JP6136105B2 - 水性ポリウレタン樹脂およびその利用 - Google Patents
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ポリイソシアネート(a)と、
ポリオール(b)と、
分子内にカルボキシル基および少なくとも2個の活性水素含有基を有する化合物(c)とを反応させてなる末端にイソシアネート基を有するウレタンプレポリマーを、
有機ジアミン(d)と反応させてなるグラビア印刷インキ用水性ポリウレタン樹脂を用いる水性グラビア印刷インキであって、
前記水性ポリウレタン樹脂が、下記の(1)〜(4)であることを特徴とする水性グラビア印刷インキに関する。
(1)ポリオール(b)の数平均分子量が3000以下である。
(2)ポリオール(b)が、分岐構造を有するポリエステルポリオール(b−1)と、ポリエーテルポリオール(b−2)からなり、ポリオール(b)中の
分岐構造を有するポリエステルポリオール(b−1)が80重量%〜95重量%、ポリエーテルポリオール(b−2)が20重量%〜5重量%
であり、分岐構造を有するポリエステルポリオール(b−1)が1,2−プロパンジオール、1,3−ブタンジオール、2−メチル−1,3−プロパンジオール、ネオペンチルグリコール、1,4−ペンタンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、2,5−ヘキサンジオール、2−メチル−1,4−ペンタンジオール、2,4−ジエチル−1,5−ペンタンジオール、2−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオール、2−メチル−1,8−オクタンジオール、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール、および2,2,4−トリメチル−1,6−ヘキサンジオールからなる群より選ばれる少なくとも一種と、多価カルボン酸または多価カルボン酸無水物との脱水縮合体または重合体であり、ポリエーテルポリオール(b−2)がポリエチレングリコールである。
(3)有機ジアミン(d)の50重量%〜100重量%がヒドロキシル基を有する有機ジアミンである。
(4)酸価が25〜45mgKOH/gである。
が劣る傾向があり、酸価が45mgKOH/gより高い場合には、ラミネート強度が低く
なる傾向がある。
温度計、撹拌機、還流冷却管および窒素ガス導入管を備えた反応器中で窒素ガスを導入しながら、数平均分子量400のポリ(3−メチル−1,5−ペンタンアジペート)ジオール96.89部、数平均分子量2000のポリエチレングリコール24.18部、2,2−ジメチロールプロピオン酸21.56部およびイソホロンジイソシアネート138.24部をメチルエチルケトン200部中で6時間沸点反応させて末端イソシアネートプレポリマーとし、しかるのち40℃まで冷却してからアセトン100部を加えて、末端イソシアネートプレポリマーの溶剤溶液を得た。次に、2−ヒドロキシエチルエチレンジアミン14.35部、イソホロンジアミン4.78部およびアセトン400部を混合したものに、得られた末端イソシアネートプレポリマー溶液580.87部を、室温で徐々に添加して50℃で3時間反応させ、溶剤型ポリウレタン樹脂溶液を得た。次に、28%アンモニア水9.76部および脱イオン水700部を上記溶剤型ポリウレタン樹脂溶液に徐々に添加して中和することにより水溶化し、さらに共沸下でメチルエチルケトン、アセトンの全量を留去した後、水を加えて粘度調整を行ない、酸価30mgKOH/g、固形分30%、粘度780mPa・s、重量平均分子量22000のポリウレタン樹脂PU01を得た。
表1および表2の仕込み比にて、合成例1と同様の操作で、ポリウレタン樹脂(PU02〜PU32)を得た。なお、合成には下記の原料を用いた。
PMPA400:ポリ(3−メチル−1,5−ペンタンアジペート)ジオール(数平均分子量400)
PMPA1000:ポリ(3−メチル−1,5−ペンタンアジペート)ジオール(数平均分子量1000)
PMPA2000:ポリ(3−メチル−1,5−ペンタンアジペート)ジオール(数平均分子量2000)
PMPA3000:ポリ(3−メチル−1,5−ペンタンアジペート)ジオール(数平均分子量3000)
PMPA4000:ポリ(3−メチル−1,5−ペンタンアジペート)ジオール(数平均分子量4000)
PPA2000:ポリ(1,2−プロピレンアジペート)ジオール(数平均分子量2000)
NPG2000:ポリ(ネオペンチルアジペート)ジオール(数平均分子量2000)
PHH2000:ポリ(1,6−ヘキサンフタレート)ジオール(数平均分子量2000)
PCL2000:ポリカプロラクトンジオール(数平均分子量2000)
PEG2000:ポリエチレングリコール(数平均分子量2000)
PPG2000:ポリ(1,2−プロピレングリコール)(数平均分子量2000)
1,4−BD:1,4−ブタンジオール
BPA−PO:ビスフェノールAのプロピレンオキシド付加物
DMPA:2,2−ジメチロールプロピオン酸
IPDI:イソホロンジイソシアネート
AEA:2−ヒドロキシエチルエチレンジアミン
IPDA:イソホロンジアミン
DBA:ジ−n−ブチルアミン
MEK:メチルエチルケトン
[実施例1]
銅フタロシアニン藍15.00部、ポリウレタン樹脂(PU01)30.00部、消泡剤0.10部、イソプロピルアルコール5.00部、水19.90部を撹拌混合しサンドミルで練肉した後、ポリウレタン樹脂溶液(PU01)20.00部、イソプロピルアルコール5.00部、水10.00部を攪拌混合し、藍色印刷インキ(C01)を得た。さらに、この藍色印刷インキに、水/イソプロピルアルコール混合溶剤(重量比1/1)の混合溶剤を用いて、ザーンカップ#3(離合社製)で16秒になるように調整し、評価用の希釈印刷インキとした。
実施例1と同様の操作で、藍色印刷インキ(C02〜16及びC17〜32)を得た。なお、各々の印刷インキに用いるポリウレタン樹脂は表3および表4の通りである。また、実施例1と同様の操作で、評価用の希釈印刷インキも得た。
希釈印刷インキをバラード版に塗布し、風乾させた後、希釈溶剤(水/イソプロピルアルコール混合溶剤(重量比70/30))を25mlかけ流し、印刷インキ皮膜の溶け具合を目視判定した。
◎ :全て溶解した。
○ :わずかな溶け残りが認められた。
○△:10%未満の面積の溶け残りが認められた。
△ :10%以上30%未満の面積の溶け残りが認められた。これ以上実用レベルである。
△×:30%以上の面積の溶け残りが認められた。
× :ほとんど溶解しなかった。
ポリウレタン樹脂30gと水/イソプロピルアルコール混合溶剤(重量比30/70)30gを混合し、−20℃および−5℃で1日保管する。保管後のサンプルの外観を評価した。
◎ :−20℃保管後も、ポリウレタン樹脂の外観は透明である。
○ :−20℃保管後は、ポリウレタン樹脂の外観はわずかに濁るが、−5℃保管後は透明である。
△ :−20℃保管後は、ポリウレタン樹脂の外観は白濁するが、−5℃保管後は透明である。
これ以上実用レベルである。
△×:−20℃保管後でも−5℃保管後でも、ポリウレタン樹脂の外観に濁りが認めら れる。
× :−20℃保管後は、ポリウレタン樹脂の外観は沈殿が発生し、−5℃保管後でも 濁る。
希釈印刷インキを、上記の方法でOPPフィルムに印刷した印刷物を用い、4cm×4cmにサンプリングし、このサンプルの印刷面と同じ大きさの未印刷フィルムの非処理面とを合わせて、40℃12時間、10kgfの加圧を行い、サンプルを剥離した時の、インキ取られ及び抵抗感を観察した。
◎ :印刷物からインキの転移が全く認められず、剥離時の抵抗感もなかった。
○ :印刷物からインキの転移が全く認められなかったが、剥離時の抵抗感があった。
△ :印刷物からインキの転移が認められ、面積にして10%未満であった。
これ以上実用レベルである。
△×:印刷物からインキの転移が、10%以上50%未満の面積で認められた。
× :印刷物からインキの転移が、50%以上の面積で認められた。
上記の方法でラミネート加工したラミネート積層体を用い、ラミネート積層体のインキ部を巾15mmで裁断し、インキ面と溶融樹脂層の層間で剥離させた後、剥離強度をインテスコ製201万能引張り試験機にて剥離強度の測定を行った。なお、1.5N/15mm以上を実用レベルとする。
上記の方法でラミネート加工したラミネート積層体を用い、紫外線オートフェドメーター(スガ試験機株式会社製 型式:UA48AUHB)にて50時間紫外線を照射する。照射後のラミネート強度を測定し、照射前後でのラミネート強度の低下率を求める。低下率30%以下または1.0N/15mm以上が実用レベルである。
評価結果を表3および表4にまとめる。実施例1〜16の水性印刷インキは、比較例17〜32の水性印刷インキと比較して優れた水−アルコールへの再溶解性、水−アルコールへの低温での溶解性を示し、かつ耐ブロッキング性やラミネート適性等の良好なインキ塗膜物性を保有し、さらには耐候性にも優れた水性印刷インキを提供することができる。
Claims (2)
- ポリイソシアネート(a)と、
ポリオール(b)と、
分子内にカルボキシル基および少なくとも2個の活性水素含有基を有する化合物(c)とを反応させてなる末端にイソシアネート基を有するウレタンプレポリマーを、
有機ジアミン(d)と反応させてなるグラビア印刷インキ用水性ポリウレタン樹脂を用いる水性グラビア印刷インキであって、
前記水性ポリウレタン樹脂が、下記の(1)〜(4)であることを特徴とする水性グラビア印刷インキ。
(1)ポリオール(b)の数平均分子量が3000以下である。
(2)ポリオール(b)が、分岐構造を有するポリエステルポリオール(b−1)と、ポリエーテルポリオール(b−2)からなり、ポリオール(b)中の
分岐構造を有するポリエステルポリオール(b−1)が80重量%〜95重量%、ポリエーテルポリオール(b−2)が20重量%〜5重量%
であり、分岐構造を有するポリエステルポリオール(b−1)が1,2−プロパンジオール、1,3−ブタンジオール、2−メチル−1,3−プロパンジオール、ネオペンチルグリコール、1,4−ペンタンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、2,5−ヘキサンジオール、2−メチル−1,4−ペンタンジオール、2,4−ジエチル−1,5−ペンタンジオール、2−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオール、2−メチル−1,8−オクタンジオール、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール、および2,2,4−トリメチル−1,6−ヘキサンジオールからなる群より選ばれる少なくとも一種と、多価カルボン酸または多価カルボン酸無水物との脱水縮合体または重合体であり、ポリエーテルポリオール(b−2)がポリエチレングリコールである。
(3)有機ジアミン(d)の50重量%〜100重量%がヒドロキシル基を有する有機ジアミンである。
(4)酸価が25〜45mgKOH/gである。 - 基材に請求項1記載の水性グラビア印刷インキを印刷してなるラミネート積層体。
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