WO2024106220A1 - 活性エネルギー線硬化型インキ用樹脂、活性エネルギー線硬化型インキ用組成物、インキ組成物および印刷物 - Google Patents

活性エネルギー線硬化型インキ用樹脂、活性エネルギー線硬化型インキ用組成物、インキ組成物および印刷物 Download PDF

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WO2024106220A1
WO2024106220A1 PCT/JP2023/039572 JP2023039572W WO2024106220A1 WO 2024106220 A1 WO2024106220 A1 WO 2024106220A1 JP 2023039572 W JP2023039572 W JP 2023039572W WO 2024106220 A1 WO2024106220 A1 WO 2024106220A1
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WO
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acid
active energy
energy ray
curable ink
meth
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哲朗 梅本
彰義 三品
浩史 遠藤
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Dicグラフィックス株式会社
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41MPRINTING, DUPLICATING, MARKING, OR COPYING PROCESSES; COLOUR PRINTING
    • B41M1/00Inking and printing with a printer's forme
    • B41M1/26Printing on other surfaces than ordinary paper
    • B41M1/30Printing on other surfaces than ordinary paper on organic plastics, horn or similar materials
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D11/00Inks
    • C09D11/02Printing inks
    • C09D11/10Printing inks based on artificial resins
    • C09D11/101Inks specially adapted for printing processes involving curing by wave energy or particle radiation, e.g. with UV-curing following the printing
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C09D11/10Printing inks based on artificial resins
    • C09D11/102Printing inks based on artificial resins containing macromolecular compounds obtained by reactions other than those only involving unsaturated carbon-to-carbon bonds
    • C09D11/104Polyesters

Definitions

  • the present invention relates to an active energy ray-curable ink resin, an active energy ray-curable ink composition, an ink composition, and a printed matter.
  • Activin energy ray curable inks are inks that can be instantly cured by activation energy rays, and are environmentally friendly and easy to print, while producing high-quality printed matter. Due to these characteristics, activation energy ray curable inks are used in a variety of printing methods, including lithographic printing, letterpress printing, and intaglio printing.
  • lithographic offset printing in which ink applied to a plate is transferred to an intermediate transfer medium such as a blanket using dampening water and then printed on the substrate, is widely used as a high-speed printing method for paper, plastic substrates, etc.
  • Diallyl phthalate resins, urethane resins, and the like are used as binder resins for active energy ray-curable inks for lithographic offset printing (for example, Patent Documents 1 and 2).
  • Diallyl phthalate resin is widely used as an ink binder resin because of its excellent elasticity, but it has poor fluidity and is prone to printing problems such as "well-watering," in which the ink does not transfer from the ink fountain to the ink roll during printing, resulting in a decrease in print density.
  • diallyl phthalate the raw material of diallyl phthalate resin, is a substance of concern for its toxicity, and is also problematic from the viewpoint of work safety.
  • the use of urethane resin as an ink binder resin has the problem that the resin itself lacks elasticity, resulting in printing problems such as paper peeling.
  • a polyester with an acid value of more than 10 mg KOH/g which contains at least an acid-modified rosin, a monobasic acid with a cyclic structure, and a polyol with three or more hydroxyl groups in one molecule as reactive components, has high elasticity and provides high fluidity to the ink, thus completing the present invention.
  • the present invention relates to the following active energy ray-curable ink resin, etc.
  • An active energy ray-curable ink resin which is a polyester having an acid value of more than 10 mgKOH/g and at least one of an acid-modified rosin, a monobasic acid having a cyclic structure, and a polyol having three or more hydroxyl groups in one molecule as reactive components.
  • An active energy ray-curable ink composition comprising the active energy ray-curable ink resin according to any one of 1 to 6 and an active energy ray-curable monomer.
  • An ink composition comprising the active energy ray-curable ink composition according to claim 7 or 8. 10.
  • a printed matter obtained by printing the ink composition according to 9 on a substrate and curing the same by irradiating with active energy rays.
  • the present invention can provide an active energy ray-curable ink resin that can impart high fluidity to the ink and has high elasticity.
  • the present invention provides an active energy ray-curable ink composition that can be used to prepare an ink composition having excellent flowability.
  • the present invention can provide an ink composition having excellent flowability.
  • the present invention is not limited to the following embodiment, and can be implemented by making appropriate modifications within the scope that does not impair the effects of the present invention.
  • the compounds in this specification may be derived from fossil resources or biological resources (biomass).
  • the active energy ray-curable ink resin of the present invention (hereinafter sometimes simply referred to as "the ink resin of the present invention") is a polyester having as at least reaction components an acid-modified rosin, a monobasic acid having a cyclic structure, and a polyol having three or more hydroxyl groups in one molecule.
  • the ink resin of the present invention has a short-chain, multi-branched structure to ensure the elasticity of the resin itself, and by introducing a rosin skeleton and further increasing the acid value to more than 10 mg KOH/g, the affinity with pigments is improved, thereby imparting fluidity to the ink.
  • reactive components refers to components that constitute polyester, and does not include solvents, catalysts, etc. that do not constitute polyester.
  • the reactive components of the ink resin of the present invention are explained below.
  • Rosin is a naturally occurring component that contains monocarboxylic acids having a carbon-carbon unsaturated double bond and a condensed ring, such as abietic acid, neoabietic acid, palustric acid, levopimaric acid, pimaric acid, and isopimaric acid.
  • the acid-modified rosin which is a reaction component, can be obtained by reacting one or more of the above monocarboxylic acids, or rosin itself, with an ⁇ , ⁇ -unsaturated carboxylic acid (Diels-Alder addition reaction).
  • rosin examples include natural rosins such as gum rosin, wood rosin, and tall oil rosin; stabilized rosins such as hydrogenated rosin and disproportionated rosin; and natural rosins such as gum rosin, wood rosin, and tall oil rosin.
  • the rosin used may be one type alone or two or more types in combination.
  • Acid-modified rosin reacts with ⁇ , ⁇ -unsaturated carboxylic acid to reduce the carbon-carbon unsaturated double bonds in the rosin, improving its stability as an ink resin, and the ⁇ , ⁇ -unsaturated carboxylic acid converts the monobasic acid rosin into a polybasic acid, improving the crosslink density of the ink resin and increasing its elastic modulus.
  • Examples of the ⁇ , ⁇ -unsaturated carboxylic acid that modifies the rosin include acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, fumaric acid, citraconic acid, itaconic acid, crotonic acid, isocrotonic acid, cinnamic acid, and 2,4-hexadienoic acid.
  • the ⁇ , ⁇ -unsaturated carboxylic acid may be a derivative such as an acid anhydride, etc.
  • the ⁇ , ⁇ -unsaturated carboxylic acid may be used alone or in combination of two or more kinds.
  • the acid-modified rosin preferably contains maleopimaric acid.
  • the maleopimaric acid is an acid generated by a reaction between levopimaric acid contained in the rosin and maleic acid, and can be contained as a main component (50% by mass or more) in, for example, maleic acid-modified rosin obtained by reacting natural rosin with maleic acid.
  • stabilized rosin such as hydrogenated rosin or disproportionated rosin
  • the amount of levopimaric acid having a carbon-carbon unsaturated double bond is reduced, and even when reacted with maleic acid, maleopimaric acid does not become the main component.
  • the proportion of acid-modified rosin in the reaction components is, for example, in the range of 5 to 90 mass% relative to the total amount of reaction components, preferably in the range of 10 to 80 mass%, more preferably in the range of 20 to 70 mass%, and even more preferably in the range of 30 to 60 mass%.
  • the "cyclic structure" in a monobasic acid having a cyclic structure may be either an aromatic ring or an aliphatic ring, or may be a heterocycle further containing a heteroatom (boron, nitrogen, sulfur, oxygen, or phosphorus) in the structure.
  • monobasic acids having a cyclic structure include benzoic acid, phenylacetic acid, cinnamic acid, mandelic acid, salicylic acid, atrolactic acid, anisic acid, toluic acid, ethylbenzoic acid, isopropylbenzoic acid, naphthoic acid, methylnaphthoic acid, anthronic acid, adamantic acid, hexahydrobenzoic acid, tetrahydrobenzoic acid, gum rosin, wood rosin, tall oil rosin, hydrogenated rosin, and disproportionated rosin.
  • the monobasic acid having a cyclic structure may be a derivative such as an ester, etc.
  • the monobasic acid having a cyclic structure may be used alone or in combination of two or more kinds.
  • the proportion of monobasic acids having a cyclic structure in the reaction components is, for example, in the range of 5 to 60 mass%, preferably in the range of 5 to 50 mass%, more preferably in the range of 10 to 45 mass%, and even more preferably in the range of 15 to 40 mass%, based on the total amount of the reaction components.
  • polyols having three or more hydroxyl groups in one molecule include trihydric alcohols such as glycerin, 1,1,1-trimethylolethane, 1,1,1-trimethylolpropane, trioxyisobutane, 1,2,3-butanetriol, 1,2,3-pentanetriol, 2,3,4-pentanetriol, and 1,2,5-hexanetriol; tetrahydric alcohols such as pentaerythritol; and pentahydric or higher alcohols such as dipentaerythritol, glucose, sucrose, and sorbitol.
  • the polyol may be a derivative such as an ester.
  • the polyol may be used alone or in combination of two or more kinds.
  • the proportion of polyol in the reaction components is, for example, in the range of 5 to 50 mass % relative to the total amount of reaction components, preferably in the range of 5 to 40 mass %, more preferably in the range of 5 to 30 mass %, and even more preferably in the range of 5 to 25 mass %.
  • the reactive components of the ink resin of the present invention may further comprise a dialkylene glycol having 2 to 6 carbon atoms.
  • the dialkylene glycol having 2 to 6 carbon atoms which is a reactant is a diol having a structure in which two alkylene chains are linked by an ether bond (-O-), and specific examples include diethylene glycol and dipropylene glycol.
  • the dialkylene glycol may be a derivative such as an ester, etc.
  • the dialkylene glycol may be used alone or in combination of two or more kinds.
  • the proportion of the dialkylene glycol having 2 to 6 carbon atoms is, for example, in the range of 5 to 30 mass %, and preferably in the range of 10 to 20 mass %, based on the total amount of reactive components.
  • the ink resin of the present invention may be a polyester having as at least reactive components an acid-modified rosin, a monobasic acid having a cyclic structure, a polyol, and an optional dialkylene glycol, and the total proportion of the reactive components, the acid-modified rosin, the monobasic acid having a cyclic structure, the polyol, and the optional dialkylene glycol, is, for example, 90% by mass or more, 95% by mass or more, or 100% by mass.
  • the ink resin of the present invention is preferably a polyester having as its reaction components an acid-modified rosin, a monobasic acid having a cyclic structure, and a polyol, or a polyester having as its reaction components an acid-modified rosin, a monobasic acid having a cyclic structure, a polyol, and a dialkylene glycol having 2 to 6 carbon atoms.
  • the reactive components of the ink resin of the present invention may be other components than acid-modified rosin, monobasic acids having a cyclic structure, polyols, and dialkylene glycols having 2 to 6 carbon atoms, so long as the effects of the present invention are not impaired.
  • examples of such other components include aliphatic diols other than dialkylene glycols having 2 to 6 carbon atoms, dibasic acids including ⁇ , ⁇ -unsaturated carboxylic acids, hydroxyl (meth)acrylate compounds (HEMA, etc.), and monobasic acids other than monobasic acids having a cyclic structure, and can be used in an amount of, for example, 0 to 10% by mass of the total amount of reactive components.
  • the reactive components preferably do not contain dibasic acids other than the acid-modified rosin, and more preferably do not contain aliphatic dicarboxylic acids.
  • the ink resin of the present invention has an acid value of more than 10 mgKOH/g. By making the acid value more than 10 mgKOH/g, the ink resin does not gel during production and the fluidity of the resulting ink can be guaranteed.
  • the acid value of the ink resin of the present invention is preferably more than 25 mgKOH/g, more preferably 26 mgKOH/g or more.
  • the upper limit of the acid value of the ink resin of the present invention is not particularly limited, but is, for example, 60 mgKOH/g.
  • the acid value of the ink resin of the present invention is confirmed by the method described in the Examples.
  • the hydroxyl value of the polyester which is the ink resin of the present invention is preferably in the range of 1 to 200 mgKOH/g, more preferably in the range of 20 to 160 mgKOH/g, and further preferably in the range of 40 to 130 mgKOH/g.
  • the hydroxyl value of the polyester is confirmed by the method described in the examples.
  • the weight average molecular weight of the polyester which is the ink resin of the present invention is preferably in the range of 3,000 to 400,000, more preferably in the range of 5,000 to 350,000, and further preferably in the range of 8,000 to 300,000.
  • the weight average molecular weight is a value calculated in terms of polystyrene based on gel permeation chromatography (GPC) measurement, and is measured by the method described in the Examples.
  • polyester which is the ink resin of the present invention
  • properties of the polyester vary depending on the molecular weight and composition, but it is usually a solid at room temperature.
  • the ink resin of the present invention may be a polyester having at least an acid-modified rosin, a monobasic acid having a cyclic structure, and a polyol as reactive components, and may be, for example, two or more polyesters having different structures.
  • the polyester which is the ink resin of the present invention, can be produced by reacting, for example, acid-modified rosin, a monobasic acid having a cyclic structure, a polyol, and any dialkylene glycol having 2 to 6 carbon atoms all at once, with the hydroxyl group equivalent and the carboxyl group equivalent in the reaction components being the same or with a slight excess of the hydroxyl group equivalent over the carboxyl group equivalent.
  • the reaction of the reaction components may be carried out, if necessary, in the presence of an esterification catalyst, for example, at a temperature within the range of 170 to 250° C. for a period of 10 to 25 hours.
  • an esterification catalyst for example, at a temperature within the range of 170 to 250° C. for a period of 10 to 25 hours.
  • the conditions of the esterification reaction, such as temperature and time, are not particularly limited and may be set appropriately.
  • esterification catalyst examples include titanium-based catalysts such as tetraisopropyl titanate and tetrabutyl titanate; zinc-based catalysts such as zinc acetate; tin-based catalysts such as tin octoate and dibutyltin oxide; and organic sulfonic acid catalysts such as p-toluenesulfonic acid.
  • titanium-based catalysts such as tetraisopropyl titanate and tetrabutyl titanate
  • zinc-based catalysts such as zinc acetate
  • tin-based catalysts such as tin octoate and dibutyltin oxide
  • organic sulfonic acid catalysts such as p-toluenesulfonic acid.
  • the amount of the esterification catalyst used may be set appropriately, but is usually used in the range of 0.0001 to 0.1 parts by mass per 100 parts by mass of the total amount of reaction components.
  • the active energy ray-curable ink composition of the present invention contains the ink resin of the present invention.
  • the ink resin of the present invention functions as a binder resin for the ink composition, and since the resin itself has high elasticity and high affinity with pigments, it can impart high fluidity to the ink composition.
  • the content of the ink resin of the present invention in the ink composition of the present invention is, for example, in the range of 1 to 50 mass %, preferably in the range of 5 to 40 mass %, and more preferably in the range of 5 to 30 mass %, of the solid content of the ink composition.
  • solid content refers to the total amount of components excluding the solvent from the ink composition of the present invention.
  • the ink composition of the present invention contains an active energy ray-curable monomer.
  • the active energy ray-curable monomer functions as a diluent and is, for example, a monomer having a carbon-carbon unsaturated double bond and/or an oligomer having a carbon-carbon unsaturated double bond, and any monomer and/or oligomer known in the art for active energy ray-curable inks can be used.
  • the active energy ray-curable monomer is preferably a monofunctional (meth)acrylate and/or a polyfunctional (meth)acrylate.
  • monofunctional (meth)acrylates include ethyl (meth)acrylate, butyl (meth)acrylate, 2-ethylhexyl (meth)acrylate, nonyl (meth)acrylate, lauryl (meth)acrylate, tridecyl (meth)acrylate, hexadecyl (meth)acrylate, octadecyl (meth)acrylate, isoamyl (meth)acrylate, isodecyl (meth)acrylate, isostearyl (meth)acrylate, cyclohexyl (meth)acrylate, benzyl (meth)acrylate, methoxyethyl (meth)acrylate, butoxyethyl (meth)acrylate, phenoxyethyl (meth)acrylate, and phenoxydiethylene glycol.
  • (meth)acrylate nonylphenoxyethyl (meth)acrylate, tetrahydrofurfuryl (meth)acrylate, glycidyl (meth)acrylate, 2-hydroxyethyl (meth)acrylate, 2-hydroxy-3-phenoxypropyl (meth)acrylate, 3-chloro-2-hydroxypropyl (meth)acrylate, diethylaminoethyl (meth)acrylate, nonylphenoxyethyl tetrahydrofurfuryl (meth)acrylate, caprolactone-modified tetrahydrofurfuryl (meth)acrylate, isobornyl (meth)acrylate, dicyclopentanyl (meth)acrylate, dicyclopentenyloxyethyl (meth)acrylate, etc.
  • bifunctional (meth)acrylates among the polyfunctional (meth)acrylates include alkylene glycol di(meth)acrylates such as ethylene glycol di(meth)acrylate, propylene glycol di(meth)acrylate, and neopentyl glycol di(meth)acrylate; polyalkylene glycol di(meth)acrylates such as diethylene glycol di(meth)acrylate, tetraethylene glycol di(meth)acrylate, dipropylene glycol di(meth)acrylate, and tripropylene glycol di(meth)acrylate; 1,4-butanediol di(meth)acrylate, 1,6-hexanediol di(meth)acrylate, 1,9-nonanediol di(meth)acrylate, dicyclopentadiene di(meth)acrylate, neopentyl glycol adipate di(meth)acrylate, hydroxypivalic acid neopentyl
  • cyclopentanyl di(meth)acrylate examples include pentaerythritol di(meth)acrylate, bisphenol A ethylene oxide (EO) adduct diacrylate, caprolactone-modified dicyclopentenyl di(meth)acrylate, ethylene oxide-modified phosphate di(meth)acrylate, allylated cyclohexyl di(meth)acrylate, isocyanurate di(meth)acrylate or alkylene oxide-modified versions thereof, divinylbenzene, butanediol-1,4-divinyl ether, cyclohexane dimethanol divinyl ether, diethylene glycol divinyl ether, dipropylene glycol divinyl ether dipropylene glycol divinyl ether, hexanediol divinyl ether, triethylene glycol divinyl ether, phenyl glycidyl ether acrylate hexamethylene diisocyanate,
  • polyfunctional (meth)acrylates having three or more functional groups include trimethylolpropane tri(meth)acrylate, pentaerythritol tri(meth)acrylate, tris(acryloxyethyl)isocyanurate, or alkylene oxide modified products thereof, and tri(meth)acrylates of alkylene oxide modified products of isocyanuric acid; ditrimethylolpropane tetra(meth)acrylate, pentaerythritol tetra(meth)acrylate, or Examples of such compounds include tetrafunctional (meth)acrylates such as alkylene oxide modified products thereof; pentafunctional (meth)acrylates such as dipentaerythritol penta(meth)acrylate or alkylene oxide modified products thereof; and hexafunctional (meth)acrylates such as dipentaerythritol hexa(meth)acrylate, pentaerythritol triacrylate hexamethylene di
  • the active energy ray-curable monomers may be used alone or in combination of two or more types.
  • tri- or higher-functional (meth)acrylates which are monomers having three or more (meth)acrylate groups, such as trimethylolpropane tri(meth)acrylate, alkylene oxide modified trimethylolpropane tri(meth)acrylate, ditrimethylolpropane tetra(meth)acrylate, dipentaerythritol penta(meth)acrylate, and dipentaerythritol hexa(meth)acrylate, are preferred because they can greatly contribute to improving the curing properties and strength in printing applications on paper substrates such as fine paper, coated paper, art paper, imitation paper, thin paper, and cardboard.
  • Polyfunctional (meth)acrylate monomers having three or more (meth)acrylate groups have high reactivity and therefore excellent curing properties, but tend to have poor fluidity.
  • the ink resin of the present invention has an improved affinity with pigments due to the introduction of a rosin skeleton and an acid value of more than 10 mg KOH/g, so the fluidity of the ink composition of the present invention can be ensured even when the above polyfunctional (meth)acrylate monomer is used.
  • the content of the tri- or higher functional (meth)acrylate may be, for example, in the range of 15 to 75 mass % of the solid content of the ink composition, preferably in the range of 20 to 70 mass %, and more preferably in the range of 25 to 65 mass %.
  • the content of the tri- or higher functional (meth)acrylate is preferably in the range of 0 to 50 mass % of the solid content of the ink composition.
  • the content of the trifunctional or higher (meth)acrylate is, for example, in the range of 20 to 210 parts by mass, preferably in the range of 30 to 200 parts by mass, and more preferably in the range of 40 to 190 parts by mass, per 100 parts by mass of the ink resin of the present invention.
  • the ink composition of the present invention can be prepared as an ink binder composition (varnish) by, for example, dissolving the ink resin of the present invention in an active energy ray-curable monomer and adding an antioxidant, a polymerization inhibitor, etc. to the solution.
  • antioxidants include hindered phenol-based antioxidants, hindered amine-based antioxidants, organic sulfur-based antioxidants, and phosphate-based antioxidants.
  • the content of the antioxidant can be set appropriately depending on the intended use, for example, in the range of 0.1 to 5 mass % of the solid content of the varnish.
  • polymerization inhibitors include (alkyl)phenols, hydroquinone, methoquinone, catechol, resorcin, p-methoxyphenol, t-butylcatechol, t-butylhydroquinone, pyrogallol, 1,1-picrylhydrazyl, phenothiazine, p-benzoquinone, nitrosobenzene, 2,5-di-tert-butyl-p-benzoquinone, dithiobenzoyl disulfide, picric acid, cupferon, capferon, aluminum N-nitrosophenylhydroxylamine, tri-p-nitrophenylmethyl, N-(3-oxyanilino-1,3-dimethylbutylidene)aniline oxide, dibutylcresol, cyclohexanone oxime cresol, guaiacol, o-isopropylphenol, butyraldoxime, methyl ethyl
  • the content of the polymerization inhibitor may be set appropriately depending on the intended use, for example, in the range of 0.1 to 5 mass % of the solid content of the varnish.
  • the ink composition of the present invention contains the active energy ray-curable ink composition of the present invention, and can be prepared by adding an extender pigment, a pigment, a photopolymerization initiator, a photosensitizer, a silicon-based additive, a wax, etc. to the active energy ray-curable ink composition (varnish) of the present invention.
  • the ink resin, active energy ray curable monomer, antioxidant, polymerization inhibitor, etc. used in preparing the varnish may be additionally added.
  • extender pigments include inorganic fine particles such as calcium carbonate, magnesium carbonate, kaolin clay, talc, bentonite, mica, barium sulfate, silica, aluminum hydroxide, titanium oxide, graphite, zinc oxide, lime carbonate powder, diatomaceous earth, alumina white, aluminum stearate, calcium stearate, baryte powder, abrasive powder, silicone, and glass beads.
  • inorganic microparticles not only have the effect of adjusting the fluidity of the ink, preventing misting, and preventing penetration into printing substrates such as paper, but also have the added effect of suppressing problems such as paper peeling that occur when printing under low temperature conditions such as winter or when printing at high speeds.
  • the content of the extender pigment may be set appropriately depending on the intended use, for example, in the range of 1 to 10% by mass of the solids content of the ink composition, preferably in the range of 1 to 6% by mass.
  • pigments include inorganic pigments such as iron oxide and carbon black; and organic pigments such as quinacridone pigments, quinacridonequinone pigments, dioxazine pigments, phthalocyanine pigments, anthrapyrimidine pigments, anthanthrone pigments, indanthrone pigments, flavanthrone pigments, perylene pigments, diketopyrrolopyrrole pigments, perinone pigments, quinophthalone pigments, anthraquinone pigments, thioindigo pigments, benzimidazolone pigments, and azo pigments.
  • organic pigments such as quinacridone pigments, quinacridonequinone pigments, dioxazine pigments, phthalocyanine pigments, anthrapyrimidine pigments, anthanthrone pigments, indanthrone pigments, flavanthrone pigments, perylene pigments, diketopyrrolopyrrole pigments, perinone pigments,
  • the content of the pigment may be set appropriately depending on the intended use, for example, in the range of 1 to 50% by mass of the solid content of the ink composition, and preferably in the range of 10 to 30% by mass.
  • photopolymerization initiators include ⁇ -aminoalkylphenone compounds, acylphosphine oxide compounds, benzophenone compounds, thioxanthone compounds, ketocoumarin compounds, hydroxyacetophenone compounds, and benzyl dimethyl ketal compounds.
  • ⁇ -aminoalkylphenone compounds that are photopolymerization initiators include 2-(dimethylamino)-2-methyl-1-[4-(4-morpholinyl)phenyl]-3-phenyl-1-propanone, 1-butanone, 2-(dimethylamino)-1-[4-(4-morpholinyl)phenyl]-2-(phenylmethyl)-, (2S)-, 2-(dimethylamino)-2-methyl-3-(4-methylphenyl)-1-[4-(4-morpholinyl)phenyl]-1-propanone, 2-(dimethylamino)-1-[4-(4-morpholinyl)phenyl]-2-(phenylmethyl)-1-pentanone, and 2-(dimethylamino)-2-[(4-ethylphenyl)methyl]-1-[4-(4-morpholinyl)phenyl]-1-butano.
  • An example of an acylphosphine oxide compound that is a photopolymerization initiator is a compound represented by the following general formula (1).
  • R 1 to R 4 each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms
  • Y 1 is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or a group represented by the following general formula (2):
  • Y2 is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, a (poly)alkoxyalkyl group (the alkoxyalkyl group portion is an alkoxyalkyl group having 2 to 12 carbon atoms), a phenyl group, or a group represented by the following general formula (3):
  • Y3 is a phenyl group or a group represented by the following general formula (2):
  • R 5 to R 13 each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms
  • R 14 and R 15 each independently represent an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms or a (poly)oxyalkylene group (the alkylene group portion is an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms)
  • Y 11 is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or a group represented by the general formula (2)
  • Y 33 is a phenyl group or a group represented by the general formula (2)
  • * indicates the bond position.
  • Examples of the alkyl group having 1 to 6 carbon atoms for R 1 to R 13 include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a pentyl group, and a hexyl group.
  • Examples of the alkylene group having 1 to 6 carbon atoms for R 14 and R 15 include a methylene group, an ethylene group, a propylene group, a butylene group, a pentylene group, and a hexylene group.
  • ethylphenyl(2,4,6-trimethylbenzoyl)phosphinate in which R 1 , R 2 and R 4 are methyl groups, R 3 and Y 1 are hydrogen atoms, Y 2 is an ethyl group, and Y 3 is a phenyl group is preferred.
  • Ethyl phenyl (2,4,6-trimethylbenzoyl) phosphinate is commercially available as TPO-L (CAS No. 84434-11-7, manufactured by SARTOMER).
  • acylphosphine oxide compounds represented by the general formula (1) a compound in which R 1 , R 2 and R 4 are methyl groups, R 3 is a hydrogen atom, Y 2 is a polyalkoxymethyl group having 2 carbon atoms, Y 3 is represented by a structural moiety represented by the general formula (2), R 6 , R 7 and R 9 are methyl groups, and R 5 and R 8 are hydrogen atoms is preferred.
  • This compound is commercially available as Omnirad 820 (manufactured by IGM Resins B.V.).
  • ethyl (3-benzoyl-2,4,6-trimethylbenzoyl)(phenyl)phosphinate is preferred, in which R 1 , R 2 and R 4 are methyl groups, R 3 is a hydrogen atom, Y 1 is represented by a structural moiety represented by the general formula (2), R 5 to R 9 are hydrogen atoms, Y 2 is an ethyl group, and Y 3 is a phenyl group.
  • Ethyl (3-benzoyl-2,4,6-trimethylbenzoyl) (phenyl) phosphinate is commercially available as SpeedCure XKm (CAS # 1539267-56-5, manufactured by SARTOMER).
  • acylphosphine oxide compounds represented by the general formula (1) a compound in which R 1 , R 2 and R 4 are methyl groups, R 3 and Y 1 are hydrogen atoms, Y 3 is a phenyl group, Y 2 is a group represented by the general formula (3), R 10 , R 11 and R 13 are methyl groups, R 12 and Y 11 are hydrogen atoms, Y 33 is a phenyl group, and R 14 and R 15 are (poly)oxyalkylene groups having 2 carbon atoms is preferred.
  • This compound is commercially available as Omnipol TP (CAS #1834525-17-5, manufactured by IGM Resins B.V.).
  • 4,4'-dialkylaminobenzophenones e.g., 4,4'-bis-(dimethylamino)benzophenone, 4,4'-bis-(diethylamino)benzophenone
  • 4-benzoyl-4'-methyldiphenyl sulfide 4-methylbenzophenone, etc.
  • Thixothone compounds that are photopolymerization initiators include 2,4-diethylthioxanthone, 2,4-dimethylthioxanthone, 2,4-diisopropylthioxanthone, 2-isopropylthioxanthone, 4-diisopropylthioxanthone, 2-isopropylthioxanthone, 4-isopropylthioxanthone, 2,4-dichlorothioxanthone, 2-chlorothioxanthone, 1-chloro-4-propoxythioxanthone, 2-hydroxy-3-(3,4-dimethyl-9-oxo-9Hthioxanthone-2-yloxy-N,N,N-trimethyl-1-propanamine hydrochloride, etc.
  • 2,4-diethylthioxanthone, 2,4-dimethylthioxanthone, 2,4-dichlorothioxanthone, 1-chloro-4-propoxythioxanthone, 2-chlorothioxanthone, and 2-isopropylthioxanthone are preferred.
  • Ketocoumarin compounds that are photopolymerization initiators include 3-benzoylcoumarin, 3-(4-methoxybenzoyl)coumarin, 3-benzoyl-7-methoxycoumarin, 3-(4-methoxybenzoyl)7-methoxy-3-coumarin, 3-acetyl-7-dimethylaminocoumarin, 3-benzoyl-7-dimethylaminocoumarin, 3,3'-coumarinoketone, and 3,3'-bis(7-diethylaminocoumarin)ketone.
  • Hydroxyacetophenone compounds that are photopolymerization initiators include ethyl phenyl(2,4,6-trimethylbenzoyl)phosphinate, 1-hydroxy-cyclohexyl phenyl ketone, 1-[4-(2-hydroxyethoxy)-phenyl]-2-hydroxy-2-methyl-1-propan-1-one, 2-hydroxy-1- ⁇ 4-[4-(2-hydroxy-2-methyl-propionyl)-benzyl]phenyl ⁇ -2-methyl-propan-1-one, and 2-hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-one.
  • An example of a benzyl dimethyl ketal compound that is a photopolymerization initiator is 2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone.
  • the content of the photopolymerization initiator may be set appropriately depending on the intended use, for example, in the range of 1 to 20% by mass of the solid content of the ink composition, and preferably in the range of 5 to 15% by mass.
  • photosensitizers include amine compounds such as aliphatic amines and aromatic amines, urea compounds such as o-tolylthiourea, and sulfur compounds such as sodium diethyldithiophosphate and s-benzylisothiuronium-p-toluenesulfonate.
  • the content of the photosensitizer may be set appropriately depending on the intended use, for example, in the range of 1 to 20% by mass of the solid content of the ink composition, and preferably in the range of 1 to 10% by mass.
  • silicon-based additives include polyorganosiloxanes having alkyl or phenyl groups, such as dimethylpolysiloxane, methylphenylpolysiloxane, cyclic dimethylpolysiloxane, methylhydrogenpolysiloxane, polyether-modified dimethylpolysiloxane copolymer, polyester-modified dimethylpolysiloxane copolymer, fluorine-modified dimethylpolysiloxane copolymer, and amino-modified dimethylpolysiloxane copolymer, polydimethylsiloxanes having polyether-modified acrylic groups, and polydimethylsiloxanes having polyester-modified acrylic groups.
  • polyorganosiloxanes having alkyl or phenyl groups such as dimethylpolysiloxane, methylphenylpolysiloxane, cyclic dimethylpolysiloxane, methylhydrogenpolysilox
  • the silicone additive is added to impart slipperiness to the printed matter, and the content of the silicone additive can be appropriately set according to the intended use.
  • waxes include paraffin wax, carnauba wax, beeswax, microcrystalline wax, polyethylene wax, oxidized polyethylene wax, polytetrafluoroethylene wax, amide wax, and other waxes, as well as fatty acids with atomic carbon atoms ranging from 8 to 18, such as coconut oil fatty acids and soybean oil fatty acids.
  • Wax is added to improve curing properties, and the wax content can be set appropriately depending on the intended use.
  • the ink composition of the present invention may contain known additives such as pigment dispersants, metal complexes (chelating agents), photoinitiator assistants, curing accelerators (such as cobalt naphthenate), fillers, thickeners, foaming agents, antioxidants (such as tocopherol, butylhydroxyanisole, dibutylhydroxytoluene), flame retardants, ultraviolet absorbers, and antibacterial agents.
  • additives such as pigment dispersants, metal complexes (chelating agents), photoinitiator assistants, curing accelerators (such as cobalt naphthenate), fillers, thickeners, foaming agents, antioxidants (such as tocopherol, butylhydroxyanisole, dibutylhydroxytoluene), flame retardants, ultraviolet absorbers, and antibacterial agents.
  • the ink composition of the present invention can be used without a solvent, or an appropriate solvent can be used as necessary. There are no particular limitations on the solvent for the ink composition of the present invention, so long as it does not react with the above-mentioned components.
  • the ink composition of the present invention can be produced by known methods.
  • each component of the ink composition of the present invention can be produced using a milling, mixing, and adjustment machine such as a kneader, a three-roll mill, an attritor, a sand mill, or a gate mixer.
  • the ink composition of the present invention can be applied to a substrate by a known method, and then the resulting coating film is cured by irradiating it with active energy rays, thereby carrying out printing.
  • the substrate is not particularly limited, and examples include uncoated paper (such as fine paper), coated paper (such as lightly coated paper, art paper, coated paper, lightly coated paper, cast coated paper), paperboard (such as white paperboard and cardboard coated paper), synthetic paper, aluminum-deposited paper, plastic sheets, etc.
  • uncoated paper such as fine paper
  • coated paper such as lightly coated paper, art paper, coated paper, lightly coated paper, cast coated paper
  • paperboard such as white paperboard and cardboard coated paper
  • synthetic paper aluminum-deposited paper, plastic sheets, etc.
  • the application method is not particularly limited, and known printing methods such as screen printing, offset printing, flexographic printing, and roll printing can be used.
  • UV-LED ultraviolet light-emitting diode
  • UV-LED has a peak wavelength preferably in the range of 350 to 420 nm, and an integrated light amount preferably in the range of 5 mJ/cm 2 to 200 mJ/cm 2 .
  • the ink composition of the present invention can be used without restrictions in any printing method, including lithographic printing, letterpress printing, intaglio printing, and stencil printing.
  • lithographic offset printing which combines lithographic printing (lithographic printing using dampening water and waterless lithographic printing not using dampening water) with a method in which the ink applied to the lithographic plate is transferred to an intermediate transfer medium such as a blanket, and then transferred (offset) to the printed material.
  • the ink resin of the present invention has high fluidity, so the ink can be steadily supplied to the printing plate, making it possible to produce printed materials of consistent quality without printing problems such as "bubble rise.”
  • the acid value and the hydroxyl value are values evaluated by the following methods.
  • Method for measuring acid value The measurement was performed according to a method in accordance with JIS K0070-1992.
  • Method for measuring hydroxyl value The measurement was performed according to a method in accordance with JIS K0070-1992.
  • the number average molecular weight and weight average molecular weight of the polyester are values calculated in terms of polystyrene based on GPC measurement, and the measurement conditions are as follows.
  • Measurement equipment Tosoh Corporation's high-speed GPC equipment "HLC-8420GPC”
  • Detector RI (differential refractometer)
  • Data processing Tosoh Corporation's "EcoSEC Data Analysis Version 1.07”
  • Developing solvent tetrahydrofuran Flow rate: 0.35 mL/min
  • Measurement sample 7.5 mg of a sample was dissolved in 10 ml of tetrahydrofuran, and the resulting solution was filtered through a microfilter to prepare a measurement sample.
  • Sample injection volume 20 ⁇ l Standard material: "PStQuick MP-H" manufactured by Tosoh Corporation
  • the content of acid-modified rosin (main component: maleopimaric acid) was evaluated by 13 C-NMR measurement under the following measurement conditions.
  • 13C -NMR measurement conditions Measurement equipment: JEOL Nuclear Magnetic Resonance Instrument AL400/ECA500 Accumulation: 400 times Measurement temperature: Room temperature NNE mode Sample concentration: 30 wt% deuterated chloroform solution Relaxation reagent: Tris(2,4-pentanedionato)chromium(III)
  • Examples 1-6 and Comparative Examples 1-8 Preparation and Evaluation of Active Energy Ray-Curable Inks
  • the binder resins and ethylene oxide-modified trimethylolpropane triacrylate (MIWON Corporation's "MIRAMER M3130") shown in Tables 1 and 2 were charged in the ratios shown in Tables 1 and 2 into a 1.0 liter four-neck flask equipped with a thermometer, a stirrer, and a reflux condenser, and the temperature was raised to 100° C. while stirring under an air flow. After continuing stirring at 100° C. for 1 hour, the mixture was filtered through an 80 mesh filter to prepare an active energy ray-curable varnish.
  • polyester resin A3' gelled it was not used in the production of the varnish.
  • the prepared varnish was mixed with each component in the ratios shown in Tables 1 and 2, and after stirring using a mixer (single-shaft dissolver), the mixture was milled using a three-roll mill to prepare an active energy ray-curable ink. Various evaluations were carried out on the resulting printing ink.
  • Diallyl phthalate resin Daiso DAP A (manufactured by Osaka Soda Co., Ltd.)
  • Polyurethane acrylate resin V-4910 (manufactured by DIC Corporation)
  • S-381 N1 Hydrocarbon wax manufactured by Shamrock Technologies High Filler #5000PJ: Talc powder (manufactured by Matsumura Sangyo Co., Ltd.)
  • MIRAMER M3130 Trimethylolpropane ethylene oxide modified triacrylate (manufactured by MIWON)
  • MIRAMER M600 Dipentaerythritol hexaacrylate (manufactured by MIWON Co., Ltd.)
  • Carbon Special Black 250 Carbon black pigment (manufactured by Evonik Japan Co., Ltd.)
  • Fastgen Yellow Azo pigment (manufactured by DIC Corporation)
  • Omnirad TPO diphenyl (2,4,6-trimethylbenzoyl) phosphine oxide (manu)
  • the dampening water supplied to the plate surface was an aqueous solution made by mixing 98% by mass of tap water and 2% by mass of an etching solution ("Presart-SU" manufactured by DIC Corporation).
  • the degree of peeling of the printed matter was visually evaluated according to the following criteria. 5: No peeling is observed on the printed matter. 4: Slight peeling of paper is observed on the print. 3: Some peeling is observed on the print, but it does not affect the quality. 2: Paper peeling is observed on the print. 1: Paper peeling of printed matter is noticeable.
  • Ink fluidity The fluidity of the prepared ink was measured by the spreadmeter method (parallel plate viscometer) in accordance with JIS K5101, 5701. Specifically, the ink sandwiched between two horizontally placed parallel plates was observed over time for its property of spreading concentrically due to the weight of the loaded plate (115 grams), and the diameter of the ink spread after 60 seconds was taken as the diameter value (DM [mm]), and the ink printability was evaluated according to the following criteria. Inks with a DM of less than 27 mm are prone to problems with printability, such as ink fountain running out on the printing press and poor ink transfer between ink rollers. ⁇ : DM 30 mm or more ⁇ : DM 27 to less than 30 nm ⁇ : DM less than 27 mm

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Abstract

インキに高い流動性を与えることができ、高い弾性を有する活性エネルギー線硬化型インキ用樹脂を提供する。具体的には、酸変性ロジン、環状構造を有する一塩基酸および一分子中に水酸基を3個以上有するポリオールを少なくとも反応成分とし、酸価が10mgKOH/g超のポリエステルである活性エネルギー線硬化型インキ用樹脂。

Description

活性エネルギー線硬化型インキ用樹脂、活性エネルギー線硬化型インキ用組成物、インキ組成物および印刷物
 本発明は、活性エネルギー線硬化型インキ用樹脂、活性エネルギー線硬化型インキ用組成物、インキ組成物および印刷物に関する。
 活性エネルギー線硬化型インキは活性エネルギー線により瞬時に硬化可能なインキであり、環境対応性および印刷作業性に優れ、且つ、高品質な印刷物が得られる。このような特性から、平版印刷、凸版印刷、凹版印刷など種々の印刷方式におけるインキとして、活性エネルギー線硬化型インキは採用されている。
 上記印刷方式のうち、湿し水を使用し、版に付けられたインキをブランケットなどの中間転写体に転写した後、被印刷体に印刷する平版オフセット印刷は、紙やプラスチック基材などへの高速度印刷方式として幅広く使用されている。
 平版オフセット印刷用活性エネルギー線硬化型インキ用のバインダー樹脂としては、ジアリルフタレート樹脂、ウレタン樹脂等が使用されている(例えば特許文献1-2)。
特開2015-193677号公報 特開2001-151848号公報
 インキ用バインダー樹脂としてのジアリルフタレート樹脂は、優れた弾性を有することから特に広く用いられているが、流動性に乏しく、印刷中にインキが印刷機のインキつぼからインキ出しロールに転移しなくなり、印刷濃度が低下する「つぼ上がり」等の印刷トラブルを起こしやすいという課題があった。加えて、ジアリルフタレート樹脂の原料であるフタル酸ジアリルは毒性懸念物質であり、作業安全性の観点からも問題があった。
 また、インキ用バインダー樹脂としてウレタン樹脂は、樹脂自体の弾性に乏しいために紙剥け等の印刷トラブルを生じてしまうという問題があった。
 本発明が解決しようとする課題は、インキに高い流動性を与えることができ、高い弾性を有する活性エネルギー線硬化型インキ用樹脂を提供することである。
 本発明が解決しようとする他の課題は、流動性に優れるインキ組成物を調製できる活性エネルギー線硬化型インキ用組成物を提供することである。
 本発明が解決しようとする他の課題は、流動性に優れるインキ組成物を提供することである。
 本発明者らは鋭意検討した結果、酸変性ロジン、環状構造を有する一塩基酸および一分子中に水酸基を3個以上有するポリオールを少なくとも反応成分とし、酸価が10mgKOH/g超のポリエステルが高い弾性を有し、且つ、インキに高い流動性を与えることを見出し、本発明を完成させた。
 すなわち、本発明は、以下の活性エネルギー線硬化型インキ用樹脂等に関するものである。
1.酸変性ロジン、環状構造を有する一塩基酸および一分子中に水酸基を3個以上有するポリオールを少なくとも反応成分とし、酸価が10mgKOH/g超のポリエステルである活性エネルギー線硬化型インキ用樹脂。
2.前記環状構造を有する一塩基酸が、安息香酸、フェニル酢酸、ケイ皮酸、マンデル酸、サリチル酸、アトロラクチン酸、アニス酸、トルイル酸、エチル安息香酸、イソプロピル安息香酸、ナフトエ酸、メチルナフトエ酸、アントロン酸、アダマント酸、ヘキサヒドロ安息香酸、テトラヒドロ安息香酸、ガムロジン、ウッドロジン、トール油ロジン、水添ロジンおよび不均化ロジンから選択される1種以上である1に記載の活性エネルギー線硬化型インキ用樹脂。
3.前記酸変性ロジンが、マレオピマール酸を50質量%以上含むマレイン酸変性ロジンである1又は2に記載の活性エネルギー線硬化型インキ用樹脂。
4.酸価が25mgKOH/g超である1~3のいずれかに記載の活性エネルギー線硬化型インキ用樹脂。
5.水酸基価が1~200mgKOH/gの範囲である1~4のいずれかに記載の活性エネルギー線硬化型インキ用樹脂。
6.重量平均分子量が3,000~400,000の範囲である1~5のいずれかに記載の活性エネルギー線硬化型インキ用樹脂。
7.1~6のいずれかに記載の活性エネルギー線硬化型インキ用樹脂および活性エネルギー線硬化性モノマーを含有する活性エネルギー線硬化型インキ用組成物。
8.前記活性エネルギー線硬化性モノマーとして(メタ)アクリレート基を3つ以上有する多官能(メタ)アクリレートモノマーを含む7に記載の活性エネルギー線硬化型インキ用組成物。
9.7又は8に記載の活性エネルギー線硬化型インキ用組成物を含有するインキ組成物。
10.9に記載のインキ組成物を基材に印刷し、活性エネルギー線を照射して硬化させてなる印刷物。
 本発明により、インキに高い流動性を与えることができ、高い弾性を有する活性エネルギー線硬化型インキ用樹脂が提供できる。
 本発明により、流動性に優れるインキ組成物を調製できる活性エネルギー線硬化型インキ用組成物が提供できる。
 本発明により、流動性に優れるインキ組成物が提供できる。
 以下、本発明の一実施形態について説明する。本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の効果を損なわない範囲で適宜変更を加えて実施することができる。
 尚、本明細書中の化合物は、化石資源由来であってもよく、生物資源(バイオマス)由来であってもよい。
[活性エネルギー線硬化型インキ用樹脂]
 本発明の活性エネルギー線硬化型インキ用樹脂(以下、単に「本発明のインキ用樹脂」という場合がある)は、酸変性ロジン、環状構造を有する一塩基酸および一分子中に水酸基を3個以上有するポリオールを少なくとも反応成分とするポリエステルである
 本発明のインキ用樹脂は、短鎖かつ多分岐な構造とすることで樹脂自体の弾性を担保し、且つ、ロジン骨格を導入し、さらに酸価を10mgKOH/g超とすることで顔料との親和性が向上してインキに流動性を与えることができる。
 本発明において「反応成分」とは、ポリエステルを構成する成分という意味であり、ポリエステルを構成しない溶媒、触媒等は含まない意味である。以下、本発明のインキ用樹脂の反応成分について説明する。
 ロジンは、アビエチン酸、ネオアビエチン酸、パラストリン酸、レボピマール酸、ピマール酸、イソピマール酸等の炭素炭素不飽和二重結合および縮合環を有するモノカルボン酸を含有する天然由来成分である。
 反応成分である酸変性ロジンは、上記モノカルボン酸を1種以上、又は、ロジンそのものをα,β-不飽和カルボン酸と反応(ディールスアルダー付加反応)させることで得られる。
 ロジンには、ガムロジン、ウッドロジン、トール油ロジン等の天然ロジン;水素添加ロジン(水添ロジン)、不均化処理ロジン(不均化ロジン)等の安定化処理ロジン等があるが、好ましくはガムロジン、ウッドロジン、トール油ロジン等の天然ロジンである。
 尚、使用するロジンは1種単独でもよく、2種以上を併用してもよい。
 酸変性ロジンは、α,β-不飽和カルボン酸との反応によりロジン中の炭素炭素不飽和二重結合が低減してインキ用樹脂としての安定性が向上するほか、α,β-不飽和カルボン酸によって一塩基酸のロジンが多塩基化することでインキ用樹脂の架橋密度が向上して弾性率を高めることができる。
 ロジンを変性するα,β-不飽和カルボン酸としては、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、イタコン酸、クロトン酸、イソクロトン酸、桂皮酸、2,4-ヘキサジエノン酸等が挙げられる。
 上記α,β-不飽和カルボン酸は、酸無水物などの誘導体であってもよい。また、使用するα,β-不飽和カルボン酸は1種単独でもよく、2種以上を併用してもよい。
 ロジンとα,β-不飽和カルボン酸とを反応させて酸変性ロジンとする場合、例えばロジン1モルに対してα,β-不飽和カルボン酸を0.5~2.0モル反応させるとよい。
 酸変性ロジンは、好ましくはマレオピマール酸を含む。当該マレオピマール酸は、ロジンが含むレボピマール酸とマレイン酸との反応により生じる酸であり、例えば天然ロジンとマレイン酸を反応させたマレイン酸変性ロジンには主成分(50質量%以上)として含まれうる。
 水素添加ロジン、不均化ロジン等の安定化処理ロジンの場合、炭素炭素不飽和二重結合を有するレボピマール酸の量が低減しており、マレイン酸と反応させてもマレオピマール酸の量が主成分となることは無い。
 反応成分における酸変性ロジンの割合は、反応成分全量に対して、例えば5~90質量%の範囲であり、好ましくは10~80質量%の範囲であり、より好ましくは20~70質量%の範囲であり、さらに好ましくは30~60質量%の範囲である。
 環状構造を有する一塩基酸における「環状構造」は、芳香族環および脂肪族環のいずれでもよく、ヘテロ原子(ホウ素、窒素、硫黄、酸素又はリン)を構造中にさらに含むヘテロ環であってもよい。
 環状構造を有する一塩基酸の具体例としては、安息香酸、フェニル酢酸、ケイ皮酸、マンデル酸、サリチル酸、アトロラクチン酸、アニス酸、トルイル酸、エチル安息香酸、イソプロピル安息香酸、ナフトエ酸、メチルナフトエ酸、アントロン酸、アダマント酸、ヘキサヒドロ安息香酸、テトラヒドロ安息香酸、ガムロジン、ウッドロジン、トール油ロジン、水添ロジン、不均化ロジンなどが挙げられる。
 上記環状構造を有する一塩基酸は、エステルなどの誘導体であってもよい。また、使用する環状構造を有する一塩基酸は1種単独でもよく、2種以上を併用してもよい。
 反応成分における環状構造を有する一塩基酸の割合は、反応成分全量に対して、例えば5~60質量%の範囲であり、好ましくは5~50質量%の範囲であり、より好ましくは10~45質量%の範囲であり、さらに好ましくは15~40質量%の範囲である。
 一分子中に水酸基を3個以上有するポリオール(以下単に「ポリオール」という場合がある)の具体例としては、グリセリン、1,1,1-トリメチロールエタン、1,1,1-トリメチロールプロパン、トリオキシイソブタン、1,2,3-ブタントリオール、1,2,3-ペンタントリオール、2,3,4-ペンタントリオール、1,2,5-ヘキサントリオール等の3価アルコール;ペンタエリスリトール等の4価アルコール;ジペンタエリスリトール、グルコース、スクロース、ソルビトール等の5価以上アルコールが挙げられる。
 上記ポリオールは、エステルなどの誘導体であってもよい。また、使用するポリオールは1種単独でもよく、2種以上を併用してもよい。
 反応成分におけるポリオールの割合は、反応成分全量に対して、例えば5~50質量%の範囲であり、好ましくは5~40質量%の範囲であり、より好ましくは5~30質量%の範囲であり、さらに好ましくは5~25質量%の範囲である。
 本発明のインキ用樹脂の反応成分は、さらに炭素原子数2~6のジアルキレングリコールをさらに含んでもよい。
 反応成分である炭素原子数2~6のジアルキレングリコールは、2つのアルキレン鎖がエーテル結合(-O-)で連結した構造を有するジオールであり、具体例としてはジエチレングリコールおよびジプロピレングリコールが挙げられる。
 上記ジアルキレングリコールは、エステルなどの誘導体であってもよい。また、使用するジアルキレングリコールは1種単独でもよく、2種以上を併用してもよい。
 反応成分として炭素原子数2~6のジアルキレングリコールを用いる場合、炭素原子数2~6のジアルキレングリコールの割合は、反応成分全量に対して、例えば5~30質量%の範囲であり、好ましくは10~20質量%の範囲である。
 本発明のインキ用樹脂は、酸変性ロジン、環状構造を有する一塩基酸、ポリオールおよび任意のジアルキレングリコールを少なくとも反応成分とするポリエステルであればよく、反応成分における酸変性ロジン、環状構造を有する一塩基酸、ポリオールおよび任意のジアルキレングリコールの合計の割合は例えば90質量%以上、95質量%以上又は100質量%である。
 本発明のインキ用樹脂は、好ましくは酸変性ロジン、環状構造を有する一塩基酸およびポリオールを反応成分とするポリエステル、又は、酸変性ロジン、環状構造を有する一塩基酸、ポリオールおよび炭素原子数2~6のジアルキレングリコールを反応成分とするポリエステルである。
 本発明のインキ用樹脂の反応成分は、本発明の効果を損なわない範囲で、酸変性ロジン、環状構造を有する一塩基酸、ポリオールおよび炭素原子数2~6のジアルキレングリコール以外のその他成分を用いてもよい。当該その他成分としては、例えば炭素原子数2~6のジアルキレングリコール以外の脂肪族ジオール、α,β-不飽和カルボン酸を含む二塩基酸、水酸基(メタ)アクリレート化合物(HEMAなど)、環状構造を有する一塩基酸以外の一塩基酸等が挙げられ、例えば反応成分全量の0~10質量%の範囲で使用できる。
 本発明のインキ用樹脂は短鎖・多分岐構造とするために、好ましくは反応成分に酸変性ロジン以外の二塩基酸を含まず、より好ましくは反応成分に脂肪族ジカルボン酸を含まない。
 本発明のインキ用樹脂は酸価が10mgKOH/g超である。酸価を10mgKOH/g超とすることで、インキ用樹脂が製造時にゲル化することなく、かつ得られるインキの流動性を担保することができる。
 本発明のインキ用樹脂の酸価は、好ましくは25mgKOH/g超であり、より好ましくは26mgKOH/g以上である。尚、本発明のインキ用樹脂の酸価の上限は特に制限されないが、例えば60mgKOH/gである。
 本発明のインキ用樹脂の酸価は実施例に記載の方法により確認する。
 本発明のインキ用樹脂であるポリエステルの水酸基価は、好ましくは1~200mgKOH/gの範囲であり、より好ましくは20~160mgKOH/gの範囲であり、さらに好ましくは40~130mgKOH/gの範囲である。
 上記ポリエステルの水酸基価は実施例に記載の方法により確認する。
 本発明のインキ用樹脂であるポリエステルの重量平均分子量は、好ましくは3,000~400,000の範囲であり、より好ましくは5,000~350,000の範囲であり、さらに好ましくは8,000~300,000の範囲である。
 上記重量平均分子量はゲルパーミエージョンクロマトグラフィー(GPC)測定に基づきポリスチレン換算した値であり、実施例に記載の方法により測定する。
 本発明のインキ用樹脂であるポリエステルの性状は、分子量や組成などによって異なるが、通常、常温にて固体である。
 本発明のインキ用樹脂は、酸変性ロジン、環状構造を有する一塩基酸およびポリオールを少なくとも反応成分とするポリエステルであればよく、例えば互いに構造が異なる2種以上のポリエステルを用いてもよい。
 本発明のインキ用樹脂であるポリエステルは、例えば酸変性ロジン、環状構造を有する一塩基酸、ポリオールおよび任意の炭素原子数2~6のジアルキレングリコールを、反応成分における水酸基の当量とカルボキシル基の当量とについて、水酸基当量とカルボキシ基当量を一致させるか、カルボキシ基当量より水酸基当量をやや過剰にして一括で反応させることにより製造できる。
 ポリエステルの製造において、前記反応成分の反応は、必要に応じてエステル化触媒の存在下で、例えば170~250℃の温度範囲内で10~25時間の範囲でエステル化反応させるとよい。
 尚、エステル化反応の温度、時間などの条件は特に限定されず、適宜設定してよい。
 前記エステル化触媒としては、例えば、テトライソプロピルチタネート、テトラブチルチタネート等のチタン系触媒;酢酸亜鉛等の亜鉛系触媒;オクチル酸錫、ジブチル錫オキサイド等のスズ系触媒;p-トルエンスルホン酸等の有機スルホン酸系触媒などが挙げられる。
 前記エステル化触媒の使用量は、適宜設定すればよいが、通常、反応成分の全量100質量部に対して、0.0001~0.1質量部の範囲で使用する。
[活性エネルギー線硬化型インキ用組成物]
 本発明の活性エネルギー線硬化型インキ用組成物(以下、単に「本発明のインキ用組成物」という場合がある)は、本発明のインキ用樹脂を含有する。
 本発明のインキ用樹脂は、インキ用組成物のバインダー樹脂として機能し、樹脂自体が高い弾性を有し、且つ、顔料との高い親和性を有するのでインキ用組成物に高い流動性を与えることができる。
 本発明のインキ用組成物における本発明のインキ用樹脂の含有量は、例えばインキ用組成物固形分の1~50質量%の範囲であり、好ましくは5~40質量%の範囲であり、より好ましくは5~30質量%の範囲である。
 尚、本発明において「固形分」とは、本発明のインキ用組成物から溶剤を除いた成分の合計量のことをいう。
 本発明のインキ用組成物は、活性エネルギー線硬化性モノマーを含有する。
 活性エネルギー線硬化性モノマーは、希釈剤として機能し、例えば炭素炭素不飽和二重結合を有するモノマーおよび/又は炭素炭素不飽和二重結合を有するオリゴマーであり、活性エネルギー線硬化型インキにおいて公知のモノマーおよび/又はオリゴマーを使用できる。
 活性エネルギー線硬化性モノマーは、好ましくは単官能(メタ)アクリレートおよび/又は多官能(メタ)アクリレートである。
 単官能(メタ)アクリレートの具体例としては、エチル(メタ)アクリレート、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、ノニル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、トリデシル(メタ)アクリレート、ヘキサデシル(メタ)アクリレート、オクタデシル(メタ)アクリレート、イソアミル(メタ)アクリレート、イソデシル(メタ)アクリレート、イソステアリル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、メトキシエチル(メタ)アクリレート、ブトキシエチル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、フェノキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、ノニルフェノキシエチル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、グリシジル(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-ヒドロキシー3-フェノキシプロピル(メタ)アクリレート、3-クロロ-2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ノニルフェノキシエチルテトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、イソボルニル(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、ジシクロペンテニロキシエチル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
 多官能(メタ)アクリレートのうち、2官能(メタ)アクリレートの具体例としては、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレートなどのアルキレングリコールジ(メタ)アクリレート;ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレートなどのポリアルキレングリコールジ(メタ)アクリレート;1,4-ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,6-ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、1,9-ノナンジオールジ(メタ)アクリレート、ジシクロペンタジエンジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールアジペートジ(メタ)アクリレート、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、トリシクロデカンジメタノールジ(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニルジ(メタ)アクリレート;ペンタエリスリトールジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAエチレンオキサイド(EO)付加ジアクリレート、カプロラクトン変性ジシクロペンテニルジ(メタ)アクリレート、エチレンオキシド変性リン酸ジ(メタ)アクリレート、アリル化シクロヘキシルジ(メタ)アクリレート、イソシアヌレートジ(メタ)アクリレートまたはそれらのアルキレンオキシド変性体、ジビニルベンゼン、ブタンジオール-1,4-ジビニルエーテル、シクロヘキサンジメタノールジビニルエーテル、ジエチレングリコールジビニルエーテル、ジプロピレングリコールジビニルエーテルジプロピレングリコールジビニルエーテル、ヘキサンジオールジビニルエーテル、トリエチレングリコールジビニルエーテル、フェニルグリシジルエーテルアクリレートヘキサメチレンジイソシアネートウレタンプレポリマー、フェニルグリシジルエーテルアクリレートトルエンジイソシアネートウレタンプレポリマー等が挙げられる。
 多官能(メタ)アクリレートのうち、3官能以上の(メタ)アクリレートの具体例としては、トリメチロールプロパントリ(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、トリス(アクリロキシエチル)イソシアヌレート、またはこれらのアルキレンオキシド変性体、イソシアヌル酸アルキレンオキシド変性体のトリ(メタ)アクリレート等の3官能(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、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート又はこれらのアルキレンオキシド変性体等の4官能(メタ)アクリレート;ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート又はこれらのアルキレンオキシド変性体等の5官能(メタ)アクリレート;ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレートヘキサメチレンジイソシアネートウレタンプレポリマー、カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート又はこれらのアルキレンオキシド変性体等の6官能(メタ)アクリレート等が挙げられる。
 活性エネルギー線硬化性モノマーは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
 活性エネルギー線硬化性モノマーのなかでも、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレートのアルキレンキシド変性体、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(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリレート基を3つ以上有するモノマーである3官能以上の(メタ)アクリレートは、基材が上質紙、コート紙、アート紙、模造紙、薄紙、厚紙等の紙への印刷用途において、硬化性や強度の向上に大きく寄与することができるので好ましい。
 (メタ)アクリレート基を3つ以上有する多官能(メタ)アクリレートモノマーは反応性が高いため、硬化性に優れるが、流動性が悪い傾向にある。本発明のインキ用樹脂は、ロジン骨格を導入し、さらに酸価を10mgKOH/g超とすることで顔料との親和性が向上するため、上記多官能(メタ)アクリレートモノマーを使用しても本発明のインキ組成物の流動性を担保することができる。
 活性エネルギー線硬化性モノマーとして3官能以上の(メタ)アクリレートを使用する場合、3官能以上の(メタ)アクリレートの含有量は、例えばインキ用組成物の固形分の15~75質量%の範囲とするとよく、好ましくは20~70質量%の範囲であり、さらに好ましくは25~65質量%の範囲である。
 尚、基材がプラスチックの場合は、3官能以上の(メタ)アクリレートの含有量をインキ組成物の固形分の0~50質量%の範囲とするとよい。
 活性エネルギー線硬化性モノマーとして3官能以上の(メタ)アクリレートを使用する場合、3官能以上の(メタ)アクリレートの含有量は、例えば本発明のインキ用樹脂100質量部に対して、例えば20~210質量部の範囲であり、好ましくは30~200質量部の範囲であり、さらに好ましくは40~190質量部の範囲である。
 本発明のインキ用組成物は、例えば、本発明のインキ用樹脂を活性エネルギー線硬化性モノマーに溶解させ、この溶液に酸化防止剤、重合禁止剤等を添加することで、インキバインダー組成物(ワニス)として調製できる。
 以下、これら成分を説明するが、いずれの成分も使用は1種単独でも2種以上の併用でもよい。
 酸化防止剤の具体例としては、ヒンダードフェノール系酸化防止剤、ヒンダードアミン系酸化防止剤、有機硫黄系酸化防止剤、リン酸エステル系酸化防止剤等が挙げられる。
 上記酸化防止剤の含有量は、目的の用途に応じて適宜設定すればよく、例えばワニスの固形分の0.1~5質量%の範囲とするとよい。
 重合禁止剤の具体例としては、(アルキル)フェノール、ハイドロキノン、メトキノン、カテコール、レゾルシン、p-メトキシフェノール、t-ブチルカテコール、t-ブチルハイドロキノン、ピロガロール、1,1-ピクリルヒドラジル、フェノチアジン、p-ベンゾキノン、ニトロソベンゼン、2,5-ジ-tert-ブチル-p-ベンゾキノン、ジチオベンゾイルジスルフィド、ピクリン酸、クペロン、カプフェロン、アルミニウムN-ニトロソフェニルヒドロキシルアミン、トリ-p-ニトロフェニルメチル、N-(3-オキシアニリノ-1,3-ジメチルブチリデン)アニリンオキシド、ジブチルクレゾール、シクロヘキサノンオキシムクレゾール、グアヤコール、o-イソプロピルフェノール、ブチラルドキシム、メチルエチルケトキシム、シクロヘキサノンオキシム、ジメチルジチオカルバミン酸銅、ジブチルジチオカルバミン酸銅等が挙げられる。
 上記重合禁止剤の含有量は、目的の用途に応じて適宜設定すればよく、例えばワニスの固形分の0.1~5質量%の範囲とするとよい。
[インキ組成物]
 本発明のインキ組成物は、本発明の活性エネルギー線硬化型インキ用組成物を含有するものであり、本発明の活性エネルギー線硬化型インキ用組成物(ワニス)に体質顔料、顔料、光重合開始剤、光増感剤、シリコン系添加剤、ワックス等を添加してすることで調製できる。
 尚、インキ組成物を調製する際には、ワニス調製の際に用いたインキ用樹脂、活性エネルギー線硬化性モノマー、酸化防止剤、重合禁止剤等を追加で加えてもよい。
 以下、これら成分を説明するが、いずれの成分も使用は1種単独でも2種以上の併用でもよい。
 体質顔料の具体例としては、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、カオリンクレー、タルク、ベントナイト、マイカ、硫酸バリウム、シリカ、水酸化アルミニウム、酸化チタン、グラファイト、亜鉛華、炭酸石灰粉、珪藻土、アルミナホワイト、ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸カルシウム、バライト粉、砥の粉、シリコーン、ガラスビーズなどの無機微粒子が挙げられる。
 これら無機微粒子は、インキの流動性調整、ミスチング防止、紙等の印刷基材への浸透防止といった効果に加え、冬季等の低温条件下の印刷時や高速印刷時に発生する紙剥けのトラブルを抑制する効果を付加することができる。
 上記体質顔料の含有量は、目的の用途に応じて適宜設定すればよく、例えばインキ組成物の固形分の1~10質量%の範囲とするとよく、好ましくは1~6質量%の範囲である。
 顔料の具体例としては、酸化鉄、カーボンブラック等の無機顔料;キナクリドン顔料、キナクリドンキノン顔料、ジオキサジン顔料、フタロシアニン顔料、アントラピリミジン顔料、アンサンスロン顔料、インダンスロン顔料、フラバンスロン顔料、ペリレン顔料、ジケトピロロピロール顔料、ペリノン顔料、キノフタロン顔料、アントラキノン顔料、チオインジゴ顔料、ベンツイミダゾロン顔料、アゾ顔料等の有機顔料が挙げれる。
 上記顔料の含有量は、目的の用途に応じて適宜設定すればよく、例えばインキ組成物の固形分の1~50質量%の範囲とするとよく、好ましくは10~30質量%の範囲である。
 光重合開始剤としては、α-アミノアルキルフェノン化合物、アシルフォスフィンオキサイド化合物、ベンゾフェノン化合物、チオキサントン化合物、ケトクマリン化合物、ヒドロキシアセトフェノン化合物、ベンジルジメチルケタール化合物等を挙げることができる。
 光重合開始剤であるα-アミノアルキルフェノン化合物の具体例としては、2-(ジメチルアミノ)-2-メチル-1-[4-(4-モルフォリニル)フェニル]-3-フェニル-1-プロパノン、1-ブタノン,2-(ジメチルアミノ)-1-[4-(4-モルフォリニル)フェニル]-2-(フェニルメチル)-,(2S)-、2-(ジメチルアミノ)-2-メチル-3-(4-メチルフェニル)-1-[4-(4-モルフォリニル)フェニル]-1-プロパノン、2-(ジメチルアミノ)-1-[4-(4-モルフォリニル)フェニル]-2-(フェニルメチル)-1-ペンタノン、2-(ジメチルアミノ)-2-[(4-エチルフェニル)メチル]-1-[4-(4-モルフォリニル)フェニル]-1-ブタノン、2-(ジメチルアミノ)-2-[(4-ヒドロキシフェニル)メチル]-1-[4-(4-モルフォリニル)フェニル]-1-ブタノン、2-[(4-ブチルフェニル)メチル]-2-(ジメチルアミノ)-1-[4-(4-モルフォリニル)フェニル]-1-ブタノン、1-ブタノン,2-(ジメチルアミノ)-1-[4-(4-モルフォリニル)フェニル]-2-[(4-プロピルフェニル)メチル]-、2-(ジメチルアミノ)-1-[4-(4-モルフォリニル)フェニル]-2-フェニル-1-ブタノン、3-(ジメチルアミノ)-1-[4-(4-モルフォリニル)フェニル]-3-(フェニルメチル)-2-ペンタノン、2-(ジメチルアミノ)-2-エチル-1-[4-(4-モルフォリニル)フェニル]-4-フェニル-1-ブタノン、3-(ジメチルアミノ)-1-[4-(4-モルフォリニル)フェニル]-3-フェニル-2-ブタノン、1-(4-メルカプトフェニル)-2-メチル-2-(4-モルフォリニル)-1-プロパノン、1-[4-(エチルチオ)フェニル]-2-メチル-2-(4-モルフォリニル)-1-プロパノン、ジメチル[4-[2-メチル-2-(4-モルフォリニル)-1-オキソプロピル]フェニル]サルフォニウム、2-メチル-1-[4-[(1-メチルエチル)チオ]フェニル]-2-(4-モルフォリニル)-1-プロパノン、エチルメチル[4-[2-メチル-2-(4-モルフォリニル)-1-オキソプロピル]フェニル]サルフォニウム、2-ベンジル-2-ジメチルアミノ-1-(4-モルフォリノフェニル)-ブタノン-1、2-ジメチルアミノ-2-(4-メチル-ベンジル)-1-(4-モルフォリン-4-イル-フェニル)-ブタン-1-オン、2-メチル-1-[4-(メチルチオ)フェニル]-2-モルフォリノプロパン-1-オン、2-ベンジル-2-ジメチルアミノ-1-(4-ピペリジニルフェニル)-1-ブタノン、1-(ビフェニル-4-イル)-2-メチル-2-モルフォリノプロパン-1-オン、1-(4-メトキシフェニル)-2-メチル-2-モルフォリン-4-イル-プロパン-1-オン、ポリエチレングリコール(200)ジ(β-4[4-(2-ジメチルアミノ-2-ベンジル)ブタノニルフェニル]ピペラジンプロピオネート等が挙げられる。
 光重合開始剤であるアシルフォスフィンオキサイド化合物としては、下記一般式(1)で表される化合物が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
(前記一般式(1)中、
 R~Rは、それぞれ独立に、水素原子又は炭素原子数1~6のアルキル基であり、
 Yは、炭素原子数1~6のアルキル基又は下記一般式(2)で表される基であり、
 Yは、炭素原子数1~6のアルキル基、炭素原子数1~6のアルコキシ基、(ポリ)アルコキシアルキル基(アルコキシアルキル基部分は炭素原子数2~12のアルコキシアルキル基)、フェニル基、又は下記一般式(3)で表される基であり、
 Yは、フェニル基又は下記一般式(2)で表される基である。)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
(前記一般式(2)および(3)中、
 R~R13は、それぞれ独立に、水素原子又は炭素原子数1~6のアルキル基であり、
 R14およびR15は、それぞれ独立に、炭素原子数1~6のアルキレン基又は(ポリ)オキシアルキレン基(アルキレン基部分は炭素原子数1~6のアルキレン基)であり、
 Y11は、炭素原子数1~6のアルキル基又は前記一般式(2)で表される基であり、
 Y33は、フェニル基又は前記一般式(2)で表される基であり、
 *は結合位置を示す。)
 R~R13の炭素原子数1~6のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基またはヘキシル基等が挙げられる。
 R14およびR15の炭素原子数1~6のアルキレン基としては、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ペンチレン基またはヘキシレン基等が挙げられる。
 前記一般式(1)で表されるアシルフォスフィンオキサイド化合物のうち、R、RおよびRがメチル基であり、RおよびYが水素原子であり、Yがエチル基であり、Yがフェニル基であるエチルフェニル(2,4,6-トリメチルベンゾイル)フォスフィネートが好ましい。
 エチルフェニル(2,4,6-トリメチルベンゾイル)フォスフィネートは、市販品としてTPO-L(#CAS 84434-11-7、SARTOMER社製)として入手可能である。
 前記一般式(1)で表されるアシルフォスフィンオキサイド化合物のうち、R、RおよびRがメチル基であり、Rは水素原子であり、Yが炭素原子数2のポリアルコキシメチル基、Yが一般式(2)で表される構造部位で示され、R、RおよびRがメチル基であり、RおよびRが水素原子である化合物が好ましい。
 当該化合物は、市販品としてOmnirad 820(IGM Resins B.V.社製)として入手可能である。
 前記一般式(1)で表されるアシルフォスフィンオキサイド化合物のうち、R、RおよびRがメチル基であり、Rが水素原子であり、Yが一般式(2)で表される構造部位で示され、R~Rが水素原子であり、Yがエチル基であり、Yがフェニル基であるエチル(3-ベンゾイル-2,4,6-トリメチルベンゾイル)(フェニル)フォスフィネートが好ましい。
 エチル(3-ベンゾイル-2,4,6-トリメチルベンゾイル)(フェニル)フォスフィネートは、市販品としてSpeedCure XKm(#CAS 1539267-56-5、SARTOMER社製)として入手可能である。
 前記一般式(1)で表されるアシルフォスフィンオキサイド化合物のうち、R、RおよびRがメチル基であり、RおよびYが水素原子であり、Yがフェニル基であり、Yが一般式(3)で表される基であり、R10、R11およびR13がメチル基であり、R12およびY11が水素原子であり、Y33がフェニル基であり、R14およびR15が炭素原子数2の(ポリ)オキシアルキレン基である化合物が好ましい。
 当該化合物は、市販品としてOmnipol TP(#CAS 1834525-17-5、IGM Resins B.V.社製)として入手可能である。
 光重合開始剤であるベンゾフェノン化合物としては、4,4’-ジアルキルアミノベンゾフェノン(例えば4,4’-ビス-(ジメチルアミノ)ベンゾフェノン、4,4’-ビス-(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン)、4-ベンゾイル-4’-メチルジフェニルスルフィド、4-メチルベンゾフェノン等が挙げられ、なかでも4,4’-ビス-(ジエチルアミノ)ベンゾフェノンが好ましい。
 光重合開始剤であるチオキサントン化合物としては、2,4-ジエチルチオキサントン、2,4-ジメチルチオキサントン、2,4-ジイソプロピルチオキサントン、2-イソプロピルチオキサントン、4-ジイソプロピルチオキサントン、2-イソプロピルチオキサントン、4-イソプロピルチオキサントン、2,4-ジクロロチオキサントン、2-クロロチオキサントン、1-クロロ-4-プロポキシチオキサントン、2-ヒドロキシ-3-(3,4-ジメチル-9-オキソ-9Hチオキサントン-2-イロキシ-N,N,N-トリメチル-1-プロパンアミン塩酸塩等が挙げられる。これらのうち、2,4-ジエチルチオキサントン、2,4-ジメチルチオキサントン、2,4-ジクロロチオキサントン、1-クロロ-4-プロポキシチオキサントン、2-クロロチオキサントン、2-イソプロピルチオキサントンが好ましい。
 光重合開始剤であるケトクマリン化合物としては、3-ベンゾイルクマリン、3-(4-メトキシベンゾイル)クマリン、3-ベンゾイル-7-メトキシクマリン、3-(4-メトキシベンゾイル)7-メトキシ-3-クマリン、3-アセチル-7-ジメチルアミノクマリン、3-ベンゾイル-7-ジメチルアミノクマリン、3,3’-クマリノケトン、3,3’-ビス(7-ジエチルアミノクマリノ)ケトン等を挙げることができる。
 光重合開始剤であるヒドロキシアセトフェノン化合物としては、フェニル(2,4,6-トリメチルベンゾイル)ホスフィン酸エチル、1-ヒドロキシ-シクロヘキシルフェニルケトン、1-[4-(2-ヒドロキシエトキシ)-フェニル]-2-ヒドロキシ-2-メチル-1-プロパン-1-オン、2-ヒドロキシ-1-{4-[4-(2-ヒドロキシ-2-メチル-プロピオニル)-ベンジル]フェニル}-2-メチル-プロパン-1-オン、2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニルプロパン-1-オン等が挙げられる。
 光重合開始剤であるベンジルジメチルケタール化合物としては、2,2-ジメトキシ-2-フェニルアセトフェノンが挙げられる。
 上記光重合開始剤の含有量は、目的の用途に応じて適宜設定すればよく、例えばインキ組成物の固形分の1~20質量%の範囲とするとよく、好ましくは5~15質量%の範囲である。
 光増感剤の具体例としては、脂肪族アミン、芳香族アミン等のアミン化合物、o-トリルチオ尿素等の尿素化合物、ナトリウムジエチルジチオホスフェート、s-ベンジルイソチウロニウム-p-トルエンスルホネート等の硫黄化合物等が挙げられる。
 上記光増感剤の含有量は、目的の用途に応じて適宜設定すればよく、例えばインキ組成物の固形分の1~20質量%の範囲とするとよく、好ましくは1~10質量%の範囲である。
 シリコン系添加剤の具体例としては、例えば、ジメチルポリシロキサン、メチルフェニルポリシロキサン、環状ジメチルポリシロキサン、メチルハイドロゲンポリシロキサン、ポリエーテル変性ジメチルポリシロキサン共重合体、ポリエステル変性ジメチルポリシロキサン共重合体、フッ素変性ジメチルポリシロキサン共重合体、アミノ変性ジメチルポリシロキサン共重合体等のアルキル基やフェニル基を有するポリオルガノシロキサン、ポリエーテル変性アクリル基を有するポリジメチルシロキサン、ポリエステル変性アクリル基を有するポリジメチルシロキサンなどが挙げられる。
 シリコン系添加剤は印刷物に滑り性を付与する目的で添加されるものであり、上記シリコン系添加剤の含有量は、目的の用途に応じて適宜設定すればよい。
 ワックスの具体例としては、パラフィンワックス、カルナバワックス、みつろう、マイクロクリスタリンワックス、ポリエチレンワックス、酸化ポリエチレンワックス、ポリテトラフルオロエチレンワックス、アマイドワックスなどのワックス、ヤシ油脂肪酸や大豆油脂肪酸などの原子炭素原子数8~18程度の範囲にある脂肪酸等を挙げることができる。
 ワックスは硬化性を向上させる目的で添加されるものであり、上記ワックスの含有量は、目的の用途に応じて適宜設定すればよい。
 本発明のインキ組成物は、上記以外にも顔料分散剤、金属錯体(キレート剤)、光開始助剤、硬化促進剤(ナフテン酸コバルトなど)、充填剤、増粘剤、発泡剤、酸化防止剤(トコフェロール、ブチルヒドロキシアニソール、ジブチルヒドロキシトルエンなど)、難燃剤、紫外線吸収剤、抗菌剤等の公知の添加剤を含有してもよい。
 本発明のインキ組成物は、無溶剤で使用することもできるし、必要に応じて適当な溶媒を使用してもよい。本発明のインキ組成物の溶媒としては、上記各成分と反応しないものであれば特に限定されない。
 本発明のインキ組成物は、公知の方法で製造することができ、例えば本発明のインキ組成物の各成分をニーダー、三本ロール、アトライター、サンドミル、ゲートミキサーなどの練肉、混合、調整機を用いて製造できる。
[インキ組成物を用いた印刷]
 本発明のインキ組成物を公知の方法により基材に塗布した後、得られた塗膜を活性エネルギー線を照射することにより硬化させることで印刷を実施できる。
 上記基材としては、特に制限されず、例えば、非塗工紙(上質紙など)、塗工紙(微塗工紙、アート紙、コート紙、軽量コート紙、キャストコート紙など)、板紙(白板紙、ボールコートなど)、合成紙、アルミ蒸着紙、プラスチックシートなどが挙げられる。
 塗布方法としては、特に制限されず、公知の印刷方法、例えば、スクリーン印刷、オフセット印刷、フレキソ印刷、ロール印刷などが採用される。
 活性エネルギー線の照射源としては、例えば、殺菌灯、紫外線用蛍光灯、紫外線発光ダイオード(UV-LED)、カーボンアーク、キセノンランプ、複写用高圧水、中圧又は高圧水銀灯、超高圧水銀灯、無電極ランプ、メタルハライドランプ、自然光等を光源とする紫外線が挙げられる。これらのなかでも、紫外線発光ダイオード(UV-LED)は、そのピーク波長が好ましくは350~420nmの範囲であり、積算光量が好ましくは5mJ/cm~200mJ/cmの範囲である。
 本発明のインキ組成物は平板印刷、凸版印刷、凹版印刷、孔版印刷等どの印刷方式も制限無く使用できる。なかでも、平版印刷(湿し水を使用する平版印刷や湿し水を使用しない水無し平版印刷)について、当該平版に付けられたインキをブランケット等の中間転写体に転写した後、被印刷体に転写(オフセット)する方式を組み合わせた平版オフセット印刷に好適に使用できる。
 本発明のインキ用樹脂が高い流動性を有することから、インキを印刷版上に安定的に供給できるため、「つぼ上がり」等の印刷トラブルを起こすことなく安定した品質の印刷物を生産することができる。
 以下、実施例と比較例とにより、本発明を具体的に説明する。
 尚、本発明は下記実施例に限定されない。
 本願実施例において、酸価および水酸基価の値は、下記方法により評価した値である。
[酸価の測定方法]
 JIS K0070-1992に準じた方法により測定した。
[水酸基価の測定方法]
 JIS K0070-1992に準じた方法により測定した。
 本願実施例において、ポリエステルの数平均分子量および重量平均分子量は、GPC測定に基づきポリスチレン換算した値であり、測定条件は下記の通りである。
[GPC測定条件]
 測定装置:東ソー株式会社製高速GPC装置「HLC-8420GPC」
 カラム:東ソー株式会社製「TSKgel SuperMultiporeHZ-H」×2本
 検出器:RI(示差屈折計)
 データ処理:東ソー株式会社製「EcoSEC Data Analysis バージョン1.07」
 カラム温度:40℃
 展開溶媒:テトラヒドロフラン
 流速:0.35mL/分
 測定試料:試料7.5mgを10mlのテトラヒドロフランに溶解し、得られた溶液をマイクロフィルターでろ過したものを測定試料とした。
 試料注入量:20μl
 標準物質:東ソー株式会社製「PStQuick MP-H」
 本願実施例において、酸変性ロジン(主成分マレオピマール酸)の含有量は、13C-NMR測定よって評価した。測定条件は下記の通りである。
13C-NMR測定条件]
測定装置:日本電子製 核磁気共鳴装置 AL400・ECA500
積算:400回
測定温度:室温
NNEモード
試料濃度:30wt%重クロロホルム溶液
緩和試薬:トリス(2,4-ペンタンジオナト)クロム(III)
(合成実施例1:ポリエステル樹脂A1の調製)
 ガムロジン279.2g、無水マレイン酸85.0gを、温度計、撹拌器、及び還流冷却器を付した内容積1リットルの四ツ口フラスコに仕込み、窒素気流下で攪拌しながら180℃まで段階的に昇温した。その後1時間180℃で加熱を続けることで、マレオピマール酸を50質量%以上含有するマレイン酸変性ロジンを得た。
 加熱を停止し、上記フラスコに安息香酸137.7g、ジエチレングリコール127.0g、ペンタエリスリトール70.8g、エステル化触媒としてテトライソプロピルチタネート0.35gを仕込み、窒素気流下で攪拌しながら250℃まで段階的に昇温した。その後250℃で加熱を続け、生成する水を連続的に除去することで、ポリエステル樹脂A1(酸価27.3、水酸基価56.6、重量平均分子量164,340)を得た。
(合成実施例2:ポリエステル樹脂A2の調製)
 ガムロジン286.8g、無水マレイン酸87.3gを、温度計、撹拌器、及び還流冷却器を付した内容積1リットルの四ツ口フラスコに仕込み、窒素気流下で攪拌しながら180℃まで段階的に昇温した。その後1時間180℃で加熱を続けることで、マレオピマール酸を50質量%以上含有するマレイン酸変性ロジンを得た。
 加熱を停止し、上記フラスコに安息香酸141.4g、ジエチレングリコール77.5g、ペンタエリスリトール106.7g、エステル化触媒としてテトライソプロピルチタネート0.35gを仕込み、窒素気流下で攪拌しながら250℃まで段階的に昇温した。その後250℃で加熱を続け、生成する水を連続的に除去することで、ポリエステル樹脂A2(酸価34.7、水酸基価80.4、重量平均分子量243,360)を得た。
(合成実施例3:ポリエステル樹脂A3の調製)
 ガムロジン316.1g、無水マレイン酸96.3gを、温度計、撹拌器、及び還流冷却器を付した内容積1リットルの四ツ口フラスコに仕込み、窒素気流下で攪拌しながら180℃まで段階的に昇温した。その後1時間180℃で加熱を続けることで、マレオピマール酸を50質量%以上含有するマレイン酸変性ロジンを得た。
 加熱を停止し、上記フラスコ内に安息香酸131.9g、グリセリン155.5g、エステル化触媒としてテトライソプロピルチタネート0.35gを仕込み、窒素気流下で攪拌しながら250℃まで段階的に昇温した。その後250℃で加熱を続け、生成する水を連続的に除去することで、ポリエステル樹脂A3(酸価30.7、水酸基価121.4、重量平均分子量17,730)を得た。
(合成比較例1:ポリエステル樹脂A1’の調製)
 不均化ロジン406.0g、安息香酸44.1g、テトラヒドロ無水フタル酸146.3g、プロピレングリコール35.7g、グリセリン63.0g、トリメチロールプロパン5.6g、エステル化触媒としてテトライソプロピルチタネート0.35gを、温度計、撹拌器、及び還流冷却器を付した内容積1リットルの四ツ口フラスコに仕込み、窒素気流下で攪拌しながら230℃まで段階的に昇温した。その後230℃で加熱を続け、生成する水を連続的に除去することで、ポリエステル樹脂A1’(酸価13.2、水酸基価28.9、重量平均分子量15,940)を得た。
(合成比較例2:ポリエステル樹脂A2’の調製)
 ガムロジン160.7g、無水マレイン酸48.9gを、温度計、撹拌器、及び還流冷却器を付した内容積1リットルの四ツ口フラスコに仕込み、窒素気流下で攪拌しながら180℃まで段階的に昇温した。その後1時間180℃で加熱を続けることで、マレオピマール酸を50質量%以上含有するマレイン酸変性ロジンを得た。
 加熱を停止し、上記フラスコ内にテレフタル酸232.1g、ジエチレングリコール230.8g、ペンタエリスリトール27.2g、エステル化触媒としてテトライソプロピルチタネート0.35gを仕込み、窒素気流下で攪拌しながら250℃まで段階的に昇温した。その後250℃で加熱を続け、生成する水を連続的に除去することで、ポリエステル樹脂A2’(酸価24.7、水酸基価88.0、重量平均分子量109,180)を得た。
(合成比較例3:ポリエステル樹脂A3’の調製)
 ガムロジン269.3g、無水マレイン酸82.0gを、温度計、撹拌器、及び還流冷却器を付した内容積1リットルの四ツ口フラスコに仕込み、窒素気流下で攪拌しながら180℃まで段階的に昇温した。その後1時間180℃で加熱を続けることで、マレオピマール酸を50質量%以上含有するマレイン酸変性ロジンを得た。
 加熱を停止し、上記フラスコ内に安息香酸191.6g、ペンタエリスリトール156.8g、エステル化触媒としてテトライソプロピルチタネート0.35gを仕込み、窒素気流下で攪拌しながら250℃まで段階的に昇温した。その後250℃で加熱を続け、生成する水を連続的に除去したところ、酸価が10を切った時点で樹脂がゲル化した。
(実施例1-6および比較例1-8:活性エネルギー線硬化型インキの調製と評価)
 表1および2に示すバインダー樹脂およびエチレンオキシド変性トリメチロールプロパントリアクリレート(MIWON社製「MIRAMER M3130」)を表1および2に示す割合で、温度計、攪拌器および還流冷却器を備える内容積1.0リットルの四ツ口フラスコに仕込み、空気流下で攪拌しながら100℃まで昇温した。100℃にて1時間攪拌を続けた後、80メッシュのフィルターでろ過し、活性エネルギー線硬化型ワニスを調製した。
 尚、ポリエステル樹脂A3’はゲル化したため、ワニスの製造には用いなかった。
 調製したワニスと各成分を表1および2に示す割合で配合し、ミキサー(単軸ディゾールバー)を用いて攪拌した後、配合物を3本ロールミルを用いて練肉し、活性エネルギー線硬化型インキを調製した。得られた印刷インキについて、種々の評価を行った。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
 表1および2において、各成分は以下の通りである。
 ジアリルフタレート樹脂:ダイソーダップA(大阪ソーダ株式会社製)
 ポリウレタンアクリレート樹脂:V-4910(DIC株式会社製)
 S-381 N1:Shamrock Technologies製のハイドロカーボンワックス
 ハイフィラー♯5000PJ:タルク粉末(松村産業株式会社製)
 MIRAMER M3130:トリメチロールプロパンエチレンオキサイド変性トリアクリレート(MIWON社製)
 MIRAMER M600:ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(MIWON社製)
 カーボンスペシャルブラック250:カーボンブラック顔料(エボニックジャパン株式会社製)
 Fastgen Yellow:アゾ顔料(DIC株式会社製)
 Omnirad TPO:ジフェニル(2,4,6-トリメチルベンゾイル)フォスフィンオキシド(IGM社製)
 Omnirad EMK:ジフェニル(2,4,6-トリメチルベンゾイル)フォスフィンオキシド(IGM社製)
 ソルスパーズ 24000GR:分散剤(Lubrizol社製)
 64X0008-2:ニトロソアミン系安定剤(DIC株式会社製)
 ESS-246:ポリウレタンアクリレート系分散剤(DIC株式会社製)
(ミスチング性)
 東洋精機製インコメーター上に1.35mlの調製した活性エネルギー線硬化性インキを塗布し、機械下部及び後方部にそれぞれコート紙(57.5kg、A判、王子製紙株式会社製「OKトップコートプラス」)を設置し、1200rpmで3分間回転させた。その後、設置した紙上に飛んだインキの量からミスチング性を下記に示す基準で目視評価した。
  5:まったく飛んでいない。
  4:飛んではいるが、少ない。
  3:飛んではいるが、品質上印刷可能である
  2:飛んでいる量が多い
  1:著しく飛んでいる
(紙剥け)
 紫外線照射装置(出力160W/cm、3灯使用、アイグラフィックス株式会社製「水冷メタルハライドランプ」)を搭載したオフセット印刷機(小森コーポレーション株式会社製「リスロンG40」)を用いて、インキ壷と壷ローラーの間のクリアランスを2-3μmに調整した後、絵柄ベタ部のベタ濃度を墨濃度1.7(X-Rite社製SpectroEye濃度計で計測)で均一に濃度合わせした上で、毎時15000枚の印刷速度にてオフセット印刷を実施した。印刷用紙にはコート紙(57.5kg、A判、王子製紙株式会社製「OKトップコートプラス」)を使用した。
 版面に供給される湿し水は、水道水98質量%とエッチ液(DIC株式会社製「Presarto-SU」)2質量%を混合した水溶液を用いた。
 印刷物に紙剥けが発生する程度を下記に示す基準で目視評価した。
  5:印刷物に紙剥けが全く見られない。
  4:印刷物に紙剥けが僅かに見られる。
  3:印刷物に紙剥けが多少見られるが、品質に影響がない程度である。
  2:印刷物に紙剥けが見られる。
  1:印刷物の紙剥けが顕著である。
(インキ流動性)
 調製したインキの流動性について、スプレッドメーター法(平行板粘度計)によりJIS K5101,5701に則った方法で測定を実施した。具体的には、水平に置いた2枚の平行板の間に挟まれたインキが、荷重板の自重(115グラム)によって、同心円状に広がる特性を経時的に観察し、60秒後のインキの広がり直径をダイアメーター値(DM[mm])とし、インキ印刷適性を下記基準で評価した。
 DMが27mm未満となるインキでは、印刷機上で壺切れ、インキローラ間の転移不良といった印刷適性面での不良が発現し易くなる。
  ○:DM30mm以上
  △:DM27以上~30nm未満
  ×:DM27mm未満
 表1および2の結果から、ポリエステルA1、ポリエステルA2およびポリエステルA3を用いたインキは、いずれも弾性(ミスチング性および紙剥け)と流動性の両方に優れることが分かる。一方、酸変性ロジンを使用していないポリエステルA1’を使用したインキ、および(環状構造を有する一塩基酸ではなく)環状構造を有する二塩基酸を使用したポリエステル樹脂A2’を使用したインキでは、弾性と流動性の両立が達成できておらず、公知のジアリルフタレート樹脂およびポリウレタンアクリレート樹脂を用いたインキでも弾性と流動性の両立が達成できていないことが分かる。

Claims (10)

  1.  酸変性ロジン、環状構造を有する一塩基酸および一分子中に水酸基を3個以上有するポリオールを少なくとも反応成分とし、酸価が10mgKOH/g超のポリエステルである活性エネルギー線硬化型インキ用樹脂。
  2.  前記環状構造を有する一塩基酸が、安息香酸、フェニル酢酸、ケイ皮酸、マンデル酸、サリチル酸、アトロラクチン酸、アニス酸、トルイル酸、エチル安息香酸、イソプロピル安息香酸、ナフトエ酸、メチルナフトエ酸、アントロン酸、アダマント酸、ヘキサヒドロ安息香酸、テトラヒドロ安息香酸、ガムロジン、ウッドロジン、トール油ロジン、水添ロジンおよび不均化ロジンから選択される1種以上である請求項1に記載の活性エネルギー線硬化型インキ用樹脂。
  3.  前記酸変性ロジンが、マレオピマール酸を50質量%以上含むマレイン酸変性ロジンである請求項1又は2に記載の活性エネルギー線硬化型インキ用樹脂。
  4.  酸価が25mgKOH/g超である請求項1又は2に記載の活性エネルギー線硬化型インキ用樹脂。
  5.  水酸基価が1~200mgKOH/gの範囲である請求項1又は2に記載の活性エネルギー線硬化型インキ用樹脂。
  6.  重量平均分子量が3,000~400,000の範囲である請求項1又は2に記載の活性エネルギー線硬化型インキ用樹脂。
  7.  請求項1又は2に記載の活性エネルギー線硬化型インキ用樹脂および活性エネルギー線硬化性モノマーを含有する活性エネルギー線硬化型インキ用組成物。
  8.  前記活性エネルギー線硬化性モノマーとして(メタ)アクリレート基を3つ以上有する多官能(メタ)アクリレートモノマーを含む請求項7に記載の活性エネルギー線硬化型インキ用組成物。
  9.  請求項7又は8に記載の活性エネルギー線硬化型インキ用組成物を含有するインキ組成物。
  10.  請求項9に記載のインキ組成物を基材に印刷し、活性エネルギー線を照射して硬化させてなる印刷物。
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