JP2017171910A - 印刷用コート剤組成物及び印刷物 - Google Patents
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Abstract
Description
しかし、上記塗料を印刷方法によって基材に塗布した場合、通常、塗布後の塗膜は未硬化の状態であり、巻き取り時にブロッキングが起こる。そのため、上記塗料は、印刷方法には不向きである。仮に、塗膜を熱硬化させ、ブロッキングを防止したとしても、熱硬化ではエージング工程も必要となるため、生産の歩留まり低下の原因となる。また、ポリイソシアネート化合物を使用する熱硬化系の塗料は、ポリオールと常温でも反応が進行するので、残った塗料のポットライフが短いという欠点がある。
(1)ガラス転移温度が−80℃から−35℃の範囲であり、平均粒子径が2μmから20μmの範囲の樹脂粒子(A)を含有する。
(2)熱可塑性バインダー樹脂(B)を含有する。
(3)有機溶剤(C)を含有する。
使用可能な樹脂粒子(A)は、−80℃から35℃の範囲のガラス転移温度(以下、Tgと示す場合がある)を有し、かつ2μmから20μmの範囲の平均粒子径を有する。
樹脂粒子の平均粒子径が上記範囲内であれば、上記印刷用コート剤組成物を用いた印刷によって、視覚的なマット感を付与する優れた凹凸を有する塗膜を容易に形成することができる。一方、樹脂粒子のガラス転移温度が上記範囲内であれば、上記塗膜において、柔軟性、しっとり感、及びなめらかさといった良好な手触り感を実現ことが容易である。これは、実際に手に触れる、上記塗膜の凸部分を構成する樹脂粒子が特定範囲のTgを有することに起因する。これらのことから、特定範囲のガラス転移温度と、特定範囲の平均粒子径とを併せ持つ樹脂粒子を使用することによって、印刷用コート剤組成物を基材へ塗布して得られる塗膜において、優れた手触り感を得ることが容易となる。
より具体的には、樹脂粒子のTgが−35℃以下の場合、手触り感が硬くなるのを抑制することができる。樹脂粒子のTgが−80℃以上の場合、樹脂粒子自身の耐熱性の悪化を抑制でき、更に印刷物の耐ブロッキング性を高めることができる。また、樹脂粒子の平均粒子径が2μm以上の場合、目的とする手触り感を得ることが容易となる。樹脂粒子の平均粒子径が20μm以下の場合、塗膜の脆化を抑制することができる。
樹脂粒子(A)の平均粒子径は、2μm以上が好ましく、3μm以上がより好ましく、4μm以上が更に好ましく、5μm以上が最も好ましい。一方、上記平均粒子径は、20μm以下が好ましく、18μm以下がより好ましく、16μm以下が更に好ましく、15μm以下が特に好ましい。一実施形態において、平均粒子径は3μmから18μmの範囲であることがより好ましく、4μmから16μmの範囲が更に好ましい。
樹脂粒子(A)を構成するために、上記で例示した樹脂を単独で使用しても、2種以上を組み合わせて使用してもよい。2種以上の樹脂を組合せて使用した例として、ポリウレタンアクリル系樹脂が挙げられる。一実施形態において、樹脂粒子(A)は、ポリウレタン系樹脂、及びポリアクリル系樹脂からなる群から選択される少なくとも1種の樹脂から構成されることが好ましい。
樹脂粒子(A)は、公知の方法に従って製造することができる。また、市販品を使用してもよい。例えば、ポリアクリル系樹脂から構成される樹脂粒子として、根上工業社製の製品名「SS−010T」(Tg:−44℃、平均粒子径:10μm)を使用することができる。
例示した樹脂の中でも、一実施形態において、ポリウレタン系樹脂から構成される樹脂粒子(a−1)を使用することがより好ましい(以下、ポリウレタン系樹脂粒子(a−1)と称す)。
樹脂粒子(A)の配合量は、良好な手触り感を発現させる点から、印刷用コート剤組成物における固形成分の全重量を基準として、20〜40重量%の範囲が好ましい。上記配合量は、25〜40重量%の範囲がより好ましく、27〜37重量%の範囲が更に好ましい。
ポリウレタン系樹脂粒子(a−1)は、ポリオール(a1)由来の構造単位と、ポリイソシアネート(a2)由来の構造単位とを含むことが好ましい。このようなポリウレタン系樹脂粒子(a−1)は、ポリオール(a1)と、ポリイソシアネート(a2)との反応によって得ることができる。
使用可能なポリオール(a1)は、例えば、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリカプロラクトンポリオール、及びアクリルポリオール等が挙げられる。得られるポリウレタン系樹脂粒子(a−1)のガラス転移温度(Tg)が−80℃から−35℃となる範囲で、上記ポリオール化合物を単独で使用しても、又は2種以上を組合せて使用してもよい。
(式1)
ポリオールの数平均分子量=1000×56.1×水酸基の価数/水酸基価
二塩基酸は、例えば、アジピン酸、無水フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、マレイン酸、フマル酸、コハク酸、シュウ酸、マロン酸、ピメリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、スベリン酸、グルタル酸、1,4−シクロヘキシルジカルボン酸、ダイマー酸、及び水添ダイマー酸からなる群から選択される少なくとも1種であってよい。
ジオールは、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、ネオペンチルグリコール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、2−メチル−1,3−プロパンジオール、3,3,5−トリメチルペンタンジオール、2、4−ジエチル−1,5−ペンタンジオール、1,12−オクタデカンジオール、1,2−アルカンジオール、1,3−アルカンジオール、1−モノグリセライド、2−モノグリセライド、1−モノグリセリンエーテル、2−モノグリセリンエーテル、ダイマージオール、及び水添ダイマージオールかなる群から選択される少なくとも1種であってよい。
上記二塩基酸とジオールとの反応によって得られるポリエステルポリオールの中でも、ポリウレタン系樹脂粒子(a−1)のTgを低下させる効果の点から、アジピン酸と、分岐構造を有するジオールとからなるポリエステルポリオールが好ましい。分岐構造を有するジオールは、ネオペンチルグリコール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、2−メチル−1,3−プロパンジオール等であってよい。中でも、アジピン酸と、3−メチル−1,5−ペンタンジオールとからなるポリエステルポリオールが更に好ましい。
ポリオール(a1)として、上記ポリエステルポリオールの1種を単独で使用しても、又は2種以上を混合して使用してもよい。更に、上記二塩基酸及びジオールに加えて、水酸基を3個以上有するポリオール、カルボキシル基を3個以上有する多価カルボン酸を使用することもできる。
芳香族ジイソシアネートとしては、例えば、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、トリレンジイソシアネート(TDI)等が挙げられる。脂肪族ジイソシアネートとしては、例えば、トリメチレンジイソシアネート、テトラ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(HDI)等が挙げられる。脂環族ジイソシアネートとしては、例えば、3−イソシアネートメチル−3,5,5−トリメチルシクロヘキシルイソシアネート(IPDI)等が挙げられる。
ポリイソシアネート(a2)として、イソシアヌレート化合物(3官能)及びウレトジオン化合物(2官能)からなる群から選択される少なくとも1つを用いることもできる。上記イソシアヌレート化合物及びウレトジオン化合物は、先に例示した各種ジイソシアネート化合物から形成することもできる。また、ポリイソシアネート(a2)として、末端イソシアネート基含有ポリイソシアネート(例えば、アダクト型ポリイソシアネート、ビウレット型ポリイソシアネート等)を用いることもできる。
熱可塑性バインダー樹脂(B)は、印刷用コート剤組成物の印刷後に、固体塗膜を形成可能な樹脂を適宜選択して使用することができる。ここで「固体塗膜」とは、常温常圧で塗膜が固体であることを意味し、硬化塗膜を意味するものではない。すなわち、バインダー樹脂(B)は、加熱することで軟化して成形可能となる一方で、冷却すると固化する特性を有する熱可塑性樹脂から構成され、通常、常温常圧(25℃、1atm)において固体である。
一実施形態において、熱可塑性バインダー樹脂(B)は、ゴム弾性を有するものであってよい。この場合、樹脂のガラス転移温度は−50℃から40℃の範囲であることが好ましく、更には動的粘弾性測定において40℃での貯蔵弾性率が1〜100MPaであるものが好ましい。他の実施形態において、熱可塑性バインダー樹脂(B)は、ゴム弾性を有さないものであってよい。この場合は、樹脂のガラス転移温度は40℃〜200℃であるものが好ましい。上記いずれの熱可塑性バインダー樹脂(B)であっても、後述する有機溶剤(C)に溶解可能なものが好ましい。
中でも、ポリウレタン系樹脂(b−1)、セルロース系樹脂(b−2)、及び塩化ビニル−酢酸ビニル系共重合体(b−3)、及びケトン樹脂からなる群から選択される少なくとも1種を使用することが好ましい。ポリウレタン系樹脂(b−1)、セルロース系樹脂(b−2)、及び塩化ビニル−酢酸ビニル系共重合体(b−3)からなる群から選択される少なくとも1種を使用することがより好ましい。
一方、本開示の印刷用コート剤組成物では、熱可塑性バインダー樹脂(B)を使用する。熱可塑性バインダー樹脂(B)は、ある程度の柔軟性を有しており、かつ印刷により充分な強度の塗膜を形成することが可能である。そのため、印刷後に紫外線や電子線を用いて実施される硬化工程を必要としない。
このような観点から、一実施形態において、バインダー樹脂(B)は、(メタ)アクリレート基などの不飽和二重結合基を有さないことが好ましい。また、同様の理由から、上記熱可塑性バインダー樹脂(B)は、常温常圧において液状ではなく、また流動性を持たないことが好ましい。
通常、エネルギー線硬化性又は熱硬化性のバインダー樹脂を使用した場合、印刷後の塗膜(硬化前)は、べたつきがみられ、硬化工程前に印刷物を巻き取ることは困難である。一方、上記熱可塑性バインダー樹脂を使用した場合、塗膜を乾燥させるだけで、容易に固体塗膜を得ることができる。そのため、グラビア印刷後に、印刷物を良好に巻き取ることが可能となる。
(ポリウレタン系樹脂(b−1))
ポリウレタン系樹脂(b−1)は、特に制限はなく、例えば、ポリオール(b1)由来の構造単位とポリイソシアネート(b2)構造単位からなるイソシアネート末端基含有の構造単位が、アミン化合物(b3)由来の構造単位で連結された構造を有することが好ましい。
ポリオール(b1)中のポリエステルポリオール量が上記範囲内であると、適度な硬さと指触感を有し、手触り感に優れる印刷コート層を得ることが容易となる。
二塩基酸は、例えば、アジピン酸、無水フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、マレイン酸、フマル酸、コハク酸、シュウ酸、マロン酸、ピメリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、スベリン酸、グルタル酸、1、4−シクロヘキシルジカルボン酸、ダイマー酸、及び水添ダイマー酸からなる群から選択される少なくとも1種であってよい。
ジオールは、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、ネオペンチルグリコール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、2−メチル−1,3−プロパンジオール、3,3,5−トリメチルペンタンジオール、2、4−ジエチル−1,5−ペンタンジオール、1,12−オクタデカンジオール、1,2−アルカンジオール、1,3−アルカンジオール、1−モノグリセライド、2−モノグリセライド、1−モノグリセリンエーテル、2−モノグリセリンエーテル、ダイマージオール、及び水添ダイマージオールからなる群から選択される少なくとも1種であってよい。
上記二塩基酸とジオールとの反応によって得られるポリエステルポリオールの中でも、熱可塑性バインダー樹脂として使用する場合は、ポリウレタン系樹脂粒子(a−1)との混和性の点で、アジピン酸と、分岐構造を有するジオールからなるポリエステルポリオールが好ましい。分岐構造を有するジオールは、例えば、ネオペンチルグリコール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、2−メチル−1,3−プロパンジオール等であってよい。中でも、アジピン酸と、3−メチル−1,5−ペンタンジオールからなるポリエステルポリオールが特に好ましい。
これらのポリエステルポリオール(b−1−1)は、単独で使用しても、又は2種以上を混合して使用してもよい。更に、上記二塩基酸、及びジオールに加えて、水酸基を3個以上有するポリオール、カルボキシル基を3個以上有する多価カルボン酸を使用することもできる。
一方、耐水性を低下させないために、ポリエーテルポリオール(b−1−2)の数平均分子量は700〜3,000の範囲が好ましく、より好ましくは800〜2,500の範囲であり、更に好ましくは1,000〜2,500の範囲である。また、ポリウレタン系樹脂(b−1)の有機溶剤(C)に対する溶解性を向上する点から、ポリオール(b1)の全成分を基準として、ポリエーテルポリオール(b−1−2)の含有量は10重量%以上、60重量%以下であることが好ましい。上記含有量は、15重量%以上50重量%以下であることがより好ましく、20重量%以上40重量%以下であることが更に好ましい。
例示した化合物の中でも、ヘキサメチレンジイソシアネート、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、及び1,3−ビス(イソシアネートメチル)シクロヘキサンからなる群から選択される少なくとも1種を使用することが好ましい。一実施形態において、トリレンジイソシアネート、及びイソホロンジイソシアネートからなる群から選択される少なくとも1種を使用することが好ましく、少なくともイソホロンジイソシアネートを使用することがより好ましい。
前記アミン化合物(b3)において、ポリアミン化合物の具体例として、ジアミン化合物が挙げられる。具体例として、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、イソホロンジアミン、ジシクロヘキシルメタン−4,4’−ジアミンなどが挙げられる。他の具体例として、2−ヒドロキシエチルエチレンジアミン、2−ヒドロキシエチルプロピルジアミン、2−ヒドロキシエチルプロピレンジアミン、ジ−2−ヒドロキシエチルエチレンジアミン、ジ−2−ヒドロキシエチレンジアミン、ジ−2−ヒドロキシエチルプロピレンジアミン、2−ヒドロキシピロピルエチレンジアミン、ジ−2−ヒドロキシピロピルエチレンジアミン、ジ−2−ヒドロキシプロピルエチレンジアミンなど、分子内に水酸基を有するアミン類が挙げられる。これらのジアミン化合物は、単独で使用しても、又は2種以上を混合して使用してもよい。また、必要に応じて、ポリアミン化合物として、分子内に3以上のアミノ基を有する多官能のアミン系鎖延長剤を使用してもよい。具体的には、ジエチレントリアミン、イミノビスプロピルアミン:(IBPA、3,3’−ジアミノジプロピルアミン)、N−(3−アミノプロピル)ブタン−1,4−ジアミン:(スペルミジン)、6,6−イミノジヘキシルアミン、3,7−ジアザノナン−1,9−ジアミン、N,N’−ビス(3−アミノプロピル)エチレンジアミンが挙げられる。
一実施形態において、ポリアミン化合物は、好ましくは、エチレンジアミン、イソホロンジアミン、及びイミノビスプロピルアミンからなる群から選択される少なくとも1種である。
中でも、1級、2級のアミノ基を有するアミノアルコール類は、重合停止剤として用いる場合、高温での反応を避けて、アミノ基のみが反応するように温度を制御する必要がある。これらの重合停止剤として例示した化合物は、単独で、又は2種以上を混合して用いることができる。
別法として、ポリオール(b1)とポリイソシアネート(b2)とポリアミン化合物(b3)(及び必要に応じて重合停止剤)とを一段で反応させて、ポリウレタン系樹脂(b−1)を得る、ワンショット法など他の公知の方法を適用することもできる。また、ポリアミン化合物(b3)は、ポリオール(b1)とともに、ポリイソシアネート(b2)とのウレタン化反応で使用することもできる。
また、塗膜の手触り感を向上させる点から、一実施形態において、ポリウレタン系樹脂粒子(a−1)のガラス転移温度と、ポリウレタン系樹脂(b−1)のガラス転移温度との関係において、ポリウレタン系樹脂粒子(a−1)のガラス転移温度の方がより低温であり、かつポリウレタン系樹脂(b−1)との差が5℃から50℃の範囲であることが特に好ましい。上記ガラス転移温度の差は、より好ましくは10℃から30℃の範囲である。
上記セルロース系樹脂(b−2)としては、例えば、ニトロセルロース、ヒドロキシアルキルセルロース、カルボキシアルキルセルロース等が挙げられる。例示したセルロースにおけるアルキル基は、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ペンチル基、ヘキシル基等であってよく、これらのアルキル基が更に置換基を有していてもよい。中でも、ニトロセルロースが好ましい。分子量としては、重量平均分子量で5,000〜100,0000の範囲が好ましく、10,000〜100,000の範囲が更に好ましい。また、ガラス転移温度が120℃〜180℃であるものが好ましい。
上記塩化ビニル−酢酸ビニル系共重合体(b−3)は、少なくとも塩化ビニルと酢酸ビニルとの共重合によって得られる。分子量としては、重量平均分子量で5,000〜100,0000の範囲が好ましく、10,000〜100,000の範囲が更に好ましい。塩化ビニル−酢酸ビニル系共重合体(b−3)の全重量を基準として、酢酸ビニルの比率は、1%〜30%が好ましく、3%〜25%がより好ましく、5%〜20%が更に好ましい。
上記(メタ)アクリル系モノマーとしては、例えば、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸プロピル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸ペンチル、(メタ)アクリル酸ヘキシル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸イソオクチル、(メタ)アクリル酸デシル、(メタ)アクリル酸ドデシル、(メタ)アクリル酸テトラデシル、(メタ)アクリル酸ヘキサデシル、(メタ)アクリル酸オクタデシルなどの(メタ)アクリル酸エステルが挙げられる。例示した化合物は、アルキル基の部位に更にベンゼン環構造を有してもよい。これらの化合物は、単独で使用しても、又は2種以上を組合せて使用してもよい。
印刷用コート剤組成物を構成する有機溶剤(C)は、公知の有機溶剤を使用することができる。使用できる有機溶剤として、例えば、トルエン、キシレンといった芳香族系有機溶剤、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンといったケトン系有機溶剤、酢酸エチル、酢酸n−プロピル、酢酸イソプロピル、酢酸イソブチル、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートといったエステル系有機溶剤、メタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール、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メチルエーテルといったアルコール系有機溶剤などが挙げられる。これらは、単独で使用しても、2種以上を混合して使用してもよい。
中でも、低Tgの樹脂粒子(A)の凝集や膨潤に起因する印刷用コート剤組成物の経時安定性の点から、有機溶剤(C)は、トルエン、キシレンといった芳香族系有機溶剤を含まないこと(ノントルエン系有機溶剤)がより好ましい。また、有機溶剤(C)は、メチルエチルケトン(以下「MEK」と称す)などのケトン系有機溶剤を含まないことが更に好ましい。
このような観点から、一実施形態において、有機溶剤(C)は、エステル系有機溶剤
及びアルコール系有機溶剤からなる群から選択される少なくとも1種であることが好ましい。一実施形態において、有機溶剤(C)として、エステル系有機溶剤とアルコール系有機溶剤とを併用することが好ましい。例えば、酢酸エチルとイソプロピルアルコールとの組合せが挙げられる。有機溶剤において、エステル系有機溶剤:アルコール系有機溶剤の割合は、50:50〜90:10の範囲が好ましく、55:45〜85:15の範囲がより好ましく、60:40〜80:20の範囲が更に好ましい。
印刷用コート剤組成物は、基材との接着性を向上させる目的で、熱可塑性バインダー樹脂(A)以外の樹脂を補助的に含んでもよい。使用可能な樹脂として、例えば、塩素化ポリプロピレン樹脂等が挙げられる。補助的に使用する樹脂の含有量は、印刷用コート剤組成物の全重量を基準(100重量%)として、1〜5重量%が好ましく、1〜3重量%がより好ましい。
上記印刷用コート剤組成物は、少なくとも一部に印刷インキ層を有する各種基材の表面を覆うコート層(固体塗膜)を形成するために有効に使用することができる。コート層は、基材上の印刷インキ層の表面を保護し、更に印刷物の表面に優れた手触り感を付与することができる。印刷物の製造方法は、特に限定されない。例えば、基材上に印刷インキ組成物を印刷及び乾燥し、印刷インキ層を形成する工程と、次いで、上記基材の印刷インキ層の上に、印刷用コート剤組成物を印刷及び乾燥し、コート層(固体塗膜)を形成する工程とを有することが好ましい。
印刷物は、印刷インキ層を有する基材上に、印刷用コート剤組成物を印刷して得られる。上記基材は、例えば、プラスチック基材、紙基材等であってよい。
プラスチック基材は、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、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリ乳酸などのポリエステル、ポリスチレン、AS樹脂、ABS樹脂などのポリスチレン系樹脂、ナイロン、ポリアミド、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、セロハン、紙、アルミなどの材料からなるフィルム状基材であってよく、又は上記材料の複合材料からなるフィルム状基材であってもよい。
プラスチック基材は、シリカ、アルミナ、アルミニウムなどの無機化合物を、例えば、ポリエチレンテレフタレート、又はナイロンフィルムに蒸着した蒸着基材であってもよい。このような蒸着基材の場合にも、上記印刷方式と同様にして、印刷インキを有する蒸着基材の上に印刷用コート剤組成物を塗布し、オーブンによる乾燥によって皮膜を定着することによって、印刷物を得ることができる。
また、プラスチック基材は、金属酸化物などを表面に蒸着コート処理、及び/又はポリビニルアルコールなどでコート処理を施されていてもよい。更に、コロナ処理などの表面処理が施されていてもよい。
紙基材は、通常の紙や段ボールなどであってよい。
特に指定はないが、基材の膜厚が0.2mm〜1.0mmの範囲の場合、好適に使用できる。印刷表面となる基材の表面はコロナ処理されていてもよい。また、紙基材は、意匠性を付与させる目的で、表面がアルミなどの金属で蒸着処理されていてもよい。更に、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリオレフィン樹脂、又はその他の樹脂などで表面コート処理が施されていてもよい。更に、上記樹脂による表面コート処理に加えて、コロナ処理などの表面処理が施されていてもよい。このような基材として、例えば、コートボール紙、及びマリーコート紙などが挙げられる。
上記印刷インキ層を形成するための印刷インキ組成物の具体例として、例えば、グラビアインキ組成物、フレキソインキ組成物、オフセットインキ組成物、その他インキ組成物が挙げられ、いずれの印刷インキ組成物でもよい。中でも、グラビアインキ組成物、フレキソインキ組成物が好ましい。
有機顔料としては、アゾ系、フタロシアニン系、アントラキノン系、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、ジクトピロロピロール系、イソインドリン系などの顔料が挙げられる。また、以下に限定するものではないが、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。
印刷インキ層を形成するための印刷インキ組成物の印刷方法としては、特に限定されず、公知の方法を用いることができる。例えば、グラビア印刷法、フレキソ印刷法等が挙げられる。インキ層の厚みとしては、0.1μm〜15μmが好ましい。印刷インキ層の厚みを0.1μm以上にした場合、十分なインキ発色性を得ることが容易である。また、印刷インキ層の厚みを15μm以下にした場合、印刷インキ層の脆化を抑制することが容易である。
樹脂の各種特性の測定方法は、以下のとおりである。
(水酸基価)
樹脂中の水酸基を過剰の無水酸でエステル化又はアセチル化し、残存する酸をアルカリで逆滴定した。逆滴定から樹脂1g中の水酸基量を算出し、水酸化カリウムのmg数として換算した。より詳細には、JISK0070に従った測定方法で得た値である。
樹脂1g中に含有する酸基は、中和するのに必要となる水酸化カリウムのmg数から算出した。測定方法は既知の方法でよってよく、一般的に、JISK0070(1996年)に準じて行われる。
昭和電工社製のGPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)「Shodex GPCSystem−21」を用いて測定を行った。GPCは溶媒に溶解した物質をその分子サイズの差によって分離定量する液体クロマトグラフィーであり、溶媒としてはテトロヒドロフランを使用し、重量平均分子量の決定はポリスチレン換算で行った。
樹脂1g中に含有するアミノ基を中和するのに必要となる塩酸の当量と、同量の水酸化カリウムのmg数であり、下記の方法によって測定した。
[アミン価の測定方法]
試料を0.5〜2g精秤した(試料量:Sg)。精秤した試料にトルエン:イソプロパノール=1:1混合溶液30mLを加え溶解させた。得られた溶液を0.2mol/Lエタノール性塩酸溶液(力価:f)で滴定を行った(滴定量:AmL)。下記(式2)に従い、アミン価を求めた。
(式2) アミン価=(A×f×0.2×56.108)/S
水酸基価からポリマーが全てジオール分子であると仮定し、前述の(式1)に従って求めた。
DSC測定により求めた。測定条件は以下のとおりである。
測定機:DSC8000(パーキンエルマー社製)
プログラム:昇温速度10℃/min、温度範囲−100℃〜100℃
評価:ガラス転移が起こる温度範囲の中点の温度をガラス転移温度とした。
数平均分子量2000のアジピン酸と1,2−プロパンジオールとから得られるポリエステルジオール120部、数平均分子量2000のポリプロピレングリコール80部、イソホロンジイソシアネート23.3部、トルエンジイソシアネート18.3部、及び酢酸エチル60.4部を、窒素気流下にて、80℃で4時間にわたって反応させ、末端イソシアネートプレポリマーの溶液を得た。
次いで、イソホロンジアミン23.3部と、酢酸エチル/イソプロパノール=50/50の混合溶剤550.4部とを混合し、この混合物に、先に調製した末端イソシアネートプレポリマーの溶液を40℃で徐々に添加し、80℃で1時間にわたって反応させた。
このようにして、固形分30%、アミン価6.5mgKOH/g、重量平均分子量32000のポリウレタン系樹脂溶液PU1を得た。なお、DSC測定から求めた、ポリウレタン系樹脂のガラス転移温度は−30℃であった。
表1に示す原料を用い、合成例1と同様の方法により、ポリウレタン系樹脂溶液PU2〜PU5を得た。
<ポリオール(b1)>
ポリエステルポリオール(b1−1−1)
PMPA: アジピン酸と3−メチル−1,5−ペンタジオールの縮合物であるポリエステルジオールであり、それぞれ数平均分子量が5000、2000及び1000である(順に、クラレ社製のP5010、P2010及びP1010を使用)
PPA:アジピン酸と1,2−プロパンジオールの縮合物である数平均分子量2000のポリエステルジオール
PPG:数平均分子量2000のポリプロピレングリコール(ACG社製の2020)
その他のポリオール
PCL:ε−カプロラクトンを開環重合した数平均分子量2000のポリカプロラクトンジオール(ダイセル社製のPCL220N)
PC:3−メチル−1,5−ペンタジオールと1,6−ヘキサンジオールの重量比が9/1である数平均分子量2000のポリカーボネートジオール(クラレ社製のC2090)
TDI:トルエンジイソシアネート
IPDI:イソホロンジイソシアネート
TDImol%:イソシアネート(b2)の全成分を基準としたTDIの割合
IPDA:イソホロンジアミン
IBPA:3,3’−イミノビスプロピルアミン
2EtAm:2−エタノールアミン
IPA:イソプロパノール
MEK:メチルエチルケトン
(比較合成例1)
数平均分子量2000のアジピン酸と3−メチル−1,5−ペンタンジオールとから得られるポリエステルジオール200部、及びイソホロンジイソシアネート50.2部を、窒素気流下にて80℃で4時間にわたって反応させ、末端イソシアネートプレポリマーの溶液を得た。
一方、以下に添加する樹脂分の固形重量に対してヒドロキノンを200ppmとなる量を加え、酸素雰囲気下とした。次いで、そこに、ヒドロキシエチルアクリレート39.4部を加え、先に得た末端イソシアネートプレポリマー溶液を、80℃で徐々に添加して反応を行った。反応液を赤外線吸収スペクトルで分析し、イソシアネートの吸収帯が消失したところで反応完了として、ウレタンアクリレート樹脂(URA1)を得た。樹脂の粘度は10, 000mPa・s/25℃であり、重量平均分子量は6000であった。
以下にポリウレタン系樹脂粒子の合成例を示す。なお、合成は「特開2010−024319号公報」に記載の方法を参考に行った。
なお、ガラス転移温度はDSC測定により求め、平均粒子径はレーザー回折・散乱法測定によって求めた粒度分布における積算値50%(D50)により求めた。各測定条件の詳細は以下のとおりである。
測定機:DSC8000(パーキンエルマー社製)
プログラム:昇温速度10℃/min、温度範囲−100℃〜100℃
評価:ガラス転移が起こる温度範囲の中点の温度をガラス転移温度とした。
測定機:マイクロトラックMT3000II(マイクロトラックベル社製)
測定条件:粒子を酢酸エチルに分散して25℃にて測定
測定範囲:0.01μm〜1000μm
評価:粒度分布における積算値50%(D50)を平均粒子径とした。
2L攪拌機付きセパラブルフラスコに水800gを仕込み、この中にヒドロキシプロピルメチルセルロース(メトローズ90SH−100、信越化学工業株式会社製)37gを溶解して分散媒を調製した。
一方、ポリオールとして数平均分子量6000のアジピン酸と3−メチル−1,5−ペンタジオールから得られるポリエステルジオール(PMPA、株式会社クラレ製)187.5g、ポリイソシアネート成分としてヘキサメチレンジイソシアネートの1つのイソシアネート基がイソシアヌレート構造で3量化したトリイソシアネート112.5g、希釈溶剤としてメチルエチルケトン(MEK)120g、及び触媒としてジブチル錫ジラウリレート0.003gを混合して、樹脂粒子原料を調製した。この樹脂粒子原料中のイソシアネート成分とポリオール成分のモル比(NCO/OH)は9.8であった。
先に調製した分散媒を700rpmで攪拌しながら、上記樹脂粒子原料を加え、懸濁液を調製した。次いで、攪拌を継続しながら懸濁液を60℃に昇温し、4時間にわたって反応させた後、室温まで冷却した。冷却後、固液分離し、水で充分に洗浄した後、50℃で20時間にわたって乾燥して、樹脂粒子を得た。
このようにして得られたポリウレタン系樹脂粒子(A−1)は、平均粒子径が7μmであり、ガラス転移温度が−54℃であった。
合成例6に記載したポリウレタン系樹脂粒子(A−1)の調製において、ヒドロキシプロピルメチルセルロースを27g、ポリオールとして数平均分子量6000のPMPAを160g、及びポリカプロラクトントリオール(プラクセル320、数平均分子量2000、ダイセル化学工業株式会社製)を80.0g使用し、ポリイソシアネートとしてヘキサメチレンジイソシアネートの1つのイソシアネート基がウレトジオン構造で2量化したジイソシアネートを60.0g使用したこと以外、合成例6と全て同様にしてポリウレタン系樹脂粒子A−2を得た。
樹脂粒子原料中のイソシアネート成分とポリオール成分のモル比(NCO/OH)は1.8であった。また、得られたポリウレタン系樹脂粒子(A−2)の平均粒子径は15μmであり、ガラス転移温度は−52℃であった。
合成例6に記載したポリウレタン系樹脂粒子(A−1)の調製において、ポリオールをポリカプロラクトントリオール(プラクセル320、数平均分子量2000、ダイセル化学工業株式会社製)208.0gに置き換え、ポリイソシアネートとしてウレトジオン型ポリイソシアネートに置き換えたこと以外は、合成例6と全て同様にしてポリウレタン系樹脂粒子A−3を得た。
樹脂粒子原料中のイソシアネート成分とポリオール成分のモル比(NCO/OH)は1.8であった。また、得られたポリウレタン系樹脂粒子(A−3)の平均粒子径は7μmであり、ガラス転移温度は−40℃であった。
合成例6に記載したポリウレタン系樹脂粒子(A−1)の調製において、ポリオールを240.0gのポリテトラメチレングリコール(PTMG2000、数平均分子量2000、三菱化学株式会社製)に置き換え、ヘキサメチレンジイソシアネートのイソシアヌレート型ポリイソシアネートの量を60.0gに変更したこと以外は、合成例6と全て同様にしてポリウレタン系樹脂粒子A−4を得た。
樹脂粒子原料中のイソシアネート成分とポリオール成分のモル比(NCO/OH)は1.3であった。得られたポリウレタン系樹脂粒子(A−4)の平均粒子径は7μmであり、ガラス転移温度は−78℃であった。
以下に印刷用コート剤組成物の調製例を示す。
(実施例1)
ポリウレタン系樹脂溶液PU1を20部、ポリウレタン系樹脂粒子(A−1)を8部、ポリエチレンワックス(三井化学社製、110P、融点109℃)を2部、及び混合溶剤(酢酸エチル/IPA=50/50)70部を、エアディスパー(回転数800rpm)を用いて60分にわたって混合し、印刷用コート剤組成物S1を得た。
表2−1に示した原料をそれぞれ記載された配合率で使用し、実施例1と同様の手法に従って、印刷用コート剤組成物S2〜S17を得た。
表2−1に記載の原料は、以下に示すとおりである。
ポリウレタン系樹脂粒子(a−1)
・A−1〜A−4:合成例6〜9で調製したポリウレタン系樹脂粒子(A−1)〜(A−4)
・SS−010T:根上工業社製のアクリル粒子、Tg−44℃、平均粒子径10μm)
ポリウレタン系樹脂(b−1)
・PU1〜PU5:合成例1〜5で調製したポリウレタン系樹脂溶液PU1〜PU5(固形分30%)
セルロース系樹脂(b−2)
・DHX3−5:稲畑産業社製のニトロセルロース、固形分30%IPA溶液
塩化ビニル−酢酸ビニル系共重合体(b−3)
・ソルバインTA3:日信化学社製の塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、固形分30%酢酸エチル溶液、塩化ビニル/酢酸ビニル/ビニルアルコール=83/4/13、重量平均分子量25000
ケトン樹脂
・K−90:荒川化学社製のケトン樹脂、固形分30%MEK溶液、Tg90℃
<添加剤>
・110P:三井化学社製のポリエチレンワックス、融点109℃
表2−2に示した原料をそれぞれの配合率で使用して、実施例1と同様の手法に従って、印刷用コート剤組成物T1〜T17を得た。なお、表2−2に記載した原料は、以下に示すとおりである。以下に記載した以外は、先に説明したとおりである。
<その他樹脂粒子>
・アートパールC−600:根上工業社製のポリウレタン微粒子、Tg−13℃、平均粒子径10μm
・アートパールJ−3PY:根上工業社製のアクリル微粒子、Tg34℃、平均粒子径1.1μm
・アートパールAK−300TR:(根上工業社製のポリウレタン微粒子、Tg−34℃、平均粒子径22μm
<その他バインダー成分>
・URA1:比較合成例1で調製したウレタンアクリレート
以下に上記印刷用コート剤組成物を使用した印刷物の作製方法の例を示す。
(実施例18)
<印刷物G1の作製>
紙基材(大王製紙社製の製品名「リュウオウコート紙」、65g/m2)と、ヘリオ175L(版式コンプレスト)ベタ版とを備えた小型グラビア印刷機を準備した。グラビアインキ(エコカラーF92墨:東洋インキ社製)を、ザーンカップ#3で15秒となるように、混合溶剤(MEK/n−プロピルアセテート/IPA=50/30/20)で希釈した。希釈したグラビアインキを上記印刷機に供給し、次いで、印刷速度80m/min、乾燥温度60℃の条件下で、100mの印刷を行い、印刷物を得た。
更に、印刷用コート剤組成物S1を混合溶剤(MEK/n−プロピルアセテート/IPA=50/30/20)でザーンカップ#3で15秒となるように希釈した溶液を調製し、腐蝕175L(版深40μm)ベタ版を備えた小型グラビア印刷機を用いて、先に得た印刷物の印刷面に対して、印刷速度80m/min、乾燥温度60℃の条件下で、100mの印刷を行い、印刷物G1を得た。
<印刷物G2〜G17の作製>
実施例18と同様の方法により、表2−1に記載の印刷用コート剤組成物S2〜S17を用いて、印刷物G2〜G17(実施例)を得た。
<印刷物G18〜G21の作製>
実施例18において基材をポリエチレンテレフタレートフィルム(東洋紡製のE5102、膜厚30μm)に変更し、グラビアインキをJS581レアルカラー92T墨(東洋インキ社製)に変更した以外は、実施例18と同様の方法に従い、表2−1に記載の印刷用コート剤組成物S1〜S4を用いて、印刷物G18〜G21(実施例)を得た。
<印刷物H1〜H17の作製>
実施例18と同様の方法により、表2−2に記載の印刷用コート剤組成物T1〜T17を用いて印刷物H1〜H17(比較例)を得た。
なお、印刷物H3〜H6は、紫外線(UV)露光機を備えた印刷機にて印刷速度30m/min、160W/cmの高圧水銀ランプ1灯、照射距離10cmで積算光量が300mj/cm2の条件にて印刷層を硬化させた後に評価を行った。
また、印刷物H7〜H10については、印刷速度20m/min、乾燥温度100℃の条件下で印刷を行い、更に80℃で60分間にわたって熱硬化させた後に評価を行った。
<印刷物H18〜H21の作製>
実施例18において基材をポリエチレンテレフタレートフィルム(東洋紡製、E5102、30μm)に変更し、グラビアインキをJS581レアルカラー92T墨(東洋インキ社製)に変更した以外は、実施例18と同様の方法に従い、表2−2に記載の印刷用コート剤組成物T14〜T17を用いて、印刷物H18〜H21(比較例)を得た。
実施例1〜38、及び比較例1〜38で得た印刷用コート剤組成物S1〜S17、及びT1〜T17と、印刷物G1〜G21、及びH1〜H21について、それぞれ、組成物安定性、耐ブロッキング性、鉛筆硬度、耐摩擦性、及び指触感試験を行った。各種特性の試験及び評価方法の詳細は以下のとおりである。
印刷用コート剤組成物S1〜S17、T1〜T17を50℃のオーブンに1週間保管して、経時安定性評価を行った。測定には離合社製ザーンカップ#4を用い、測定時は液温を25℃にして比較を行った。以下の基準に従った各組成物の評価結果を表3−1から表3−2に示す。評価結果が「4」又は「5」であれば、実用上問題ない範囲である。
(評価基準)
5:経時で増粘が見られない(2秒未満)
4:経時で増粘が2秒以上5秒未満
3:経時で増粘が5秒以上40秒未満
2:経時で流動性が殆ど無く、顕著な増粘(増粘が40秒以上)
1:経時でゲル化
印刷物G1〜G21、H1〜H21について印刷面と非印刷面が接触するように基材を重ねて、10kgf/cm2の加重をかけ、50℃−80%RHの環境下に24時間静置させた。基材を取り出した後、非印刷面への転移の状態を以下の基準に従い5段階評価した。評価結果を表3−1から表3−2に示す。評価結果が「4」又は「5」であれば、実用上問題ない範囲である。
(評価基準)
5:非印刷面への転移量0%
4:転移量5%未満
3:転移量5%以上30%未満
2:転移量30%以上60%未満
1:全面密着
作製した印刷物G1〜G21(実施例)、及び印刷物H1〜H21(比較例)について、JIS−K−5600に準拠し、鉛筆硬度試験機(HEIDON社製のScratching Tester HEIDON−14)を用い、鉛筆の芯の硬さを「B」、「HB」、及び「F」の順に変えて、荷重500gにて試験を5回行った。5回の試験における平均の芯の硬さを、その印刷物の鉛筆硬度とした。評価結果を表3−1及び3−2に示す。実用的な要求物性は、鉛筆硬度が「HB」以上のものである。
印刷物G1〜G21(実施例)、H1〜H21(比較例)について、学振型耐摩擦試験機(荷重200g、回数100回、対上質紙)を用いて試験を行った。被膜の取られ具合を肉眼で観察し、以下の基準に従って、耐摩擦性を評価した。「被膜の取られ」とは、強い擦れによる塗膜の剥がれを意味する。評価結果を表3−1及び3−2に示す。評価結果が「4」又は「5」であれば、実用上問題ない範囲である。
(評価基準)
5:被膜全体で取られなし。
4:被膜の僅かな箇所で取られあり。
3:被膜の30〜60%で取られあり。
2:被膜の60〜80%で取られあり。
1:被膜全体が取られる。
印刷物G1〜G21(実施例)、H1〜H21(比較例)について指触感試験を行った。なお、指の動作速度:約20mm/sec、指と試料の接触面積:1〜2cm2、指で試料を押す力:約3.0×103Paの条件で評価を行い、硬軟感(柔らかさ)、乾湿感(しっとり感)、粗滑感(なめらかさ)を判断した。評価基準は以下のとおりである。いずれも評価結果が「4」又は「5」であれば、実用上問題ない範囲である。
(評価基準)
・硬軟感(柔らかさ)
5:弾力があり、かつ非常に柔らかい。
4:弾力があり、かつ柔らかい。
3:弾力が強く、やや硬い。
2:弾力が強く、硬い。
1:硬い。
・乾湿感(しっとり感)
5:非常にしっとりしている。
4:しっとりしている。
3:しっとりしているが、やや乾燥感が感じられる。
2:乾燥感が感じられる。
1:乾燥感が強い。
・粗滑感(なめらかさ)
5:すべりが良く、なめらかである。
4:すべりはやや劣るが、なめらかである。
3:すべり感が無く、なめらかさはあまり感じられない。
2:やや がさつき感がある。
1:がさがさしている。
Claims (10)
- −80℃から−35℃の範囲のガラス転移温度を有し、かつ2から20μmの範囲の平均粒子径を有する樹脂粒子(A)と、熱可塑性バインダー樹脂(B)と、有機溶剤(C)とを含有する、印刷用コート剤組成物。
- 前記樹脂粒子(A)が、ポリウレタン系樹脂粒子(a−1)である、請求項1に記載の印刷用コート剤組成物。
- 前記ポリウレタン系樹脂粒子(a−1)が、アジピン酸と、3−メチル−1,5−ペンタンジオールとからなるポリエステル由来の構造単位を含む、請求項2に記載の印刷用コート剤組成物。
- 前記熱可塑性バインダー樹脂(B)が、ポリウレタン系樹脂(b−1)、セルロース系樹脂(b−2)、及び塩化ビニル−酢酸ビニル系共重合体(b−3)からなる群から選ばれる少なくとも1種である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の印刷用コート剤組成物。
- 前記ポリウレタン系樹脂(b−1)が、ポリエステルポリオール(b−1−1)由来の構造単位及びポリエーテルポリオール(b−1−2)由来の構造単位からなる群から選択される少なくとも1つを含む、請求項4に記載の印刷用コート剤組成物。
- 前記セルロース系樹脂(b−2)が、ニトロセルロース樹脂を含む、請求項4に記載の印刷用コート剤組成物。
- 前記有機溶剤(C)が、芳香族有機溶剤を含まない、請求項1〜6のいずれか1項に記載の印刷用コート剤組成物。
- 少なくとも一部に印刷インキ層を有する基材と、前記基材の印刷インキ層の上に請求項1〜7のいずれか1項に記載の印刷用コート剤組成物を用いて形成されたコート層とを有する、印刷物。
- 前記基材が、紙基材である、請求項8に記載の印刷物。
- 前記基材が、プラスチック基材である、請求項8に記載の印刷物。
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