JPWO2020213413A1 - 水性リキッドインキ、及び積層体 - Google Patents
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Abstract
Description
特に、粘度安定性に優れ、硬化塗膜の基材密着性、各種塗膜強度をも兼備する水性リキッドインキ、及び該水性リキッドインキを用いた積層体に関する。
更に、硬化剤を添加した系でも同様に、粘度安定性に優れ、硬化塗膜の基材密着性、各種塗膜強度をも兼備する水性リキッドインキ、及び該水性リキッドインキを用いた積層体に関する。
一方で印刷物にラミネート加工を加える場合、印刷物そのものが内容物保護を目的とする場合が多い。この場合、基材のプラスチックと印刷インキ層からなる印刷物と、シーラントフィルムとを接着剤を用いてラミネートするため、直接、印刷インキ層が内容物に触れることはない反面、ラミネート適性を必要とする。そして、ラミネート適性を保持すべく、印刷インキ層の下にアンカーコート層を設けることで、基材の熱可塑性樹脂フィルムと印刷インキ層との密着性を向上させる事が通常行われている。
また、軟包装フィルム包材における印刷デザインの優劣は、内容物の良し悪しを連想させるまでに影響が大であり、美粧性を意識した高度なデザインに対応可能な高い画像再現性が要求される。
また、熱可塑性樹脂フィルムに隣接する印刷インキにアクリル樹脂又はポリウレタン樹脂を使用した印刷インキ積層体の発明が成されているが、フィルム密着性、耐水性を要求される胴巻きシュリンクラベル等の用途では、性能面でまだまだ十分であるとは言えない(例えば、特許文献2)。
更に、印刷作業直前に水性インキに硬化剤を添加したい場合、その作業性を考慮して硬化剤添加から少なくとも6時間は一定粘度が持続する粘度安定性を維持しつつ、硬化塗膜の基材密着性、各種塗膜強度を兼備することは、何れ容易であるとは言えない。
更に、硬化剤を添加した系でも同様に、粘度安定性に優れ、硬化塗膜の基材密着性、各種塗膜強度をも兼備する水性リキッドインキ、及び該水性リキッドインキを用いた積層体を提供することにある。
更に、硬化剤を添加した系でも同様に、粘度安定性に優れ、硬化塗膜の基材密着性、各種塗膜強度をも兼備する水性リキッドインキ、及び該水性リキッドインキを用いた積層体を提供することが出来る。
尚、前記「(メタ)アクリレート」はアクリレート及びメタクリレートのいずれか一方または両方を指し、「(メタ)アクリル」はアクリル及びメタクリルのいずれか一方または両方を指す。
酸性基を導入する場合は、後述で詳細に述べるが酸価が所望の範囲となるようにモノマー量を適宜調整することが好ましい。
(1)2種以上のカルボキシル基を有さない(メタ)アクリレートモノマーと(メタ)アクリル酸等のカルボキシル基を有する(メタ)アクリレートモノマーとの共重合体である、酸価を有する(メタ)アクリルコポリマー
(2)2種以上のカルボキシル基を有さない(メタ)アクリレートモノマーとスチレン系モノマーと(メタ)アクリル酸等のカルボキシル基を有する(メタ)アクリレートモノマーとの共重合体である、酸価を有するスチレン(メタ)アクリルコポリマー
が好ましい。
(1)や(2)で使用されるカルボキシル基を有さない(メタ)アクリルモノマーとしてより好ましくは、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、iso−ブチル(メタ)アクリレート、tert−ブチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ヘキシル(メタ)アクリレート等の脂肪族鎖状の(メタ)アクリレートが好ましい。
本発明で使用するコアシェル型エマルジョンは、シェル部を構成する重合体(a1)について、カルボキシル基及びそれを中和して形成されるカルボキシレート基からなる群より選ばれる1種以上の親水性基を有するアクリルコポリマーを含むものによって構成されていることが好ましい。その際、シェル部の酸価は40mgKOH/g以上250mgKOH/g以下の範囲であることが好ましく、120mgKOH/g以下がなお好ましい。
前記コア部を構成する重合体(a2)は、前述のアクリル樹脂と同様のアクリルモノマー等の共重合体を使用することができる。
この際、コア部の重量平均分子量は200,000〜3,000,000の範囲であることが好ましく、800,000以上がなお好ましい。Tgは−30℃〜30℃の範囲であることが好ましい。
尚、ここで言う酸価とは、樹脂1g中に含まれる酸性成分を中和するのに要する水酸化カリウムのミリグラム数を示す。
尚、前記ガラス転移温度(Tg)は、いわゆる計算ガラス転移温度を指し、下記の方法で算出された値を指す。
(式1) 1/Tg(K)=(W1/T1)+(W2/T2)+・・・(Wn/Tn)
(式2) Tg(℃)=Tg(K)−273
式1中のW1、W2、・・・Wnは、重合体の製造に使用したモノマーの合計質量に対する各モノマーの質量%を表し、T1、T2、・・・Tnは、各モノマーのホモポリマーのガラス転移温度(K)を表す。なお、T1、T2、・・Tnの値は、Polymer Handbook(Fourth Edition,J.Brandrup,E.H.Immergut,E.A.Grulke 編)に記載された値を用いる。
また、各モノマーのホモポリマーのガラス転移温度が前記Polymer Hand Bookに記載されていないもののガラス転移温度は、示差走査熱量計「DSC Q−100」(TA Instrument社製)を用い、JIS K7121に準拠した方法で測定した。具体的には、真空吸引して完全に溶剤を除去した重合体を、20℃/分の昇温速度で−100℃〜+200℃の範囲で熱量変化を測定し、各ベースラインの延長した直線から縦軸方向に等距離にある直線と、ガラス転移の階段状変化部分の曲線とが交わる点をガラス転移温度とした。
本発明で使用する界面活性剤としては、アセチレン系界面活性剤及び/又はアルコールアルコキシレート系界面活性剤が好ましい。
本発明で使用するアセチレン系界面活性剤として具体的には、2,5−ジメチル−3−ヘキシン−2,5−ジオール、3,6−ジメチル−4−オクチン−3,6−ジオール、2,4,7,9−テトラメチル−5−デシン−4,7−ジオール、3,5−ジメチル−1−ヘキシン−3−オール、3−メチル−1−ブチン−3−オール、3−メチル−1−ペンチン−3−オール、3−ヘキシン−2,5−ジオール、2−ブチン−1,4−ジオール等が挙げられる。又、市販品としては、サーフィノール61、82、104(いずれも、エアープロダクツ社製)等 のアルキレンオキサイド非変性アセチレングリコール系界面活性剤や、
また、本発明で使用するアルコールアルコキシレート系界面活性剤として具体的には、アルコールエトキシレート、アルコールポリエトキシレート等が挙げられ、市販品としてはDYNWET800(ビックケミー・ジャパン社製)が挙げられる。
これらアセチレン系界面活性剤、アルコールアルコキシレート系界面活性剤は各々単独で使用してもよいし、2つ以上組み合わせて使用してもよい。
更に必要に応じ、その他アクリルポリマー系界面活性剤(例えばポリフローWS−314共栄社化学(株)社製)や、変性シリコーン系界面活性剤(例えばポリフローKL−401共栄社化学(株)社製)を使用してもよい。
使用する界面活性剤の総量は前記理由からインキ全量の0.1〜1質量%である事が好ましい。
本発明で使用するワックスとしては、炭化水素系ワックスが好ましい。具体的には流動パラフィン、天然パラフィン、合成パラフィン、マイクロクリスタリンワックス、ポリエチレンワックス、フルオロカーボンワックス、エチレン−プロピレン共重合体ワックス、4フッ化エチレン樹脂ワックス、フィッシャー・トロプシュワックス等が挙げられる。中でもポリエチレンワックスが好ましい。
これらのワックスは、単独で使用してもよいし、2つ以上組み合わせて使用しても良く、これらワックスの添加量の総量がインキ全量の0.5〜5質量%である事が好ましい。ワックスの添加量の総量がインキ全量の0.5質量%以上であれば、耐摩耗性、耐水性摩耗性、及び耐スクラッチ性を保持する事ができる。ワックスの添加量の総量がインキ全量の5質量%以下であれば、基材との密着性、耐摩耗性、耐水性摩耗性、及び耐スクラッチ性を保持する事ができる。
本発明では、酸と反応しうる硬化剤を併用してもよい。酸と反応しうる硬化剤としては、特に限定されることはなく水性媒体中で使用可能な公知の硬化剤を使用することができる。例えば、エポキシ系硬化剤、カルボジイミド系硬化剤、オキサゾリン系硬化剤などが挙げられる。
前記エポキシ化合物としてはビスフェノールAのジグリシジルエーテルおよびそのオリゴマー、水素化ビスフェノールAのジグリシジルエーテルおよびそのオリゴマー、オルソフタル酸ジグリシジルエステル、イソフタル酸ジグリシジルエステル、テレフタル酸ジグリシジルエステル、p−オキシ安息香酸ジグリシジルエステル、テトラハイドロフタル酸ジグリシジルエステル、ヘキサハイドロフタル酸ジグリシジルエステル、コハク酸ジグリシジルエステル、アジピン酸ジグリシジルエステル、セバシン酸ジグリシジルエステル、エチレングリコールジグリシジルエエーテル、プロピレングリコールジグリシジルエーテル、1,4−ブタンジオールジグリシジルエーテル、1,6−ヘキサンジオールジグリシジルエーテルおよびポリアルキレングリコールジグリシジルエーテル類、トリメリット酸トリグリシジルエステル、トリグリシジルイソシアヌレート、1,4−ジグリシジルオキシベンゼン、ジグリシジルプロピレン尿素、グリセロールトリグリシジルエーテル、トリメチロールエタントリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールテトラグリシジルエーテル、グリセロールアルキレンオキサイド付加物のトリグリシジルエーテルなどを挙げることができる。
添加量が0.1質量%以上であれば硬化剤としての効果が得られる一方、10.0質量%以下であれば、基材密着性、耐摩擦性、耐水摩擦性が保持される傾向となる。
本発明の水性リキッドインキに含まれる溶剤としては、水単独または水と混和する有機溶剤を使用することができる。有機溶剤としては、例えばメチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、n−プロピルアルコール等のアルコール類やプロピレングリコール、グリセリン等の多価アルコール類、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノn−プロピルエーテル、エチルカルビトール等のエーテル類等が挙げられる。
本発明の水性リキッドインキは、色材を含まなければ印刷後透明皮膜となり無色透明インキ(本技術分野においては、カラー印刷層の最表層にベタ印刷しカラー印刷層を保護する目的で使用することから、通称オーバーコートニス、OPニスとも称される。本発明においては以後OPニスと称する場合がある)として使用することができる。また勿論、色材を含有しいわゆる白、黒、カラー印刷用のインキとしても使用する。
色材として具体的には一般のインキ、塗料、及び記録剤などに使用されている無機顔料、有機顔料を挙げることができる。有機顔料としては、溶性アゾ系、不溶性アゾ系、アゾ系、フタロシアニン系、ハロゲン化フタロシアニン系、アントラキノン系、アンサンスロン系、ジアンスラキノニル系、アンスラピリミジン系、ペリレン系、ペリノン系、キナクリドン系、チオインジゴ系、ジオキサジン系、イソインドリノン系、キノフタロン系、アゾメチンアゾ系、フラバンスロン系、ジケトピロロピロール系、イソインドリン系、インダンスロン系、カーボンブラック系などの顔料が挙げられる。また、例えば、カーミン6B、レーキレッドC、パーマネントレッド2B、ジスアゾイエロー、ピラゾロンオレンジ、カーミンFB、クロモフタルイエロー、クロモフタルレッド、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、ジオキサジンバイオレット、キナクリドンマゼンタ、キナクリドンレッド、インダンスロンブルー、ピリミジンイエロー、チオインジゴボルドー、チオインジゴマゼンタ、ペリレンレッド、ペリノンオレンジ、イソインドリノンイエロー、アニリンブラック、ジケトピロロピロールレッド、昼光蛍光顔料等が挙げられる。また未酸性処理顔料、酸性処理顔料のいずれも使用することができる。以下に有機顔料として好ましいものの具体的な例を挙げる。
藍色顔料としてC.I.ピグメントブルー15、C.I.ピグメントブルー15:1、C.I.ピグメントブルー15:2、C.I.ピグメントブルー15:3、C.I.ピグメントブルー15:4、C.I.ピグメントブルー15:6、
緑色顔料としてC.I.ピグメントグリーン7、
赤色顔料としてC.I.ピグメントレッド57:1、C.I.ピグメントレッド48:1、C.I.ピグメントレッド48:2、C.I.ピグメントレッド48:3、C.I.ピグメントレッド146、C.I.ピグメントレッド242、C.I.ピグメントレッド185、C.I.ピグメントレッド122、C.I.ピグメントレッド178、C.I.ピグメントレッド149、C.I.ピグメントレッド144、C.I.ピグメントレッド166、
紫色顔料としてC.I.ピグメントバイオレット23、C.I.ピグメントバイオレット37、
黄色顔料としてC.I.ピグメントイエロー83、C.I.ピグメントイエロー14、C.I.ピグメントイエロー180、C.I.ピグメントイエロー139、
橙色顔料としてC.I.ピグメントオレンジ38、C.I.ピグメントオレンジ13、C.I.ピグメントオレンジ34、C.I.ピグメントオレンジ64、
等が挙げられ、これらの群から選ばれる少なくとも一種または二種以上を使用することが好ましい。
前記顔料は、水性リキッド印刷インキの濃度・着色力を確保するのに充分な量、すなわちインキ組成物の総重量に対して1〜60重量%、インキ組成物中の固形分重量比では10〜90重量%の割合で含まれることが好ましい。また、これらの顔料は単独で、または2種以上を併用して用いることができる。
本発明の水性リキッドインキは、その他必要に応じて、前記コポリマー(A)以外の汎用の樹脂、体質顔料、顔料分散剤、レベリング剤、消泡剤、可塑剤、赤外線吸収剤、紫外線吸収剤、芳香剤、難燃剤などを含有することができる。中でも、耐摩擦性、滑り性等を付与するためのオレイン酸アミド、ステアリン酸アミド、エルカ酸アミド等の脂肪酸アミド類、印刷時の発泡を抑制するためのシリコン系や非シリコン系消泡剤、顔料の濡れを向上させる各種顔料分散剤等を含有することが多い。
本発明の水性リキッドインキは、顔料、水単独、あるいは水と水と混和する有機溶剤、顔料分散剤、消泡剤等を添加した混合物を分散機で分散し、顔料分散体を得る。得られた顔料分散体に樹脂、水、又は水と混和する有機溶剤、必要に応じてレベリング剤等の添加剤を加え、撹拌混合することで、本発明の水性リキッドインキが得られる。分散機としてはグラビア、フレキソ印刷インキの製造に一般的に使用されているビーズミル、アイガーミル、サンドミル、ガンマミル、アトライター等を用いて製造される。
本発明においては、本発明の水性リキッドインキを基材上に印刷し印刷層を設けることで印刷物を得る。通常は、グラビア方式やフレキソ方式の印刷方式を用いてインキを基材に塗布し、オーブンによる乾燥によって乾燥させて定着することで印刷層が得られる。乾燥温度は通常40〜60℃程度である。
フレキソ印刷は、凸版印刷の一種であり、主にゴム版を印刷版(凸版)として用い、当該刷版にインキを供給する部分にアニロックスロールと呼ばれる細かいメッシュの彫刻ロールを使用する。アニロックスロールは、チャンバ型ドクタからインキを受け取って、刷版上にインキ付けを行う役割を担っており、アニロックスロールを介することでインキを刷版に均一に転移できる利点がある。
輪転印刷にはグラビア輪転印刷やフレキソ輪転印刷があり、どちらの方式でも構わないが、本願においては前述の通り水性リキッド印刷インキをフレキソ印刷方式を用いて印刷することが好ましいことから、ここではフレキソ輪転印刷について詳細に説明する。なお、本明細書において輪転印刷とは、グラビア輪転印刷及びフレキソ輪転印刷を意味するものであり、その他の印刷方式であるインキジェット印刷及びシルクスクリーン印刷方式を含まない。
なお、複数の色の輪転印刷インキを用いて色を重ねる場合、それらの印刷の順番は特に限定されない。
基材が白色系の場合、すなわち、例えば紙基材、及び白色系顔料を練り込んだ熱可塑性樹脂フィルムの場合、必要に応じて色インキのみでの印刷も可能である。
裏刷り印刷で得た印刷物は、そのままで使用することもあるし、前記方法で得られた輪転印刷物の印刷面にアンカーコート剤及び接着剤等を塗布し、必要に応じて乾燥後に、フィルム等と貼り合せてラミネート体とすることもできる。
本発明の積層体は、基材上に版による印刷方法で本発明の水性リキッドインキによる印刷層を有する印刷物を積層構造に含む積層体であればよい。
これらのフィルムは、未延伸フィルムでも延伸フィルムでも良く、その製法も限定されるものではない。また、基材フィルムの厚さも特に限定されるものではないが、通常は1〜500μmの範囲であればよい。
また、フィルムの印刷面には、コロナ放電処理がされていれば更に基材密着性を向上させる事ができ好ましい。また、シリカ、アルミナ等が蒸着されていてもよく、酸素ガスバリア層等のガスバリアコート層が積層されていてもよい。
い。
なお略語として、
本発明の水性リキッドインキによる印刷層を「本印刷層(色)」
汎用の水性リキッドインキによる印刷層を「汎用印刷層(色)」
本発明の水性リキッドインキオーバーコートニスを「本OP」
汎用の水性リキッドインキオーバーコートニスを「汎用OP」
と表現する。なお「/」は、隣接する、という意味であり、例えば「基材/本印刷層(白以外)/本OP」であれば、基材に隣接して本発明の水性リキッドインキによる印刷層(白以外)が設けられ、該印刷層(白以外)に隣接して、本発明の水性リキッドインキオーバーコートニスが設けられている。という意味となる。
基材/本印刷層(白)/本OP
基材/本印刷層(白)/本印刷層(白)
基材/本印刷層(白)/本印刷層(白)/本OP
基材/本印刷層(白以外)/本OP
基材/本印刷層(白以外)/本印刷層(白)
基材/本印刷層(白以外)/本印刷層(白)/本印刷層(白)
基材/本印刷層(白以外)/本印刷層(白)/本印刷層(白)
基材/本印刷層(白以外)/本印刷層(白)/本印刷層(白)/本OP
基材/本印刷層(白以外)/本印刷層(白)
基材/本印刷層(白以外)/本印刷層(白)/本印刷層(色)
基材/本印刷層(白以外)/本印刷層(白)/本印刷層(色)/本OP
基材/本印刷層(白以外)/本印刷層(白)/本印刷層(白)/本印刷層(色)
基材/本印刷層(白以外)/本印刷層(白)/本印刷層(白)/本印刷層(色)/本OP
基材/汎用印刷層(白以外)/本OP
基材/汎用印刷層(白以外)/本印刷層(白)
基材/汎用印刷層(白以外)/本印刷層(白)/本印刷層(白)
基材/汎用印刷層(白以外)/本印刷層(白)/本印刷層(白)
基材/汎用印刷層(白以外)/本印刷層(白)/本印刷層(白)/本OP
基材/本印刷層(白以外)/汎用OP
基材/本印刷層(白以外)/汎用印刷層(白)
基材/本印刷層(白以外)/汎用印刷層(白)/本印刷層(白)
基材/本印刷層(白以外)/汎用印刷層(白)/本印刷層(白)
基材/本印刷層(白以外)/汎用印刷層(白)/本印刷層(白)/本OP
基材/本印刷層(白以外)/本印刷層(白)/汎用印刷層(白)
基材/本印刷層(白以外)/汎用印刷層(白)/汎用印刷層(白)
基材/本印刷層(白以外)/汎用印刷層(白)/汎用印刷層(白)/本OP
汎用の水性リキッドインキとしてより好ましくは、ポリウレタン樹脂又はアクリルポリウレタン樹脂と顔料を含有する印刷インキである。(以後ポリウレタン樹脂又はアクリルポリウレタン樹脂と顔料を含有する印刷インキを印刷インキ(B)と称する場合がある。)
特に基材として熱可塑性樹脂フィルムを使用する場合では、ポリウレタン樹脂又はアクリルポリウレタン樹脂を含有する印刷インキを熱可塑性樹脂フィルムに接するインキに使用することで、アクリル樹脂と比較して塗膜に柔軟性があり、熱可塑性樹脂フィルムに対する密着性が高くフィルム基材の変形に伴う追従性も高いため好ましい。
また、ポリウレタン樹脂又はアクリルポリウレタン樹脂は顔料分散性、印刷時の再溶解性、顔料を分散した際の発色性の点でも、アクリル樹脂に劣らない同等以上の性能が得られ顔料との相性もよい。
特にアクリルポリウレタン樹脂を含有する印刷インキは、ポリウレタン樹脂を含有する印刷インキと比較して、発色や再溶解性が良好であり、印刷時の糸曳きが発生し難い特徴がありより好ましい。なお該インキにおいて、ポリウレタン樹脂とアクリルポリウレタン樹脂とは、双方混合して使用してもよいし、必要に応じてアクリル樹脂を適宜混合して使用してもよい。
一方で、酸価が60mgKOH/g以下であれば、樹脂の耐水性が低下することなく、積層体の基材密着性、耐水摩擦性を良好に保つ事ができる。
分離カラム:東ソー(株)製TSKgelGMHHR−Nを4本使用。カラム温度:40℃。移動層:和光純薬工業(株)製テトラヒドロフラン。流速:1.0ml/分。試料濃度:1.0質量%。試料注入量:100マイクロリットル。検出器:示差屈折計。
また、アクリル樹脂の酸価は、樹脂1g中に含まれる酸性成分を中和するのに要する水酸化カリウムのミリグラム数を示すものであり、各々乾燥させた水溶性樹脂を、JIS K2501に準じた水酸化カリウム・エタノール溶液による電位差滴定から算出した。
また、ガラス転移温度(Tg)は、いわゆる計算ガラス転移温度を指し、下記の方法で算出された値を指す。
(式1) 1/Tg(K)=(W1/T1)+(W2/T2)+・・・(Wn/Tn)
(式2) Tg(℃)=Tg(K)−273
式1中のW1、W2、・・・Wnは、重合体の製造に使用したモノマーの合計質量に対する各モノマーの質量%を表し、T1、T2、・・・Tnは、各モノマーのホモポリマーのガラス転移温度(K)を表す。なお、T1、T2、・・Tnの値は、Polymer Handbook(Fourth Edition,J.Brandrup,E.H.Immergut,E.A.Grulke 編)に記載された値を用いる。
また、各モノマーのホモポリマーのガラス転移温度が前記Polymer Hand Bookに記載されていないもののガラス転移温度は、示差走査熱量計「DSC Q−100」(TA Instrument社製)を用い、JIS K7121に準拠した方法で測定した。具体的には、真空吸引して完全に溶剤を除去した重合体を、20℃/分の昇温速度で−100℃〜+200℃の範囲で熱量変化を測定し、各ベースラインの延長した直線から縦軸方向に等距離にある直線と、ガラス転移の階段状変化部分の曲線とが交わる点をガラス転移温度とした。
反応容器に攪拌器、温度計、滴下ロート、還流管を備え、酢酸n−プロピル60.0部を仕込む。窒素雰囲気下で攪拌しながら、温度90℃まで昇温した。一方でメチルメタクリレート36.0部、エチルメタクリレート10.0部、n−ブチルメタクリレート20.0部、イソブチルメタクリレート10.0部、2−エチルヘキシルアクリレート10.0部、アクリル酸14.0部、アゾビスイソブチロニトリル1.0部を酢酸n−プロピル40.0部に溶解し、滴下ロートを用いて4時間かけて滴下した。滴下終了後、更に6時間反応させた。反応終了後に冷却を行い、得られたアクリル樹脂溶液に30%アンモニア水を8.0部加えて中和した。更にイオン交換水を加えて加熱しながら溶剤置換を行い、固形分55%のアクリル樹脂の水溶液を得た。酸価は105 mgKOH/g、Tgは65℃、重量平均分子量は16,000であった。
合成例1で調製したアクリル樹脂水溶液121.2部を仕込んだ反応容器に、攪拌器、温度計、滴下ロート、還流管を備え、イオン交換水195.5部を加える。窒素雰囲気下で攪拌を行いながら温度75℃まで昇温した。続いて滴下ロートを用いてメチルメタクリレート30.0部、エチルメタクリレート20.0部、n−ブチルアクリレート25.0部、2−エチルヘキシルアクリレート25.0部、30%過硫酸アンモニウム3.3部を4時間かけて滴下した。滴下完了後、更に6時間反応を行い、固形分40%のコアシェル型アクリルエマルジョン(A1)を得た。酸価は42mgKOH/g、Tgは10℃、重量平均分子量は1,200,000であった。
合成例1で調製したアクリル樹脂水溶液121.2部を仕込んだ反応容器に、攪拌器、温度計、滴下ロート、還流管を備え、イオン交換水195.5部を加える。窒素雰囲気下で攪拌を行いながら温度75℃まで昇温した。続いて滴下ロートを用いてメチルメタクリレート32.0部、ブチルアクリレート28.0部、エチルメタクリレート10.0部、イソブチルメタクリレート30.0部、30%過硫酸アンモニウム3.5部を4時間かけて滴下した。滴下完了後、更に6時間反応を行い、固形分40%のコアシェル型アクリルエマルジョン(A2)を得た。酸価は42mgKOH/g、Tgは45℃、重量平均分子量は1,200,000であった。
反応容器に攪拌器、温度計、滴下ロート、還流管を備え、酢酸n−プロピル65.0部を仕込む。窒素雰囲気下で攪拌しながら、温度90℃まで昇温した。一方でスチレン36.0部、エチルメタクリレート12.0部、2−エチルヘキシルアクリレート20.0部、アクリル酸32.0部、アゾビスイソブチロニトリル1.6部を酢酸n−プロピル35.0部に溶解し、滴下ロートを用いて4時間かけて滴下した。滴下終了後、更に6時間反応させた。反応終了後に冷却を行い、得られたアクリル樹脂溶液に30%アンモニア水を20.0部加えて中和した。更にイオン交換水を加えて加熱しながら溶剤置換を行い、固形分30%のアクリル樹脂の水溶液を得た。酸価は250 mgKOH/g、Tgは61℃、重量平均分子量は10,200であった。
合成例4で調製したスチレンアクリル樹脂水溶液222.2部を仕込んだ反応容器に、攪拌器、温度計、滴下ロート、還流管を備え、イオン交換水119.6部を加える。窒素雰囲気下で攪拌を行いながら温度75℃まで昇温した。続いて滴下ロートを用いてメチルメタクリレート32.0部、ブチルアクリレート46.0部、エチルメタクリレート10.0部、イソブチルメタクリレート18.0部、30%過硫酸アンモニウム3.5部を4時間かけて滴下した。滴下完了後、更に6時間反応を行い、固形分38.5%のコアシェル型スチレンアクリルエマルジョン(A3)を得た。酸価は100mgKOH/g、Tgは42℃、重量平均分子量は1,200,000であった。
反応容器に攪拌器、温度計、滴下ロート、還流管を備え、酢酸n−プロピル65.0部を仕込む。窒素雰囲気下で攪拌しながら、温度90℃まで昇温した。一方でスチレン45.0部、エチルメタクリレート10.0部、2−エチルヘキシルアクリレート20.0部、アクリル酸25.0部、アゾビスイソブチロニトリル1.6部を酢酸n−プロピル35.0部に溶解し、滴下ロートを用いて4時間かけて滴下した。滴下終了後、更に6時間反応させた。反応終了後に冷却を行い、得られたアクリル樹脂溶液に30%アンモニア水を20.0部加えて中和した。更にイオン交換水を加えて加熱しながら溶剤置換を行い、固形分30%のアクリル樹脂の水溶液であるコポリマー(B)を得た。酸価は220 mgKOH/g、Tgは60℃、重量平均分子量は10,000であった。
PLACCEL 212(ダイセル化学工業(株)製、ポリカプロラクトンジオール、水酸基価90 mgKOH/g)の186.9部およびイソホロジイソシアネート(IPDIと略す)の100.0部を仕込んだ。これを攪拌しながら、110℃に加熱した。1時間後、80℃まで冷却し、ジメチロールプロピオン酸(DMPAと略す)の20.1部、ジブチル錫ジラウレートの0.3部および酢酸エチルの76.8部を加え、80℃で2時間反応させた。ここに、バーノック DN−980S(DIC社製、ヘキサメチレンジイソシアネート系ポリイソシアネート、NCO含量20%)の18.1部とメチルエチルケトン(MEKと略す)の408部を加えた。この時のNCO基含有量は固形分換算で4.9%であった。
これを30℃以下まで冷却し、トリエチルアミンの15.2部を加え、次いでイオン交換水の1293部を加えて水中油滴(O/W)型のエマルジョンを得た。続いてジエチレントリアミン5%水溶液の234部を徐々に加え、加え終わった後60℃に昇温して30分攪拌を続けた。次いで減圧下において蒸留を行い、溶剤と水の一部を除去し、ポリウレタン樹脂(Pu)の水溶液を得た。
このものはやや乳白色を呈する半透明液体であり、少量を試験管に取ってテトラヒドロフラン(THFと略す)を加えると濁りを呈し、架橋して不溶解になっていることを示した。不揮発分39.6%で、粘度が160cpsで、pHが7.7で、平均粒子径が28.5nmであった。
反応容器に攪拌器、温度計、滴下ロート、還流管を備え、酢酸n−プロピル80.0部を仕込む。窒素雰囲気下で攪拌しながら、温度90℃まで昇温した。一方でスチレン32.0部、メタクリル酸2−ヒドロキシエチル20.0部、2−エチルヘキシルアクリレート40.0部、アクリル酸8.0部、アゾビスイソブチロニトリル3.0部を酢酸n−プロピル40.0部に溶解し、滴下ロートを用いて4時間かけて滴下した。滴下終了後、バーノック DN−980S(DIC社製、ヘキサメチレンジイソシアネート系ポリイソシアネート、NCO含量20%)1.6部を徐々に加え、更に6時間反応させた。反応終了後に冷却を行い、得られたアクリル樹脂溶液に30%アンモニア水を4.0部加えて中和した。更にイオン交換水を加えて加熱しながら溶剤置換を行い、固形分25%のアクリルウレタン樹脂(Au)の水溶液を得た。酸価は62 mgKOH/g、Tgは30℃、重量平均分子量は600,000であった。
合成例2で作製したコポリマーを有するコアシェル型アクリルエマルジョン(A1)を固形分換算で35部、アセチレン系界面活性剤としてアルキレンオキサイド変性アセチレングリコール系界面活性剤であるサーフィノール420(Cas番号:9014−85−1 日信化学工業(株)社製)0.1部、ポリエチレンワックス5部、ノルマルプロパノール4部、消泡剤0.1部、アンモニア水1.2部、水54.6部を撹拌混合した後、ビーズミルで練肉しOPニスを作製した。得られた水性ニスの粘度がザーンカップ#4(離合社製)で16秒(25℃)である事を確認した。
表1〜3、表5,6の通りの配合で、OPニスを得た。
合成例2で作製したコポリマーを有するコアシェル型アクリルエマルジョン(A1)を固形分換算で20部、酸化チタン(テイカ社製 製品名:JR−800)40部、サーフィノール420を1部、ポリエチレンワックス5部、ノルマルプロパノール3部、消泡剤0.1部、アンモニア水0.6部、水31.3部の計100部を撹拌混合した後、ビーズミルで練肉し白色の水性リキッドインキを作製した。得られた水性リキッドインキの粘度がザーンカップ#4(離合社製)で16秒(25℃)である事を確認した。
表4の通りの配合で、水性リキッドインキを得た。
・コポリマー(A1):合成例2で作成したコポリマーを有するコアシェル型アクリルエマルジョン(A1)
・コポリマー(A2):合成例3で作成したコポリマーを有するコアシェル型アクリルエマルジョン(A2)
・コポリマー(A3):合成例5で作成したコポリマーを有するコアシェル型スチレンアクリルエマルジョン(A3)
・コポリマー(B):合成例6で作成したコポリマー(B)
・コポリマーを有するコアシェル型アクリルエマルジョン(C):エマポリーDG−197(ガラス転移温度マイナス30℃、酸価38mgKOH/g、(株)岐阜セラック製造所製)
・アセチレン系界面活性剤:サーフィノール420(アルキレンオキサイド変性アセチレングリコール系界面活性剤 Cas番号:9014−85−1 日信化学工業(株)社製)
・アルコールアルコキシレート系界面活性剤:DYNWET800アルコールアルコキシレート系界面活性剤 ビックケミー・ジャパン社製)
・水
・ノルマルプロパノール
・ポリエチレンワックス
・消泡剤
・アンモニア水
・エポキシ硬化剤:デナコールEX−612(ソルビトールポリグリシジルエーテル ナガセケムテックス(株)社製)
・ポリウレタン(Pu):合成例7で作成したポリウレタン樹脂(Pu)
・アクリルウレタン(Au):合成例8で作成したアクリルウレタン樹脂(Au)
・顔料分散樹脂:スチレン・マレイン酸系顔料分散樹脂
・酸化チタン(IV):JR−800(テイカ社製)
・藍顔料:FASTPGEN BLUE LA5380(DIC社製)
[実施例]
コロナ処理ポリプロピレン二軸延伸フィルム(東洋紡績(株)製 パイレンP2161 厚さ20μm)に、縦240mm×横80mmのベタ絵柄を、Flexoproof100テスト印刷機(Testing Machines,Inc.社製、アニロックス200線/inch)を用い、アニロックスロールおよび樹脂版により、実施例または比較例で得たOPニス又は水性リキッドインキを、各々印刷速度100m/分で印刷し、得られた印刷物を40℃にて20時間エージングを行い、印刷インキ積層体を得た。
OPニス又は水性リキッドインキの印刷順序は、表8〜47に従い、第一印刷層→第二印刷層→第三印刷層→第四印刷層の順となるようにした。
得られた印刷インキ積層体に対し、インキ塗工面にセロファンテープ(ニチバン製)を貼ったのち、強く引き剥がしてインキの剥離度合いを目視判定した。
尚、実用レベルは○△以上である。
◎ :インキが全く剥離しなかったもの
○ :インキがフィルムから僅かに剥離するもの(20%未満)
○△:インキがフィルムから剥離するもの(20%以上、40%未満)
△ :インキがフィルムから剥離するもの(40%以上、60%未満)
× :インキがフィルムから著しく剥離するもの(60%以上)
得られた印刷インキ積層体を、学振型耐摩擦性試験機を用いて、上質紙にて摩擦し、インキ層の剥離度合いを目視判定した。(荷重 500gにて往復500回)
尚、実用レベルは△以上である。
◎: インキが全く剥離しなかったもの
○: インキがフィルムから僅かに剥離するもの(15%未満)
○△:インキがフィルムから剥離するもの(15%以上、30%未満)
△: インキがフィルムから剥離するもの(30%以上、50%未満)
×: インキがフィルムから著しく剥離するもの(50%以上)
得られた印刷インキ積層体を、学振型耐摩擦性試験機を用いて、含水黒綿布にて摩擦し、インキ層の剥離度合いを目視判定した。(荷重 200gにて往復500回)
尚、実用レベルは△以上である。
◎: インキが全く剥離しなかったもの
○: インキがフィルムから僅かに剥離するもの(15%未満)
○△:インキがフィルムから剥離するもの(15%以上、30%未満)
△: インキがフィルムから剥離するもの(30%以上、50%未満)
×: インキがフィルムから著しく剥離するもの(50%以上)
得られた印刷インキ積層体に対し、爪でインキ塗工面を引掻き、塗膜の傷つき程度から耐スクラッチ性を目視評価した。
尚、実用レベルは○△以上である。
◎ :傷が生じなかったもの
○ :僅かに傷を生ずるもの
○△:○と△の中位の傷を生ずるもの
△: 傷を生ずるもの
×: 著しく傷を生ずるもの(爪を縦にしても剥がれるもの)
作成した本発明のアクリル樹脂系のインキ・ニスに関して、25℃にて標準を15秒とした場合の6時間後の粘度をザーンカップ#4(離合社製)を用いて評価した。
◎ :インキが全く増粘しなかったもの(+1秒未満)
○ :インキが僅かに増粘したもの(+3秒未満)
○△:インキが僅かに増粘したもの(+5秒未満)
△ :インキが増粘したもの(+10秒未満)
× :インキが著しく増粘したもの(+10秒以上)
・バインダーとしてコポリマー(A3)を使用すると、耐摩擦性に優れる。これは本発明のOPニスまたは本発明の水性インキが最表層にくる場合に顕著に表れる。
・本発明のOPニスまたは本発明の水性インキの印刷層の効果は、印刷層を複数層有する積層体の場合に特に顕著であり、基材との密着性が弱い汎用インキAU−藍を使用した場合であっても、基材密着性に特に優れる。
・本発明のOPニスまたは本発明の水性インキとして、架橋剤を併用すると、基材密着性、摩擦性、スクラッチ性に特に優れる。
・本発明の顔料が入った白インキは、架橋剤を有していても有さなくても、密着性、摩擦性、スクラッチ性に優れる。
更に、硬化剤を添加した系でも同様に、粘度安定性に遜色なく、硬化塗膜の基材密着性、各種塗膜強度を更に強靭とする積層体を提供することができる。
Claims (6)
- 1種又は2種以上の(メタ)アクリレート系モノマー及び/又は1種又は2種以上のビニル系モノマーから形成され、ガラス転移温度が0℃〜55℃である酸価を有するコポリマーと、
アセチレン系界面活性剤及び/又はアルコールアルコキシレート系界面活性剤をインキ全量に対し0.1〜1質量%と、ワックスをインキ全量に対し0.5〜5質量%を含有することを特徴とする水性リキッドインキ。 - 前記酸価を有するコポリマーが、酸価を有する(メタ)アクリルコポリマー又は酸価を有するスチレン(メタ)アクリルコポリマーである請求項1に記載の水性リキッドインキ。
- 前記アセチレン系界面活性剤が、アルキレンオキサイド変性アセチレングリコール系界面活性剤である請求項1又は2に記載の水性リキッドインキ。
- 酸と反応しうる硬化剤を含有する請求項1〜3のいずれかに記載の水性リキッドインキ。
- フレキソ印刷またはグラビア印刷に適用する請求項1〜4のいずれかに記載の水性リキッドインキ。
- 基材上に1層または複数層の印刷層を有する積層体であって、前記印刷層の少なくとも1つが、請求項1〜5のいずれかに記載の水性リキッドインキの印刷層であることを特徴とする積層体。
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