JP2010144090A - 紫外線硬化型コート剤および成形品 - Google Patents

Abstract

【課題】優れた印刷適性が得られる紫外線硬化型コート剤および成形品を提供する。
【解決手段】重合反応性オリゴマーと、水溶性モノマーと、吸水性フィラーと、光重合開始剤と、白色顔料とを含有する紫外線硬化型コート剤で、白色顔料として、酸化マグネシウムを必須成分として３〜３０質量％含有するものを用いる。乾燥性、にじみ性および耐水性の印刷適性を低下することなく、遮蔽性が得られ、印刷面の背面からも印刷画像が鮮明に見えるインク受理層２を形成できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、紫外線で硬化する紫外線硬化型コート剤、およびこの紫外線硬化型コート剤が塗布された成形品に関する。

従来、パーソナルコンピュータが急激に普及し、近年、マルチメディア環境が急速に進歩したことにより、企業における印刷作業や設計業務以外にも、個人がカラー画像を容易に取り扱うことが可能となっている。特に、インクジェット記録方式のプリンタ（以下、インクジェットプリンタとよぶ。）は、小型、低価格でありながらも、高品位なカラー画像を出力できることから、ＣＡＤ分野のみならず、個人向け用途でのプリンタの主流になっている。そして、デザイン性が要求される印刷分野のなかでも、広告や看板に代表される小ロット印刷分野では、インクジェットプリンタの導入による作業の効率化が進展している。

一方、インクジェットプリンタとともに、ＯＨＰフィルムなどのような情報表示用媒体も多くの種類のものが利用されている。このような情報表示用媒体は、透明な基材と、この基材の表面に形成されるインク受容層とを備えている。
このインク受容層は、コート剤の塗布などにより形成される。このインク受容層は、印刷画像の乾燥性、にじみ性および耐水性などが要求されている（例えば特許文献１参照）。
さらに、クリアーファイル等の透明な基材に遮蔽性を発現させるために、透明な基材の内側に塗布するコート剤に白色顔料を添加することが一般的であるが、印刷適性の悪化、特に印刷面の背面からの画像の鮮明度が著しく低下する問題がある。

特開２００１−８０２００号公報

上述したように、従来のコート剤で形成されるインク受理層では、遮蔽性を向上するために白色顔料を添加することで印刷適性が悪化する問題がある。また、上記特許文献１に記載のような従来のコート剤を用いた場合では、フィラー成分が多く、耐光性などの点で長期物性が懸念される。

本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、インク受理層の印刷適性として要求される印刷画像の乾燥性、にじみ性および耐水性を低下させることなく、遮蔽性が得られ、印刷面の背面からの鮮明な画像が得られる紫外線硬化型コート剤および成形品を提供することを目的とする。

本発明に記載の紫外線硬化型コート剤は、重合反応性オリゴマーと、水溶性モノマーと、吸水性フィラーと、光重合開始剤と、白色顔料と、を含有する紫外線硬化型コート剤であって、前記白色顔料は、少なくとも酸化マグネシウムを含有することを特徴とする。
そして、本発明に記載の紫外線硬化型コート剤では、前記白色顔料は、前記酸化マグネシウムを３質量％以上３０質量％以下で含有する構成とすることが好ましい。
さらに、本発明に記載の紫外線硬化型コート剤では、前記白色顔料は、前記酸化マグネシウムの他に、酸化亜鉛と硫化亜鉛と酸化チタンとのうちの少なくともいずれか１つを総量で５質量％以下で含有する構成とすることが好ましい。
そして、本発明に記載の紫外線硬化型コート剤では、前記重合反応性オリゴマーは、ウレタンアクリレートオリゴマー、エポキシアクリレートオリゴマー、ポリエステルオリゴマーおよびアクリルオリゴマーから選択される少なくとも一種を含有する構成とすることが好ましい。
さらに、本発明に記載の紫外線硬化型コート剤では、前記重合反応性オリゴマーを５質量％以上２５質量％以下で含有する構成とすることが好ましい。
また、本発明に記載の紫外線硬化型コート剤では、前記水溶性モノマーは、少なくともアクリロイルモルフォリンを５０質量％以上含有する構成とすることが好ましい。
そして、本発明に記載の紫外線硬化型コート剤では、前記水溶性モノマーを２５質量％以上６０質量％以下で含有する構成とすることが好ましい。
さらに、本発明に記載の紫外線硬化型コート剤では、前記吸水性フィラーを１０質量％以上４５質量％で含有する構成とすることが好ましい。
また、本発明に記載の紫外線硬化型コート剤では、前記光重合開始剤を１質量％以上１０質量％以下で含有する構成とすることが好ましい。

本発明に記載の成形品は、本発明の紫外線硬化型コート剤が、基材の表面に塗布されたことを特徴とする。
そして、本発明に記載の成形品では、前記紫外線硬化型コート剤は、全光線透過率が５０％以上９２％以下に塗布された構成とすることが好ましい。

本発明によれば、白色顔料として酸化マグネシウムを含有したものを用いるので、印刷適性として要求される乾燥性、にじみ性および耐水性を低下させることなく、遮蔽性が得られ、印刷面の背面からも鮮明に認められる印刷画像が得られるインク受理層を形成できる。

以下に、本発明を実施するための最良の形態について詳述する。
なお、本実施形態では、本発明における成形品として、情報表示面となる表示媒体が形成される表示基材で、例えば、オーバヘッドプロジェクタ（ＯＨＰ）用フィルム、製図用フィルム、シール、ラベル、パッケージ、各種プラスチック成形品、ガラス、など、あらゆるものが含まれる。

〔成形品の構成〕
図１は、本実施形態における成形品としてのクリアーファイルの概略構成を示す断面図である。
図１において、１０は成形品としてのクリアーファイルで、このクリアーファイル１０をなす矩形状の透明基材（シート）１の内表面における一面または全面に、インク受理層２を介して、情報が表示される情報表示面３が設けられ、この情報処理面３をクリアーファイル１０の外表面から目視できるようになっている。
そして、インク受理層２は、紫外線照射により硬化される紫外線硬化型コート剤が各種方法により透明基材１の表面に塗布されて、例えば水性の被膜状に形成されている。塗膜方法としては、バーコート、コンマコート、ナイフコート、ダイコート、スピンコート、スクリーン印刷、グラビア印刷、フレキソ印刷、パッド印刷、インクジェット印刷など、従来公知のコーティングまたは印刷手段を適宜用いることができる。なお、特に、バーコート、スピンコート、スクリーン印刷の方法が、紫外線硬化型コート剤の塗膜方法として一般的に用いられていることから好ましい。また、塗膜の硬化には、照射装置の構成や塗膜工程における作業性や装置構成などの点および作業性が容易で汎用の簡単な構成を利用できる点を考慮して、紫外線を用いる。なお、情報表示面３は、公知の印刷方法で印刷される。

（紫外線硬化型コート剤の組成）
インク受理層２を構成する紫外線硬化型コート剤は、重合反応性オリゴマーと、水溶性モノマーと、光重合開始剤と、吸水性フィラーと、白色顔料と、を含有している。
なお、本発明の効果を妨げない範囲で、消泡剤、分散剤、保水剤、増粘剤、離型剤、防腐剤、着色顔料、湿潤剤、蛍光塗料、紫外線吸収剤、染料固定剤などの添加剤を、必要に応じて適宜配合することができる。

重合反応性オリゴマーは、例えば末端に反応性二重結合を有するオリゴマーで、水溶性モノマーに溶解する重合反応性オリゴマーであれば、特に制限はない。
なお、重合反応性オリゴマーとして、ウレタンアクリレートオリゴマー、エポキシアクリレートオリゴマー、ポリエステルオリゴマー、アクリルオリゴマーから選ばれる少なくとも１種類のものが、特に耐水性の向上という点で好適である。その他、例えば「光硬化技術データブック 材料編」（テクノネット社発行（２０００年１２月５日発行））の第８４頁から第１１８頁に記載されている水溶性のオリゴマーを用いることができる。
そして、重合反応性オリゴマーは、５質量％以上２５質量％以下で配合されることが好ましい。ここで、配合量が５質量％より少なくなると、例えば製膜により形成されるインク受理層２の印刷適性のうち、特に耐水性が低下するおそれがある。一方、配合量が２５質量％より多くなると、インク受理層２としての特に印刷画像の乾燥性やにじみ性が低下するおそれがある。このため、重合反応性オリゴマーの配合量は、５質量%以上２５質量％以下、好ましくは８質量％以上２０質量％以下に設定される。

水溶性モノマーは、例えば常温において水と任意の比率で溶解する各種のモノマーを用いることができる。
具体的には、アクリロイルモルフォリン、ブタンジオールモノアクリレート、２−ヒドロキシエチルアクリレート、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルアクリレート、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド、２−ヒドロキシエチルビニルエーテルなどが例示できる。その他、例えば「光硬化技術データブック 材料編」（テクノネット社発行（２０００年１２月５日発行））の第６頁から第８１頁に記載されている水溶性のモノマーを用いることができる。特に、アクリロイルモルフォリンを主体とした系では印刷適性が優れているので好ましい。
この水溶性モノマーとしては、５０質量％以上のアクリロイルモルフォリンを含有したものを用いることが、特に乾燥性およびにじみ性という点で好適である。
ここで、アクリロイルモルフォリンの含有量が５０質量％より少なくなると、例えば製膜により形成されるインク受理層２の印刷適性、特に印刷画像の乾燥性およびにじみ性が低下するおそれがある。このことにより、アクリロイルモルフォリンの含有量を５０質量％以上とすることが好ましい。
なお、他の共重合可能な水溶性モノマーを、水溶性モノマー中で５０質量％以下の割合で含んでいてもよい。さらには、本発明の効果を妨げない範囲で非水溶性モノマーを、水溶性モノマーに対して３０質量％以下の割合で含有させてもよい。
そして、水溶性モノマーは、２５質量％以上６０質量％以下で配合されることが好ましい。ここで、水溶性モノマーの配合量が２５質量％より少なくなると、インク受理層２としての特に印刷画像の乾燥性やにじみ性が低下するおそれがある。一方、配合量が６０質量％より多くなると、インク受理層２としての特に耐水性が低下するおそれがある。このため、水溶性モノマーの配合量は、２５質量％以上６０質量％以下、好ましくは３０質量％以上５５質量％以下に設定される。

光重合開始剤は、紫外線によって発生するラジカルにより、水溶性モノマーや重合反応性ウレタンオリゴマー中の二重結合と反応して重合反応を誘起させる各種の重合開始剤を用いることができる。
具体的には、ヒドロキシケトンである２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１−オン、ベンゾインエチルエーテル、１−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン、アミノケトンである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−オンなどが例示できる。その他、例えば「光硬化技術データブック 材料編」（テクノネット社発行（２０００年１２月５日発行））の第１２２頁から第１３３頁に記載されている光重合開始剤を用いることができる。特に、乾燥性の点で２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１−オン、ベンゾインエチルエーテルを用いることが好適である。また、光重合開始剤は、上記した各種の光重合開始剤の２種以上を組み合わせて用いてもよい。
そして、光重合開始剤は、１質量％以上１０質量％以下で配合されることが好ましい。ここで、光重合開始剤の配合量が１質量％より少なくなると、硬化状態が不十分となるおそれがある。一方、配合量が１０質量％より多くなると、長期耐光性が低下するおそれがある。このため、光重合開始剤の配合量は、１質量％以上１０質量％以下、好ましくは２質量％以上６質量％以下に設定される。

吸水性フィラーは、無機フィラー、有機フィラーのいずれをも使用することができる。
無機フィラーとしては、例えば、シリカ、タルク、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、ゼオライトなどが挙げられる。また、有機フィラーとしては、例えば、天然有機物微粉末（コラーゲン、シルク、セルロース、でんぷん、キチン、キトサン、卵殻膜など）、吸水性樹脂パウダ（例えば、吸水性アクリル樹脂、吸水性ポリエステル樹脂などのパウダ）などが挙げられる。これらの無機フィラーおよび有機フィラーは、１種を単独で使用してもよく、または２種以上を組み合わせて使用してもよい。
そして、吸水性フィラーは、１０質量％以上４５質量％以下で配合されることが好ましい。ここで、吸水性フィラーの配合量が１０質量％より少なくなると、インク受理層２としての印刷画像の乾燥性やにじみ性が低下するおそれがある。一方、配合量が４５質量％より多くなると、紫外線硬化型コート剤が増粘し、均一な塗膜すなわち均一な厚さのインク受理層２の塗布が煩雑となり均一なインク受理層２を得ることが困難となるおそれがある。このため、吸水性フィラーの配合量は、１０質量％以上４５質量％以下、好ましくは１５質量％以上４０質量％以下に設定される。

白色顔料は、酸化マグネシウムを必須成分として含有するものが用いられる。
酸化マグネシウムとしては、市販で入手できるものであれば、特に制限はないが、純度９０％以上、平均粒径が１０μｍ以下のものを用いるのが、塗布する紫外線硬化型コート剤としての取扱性や、平滑な印刷面の均一なインク受理層２が得られる点、遮蔽性などの点で好ましい。
そして、白色顔料としては、酸化マグネシウムを３質量％以上３０質量％以下で含有したものを用いることが、特に遮蔽性および印刷面の背面から認められる印刷画像の鮮明性という点で好適である。
ここで、酸化マグネシウムが３質量％より少なくなると、遮蔽性が低下するおそれがある。一方、酸化マグネシウムが３０質量％より多くなると、印刷面の背面からの画像が不鮮明となるとともに、乾燥性・にじみ性が低下するおそれがある。このことから、酸化マグネシウムを３質量%以上３０質量％以下、好ましくは５質量％以上２８質量％以下で含有する白色顔料を用いることが好ましい。
また、白色顔料としては、酸化マグネシウムの他、酸化亜鉛と硫化亜鉛と酸化チタンとのうちの少なくともいずれか１つを含有したものを用いてもよい。これらを含有することで、白色顔料として酸化マグネシウム単独で含有する場合よりも遮蔽性の調整が容易になる。そして、これら酸化亜鉛と硫化亜鉛と酸化チタンとのうちの少なくともいずれか１つの顔料は、総量で５質量％以下とすることが好ましい。ここで、これらの総量が５質量％より多くなると、印刷面の背面から認められる画像が白っぽくぼやけてしまうなど不鮮明となるおそれがある。このため、白色顔料としては、酸化マグネシウムの他に含有する酸化亜鉛と硫化亜鉛と酸化チタンとのうちの少なくともいずれか１つの総量を５質量％以下、好ましくは２質量％以下のものを用いることが好ましい。
なお、酸化亜鉛、硫化亜鉛、酸化チタンとしては、市販で入手できるものであれば、特に制限はないが、純度９０％以上、平均粒径が１０μｍ以下のものを用いるのが、塗布する紫外線硬化型コート剤としての取扱性や、平滑な印刷面の均一なインク受理層２が得られる点、遮蔽性などの点で好ましい。
また、本実施形態では、重合反応性オリゴマーと、水溶性モノマーと、吸水性フィラーと、光重合開始剤と、白色顔料と、からなる紫外線硬化型コート剤を用いたがこれに限らず、例えば、消泡剤、分散剤、保水剤、増粘剤、離型剤、防腐剤、着色顔料、湿潤剤、蛍光塗料、紫外線吸収剤など添加剤を必要に応じて適宜配合してもよい。

〔実施形態の作用効果〕
上述したように、上記実施形態の紫外線硬化型コート剤によれば、重合反応性オリゴマーと、水溶性モノマーと、吸水性フィラーと、光重合開始剤と、を含有したものを用いているので、オリゴマー添加の特徴である耐水性と、モノマー添加の特徴である乾燥性およびにじみ性とのバランスが良好となり、例えば透明基材１の表面上に塗膜形成されたインク受理層２は、優れたインク吸収性を有するとともに、印刷画像の乾燥性、印刷画像のにじみ性、耐水性も良好で、優れた印刷適性が得られる。さらには、熱によって硬化させる場合に比べて塗布する透明基材１に余分なエネルギーを与えなくてもよいから、例えば透明基材１の熱変形など損傷が生じるなど、透明基材１の劣化を防止でき、加熱できないような塗布対象でも適用でき、汎用性を向上できる。
さらに、白色顔料として酸化マグネシウムを含有したものを用いるので、印刷適性として要求される乾燥性、にじみ性および耐水性を低下することなく、印刷面の背面からも鮮明に認められる印刷画像が得られるインク受理層２を形成できる。
したがって、例えばインク吸収性を有しない基材やインク吸収性が低い基材などに対しても、良好な印刷を付与できる。さらには、ＯＨＰフィルムや文具のクリアーファイル等、透明の基材に背面印刷（バックプリント）を行なう場合に特に有効である。

次に、実施例および比較例を挙げて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例などの記載内容に何ら制約されるものではない。

（試料の作製）
以下の表１および表２に示す配合割合で所定量の原料を計量し、混合機（株式会社シンキー（THINKY Corporation社）製 商品名：Ａ−２５０）にて混合した。

表１，２中の注釈(＊)の原料の製造若しくは販売元は以下の通り。
（*1）興人株式会社製
（*2）ダイセルサイテック株式会社製
（*3）出光テクノファイン株式会社製
（*4）神島化学工業株式会社製
（*5）堺化学工業株式会社製
（*6）堺化学工業株式会社製
（*7）チバ・スペシャルティ・ケミカルズ株式会社製

（インク受理層の形成）
上述で作製した試料を、１００μｍ厚のＰＥＴ（polyethylene terephthalate）フィルム（東レ株式会社製 商品名：ルミラーＴ１００）に、膜厚が１５〜２５μｍとなるようにバーコータ（R K Print Coat Instruments社 商品名：Ｋ−２０２)で塗布した。
そして、紫外線照射装置（GS Yuasa Lighting社 商品名：ＣＳＯＴ−４０）にて積算放射量２００ｍＪ／ｃｍ²で塗膜を硬化させ、インク受理層を形成した。

（印刷適性の評価）
上述のインク受理層の表面にインクジェット方式のカラープリンタ（セイコーエプソン株式会社製 商品名：ＰＭ−８５０）により、黒・青・黄・赤のベタ画像を隣接して印刷した。そして、印刷状況を比較評価した。印刷状況としては、全光透過率を測定するとともに、以下に示すにじみ性、遮蔽製、鮮明性について、「○」、「△」、「×」の３段階もしくは「○」、「×」の２段階で評価した。これらの評価結果を表１および表２に併せて示す。
・全光透過率の評価
日本電色工業株式会社製の濁度計（ＮＤＨ２０００）を用いて全光透過率を測定した。
・にじみ性の評価
塗膜の印刷画像が、滲んでいる程度を３段階で評価した。
すなわち、にじみのないものを「○」、若干にじみがあるものを「△」、にじみがあるものを「×」とした。
・遮蔽性の評価
上述のインク受理層の表面を黒インクの文字印刷物に押し当てて遮蔽性を評価した。
すなわち、文字が若干隠れるものを「○」ほとんど遮蔽性の無いものあるいは遮蔽性が高すぎて文字があまり見えないものを「×」とした。
・鮮明性の評価
インク受理層の表面にインクジェット方式のカラープリンタ（セイコーエプソン株式会社製 商品名：ＰＭ−８５０）により、黒・青・黄・赤のベタ画像を隣接して印刷した。それを印刷面の背面から画像の鮮明性を評価した。
すなわち、鮮明なものは「○」、不鮮明（ぼやけ，白っぽさ）なものは「×」とした。

（結果）
表１および表２に示す結果から、重合反応性オリゴマー、水溶性モノマー、光重合開始剤、白色顔料および吸水性フィラーを、所定の範囲で配合した実施例１から実施例５では、同質の材料でも配合比が異なる比較例１から比較例５では得られない、総合的に良好な印刷特性が得られることが認められた。
特に、実施例１から実施例５では、インク受理層の印刷適正として要求される印刷画像のにじみがなく、かつ、遮蔽性が良好で、印刷面の背面からも鮮明な画像が認められた。

本発明は、インク受理層が透明基材に設けられたオーバヘッドプロジェクタ（ＯＨＰ）用フィルムなどの情報表示面となる表示媒体が形成される表示基材に適用した成形品に利用することができる。

本発明の一実施形態に係るクリアーファイルを示す平面図である。 上記クリアーファイルの断面図である。

符号の説明

１０…クリアーファイル（成形品）
１…透明基材（基材）
２…インク受理層
３…情報表示面

Claims (11)

1. 重合反応性オリゴマーと、水溶性モノマーと、吸水性フィラーと、光重合開始剤と、白色顔料と、を含有する紫外線硬化型コート剤であって、
   前記白色顔料は、少なくとも酸化マグネシウムを含有する
   ことを特徴とした紫外線硬化型コート剤。
2. 請求項１に記載の紫外線硬化型コート剤であって、
   前記白色顔料は、前記酸化マグネシウムを３質量％以上３０質量％以下で含有する
   ことを特徴とした紫外線硬化型コート剤。
3. 請求項１または請求項２に記載の紫外線硬化型コート剤であって、
   前記白色顔料は、前記酸化マグネシウムの他に、酸化亜鉛と硫化亜鉛と酸化チタンとのうちの少なくともいずれか１つを総量で５質量％以下で含有する
   ことを特徴とした紫外線硬化型コート剤。
4. 請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の紫外線硬化型コート剤であって、
   前記重合反応性オリゴマーは、ウレタンアクリレートオリゴマー、エポキシアクリレートオリゴマー、ポリエステルオリゴマーおよびアクリルオリゴマーから選択される少なくとも一種を含有する
   ことを特徴とした紫外線硬化型コート剤。
5. 請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の紫外線硬化型コート剤であって、
   前記重合反応性オリゴマーを５質量％以上２５質量％以下で含有する
   ことを特徴とした紫外線硬化型コート剤。
6. 請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の紫外線硬化型コート剤であって、
   前記水溶性モノマーは、少なくともアクリロイルモルフォリンを５０質量％以上含有する
   ことを特徴とした紫外線硬化型コート剤。
7. 請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載の紫外線硬化型コート剤であって、
   前記水溶性モノマーを２５質量％以上６０質量％以下で含有する
   ことを特徴とした紫外線硬化型コート剤。
8. 請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載の紫外線硬化型コート剤であって、
   前記吸水性フィラーを１０質量％以上４５質量％で含有する
   ことを特徴とした紫外線硬化型コート剤。
9. 請求項１から請求項８までのいずれか一項に記載の紫外線硬化型コート剤であって、
   前記光重合開始剤を１質量％以上１０質量％以下で含有する
   ことを特徴とした紫外線硬化型コート剤。
10. 請求項１から請求項９までのいずれか一項に記載の紫外線硬化型コート剤が、基材の表面に塗布された
    ことを特徴とした成形品。
11. 請求項１０に記載の成形品であって、
    前記紫外線硬化型コート剤は、全光線透過率が５０％以上９２％以下に塗布された
    ことを特徴とした成形品。

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