure is useful as a material for dealing with environmental problems. Specific methods for producing five-membered cyclic carbonate compounds are described in Patent Documents 5, 6, and 7 cited above as prior art. The 5-membered ring cyclic carbonate compound used in the present invention was produced using carbon dioxide as a reaction raw material and using the same reaction conditions, reaction solvents, and catalysts as those described in the literatures listed above. , is a cyclic carbonate compound derived from carbon dioxide as shown in the following reaction formula.
<第1工程で使用する反応成分-5員環環状カーボネート化合物>
本発明のワニス組成物を構成するポリウレアウレタン樹脂を製造する際に使用される5員環環状カーボネート化合物は、1分子中に1個以上の5員環環状カーボネート基を有するものであれば、いずれも使用可能である。例えば、ベンゼン骨格、芳香族多環骨格、縮合多環芳香族骨格を持つ化合物や、脂肪族系や脂環式系の化合物をいずれも使用することはできる。しかし、本発明が目的の一つとしている環境対応型のインキワニスを得るためには、ビスフェノールAなどの不純物を含まない原材料を使用して5員環環状カーボネート化合物を調製することが好ましい。仮に、ビスフェノール型の原材料を使用しても、不純物又は分解物としてビスフェノールAが組成物中に混入しないのであれば使用可能である。上記混入の危険性をなくすためには、本発明のワニス組成物を特徴づけるポリウレアウレタン樹脂は、ビスフェノールA由来の化学構造を含まないようにすることが好ましい。
<Reactive component-5-membered ring cyclic carbonate compound used in the first step>
Any five-membered cyclic carbonate compound used in producing the polyureaurethane resin constituting the varnish composition of the present invention has one or more five-membered cyclic carbonate groups in one molecule. can also be used. For example, compounds having a benzene skeleton, an aromatic polycyclic skeleton, a condensed polycyclic aromatic skeleton, and aliphatic or alicyclic compounds can all be used. However, in order to obtain an environmentally friendly ink varnish, which is one of the objects of the present invention, it is preferable to prepare a five-membered cyclic carbonate compound using raw materials that do not contain impurities such as bisphenol A. Even if a bisphenol-type raw material is used, it can be used as long as bisphenol A does not enter the composition as an impurity or a decomposition product. In order to eliminate the above risk of contamination, the polyureaurethane resin that characterizes the varnish composition of the present invention preferably does not contain a chemical structure derived from bisphenol A.
確実に、ビスフェノールA由来の化学構造を含まないポリウレアウレタン樹脂とするためには、例えば、第1工程での反応に使用する5員環環状カーボネート化合物に、以下に挙げたような構造の5員環環状カーボネート化合物を使用するとよい。 In order to ensure that the polyureaurethane resin does not contain a chemical structure derived from bisphenol A, for example, the 5-membered cyclic carbonate compound used in the reaction in the first step has a 5-membered structure as listed below. A cyclic carbonate compound may be used.
下記に挙げた式中にあるRは、独立にH又はCH3を示す。
R in the formulas listed below independently represents H or CH3 .
本発明を構成するポリウレアウレタン樹脂を製造する際に使用する5員環環状カーボネート化合物としては、例えば、下記に示したような芳香環を有する構造の化合物を用いることも可能である。しかし、本発明者らの検討によれば、下記に述べるように、本発明が目的とするグラビア印刷インキ用のワニスを構成する樹脂としては最適なものとは言い難い。すなわち、本発明者らの検討によれば、下記に示したような芳香環を有する5員環環状カーボネート化合物由来の構造を有する樹脂の場合は、固形分が30%程度であれば非極性溶剤である酢酸エチルに良好に溶解するが、固形分が20%よりも少なくなると溶解性が劣る傾向がある。具体的には、実質的なグラビア印刷インキ用のインキワニスに適用した場合に、併用する樹脂との相溶性が十分ではなかったり、酢酸エチルで希釈をしていくと分離するといったことが生じる場合があるので、あまり好ましくない。 As the five-membered cyclic carbonate compound used in producing the polyureaurethane resin constituting the present invention, for example, it is possible to use a compound having a structure having an aromatic ring as shown below. However, according to the studies of the present inventors, as described below, it is difficult to say that this resin is optimal as a resin constituting a varnish for gravure printing ink, which is the object of the present invention. That is, according to the studies of the present inventors, in the case of a resin having a structure derived from a five-membered cyclic carbonate compound having an aromatic ring as shown below, if the solid content is about 30%, a nonpolar solvent However, when the solid content is less than 20%, the solubility tends to be poor. Specifically, when applied to ink varnishes for practical gravure printing inks, there are cases where compatibility with resins used in combination is not sufficient, and separation occurs when diluted with ethyl acetate. I don't like it because there is.
<第1工程で使用する反応成分-アミン化合物>
本発明のワニス組成物を構成するポリウレアウレタン樹脂を製造する際に使用されるアミン化合物としては、従来公知のいずれのものも使用できる。好ましいものとしては、例えば、エチレンジアミン、1,3-ジアミノプロパン、1,4-ジアミノブタン、1,6-ジアミノヘキサン(ヘキサメチレンジアミン)、1,8-ジアミノオクタン、1,10-ジアミノデカン、1,12-ジアミノドデカン、後述するようなダイマー酸由来のジアミンなどの鎖状脂肪族ポリアミンや、ノルボルナンジアミン、1,3-(ビスアミノメチル)シクロヘキサンなどの環状脂肪族ポリアミン、キシリレンジアミンなどの芳香環を持つ脂肪族ポリアミンが挙げられる。本発明のワニス組成物を構成するポリウレアウレタン樹脂は、d)の要件として、「ダイマー酸由来の化学構造に起因するバイオマス成分を質量比で30%以上含有してなる」ことを必須とするため、ダイマー酸由来のジアミンを用いることが好ましい。市販されているダイマー酸由来のジアミンとしては、例えば、プリアミン1074(商品名、クローダジャパン社製)などが挙げられる。それ以外のアミンとして特に好ましくは、鎖状のジアミンである、例えば、1,6-ジアミノヘキサンや1,8-ジアミノオクタンが挙げられる。本発明者等の検討によれば、これらの化合物を用いることで、より安定して顕著な効果を得ることができる。
<Reactive component used in the first step - amine compound>
Any conventionally known amine compound can be used as the amine compound used in producing the polyureaurethane resin constituting the varnish composition of the present invention. Preferred examples include ethylenediamine, 1,3-diaminopropane, 1,4-diaminobutane, 1,6-diaminohexane (hexamethylenediamine), 1,8-diaminooctane, 1,10-diaminodecane, 1 , 12-diaminododecane, chain aliphatic polyamines such as diamines derived from dimer acid as described later, norbornanediamine, cycloaliphatic polyamines such as 1,3-(bisaminomethyl)cyclohexane, aromatics such as xylylenediamine Aliphatic polyamines having rings can be mentioned. Because the polyureaurethane resin constituting the varnish composition of the present invention must contain 30% or more by mass of a biomass component resulting from a chemical structure derived from dimer acid as a requirement of d). , preferably a diamine derived from a dimer acid. Commercially available dimer acid-derived diamines include, for example, Priamine 1074 (trade name, manufactured by Croda Japan). Particularly preferred other amines include chain diamines such as 1,6-diaminohexane and 1,8-diaminooctane. According to studies by the present inventors, by using these compounds, more stable and remarkable effects can be obtained.
<定義e)の樹脂中に占める二酸化炭素由来の構造の量>
本発明のワニス組成物を構成するポリウレアウレタン樹脂は、上記で説明した5員環環状カーボネート化合物とアミン化合物の2種類の化合物重付加反応で得られる骨格を含むため、ポリマー鎖中に実質的に二酸化炭素が組み込まれた構造となる。二酸化炭素由来構造の存在量は2種類の化合物の組み合わせで決まり、インキワニスとしての要求物性を損なわない範囲で高ければ高いほど好ましい。一方、二酸化炭素由来のウレタン結合を1モル導入すれば1モルの水酸基が発生するため、使用する有機溶剤への溶解性や他の樹脂との相溶性への影響を考慮してポリウレアウレタン樹脂を設計することが好ましい。本発明のワニス組成物では、温暖化ガスの削減に寄与する技術とする目的で、定義e)として、樹脂の重さの9質量%以上が原材料の二酸化炭素由来の構造をもつポリウレアウレタン樹脂を必須の構成要素とすることを規定した。
<Amount of structure derived from carbon dioxide in the resin of definition e)>
Since the polyureaurethane resin constituting the varnish composition of the present invention contains a skeleton obtained by the polyaddition reaction of two types of compounds, the five-membered cyclic carbonate compound and the amine compound described above, the polymer chain is substantially It becomes a structure in which carbon dioxide is incorporated. The amount of the carbon dioxide-derived structure is determined by the combination of the two types of compounds, and is preferably as high as possible within a range that does not impair the required physical properties as an ink varnish. On the other hand, introduction of 1 mol of urethane bonds derived from carbon dioxide generates 1 mol of hydroxyl group, so polyurea urethane resin is selected in consideration of the effect on solubility in the organic solvent used and compatibility with other resins. It is preferable to design In the varnish composition of the present invention, for the purpose of making it a technology that contributes to the reduction of greenhouse gases, as definition e), 9% by mass or more of the weight of the resin is a polyurea urethane resin having a structure derived from carbon dioxide as a raw material. stipulated that it is an essential component.
<定義d)のダイマー酸由来の化学構造に起因するバイオマス成分>
本発明のワニス組成物を構成するポリウレアウレタン樹脂は、定義d)で規定したように、ダイマー酸由来の化学構造に起因するバイオマス成分を質量比で30%以上含有してなるものである。ポリウレアウレタン樹脂を定義づける要素の一つであるd)の、「ダイマー酸由来の化学構造に起因するバイオマス成分」とは、先に説明した第1工程における重付加反応で用いるアミン化合物の一つに、植物由来のダイマー酸由来のジアミンを使用することで得られる構造をもつ成分を意味する。このジアミンは、ダイマー酸を経由して製造されたものであり、一般的に入手が可能である。上記で使用するジアミンの製造方法は、オレイン酸やリノール酸等の不飽和脂肪酸を二量化して得られるジカルボン酸であるダイマー酸を得て、次に、ダイマー酸のカルボキシ基をアミノ基に変換することでジアミンとする。二量化工程において複数の構造が得られることより、ダイマー酸は混合物である。また、本発明では、ダイマー酸のカルボキシ基をアミノ基に変換した後、水添化して不飽和結合をなくしたものも使用できる。また、ダイマー酸の調製に使用する不飽和脂肪酸の炭素数は特に限定されないが、好ましい不飽和脂肪酸は、炭素数が18のオレイン酸又はリノール酸である。これらの不飽和脂肪酸は植物由来の脂肪酸として得ることができるので、ダイマー酸由来の化学構造に起因するバイオマス成分は、容易に得られる。本発明のワニス組成物は、定義d)として規定した特性をもつポリウレアウレタン樹脂を必須成分として用いるので、この点でも地球環境保護の観点から好ましい。
<Biomass component resulting from chemical structure derived from dimer acid in definition d)>
The polyureaurethane resin constituting the varnish composition of the present invention contains 30% or more by mass of a biomass component resulting from a chemical structure derived from dimer acid, as defined in definition d). The “biomass component resulting from the chemical structure derived from dimer acid” in d), which is one of the factors that define the polyurea urethane resin, is one of the amine compounds used in the polyaddition reaction in the first step described above. 2) means a component having a structure obtained by using a diamine derived from a plant-derived dimer acid. This diamine is produced via dimer acid and is generally available. The method for producing the diamine used above is to obtain a dimer acid, which is a dicarboxylic acid obtained by dimerizing unsaturated fatty acids such as oleic acid and linoleic acid, and then convert the carboxy group of the dimer acid to an amino group. to diamine. The dimer acid is a mixture, since multiple structures are obtained in the dimerization process. In the present invention, a dimer acid whose carboxyl group is converted to an amino group and then hydrogenated to eliminate unsaturated bonds can also be used. The number of carbon atoms in the unsaturated fatty acid used for preparing the dimer acid is not particularly limited, but the preferred unsaturated fatty acid is oleic acid or linoleic acid with 18 carbon atoms. Since these unsaturated fatty acids can be obtained as plant-derived fatty acids, biomass components resulting from dimer acid-derived chemical structures can be easily obtained. Since the varnish composition of the present invention uses a polyureaurethane resin having properties defined as definition d) as an essential component, it is also preferable from the viewpoint of global environmental protection.
本発明のワニス組成物を構成するポリウレアウレタン樹脂の構造に、d)で定義したダイマー酸由来の構造を導入するメリットとしては、バイオマス度を上げる他、樹脂を柔らかくする作用があり、ワニス組成物を構成する樹脂の溶解性の向上が挙げられる。本発明の重要な課題の一つは、水酸基を有するポリウレタン樹脂における、汎用の非極性溶剤である酢酸エステル系有機溶剤への溶解性の向上と、グラビア印刷インキに添加される他の樹脂成分との相溶性の向上である。これに対して、本発明者らの検討によれば、ダイマー酸由来の構造を有するポリウレアウレタン樹脂は、本発明のワニス組成物の構成要素とした場合に汎用の有機溶剤への溶解性向上に寄与する。さらに、ダイマー酸は、バイオマス由来の材料で製造できることから、本発明が目的の一つとしている環境対応型のグラビア印刷インキの提供において良好である。本発明で規定したインキワニス用のポリウレアウレタン樹脂の成分として好適である。 The advantage of introducing the dimer acid-derived structure defined in d) into the structure of the polyureaurethane resin constituting the varnish composition of the present invention is that it has the effect of increasing the degree of biomass and softening the resin. The improvement of the solubility of the resin constituting the. One of the important objects of the present invention is to improve the solubility of a polyurethane resin having a hydroxyl group in an acetic acid ester-based organic solvent, which is a general-purpose non-polar solvent, and to improve the compatibility with other resin components added to gravure printing ink. This is an improvement in the compatibility of On the other hand, according to the studies of the present inventors, the polyureaurethane resin having a dimer acid-derived structure improves the solubility in general-purpose organic solvents when used as a component of the varnish composition of the present invention. contribute. Furthermore, since the dimer acid can be produced from a biomass-derived material, it is suitable for providing an environmentally friendly gravure printing ink, which is one of the objects of the present invention. It is suitable as a component of the polyureaurethane resin for ink varnish specified in the present invention.
(ダイマー酸由来成分の量)
ポリウレアウレタン樹脂へのダイマー酸由来の構造の導入量は、インキワニスとしての要求物性を損なわない範囲で高ければ高いほど好ましい。印刷インキ中での実際の使用においては他の成分が配合されるため、インキワニスとしてのバイオマス度だけでは印刷物としてのバイオマス度を定義づけることはできない。本発明のワニス組成物の必須成分であるポリウレアウレタン樹脂においては、ダイマー酸由来のバイオマス成分を質量比で30%以上含有してなるものを使用することが好ましい。より好ましくは35%以上である。
(Amount of dimer acid-derived component)
It is preferable that the amount of the dimer acid-derived structure introduced into the polyureaurethane resin is as high as possible within a range that does not impair the required physical properties as an ink varnish. In actual use in printing inks, other components are blended, so the biomass degree of ink varnish alone cannot define the biomass degree of printed matter. The polyureaurethane resin, which is an essential component of the varnish composition of the present invention, preferably contains 30% or more by mass of a biomass component derived from dimer acid. More preferably, it is 35% or more.
本発明において、バイオマス度(顔料を含まない)とは、樹脂固形成分に含まれるバイオマス成分由来の固形分の割合をいい、次の式(A)で表される。本発明のワニス組成物で必須成分とするポリウレアウレタン樹脂の中間体として用いる、先述したようにして調製したヒドロキシポリウレタンは、ダイマー酸由来のジアミンを原料にしていることから、下記式(A)を用いてバイオマス度を算出すると、質量比で30%以上含有したものになる。
バイオマス度(%)=(バイオマス由来樹脂固形分/樹脂固形分)×100 (A)
In the present invention, the degree of biomass (not including pigment) refers to the proportion of solid content derived from biomass components contained in the resin solid component, and is represented by the following formula (A). The hydroxypolyurethane prepared as described above, which is used as an intermediate for the polyureaurethane resin that is an essential component of the varnish composition of the present invention, uses a diamine derived from dimer acid as a raw material. When the biomass content is calculated using the biomass ratio, it contains 30% or more by mass ratio.
Biomass degree (%) = (biomass-derived resin solid content/resin solid content) x 100 (A)
<定義c)のウレア結合の存在比率>
本発明のワニス組成物を構成する必須成分のポリウレアウレタン樹脂の特徴は、c)で定義されている通り、ウレタン結合の他にウレア結合を有し、該ウレア結合は、脂肪族イソシアネート由来の構造であり、その樹脂中での存在比率がモル比として、ウレタン結合/ウレア結合=10/1~10/3であることを要す。先に説明したように、ポリウレアウレタン樹脂は、第1工程及び第2工程を経て得られる。第1工程においては、ポリウレタンのオリゴマーを合成し、分子の末端がアミノ基となるように5員環環状カーボネート化合物とアミノ基を有する化合物のモル比を調整して製造する。残存するアミノ基の量は、第2工程における伸長反応によりウレア結合に変換される。本発明者らの検討によれば、樹脂の構造中に存在するウレア結合は、凝集力が強く、樹脂の強度を向上させ、印刷塗膜の強度や表面タックの低減に寄与する。一方で、凝集力の強さにより、有機溶剤への溶解性を低下させる。この点に対して、本発明者らは鋭意検討した結果、第1工程で得られるウレタン結合との比率を調整することが重要であることを見出した。具体的には、最終的なポリウレアウレタン樹脂中での存在比率がモル比で、ウレタン結合/ウレア結合=10/1~10/3の範囲となるように、さらには10/2~10/3の範囲となるように調整されたポリウレアウレタン樹脂を用いることが好ましい。上記範囲となるようにウレタン結合とウレア結合の存在比率が調整されたポリウレアウレタン樹脂を用いることで、ワニス組成物としての特性と形成した印刷塗膜(固着皮膜)の特性をバランスすることが実現可能になる。
<Abundance ratio of urea bond of definition c)>
The feature of the polyureaurethane resin, which is an essential component constituting the varnish composition of the present invention, is that it has a urea bond in addition to the urethane bond, as defined in c), and the urea bond has a structure derived from an aliphatic isocyanate. and the molar ratio of urethane bond/urea bond in the resin is required to be 10/1 to 10/3. As explained above, the polyureaurethane resin is obtained through the first step and the second step. In the first step, a polyurethane oligomer is synthesized, and the molar ratio of the 5-membered cyclic carbonate compound and the compound having an amino group is adjusted so that the terminal of the molecule is an amino group. The amount of remaining amino groups is converted to urea bonds by the elongation reaction in the second step. According to studies by the present inventors, the urea bond present in the structure of the resin has a strong cohesive force, improves the strength of the resin, and contributes to the strength of the printed coating film and the reduction of surface tack. On the other hand, the strength of the cohesive force reduces the solubility in organic solvents. With respect to this point, the present inventors have made intensive studies and found that it is important to adjust the ratio of the urethane bond obtained in the first step. Specifically, the abundance ratio in the final polyurea urethane resin is such that the molar ratio of urethane bond/urea bond is in the range of 10/1 to 10/3, further 10/2 to 10/3. It is preferable to use a polyureaurethane resin adjusted to be in the range of By using a polyurea urethane resin in which the abundance ratio of urethane bonds and urea bonds is adjusted so that it falls within the above range, it is possible to achieve a balance between the properties of the varnish composition and the properties of the formed printed coating film (adhesive film). be possible.
<ポリウレアウレタン樹脂を得る際の反応及び希釈に使用する有機溶剤>
先に述べた第1工程及び第2工程の反応は、いずれも反応溶剤を使用して行われる。樹脂の設計に応じて溶解が可能な各種溶剤を適宜に使用して合成することが可能であり、例えば、下記に挙げるような有機溶剤を使用することができる。具体的には、トルエン、キシレン、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸プロピル、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジメチルホルムアミドなどの、炭化水素系溶剤や、エステル系溶剤や、エーテル系溶剤などや、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノールなどのアルコール系溶剤が挙げられる。これらの溶剤を反応溶剤に使用して合成した後に溶剤を留去し、その後に本発明のワニス組成物で必須としている酢酸エステル系有機溶剤に再分散して希釈する手法も取り得る。しかし、製造コストの観点からは、合成した樹脂溶液をそのまま使用できることが好ましい。したがって、本発明のワニス組成物の構成要素でもある、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸イソプロピルなどの酢酸エステル系有機溶剤を、樹脂の製造の際の反応溶剤に適用することが好ましい。アルコール系溶剤は、第1工程の一部である水酸基のシリル化工程を考慮し、反応溶剤には使用しない方が好ましい。なお、シリル化工程については後述する。
<Organic Solvent Used for Reaction and Dilution When Obtaining Polyureaurethane Resin>
The reactions in the first and second steps described above are both carried out using a reaction solvent. Depending on the design of the resin, it is possible to synthesize it by appropriately using various solvents capable of dissolving it. For example, the following organic solvents can be used. Specifically, hydrocarbon solvents such as toluene, xylene, ethyl acetate, butyl acetate, propyl acetate, tetrahydrofuran, dioxane, dimethylformamide, ester solvents, ether solvents, methanol, ethanol, propanol, Alcohol-based solvents such as butanol can be used. A method of distilling off the solvent after synthesizing using these solvents as a reaction solvent, and then redispersing and diluting in an acetate-based organic solvent that is essential in the varnish composition of the present invention can also be adopted. However, from the viewpoint of production cost, it is preferable that the synthesized resin solution can be used as it is. Therefore, it is preferable to use an acetic acid ester-based organic solvent such as ethyl acetate, propyl acetate, isopropyl acetate, etc., which is also a constituent of the varnish composition of the present invention, as a reaction solvent in the production of the resin. Considering the hydroxyl group silylation step, which is a part of the first step, it is preferable not to use an alcohol-based solvent as a reaction solvent. The silylation step will be described later.
<定義a)、定義b)及び水酸基価について>
本発明のワニス組成物を構成する必須成分であるポリウレアウレタン樹脂は、定義a)にある通り、前記した式(1)又は(2)で示されるいずれかの構造の水酸基を有している。一方、水酸基は、本発明のワニス組成物の構成要素である酢酸エステル系有機溶剤(非極性溶剤)への溶解性向上への阻害要因となることから、その量を制御することが重要になる。先に説明した第1工程における重付加反応において生成する水酸基の量は、モノマーの分子量に依存する。しかし、反応に使用するモノマー選択の調整のみで、生成する水酸基の量を大きく制御することはできない。特に、本発明のワニス組成物では、ポリウレアウレタン樹脂を酢酸エステル系溶剤に溶解させることを必須条件としているので、重要な問題になる。かかる課題に対して、本発明者らは、第1工程で生成した水酸基の一部をシリル化してキャップすることで、樹脂中における水酸基の量を適宜にコントロールした状態に低下させることができ、その結果、本発明のワニス組成物を使用してなるグラビア印刷インキが、インキとしての性能をバランスさせる範囲に調整された良好なものになることを見出して本発明に至った。
<Definition a), definition b) and hydroxyl value>
The polyureaurethane resin, which is an essential component of the varnish composition of the present invention, has a hydroxyl group of either structure represented by the above formula (1) or (2), as defined in a). On the other hand, the hydroxyl group is a factor that hinders the improvement of the solubility in the acetate-based organic solvent (non-polar solvent), which is a component of the varnish composition of the present invention, so it is important to control the amount. . The amount of hydroxyl groups generated in the polyaddition reaction in the first step described above depends on the molecular weight of the monomer. However, it is not possible to greatly control the amount of hydroxyl groups to be generated only by adjusting the selection of monomers used in the reaction. In particular, the varnish composition of the present invention requires dissolution of the polyureaurethane resin in the acetic ester solvent, which is an important problem. In order to solve this problem, the present inventors found that by silylating and capping some of the hydroxyl groups generated in the first step, the amount of hydroxyl groups in the resin can be reduced to an appropriately controlled state, As a result, the present inventors have found that the gravure printing ink obtained by using the varnish composition of the present invention is a good one that is adjusted to a range in which the performance as an ink is balanced, leading to the present invention.
具体的には、本発明のワニス組成物を構成するポリウレアウレタン樹脂は、定義a)にある通り、ポリマー鎖中に、下記の式(1)又は(2)で示されるいずれかの構造の水酸基を有してなり、さらに、定義b)にある通り、水酸基の一部が、下記の式(3)又は(4)で示されるいずれかのシリル化された構造であることで、水酸基の含有量が、ポリウレアウレタン樹脂単体での水酸基価に換算して45mgKOH/g~80mgKOH/gの範囲内に調整されているものであることを要す。 Specifically, the polyureaurethane resin constituting the varnish composition of the present invention, as defined in a), has a hydroxyl group having a structure represented by the following formula (1) or (2) in the polymer chain. and further, as defined in b), a portion of the hydroxyl group is a silylated structure represented by the following formula (3) or (4), thereby containing a hydroxyl group The amount should be adjusted within the range of 45 mgKOH/g to 80 mgKOH/g in terms of the hydroxyl value of the polyureaurethane resin alone.
[式(1)~(4)中のPはいずれもポリマー鎖との結合部を示しており、式(3)又は(4)中のRは、それぞれ独立に水素又はメチル基を示す。] [P in formulas (1) to (4) all represent a bond with a polymer chain, and R in formula (3) or (4) each independently represents hydrogen or a methyl group. ]
上記したように、本発明のワニス組成物を構成するポリウレアウレタン樹脂は、先に説明した第1工程で生成されたポリウレタン樹脂中の水酸基の一部がシリル化されてキャップされて、下記に説明するように水酸基価が特定の範囲に調整された構造のものであることを要す。具体的には、第2工程後における樹脂の水酸基の含有量が、ポリウレアウレタン樹脂単体での水酸基価に換算して45mgKOH/g~80mgKOH/gの範囲内に調整されたものであることを要す。本発明では、必須成分であるポリウレアウレタン樹脂をこのような構成するため、先述した第1工程において水酸基のシリル化工程を実施する。水酸基のシリル化については、ポリウレタン樹脂の合成中でも合成後でも可能であるので、特にその製造方法は制限されるものではない。例えば、特許第7066664号に記載の条件で実施することができる。本発明で目的とする、ポリヒドロキシウレタン樹脂における、非極性溶剤である酢酸エステル系有機溶剤に対する溶解性向上を達成するためには、シリル化量が高過ぎると溶解性が悪くなり、低すぎても溶解性の改善が十分に行われない。本発明者らの検討によれば、シリル化の反応工程で行う「水酸基のシリル化率(OH変性率)」(以下、シリル化率とも呼ぶ)は、ポリヒドロキシウレタン樹脂の水酸基のシリル化率を、例えば、0.3~0.7(30~70%)程度にすることが適当である。本発明では、このようなシリル化率となるようにするため、b)で定義したように、シリル化後の樹脂の水酸基価が45mgKOH/g以上、80mgKOH/g以下の範囲内になるようにすることを必須の要件とした。樹脂の骨格によっても異なるが、50mgKOH/g~70mgKOH/gとすることがより好ましい。また、本発明者らの検討によれば、本発明のワニス組成物を構成するポリウレアウレタン樹脂の水酸基の量を、b)で定義した水酸基価の範囲内としたことにより、ポリヒドロキシウレタン樹脂が本来有する特性である、基材との接着性や優れたラミネート強度を保持させることも可能な、グラビア印刷インキの実現が可能になる。 As described above, the polyureaurethane resin that constitutes the varnish composition of the present invention is capped by silylating some of the hydroxyl groups in the polyurethane resin produced in the first step described above. It is required to have a structure in which the hydroxyl value is adjusted to a specific range. Specifically, it is required that the hydroxyl content of the resin after the second step is adjusted within the range of 45 mgKOH/g to 80 mgKOH/g in terms of the hydroxyl value of the polyureaurethane resin alone. vinegar. In the present invention, in order to form the polyureaurethane resin, which is an essential component, in the above-described first step, a step of silylating hydroxyl groups is carried out. The silylation of the hydroxyl group can be carried out either during or after the synthesis of the polyurethane resin, so the production method is not particularly limited. For example, it can be carried out under the conditions described in Japanese Patent No. 7066664. In order to improve the solubility of the polyhydroxyurethane resin in the acetic ester-based organic solvent, which is a non-polar solvent, which is the object of the present invention, if the silylation amount is too high, the solubility becomes poor. However, the solubility is not sufficiently improved. According to the studies of the present inventors, the "hydroxyl group silylation rate (OH modification rate)" (hereinafter also referred to as silylation rate) performed in the silylation reaction step is the silylation rate of the hydroxyl group of the polyhydroxyurethane resin. is, for example, about 0.3 to 0.7 (30 to 70%). In the present invention, in order to achieve such a silylation rate, as defined in b), the hydroxyl value of the resin after silylation is in the range of 45 mgKOH/g or more and 80 mgKOH/g or less. It is an essential requirement that Although it varies depending on the skeleton of the resin, it is more preferably 50 mgKOH/g to 70 mgKOH/g. Further, according to the studies of the present inventors, the amount of hydroxyl groups in the polyureaurethane resin constituting the varnish composition of the present invention is within the range of the hydroxyl value defined in b), whereby the polyhydroxyurethane resin It is possible to realize a gravure printing ink that can retain the inherent properties of adhesiveness to a substrate and excellent laminating strength.
上記したように、本発明では、第1工程で生成されたポリウレタン樹脂中の水酸基の一部をシリル化することで、本発明のワニス組成物を構成するポリウレアウレタン樹脂の水酸基の量を、b)で定義した範囲内になるように調整している。第1工程後に行う次の第2工程において、アミノ基末端のポリヒドロキシウレタン樹脂に対して、イソシアネートにより伸長を行う。この第2工程では樹脂中の水酸基の量は減少しない。すなわち、第2工程において、アミノ基と水酸基はいずれもイソシアネート化合物と反応する官能基であるが、水酸基よりもアミノ基の方が求核性能が高いので、アミノ基が優先的に反応する。このため、イソシアネート化合物を反応させても水酸基は残存するため、本発明のワニス組成物によれば、ポリヒドロキシウレタン樹脂の特性である、基材との接着性や優れたラミネート強度を保持させることが可能となっている。 As described above, in the present invention, by silylating a portion of the hydroxyl groups in the polyurethane resin produced in the first step, the amount of hydroxyl groups in the polyureaurethane resin constituting the varnish composition of the present invention is reduced to b ) is adjusted to be within the range defined by In the second step which follows the first step, the amino-terminated polyhydroxyurethane resin is elongated with isocyanate. This second step does not reduce the amount of hydroxyl groups in the resin. That is, in the second step, both the amino group and the hydroxyl group are functional groups that react with the isocyanate compound, but since the amino group has higher nucleophilic performance than the hydroxyl group, the amino group preferentially reacts. Therefore, even if the isocyanate compound is reacted, the hydroxyl group remains. Therefore, according to the varnish composition of the present invention, it is possible to maintain the adhesiveness to the substrate and the excellent lamination strength, which are the characteristics of the polyhydroxyurethane resin. is possible.
(第2工程で使用するイソシアネート)
本発明のワニス組成物を構成する必須成分であるポリウレアウレタン樹脂のウレア結合の構造は、下記に挙げるように、従来公知のジイソシアネートなどのポリイソシアネート由来の構造である。第2工程で用いるポリイソシアネートとしては、例えば、2官能の、芳香族ジイソシアネートや、脂肪族ジイソシアネート(本発明では、脂環式のジイソシアネートも含む意味で使用している)、さらには、末端がイソシアネートとなるように反応させて得られるポリウレタンプレポリマー由来の構造などが挙げられる。溶解性の観点からは脂肪族ジイソシアネート由来の構造が好ましい。脂肪族ジイソシアネートとしては、例えば、メチレンジイソシアネート、1,4-テトラメチレンジイソシアネート、1,6-ヘキサメチレンジイソシアネート及び1,10-デカメチレンジイソシアネートなどや、例えば、1,4-シクロヘキシレンジイソシアネート、4,4-メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート)、1,5-テトラヒドロナフタレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、水添MDI、水添XDIなどの脂環式のジイソシアネートに由来した構造が挙げられる。
(Isocyanate used in the second step)
The urea bond structure of the polyureaurethane resin, which is an essential component of the varnish composition of the present invention, is a structure derived from conventionally known polyisocyanates such as diisocyanates, as described below. Examples of the polyisocyanate used in the second step include bifunctional aromatic diisocyanates, aliphatic diisocyanates (in the present invention, used in the sense of including alicyclic diisocyanates), and further isocyanate-terminated A structure derived from a polyurethane prepolymer obtained by reacting such that A structure derived from an aliphatic diisocyanate is preferable from the viewpoint of solubility. Examples of aliphatic diisocyanates include methylene diisocyanate, 1,4-tetramethylene diisocyanate, 1,6-hexamethylene diisocyanate and 1,10-decamethylene diisocyanate, and 1,4-cyclohexylene diisocyanate, 4,4 -methylenebis(cyclohexyl isocyanate), 1,5-tetrahydronaphthalene diisocyanate, isophorone diisocyanate, hydrogenated MDI, hydrogenated XDI and other alicyclic diisocyanate-derived structures.
本発明を構成するポリウレアウレタン樹脂のウレア結合としては、ウレア結合の導入形態として、3つ以上のイソシアネート基を有する多官能化合物を用いてなる、多官能化合物由来の構造のものも好ましい形態である。本発明のワニス組成物を適用するポリウレタンウレア樹脂は、グラビア印刷インキとして使用するものであるため、25℃における粘度が、500mPa・s~5000mPa・sであることが好ましい。これに対して、本発明のワニス組成物は、ポリウレアウレタン樹脂を、必須成分である酢酸エステル系有機溶剤に溶解するように設計する必要があり、その凝集力を低く設計しているため、溶液の粘度が低くなり易い。このため、本発明のワニス組成物では、好ましい形態として、3官能以上の脂肪族ポリイソシアネート基(本発明では、脂環式のポリイソシアネートも含む意味で使用している)を有するポリイソシアネート化合物を併用して、1分子あたりの分子量が高いポリマー鎖をポリマー溶液中に存在させるようにすることで、粘度を適切な範囲に調整することが挙げられる。本発明者らの検討によれば、例えば、上記構成とする場合の2官能と3官能のイソシアネート化合物の配合比率は、2官能イソシアネート化合物:3官能イソシアネート化合物=100:0~65:35モル%とすることが好ましく、さらには、2官能イソシアネート化合物:3官能イソシアネート化合物=80:20~70:30モル%程度とすることがより好ましい。 As the urea bond of the polyurea urethane resin constituting the present invention, a structure derived from a polyfunctional compound using a polyfunctional compound having three or more isocyanate groups is also preferable as a form of introduction of the urea bond. . Since the polyurethane urea resin to which the varnish composition of the present invention is applied is used as gravure printing ink, it preferably has a viscosity of 500 mPa·s to 5000 mPa·s at 25°C. On the other hand, the varnish composition of the present invention needs to be designed so that the polyureaurethane resin can be dissolved in the essential component, the acetic acid ester-based organic solvent. viscosity tends to be low. Therefore, in the varnish composition of the present invention, as a preferred form, a polyisocyanate compound having a trifunctional or higher aliphatic polyisocyanate group (in the present invention, it is used in the sense of including alicyclic polyisocyanate) is used. In combination, a polymer chain having a high molecular weight per molecule is allowed to exist in the polymer solution, thereby adjusting the viscosity to an appropriate range. According to the studies of the present inventors, for example, the blending ratio of the bifunctional and trifunctional isocyanate compounds in the above configuration is bifunctional isocyanate compound: trifunctional isocyanate compound = 100: 0 to 65: 35 mol%. More preferably, the bifunctional isocyanate compound: trifunctional isocyanate compound is about 80:20 to 70:30 mol %.
上記の構成とする場合に必要になる3官能以上のイソシアネート化合物としては、例えば、イソシアヌレート型や、ビウレット型や、アダクト型のイソシアネート化合物などが挙げられる。 Examples of tri- or more functional isocyanate compounds necessary for the above structure include isocyanurate-type, biuret-type, and adduct-type isocyanate compounds.
〔ワニス組成物の粘度〕
上記で説明したように、第2工程で得られたポリウレタンウレア樹脂を、グラビア印刷インキ用のワニス組成物として使用するためには、25℃における粘度が500mPa・s~5000mPa・s程度であることが好ましい。グラビア印刷インキは、粘度を調整することで、適切な膜厚に塗布し、設計された色彩や隠ぺい力を発揮するため、インキワニスとして用いる樹脂溶液の粘度は、インキの粘度に直接影響を与える重要なファクターとなる。粘度が上記範囲よりも低い場合は、インキとしての粘度が実用領域を下回り、インキの設計が困難となる。一方、粘度が上記範囲よりも高すぎる場合は、インキ中での樹脂濃度を下げる必要があり、顔料との配合バランスが崩れ、印刷面の塗膜強度や色調に影響を与えることとなる。本発明者らの検討によれば、25℃における粘度が1000mPa・s以上であることがより好ましい。
[Viscosity of varnish composition]
As described above, in order to use the polyurethane urea resin obtained in the second step as a varnish composition for gravure printing ink, the viscosity at 25° C. should be about 500 mPa·s to 5000 mPa·s. is preferred. By adjusting the viscosity, gravure printing ink can be applied to an appropriate film thickness and exhibit the designed color and hiding power. Therefore, the viscosity of the resin solution used as the ink varnish is important because it directly affects the viscosity of the ink. factor. If the viscosity is lower than the above range, the viscosity of the ink falls below the practical range, making it difficult to design the ink. On the other hand, if the viscosity is higher than the above range, it is necessary to lower the resin concentration in the ink, and the blending balance with the pigment is lost, which affects the coating strength and color tone of the printed surface. According to studies by the present inventors, it is more preferable that the viscosity at 25° C. is 1000 mPa·s or more.
〔任意成分である添加剤〕
本発明のグラビア印刷インキ用のワニス組成物には、先に挙げた必須の成分のほかに、必要に応じて、皮膜補強機能や皮膜可塑化機能や皮膜形成補助機能等の付与を目的として、下記に挙げるような各種の添加剤をさらに含有させてもよい。添加剤としては、例えば、顔料誘導体、分散剤、キレート剤、ワックス、脂肪酸アミド、可塑剤、湿潤剤、レベリング剤、消泡剤、帯電防止剤、粘度調整剤、トラッピング剤、ブロッキング防止剤、架橋剤及びシランカップリング剤等を挙げることができる。
[Optional Additives]
In the varnish composition for gravure printing ink of the present invention, in addition to the essential components listed above, if necessary, for the purpose of imparting a film reinforcing function, a film plasticizing function, a film formation assisting function, etc. Various additives such as those listed below may be further included. Examples of additives include pigment derivatives, dispersants, chelating agents, waxes, fatty acid amides, plasticizers, wetting agents, leveling agents, antifoaming agents, antistatic agents, viscosity modifiers, trapping agents, antiblocking agents, cross-linking agents, and silane coupling agents.
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、実施例、比較例中の「部」及び「%」は、特に断らない限り質量基準である。 EXAMPLES The present invention will be specifically described below based on Examples, but the present invention is not limited to these Examples. "Parts" and "%" in Examples and Comparative Examples are based on mass unless otherwise specified.
[製造例1](環状カーボネート化合物Iの作製)
撹拌機、温度計、ガス導入管及び還流冷却器を備えた反応容器に、エポキシ当量138g/eqのネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル(商品名:「デナコールEX-211」、ナガセケムテックス社製)100部、N-メチル-2-ピロリドン(NMP)100部、及び、ヨウ化ナトリウム(和光純薬社製)20部を入れて均一に溶解した。撹拌下、炭酸ガス(CO2ガス)を0.5L/minの速度で導入しながら、100℃で、10時間反応した。反応終了後、酢酸エチル400部及び水800部を加え1時間撹拌した。その後、酢酸エチル相を回収し、エバポレーターにて溶剤除去を行って粘稠液体状の化合物を得た。
[Production Example 1] (Preparation of cyclic carbonate compound I)
100% neopentyl glycol diglycidyl ether (trade name: "Denacol EX-211" manufactured by Nagase ChemteX Corporation) having an epoxy equivalent of 138 g/eq was added to a reaction vessel equipped with a stirrer, thermometer, gas inlet tube and reflux condenser. 100 parts of N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) and 20 parts of sodium iodide (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) were added and uniformly dissolved. The mixture was reacted at 100° C. for 10 hours while carbon dioxide gas (CO 2 gas) was introduced at a rate of 0.5 L/min while stirring. After completion of the reaction, 400 parts of ethyl acetate and 800 parts of water were added and stirred for 1 hour. After that, the ethyl acetate phase was collected and the solvent was removed by an evaporator to obtain a viscous liquid compound.
赤外分光光度計(商品名:「FT-720」、堀場製作所社製、以下、FT-IRと呼ぶ)を使用して得られた粉末をIR分析したところ、910cm-1付近の、原材料中のエポキシ基由来の吸収ピークが消失し、新たに、1800cm-1付近にカーボネート基(カルボニル基)由来の吸収ピークが生じていることが分かった。得られた化合物(反応物)が、エポキシ基と二酸化炭素との反応により形成された環状構造のカーボネート基を有する、下記式で表される5員環環状カーボネート化合物(化合物I)と確認された。上記で得た化合物Iの二酸化炭素含有量は、計算値で24.1%である。 IR analysis of the powder obtained using an infrared spectrophotometer (trade name: “FT-720”, manufactured by Horiba, Ltd., hereinafter referred to as FT-IR) revealed that around 910 cm −1 in the raw material It was found that the absorption peak derived from the epoxy group of 2 disappeared, and a new absorption peak derived from the carbonate group (carbonyl group) was generated near 1800 cm -1 . The resulting compound (reactant) was confirmed to be a 5-membered cyclic carbonate compound (compound I) represented by the following formula, which has a carbonate group with a cyclic structure formed by the reaction of an epoxy group and carbon dioxide. . The carbon dioxide content of compound I obtained above is calculated to be 24.1%.
[製造例2](環状カーボネート化合物IIの作製)
撹拌機、温度計、ガス導入管及び還流冷却器を備えた反応容器に、エポキシ当量120g/eqの1,6ヘキサンジオールジグリシジルエーテル(商品名:「エポゴーセーHD(D)」、四日市合成社製)100部、N-メチル-2-ピロリドン(NMP)100部、及び、ヨウ化ナトリウム(和光純薬社製)20部を入れて均一に溶解した。撹拌下、炭酸ガス(CO2ガス)を0.5L/minの速度で導入しながら、100℃で10時間反応した。反応終了後、酢酸エチル400部及び水800部を加え1時間撹拌した。その後、酢酸エチル相を回収し、エバポレーターにて溶剤除去を行い、粘稠液体状の化合物を得た。
[Production Example 2] (Preparation of cyclic carbonate compound II)
A reaction vessel equipped with a stirrer, a thermometer, a gas inlet tube and a reflux condenser was charged with 1,6 hexanediol diglycidyl ether having an epoxy equivalent of 120 g/eq (trade name: "Epogose HD (D)", manufactured by Yokkaichi Gosei Co., Ltd.). ), 100 parts of N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), and 20 parts of sodium iodide (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) were added and uniformly dissolved. Under stirring, the reaction was carried out at 100° C. for 10 hours while introducing carbon dioxide gas (CO 2 gas) at a rate of 0.5 L/min. After completion of the reaction, 400 parts of ethyl acetate and 800 parts of water were added and stirred for 1 hour. After that, the ethyl acetate phase was collected and the solvent was removed by an evaporator to obtain a viscous liquid compound.
FT-IRを使用して得られた粉末をIR分析したところ、910cm-1付近の原材料のエポキシ基由来の吸収ピークが消失し、新たに1800cm-1付近にカーボネート基(カルボニル基)由来の吸収ピークが生じていることが分かった。このため、得られた化合物が、エポキシ基と二酸化炭素との反応により形成された環状構造のカーボネート基を有する、下記式で表される5員環環状カーボネート化合物(化合物II)と確認された。上記で得た化合物IIの二酸化炭素含有量は、26.8%である(計算値)。 IR analysis of the powder obtained using FT-IR revealed that the absorption peak derived from the epoxy group of the raw material around 910 cm -1 disappeared, and the absorption derived from the carbonate group (carbonyl group) was newly found around 1800 cm -1 . It was found that there was a peak. Therefore, the obtained compound was confirmed to be a 5-membered cyclic carbonate compound (compound II) represented by the following formula, which has a carbonate group with a cyclic structure formed by the reaction of an epoxy group and carbon dioxide. The carbon dioxide content of compound II obtained above is 26.8% (calculated value).
[実施例1](本発明のワニス組成物の作製)
撹拌装置及び大気開放口のある還流器及び窒素の導入管を備えた反応容器内に、製造例1で得た5員環環状カーボネート化合物Iを100部と、ヘキサメチレンジアミン(東京化成工業社製)を20.7部、プリアミン1074(商品名、クローダジャパン社製)を96.3部、さらに反応溶剤として酢酸エチル63.8部を加えて、約80℃のリフラックス条件下で5時間の反応を行った。反応後の樹脂溶液について、FT-IRにて分析したところ、1800cm-1付近に観察されていた5員環環状カーボネート化合物Iのカルボニル基由来の吸収が完全に消失しており、新たに1760cm-1付近にウレタン結合のカルボニル基由来の吸収が確認された。このものは末端がNH2のヒドロキシポリウレタンのプレポリマーである。
[Example 1] (Production of the varnish composition of the present invention)
100 parts of the 5-membered ring cyclic carbonate compound I obtained in Production Example 1 and hexamethylenediamine (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd. ), 96.3 parts of Priamine 1074 (trade name, Croda Japan Co., Ltd.), and 63.8 parts of ethyl acetate as a reaction solvent, followed by heating under reflux conditions of about 80° C. for 5 hours. reacted. When the resin solution after the reaction was analyzed by FT-IR, the absorption derived from the carbonyl group of the 5-membered cyclic carbonate compound I, which had been observed near 1800 cm -1 , completely disappeared, and was newly observed at 1760 cm -1. Absorption derived from the carbonyl group of the urethane bond was confirmed near 1 . This is a prepolymer of NH2 -terminated hydroxypolyurethane.
次に、反応液を冷却せずに、ヘキサメチルジシラザン(製品名:SZ-31、信越化学工業社製)22.2部を30分かけて滴下して、ヒドロキシポリウレタンのプレポリマーの水酸基の一部をシリル化した。滴下30分経過後にFT-IRを測定して、N-Si由来の933cm-1付近のピークが消失していることを確認して反応を終了した。反応終了後の樹脂を含む溶液に、希釈溶剤として酢酸エチル319.0部を加え、室温まで冷却した。次いで、冷却後の樹脂含有溶液を撹拌しながら、イソホロンジイソシアネート(エボニックジャパン社製)18.3部をゆっくりと滴下して、末端のNH2とイソシアネート基を反応させてポリウレアウレタン樹脂を含む溶液を得た。滴下後にFT-IRを測定し、イソシアネート基由来の2260cm-1付近のピークが消失していることを確認して反応を終了した。 Next, without cooling the reaction solution, 22.2 parts of hexamethyldisilazane (product name: SZ-31, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) was added dropwise over 30 minutes to remove the hydroxyl groups of the hydroxypolyurethane prepolymer. A portion was silylated. After 30 minutes of dropping, FT-IR was measured to confirm that the peak around 933 cm −1 derived from N—Si had disappeared, and the reaction was terminated. After completion of the reaction, 319.0 parts of ethyl acetate was added as a diluent to the solution containing the resin, and the mixture was cooled to room temperature. Then, while stirring the resin-containing solution after cooling, 18.3 parts of isophorone diisocyanate (manufactured by Evonik Japan) is slowly added dropwise to react the terminal NH 2 and the isocyanate group to obtain a solution containing a polyureaurethane resin. Obtained. After dropping, FT-IR was measured to confirm that the peak around 2260 cm −1 derived from the isocyanate group had disappeared, and the reaction was terminated.
得られたポリウレアウレタン樹脂の分子量を、DMFを移動相に使用してGPC測定を行ったところ、重量平均分子量は44000(ポリスチレン換算値として)であった。GPC測定は、装置GPC-8820(商品名、東ソー社製)で、4本のカラム(商品名:「Super AW2500、AW3000、AW4000、AW5000」、東ソー社製)を用い行った。また、JIS-K 1557-1に従って測定したポリウレアウレタン樹脂の水酸基価は、58mgKOH/gであった(固形分換算値、以下も同様)。上記のポリウレアウレタン樹脂は、構成するウレタン結合とウレア結合のモル比が10/3となるように設計されている。表1に実施例のワニス組成物を特徴づけるポリウレアウレタン樹脂の概略と、ワニス組成物中における酢酸エステル系有機溶剤である酢酸エチルの割合をまとめて示した。 When the molecular weight of the obtained polyureaurethane resin was measured by GPC using DMF as a mobile phase, the weight average molecular weight was 44000 (as polystyrene conversion value). GPC measurement was performed using an apparatus GPC-8820 (trade name, manufactured by Tosoh Corporation) and four columns (trade names: "Super AW2500, AW3000, AW4000, AW5000", manufactured by Tosoh Corporation). Further, the hydroxyl value of the polyureaurethane resin measured according to JIS-K 1557-1 was 58 mgKOH/g (solid content conversion value, the same applies hereinafter). The above polyureaurethane resin is designed so that the molar ratio of the constituent urethane bonds and urea bonds is 10/3. Table 1 summarizes the outline of the polyureaurethane resin that characterizes the varnish compositions of Examples and the ratio of ethyl acetate, which is an acetic acid ester-based organic solvent, in the varnish compositions.
[実施例2]
製造例1で得た環状カーボネート化合物Iを100部と、ヘキサメチレンジアミン(東京化成工業社製)を19.2部、プリアミン1074(クローダジャパン社製)を88.9部、さらに反応溶剤として酢酸エチル60.0部を用いた。それ以外は実施例1と同様の反応をさせて、末端がNH2のヒドロキシウレタンのプレポリマーを得た。
[Example 2]
100 parts of the cyclic carbonate compound I obtained in Production Example 1, 19.2 parts of hexamethylenediamine (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.), 88.9 parts of Priamine 1074 (manufactured by Croda Japan Co., Ltd.), and acetic acid as a reaction solvent 60.0 parts of ethyl were used. Otherwise, the reaction was carried out in the same manner as in Example 1 to obtain a hydroxyurethane prepolymer having NH 2 at the end.
次に、実施例1で使用したと同様のヘキサメチルジシラザンを22.2部用いて、実施例1と同様の操作で滴下して反応させて、ヒドロキシポリウレタンのプレポリマーの水酸基の一部をシリル化した。反応終了後の樹脂を含む溶液に、希釈溶剤として酢酸エチル300.1部を加え、室温まで冷却した。次いで、冷却後の溶液を撹拌しながら、実施例1で使用したと同様のイソホロンジイソシアネートを、12.2部ゆっくり滴下して、末端のNH2とイソシアネート基を反応させてポリウレアウレタン樹脂を含む溶液を得た。 Next, 22.2 parts of the same hexamethyldisilazane used in Example 1 was dropped and reacted in the same manner as in Example 1 to partially remove the hydroxyl groups of the hydroxypolyurethane prepolymer. Silylated. After completion of the reaction, 300.1 parts of ethyl acetate was added as a diluent to the solution containing the resin, and the mixture was cooled to room temperature. Then, while stirring the cooled solution, 12.2 parts of the same isophorone diisocyanate as used in Example 1 was slowly added dropwise, and the terminal NH 2 and the isocyanate group were reacted to form a solution containing a polyureaurethane resin. got
FT-IRを測定し、N-Si由来の933cm-1付近のピークが消失していることを確認してシリル化の反応を終了した。また、FT-IRを測定し、イソホロンジイソシアネートの滴下後にイソシアネート基由来の2260cm-1付近のピークが消失していることを確認して、その反応を終了した。上記で得られたポリウレアウレタン樹脂の分子量及び水酸基価について、実施例1と同様の方法で測定した。その結果、重量平均分子量は55000であり、水酸基価は65mgKOH/gであった。上記のポリウレアウレタン樹脂を構成するウレタン結合とウレア結合のモル比は、10/2である。 FT-IR was measured to confirm that the peak around 933 cm −1 derived from N—Si had disappeared, and the silylation reaction was terminated. Further, FT-IR was measured, and after confirming that the peak around 2260 cm −1 derived from the isocyanate group had disappeared after the dropwise addition of isophorone diisocyanate, the reaction was terminated. The molecular weight and hydroxyl value of the polyureaurethane resin obtained above were measured in the same manner as in Example 1. As a result, the weight average molecular weight was 55000 and the hydroxyl value was 65 mgKOH/g. The molar ratio of urethane bonds and urea bonds constituting the polyureaurethane resin is 10/2.
[実施例3]
製造例1で得た5員環環状カーボネート化合物Iを100部と、実施例1で使用したと同様の、ヘキサメチレンジアミンを17.6部と、プリアミン1074を81.5部、さらに、反応溶剤として酢酸エチル56.2部を用いたこと以外は実施例1と同様にして、末端NH2のポリヒドロキシウレタンのプレポリマーを得た。次に、実施例1で使用したと同様のヘキサメチルジシラザンを22.2部用い、実施例1で行ったと同様な操作で滴下して水酸基の一部をシリル化反応させた。そして、反応終了後の樹脂溶液に、酢酸エチル281.2部を加えて希釈して、室温まで冷却した。次いで、冷却後の溶液を撹拌しながら、イソホロンジイソシアネート6.1部をゆっくり滴下した。
[Example 3]
100 parts of the 5-membered ring cyclic carbonate compound I obtained in Production Example 1, 17.6 parts of hexamethylenediamine as used in Example 1, 81.5 parts of Priamine 1074, and a reaction solvent A prepolymer of NH 2 -terminated polyhydroxyurethane was obtained in the same manner as in Example 1, except that 56.2 parts of ethyl acetate was used as a. Next, 22.2 parts of the same hexamethyldisilazane used in Example 1 was added dropwise in the same manner as in Example 1 to silylate some of the hydroxyl groups. Then, 281.2 parts of ethyl acetate was added to dilute the resin solution after completion of the reaction, and the solution was cooled to room temperature. Then, while stirring the cooled solution, 6.1 parts of isophorone diisocyanate was slowly added dropwise.
滴下終了後にFT-IRを測定し、N-Si由来の933cm-1付近のピークが消失していることを確認し、また、イソシアネート基由来の2260cm-1付近のピークが消失していることを確認して、それぞれの反応を終了した。得られたポリウレアウレタン樹脂の分子量及び水酸基価を実施例1と同様の方法で測定した。その結果、重量平均分子量が59000であり、また、水酸基価は69mgKOH/gであった。上記のポリウレアウレタン樹脂を構成するウレタン結合とウレア結合のモル比は、10/1である。 FT-IR was measured after the completion of dropping, and it was confirmed that the peak around 933 cm −1 derived from N—Si disappeared, and the peak around 2260 cm −1 derived from the isocyanate group disappeared. Upon confirmation, each reaction was terminated. The molecular weight and hydroxyl value of the resulting polyureaurethane resin were measured in the same manner as in Example 1. As a result, the weight average molecular weight was 59000 and the hydroxyl value was 69 mgKOH/g. The molar ratio of urethane bonds and urea bonds constituting the polyureaurethane resin is 10/1.
[実施例4]
製造例1で得た5員環環状カーボネート化合物Iを100部と、実施例1で使用したと同様の、ヘキサメチレンジアミンを19.2部と、プリアミン1074を88.9部、さらに、反応溶剤として酢酸エチル59.0部を用いたこと以外は実施例1と同様にして、末端NH2のポリヒドロキシウレタンのプレポリマーを得た。次に、実施例1で使用したと同様のヘキサメチルジシラザンを17.7部用い、実施例1で行ったと同様の操作で滴下して水酸基の一部をシリル化反応させた。そして、反応終了後の樹脂溶液に、酢酸エチル295.2部を加えて希釈して、室温まで冷却した。次いで、冷却後の溶液を撹拌しながら、イソホロンジイソシアネート12.2部をゆっくり滴下した。
[Example 4]
100 parts of the 5-membered cyclic carbonate compound I obtained in Production Example 1, 19.2 parts of hexamethylenediamine and 88.9 parts of Priamine 1074, which are the same as those used in Example 1, and a reaction solvent A prepolymer of NH 2 -terminated polyhydroxyurethane was obtained in the same manner as in Example 1, except that 59.0 parts of ethyl acetate was used as a. Next, 17.7 parts of the same hexamethyldisilazane used in Example 1 was added dropwise in the same manner as in Example 1 to cause a silylation reaction of some of the hydroxyl groups. Then, 295.2 parts of ethyl acetate was added to dilute the resin solution after completion of the reaction, and the solution was cooled to room temperature. Then, while stirring the cooled solution, 12.2 parts of isophorone diisocyanate was slowly added dropwise.
滴下終了後にFT-IRを測定し、N-Si由来の933cm-1付近のピークが消失していること、また、イソシアネート基由来の2260cm-1付近のピークが消失していることを確認して、それぞれ反応を終了した。得られたポリウレアウレタン樹脂の分子量及び水酸基価を実施例1と同様の方法で測定した。その結果、重量平均分子量が53000であり、また、水酸基価は80mgKOH/gであった。上記のポリウレアウレタン樹脂を構成するウレタン結合とウレア結合のモル比は、10/2である。 FT-IR was measured after the dropping was completed, and the peak around 933 cm −1 derived from N—Si disappeared, and the peak around 2260 cm −1 derived from the isocyanate group disappeared. , respectively terminated the reaction. The molecular weight and hydroxyl value of the resulting polyureaurethane resin were measured in the same manner as in Example 1. As a result, the weight average molecular weight was 53000 and the hydroxyl value was 80 mgKOH/g. The molar ratio of urethane bonds and urea bonds constituting the polyureaurethane resin is 10/2.
[実施例5]
製造例1で得た5員環環状カーボネート化合物Iを100部と、実施例1で使用したと同様の、ヘキサメチレンジアミンを19.2部と、プリアミン1074を88.9部、さらに、反応溶剤として酢酸エチル61.0部を用いたこと以外は実施例1と同様にして、末端NH2のポリヒドロキシウレタンのプレポリマーを得た。次に、実施例1で使用したと同様のヘキサメチルジシラザンを26.6部用い、実施例1で行ったと同様の操作で滴下して水酸基の一部をシリル化反応させた。そして、反応終了後の樹脂溶液に、酢酸エチル305.1部を加えて希釈して、室温まで冷却した。次いで、冷却後の溶液を撹拌しながら、イソホロンジイソシアネート12.2部をゆっくり滴下した。
[Example 5]
100 parts of the 5-membered cyclic carbonate compound I obtained in Production Example 1, 19.2 parts of hexamethylenediamine and 88.9 parts of Priamine 1074, which are the same as those used in Example 1, and a reaction solvent A prepolymer of NH 2 -terminated polyhydroxyurethane was obtained in the same manner as in Example 1, except that 61.0 parts of ethyl acetate was used as a. Next, 26.6 parts of the same hexamethyldisilazane used in Example 1 was added dropwise in the same manner as in Example 1 to silylate some of the hydroxyl groups. Then, 305.1 parts of ethyl acetate was added to dilute the resin solution after completion of the reaction, and the solution was cooled to room temperature. Then, while stirring the cooled solution, 12.2 parts of isophorone diisocyanate was slowly added dropwise.
滴下終了後にFT-IRを測定し、N-Si由来の933cm-1付近のピークが消失していることを確認し、また、イソシアネート基由来の2260cm-1付近のピークが消失していることを確認して、それぞれ反応を終了した。得られたポリウレアウレタン樹脂の分子量及び水酸基価を実施例1と同様の方法で測定した。その結果、重量平均分子量が51000であり、また、水酸基価は53mgKOH/gであった。上記のポリウレアウレタン樹脂を構成するウレタン結合とウレア結合のモル比は、10/2である。 FT-IR was measured after the completion of dropping, and it was confirmed that the peak around 933 cm −1 derived from N—Si disappeared, and the peak around 2260 cm −1 derived from the isocyanate group disappeared. After confirmation, each reaction was terminated. The molecular weight and hydroxyl value of the resulting polyureaurethane resin were measured in the same manner as in Example 1. As a result, the weight average molecular weight was 51000 and the hydroxyl value was 53 mgKOH/g. The molar ratio of urethane bonds and urea bonds constituting the polyureaurethane resin is 10/2.
[実施例6]
製造例1で得た5員環環状カーボネート化合物Iを100部と、実施例1で使用したと同様の、ヘキサメチレンジアミンを19.2部と、プリアミン1074を88.9部、さらに、反応溶剤として酢酸エチル62.2部を用いたこと以外は実施例1と同様にして、末端NH2のポリヒドロキシウレタンのプレポリマーを得た。次に、実施例1で使用したと同様のヘキサメチルジシラザンを22.2部用い、実施例1で行ったと同様の操作で滴下して水酸基の一部をシリル化反応させた。そして、反応終了後の樹脂溶液に、酢酸エチル310.8部を加えて希釈して、室温まで冷却した。次いで、冷却後の溶液を撹拌しながら、HDIアダクト型のイソシアネート(製品名:セイカボンドC-75N、大日精化工業社製)を16.3部と、イソホロンジイソシアネート8.5部をゆっくり滴下した。すなわち、2官能イソシアネート化合物:3官能イソシアネート化合物=70:30モル%程度である。
[Example 6]
100 parts of the 5-membered cyclic carbonate compound I obtained in Production Example 1, 19.2 parts of hexamethylenediamine and 88.9 parts of Priamine 1074, which are the same as those used in Example 1, and a reaction solvent A prepolymer of NH 2 -terminated polyhydroxyurethane was obtained in the same manner as in Example 1, except that 62.2 parts of ethyl acetate was used as a. Next, 22.2 parts of the same hexamethyldisilazane used in Example 1 was added dropwise in the same manner as in Example 1 to silylate some of the hydroxyl groups. Then, 310.8 parts of ethyl acetate was added to dilute the resin solution after completion of the reaction, and the solution was cooled to room temperature. Then, while stirring the cooled solution, 16.3 parts of HDI adduct type isocyanate (product name: Seikabond C-75N, manufactured by Dainichiseika Kogyo Co., Ltd.) and 8.5 parts of isophorone diisocyanate were slowly added dropwise. That is, the bifunctional isocyanate compound: trifunctional isocyanate compound is about 70:30 mol %.
滴下終了後にFT-IRを測定し、N-Si由来の933cm-1付近のピークが消失していることを確認し、また、イソシアネート基由来の2260cm-1付近のピークが消失していることを確認して、それぞれ反応を終了した。得られたポリウレアウレタン樹脂の分子量及び水酸基価を実施例1と同様の方法で測定した。その結果、重量平均分子量が54000であり、また、水酸基価は61mgKOH/gであった。上記のポリウレアウレタン樹脂を構成するウレタン結合とウレア結合のモル比は、10/2である。 FT-IR was measured after the completion of dropping, and it was confirmed that the peak around 933 cm −1 derived from N—Si disappeared, and the peak around 2260 cm −1 derived from the isocyanate group disappeared. After confirmation, each reaction was terminated. The molecular weight and hydroxyl value of the resulting polyureaurethane resin were measured in the same manner as in Example 1. As a result, the weight average molecular weight was 54000 and the hydroxyl value was 61 mgKOH/g. The molar ratio of urethane bonds and urea bonds constituting the polyureaurethane resin is 10/2.
[実施例7]
製造例1で得た5員環環状カーボネート化合物Iを100部と、実施例1で使用したと同様の、ヘキサメチレンジアミンを16.0部と、プリアミン1074を103.7部、さらに、反応溶剤として酢酸エチル62.9部を用いたこと以外は実施例1と同様にして、末端NH2のポリヒドロキシウレタンのプレポリマーを得た。次に、実施例1で使用したと同様のヘキサメチルジシラザンを22.2部用い、実施例1で行ったと同様の操作で滴下して水酸基の一部をシリル化反応させた。そして、反応終了後の樹脂溶液に、酢酸エチル314.7部を加えて希釈して、室温まで冷却した。次いで、冷却後の溶液を撹拌しながら、イソホロンジイソシアネート12.2部をゆっくり滴下した。
[Example 7]
100 parts of the 5-membered ring cyclic carbonate compound I obtained in Production Example 1, 16.0 parts of hexamethylenediamine and 103.7 parts of Priamine 1074, which are the same as those used in Example 1, and a reaction solvent A prepolymer of NH 2 -terminated polyhydroxyurethane was obtained in the same manner as in Example 1, except that 62.9 parts of ethyl acetate was used as a. Next, 22.2 parts of the same hexamethyldisilazane used in Example 1 was added dropwise in the same manner as in Example 1 to silylate some of the hydroxyl groups. Then, 314.7 parts of ethyl acetate was added to dilute the resin solution after completion of the reaction, and the solution was cooled to room temperature. Then, while stirring the cooled solution, 12.2 parts of isophorone diisocyanate was slowly added dropwise.
滴下終了後にFT-IRを測定し、N-Si由来の933cm-1付近のピークが消失していることを確認し、また、イソシアネート基由来の2260cm-1付近のピークが消失していることを確認して、それぞれ反応を終了した。得られたポリウレアウレタン樹脂の分子量及び水酸基価を実施例1と同様の方法で測定した。その結果、重量平均分子量が55000であり、また、水酸基価は60mgKOH/gであった。上記のポリウレアウレタン樹脂を構成するウレタン結合とウレア結合のモル比は、10/2である。 FT-IR was measured after the completion of dropping, and it was confirmed that the peak around 933 cm −1 derived from N—Si disappeared, and the peak around 2260 cm −1 derived from the isocyanate group disappeared. After confirmation, each reaction was terminated. The molecular weight and hydroxyl value of the resulting polyureaurethane resin were measured in the same manner as in Example 1. As a result, the weight average molecular weight was 55000 and the hydroxyl value was 60 mgKOH/g. The molar ratio of urethane bonds and urea bonds constituting the polyureaurethane resin is 10/2.
[実施例8]
製造例1で得た5員環環状カーボネート化合物Iを70.0部、製造例2で得た5員環環状カーボネート化合物Iを27.0部、実施例1で使用したと同様のヘキサメチレンジアミンを19.2部、プリアミン1074を88.9部、さらに、反応溶剤として酢酸エチル59.3部を用いたこと以外は実施例1と同様にして、末端NH2のポリヒドロキシウレタンのプレポリマーを得た。次に、実施例1で使用したと同様のヘキサメチルジシラザンを22.2部用い、実施例1で行ったと同様の操作で滴下して水酸基の一部をシリル化反応させた。そして、反応終了後の樹脂溶液に、酢酸エチル296.4部を加えて希釈して、室温まで冷却した。次いで、冷却後の溶液を撹拌しながら、イソホロンジイソシアネート12.2部をゆっくり滴下した。
[Example 8]
70.0 parts of the 5-membered cyclic carbonate compound I obtained in Production Example 1, 27.0 parts of the 5-membered cyclic carbonate compound I obtained in Production Example 2, and the same hexamethylenediamine as used in Example 1 19.2 parts of Priamine 1074, 88.9 parts of Priamine 1074, and 59.3 parts of ethyl acetate as the reaction solvent. Obtained. Next, 22.2 parts of the same hexamethyldisilazane used in Example 1 was added dropwise in the same manner as in Example 1 to silylate some of the hydroxyl groups. Then, 296.4 parts of ethyl acetate was added to dilute the resin solution after completion of the reaction, and the solution was cooled to room temperature. Then, while stirring the cooled solution, 12.2 parts of isophorone diisocyanate was slowly added dropwise.
滴下終了後にFT-IRを測定し、N-Si由来の933cm-1付近のピークが消失していることを確認し、また、イソシアネート基由来の2260cm-1付近のピークが消失していることを確認して、それぞれ反応を終了した。得られたポリウレアウレタン樹脂の分子量及び水酸基価を実施例1と同様の方法で測定した。その結果、重量平均分子量が57000であり、また、水酸基価は65mgKOH/gであった。上記のポリウレアウレタン樹脂を構成するウレタン結合とウレア結合のモル比は、10/2である。 FT-IR was measured after the completion of dropping, and it was confirmed that the peak around 933 cm −1 derived from N—Si disappeared, and the peak around 2260 cm −1 derived from the isocyanate group disappeared. After confirmation, each reaction was terminated. The molecular weight and hydroxyl value of the resulting polyureaurethane resin were measured in the same manner as in Example 1. As a result, the weight average molecular weight was 57000 and the hydroxyl value was 65 mgKOH/g. The molar ratio of urethane bonds and urea bonds constituting the polyureaurethane resin is 10/2.
[比較例1]
製造例1で得た5員環環状カーボネート化合物Iを100部と、ヘキサメチレンジアミン(東京化成工業社製)25.6部、プリアミン1074(クローダジャパン社製)を118.7部、さらに反応溶剤として酢酸エチル77.3部を用いた。それ以外は実施例1と同様に反応させて末端NH2のヒドロキシウレタンのプレポリマーを得た。次に、実施例1で使用したと同様のヘキサメチルジシラザン25.6部を実施例1と同様の操作で滴下して反応させて、ヒドロキシポリウレタンのプレポリマーの水酸基の一部をシリル化した。反応終了後の樹脂を含む溶液に、希釈溶剤として酢酸エチル386.7部を加えて希釈して、室温まで冷却した。次いで、冷却後の溶液を撹拌しながら、実施例1で使用したと同様のイソホロンジイソシアネートを、28.0部をゆっくり滴下して、末端のNH2とイソシアネート基を反応させてポリウレアウレタン樹脂を含む溶液を得た。
[Comparative Example 1]
100 parts of the 5-membered ring cyclic carbonate compound I obtained in Production Example 1, 25.6 parts of hexamethylenediamine (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.), 118.7 parts of Priamine 1074 (manufactured by Croda Japan Co., Ltd.), and a reaction solvent 77.3 parts of ethyl acetate was used as the Otherwise, the reaction was carried out in the same manner as in Example 1 to obtain a prepolymer of NH2 -terminated hydroxyurethane. Next, 25.6 parts of the same hexamethyldisilazane used in Example 1 was dropped and reacted in the same manner as in Example 1 to silylate some of the hydroxyl groups of the hydroxypolyurethane prepolymer. . After completion of the reaction, the solution containing the resin was diluted by adding 386.7 parts of ethyl acetate as a dilution solvent, and cooled to room temperature. Then, while stirring the solution after cooling, 28.0 parts of the same isophorone diisocyanate as used in Example 1 is slowly added dropwise to react the terminal NH 2 and the isocyanate group to contain the polyureaurethane resin. A solution was obtained.
滴下終了後にFT-IRを測定し、N-Si由来の933cm-1付近のピークが消失していることを確認し、また、イソシアネート基由来の2260cm-1付近のピークが消失していることを確認して、それぞれ反応を終了した。得られたポリウレアウレタン樹脂の分子量及び水酸基価について、実施例1と同様の方法で測定した。その結果、重量平均分子量35000であり、また、水酸基価は57mgKOH/gであった。上記のポリウレアウレタン樹脂を構成するウレタン結合とウレア結合のモル比は、10/4であり、本発明で規定するよりも構造中のウレア結合のモル比が高い。 FT-IR was measured after the completion of dropping, and it was confirmed that the peak around 933 cm −1 derived from N—Si disappeared, and the peak around 2260 cm −1 derived from the isocyanate group disappeared. After confirmation, each reaction was terminated. The molecular weight and hydroxyl value of the resulting polyureaurethane resin were measured in the same manner as in Example 1. As a result, the weight average molecular weight was 35000 and the hydroxyl value was 57 mgKOH/g. The molar ratio of urethane bonds and urea bonds constituting the above polyureaurethane resin is 10/4, and the molar ratio of urea bonds in the structure is higher than that specified in the present invention.
[比較例2]
製造例1で得た5員環環状カーボネート化合物Iを100部と、実施例1で使用したと同様の、ヘキサメチレンジアミンを19.2部、プリアミン1074を88.9部、さらに反応溶剤として酢酸エチルを、58.0部を用いた。それ以外は実施例1と同様に反応させて、末端NH2のヒドロキシウレタンのプレポリマーを得た。次に、実施例1で使用したと同様のヘキサメチルジシラザンを13.3部、実施例1と同様の操作で滴下して反応させて、ヒドロキシポリウレタンのプレポリマーの水酸基の一部をシリル化した。反応終了後の樹脂を含む溶液に、酢酸エチルを290.2部加えて希釈して、室温まで冷却した。次いで、冷却後の溶液を撹拌しながら、イソホロンジイソシアネート12.2部を、ゆっくり滴下して、末端のNH2とイソシアネート基を反応させてポリウレアウレタン樹脂を含む溶液を得た。
[Comparative Example 2]
100 parts of the 5-membered cyclic carbonate compound I obtained in Production Example 1, 19.2 parts of hexamethylenediamine and 88.9 parts of Priamine 1074, which are the same as those used in Example 1, and acetic acid as a reaction solvent. 58.0 parts of ethyl were used. Otherwise, the reaction was carried out in the same manner as in Example 1 to obtain a prepolymer of NH 2 -terminated hydroxyurethane. Next, 13.3 parts of the same hexamethyldisilazane used in Example 1 was dropped and reacted in the same manner as in Example 1 to silylate some of the hydroxyl groups of the hydroxypolyurethane prepolymer. did. After completion of the reaction, the solution containing the resin was diluted with 290.2 parts of ethyl acetate and cooled to room temperature. Then, while stirring the cooled solution, 12.2 parts of isophorone diisocyanate was slowly added dropwise to react the terminal NH 2 with the isocyanate group to obtain a solution containing a polyureaurethane resin.
滴下終了後、FT-IRを測定し、N-Si由来の933cm-1付近のピークが消失していることを確認し、また、イソシアネート基由来の2260cm-1付近のピークが消失していることを確認して、それぞれ反応を終了した。得られたポリウレタンの分子量及び水酸基価は実施例1と同様の方法で測定した。その結果、重量平均分子量が56000であった。また、水酸基価は115mgKOH/gであり、本発明で規定するよりも水酸基価の値が高い。上記のポリウレアウレタン樹脂を構成するウレタン結合とウレア結合のモル比は、10/2である。 After the completion of dropping, FT-IR was measured to confirm that the peak around 933 cm -1 derived from N-Si disappeared, and that the peak around 2260 cm -1 derived from the isocyanate group disappeared. was confirmed, and each reaction was terminated. The molecular weight and hydroxyl value of the obtained polyurethane were measured in the same manner as in Example 1. As a result, the weight average molecular weight was 56,000. Moreover, the hydroxyl value is 115 mgKOH/g, which is higher than the value specified in the present invention. The molar ratio of urethane bonds and urea bonds constituting the polyureaurethane resin is 10/2.
[比較例3]
製造例1で得た5員環環状カーボネート化合物Iを100部と、実施例1で使用したと同様の、ヘキサメチレンジアミンを19.2部、プリアミン1074を88.9部、さらに反応溶剤として酢酸エチルを、62.0部を用いた。それ以外は実施例1と同様に反応させて、末端NH2のヒドロキシウレタンのプレポリマーを得た。次に、実施例1で使用したと同様のヘキサメチルジシラザンを31.0部、実施例1と同様の操作で滴下して反応させて、ヒドロキシポリウレタンのプレポリマーの水酸基の一部をシリル化した。反応終了後の樹脂を含む溶液に、酢酸エチルを310.0部加えて希釈して、室温まで冷却した。次いで、冷却後の溶液を撹拌しながら、イソホロンジイソシアネート12.2部を、ゆっくり滴下して、末端のNH2とイソシアネート基を反応させてポリウレアウレタン樹脂を含む溶液を得た。
[Comparative Example 3]
100 parts of the 5-membered cyclic carbonate compound I obtained in Production Example 1, 19.2 parts of hexamethylenediamine and 88.9 parts of Priamine 1074, which are the same as those used in Example 1, and acetic acid as a reaction solvent. 62.0 parts of ethyl were used. Otherwise, the reaction was carried out in the same manner as in Example 1 to obtain a prepolymer of NH 2 -terminated hydroxyurethane. Next, 31.0 parts of the same hexamethyldisilazane used in Example 1 was added dropwise in the same manner as in Example 1, and reacted to partially silylate the hydroxyl groups of the hydroxypolyurethane prepolymer. did. After completion of the reaction, the solution containing the resin was diluted with 310.0 parts of ethyl acetate and cooled to room temperature. Then, while stirring the cooled solution, 12.2 parts of isophorone diisocyanate was slowly added dropwise to react the terminal NH 2 with the isocyanate group to obtain a solution containing a polyureaurethane resin.
滴下終了後、FT-IRを測定し、N-Si由来の933cm-1付近のピークが消失していることを確認し、また、イソシアネート基由来の2260cm-1付近のピークが消失していることを確認して、それぞれ反応を終了した。得られたポリウレタンの分子量及び水酸基価は実施例1と同様の方法で測定した。その結果、重量平均分子量は51000であった。また、水酸基価は41mgKOH/gであり、本発明で規定するよりも水酸基価の値が低い。上記のポリウレアウレタン樹脂を構成するウレタン結合とウレア結合のモル比は、10/2である。 After the completion of dropping, FT-IR was measured to confirm that the peak around 933 cm -1 derived from N-Si disappeared, and that the peak around 2260 cm -1 derived from the isocyanate group disappeared. was confirmed, and each reaction was terminated. The molecular weight and hydroxyl value of the obtained polyurethane were measured in the same manner as in Example 1. As a result, the weight average molecular weight was 51,000. Moreover, the hydroxyl value is 41 mgKOH/g, which is lower than the hydroxyl value specified in the present invention. The molar ratio of urethane bonds and urea bonds constituting the polyureaurethane resin is 10/2.
[比較例4]
製造例1で得た5員環環状カーボネート化合物Iを100部と、実施例1で使用したと同様の、ヘキサメチレンジアミンを16.0部、プリアミン1074を74.1部、さらに、反応溶剤として酢酸エチルを52.5部用いたこと以外は実施例1と同様に反応させて、末端NH2のヒドロキシウレタンのプレポリマーを得た。次に、実施例1で使用したと同様のヘキサメチルジシラザン22.2部を、実施例1と同様の操作で滴下して反応させて、ヒドロキシポリウレタンのプレポリマーの水酸基の一部をシリル化した。
[Comparative Example 4]
100 parts of the 5-membered ring cyclic carbonate compound I obtained in Production Example 1, 16.0 parts of hexamethylenediamine and 74.1 parts of Priamine 1074 as used in Example 1, and further as a reaction solvent A reaction was carried out in the same manner as in Example 1 except that 52.5 parts of ethyl acetate was used to obtain a NH 2 -terminated hydroxyurethane prepolymer. Next, 22.2 parts of the same hexamethyldisilazane used in Example 1 was added dropwise in the same manner as in Example 1, and reacted to partially silylate the hydroxyl groups of the hydroxypolyurethane prepolymer. did.
FT-IRを測定し、N-Si由来の933cm-1付近のピークが消失していることを確認した反応終了後の樹脂を含む溶液に、酢酸エチルを262.3部加えて希釈して、室温まで冷却して反応を終了とした。得られたポリウレタンの分子量及び水酸基価は実施例1と同様の方法で測定した。その結果、重量平均分子量は70000であり、また、水酸基価は73mgKOH/gであった。本例を構成する樹脂は、ウレア結合を有さない構造の樹脂である。 FT-IR was measured and 262.3 parts of ethyl acetate was added to dilute the solution containing the resin after the completion of the reaction in which it was confirmed that the peak around 933 cm −1 derived from N—Si had disappeared. The reaction was terminated by cooling to room temperature. The molecular weight and hydroxyl value of the obtained polyurethane were measured in the same manner as in Example 1. As a result, the weight average molecular weight was 70000 and the hydroxyl value was 73 mgKOH/g. The resin constituting this example is a resin having a structure that does not have a urea bond.
表2に比較例のポリウレタン樹脂を含む組成物の概略をまとめて示した。
Table 2 summarizes the composition containing the polyurethane resin of the comparative example.
<評価>
上記で得た本発明の実施例1~8のワニス組成物と、ワニス組成物を使用して調製した印刷インキについて、下記の方法及び基準で評価を行った。評価結果をまとめて表3に示した。また、比較例1~4の樹脂含有組成物についても実施例で行ったのと同様にして評価を行い、表4に結果をまとめて示した。
<Evaluation>
The varnish compositions of Examples 1 to 8 of the present invention obtained above and printing inks prepared using the varnish compositions were evaluated according to the following methods and criteria. Table 3 summarizes the evaluation results. The resin-containing compositions of Comparative Examples 1 to 4 were also evaluated in the same manner as in Examples, and the results are summarized in Table 4.
(1)粘度についての評価:
実施例1~8の樹脂溶液(固形分40%)、比較例1~4の樹脂溶液(固形分40%)をそれぞれ10部に、酢酸エチル3部を加え、室温で1時間撹拌混合した。その後、1晩25℃の恒温槽にて保管して、固形分30%の粘度測定用の試料をそれぞれに用意した。用意したそれぞれの試料について、B型粘度計(東京計器社製)を用いて、3番ローター、60rpmの条件にて粘度を測定した。得られた測定値を用いて下記の基準で、4段階の評価をした。本発明が目的とするグラビア印刷インキ用のワニス組成物としては、上記した測定で粘度が1000mPa・s以上であることが特に好ましい。
(1) Evaluation of viscosity:
To 10 parts each of the resin solutions of Examples 1-8 (solid content 40%) and the resin solutions of Comparative Examples 1-4 (solid content 40%), 3 parts of ethyl acetate was added, and the mixture was stirred and mixed at room temperature for 1 hour. Then, it was stored overnight in a constant temperature bath at 25° C., and a sample for viscosity measurement with a solid content of 30% was prepared for each. The viscosity of each prepared sample was measured using a Brookfield viscometer (manufactured by Tokyo Keiki Co., Ltd.) under conditions of No. 3 rotor and 60 rpm. Using the measured values obtained, evaluation was made on a scale of 4 according to the following criteria. It is particularly preferable that the varnish composition for gravure printing ink targeted by the present invention has a viscosity of 1000 mPa·s or more according to the above-described measurement.
(評価基準)
◎: 1000mPa・s以上
○: 1000未満~500mPa・s以上
△: 500mPa・s未満
×: 混ざらない
(Evaluation criteria)
◎: 1000 mPa s or more ○: less than 1000 to 500 mPa s or more △: less than 500 mPa s ×: not mixed
(2)酢酸エチルに対する希釈性についての評価:
実施例1~8の樹脂溶液(固形分40%)、比較例1~4の樹脂溶液(固形分40%)をそれぞれ10部に、希釈溶剤として酢酸エチル10部を加えて1時間撹拌混合して、固形分20%の溶液を得、希釈性についての試験用試料-1を用意した。同様にして、実施例1~8の樹脂溶液(固形分40%)、比較例1~4の樹脂溶液(固形分40%)をそれぞれ10部に、希釈溶剤として酢酸エチル30部を加えて1時間撹拌混合して、固形分10%の溶液を得、希釈性についての試験用試料-2を用意した。用意した試験用試料-1と試験用試料-2を静置して、1晩放置した。そして、放置後の、試験用試料-1と試験用試料-2を目視観察して、それぞれの試験用試料の状態を確認して、希釈性について下記の基準で3段階の評価をした。インキワニスとしては、均一経時で分離が生じないことが要望される。
(2) Evaluation of dilutability in ethyl acetate:
To 10 parts each of the resin solutions of Examples 1 to 8 (solid content 40%) and the resin solutions of Comparative Examples 1 to 4 (solid content 40%), 10 parts of ethyl acetate was added as a diluting solvent, and the mixture was stirred and mixed for 1 hour. A solution with a solids content of 20% was obtained, and a test sample-1 for dilutability was prepared. Similarly, 10 parts each of the resin solutions of Examples 1 to 8 (40% solids) and 10 parts of the resin solutions of Comparative Examples 1 to 4 (40% solids) were added with 30 parts of ethyl acetate as a dilution solvent. After stirring and mixing for a period of time, a solution with a solid content of 10% was obtained, and a test sample-2 for dilutability was prepared. The prepared test sample-1 and test sample-2 were allowed to stand overnight. After standing, the test sample-1 and the test sample-2 were visually observed to confirm the state of each test sample, and the dilutability was evaluated in three grades according to the following criteria. As an ink varnish, it is desired that separation does not occur even with aging.
(評価基準)
〇:均一経時(一晩放置後)における分離がない
△:混合するが経時で沈降
×:混ざらない(静置して1分後に沈降)
(Evaluation criteria)
○: No separation over time (after standing overnight) △: Mixed but settled over time ×: Not mixed (settled after standing for 1 minute)
(3-1)他の樹脂との相溶性の評価-1:
上記(2)の評価項目において結果が「〇」であった、実施例1~8の樹脂溶液(固形分40%)、比較例3、4の樹脂溶液(固形分40%)をそれぞれ10部に、併用する他の樹脂として、市販されている塩化ビニル-酢酸ビニル系共重合樹脂ワニス(商品名:ソルバイン、日信化学工業社製)を1部と、希釈溶剤として酢酸エチルを12部加え、室温で1時間撹拌混合して試験用試料をそれぞれ調製した。調製時における試験溶液と、調製後に静置して1晩放置した試験用試料について、他の樹脂に対する溶解性について目視観察して、それぞれの試験溶液の状態を確認した。そして、下記の基準で3段階の評価をして、結果を表3及び表4中にまとめて示した。
(3-1) Evaluation of compatibility with other resins-1:
10 parts each of the resin solutions of Examples 1 to 8 (solid content: 40%) and the resin solutions of Comparative Examples 3 and 4 (solid content: 40%), for which the result was "O" in the evaluation item (2) above. 1 part of a commercially available vinyl chloride-vinyl acetate copolymer resin varnish (trade name: Solbin, manufactured by Nissin Chemical Industry Co., Ltd.) and 12 parts of ethyl acetate as a dilution solvent are added as other resins to be used in combination. , and stirred and mixed at room temperature for 1 hour to prepare test samples, respectively. Regarding the test solution at the time of preparation and the test sample left still overnight after preparation, the solubility in other resins was visually observed to confirm the state of each test solution. Then, evaluation was made on a three-grade scale according to the following criteria, and the results are shown in Tables 3 and 4.
(評価基準)
〇:均一経時(一晩放置後)において分離がない
△:混合するが経時で沈降
×:混ざらない(静置して1分後に沈降)
(Evaluation criteria)
○: No separation after uniform aging (after standing overnight) △: Mixed but settled over time ×: Not mixed (settled after standing for 1 minute)
(3-2)他の樹脂との相溶性の評価-2:
評価-1で用いたソルバイン1部に替えて、下記に挙げる成分をそれぞれに1部入れたこと以外は、先に調製した試験用試料と同様にして、併用した他の樹脂成分との相溶性を確認した。すなわち、基本構成として、実施例1~8の樹脂溶液(固形分40%)、比較例1~4の樹脂溶液(固形分40%)をそれぞれ10部と、下記に列挙した(あ)~(う)の併用する対象の成分を1部、希釈溶剤として酢酸エチルを12部加え、室温で1時間撹拌して各試験用試料を調製した。調製の際における試験用試料溶液の状態と、調製した試験用試料を1晩放置した後の溶液の状態を目視で観察して、併用する成分との相溶性について(1)で行ったと同様の基準で3段階の評価をした。そして、結果を表3及び表4中にまとめて示した。
(3-2) Evaluation of compatibility with other resins-2:
Compatibility with other resin components used in combination in the same manner as the previously prepared test sample except that 1 part of the following components were added instead of 1 part of Solbin used in Evaluation-1 It was confirmed. That is, as the basic composition, 10 parts each of the resin solutions of Examples 1 to 8 (solid content 40%) and the resin solutions of Comparative Examples 1 to 4 (solid content 40%) are listed below (A) to ( 1) and 12 parts of ethyl acetate as a dilution solvent were added, and the mixture was stirred at room temperature for 1 hour to prepare each test sample. The state of the test sample solution during preparation and the state of the solution after the prepared test sample was left overnight were visually observed, and the compatibility with the components used in combination was evaluated in the same manner as in (1). Three levels of evaluation were made based on the criteria. The results are collectively shown in Tables 3 and 4.
(併用させる他の樹脂成分)
(あ)塩素化ポリプロピレン(塩素化PP)
(い)構造中に、アセチル基を13.5%、プロピオニル基を38%、及び、ヒドロキシ基を1.3%有するセルロース樹脂A(固形分20%)
(う)構造中に、アセチル基2.5%、プロピオニル基46%、及び、ヒドロキシ基1.8%を有するセルロース樹脂B(固形分20%)
(Other resin components to be used together)
(A) Chlorinated polypropylene (chlorinated PP)
(b) Cellulose resin A (solid content: 20%) having 13.5% acetyl groups, 38% propionyl groups, and 1.3% hydroxy groups in its structure
(c) Cellulose resin B having 2.5% acetyl group, 46% propionyl group and 1.8% hydroxy group in the structure (solid content 20%)
(4)塗膜表面タックについての評価:
上記(3-1)及び(3-2)の評価項目において結果が「〇」であった、実施例1~8の樹脂溶液(固形分40%)、比較例4の樹脂溶液(固形分40%)をそれぞれ10部に、希釈溶剤として酢酸エチル30部、先の(2)の相溶性の評価-2で用いた(う)セルロース樹脂Bを2部加えて、1時間撹拌混合して樹脂溶液をそれぞれに調製した。得られた各樹脂溶液を用いて、コロナ放電処理済のPETフィルム(商品名:「ルミラーT60」、東レ社製、厚さ100μm)に、上記で得られた各試験用試料を、バーコーターを用いて樹脂の厚みが5g/m2となるように塗布し、さらに、120℃に加温したオーブンで10分乾燥させることで、PETフィルムと樹脂層からなる積層体を形成した。そして、得られた積層体の塗工面同士を5秒間貼り合わせ剥がすことで評価した。下記の評価基準で、3段階の評価をして結果を表3及び表4中にまとめて示した。
(4) Evaluation of coating surface tack:
The resin solutions of Examples 1 to 8 (solid content: 40%), the resin solutions of Comparative Example 4 (solid content: 40 %) to 10 parts each, 30 parts of ethyl acetate as a diluting solvent, and 2 parts of (c) cellulose resin B used in the compatibility evaluation-2 of (2) above, and mixed with stirring for 1 hour to obtain a resin. A solution was prepared for each. Using each resin solution obtained, each test sample obtained above was coated on a PET film (trade name: “Lumirror T60”, manufactured by Toray Industries, Inc., thickness 100 μm) that had been subjected to corona discharge treatment using a bar coater. A laminate consisting of a PET film and a resin layer was formed by coating the resin so that the thickness of the resin was 5 g/m 2 , and drying in an oven heated to 120° C. for 10 minutes. Then, the coated surfaces of the obtained laminate were adhered to each other for 5 seconds and then peeled off for evaluation. The results are summarized in Tables 3 and 4 after three-level evaluation based on the following evaluation criteria.
(評価基準)
〇:樹脂層を剥がすことができ、跡も残らない
△:樹脂層を剥がせるが、塗工面に跡が残る
×:塗工面同士が貼り付く
(Evaluation criteria)
〇: The resin layer can be peeled off without leaving any traces △: The resin layer can be peeled off, but traces remain on the coated surface ×: The coated surfaces stick to each other
≪インキの調製例とその使用例≫
(併用する、塩酢ビ樹脂含有のワニス及び塩素化PP樹脂含有のワニスの作製)
水酸基価が154mgKOH/gであり、塩化ビニル:酢酸ビニル:ビニルアルコール=88:1:11(モル比)である塩酢ビ樹脂20部と、希釈溶剤として酢酸エチル80部を加えて室温で2時間撹拌した。目視で固形状態の塩酢ビ樹脂が完全に溶解したことを確認して、グラビア印刷インキの調製の際に、本発明のワニス組成物と併用させるための塩酢ビ樹脂ワニスを作製した。また、上記と同様にして、塩素含有量41%の塩素化ポリプロピレン(塩素化PP)20部と、希釈溶剤として酢酸エチル80部を加えて室温で2時間撹拌した。そして、目視で固形状態の塩素化PPが完全に溶解したことを確認して、インキの調製の際に用いる塩素化PP樹脂ワニスを作製した。
≪Ink preparation example and its use≫
(Preparation of varnish containing vinyl chloride acetate resin and varnish containing chlorinated PP resin used together)
20 parts of vinyl chloride resin having a hydroxyl value of 154 mgKOH/g and a vinyl chloride:vinyl acetate:vinyl alcohol ratio of 88:1:11 (molar ratio) and 80 parts of ethyl acetate as a diluting solvent were added and diluted to 2 at room temperature. Stirred for an hour. After confirming that the vinyl chloride acetate resin in a solid state was completely dissolved by visual observation, a vinyl chloride acetate resin varnish was prepared to be used in combination with the varnish composition of the present invention during the preparation of gravure printing ink. Further, in the same manner as above, 20 parts of chlorinated polypropylene (chlorinated PP) having a chlorine content of 41% and 80 parts of ethyl acetate as a dilution solvent were added and stirred at room temperature for 2 hours. After visually confirming that the chlorinated PP in a solid state had completely dissolved, a chlorinated PP resin varnish to be used for ink preparation was prepared.
(印刷インキの調製)
ワニス組成物として、実施例1~8の樹脂溶液(固形分40%)、比較例4の樹脂溶液(固形分40%)をそれぞれに用い、先に作製した塩酢ビ樹脂ワニス及び塩素化PP樹脂ワニスを併用し、白色顔料を用いて、下記のようにして白色インキを調製した。なお、比較例1~3の樹脂溶液はいずれも白色顔料の分散が不良となり印刷インキとして使用できないため、印刷インキの調製試験から除外した。白色インキは、下記のようにしてそれぞれ調製した。
(Preparation of printing ink)
As the varnish composition, the resin solutions of Examples 1 to 8 (solid content 40%) and the resin solution of Comparative Example 4 (solid content 40%) were used, respectively, and the previously prepared vinyl chloride resin varnish and chlorinated PP were used. A white ink was prepared in the following manner using a resin varnish and a white pigment. The resin solutions of Comparative Examples 1 to 3 were excluded from the printing ink preparation test because they could not be used as printing ink due to poor dispersion of the white pigment. Each white ink was prepared as follows.
実施例1~8の樹脂溶液(固形分40%)及び比較例4の樹脂溶液(固形分40%)をそれぞれ23部用い、顔料のチタン白(ルチル型)を32部、先に調製した塩酢ビ樹脂ワニス(固形分20%)を14部、塩素化PP樹脂ワニス(20%)を1部、希釈溶剤として酢酸エチル30部からなる組成の混合物をそれぞれペイントシェーカーで練肉して、白色インキをそれぞれに調製した。上記のようにしてそれぞれ調製した白色インキ100部に対し、固形分30%のイソホロンジイソシアネート(IPDI)アダクト体を3部添加し、十分に撹拌混合した後、グラビア印刷で使用されているインキと同様に、ザーンカップ#3を用い16秒になるように白色インキの粘度を調整した。IPDIは、ワニスの粘度を調整するための添加剤である。なお、粘度調整の際の希釈溶剤には、MEK/酢酸エチル/IPA=4/4/2を用いた。上記のようにして得られた印刷用の白インキを使用して印刷試験を実施した。なお、比較例4の樹脂溶液から得られた白色インキは、乾燥後のインキ面のタックが大きく、ドライラミネート剤の塗工が困難であり、実用に適さなかったため印刷試験からは除外した。 23 parts each of the resin solution of Examples 1 to 8 (solid content 40%) and the resin solution of Comparative Example 4 (solid content 40%) were used, 32 parts of the pigment titanium white (rutile type), and the previously prepared salt A mixture composed of 14 parts of vinyl acetate resin varnish (20% solids), 1 part of chlorinated PP resin varnish (20%), and 30 parts of ethyl acetate as a diluent was kneaded in a paint shaker to give a white color. An ink was prepared for each. To 100 parts of each of the white inks prepared as described above, 3 parts of isophorone diisocyanate (IPDI) adduct with a solid content of 30% was added, and after sufficiently stirring and mixing, the same ink used in gravure printing was added. Then, the viscosity of the white ink was adjusted to 16 seconds using a Zahn cup #3. IPDI is an additive for adjusting the viscosity of the varnish. MEK/ethyl acetate/IPA=4/4/2 was used as a diluting solvent when adjusting the viscosity. A printing test was carried out using the white ink for printing obtained as described above. The white ink obtained from the resin solution of Comparative Example 4 had a large tackiness on the ink surface after drying, making it difficult to apply a dry laminating agent, and was not suitable for practical use, so it was excluded from the printing test.
(印刷適正試験の方法)
実施例1~8の樹脂溶液(固形分40%)をワニス組成物として使用して上記のようにして得た、印刷用の白インキを用いてインキ層を形成して印刷適正についての試験を行った。具体的には、基材として、コロナ放電処理済のPETフィルム(商品名:「エステルE5102」、東洋紡社製、厚さ12μm)を用い、バーコーターでインキ層が乾燥塗布量で1g/m2になるように印刷用白インキをそれぞれ塗布し、その後、70℃のオーブンで乾燥することで、フィルム(基材)とインキ層(印刷皮膜)からなる積層体を形成した。さらに、上記で得られた積層体のそれぞれに対して、ドライラミネート用接着剤(商品名:「セイカボンドE263/C-75N」、大日精化工業社製)を、乾燥塗布量で3g/m2となるようにグラビア印刷法にて塗布・乾燥し、厚さ60μmのCPPフィルム(商品名:「トレファンZK207」、東レフィルム加工社製)を用いて熱圧着した。その後、40℃で48時間エージングを行い、ラミネート積層体を得た。なお、上記したようにして印刷用の白インキをバーコーターで塗布して形成した皮膜は、白インキを用いてグラビア印刷で形成した皮膜と大きな違いはない。本発明の印刷適正試験では、基本的には、白インキをバーコーターで塗布して得たフィルム(基材)とインキ層(印刷皮膜)からなる積層体を試験試料として用いた。
(Printing suitability test method)
Using the resin solutions of Examples 1 to 8 (solid content 40%) as a varnish composition and using the white ink for printing obtained as described above, an ink layer was formed and a printability test was performed. went. Specifically, a corona discharge-treated PET film (trade name: “Ester E5102”, manufactured by Toyobo Co., Ltd., thickness 12 μm) was used as the base material, and the ink layer was dried with a bar coater at an amount of 1 g/m 2 . A laminate consisting of a film (substrate) and an ink layer (printing film) was formed by applying white ink for printing so as to be , and then drying in an oven at 70°C. Furthermore, a dry lamination adhesive (trade name: “Seikabond E263/C-75N”, manufactured by Dainichiseika Kogyo Co., Ltd.) was applied to each of the laminates obtained above in a dry coating amount of 3 g/m 2 . It was applied and dried by gravure printing so as to have a thickness of 60 μm and was thermocompression bonded using a CPP film (trade name: “Torayfan ZK207” manufactured by Toray Advanced Film Co., Ltd.). After that, aging was performed at 40° C. for 48 hours to obtain a laminate. The film formed by applying white ink for printing with a bar coater as described above is not significantly different from the film formed by gravure printing using white ink. In the printing suitability test of the present invention, basically, a laminate composed of a film (substrate) obtained by coating white ink with a bar coater and an ink layer (printing film) was used as a test sample.
(5)印刷適正についての評価:
[接着性]
ラミネート加工を実施する前の積層体のインキ層(印刷皮膜)面にセロハンテープ剥離試験を行い、印刷皮膜の外観を目視で観察して、下記の基準で4段階の評価をした。そして、結果を表3及び表4中にまとめて示した。
(5) Evaluation of printing suitability:
[Adhesiveness]
The surface of the ink layer (printed film) of the laminate before lamination was subjected to a cellophane tape peeling test, the appearance of the printed film was visually observed, and the evaluation was made on a scale of 4 according to the following criteria. The results are collectively shown in Tables 3 and 4.
(評価基準)
◎:印刷皮膜が全く剥がれない
○:印刷皮膜の20%未満が剥がれた
△:印刷皮膜の20%以上~50%未満が剥がれた
×:印刷皮膜の50%以上が剥がれた
(Evaluation criteria)
◎: The print film was not peeled off at all ○: Less than 20% of the print film was peeled off △: 20% or more to less than 50% of the print film was peeled ×: 50% or more of the print film was peeled off
[ボイル適性]
印刷皮膜面にラミネート加工を施したラミネート積層体を90℃の熱水で30分加熱した後、外観変化を目視で観察して、下記の基準で4段階の評価をした。そして、結果を表3及び表4中にまとめて示した。
[Boiling suitability]
After heating the laminated laminate in which the printed film surface was laminated in hot water at 90° C. for 30 minutes, the change in appearance was visually observed and evaluated on a scale of 4 according to the following criteria. The results are collectively shown in Tables 3 and 4.
(評価基準)
◎:全くラミ浮きがない
○:ピンホール状にラミ浮きがでる
△:すじ状にデラミネーションが生じる
×:全面にデラミネーションが生じる
(Evaluation criteria)
◎: No lamination at all ○: Pinhole-shaped lamination △: Delamination occurs in streaks ×: Delamination occurs on the entire surface
[ラミネート強度]
印刷皮膜面にラミネート加工を施したラミネート積層体を90℃の熱水で30分加熱した後、15mm巾に切断して測定用の試料とした。そして、この測定用試料を用い、剥離試験機にて180°剥離強度(N/15mm)を測定し、加熱処理前のラミネート積層体の強度と比較して、下記の3段階の基準で評価して、結果を表3及び表4中にまとめて示した。下記の「材破」は、剥離した場合に基材が破壊して測定不能状態になったことを意味しており、ラミネート強度が強いことを意味している。
[Laminate strength]
A laminate laminate obtained by laminating the printed film surface was heated in hot water at 90° C. for 30 minutes, and then cut into a width of 15 mm to obtain a sample for measurement. Then, using this measurement sample, the 180° peel strength (N / 15 mm) was measured with a peel tester, and compared with the strength of the laminate laminate before heat treatment, evaluated according to the following three-level criteria. The results are summarized in Tables 3 and 4. "Material failure" below means that the base material is destroyed when peeled off, making it impossible to measure, and means that the laminate strength is high.
(評価基準)
〇:剥離強度が2N以上もしくは材破
△:剥離強度が1.5N以上~2N未満
×:剥離強度が1.5N未満
(Evaluation criteria)
○: Peel strength is 2N or more or material failure △: Peel strength is 1.5N or more to less than 2N ×: Peel strength is less than 1.5N
(6)環境対応性についての評価:
インキ層(印刷皮膜)を形成しているインキの二酸化炭素(CO2)の固定化の有無で、二酸化炭素が固定されているインキを○とし、二酸化炭素の固定がされていないインキを×と判定した。
(6) Evaluation of environmental responsiveness:
The presence or absence of carbon dioxide (CO 2 ) fixation in the ink forming the ink layer (printing film). Judged.
表3に示した実施例1-8の樹脂溶液(ワニス組成物)と、表4に示した比較例1-4の樹脂溶液(ワニス組成物)の評価結果から、下記のことが確認された。実施例を構成する本発明で規定した樹脂は、非極性溶剤である酢酸エチル(酢酸エステル系有機溶剤)での希釈性が向上する良好な結果を示すものであり、非極性溶剤への溶解性が向上したものであることが確認できた。さらに、実施例を構成する本発明で規定した樹脂は、溶液粘度も良好であり、印刷インキの構成成分として使用可能な粘度を有しており、安定的な印刷適正を示す結果を得ることができた。また、実施例を構成する本発明で規定した樹脂を含むワニス組成物は、印刷インキの調製の際に併用することで、例えば、耐内容物性の向上などに期待が持てる塩化ビニル-酢酸ビニル共重合体等の他の樹脂との相溶性も格段に向上し、様々な樹脂と良好な状態に相溶することが確認され、印刷適正の試験についても評価は良好であることが確認された。 From the evaluation results of the resin solutions (varnish compositions) of Examples 1-8 shown in Table 3 and the resin solutions (varnish compositions) of Comparative Examples 1-4 shown in Table 4, the following was confirmed. . The resin defined in the present invention constituting the example shows a good result that the dilutability with ethyl acetate (acetic acid ester-based organic solvent), which is a non-polar solvent, is improved, and the solubility in the non-polar solvent is was confirmed to have improved. Furthermore, the resins specified in the present invention constituting the examples have good solution viscosities and have viscosities that can be used as a constituent component of printing inks, so that results showing stable printing suitability can be obtained. did it. In addition, the varnish composition containing the resin specified in the present invention constituting the example can be used in combination with the preparation of printing ink, for example, vinyl chloride-vinyl acetate co-polymer, which is expected to improve resistance to contents, etc. The compatibility with other resins such as polymers was also significantly improved, and it was confirmed that the resins are compatible with various resins in a good state.
一方、表4に示したように、比較例を構成する本発明で規定する要件を満たさない樹脂の場合は、試験項目によって評価も異なり、安定的に良好な結果を得ることができなかった。特に、表4に示したように比較例を構成する樹脂の多くは、酢酸エチル希釈性が悪く、2液型のグラビアインキとして使用するのには不十分であった。また、比較例を構成する樹脂の場合は、酢酸エチルによる希釈性が良好であっても、塩化ビニル-酢酸ビニル共重合体等の他の樹脂との相溶性が悪い場合や、希釈した際の粘度が適切でないといった問題があることが確認された。これに対し、本発明の実施例を構成する樹脂は、表3に示した通り、いずれも汎用の溶剤である酢酸エチルによる希釈性が2液型のグラビアインキとして使用する場合においても問題なく向上し、また、併用することが要望される様々な他の樹脂に対しても相溶する顕著な効果が得られることが確認された。 On the other hand, as shown in Table 4, in the case of the resin that constitutes the comparative example and does not satisfy the requirements defined in the present invention, the evaluation differs depending on the test items, and good results could not be obtained stably. In particular, as shown in Table 4, many of the resins constituting Comparative Examples had poor dilutability with ethyl acetate and were insufficient for use as two-liquid type gravure inks. In addition, in the case of the resins constituting the comparative examples, even if the dilutability with ethyl acetate is good, the compatibility with other resins such as vinyl chloride-vinyl acetate copolymers is poor, and when diluted It was confirmed that there was a problem that the viscosity was not appropriate. On the other hand, as shown in Table 3, the resins constituting the examples of the present invention have no problem in diluting with ethyl acetate, which is a general-purpose solvent, even when used as a two-liquid type gravure ink. In addition, it was confirmed that a remarkable effect of being compatible with various other resins that are desired to be used in combination can be obtained.
本発明の活用例は、印刷インキに多用されている汎用溶剤でもある酢酸エチルなどの酢酸エステル系有機溶剤への溶解性が向上し、且つ、近年、印刷インキに配合される有用成分である塩化ビニル-酢酸ビニル共重合体等の他の樹脂と併用した場合の相溶性にも優れた、特に、グラビア印刷インキ用として有用なワニス組成物の提供である。本発明のワニス組成物は、特有の構成のヒドロキシポリウレタン樹脂をワニス組成物の構成要素に用いたものでありながら、従来のヒドロキシポリウレタンと同様の印刷インキ特性を有しており、従来の想定用途の応用に期待できる有用なものである。さらに、本発明のワニス組成物は、地球環境の観点からも、樹脂の構成材料に二酸化炭素を取り入れることにより温暖化ガスの削減に寄与できる環境対応製品としても有用な、実用価値の高いグラビア印刷インキ用のバインダーの提供を可能にするものである。 Examples of utilization of the present invention include improved solubility in acetic acid ester-based organic solvents such as ethyl acetate, which is also a general-purpose solvent frequently used in printing inks, and chlorides, which are useful ingredients blended in printing inks in recent years. Disclosed is a varnish composition which is excellent in compatibility when used in combination with other resins such as vinyl-vinyl acetate copolymers and which is particularly useful for gravure printing ink. The varnish composition of the present invention uses a hydroxypolyurethane resin with a unique structure as a component of the varnish composition, but has printing ink properties similar to those of conventional hydroxypolyurethanes, and is expected to be used for conventional purposes. It is a useful thing that can be expected for the application of Furthermore, from the viewpoint of the global environment, the varnish composition of the present invention is also useful as an environmentally friendly product that can contribute to the reduction of greenhouse gases by incorporating carbon dioxide into the resin constituent material, gravure printing with high practical value. It makes it possible to provide binders for inks.
Claims (6)
該組成物中に占める前記酢酸エステル系有機溶剤の割合が60質量%以上で、且つ、前記ポリウレアウレタン樹脂が、以下のa)~e)で定義される構造を全て有することを特徴とするグラビア印刷インキ用のワニス組成物。
a)ポリマー鎖中に、下記の式(1)又は(2)で示されるいずれかの構造の水酸基を有してなり、
b)水酸基の一部が、下記の式(3)又は(4)で示されるいずれかのシリル化された構造であることで、水酸基の含有量が、ポリウレアウレタン樹脂単体での水酸基価に換算して45mgKOH/g~80mgKOH/gの範囲内に調整されており、
c)ウレタン結合の他にウレア結合を有し、該ウレア結合は、脂肪族イソシアネート由来の構造であり、その樹脂中での存在比率がモル比としてウレタン結合/ウレア結合=10/1~10/3であり、
d)ダイマー酸由来の化学構造に起因するバイオマス成分を質量比で30%以上含有してなり、
e)樹脂の重さの9質量%以上が、原材料の二酸化炭素由来の構造からなる
[式(1)~(4)中のPはいずれもポリマー鎖との結合部を示しており、式(3)又は(4)中のRは、それぞれ独立に水素又はメチル基を示す。] A varnish composition for gravure printing ink that contains an acetic acid ester-based organic solvent and a polyureaurethane resin as constituent elements, and that can be used in combination with a resin other than the polyureaurethane resin,
Gravure, characterized in that the ratio of the acetic acid ester-based organic solvent in the composition is 60% by mass or more, and the polyureaurethane resin has all of the structures defined in the following a) to e). A varnish composition for printing inks.
a) having a hydroxyl group of any structure represented by the following formula (1) or (2) in the polymer chain,
b) Some of the hydroxyl groups have a silylated structure represented by the following formula (3) or (4), so that the hydroxyl content is converted to the hydroxyl value of the polyureaurethane resin alone. is adjusted within the range of 45 mgKOH / g to 80 mgKOH / g,
c) having a urea bond in addition to the urethane bond, the urea bond is a structure derived from an aliphatic isocyanate, and the molar ratio of the urea bond in the resin is urethane bond/urea bond=10/1 to 10/ 3 and
d) containing 30% or more by mass of a biomass component resulting from a chemical structure derived from dimer acid,
e) 9% by mass or more of the weight of the resin consists of structures derived from the carbon dioxide of the raw material
[P in formulas (1) to (4) all represent a bond with a polymer chain, and R in formula (3) or (4) each independently represents hydrogen or a methyl group. ]
1. The polyureaurethane resin is made from one or more compounds represented by the following formula (5) or (6) as a raw material, and has a chemical structure derived from the raw material in the polymer chain. Varnish composition for gravure printing ink according to 1.
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