JP2016196550A - アルコール系インキ組成物およびそれを用いた印刷物、積層体 - Google Patents

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Abstract

【課題】溶剤としてイソプロパノールを主成分に含み、かつ着色剤の分散性や保存安定性に優れ、さらに、ロングラン印刷時の着肉性に優れた印刷インキ組成物を提供することを目的とすること。
【解決手段】ポリオール(A)、ジイソシアネート(B)、および鎖延長剤(C)を反応させてなるポリウレタンウレア樹脂(D)と、
着色剤(E)と、分散剤(F)と、イソプロパノールを含む溶剤と、を含むアルコール系印刷インキ組成物であって、以下の(1)、(2)および(3)を特徴とするアルコール系印刷インキ組成物。
(1)前記ポリオール(A)が、水添ひまし油ポリオール(A1)を含む。
(2)前記分散剤(F)が、主鎖にスチレン骨格を有し、側鎖にポリアルキレンオキシド鎖(f1)を有する櫛型分散剤(F1)を含む。
(3)前記イソプロパノールが、全溶剤中50重量%以上である。
【選択図】なし

Description

本発明は、アルコール系印刷インキ組成物に関するものである。
近年、各コンバーターへの法規制の強化および環境保全または安全性への配慮から、印刷インキに対してノントルエン化を始めとする作業環境改善の推進が行われている。中でも環境負荷の低いアルコール有効活用が望まれており、例えば特許文献1には溶剤としてエタノールを主成分とする酸化チタンの分散体が開示されている。
しかしながら、アルコールを主溶剤とした印刷インキの場合、バインダー樹脂をアルコール可溶化(つまり親水化)する必要があり、バインダー樹脂と同じく親水性の粒子表面をもつ酸化チタンを顔料とした場合には顔料分散安定性は保てるが、疎水性の有機顔料では分散安定性を確保することは難しい、という問題があった。
また、バインダー樹脂単独での顔料分散が困難な場合、一般に分散剤や他の樹脂を併用することもできるが、溶剤型のインキにおいて従来広く使用されている塩化ビニル-酢酸ビニル共重合体などの樹脂はアルコールに不溶であり、またその他の顔料分散剤もアルコールに不溶なものが多く、顔料分散性、及び印刷適性を満足できる有効なものは無かった。
そこで、例えば特許文献2には、印刷インキの溶剤としてアルコールの他にエステル系溶剤を併用する方法も開示されている。エステル系溶剤を併用することで塩化ビニル-酢酸ビニル共重合体の溶解性が確保でき、有機顔料でも分散することが可能となるが、例えばエタノールと酢酸エチルなど揮発速度の大きく異なる溶剤を併用した場合、印刷中の版面において揮発速度の遅いエタノールの比率が大幅に増えてしまうため、塩化ビニル-酢酸ビニル共重合体が析出し、特にロングラン時に印刷不良が発生するという問題があった。
特にアルコールの中でもエタノールは親水性であるため吸湿性が高く、インキ組成物の主溶剤として含有する場合、印刷時の環境湿度が大きな影響を及ぼす。即ち、高湿度条件では印刷版面上での溶剤組成は吸湿により水の割合が60重量%程度に増加するため顔料分散状態が劣化、あるいはバインダー樹脂が不溶化して印刷適性が劣化しやすい。一方、イソプロパノールはエタノールに比べれば吸湿性は低く、高湿度下における印刷版面上での吸湿による水の割合は15重量%以下であるため顔料分散状態の劣化、バインダー樹脂の不溶化は抑制でき、更に乾燥速度もエタノールと同等であるため好適に使用できる。
近年、アルコール系印刷インキという観点では溶剤の95重量%以上をアルコール系溶剤で構成するインキ組成物(特許文献3、特許文献4)、カルボジイミド基を有するアルコール可用性ポリウレタンウレア樹脂を用いたインキ組成物(特許文献5)、さらにはバイオマス系バインダー樹脂という観点から、ひまし油ポリオールまたは水添ひまし油ポリオールを用いた印刷インキ組成物(特許文献6、特許文献7)が提案されている。特に特許文献6、特許文献7における実施例では主溶剤はエタノールであり、上記吸湿性起因の印刷不良が懸念される。
特開2002−293860号公報 特開2010−144075号公報 WO2012/008339号公報 特開2013‐144732号公報 特許第5251122号公報 特許第5108992号公報 特許第5273280号公報
本発明は、高温高湿の環境下においても基材への転移性に優れ、かつ着色剤の分散性や保存安定性に優れた印刷インキを提供することを目的とする。
本発明者は前記課題に対して鋭意研究を重ねた結果、以下に記載のアルコール系インキ組成物を用いることで解決することを見出し、本発明を成すに至った。
本発明は、ポリオール(A)、ジイソシアネート(B)、および鎖延長剤(C)を反応させてなるポリウレタンウレア樹脂(D)と、
着色剤(E)と、分散剤(F)と、イソプロパノールを含む溶剤と、を含むアルコール系印刷インキ組成物であって、以下の(1)、(2)および(3)を特徴とするアルコール系印刷インキ組成物に関する。
(1)前記ポリオール(A)が、水添ひまし油ポリオール(A1)を含む。
(2)前記分散剤(F)が、主鎖にスチレン骨格を有し、側鎖にポリアルキレンオキシド鎖(f1)を有する櫛型分散剤(F1)を含む。
(3)前記イソプロパノールが、全溶剤中50重量%以上である。
また、本発明は、ポリオール(A)が、更にポリエーテルポリオール(A2)を含むことを特徴とする上記アルコール系印刷インキ組成物に関する。
また、本発明は、ポリオール(A)が、更に二塩基酸(a)とジオール(b)とを反応させてなるポリエステルポリオール(A3)を含むことを特徴とする上記アルコール系印刷インキ組成物に関する。
また、本発明は、ポリアルキレンオキシド鎖(f1)が、プロピレンオキシド単位および/またはエチレンオキシド単位を有する構造を含むことを特徴とする上記アルコール系印刷インキ組成物に関する。
また、本発明は、フィルム基材に、上記アルコール系印刷インキ組成物を塗布してなる印刷物に関する。
また、本発明は、上記印刷物の印刷面にフィルムをラミネートして形成される積層体に関する。
本発明により、高温高湿の環境下においても基材への転移性に優れ、かつ着色剤の分散性や保存安定性に優れた印刷インキを提供することができた。
以下に本発明の実施の形態を詳細に説明するが、以下に記載する構成要件の説明は、本発明の実施態様の一例(代表例)であり、本発明はその要旨を超えない限りこれらの内容に限定されない。
本発明のアルコール系印刷インキ組成物は、ポリウレタンウレア樹脂(D)と、着色剤(E)と、分散剤(F)と、溶剤と、を含むものである。
ポリウレタンウレア樹脂(D)は、ポリオール(A)、ジイソシアネート(B)、および鎖延長剤(C)を反応させてなる。
まず、ポリオール(A)について説明する。本発明のポリオール(A)は、水添ひまし油ポリオール(A1)を含有する。
水添ひまし油ポリオール(A1)としては、以下の例には限定されないが、例えばひまし油を加水分解して得られるひまし油脂肪酸(リシノレイン酸)を、ジオールを開始剤としてエステル化反応によりひまし油重縮合物(ひまし油ポリオール) とした後、公知の水素添加反応により不飽和基を水素添加することで得ることができる。また、ひまし油脂肪酸を水素添加して水添ひまし油脂肪酸とした後、これをジオールを開始剤としてエステル化することでも得ることができる。ジオールとしては、以下の例には限定されないが、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、水添ダイマージオール等が挙げられる。これらの水添ひまし油ポリオール(A1)は単独で、または2種以上を混合して用いることができる。
水添ひまし油ポリオール(A1)は、イソプロパノールを50重量%以上含有する溶剤中において、ポリウレタンウレア樹脂(D)に顔料分散性を付与する目的で使用される。水添ひまし油ポリオール(A1)の使用量としては、好ましくはポリオール(A)の合計100重量%のうち20〜85重量%の範囲であり、さらに好ましくは30〜75重量%の範囲である。水添ひまし油ポリオール(A1)の使用量が、ポリオール(A)の合計100重量%のうち85重量%より大きいと再溶解性が低下する場合があり、20重量%未満であると顔料分散性が低下する場合がある。
水添ひまし油ポリオール(A1) の分子量としては、数平均分子量で500〜10000のものが好ましく、さらに好ましくは1000〜5000の範囲である。数平均分子量が10000より大きいと、ポリウレタンウレア樹脂(D)のイソプロパノールへの溶解性が低下する場合があり、500未満だと印刷後におけるフィルムへの密着性が低下する場合がある。
本発明のポリオール(A)はイソプロパノールへの溶解性の観点から、さらにポリエーテルポリオール(A2)を含有することが好ましい。ポリエーテルポリオール(A2)としては、以下の例には限定されないが、例えば、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリトリメチレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、これらの共重合ポリエーテルジオール等を挙げることができる。
ポリエーテルポリオール(A2)は、ポリウレタンウレア樹脂(D)のイソプロパノールなどアルコール溶解性を向上させる目的で使用される。ポリエーテルポリオール(A2)の使用量としては、好ましくはポリオール(A)の合計100重量% のうち15〜80重量%の範囲であり、さらに好ましくは25〜70重量%の範囲である。ポリエーテルポリオール(A2)の使用量が、ポリオール(A)の合計100重量% のうち80重量%より大きいとフィルム基材に対する密着性が低下する場合があり、15重量%未満であるとインキ組成物の再溶解性が低下する場合がある。
ポリエーテルポリオール(A2)の分子量としては、数平均分子量で500〜10000 のものが好ましく、さらに好ましくは1000〜5000の範囲である。数平均分子量が10000より大きいと、印刷物における耐ブロッキング性が低下する場合があり、500未満だと印刷物における基材密着性が低下する場合がある。
さらに、本発明のポリオール(A)として顔料分散性あるいは基材密着性の観点から水添ひまし油ポリオール(A1)、及びポリエーテルポリオール(A2)以外に二塩基酸(a)とジオール(b)を反応させてなるポリエステルポリオール(A3)を併用して使用することができる。
ポリエステルポリオール(A3)に用いられる二塩基酸(a)としては、以下の例には限定されないが、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、水添ダイマー酸等の二塩基酸が挙げられる。ジオール(b)としては、以下の例には限定されないが、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、水添ダイマージオール等が挙げられる。なかでも、ポリエステルポリオール(A3)としては、アジピン酸と3−メチル−1,5−ペンタンジオールの重合物あるいはアジピン酸と1,3−プロパンジオールの重合物が、顔料分散安定性や得られるインキの保存安定性、および印刷物における透明性の面で特に好ましい。上記ポリエステルポリオールは単独で、または2種以上を混合して用いることができる。
ポリエステルポリオール(A3)の使用量としては、好ましくはポリオール(A)の合計100重量%のうち10〜50重量%の範囲であり、さらに好ましくは20〜40重量%の範囲である。ポリエステルポリオール(A3)の使用量が、ポリオール(A)の合計100重量%のうち50重量%より大きいと再溶解性が低下する場合があり、10重量%未満であると顔料分散性が低下する場合がある。
ポリエステルポリオール(A3)の分子量としては、数平均分子量で500〜10000のものが好ましく、さらに好ましくは1000〜5000の範囲である。数平均分子量が10000より大きいと、ポリウレタンウレア樹脂(D)のイソプロパノールへの溶解性が低下する場合があり、500未満だと印刷後におけるフィルムへの密着性が低下する場合がある。
本発明に使用するポリオールの数平均分子量は、末端を水酸基として水酸基価から計算するものであり、(式1)により求められる。
(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
また、本発明に用いる水添ひまし油ポリオール(A1)、ポリエステルポリオール(A3)の酸価は1.0mgKOH/g以下であることが好ましく、0.5mgKOH/g以下であることがより好ましい。酸価が1.0mgKOH/gより大きいと、ポリウレタンウレア樹脂(D)のワニスや印刷インキの経時増粘の傾向が大きくなるためである。
ポリオール(A)は更にその他のポリオールを含むことができる。以下の例には限定はされないが、ポリカーボネートジオールやポリカプロラクトンジオール等の高分子ジオールの他、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、水添ビスフェノールA、ダイマージオール、水添ダイマージオール等の繰り返し単位を持たないジオール等が挙げられる。
次に、ジイソシアネート(B)について説明する。ジイソシアネート(B)としては、以下の例には限定されないが、芳香族ジイソシアネート、脂肪族ジイソシアネート、脂環族ジイソシアネートなどが挙げられる。例えば、1,5−ナフチレンジイソシアネート、4,4'−ジフェニルメタンジイソシアネート(別名:MDI)、4,4'−ジフェニルジメチルメタンジイソシアネート、4,4'−ジベンジルイソシアネート、ジアルキルジフェニルメタンジイソシアネート、テトラアルキルジフェニルメタンジイソシアネート、1,3−フェニレンジイソシアネート、1,4−フェニレンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、ブタン−1,4−ジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソプロピレンジイソシアネート、メチレンジイソシアネート、2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、シクロヘキサン−1,4−ジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ジメリールジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタン−4,4'−ジイソシアネート、1,3−ビス(イソシアネートメチル)シクロヘキサン、メチルシクロヘキサンジイソシアネート、ノルボルナンジイソシアネート、m−テトラメチルキシリレンジイソシアネート、4,4−ジフェニルメタンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、ビス−クロロメチル−ジフェニルメタン−ジイソシアネート、2,6−ジイソシアネート−ベンジルクロライドやダイマー酸のカルボキシル基をイソシアネート基に転化したダイマージイソシアネート等が挙げられる。これらのジイソシアネート化合物は単独で、または2 種以上を混合して用いることができる。中でも黄変性の観点から1,3−ビス(イソシアネートメチル)シクロヘキサン、イソホロンジイソシアネート等の脂環族イソシアネートが好ましい。
次に、鎖延長剤(C)について説明する。鎖延長剤(C)としては、以下の例には限定されないが、例えば、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、ダイマー酸のカルボキシル基をアミノ基に転化したダイマージアミンなどの他、N−(2−ヒドロキシエチル)エチレンジアミン、N−(2−ヒドロキシエチル)プロピレンジアミン、N−(2−ヒドロキシプロピル)エチレンジアミン、N−(2−ヒドロキシプロピル)プロピレンジアミン、N,N'−ビス(2−ヒドロキシエチル)エチレンジアミン、N,N'−ビス(2−ヒドロキシエチル) プロピレンジアミン、N,N'−ビス(2−ヒドロキシプロピル)エチレンジアミン、N,N'−ビス(2−ヒドロキシプロピル)プロピレンジアミン等の分子内に水酸基を有するジアミン類、イミノビスプロピルアミン、メチルイミノビスプロピルアミン、ラウリルイミノビスプロピルアミン等の分子内にアミノ基を複数有するアミン類も用いることができる。これらの鎖延長剤は単独で、または2種以上を混合して用いることができる。
また、過剰反応停止を目的とした重合停止剤として、一価の活性水素化合物を用いることもできる。かかる化合物としては例えば、1級、2級のアミノ基を有する化合物、ジ−n−ブチルアミン等のジアルキルアミン類やアミノアルコール類等があげられる。更に、特にポリウレタン樹脂中にカルボキシル基を導入したいときには、グリシン、L−アラニン等のアミノ酸を反応停止剤として用いることができる。この中で、1級、2級のアミノ基を有するアミノアルコール類は、末端停止剤として用いる場合、高温での反応を避けて、アミノ基のみ反応するよう制御する必要がある。これらの末端停止剤は単独で、または2種以上を混合して用いることができる。
重合停止剤を用いるときには、末端停止剤と鎖延長剤とを一緒に使用して鎖延長反応を行ってもよく、また鎖延長剤によりある程度鎖延長反応を行った後に末端停止剤を単独に添加して末端停止反応を行ってもよい。一方、末端停止剤を用いなくても分子量のコントロールは可能であるが、この場合には鎖延長剤を含む溶液中にプレポリマーを添加する方法が反応制御という点で好ましい。
次に、ポリウレタンウレア樹脂(D)の形態および製造方法について説明する。ポリウレタンウレア樹脂(D)を製造する方法については、特に制限はなく、一般的なポリウレタンウレア樹脂の製造方法で製造できる。例えば、まず酢酸エチルや酢酸プロピル、t‐ブタノールなどのジイソシアネート(B)に反応不活性な溶剤中、もしくは無溶剤でポリオール(A)とジイソシアネート(B)とを、ポリオール(A)の水酸基に対してイソシアネート基が過剰となる当量比で反応させて、イソシアネート基含有のウレタンプレポリマーを作る。ついで、イソシアネート基含有のウレタンプレポリマーと鎖延長剤(C)とを反応させて得ることができる。
上記ウレタンプレポリマーを無溶剤で作成する場合、反応終了後に適宜ジイソシアネート(B)に反応不活性な溶剤で希釈して適性な粘度に希釈して鎖延長剤(C)と反応させても良い。粘度として好ましくは25℃におけるB型粘度計にて100〜1000mPa・sが好ましく、更に好ましくは200〜600mPa・sである。粘度が1000mPa・sを超えるとハンドリング性が悪く、100mPa・sを下回ると鎖延長剤(C)との反応性が悪くなることがある。
さらに、このウレタン化反応には触媒を用いることもできる。使用できる触媒としては、例えば、トリエチルアミン、ジメチルアニリンなどの3級アミン系の触媒;スズ、亜鉛などの金属系の触媒などが挙げられる。これらの触媒は通常ポリオール化合物に対して0.001〜1モル%の範囲で使用される。
ウレタンプレポリマーを製造するにあたり、ポリオール(A)とジイソシアネート(B)との割合は、ジイソシアネート(B)のイソシアネート基のモル数とポリオール(A)の水酸基のモル数の比であるNCO/OH比を1.1〜3.0 の範囲となるようにすることが好ましく、より好ましくは1.5〜2.5である。この比が1.1未満だと、得られるポリウレタンウレア樹脂中のウレア基濃度が低いため、弾性率が低く、印刷物における十分な耐ブロッキング性が得られない場合がある。また、NCO/OH比が3.0より大きいと、ウレア基濃度が高いため溶解性が悪化してインキ組成物のおける印刷適性が劣化する場合がある。
ポリウレタンウレア樹脂(D)は、重量平均分子量が10,000〜100,000の範囲であることが好ましい。さらに好ましくは15,000〜50,000である。10,000未満だと、印刷物における耐ブロッキング性が低下する場合があり、100,000より大きいと、イソプロパノールに対する溶解性が下がり、印刷不良を起こす場合がある。
さらにポリウレタンウレア樹脂(D)は末端および/または主鎖中にアミノ基を有することが好ましい。インキ組成物を印刷するフィルム基材は通常コロナ処理されている場合が多く、基材表面にカルボン酸基や水酸基等の官能基が存在し、ポリウレタンウレア樹脂(D)のアミノ基と水素結合するため、基材との密着性が向上し、ラミネート加工後にデラミネーションしにくくなる。
有するアミノ基の量は、アミン価が0.5〜40.0mgKOH/樹脂1gであることが好ましく、さらに好ましくはアミン価が3.0〜20.0mgKOH/樹脂1gの範囲である。アミン価が0.5mgKOH/樹脂1g未満だと、印刷物における基材への密着性が低下する場合があり、40.0mgKOH/樹脂1gより大きいとインキの経時安定性が低下する場合がある。ポリウレタンウレア樹脂(D)は、インキ組成物の総重量100%中、5〜70重量%の割合で含まれることが好ましく、より好ましくは10〜50重量%である。
次に着色剤(E)について説明する。着色剤(E)としては、例えば、有機系顔料、無機系顔料、染料等の通常のインキにおいて使用される各種のものが使用できる。
本発明のアルコール系印刷インキ組成物は、溶剤の主成分としてイソプロパノールを含む溶剤を使用しているにも関わらず、無機顔料はもとより、有機顔料においても優れた顔料分散性を有している。
有機系顔料としては、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、以下の例には限定されないが、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。
無機系顔料としては、以下の例には限定されないが、例えば、カーボンブラック、アルミニウム粉、ブロンズ粉、クロムバーミリオン、黄鉛、カドミウムイエロー、カドミウムレッド、群青、紺青、ベンガラ、黄色酸化鉄、鉄黒、酸化チタン、酸化亜鉛等が挙げられる。
染料としては、以下の例には限定されないが、例えば、タートラジンレーキ、ローダン6G レーキ、ビクトリアピュアブルーレーキ、アルカリブルーGトーナー、ブリリアントグリーンレーキ等が挙げられ、この他コールタール等を使用することもできる。
なかでも、耐水性および耐熱性などの点から有機系顔料または無機系顔料を使用することが好ましい。
着色剤(E)は、印刷インキの濃度・着色力を確保するのに充分な量、すなわち印刷インキの総重量に対して1〜50重量% の割合で含まれることが好ましく、より好ましくは、5〜40重量%である。また、これらの着色剤は単独で、または2種以上を併用して用いることができる。
次に、分散剤(F)について説明する。本発明のアルコール系印刷インキ組成物は、分散剤(F)は側鎖にポリアルキレンオキシド(f1)を有する櫛形分散剤(F1)を含むことにより顔料分散安定性および印刷時の基材への転移性が飛躍的に向上する。櫛形分散剤(F1)は、主鎖にスチレン骨格を有し、側鎖にポリアルキレンオキシド鎖(f1)を有する櫛型分散剤であれば特に制限はなく、スチレン骨格が顔料等に親和し、ポリアルキレンオキシド鎖(f1)がイソプロパノールへの親和性を担う。かかる化合物としては例えば、スチレン−無水マレイン酸共重合体とポリアルキレンオキシド鎖を有するモノアミン(G)とを反応させてなる化合物や、分子内にポリアルキレンオキシド骨格と1つのラジカル重合性不飽和基を持つ化合物(H)と、スチレンとの共重合体等が挙げられる。
ポリアルキレンオキシド鎖を有するモノアミン(G)としては、以下の例には限定されないが、例えばHuntsman社製Jeffamine(商標)M600、Huntsman社製Jeffamine(商標)M1000、Huntsman社製Jeffamine(商標)M2005 、Huntsman社製Jeffamine(商標)M2070等が挙げられる。
分子内にポリアルキレンオキシド骨格と一つのラジカル重合性不飽和基を持つ化合物(H)としては、以下の例には限定されないが、例えばポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート〔以下、「ポリエチレングリコールモノアクリレート」と「ポリエチレングリコールモノメタクリレート」とを合わせて、「ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート」と表記する。〕、ポリプロピレングリコールモノ(メタ) アクリレート、ポリ(エチレングリコール・ポリプロピレングリコール)モノ(メタ) アクリレート、ポリ(プロピレングリコール・テトラメチレングリコール)モノ(メタ)アクリレート等のポリアルキレングリコールモノ(メタ)アクリレート類(H1)、メトキシポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート等の、上記ポリアルキレングリコールモノ(メタ)アクリレート類(H1)の末端水酸基がC1〜C4の炭化水素でエーテル化されたアルコキシポリアルキレングリコールモノ(メタ)アクリレート類(H2)の他、2−(メタ)アクリロイルオキシエチルイソシアネート等の分子内に1つのイソシアネート基を含む単官能(メタ) アクリルモノマーまたは、α,α‐ジメチル‐4 ‐イソプロペニルベンジルイソシアナート等の分子内に1つのイソシアネート基を含む単官能ビニルモノマーと、ポリアルキレンオキシド鎖を有するモノアミン(G)等との反応物などが挙げられる。
ポリアルキレンオキシド鎖(f1)の構造としては特に制限はないが、イソプロパノールを含む溶剤中での顔料分散性、およびポリウレタンウレア樹脂(D)との相溶性の観点から、プロピレンオキシド単位、エチレンオキシド単位、トリメチレンオキシド単位、テトラメチレンオキシド単位、およびこれらの任意の組み合わせ単位等を含むことが好ましい。また、ポリアルキレンオキシド鎖(f1)の末端基は特に限定は無いが、水酸基か炭素数1から10の炭化水素基とエーテル結合を形成しているものが好ましい。
ポリアルキレンオキシド鎖(f1)の構造として更に好ましくは、下記一般式(1)で表されるプロピレンオキシド単位および/またはエチレンオキシド単位を含む構造を含むものであり、これらは、単独または割合の異なる2 種以上を混合して用いることができる。
一般式(1)
‐(C36O)n‐(C24O)m‐R
(式中、Rは水素原子または炭素数が1〜4の炭化水素基、nおよびmはそれぞれ0〜50の整数[ただし、nとmとの合計が9〜50である。])
櫛形分散剤(F1)中のスチレンとポリアルキレンオキシド鎖(f1)との割合は、アルコール中での顔料分散性およびアルコールへの溶解性の観点から、スチレン単位とポリアルキレンオキシド鎖(G)単位とのモル比が2:1〜10:1であることが好ましい。スチレン単位の割合が10:1よりも大きいと、分散剤(F)のイソプロパノールへの溶解性が不良となることがあり、スチレン単位の割合が2:1よりも小さいと、顔料分散性が不良となることがある。
櫛形分散剤(F1)は、ポリウレタンウレア樹脂(D)との相溶性向上や分散安定性などを向上させる目的で、必要に応じて、アミノ基、カルボキシル基、ヒドロキシル基などの極性官能基を分子内に導入して用いることができる。さらに、櫛形分散剤(F1)が分子内にアミノ基を有する場合は単官能カルボン酸で、分子内にカルボキシル基を有する場合には単官能アミンもしくは金属イオン等で、それぞれ塩化させて用いることもできる。櫛形分散剤(F1)を用いる場合は、ポリウレタンウレア樹脂(D)との相溶性、分散安定性、および印刷物の耐ブロッキング性の観点から、インキ組成物の総重量100重量%に対して0.1〜20重量%の割合で含まれることが好ましく、より好ましくは、0.5〜10重量% である。
着色剤(E)をイソプロパノールを含む溶剤中に安定に分散させるために、分散剤(F)は更に公知の分散剤を更に併用することもできる。分散剤としては、アニオン性、ノニオン性、カチオン性、両イオン性などの界面活性剤を使用することができる。以下に限定はされないが、分散剤(F)は、インキの顔料分散安定性の観点からインキの総量100重量%に対して0.05重量%以上、かつ、ラミネート適性の観点から15重量%以下でインキ中に含まれることが好ましい。さらに、0.1〜10重量%の範囲で含まれることがより好ましい。
本発明のアルコール系印刷インキ組成物は、溶剤の合計100重量%中、イソプロパノールを50重量%以上含む。その他の溶剤としては、以下の例には限定されないが、例えば、メタノール、エタノール、ノルマルプロパノール、イソプロパノール、ノルマルブタノール、イソブタノール、ターシャリーブタノール等の炭素原子数1〜7の脂肪族アルコール類の他、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノイソプロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル等のグリコールモノエーテル類、アセトンやメチルエチルケトン等のケトン類、酢酸エチルや酢酸プロピル等のエステル類、ジメチルカーボネート等の炭酸エステル類などが挙げられる。
本発明のアルコール系印刷インキ組成物は、顔料の分散安定性を向上させることを目的に、溶剤としての水を含むことができる。含有しても良い水の量は、溶剤の合計100重量%中、0.5重量%〜20.0重量%の範囲であることが好ましい。溶剤中の水の量が20.0重量%より大きいと、溶剤の乾燥速度が遅くなり、印刷時の乾燥工程において充分乾燥されず、水もしくは溶剤が塗膜中に残存する場合がある。溶剤中の水の量が0.5重量%未満だと、インキ組成物の経時安定性が低下する場合がある。
本発明のアルコール系印刷インキ組成物において、ポリウレタンウレア樹脂(D)以外にイソプロパノールを含む溶剤に可溶な樹脂を併用して用いても良い。例えば、ポリウレタン樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合樹脂、塩素化ポリプロピレン樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリアミド樹脂、アルキル変性セルロース樹脂、ニトロセルロース樹脂、セルロース変性樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、アルキッド樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ロジン系樹脂、ロジン変性マレイン酸樹脂、テルペン樹脂、フェノール変性テルペン樹脂、ケトン樹脂、環化ゴム、塩化ゴム、ブチラール、石油樹脂、およびこれらの変性樹脂などを挙げることができ、その含有量は、インキ組成物100重量部に対して0.5重量%〜20重量%が好ましい。
本発明におけるアルコール系印刷インキ組成物には、更に公知の添加剤を必要に応じて適宜混合して用いても良い。例えば顔料誘導体、分散剤、湿潤剤、接着補助剤、レベリング剤、消泡剤、帯電防止剤、トラッピング剤、ブロッキング防止剤、シリカ成分、ワックス成分などを使用することができる。
本発明のアルコール系印刷インキ組成物は、ポリウレタンウレア樹脂(D)、溶剤、着色剤(E)および分散剤(F)をプレミックス混合し、サンドミル等の分散機を使用して顔料分散処理を行うことにより得ることができる。
顔料分散体における顔料の粒度分布は、分散機の粉砕メディアのサイズ、粉砕メディアの充填率、分散処理時間、顔料分散体の吐出速度、顔料分散体の粘度などを適宜調節することにより、調整することができる。分散機としては一般に使用される、例えばローラーミル、ボールミル、ペブルミル、アトライター、サンドミルなどを用いることができる。
インキ中に気泡や予期せずに粗大粒子などが含まれる場合は、印刷物品質を低下させるため、濾過などにより取り除くことが好ましい。濾過器は従来公知のものを使用することができる。
前記方法で製造されたインキ粘度は、顔料の沈降を防ぎ、適度に分散させる観点からザーンカップ#4での粘度が8.0sec〜30sec程度、インキ製造時や印刷時の作業性効率の観点から10sec〜15secの範囲であることが好ましい。
インキの粘度は、使用される原材料の種類や量、例えば樹脂、着色剤、有機溶剤などを適宜選択することにより調整することができる。また、インキ中の顔料の粒度および粒度分布を調節することによりインキの粘度を調整することもできる。
本発明のアルコール系印刷インキ組成物は、グラビア印刷、フレキソ印刷などの既知の印刷方式で用いることができる。例えば、グラビア印刷に適した粘度及び濃度にまで希釈溶剤で希釈され、単独でまたは混合されて各印刷ユニットに供給される。
本発明の印刷物は、本発明の印刷インキ組成物を、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、もしくはこれらの複合材料からなるフィルム状もしくはシート状の基材に、上記の印刷方式を用いて塗布し、オーブンによる乾燥によって皮膜を定着することで、得ることができる。
基材は、金属酸化物などを表面に蒸着コート処理および/またはポリビニルアルコールなどがコート処理されていても良く、さらにコロナ処理などの表面処理が施されていても良い。
更に、この印刷物の印刷面にイミン系、イソシアネート系、ポリブタジエン系、チタン系等の各種アンカーコート剤を介して、溶融樹脂を積層する通常のエクストルージョンラミネート(押し出しラミネート)法、印刷面にウレタン系等の接着剤を塗工し、プラスチックフィルムを積層するドライラミネート法、印刷面に直接溶融ポリプロピレンを圧着して積層するダイレクトラミネート法等、公知のラミネート工程により、本発明の積層体が得られる。


以下、実施例をあげて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。なお、本発明における部および%は、特に注釈の無い場合、重量部および重量%を表す。なお、水酸基価は、樹脂中の水酸基を過剰の無水酸でエステル化またはアセチル化し、残存する酸をアルカリで逆滴定して算出した樹脂1g中の水酸基量を、水酸化カリウムのmg数に換算した値で、JIS K0070に従って行った値である。アミン価は、樹脂1g中に含有するアミノ基を中和するのに必要とする塩酸の当量と同量の水酸化カリウムのmg数である。酸価は、樹脂1g中に含有する酸基は中和するのに必要とする水酸化カリウムのmg数で、測定方法は、JIS K0070(1996年)に準じて行わった。アミン価の測定方法については、後述の通り行った。ポリウレタン樹脂の分子量(重量平均分子量)はGPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)装置を用いて(測定溶媒:テトラヒドロフラン)、分子量分布を測定し、ポリスチレン換算分子量として求めた。アミン価の測定方法は、下記の通りである。
[アミン価の測定方法]
試料を0.5〜2g精秤する。(試料量:Sg)精秤した試料に中性エタノール(BDG中性)30mLを加え溶解させる。得られた溶液を0.2mol/lエタノール性塩酸溶液(力価:f)で滴定を行なう。溶液の色が緑から黄に変化した点を終点とし、この時の滴定量(AmL)を用い次の(式1)によりアミン価を求めた。
(式1) アミン価=(A×f×0.2×56.108)/S
(合成例1)<ポリウレタンウレア樹脂(PU1)の調製>
攪拌機、温度計、還流冷却器および窒素ガス導入管を備えたフラスコに、水添ひまし油ポリオール(製品名:「URIC PH−100」伊藤製油社製、水酸基価41.6mgKOH/g、数平均分子量2700)91.4部と、ポリプロピレングリコール(水酸基価56.1mgKOH/g、数平均分子量2000)91.7部と、1,3−プロパンジオール7.1部と、イソホロンジイソシアネート77.3部とを仕込み、窒素気流下、100℃で6時間反応させウレタンプレポリマーを製造した。次いで、得られたウレタンプレポリマーに酢酸エチル66.9部を加えて、ウレタンプレポリマーの均一溶液とした。次いで、イソホロンジアミン32.5部、イソプロパノール633部からなる混合物に、前記ウレタンプレポリマー溶液を1時間かけて滴下し、その後1時間反応させてポリウレタンウレア樹脂(PU1)の溶液を得た。得られたポリウレタンウレア樹脂(PU1)の溶液は、樹脂固形分濃度30重量%、粘度250mPa・s(25℃)であり、樹脂固形分のアミン価は6.1mgKOH/樹脂1g、重量平均分子量35000であった。
(合成例2〜9)<ポリウレタンウレア樹脂(PU2〜PU9)の調製>
ひまし油ポリオール(製品名:「URIC HF−2009」伊藤製油社製、水酸基価41.8mgKOH/g、数平均分子量2700)および(製品名:「URIC H1824」伊藤製油社製、水酸基価71.2mgKOH/g、数平均分子量1576)、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数平均分子量2000のポリエステルジオール「PMPA2000」、アジピン酸と1,2―プロパンジオールとから得られる数平均分子量2000のポリエステルジオール「PPA2000」、数平均分子量2000のポリトリメチレングリコール「PTG2000」を用意し、表1に示す原料を用い、合成例1と同様の方法により、ポリウレタンウレア樹脂溶液PU2〜PU9を得た。なお、表1中の「PPG2000」とは数平均分子量2000のポリプロピレングリコールを、「PDO」は1,3−プロパンジオールを、「IPDI」はイソホロンジイソシアネートを、「IPDA」はイソホロンジアミンを表す。また本発明に使用したPDOを除くポリオールの数平均分子量は、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、計算により求めた。
合成例1〜9の概要を表1に纏めた。
Figure 2016196550
(合成例10)<櫛形分散剤(DP1)の調製>
攪拌機、温度計、還流冷却器および窒素ガス導入管を備えたフラスコに、ポリアルキレンオキシドモノアミン(製品名:「JeffamineM2005」Huntsman社製、数平均分子量1953、固形分100%、一般式(1)におけるn=29、m=6、R=CH3)163部、およびスチレン−無水マレイン酸共重合体(製品名:「SMAEF60」SARTOMER社製、酸価156mgKOH/g、固形分100%、スチレン:無水マレイン酸比率=6:1)60部を仕込み、窒素気流下、150℃で8時間反応させた後、イソプロパノール334部を加えて櫛形分散剤(DP1)の均一溶液とした。得られた櫛形分散剤(DP1)の溶液は、樹脂固形分濃度40重量%であり、樹脂固形分の酸価は9.0mgKOH/樹脂1g、アミン価は0.1mgKOH/樹脂1g、重量平均分子量は30000であった。
(合成例11)<櫛形分散剤(DP2)の調製>
攪拌機、温度計、還流冷却器および窒素ガス導入管を備えたフラスコに、ポリアルキレンオキシドモノアミン(製品名:「JeffamineM1000」Huntsman社製、数平均分子量1000、固形分100%、一般式(1)におけるn=3、m=19、R=CH3)83.4部、およびスチレン−無水マレイン酸共重合体(製品名:「SMAEF60」SARTOMER社製、酸価156mgKOH/g、固形分100%、スチレン:無水マレイン酸比率=6:1)60部を仕込み、窒素気流下、150℃で8時間反応させた後、イソプロパノール215部を加えて櫛形分散剤(DP2)の均一溶液とした。得られた櫛形分散剤(DP2)の溶液は、樹脂固形分濃度40重量%であり、樹脂固形分の酸価は10.0mgKOH/樹脂1g、アミン価は0.1mgKOH/樹脂1g、重量平均分子量は30000であった。
(合成例12)<櫛形分散剤(DP3)の調製>
攪拌機、温度計、還流冷却器および窒素ガス導入管を備えたフラスコに、ポリアルキレンオキシドモノアミン(製品名:「JeffamineM2005」、Huntsman社製、数平均分子量1953、固形分100%、一般式(1)におけるn=29、m=6、R=CH3)93.3部を仕込み、窒素気流下、40℃で、滴下槽から2−イソシアナトエチルアクリレート6.7部を1時間かけて滴下し、その後40℃で2時間反応させ反応生成物(DP3−1)を得た。更にイソプロパノール50部、スチレン30部、アクリル酸1.1部を添加後均一に撹拌混合し、ここへジメチル2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオネート)4.0部とIPA50部の均一混合液を30分かけて滴下し、その後80℃で8時間反応した後、さらにイソプロパノール103部を加えて櫛形分散剤(DP3)の均一溶液とした。得られた櫛形分散剤(DP3)の溶液は、固形分40重量%、酸価は9.0mgKOH/樹脂1g、アミン価は0.1mgKOH/樹脂1g、重量平均分子量は30000であった。
(製造例1〜28)
<製造例1:インキ組成物J−1の調整>
ポリウレタンウレア樹脂(PU1)を40部、櫛形分散剤(DP1)を5部、C.Iピグメントブルー15:3を10部、水を5部、イソプロパノール10部を混合し、サンドミル(メディア:粒子径0.8mmガラスビーズ)で30分間練肉した後、イソプロパノール40部を添加、混合してインキ組成物を得た。
<製造例2〜28:インキ組成物(J−2〜J−14)および(K−1〜K−14)の調整>
表2−1および表2−2に記載の材料および組成(重量部または配合比率)を用いる以外は製造例1と同様の方法にてアルコールインキ組成物(J−2〜J−14)および(K−1〜K−14)を調整した。
Figure 2016196550
Figure 2016196550
(実施例1〜12および比較例1〜12)
<印刷物の作成>
上記インキ組成物(K−4〜K−6)に対してはエタノールで、またインキ組成物(J−1〜J−14)および(K−1〜K−3、K−7〜K−14)に対してイソプロパノールで粘度が15秒(25℃、ザーンカップNo.3)となるように希釈し、彫刻175線、版式エロンゲート、版深100%部〜版深5%部の諧調版を備えたグラビア印刷機により、厚さ20μmのコロナ処理の2軸延伸ポリプロピレン(OPP)フィルム「パイレンP2161」(東洋紡績株式会社製)のコロナ処理面に印刷速度100m/minで4000m印刷して印刷物を得た。なお、印刷は気温27℃、湿度55%(W1〜W14)および(Y1〜Y14)および気温30℃、湿度65%(X1〜X14)および(Z1〜Z14)の環境下で行った。
<インキ組成物および印刷物の評価>
インキ組成物、および得られた印刷物について次のような試験を行った。結果を表3−1および表3−2に示す。なお以下の試験において実用レベルの評価は○〜○△である。
(1)発色性
調製直後のインキ組成物(J−1〜J−14)および(K−1〜K−14)をポリプロピレンフィルムにバーコーター(ミヤバーNo.6)で塗工し、目視で発色性(光沢)の評価を行った。
○:塗工表面に色目が濃く光沢がある。
○△:塗工表面の色目が濃いが光沢がやや劣る。
△:塗工表面の色目がやや薄くが光沢がやや劣る。
△×:塗工表面に色目がやや薄く光沢が無い。
×:塗工表面に色目が薄く光沢無い。
(2)インキ組成物の高温保存安定性
調製直後のインキ組成物(J−1〜J−14)および(K−1〜K−14)を50℃で1週間保存し、試験前後の粘度の変化率より以下の評価基準で判定した。粘度の測定は、ザーンカップNo.4(25℃)で行った。
○:粘度の変化率が3秒未満である。
○△:粘度の変化率が5秒未満である。
△:粘度の変化率が5秒以上10秒未満である。
△×:粘度の変化率が20秒以上である。
×:粘度の変化率が60秒以上である。
(3)版深10%部着肉性(気温27℃‐湿度55%)
前記印刷物(W1〜W14)および(Y1〜Y14)の4000m印刷後の版深10%印刷部を用いてインキの着肉性(転移性)を評価した。なお評価は印刷画像部の中のインキの着色割合から判断した。
○:着肉が100%である。
○△:着肉が90%以上である。
△:着肉が60〜90%である。
△×:着肉が30〜60%である。
×:着肉が30%以下である。
(4)版深5%部着肉性(気温27℃‐湿度55%)
前記印刷物(W1〜W14)および(Y1〜Y14)の4000m印刷後の版深5%印刷部を用いてインキの着肉性(転移性)を評価した。なお評価は印刷画像部の中のインキの着色割合から判断した。
○:着肉が100%である。
○△:着肉が80%以上である。
△:着肉が50〜80%である。
△×:着肉が20〜50%である。
×:着肉が20%以下である。
(5)版深10%部着肉性(気温30℃‐湿度65%)
前記印刷物(X1〜X14)および(Z1〜Z14)の4000m印刷後の版深10%印刷部を用いてインキの着肉性(転移性)を評価した。なお評価は印刷画像部の中のインキの着色割合から判断した。
○:着肉が100%である。
○△:着肉が90%以上である。
△:着肉が60〜90%である。
△×:着肉が30〜60%である。
×:着肉が30%以下である。
(6)版深5%部着肉性(気温30℃‐湿度65%)
前記印刷物(X1〜X14)および(Z1〜Z14)の4000m印刷後の版深5%印刷部を用いてインキの着肉性(転移性)を評価した。なお評価は印刷画像部の中のインキの着色割合から判断した。
○:着肉が100%である。
○△:着肉が80%以上である。
△:着肉が50〜80%である。
△×:着肉が20〜50%である。
×:着肉が20%以下である。
Figure 2016196550
Figure 2016196550
評価結果から、ポリオール(A)、ジイソシアネート(B)、および鎖延長剤(C)を反応させてなるポリウレタンウレア樹脂(D)と、着色剤(E)と、分散剤(F)と、溶剤としてイソプロパノールを含むアルコール系印刷インキ組成物であって、前記ポリオール(A)が水添ひまし油ポリオール(A1)を含み、前記分散剤(F)が主鎖にスチレン骨格を有し、側鎖にポリアルキレンオキシド鎖(f1)を有する櫛型分散剤(F1)を含み、前記イソプロパノールが全溶剤中50重量%以上であるアルコール系印刷インキ組成物は顔料分散安定性およびロングラン印刷時の着肉性に優れた印刷インキ組成物であることが分かった。

Claims (6)

  1. ポリオール(A)、ジイソシアネート(B)、および鎖延長剤(C)を反応させてなるポリウレタンウレア樹脂(D)と、
    着色剤(E)と、分散剤(F)と、イソプロパノールを含む溶剤と、を含むアルコール系印刷インキ組成物であって、以下の(1)、(2)および(3)を特徴とするアルコール系印刷インキ組成物。
    (1)前記ポリオール(A)が、水添ひまし油ポリオール(A1)を含む。
    (2)前記分散剤(F)が、主鎖にスチレン骨格を有し、側鎖にポリアルキレンオキシド鎖(f1)を有する櫛型分散剤(F1)を含む。
    (3)前記イソプロパノールが、全溶剤中50重量%以上である。
  2. ポリオール(A)が、更にポリエーテルポリオール(A2)を含むことを特徴とする請求項1に記載のアルコール系印刷インキ組成物。
  3. ポリオール(A)が、更に二塩基酸(a)とジオール(b)とを反応させてなるポリエステルポリオール(A3)を含むことを特徴とする請求項1または2に記載のアルコール系印刷インキ組成物。
  4. ポリアルキレンオキシド鎖(f1)が、プロピレンオキシド単位および/またはエチレンオキシド単位を有する構造を含むことを特徴とする請求項1から3いずれかに記載のアルコール系印刷インキ組成物。
  5. フィルム基材に、請求項1〜4いずれかに記載のアルコール系印刷インキ組成物を塗布してなる印刷物。
  6. 請求項5に記載の印刷物の印刷面にフィルムをラミネートして形成される積層体。
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