JP7384248B1 - 電子線硬化型組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
したがって、上述の状況に鑑み、本発明の一実施形態は、優れたマット性を有し、かつマイグレーションを抑制できる塗膜を形成でき、経時安定性に優れる電子線硬化型組成物を提供する。本発明の他の実施形態は、上記電子線硬化型組成物を使用して形成される表面層を有する包装材料を提供する。
上記(メタ)アクリレート成分(A)の含有量が、電子線硬化型組成物の全質量を基準として60質量%以上であり、分子量が500未満の(メタ)アクリレート化合物の含有量が、電子線硬化型組成物の全質量を基準として25質量%未満である、電子線硬化型組成物。
本発明の一実施形態は、1以上の(メタ)アクリレート化合物を含有する(メタ)アクリレート成分(A)と、平均粒子径が1.5~9.0μmの樹脂微粒子(B)と、体質顔料(C)とを含み、上記(メタ)アクリレート成分(A)の含有量が、電子線硬化型組成物の全質量を基準として60質量%以上であり、分子量が500未満の(メタ)アクリレート化合物の含有量が、電子線硬化型組成物の全質量を基準として25質量%未満である、電子線硬化型組成物に関する。
<(メタ)アクリレート成分(A)>
本発明の一実施形態である電子線硬化型組成物は、少なくとも1種の(メタ)アクリレート化合物を主成分とする(以下、(メタ)アクリレート成分という)。本発明において、(メタ)アクリレート成分(A)として、(メタ)アクリレート化合物の1種を単独で使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
一実施形態において、電子線硬化型組成物の全質量を基準とする、(メタ)アクリレート成分(A)の含有量は、60質量%以上であることが好ましく、65質量%以上であることがより好ましく、70質量%以上であることがさらに好ましい。上記(メタ)アクリレート成分(A)の含有量は、95質量%以下であることが好ましく、90質量%以下であることがより好ましく、85質量%以下であることがさらに好ましい。
(メタ)アクリレートモノマーの一例として、分子内に(メタ)アクリロイル基を1つ有する単官能(メタ)アクリレートモノマーが挙げられる。具体的には、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、β-カルボキシルエチル(メタ)アクリレート、4-tert-ブチルシクロヘキノール(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、アルコキシ化テトラヒドロフルフリルアクリレート、カプロラクトン(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、イソアミル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、イソデシル(メタ)アクリレート、3,3,5-トリメチルシクロヘキサノール(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、ノルボルニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニル(オキシエチル)(メタ)アクリレート、1,4-シクロヘキサンジメタノール(メタ)アクリレート、環状トリメチロールプロパンフォルマル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、EO変性ノニルフェノールアクリレート、2-メチル-2-エチル-1、3-ジオキソラン-4-イル)メチルアクリレート、アクリロイルモルフォリンなどが挙げられる。
その他、多官能の(メタ)アクリレートモノマーの一例として、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、EO変性ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、PO変性ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、EO変性ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、PO変性ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレートなどの分子内にアクリロイル基を4つ有する4官能(メタ)アクリレートモノマー、
ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、EO変性ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、PO変性ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレートなどの分子内に(メタ)アクリロイル基を5つ有する5官能(メタ)アクリレートモノマー、及び
ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、EO変性ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、PO変性ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレートなどの分子内に(メタ)アクリロイル基を6つ有する6官能(メタ)アクリレートモノマー、などが挙げられる。
一実施形態において、電子線硬化型組成物は、(メタ)アクリレート化合物として、多官能の(メタ)アクリレートモノマーを含むことが好ましく、なかでも3官能以上の(メタ)アクリレートモノマーを含むことがより好ましい。
一実施形態において、電子線硬化型組成物は、(メタ)アクリレート化合物として、(メタ)アクリレートオリゴマー、又は(メタ)アクリレートポリマーを使用することができる。(メタ)アクリレートオリゴマー又は(メタ)アクリレートポリマーは、少なくとも分子内に(メタ)アクリロイル基を有するモノマーから誘導されるオリゴマー又はポリマーを意味する。一実施形態において、(メタ)アクリレート化合物は、(メタ)アクリレートオリゴマーを含むことが好ましい。本発明において、「オリゴマー」とは、比較的重合度の低い、2個~100個のモノマーに基づく構成単位を有する重合体である。(メタ)アクリレートオリゴマーは、(メタ)アクリレートモノマーに比べて分子量が高く、マイグレーションのリスクを大きく低減することができる。
(メタ)アクリレートオリゴマーとしては、例えば、エポキシ(メタ)アクリレート、ウレタン(メタ)アクリレート、ポリエステル(メタ)アクリレート、などが挙げられる。オリゴマーは、1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせてもよい。
エポキシ(メタ)アクリレートは、例えば、エポキシ樹脂の含有するグリシジル基と、カルボキシル基を有する(メタ)アクリル酸などとの反応物であるエポキシ(メタ)アクリレートであってよい。他の例として、カルボキシル基など酸性基を有する樹脂とグリシジル基を有する(メタ)アクリレート化合物との反応物であるエポキシ(メタ)アクリレートなどが挙げられ、いずれも不飽和二重結合基を有する。例えば、前者の場合、ビスフェノールA型エポキシ樹脂へ(メタ)アクリル酸を付加したエポキシ(メタ)アクリレート、ノボラック型エポキシ樹脂へ(メタ)アクリル酸を付加したエポキシ(メタ)アクリレート等が挙げられる。
ウレタン(メタ)アクリレートは、例えば、ポリイソシアネートと水酸基含有(メタ)アクリレートとを反応させて得られるウレタン(メタ)アクリレート、ポリオールとポリイソシアネートとをイソシアネート基過剰の条件下に反応させてなるイソシアネート基含有ウレタンプレポリマーを、水酸基含有(メタ)アクリレートと反応させて得られるウレタン(メタ)アクリレート、あるいは、ポリオールとポリイソシアネートとを水酸基過剰の条件下に反応させてなる水酸基含有ウレタンプレポリマーを、イソシアネート基を有する(メタ)アクリレート類と反応させて得られるウレタン(メタ)アクリレートなどが挙げられる。
例えば、芳香族ジイソシアネートとしては、1,5-ナフチレンジイソシアネート、4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、4,4’-ジフェニルジメチルメタンジイソシアネート、4,4’-ジベンジルイソシアネート、ジアルキルジフェニルメタンジイソシアネート、テトラアルキルジフェニルメタンジイソシアネート、1,3-フェニレンジイソシアネート、m-テトラメチルキシリレンジイソシアネート、1,4-フェニレンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート等が挙げられる。
脂肪族ジイソシアネートとしては、ブタン-1,4-ジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソプロピレンジイソシアネート、メチレンジイソシアネート、2,2,4-トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート等が挙げられる。
脂環族ジイソシアネートとしては、シクロヘキサン-1,4-ジイソシアネート、水素添加キシリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタン-4,4’-ジイソシアネート、1,3-ビス(イソシアネートメチル)シクロヘキサン、メチルシクロヘキサンジイソシアネート、ノルボルナンジイソシアネート、ダイマー酸のカルボキシル基をイソシアネート基に変性したダイマージイソシアネート等が挙げられる。
なかでも、芳香族ジイソシアネート及び/又は脂環族ジイソシアネートが好ましい。上記例示化合物の中で好ましくは、トリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、水素添加キシリレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネートのイソシアヌレート体等である。
本発明において、ポリエステル(メタ)アクリレートは、多塩基酸及び多価アルコールを公知の方法で重縮合したものが挙げられ、カルボキシル基量と水酸基量の配合比により分子量や水酸基又はカルボキシル基などの末端基の量が調整される。
例えば、多塩基酸に含まれるカルボキシル基量が多価アルコールに含まれる水酸基量よりも多い場合、末端官能基はカルボキシル基となり、ここへ水酸基含有(メタ)アクリレートの水酸基を縮合反応させることで目的とするポリエステル(メタ)アクリレートを得ることができる。
グリセリンジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、トリメチロールエタンジ(メタ)アクリレート2-ヒドロキシ-3-アクリロイロキシプロピル(メタ)アクリレートなどの水酸基含有ジ(メタ)アクリレート、
ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート等の水酸基含有トリ(メタ)アクリレート、及び
ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレートなどの水酸基含有ペンタ(メタ)アクリレート、並びに
上記水酸基含有(メタ)アクリレートと、ε-カプロラクトンの開環付加により末端に水酸基を有する(メタ)アクリレート、及び上記水酸基含有(メタ)アクリレートに対してエチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイドなどのアルキレンオキサイドを繰り返し付加したアルキレンオキサイド付加(メタ)アクリレート等の水酸基含有の(メタ)アクリレート類等が挙げられる。
なかでも、(メタ)アクリレート基を分子中に1~3個有する水酸基含有(メタ)アクリレートであることが好ましい。
一実施形態において、(メタ)アクリレート成分(A)は、トリメチロールプロパンアルキレンオキサイド変性トリアクリレート化合物を含む。上記トリメチロールプロパンアルキレンオキサイド変性トリアクリレート化合物は、下記一般式(I)で表される構造を有する。
l+m+nは、それぞれ付加しているアルキレンオキサイド基の平均付加数を示す。アルキレンオキサイドの平均付加数は、1分子あたり2~20モルであることが好ましい。
このような観点から、本発明では、(メタ)アクリレート化合物としてトリメチロールアルキレンオキサイド変性トリアクリレートを使用する場合、GPCによる分子量分布を測定し、そのグラフから特定範囲の分子量を有する化合物の含有量を規定する。例えば、GPCのグラフにおいて、分子量が500未満の範囲における成分量がX%である場合、組成物中のトリメチロールプロパンアルキレンオキサイド変性トリアクリレートの含有量Aにおいて、分子量が500未満のトリメチロールプロパンアルキレンオキサイド変性トリアクリレートの含有量はA×X(%)として算出される。オリゴマー及びポリマーについても分子量分布を有するため、一般的に、分子量は重量平均分子量又は数平均分子量として規定されている。しかし、本発明では、上記のようにGPCのグラフから得られる特定範囲の分子量を有する化合物の含有率から、その化合物の含有量を算出する。
一実施形態において、(メタ)アクリレート成分は、官能基数3以上のEO変性又はPO変性(メタ)アクリレート以外の多官能(メタ)アクリレートモノマー、単官能(メタ)アクリレートモノマー、(メタ)アクリレートオリゴマー、及び(メタ)アクリレートポリマーからなる群から選択される少なくとも1種をさらに含んでもよい。
具体例として、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートが挙げられる。なかでも、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(DPHA)を好適に使用することができる。このような実施形態において、電子線硬化型組成物におけるDPHAの含有量は、(メタ)アクリレート成分の全質量を基準として、1~15質量%であることが好ましく、2~12質量%であることがより好ましく、3~8質量%であることがより好ましい。
本実施形態の電子線硬化型組成物は、艶消し剤として樹脂微粒子(B)を含む。艶消し剤として無機又は有機の様々な材料から構成される微粒子が知られており、これらを使用することができる。しかし、本実施形態では、平均粒子径が1.5~9.0μmの樹脂微粒子を使用することが好ましい。平均粒子径が1.5~9.0μmの樹脂微粒子(B)を使用することによって、要求される特性を低下させることなく、塗膜のマット性を高めることが可能となる。樹脂微粒子は、各種樹脂から構成される粒子、又は表面を各種樹脂で被覆した粒子のいずれの形態であってもよい。
樹脂微粒子(B)の含有量を5質量%以上に調整することによって、優れたマット性を容易に抑制することができる。また、樹脂微粒子(B)の含有量を40質量%以下に調整することによって、組成物の粘度上昇を抑制し、かつ保存安定性を高めることが容易となる。このような観点から、一実施形態において、樹脂微粒子(B)の含有量は、好ましくは5~40質量%であってよく、より好ましくは8~38質量%であってよく、さらに好ましくは10~30質量%であってよい。
例えば、ウレタン樹脂微粒子の具体例として、根上工業社製のアートパールC-1000透明、アートパールC-600透明、アートパールC-400透明、アートパールC-800、アートパールMM-120Tが挙げられる。また、ウレタン樹脂微粒子は、架橋構造を有してもよい。架橋構造を有するウレタン樹脂微粒子の具体例として、根上工業社製のアートパールJB-800T、アートパールJB-600T、アートパールP-800T、アートパールP-400Tなどの架橋ウレタン樹脂微粒子等が挙げられる。
ウレタン樹脂微粒子又はアクリル樹脂微粒子を使用した場合、粒径制御が容易であり、真球度が高く、優れた分散性を容易に得ることができる。また、これら樹脂微粒子は、耐熱性及び耐溶剤性に優れ、かつ低コストであるという利点もあるウレタン樹脂微粒子を使用した場合は、マット性に加えて、ソフトフィールな塗膜を提供することができる。
一実施形態において、電子線硬化型組成物の粘度は、25℃で、200~2500mPa・sであることが好ましい。上記粘度は、250~2000mPa・sであることがより好ましく、300~1500mPa・sであることがさらに好ましい。粘度が200mPa・s以上である場合、フィルム上での弾き抑制、及び樹脂微粒子の析出抑制(安定性向上)が容易となる。一方、粘度が2000mPa・s未満である場合、印刷機上での転移性が良好であり、かつレベリングも良好であるため、均一な塗膜を得ることが容易となる。但し、2000mPa・s以上の粘度であっても、加温設備を備えた印刷装置を使用することで、優れたマット性を有する硬化塗膜を得ることはできる。かかる粘度は、JISZ8803:2011による測定値をいい、25℃におけるE型粘度計による測定値である。電子線硬化型組成物を構成する(メタ)アクリレート成分として、粘度の異なる種々の(メタ)アクリレート化合物を併用した場合、粘度を容易に調整することができる。そのため、例えば、200~2500mPa・sの電子線硬化型組成物を容易に得ることができる。
体質顔料(C)は、着色力を持たない顔料を意味し、着色力を有する有色顔料と区別される。体質顔料は特に限定されず、公知の体質顔料を使用することができる。具体例として、シリカ、クレー、タルク、ベントナイト、硫酸バリウム、アルミナホワイト、炭酸カルシム、重質炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸バリウム、珪酸アルミニウム、珪酸マグネシウム、二酸化珪素、及び水酸化アルミニウムが挙げられる。これらの1種を単独で使用しても、必要に応じて2種以上を組み合わせて使用してもよい。一実施形態において、体質顔料は、シリカ、タルク、ベントナイト、炭酸カルシウム、及び炭酸マグネシウムからなる群から選択される少なくとも1種を含むことが好ましい。
体質顔料の使用によって、電子線硬化型組成物にチキソトロピー特性を容易に付与することができ、樹脂微粒子の析出を抑制し(保存安定性を向上し)、かつ、フィルム上での塗膜の弾きを抑制することができる。また、塗膜の物理的強度が向上し、その結果、耐摩擦性、耐溶剤性、耐水性を容易に向上できる傾向がある。
一実施形態において、シリカは、25℃における真比重が1.60以上であり、BET法による比表面積が50m2/g以上であることが好ましい。一実施形態において、シリカのBET法による比表面積は、好ましくは50~380m2/gであってよく、より好ましくは70~330m2/g、さらに好ましくは90~230m2/gであってよい。
体質顔料(C)の含有量が0.1質量%以上の場合、適切なチキソトロピーを容易に付与することができる。また、体質顔料(C)の含有量が10質量%以下の場合、組成物の粘度上昇を抑制し、かつ保存安定性を高めることが容易となる。このような観点から、一実施形態において、体質顔料(C)の含有量は、好ましくは0.1~10質量%であってよく、より好ましくは0.5~8質量%であってよく、さらに好ましくは1~5質量%であってよい。
本発明の電子線硬化型組成物の製造方法としては、(メタ)アクリレート化合物(A)と、樹脂微粒子(B)と、体質顔料(C)と、必要に応じて、その他の成分とを、ミキサーなどを用いて30分~3時間程度混合攪拌することによって製造することができる。なお、予め2種以上の(メタ)アクリレート化合物(A)を混合攪拌しておき、その後、樹脂微粒子(B)、体質顔料(C)、及び必要に応じてその他の成分を添加して製造してもよい。
上記実施形態の電子線硬化型組成物を印刷する方法は、特に制限がなく、公知の方法を用いることができる。具体的には、ロールコーター、ロッドコーター、ブレード、ワイヤーバー、ドクターナイフ、スピンコーター、スクリーンコーター、グラビアコーター、オフセットグラビアコーター、フレキソコーターなどが挙げられる。また、インライン印刷及びオフライン印刷において、UV硬化型、電子線硬化型、熱乾燥型、蒸発乾燥型、酸化重合型、浸透乾燥型、熱重合型、2液硬化型、液体トナー型、粉体トナー型のインキといった各種インキを、必要に応じて組み合わせて使用することもできる。
上記実施形態の電子線硬化型組成物は、電子線硬化型オーバーコートニスとして好適に使用することができる。表面保護及びマット性の付与を目的として、様々な物品(基材)に塗布することができる。例えば、建築物、構造物、車両、看板、電気製品、OA機器、及び日用品などに対して適用することができる。電子線硬化型オーバーコートニスとは、例えば、基材上の印刷面及び非印刷面に塗布し、電子線を照射することで硬化塗膜を形成し、基材上の印刷面及び非印刷面に必要な表面物性を付与することを目的とした電子線硬化型組成物である。
本発明の一実施形態は、基材と、基材上に設けられた表面層とを含み、上記表面層が上記実施形態の電子線硬化型組成物の硬化層である、包装材料に関する。上記実施形態の電子線硬化型組成物は、包装材料のなかでも、食品用包装材料の表面層の形成するために好適に使用することができる。以下、一例として、食品用包装材料の構成及び材料について説明する。
(基材)
基材は、フィルム状の基材が好ましい。一実施形態において、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン基材、ポリエチレンテレフタレート、ポリ乳酸などのポリエステル基材、ポリカーボネート基材、ポリスチレン、AS樹脂、ABS樹脂などのポリスチレン系基材、ナイロン基材、ポリアミド基材、ポリ塩化ビニル基材、ポリ塩化ビニリデン基材、セロハン基材、紙基材、アルミニウム基材など、もしくはこれらの複合材料からなるフィルム状の基材が挙げられる。
また、シリカ、アルミナ、アルミニウムなどの無機化合物を、フィルム基材に蒸着した蒸着基材を用いることもできる。更に、蒸着処理面に対し、ポリビニルアルコールなどによるコート処理を施されていてもよい。基材は、印刷される面(印刷層と接する面)が易接着処理されていることが好ましい。易接着処理の具体例として、コロナ放電処理、紫外線/オゾン処理、プラズマ処理、酸素プラズマ処理、プライマー処理等が挙げられる。また、ポリエチレンテレフタレート基材において、十分な密着性が得られない場合は、アクリルコート処理、ポリエステル処理、ポリ塩化ビニリデン処理などの表面処理を施してもよい。
一実施形態において、上記第2の基材において、ガス(酸素、水蒸気、窒素、炭酸ガス等)に対するバリア性を付与することもできる。バリア性を付与する方法としては、積層体としてバリア性基材を導入する方法と、コーティングによってバリア層を形成する方法とがある。導入できるバリア性材料としては、シリカ、アルミナ、アルミ、塩化ビニリデン-メチルアクリレート共重合体、エチレン-ビニルアルコール共重合体、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール、ポリビニルアルコール-酢酸ビニル共重合体、メタキシリレンアジパミド、MXD6ナイロンなどが挙げられる。また、上記バリア性材料と基材とを組み合わせた共押し出しフィルムも使用できる。
表面層は上記実施形態の電子線硬化型組成物の硬化塗膜から構成される。基材上に電子線硬化型組成物を塗布し、電子線を照射して硬化させることによって形成することができる。硬化塗膜を得るための電子線硬化型組成物の塗布量は特に限定されず、所望とする膜厚を考慮して適宜調整することが可能である。食品用包装材料を構成する場合、表面層の膜厚は、好ましくは0.5~10μmであってよく、より好ましくは1.0~5.0μmであってよく、さらに好ましくは1.5~3.5μmであってよい。
本発明の一実施形態は、包装材料の製造方法に関する。上記製造方法は、基材の上に電子線硬化型組成物を塗布して塗膜を形成すること、前記塗膜を電子線によって硬化し、硬化塗膜からなる表面層を形成することを含む。特に限定するものではないが、表面層の形成において、上記電子線硬化型組成物の塗布量は、好ましくは0.5~10g/m2であってよく、より好ましくは1.0~5.0g/m2であってよく、さらに好ましくは1.5~3.5g/m2であってよい。
表1及び表2に記載した各原料の詳細は以下のとおりである。
<(メタ)アクリレート成分(A)>
Miramer M3130:MIWON社製、TMP(EO)3TA(EO(3モル)変性トリメチロールプロパントリアクリレート)
Miramer M3160:MIWON社製、TMP(EO)6TA(EO(6モル)変性トリメチロールプロパントリアクリレート)
A-TMPT-6PO:新中村化学工業社製、TMP(PO)6TA(PO(6モル)変性トリメチロールプロパントリアクリレート)
Miramer M3190:MIWON社製、TMP(EO)9TA(EO(9モル)変性トリメチロールプロパントリアクリレート)
OTA-480:ダイセル・オルネクス社製、Gly(PO)3TA(PO(3モル)変性グリセリルトリアクリレート)
ATM-4P:新中村化学社製、PETTA(PO)4、(PO(4モル)変性ペンタエリスリトールテトラアクリレート)
Miramer M600:MIWON社製、DPHA(ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート)
EBECRYL820:ダイセル・オルネクス社製、ポリエステルアクリレート
EBECRYL450:ダイセル・オルネクス社製、ポリエステルアクリレート
EBECRYL220:ダイセル・オルネクス社製、ウレタンアクリレート
EBECRYL8409:ダイセル・オルネクス社製、ウレタンアクリレート
TPGDA:ダイセル・オルネクス社製、TPGDA(トリプロピレングリコールジアクリレート)
Miramer M300:MIWON社製、TMPTA(トリメチルプロパントリアクリレート)
アートパールC-1000T:根上工業社製、平均粒子径3.0μm、ウレタン樹脂微粒子
アートパールMM-120T:根上工業社製、平均粒子径2.0μm、ウレタン樹脂微粒子
KMP-605:信越化学工業社製、平均粒子径2.0μm、シリコーン樹脂微粒子
エポスターMS:日本触媒社製、平均粒子径2.0μm、ベンゾグアナミン-ホルムアルデヒド縮合物(樹脂)微粒子
アートパールJ4PY:根上工業社製、平均粒子径2.2μm、アクリル樹脂微粒子
エポスターM30:日本触媒社製、平均粒子径3.0μm、ベンゾグアナミン-メラミン-ホルムアルデヒド縮合物(樹脂)微粒子
アートパールJ5PY:根上工業社製、平均粒子径3.3μm、アクリル樹脂微粒子
KMP-597:信越化学工業社製、平均粒子径5.0μm、シリコーン樹脂微粒子
アートパールC-800T:根上工業社製、平均粒子径6.0μm、ウレタン樹脂微粒子
ガンツパールGB08S:アイカ工業社製、平均粒子径8.0μm、アクリル樹脂微粒子
アートパールJ3PY:根上工業社製、平均粒子径1.2μm、アクリル樹脂微粒子
アートパールC-600T:根上工業社製、平均粒子径10.0μm、ウレタン樹脂微粒子
ACEMATT HK400:エボニック社製、平均二次粒子径6.3μm、比表面積200m2/g、湿式シリカ)
AEROSIL R972:日本アエロジル社製、平均一次粒子径16nm、比表面積110m2/g、乾式シリカ)
ハクエンカO:白石カルシウム社製、炭酸カルシウム
炭酸マグネシウムTT:ナイカイ塩業社製、炭酸マグネシウム ベントン38:東進化成製、ベントナイト
ハイ・フィラー#5000PJ:松村産業製、タルク
以下の実施例及び比較例で(メタ)アクリレート成分(A)として使用した化合物の分子量分布は、東ソー株式会社製のゲルパーミエーションクロマトグラフィー(HLC-8320)を用いて測定した。検量線は、標準ポリスチレンサンプルにより作成した。溶離液はテトラヒドロフランを、カラムにはTSKgelSuperHM-M(東ソー(株)製)3本を用いた。測定は、流速0.6ml/分、注入量10μl、カラム温度40℃の条件下で行った。
上述の条件下で実施したゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)の測定のグラフに基づき、分子量が500未満の範囲の各面積の割合を求めた。これらの結果を表1及び表2において分子量500未満の割合(%)として示す。
(実施例1)
MIWON社製のMiramer M3130(TMP(EO)3TA(EO(3モル)変性トリメチロールプロパントリアクリレート)(プロパンオキサイド変性トリメチロールプロパントリアクリレート)を20.0部、MIWON社製のMiramerM3190(TMP(EO)9TA(EO(9モル)変性トリメチロールプロパントリアクリレート)を53.0部、及びMIWON社製のMiramer M600(DPHA(ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート)を5.0部、さらに平均粒子径3.0μmのウレタン樹脂微粒子(根上工業社製のアートパールC-1000T)を20.0部、シリカ(日本アエロジル社製のAEROSIL R972、乾式シリカ)を2.0部の配合比で混合し、バタフライミキサーを用いて攪拌して、実施例1の電子線硬化型組成物を調製した。
表1に記載した材料及び比率で使用した以外は、実施例1と同様の方法によって、実施例2~26の電子線硬化型組成物を調製した。
表2に記載した材料及び比率で使用した以外は、実施例1と同様の方法によって、比較例1~11の電子線硬化型組成物を調製した。
実施例1~36及び比較例1~11で調製した各々の電子線硬化型組成物を用いて、印刷物を作製し、電子線硬化型オーバーコートニスとしての評価を行った。
(実施例1の印刷物の作製方法)
実施例1で得た電子線硬化型組成物を用いて、フレキソ印刷方式にて基材に印刷を行った。印刷後の塗膜に対して、直ちに電子線を照射することによって硬化塗膜を形成し、印刷物(表面に硬化塗膜を設けた基材)を作製した。より詳細には、以下のとおりである。
上記印刷では、印刷機としてRK社製のフレキシプルーフ100を使用した。印刷条件は、印刷スピード70m/min、アニロックスロール線数100~500Line/inch、アニロックスロールのセル容量8~20cm3/m2とした。アニロックスロールの彫刻パターンは、ヘキサゴナルとした。版材はKodak社製のFlexcel NXH デジタルフレキソプレートを使用し、版材の面積は157.5cm2とした。
電子線硬化型組成物の塗布量は、硬化後の塗布量が2~3g/m2となるように印刷した。
電子線の照射は、岩崎電気社製の電子線照射機EC250/15/180Lを使用し、加速電圧110kV、電子線量30kGyの条件で実施した。
基材としては、二軸延伸ポリプロピレンフィルムと無延伸ポリプロピレンフィルムとのラミネート積層体を用いた。ラミネート積層体の二軸延伸ポリプロピレンフィルム側に電子線硬化型組成物を印刷した。ラミネート積層体は、以下のようにして作製した。(ラミネート積層体の作製方法)
フタムラ化学製の二軸延伸ポリプロピレンフィルム(製品名:FOR-BT、厚さ25μm)に接着剤希釈液を塗布して溶剤を揮散させた。接着剤希釈液は、接着剤(東洋モートン株式会社製のTM-321A/TM-321B=2/1)を有効成分が30%となるように酢酸エチルで希釈して調製した。接着剤希釈液の塗布は、常温において、バーコーターを用いて、溶剤揮発後の固形分塗布量が2.0~2.5g/m2となるように調整して実施した。
次に、上記フィルムの接着剤希釈液の塗布面を、無延伸ポリプロピレンフィルム(フタムラ化学株式会社製、FHK2、30μm)と貼り合せた。次いで、35℃、湿度60%RT~80%RTの環境下にて24時間放置し、ラミネート積層体を得た。
実施例1の印刷物と同様の方法で、それぞれ実施例2~36で得た電子線硬化型組成物を使用して印刷物を作製した。
実施例1の印刷物と同様の方法で、それぞれ比較例1~11で得た電子線硬化型組成物を使用して印刷物を作製した。
上記にて得た印刷物を用いて、以下に記載する各種評価を行った。評価結果を表1及び表2に示す。
(マイグレーション耐性評価)
実施例及び比較例の電子線硬化型組成物を用いて作製した印刷物について、以下に記載する方法にしたがって、マイグレーションの評価を実施した。
先ず、印刷物を9cm×9cmに切り出したものを3枚作製し、3枚を印刷面と非印刷面が接触するように重ね合わせ、1kg/dm2の荷重付加にて25℃、50%環境条件下にて10日間保持した。その後、3枚の内の中央の印刷物を取り出し、その非印刷面の面積0.5dm2に対して、50mlの95%エタノールが接触するように、マイグレーションセルにセットした。
その後、攪拌を加えながら、60℃にて10日間かけて残留モノマー(未反応の(メタ)アクリレート成分)を抽出した。マイグレーションセルは、器具により完全に密閉されており、上記工程において内容物の損失や、内容物(抽出物)へのその他成分の混入は完全に抑制できる。
次に、Bruker Daltonics社製の四重極-飛行時間型質量分析計、及び島津製作所製のLC30Aシリーズ液体クロマトグラフを用いて、上記抽出物の分析を行ない、エタノール中に存在する(メタ)アクリレート成分(A)として、(メタ)アクリレート化合物の各々の濃度を求めた。さらに、下記基準にしたがってマイグレーション耐性を評価した。評価3~5が産業上実用可能な範囲である。
5:(メタ)アクリレート成分(A)のうち、最もマイグレーション量の多い(メタ)アクリレート化合物の濃度が10ppb未満である。
4+:(メタ)アクリレート成分(A)のうち、最もマイグレーション量の多い(メタ)アクリレート化合物の濃度が10ppb以上、15ppb未満である。
4:(メタ)アクリレート成分(A)のうち、最もマイグレーション量の多い(メタ)アクリレート化合物の濃度が15ppb以上、25ppb未満である。
3:(メタ)アクリレート成分(A)のうち、最もマイグレーション量の多い(メタ)アクリレート化合物の濃度が25ppb以上、50ppb未満である。
2:(メタ)アクリレート成分(A)のうち、最もマイグレーション量の多い(メタ)アクリレート化合物の濃度が50ppb以上、100ppb未満である。
1:(メタ)アクリレート成分(A)のうち、最もマイグレーション量の多い(メタ)アクリレート化合物の濃度が100ppb以上である。
実施例及び比較例の電子線硬化型組成物を用いて作製した印刷物について、村上色彩研究所製の光沢計GM-26Dを用いて、印刷物に対して60°の反射角で光沢値(JISZ 8741に準拠)を測定した。光沢値の値から以下の基準にしたがって印刷物の光沢を評価した。評価3~5が産業上実用可能な範囲である。
(評価基準)
5:光沢値が20未満である
4:光沢値が20以上、25未満である
3:光沢値が25以上、30未満である
2:光沢値が30以上、35未満である
1:光沢値が35以上である
(1)粘度安定性(粘度変化率)
実施例及び比較例で得られた活性エネルギー線硬化性組成物について、粘度変化率を測定した。粘度変化率は、加温前後での粘度を測定し、加温後の粘度を加温前の粘度で除した値を100分率(%)で表した値である。上述の加温については、胴径38.0mm、高さ68.5mmの円柱状のガラス製容器に、活性エネルギー線硬化性組成物を3cmの厚みとなるように注いだ後60℃環境下で24時間、静置するという工程である。かかる粘度は、JISZ8803:2011による測定値をいい、25℃におけるE型粘度計による測定値である。評価基準は次の通りである。評価3~5が産業上実用可能な範囲である。
(評価基準)
5:粘度変化率が0%以上5%未満である
4:粘度変化率が5%以上10%未満である
3:粘度変化率が10%以上15%未満である
2:粘度変化率が15%以上20%未満である
1:粘度変化率が20%以上である
実施例及び比較例で得られた活性エネルギー線硬化性組成物について、樹脂微粒子の分散安定性を測定した。分散安定性は、加温前後での樹脂微粒子成分の沈降の有無で評価を行った。胴径38.0mm、高さ68.5mmの円柱状のガラス製容器に、活性エネルギー線硬化性組成物を3cmの厚みとなるように注いだ後、60℃環境下で24時間静置した。その後、活性エネルギー線硬化性組成物を取り除き、ガラス製容器の下部に析出があるか否かを目視にて確認した。評価基準は次の通りである。合格が産業上実用可能な範囲である。
(評価基準)
合格:析出が確認できない
不合格:析出がみられる
実施例及び比較例で得られた電子線硬化型組成物を使用して作製した印刷物の表面を、99.5%エタノール溶液に浸漬した綿棒を使用して、1秒あたり1往復で擦り、硬化塗膜表面が削れるまでの往復回数を検討した。評価基準は以下のとおりであり、評価3~5が産業上実用可能な範囲である。
(評価基準)
5:200回以上
4:150回以上200回未満
3:100回以上150回未満
2:50回以上100回未満
1:50回未満
Claims (9)
- 1以上の(メタ)アクリレート化合物を含有する(メタ)アクリレート成分(A)と、平均粒子径が1.5~9.0μmの樹脂微粒子(B)と、体質顔料(C)とを含み、
前記(メタ)アクリレート成分(A)が、トリメチロールプロパンアルキレンオキサイド変性トリ(メタ)アクリレートを含み、
前記(メタ)アクリレート成分(A)の含有量が、電子線硬化型組成物の全質量を基準として60質量%以上であり、分子量が500未満の(メタ)アクリレート化合物の含有量が、電子線硬化型組成物の全質量を基準として25質量%未満である、電子線硬化型組成物。 - 前記体質顔料(C)が、シリカ、クレー、タルク、ベントナイト、硫酸バリウム、アルミナホワイト、炭酸カルシム、重質炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸バリウム、珪酸アルミニウム、珪酸マグネシウム、二酸化珪素、及び水酸化アルミニウムからなる群から選択される少なくとも1種を含む、請求項1に記載の電子線硬化型組成物。
- 前記体質顔料(C)が、シリカを含む、請求項1に記載の電子線硬化型組成物。
- 前記シリカが、乾式シリカを含む、請求項3に記載の電子線硬化型組成物。
- 前記樹脂微粒子(B)の含有量が、電子線硬化型組成物の全質量を基準として、5~40質量%である、請求項1に記載の電子線硬化型組成物。
- 前記体質顔料(C)の含有量が、電子線硬化型組成物の全質量を基準として、0.1~10質量%である、請求項1に記載の電子線硬化型組成物。
- 前記(メタ)アクリレート成分(A)が、さらにジペンタエリスリトールヘキサアクリレートを含む、請求項1に記載の電子線硬化型組成物。
- 光重合開始剤を実質的に含有しない、請求項1に記載の電子線硬化型組成物。
- 包装材料の表面層の形成に用いられる、請求項1に記載の電子線硬化型組成物。
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