(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023146223
(43)【公開日】2023-10-12
(54)【発明の名称】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
(51)【国際特許分類】
C09D 11/101 20140101AFI20231004BHJP
B41M 1/30 20060101ALI20231004BHJP
【FI】
C09D11/101
B41M1/30 D
【審査請求】未請求
【請求項の数】12
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2022053305
(22)【出願日】2022-03-29
(71)【出願人】
【識別番号】310000244
【氏名又は名称】DICグラフィックス株式会社
(71)【出願人】
【識別番号】000002886
【氏名又は名称】DIC株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100149445
【弁理士】
【氏名又は名称】大野 孝幸
(72)【発明者】
【氏名】梅本 哲朗
(72)【発明者】
【氏名】山田 智和
(72)【発明者】
【氏名】松尾 育男
(72)【発明者】
【氏名】渡辺 美保
【テーマコード(参考)】
2H113
4J039
【Fターム(参考)】
2H113AA03
2H113AA06
2H113BA01
2H113BA03
2H113BA05
2H113BA09
2H113BB02
2H113BB07
2H113BB22
2H113BC10
2H113DA03
2H113DA27
2H113DA35
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2H113DA62
2H113DA64
2H113EA13
2H113EA19
2H113FA43
4J039AB08
4J039AD21
4J039AE06
4J039BC09
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4J039BC20
4J039BE01
4J039CA07
4J039EA04
4J039EA38
4J039EA43
4J039EA44
4J039GA02
(57)【要約】
【課題】インキに耐水性および耐ピッキング性を与えることができる活性エネルギー線硬化型インキ用樹脂を提供する。
【解決手段】酸変性ロジン、二塩基酸および炭素原子数2~6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る活性エネルギー線硬化型インキ用樹脂。
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
酸変性ロジン、二塩基酸および炭素原子数2~6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る活性エネルギー線硬化型インキ用樹脂。
【請求項2】
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に記載の活性エネルギー線硬化型インキ用樹脂。
【請求項3】
前記二塩基酸として芳香族ジカルボン酸を含む請求項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。
【請求項4】
前記反応成分として、一分子中に水酸基を3個以上有するポリオールをさらに含む請求項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。
【請求項5】
前記反応成分における前記炭素原子数2~6のジアルキレングリコールの含有割合が1~60質量%の範囲である請求項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。
【請求項6】
酸価が1~60mgKOH/gの範囲である請求項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。
【請求項7】
水酸基価が40mgKOH/g超120mgKOH/g以下の範囲である請求項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。
【請求項8】
重量平均分子量が6,000~150,000の範囲である請求項1~7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。
【請求項9】
請求項1~8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。
【請求項10】
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9に記載の活性エネルギー線硬化型インキ用組成物。
【請求項11】
請求項9又は10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。
【請求項12】
請求項11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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
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。
【背景技術】
【0002】
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。
【0003】
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に活性エネルギー線硬化型インキを採用する場合、活性エネルギー線硬化型インキは、湿し水供給後に素早く乳化状態を形成でき、その後も安定してローラー間の転移が可能な耐水性を有することが求められる。
【0004】
従来の活性エネルギー線硬化型インキ用樹脂であるジアリルフタレート樹脂は、優れた弾性を有するが、湿し水が供給過多になると過乳化状態となって、転移不良、着肉不良等を引き起こす場合があり、耐水性が不十分という問題があった。
また、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。
【0005】
ジアリルフタレート樹脂に代わる活性エネルギー線硬化型インキ用樹脂が求められており、特許文献1ではウレタンアクリレート樹脂が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
特許文献1のウレタンアクリレート樹脂は、ジアリルフタレート樹脂ほどは弾性が無いため、印刷の際に網点や画像の欠陥、いわゆる「ピッキング」が多く生じてしまうという問題があった。
【0008】
本発明が解決しようとする課題は、インキに耐水性および耐ピッキング性を与えることができ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、耐水性および耐ピッキング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、耐水性および耐ピッキング性に優れるインキ組成物を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明者らは鋭意検討した結果、酸変性ロジン、二塩基酸および炭素原子数2~6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が高い弾性を有し、且つ、高い耐水性を有することを見出し、本発明を完成させた。
【0010】
すなわち、本発明は、酸変性ロジン、二塩基酸および炭素原子数2~6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る活性エネルギー線硬化型インキ用樹脂に関するものである。
【発明の効果】
【0011】
本発明により、インキに耐水性および耐ピッキング性を与えることができ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、耐水性および耐ピッキング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、耐水性および耐ピッキング性に優れるインキ組成物が提供できる。
【発明を実施するための形態】
【0012】
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。
【0013】
[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、二塩基酸および炭素原子数2~6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る。
ここで「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。
【0014】
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。
【0015】
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。
【0016】
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。
【0017】
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。
【0018】
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。
【0019】
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。
【0020】
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10~40質量%の範囲であり、さらに好ましくは15~35質量%の範囲である。
【0021】
反応成分である二塩基酸は、例えば1分子中に2つのカルボキシ基を有するジカルボン酸又はその酸無水物であり、当該ジカルボン酸は、脂肪族ジカルボン酸および芳香族ジカルボン酸のいずれでもよく、好ましくは芳香族ジカルボン酸である。
【0022】
脂肪族ジカルボン酸は例えば炭素原子数2~12の脂肪族ジカルボン酸であればよく、脂肪族ジカルボン酸の具体例としては、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、マレイン酸、ピメリン酸、スベリン酸、セバシン酸、アゼライン酸、シクロヘキサンジカルボン酸等が挙げられる。
【0023】
芳香族ジカルボン酸は例えば炭素原子数8~18の芳香族ジカルボン酸であればよく、芳香族ジカルボン酸の具体例としては、フェニルマロン酸、フェニルコハク酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、β-フェニルグルタル酸、α-フェニルアジピン酸、β-フェニルアジピン酸、ビフェニル-2,2’-ジカルボン酸、ビフェニル-4,4’-ジカルボン酸、ナフタレンジカルボン酸等が挙げられる。
使用する芳香族ジカルボン酸は1種単独でもよく、2種以上を併用してもよい。
【0024】
反応成分における二塩基酸の割合は、反応成分全量に対して、例えば1~60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10~40質量%の範囲であり、さらに好ましくは15~35質量%の範囲である。
【0025】
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、酸無水物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。
【0026】
反応成分における炭素原子数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1~60質量%の範囲であり、好ましくは10~40質量%の範囲であり、より好ましくは15~35質量%の範囲である。
【0027】
本発明のインキ用樹脂の反応成分は、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)をさらに含んでもよい。
上記ポリオールの具体例としては、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、酸無水物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。
【0028】
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1~20質量%の範囲であり、好ましくは1~15質量%の範囲であり、より好ましくは1~10質量%の範囲であり、さらに好ましくは1~5質量%の範囲である。
【0029】
本発明のインキ用樹脂は、酸変性ロジン、二塩基酸、炭素原子数2~6のジアルキレングリコールおよび任意の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、反応成分における酸変性ロジン、二塩基酸、炭素原子数2~6のジアルキレングリコールおよび任意のポリオ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。
【0030】
本発明のインキ用樹脂は、好ましくは酸変性ロジン、二塩基酸および炭素原子数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、又は、酸変性ロジン、二塩基酸、炭素原子数2~6のジアルキレングリコールおよびポリオールを反応成分とするポリエステルである。
【0031】
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、二塩基酸、炭素原子数2~6のジアルキレングリコールおよびポリオ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、水酸基(メタ)アクリレート化合物(HEMAなど)、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。
【0032】
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6,000~150,000の範囲であり、より好ましくは10,000~120,000の範囲であり、さらに好ましくは12,000~90,000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。
【0033】
本発明のインキ用樹脂であるポリエステルの酸価は、好ましくは1~60mgKOH/gの範囲であり、より好ましくは10~50mgKOH/gの範囲であり、さらに好ましくは20~50mgKOH/gの範囲である。
上記ポリエステルの酸価は実施例に記載の方法により確認する。
【0034】
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40mg超120mgKOH/g以下の範囲であり、より好ましくは50~110mgKOH/gの範囲であり、さらに好ましくは60~100mgKOH/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。
【0035】
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。
【0036】
本発明のインキ用樹脂は、酸変性ロジン、二塩基酸および炭素原子数2~6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、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。
【0037】
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、二塩基酸、炭素原子数2~6のジアルキレングリコールおよび任意のポリオールを、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。
本発明のインキ用樹脂であるポリエステルは、例えば二塩基酸、炭素原子数2~6のジアルキレングリコールおよび任意のポリオールを、水酸基の当量がカルボキシル基の当量より過剰にして反応させてポリエステルを得た後、得られたポリエステルにさらに酸変性ロジンを反応させることでも製造できる。
【0038】
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。
【0039】
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。
【0040】
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。
【0041】
[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、酸変性ロジンを反応成分としているので強い弾性を有し、印刷時におけるピッキングを抑制できる。また、本発明のインキ用樹脂は耐水性にも優れることから、例えば湿し水の供給量が多い条件の平板オフセット印刷においても過乳化が抑制され、保存安定性にも優れる。
【0042】
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。
【0043】
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。
【0044】
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。
【0045】
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。
【0046】
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。
【0047】
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。
【0048】
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。
【0049】
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。
【0050】
(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、保存安定性や樹脂との相溶性が悪い傾向にある。本発明のインキ用樹脂は、ロジンの酸変性により、ロジンに含まれる共役二重結合が除去されるため、ラジカル発生に起因するゲル化が抑制され、本発明のインキ組成物の保存安定性を担保することができる。また、ジアルキレングリコール由来の構造を有しているため、当該ジアルキレングリコールの高極性なエーテル結合によって、多官能(メタ)アクリレートモノマーに対する高い溶解性を奏することができる。
【0051】
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。
【0052】
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。
【0053】
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。
【0054】
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。
【0055】
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。
【0056】
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。
【0057】
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。
【0058】
[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。
【0059】
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。
【0060】
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。
【0061】
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。
【0062】
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。
【0063】
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。
【0064】
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。
【0065】
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。
【0066】
【化1】
(前記一般式(1)中、
R
1~R
4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
1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
2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
3は、フェニル基又は下記一般式(2)で表される基である。)
【0067】
【化2】
(前記一般式(2)および(3)中、
R
5~R
13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、
R
14およびR
15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、
Y
11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、
Y
33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。)
【0068】
R1~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。
【0069】
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。
【0070】
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、R1、R2およびR4がメチル基であり、R3およびY1が水素原子であり、Y2がエチル基であり、Y3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。
【0071】
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、R1、R2およびR4がメチル基であり、R3は水素原子であり、Y2が炭素原子数2のポリアルコキシメチル基、Y3が一般式(2)で表される構造部位で示され、R6、R7およびR9がメチル基であり、R5およびR8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。
【0072】
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、R1、R2およびR4がメチル基であり、R3が水素原子であり、Y1が一般式(2)で表される構造部位で示され、R5~R9が水素原子であり、Y2がエチル基であり、Y3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。
【0073】
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、R1、R2およびR4がメチル基であり、R3およびY1が水素原子であり、Y3がフェニル基であり、Y2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。
【0074】
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。
【0075】
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。
【0076】
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。
【0077】
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。
【0078】
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。
【0079】
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。
【0080】
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。
【0081】
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。
【0082】
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。
【0083】
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。
【0084】
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。
【0085】
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。
【0086】
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。
【0087】
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。
【0088】
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。
【0089】
[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。
【0090】
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。
【0091】
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。
【0092】
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/cm2~200mJ/cm2の範囲である。
【0093】
本発明のインキ組成物は平板印刷、凸版印刷、凹版印刷、孔版印刷のどの印刷方式も制限無く使用できるが、本発明のインキ組成物が含有する本発明のインキ用樹脂は高い耐水性を有することから、湿し水を使用する平版オフセット印刷に好適に使用できる。
【0094】
湿し水を使用する平版オフセット印刷では、インキが印刷機のインキ壺から複数のローラーを経由して版面の画線部に供給され、非画線部に湿し水が供給されインキを反発し、紙上に画像が形成される。
本発明のインキ用樹脂が高い耐水性を有することから、湿し水の供給量の調整がシビアになることがなく(湿し水の供給量を多くすることができ)、印刷の立ち上げも短時間で完了させることができる。
【実施例0095】
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。
【0096】
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。
【0097】
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-8320GPC」
カラム:東ソー株式会社製「TSK GURDCOLUMN SuperHZ-L」+東ソー株式会社製「TSK gel SuperHZM-M」+東ソー株式会社製「TSK gel SuperHZM-M」+東ソー株式会社製「TSK gel SuperHZ-2000」+東ソー株式会社製「TSK gel SuperHZ-2000」
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
標準試料:前記「HLC-8320GPC」の測定マニュアルに準拠して、分子量が既知の下記の単分散ポリスチレンを用いた。
【0098】
(単分散ポリスチレン)
東ソー株式会社製「A-300」
東ソー株式会社製「A-500」
東ソー株式会社製「A-1000」
東ソー株式会社製「A-2500」
東ソー株式会社製「A-5000」
東ソー株式会社製「F-1」
東ソー株式会社製「F-2」
東ソー株式会社製「F-4」
東ソー株式会社製「F-10」
東ソー株式会社製「F-20」
東ソー株式会社製「F-40」
東ソー株式会社製「F-80」
東ソー株式会社製「F-128」
東ソー株式会社製「F-288」
【0099】
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)
【0100】
(合成実施例1:ポリエステル樹脂A1の調製)
ガムロジン240.5g、無水マレイン酸58.6gを、温度計、撹拌器および還流冷却器を備える内容積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。
上記フラスコに、テレフタル酸195.0g、ジエチレングリコール226.5g、ペンタエリスリトール29.1gおよびエステル化触媒としてテトライソプロピルチタネート0.37g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27.0、水酸基価78.2、重量平均分子量17,560)を得た。
【0101】
(合成実施例2:ポリエステル樹脂A2の調製)
ガムロジン283.7g、無水マレイン酸86.4gを、温度計、撹拌器および還流冷却器を備える内容積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。
上記フラスコ内に、テレフタル酸95.1g、ジエチレングリコール222.5g、ペンタエリスリトール12.0gおよび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24.1、水酸基価80.3、重量平均分子量42,230)を得た。
【0102】
(合成実施例3:ポリエステル樹脂A3の調製)
ガムロジン286.4g、無水マレイン酸87.2gを、温度計、撹拌器および還流冷却器を備える内容積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。
上記フラスコ内に、テレフタル酸96.1g、ジエチレングリコール205.8g、ペンタエリスリトール24.2gおよび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29.4、水酸基価94.8、重量平均分子量74,050)を得た。
【0103】
(合成実施例4:ポリエステル樹脂A4の調製)
ガムロジン160.7g、無水マレイン酸48.9gを、温度計、撹拌器および還流冷却器を備える内容積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。
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および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A4(酸価24.7、水酸基価88.0、重量平均分子量31,380)を得た。
【0104】
(合成比較例1:ポリエステル樹脂A1’の調製)
ガムロジン217.9g、テレフタル酸95.1g、ジエチレングリコール222.5g、ペンタエリスリトール12.0gおよび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、撹拌器および還流冷却器を備える内容積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15.9、水酸基価53.9、重量平均分子量7,290)を得た。
【0105】
(合成比較例2:ポリエステル樹脂A2’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、および還流冷却器を備える内容積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A2’(酸価13.2、水酸基価28.9、重量平均分子量15,660)を得た。
【0106】
合成実施例および合成比較例で製造したポリエステルの物性を下記表1にまとめた。
【0107】
【0108】
(実施例1-4および比較例1-3:活性エネルギー線硬化型ワニスの調製と評価)
表2に示すバインダー樹脂、活性エネルギー線硬化型モノマーであるジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(アルケマ社製「SR899NS」)および各種添加剤を、表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0.5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A1-A4およびA1’-A3’をそれぞれ調製した。
【0109】
得られた活性エネルギー線硬化型ワニスについて、下記方法で溶解性および保存安定性を評価した。結果を表2に示す。
【0110】
(溶解性の評価)
得られた活性エネルギー線硬化型ワニスを25℃にて1週間放置した。1週間放置後の外観を目視で観察し、下記の評価基準で評価した。
透明性を維持 :〇
懸濁状態に変化:×
【0111】
(保存安定性の評価)
得られた活性エネルギー線硬化型ワニスを70℃にて1週間放置した。1週間放置後の外観を目視で観察し、下記の評価基準で評価した。
沈殿物およびゲル物の発生もなく、外観が透明 :〇
沈殿物およびゲル物の発生はないが、外観が懸濁:△
沈殿物および/又はゲル物が発生 :×
【0112】
【0113】
表2において、ジアリルフタレート樹脂は、大阪ソーダ株式会社製「ダイソーダップA」である。
表2において、ニトロソアミン系重合禁止剤は、アルミニウムN-ニトロソフェニルヒドロキシルアミン(富士フイルム和光純薬工業株式会社製「Q-1301」)である。
【0114】
(実施例5-8および比較例4-6:活性エネルギー線硬化型ワニスの調製と評価)
表3に示すバインダー樹脂、活性エネルギー線硬化型モノマーであるトリメチロールプロパントリアクリレート(MIWON社製「MIRAMER M300」)および各種添加剤を、表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0.5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、25℃における粘度が250~270Pa・sになったことを確認した後、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B1-B4およびB1’-B3’をそれぞれ調製した。
【0115】
得られた活性エネルギー線硬化型ワニスについて、下記方法で耐ピッキング性および耐水性を評価した。結果を表4に示す。
【0116】
(耐ピッキング性の評価)
活性エネルギー線硬化型ワニスの貯蔵弾性率G’およびtanδをそれぞれ下記方法で評価し、表3に示す基準で耐ピッキング性を評価した。
【0117】
【0118】
活性エネルギー線硬化型ワニスの貯蔵弾性率G’およびtanδについては、レオメーター(Thermo Scientific社製「HAAKE MARSIII」)を用いて、下記の条件で測定した。ここで貯蔵弾性率G’およびtanδは、周波数10Hzの値を採用した。
温度 :25℃
周波数 :1~100Hz
ローター:チタン製PP35 プレート幅35mm
【0119】
尚、貯蔵弾性率G’はワニスの硬さを表し、この値が大きいほど弾性に富む。また、tanδはワニスの貯蔵弾性率と損失弾性率の比を表し、この値が小さいほど粘性成分の寄与が小さい。すなわち、貯蔵弾性率G’の値が大きく、かつtanδの値が小さいほど耐ピッキング性に優れる。
【0120】
(耐水性の評価)
活性エネルギー線硬化型ワニスの最大乳化率について、下記に示す基準で耐水性を評価した。
90%≦最大乳化率 :◎
80%≦最大乳化率<90% :〇
70%≦最大乳化率<80% :△
最大乳化率<70% :×
【0121】
活性エネルギー線硬化型ワニスの最大乳化率については、乳化試験機(ノボコントロール社製「高速リソトロニック乳化試験機」)を用い、下記条件にてサンプルに水を徐々に添加した時のトルクの値を連続的に測定し、トルクの値が不安定に変動し始めた直後10回の計測値の標準偏差が100を超えた時、下記式により算出される値を最大乳化率と定義した。
最大乳化率(%)=[水の滴下量(g)]/[サンプル量(g)×100]
コンディショニングタイム(水を加えない予備撹拌時間):300sec
撹拌速度 :1200rpm
サンプルの量:25g
温度 :40℃
水の滴下量 :2g/分
プロペラ :プロペラ角度10°、厚さ1.5mm
プロペラとカップ底面の距離:1mm
【0122】
最大乳化率は、ワニスの湿し水に対する親和性と乳化状態における安定性を表し、この値が大きいほど耐水性に優れる。
【0123】
【0124】
表4の結果から、合成実施例1-4のポリエステル樹脂を用いたワニスは、耐ピッキング性および耐水性の両方に優れることが分かる。一方、合成比較例1-2の酸変性ロジンを使用していないポリエステル樹脂およびジアリルフタレート樹脂を用いたワニスでは、耐ピッキング性および耐水性の少なくとも一方で効果が得られていないことが分かる。