JPS5916834B2 - 水親和性インキ及び水溶性クリヤ−塗料による印刷塗装方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ′ 本発明は金属表面に水親和性インキで印刷し、次い
で水溶性クリヤー塗料を塗Ｄ重ねたのちそれらインキ層
と塗料層とを同時に加熱硬化させる、いわゆるウェット
・オン・ウェット・２コート１ベーク方式によるインキ
、クリヤー塗料の印刷塗： 装方法に関する。

従来、備付のような金属板に印刷を施す場合、金属板は
インキを吸収しないので、オフセットインキ（例えば、
乾性油に顔料、乾燥剤、少量の高沸、有機溶剤を添加し
たもの）です７セット印刷′ をし、その上に有機溶剤
型クリヤー塗料（例えば、・アルキッド樹脂）をウェッ
ト・オン・ウェット方式で塗装した後、加熱乾燥を行つ
ていた。

ところが、有機溶剤型塗料は、有機溶剤蒸気による公害
の発生や作業者への悪影響がみられる他： 有機溶剤の
大気中への放出は省資源の見地からも好ましくない等の
理由から、水容性インキ、塗料の使用が望まれていた。

有機溶剤蒸気による公害の発生を防止し、しかもウェッ
ト・オン・ウェット２コート１ベーク方）式の利点（消
費燃料や、印刷塗装時間の節約、乾燥炉が工つですむ等
）をそのまま残して従来の有機溶剤型インキ、塗料によ
る印刷塗装と同等の良好な印刷塗装膜を得る為には、イ
ンキに水親和性のものを使用し、クリヤー塗料に水溶性
のものを； 使用して、これらをウェット・オン・ウェ
ット方式で印刷塗装した後、加熱乾燥して硬化すれば良
いはずであるが、本発明者等が、水親和性のアルキット
樹脂に通常の添加量で水洛性硬化剤としてのメラミン樹
脂及び顔料を加えたものを主成分とするインキで、金属
板に印刷し施し、直ちにその上に、水唇性アルキツド樹
脂に水洛性硬化剤としてのメラミン樹脂及びその他の添
加剤を加えた水洛性クリアー塗料を、ウエツト・オン・
ウエツト方式で塗装した後、加熱、乾燥して硬化させた
ところ、得られた印刷塗装膜は、インキ中の顔料が２ク
リアー塗料中ににじみ出て外観が悪く、しかも衝撃によ
つて塗膜が剥離し易いという欠点のあるものであつた。

このような欠点は、印刷を施してから加工する物、例え
ば鑵の胴部等の場合、致命的である。

従つて、本発明は上記欠点を解消し、しかもウエツト・
オン・ウエツト２コート１ペーク方式を採用した水親和
性インキ及び水？性クリアー塗料による印刷塗装方法を
提供することを目的とする。本発明者等は、水親和性の
アルキツド樹脂に通，常用いられる量の水醇性メラミン
樹脂（硬化剤）及び顔料を加えたインキで金属板に印刷
を施し、直ちにその上に、通常の水？性クリアー塗料を
塗布し、その後に加熱乾燥して硬化させて得られる印刷
塗装膜が、なぜ衝撃によつて剥離し易くなるかを種々の
実験を行つて究明した結果、水親和性インキの上に水醇
性クリアー塗料をウエツト・オン・ウエツト方式で塗装
し、加熱、乾燥、硬化させる過程に訃いて、インキ層が
薄く（約２μ）、従つて、顔料粒子間のビヒクルが極め
て薄い層となつている為、インキ中の硬化剤に加え、ク
リアー塗料中の硬化剤もインキの硬化に寄与し、インキ
の硬化が進み過ぎてもろくなつてしまう為であることが
判明した。そこで、さらに研究を進めた結果、インキ中
の硬化剤の量及びクリアー中の硬化剤の最とを特定の範
囲に制御すると、得られる印刷塗装膜が衝撃を受けても
剥離しにくく、しかもインキ中の顔料の塗料中へのにじ
み出しによる外観性の低下もないという水親和性インキ
及び水？性クリアー塗料による印刷塗装方法が得られる
という知見を得、本発明に到達したものである。

即ち、本発明は、水親和性アルキツド樹脂をビヒクル成
分とし、これにメラミン樹脂、尿素樹脂及びベンゾグア
ナミン樹脂から選ばれる水？性の硬化剤樹脂を、該ビヒ
クル成分量の５重緻％以下添加し、さらに顔料、粘度調
整用希釈剤等の添加剤を加えて成る水親和性インキを、
金属面に印刷したのち、そのインキの乾燥前に、水后性
アルキツド樹脂、水洛性オイルフリーアルキツド樹脂及
び水？性アクリル樹脂から成る群から選ばれる１もしく
は２以上の樹脂をビヒクル成分とし、これにメラミン樹
脂、尿素樹脂及びベンゾグアナミン樹脂から選ばれる水
容性の硬化剤樹脂を、該ビヒクル成分に対し． ６０：
４０〜８０：２０の重量比（樹脂固形分比）で添加し、
さらに？剤等を加えて成る水牌性クリアー塗料を、該イ
ンキの上に塗布し、次いで、該インキ及びクリアー塗料
を加熱、乾燥して同時に硬化させることを特徴とする、
水親和性インキ及び水寺性クリアー塗料による印刷塗装
方法である。

本発明に卦いて、インキの水后性硬化剤樹脂の添加量を
ビヒクル成分量の５重蔽％以下としたのは、５重駄％を
超えると、インキ中の顔料のクリアー塗料への滲出が防
止できず、又衝撃による塗膜の剥離が容易になるためで
あ）（な卦、後述）、一方、クリアー塗料中に訃けるビ
ヒクル成分と水容性硬化剤樹脂との割合（重量比）を６
０：４０〜８０：２０の範囲に規定した理由は、硬化剤
樹脂が４０％超では塗膜がもろくな９、又２００１）未
満だと硬化しない恐れがあるからである。

かくて本発明によると、クリアー塗料のハジキ現象の防
止、顔料の凝集の防止、衝撃による塗膜の耐剥離性の向
上などが達成されるばか９でなく、欠点のインキ中の顔
料がクリアー塗料中ににじみ出ることも防止でき、更に
前述したインキ、クリアー塗料層間の剥離も発生せず、
光択等の外観も良好な印刷、塗装膜が得られる。

な卦、本発明で使用するインキのビヒクル成分は、樹脂
に水親和性を持たせる為に、油長５０（ｆｌ）以下にし
た水親和性のアルキツド樹脂か又は、水親和性のオイル
フリーアルキツド樹脂である。

なお、カルボキシル基を中和して水？化する為に何れも
酸化は１０前後であることが望ましい。これらの樹脂は
、多塩基酸（例えば、無水フタル酸、無水マレイン酸、
アジピン酸、テトラヒト口無水フタル酸、コハク酸、ト
リカルバニル酸、無水トリメリツト酸等）と多価アルコ
ール（例えば、エチレングリコール、プロピレングリコ
ール、ネオペンチルグリコール、トリメチロールエタン
、トリメチロールプロパン、グリセリン、ペンタエリス
リトール等）とのエステル化物、又はこれら１／Ｃｌ価
のカルボン酸（脂肪酸等）若しくは１価のアルコール、
分子中に１個のグリシジル基を有する成分を反応させて
得られる。又、本発明に使用するクリアー塗料のビヒク
ル成分は、カルボキシル基を持つ重合可能なモノマー（
例えばアクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル
酸、イタコン酸等）とこれらに共重合可能なアクリル酸
又はメタノリル酸のヒドロキシエチルエステル、ヒドロ
キシプロピルエステル又はアルキルエステル等から選ば
れたモノマーとの共重合によつて得られるアクリル樹脂
（酸化は３０〜８０程度）、又は多塩基酸（例えば無水
フタル酸、インJャ^ル酸、テレフタル酸、無水マレイン
酸、フマル酸、コハク酸、無水トリメリツト酸等）と多
価アルコール（例えば、エチレングリコール、プロピレ
ングリコール、ネオペンチルダリコール、グリセリン、
トリメチロールエタン、トリメチロールプロバン、ベン
タエリスリトール等）ＩＩＣｌ価のモノカルボン酸を適
宜配合し、又、必要に応じて低級エポキシ樹脂を加え、
脱水縮合反応させて得られるアルキツド樹脂（酸化３０
〜８０程度）、又は、前記多塩基酸と前記多価アルコー
ルに必要に応じて低級エポキシ樹脂を適量配合し脱水縮
合反応させて得られるオイルフリーアルキツド樹脂（酸
化３０〜８０程度）の１つもしくは２以上を、ジエチル
アミン、ジエタノールアミン、トリエチルアミン、ジメ
チルアミノエタノール、トリメチルアミン、モノエタノ
ールアミン、メチルアミン、プロピルアミン、ブチルア
ミン、アミルアミンのような第２級又は第３級アミンで
中和して水后化したものである。

又、インキ及びクリアー塗料の硬化剤樹脂としては、水
后性メラミン樹脂、水爵性尿素樹脂、水？性ベンゾグア
ナミン樹脂が使用できる。

本発明の２コートｌベーク方式による印刷及び塗装方法
は、次の順序で行われる。

まず、着色顔料（有機又は無機顔料）を適量含有し前記
水親和性のアルキツド樹脂もしくはオイルフリーアルキ
ルド樹脂に、水？性硬化剤樹脂を０〜５重緻％の範囲内
で添加して製造したインキで、所望の図柄等を金属板上
に印刷する。

（このとき、エチレングリコールのエーテルなどでイン
キを希釈し、その粘度を調整する。）そして直ち（イン
キが乾燥しないうちに）．印刷面上に、水醇性のアクリ
ル樹脂又は水醇性のアルキツド樹脂又は水醇性のオイル
フリーアルキツド樹脂のｌもしくは２以上の樹脂に、水
容性硬化剤樹脂を加え（重量比で６０：４０〜８０：２
０）、更に添加剤（水はじき防止の為のもの）、索等を
加えたクリアー塗料を塗装し（な卦、この塗料の粘度も
、例えば水＋ブチルセロソルブ＋アルコールの混合物か
らなる希釈液で所要の粘度まで希釈して卦く）、その後
、１８０〜２００℃で１、０分〜１分３０秒加熱してイ
ンキと塗料とを同時に硬化させる。本発明では、使用す
る水親和性のインキ中に含まれる硬化剤樹脂をＯ〜５重
量％内に制限したことにより、インキを風乾することな
く濡れている状態で水醇性クリアー塗料をその上に塗装
できるので印刷、塗装時間が短かくてすみ、又クリアー
塗料中の硬化剤樹脂でインキをも硬化させる為に、得ら
れる印刷塗装膜の耐衝撃剥離性が良好であジ、さらに、
インキ塗膜中の顔料がクリアー塗膜中ににじみ出ること
もなく、又インキ層とクリアー層とが層間剥離を起すこ
ともなくなる。更に、本発明で使用するインキは、硬化
剤樹脂を含まないが、含んでも少ない為、従来のインキ
を使用した場合に起る貯蔵中の皮膜の硬化やゲル化等の
現象を起さず、長期保存が可能であ９、Ｙインキの無駄
がなくなるので、印刷塗装コストの低減にも寄与できる
。

次に実施例を含む実験例により本発明を説明する。

の配合原料を脱水縮合させて得た酸価１０前後、油長５
０％以下の水親和性アルキツド樹脂を主成分とし、これ
に２０重黴％の有機顔料を添加し、さらに、水醇性塗料
用ベンゾグアナミン樹脂硬化剤（三井東圧（株）商品名
「サイメル１１２３」、固形分９８％以上）を、アルキ
ツド樹脂に対してそれぞれ、０重置％，２．５重緻％，
５重最％，７５重量％，１０重験％添加し、さらにエチ
レングリコールのエーテルでオフセツト印刷出来る粘度
まで希釈して、硬化剤樹脂の含有量の異なる５種類のイ
ンキを得た。

この５種類のインキを用いて、予じめホワイトのベース
コートを施し、乾燥硬化させてあるプリキ板上に、オフ
セツト印刷法で乾燥後の印刷膜厚が約２μとなるように
それぞれ印刷を施した。

次いで、この印刷膜が乾燥しないうちに、この印刷膜上
に、水溶性アルキツド樹脂（固形分６０％） ６２〔重緻部〕 〔日本合成化学工業株商品名「ＣＳＫ−２００」〕水溶
性メラミン樹脂（固形分７０％） １８〔三和ケミカル
”商品名「ニカラツクＭＷ−２２１〕シリコン〔東レ株
商品名「東レシリコンＳＨ一１９０」〕０．０１７１（
２０ の配合よりなる水溶性クリアー塗料を、水６０〜８０重
量部、ブチルセロソルブ十少量のアルコール４０〜２０
重量部から成る希釈液で、Ａ４フオードカツプ粘度計３
０秒（２５℃）の粘度に希釈して、ロール塗装により乾
燥膜厚が６μとなるように塗装した。

このようにインキによびクリアー塗料を塗装したプリキ
板は、その後風速２ｍ／秒で塗面と層流をなす風が当る
様にした加熱炉に人れ、２００℃でｌ分３０秒間加熱し
、インキ及びクワヤー塗料を同時に乾燥硬化させた。

かくして得られたブリキ板表面の印刷塗装膜について行
つた、鉛筆による硬度試験（鉛筆硬度）、クロスカツト
密着試験、衝撃試験、耐沸水試験の結果、及び印刷及び
塗装をし、乾燥硬化する前のプリキ板を垂直に吊り下げ
た状態で５分間保持した後の印刷面の状態の観察結果を
、夫々第１表に示す。

第１表から、インキ中のビヒクル成分に対する硬化剤樹
脂の割合が、０ 〜 ５．０重量％のインキは各試験項
目とも良好な結果を示すのに対し、硬化剤樹脂の割合が
７．５重量％と１０．０重量％のものはいずれも衝撃試
験でクリアー層の下のインキ層で層間剥離を起して卦ク
、又乾燥硬化前にブリキ板を垂直に吊シ下げる試験で、
インキのにじみ出 ５しが生じている。衝撃試験で剥離
を生じるということは、印刷塗装後に製胴加工、内容物
充填、蓋巻締力旺殺菌等、の後加工及びそれに伴う搬送
工程を必要とする製鑵用金属板やツーピース缶等にとつ
ては、これらの加工工程中に印刷塗膜の剥離が生じるこ
とを意味し、又乾燥硬化前にプリキ板を吊ｂ下げる試験
でのインキのにじみは、印刷物が加熱炉出口でジヤム等
のトラブルを起して印刷物の搬送装置が止まつた場合（
実際にしばしば発生する》に、印刷塗装された金属板の
かなシの量が塗装装置と加熱炉入口の間にほぼ５分間以
上放置されるので（この時金属阪はウイケツトに立て掛
けられている）、これらが全て不良品となつてしまうこ
とを意味する（周、この現象は、印刷面が円筒形の曲面
であるツーピース缶でも生じる。

）。一般に、インキ中の硬化剤樹脂の含有量がビヒクル
成分に対しＯ〜５重量％であるインキは、インキ単独で
加熱乾燥した場合は、全く硬化しないか又は硬化が遅く
れるのであるが、ウエツト・オン・ウエツトでクリアー
塗料をインキの上に重ねて加熱乾燥を行つた場合は、第
１表の試料１〜３の結果から明らかな様に、インキは士
分に硬化し、又下地塗膜との密着性も十分であることが
わかる。

これは、インキの硬化過程で、インキ中の硬化剤樹脂に
加えクリアー塗料中の硬化剤樹脂もインキの硬化に寄与
している為である。一方、試料４〜５は、インキの硬化
過程で、インキ中の十分な硬化剤樹脂の量に加えて、ク
リア―塗料中からの硬化剤樹脂もインキ層の硬化に寄与
し、その結果、インキ層の硬化が進み過ぎて、もろくな
つてしまつたのである。

又、インキ中の硬化剤樹脂の含有量が、ビヒクル成分に
対し５重量％を超えた場合に起るインキ中の顔料のクリ
アー塗料へのにじみ出しは、インキ中の硬化剤樹脂が含
有量の増加にしたがつて、クリアー塗料中への移行を始
める為と推定される。

上記試験結果から、インキ中の硬化剤樹脂の量は、イン
キのビヒクル成分に対し、とする必要のあることがわか
る。

５重量％以下 の配合原料を脱水縮合させて得た酸価１０前後の水親和
性のオイルフリーアルキツド樹脂を主成分とし、これに
３０重量％の有機顔料及びオイルフリーアルキツド樹脂
に対し５重量％の水洛性メラミン樹脂硬化剤を添加しで
製造したインキを、エチレングリコールのエーテルでオ
フセツト印刷できる粘度まで希釈した上、ブリキ板に直
接、オフセツト印刷法によシ所望の図柄を印刷した。

次いで、上記印刷したインキの上から、水醇性アクリル
樹脂（固形分５０％） 〔日触アロ一化学（株）製 商品名「アロロン５５７Ｎ〕 ７０〔重量部〕水溶性
メラミン樹脂（固形分１００ｆ１））〔三井東圧株製商
品名「サイメル３０３」〕１５シリコン（添加剤）〔東
レ株製商品名「東レシリコンＳＨ−１９Ｕ〕水
１５の配合よりなる水
癖性クリアー塗料を、水６０〜８０重量部、ブチルセル
ソルブ＋少量アルコール４０〜２０重量部の弄釈液で所
要の粘度に希釈してロールによゝり塗装した。

な卦、上記クリアー塗料の水醇性アクリル樹脂と水唇性
メラミン樹脂との配合割合（樹脂固形分比）は７０：３
０であるが、この他にその比が、８０：２０，６０：４
０：９０：１０及び５０：５０であるもの、計５種を製
造し、それぞれについて上記と同様の希釈を行つた後、
それぞれ印刷したインキの上からロールによる塗装を行
つた。

その後、これ等の印刷及び塗装を施したプリキ阪を、風
速２ｍ／秒で塗装面と層流をなす風が当る様にした加熱
炉に人れ、２００℃で１分３０秒間同時加熱硬化させた
。かくして得られたブリキ板表面の印刷塗装面に対して
、鉛筆による硬度試験（鉛筆硬度）、耐衝撃試験、屈曲
試験（折わ曲げ試験）、耐沸水試験を行つた。

その結果を第２表に示す。第２表の試験結果から、クリ
アー塗料中のビヒクル成分と水后性硬化剤樹脂との割合
が、それぞれ８０：２０，７０：３０，６０：４０の試
料７８，９は、適度の硬度を有し、又耐衝撃性、耐屈曲
性、耐沸水性に優れていることがわかる。

一方、両者の割合が９０：１０である試料６の様に、硬
化剤樹脂の量が少ないものは、耐沸水試験で白化現象が
みられるほか、硬度が足らず、更に、耐衝撃試験と屈曲
試験に於て、印刷層の微小剥離が発生していた。向、こ
の剥離部分にゼロ・・ンテープを貼着後剥離する試験を
行つたところ、クリアー層とインキ層との界面又はイン
キ層と金属面との界面のいずれかから大きく剥離を起し
、明らかに硬化不足であることがわかつた。

又、両者の割合が５０：５０である試料１０は、衝撃試
験、屈曲試験に於て、塗膜の割れ又は剥離が発生してい
た。

このように、衝撃試験と屈曲試験で割れや剥離が生じる
ということは、印刷塗装後の加工工程、例えば製銅工程
、ビード加工、フランジカ旺及びこれらの搬送工程中に
印刷塗装膜に割れや剥離が発生することを意味し、又、
耐沸水試験で白化するということは、缶詰の加熱殺菌時
に印刷塗装膜が劣化を起し、もろくなることを意味し、
いずれも印刷塗装膜の性質として好ましくない現象であ
る。

従つて、上記試験結果から、水洛性クリアー塗料中のビ
ヒクル成分と硬化剤樹脂との混合割合（重量比）（樹脂
固形分比）を、６０：４０〜８０：２０の範囲内にしな
ければならないことが判る。

以上の実施例１，２を綜合すれば、水親和性インキに卦
ける硬化剤樹脂のビヒクル成分に対する添加量を、ビヒ
クル成分量の５重量％以下とし、また水？性クリアー塗
料に卦けるそれをビヒクル成分に対し重量比（樹脂固形
分比）で６０：４０〜８０：２０の範囲にして使用すれ
ば、所期の目的が達せられることが知られるのである。

閏、上記実験例では金属板のみについて記述したが、本
方法は底と胴とが一体となつているいわゆるツーピース
鑵の印刷、塗装にも適用できるものである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 水親和性アルキッド樹脂をビヒクル成分とし、これ
   にメラミン樹脂、尿素樹脂及びベンゾグアナミン樹脂か
   ら選ばれる水溶性の硬化剤樹脂を、該ビヒクル成分量の
   ５重量％以下添加し、さらに顔料、粘度調整用希釈剤等
   の添加剤を加えて成る水親和性インキを、金属表面に印
   刷したのち、 該インキの乾燥前に、 水溶性アルキッド樹脂、水溶性オイルフリーアルキッド
   樹脂及び水溶性アクリル樹脂から成る群から選ばれる１
   もしくは２以上の樹脂をビヒクル成分とし、これにメラ
   ミン樹脂、尿素樹脂及びベンゾグアナミン樹脂から選ば
   れる水溶性の硬化剤樹脂を、該ビヒクル成分に対し、６
   ０：４０〜８０：２０の重量比（樹脂固形分比）で添加
   し、さらに溶剤等を加えて成る水溶性クリヤー塗料を、
   該インキの上に塗布し、次いで、該インキ及びクリヤー
   塗料を加熱、乾燥して同時に硬化させることを特徴とす
   る、水親和性インキ及び水溶性クリヤー塗料による印刷
   塗装方法。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の方法において、水親和
   性アルキッド樹脂が、水親和性オイルフリーアルキッド
   樹脂又は油長５０％以下の水親和性アルキッド樹脂であ
   る方法。