特許 7686643 ＶＯＣから蒸気圧がない溶媒への置き換え

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-05-23

(45)【発行日】2025-06-02

(54)【発明の名称】ＶＯＣから蒸気圧がない溶媒への置き換え

(51)【国際特許分類】

   B41M 5/00 20060101AFI20250526BHJP

   C09D 11/38 20140101ALI20250526BHJP

   B41J 2/01 20060101ALI20250526BHJP

【ＦＩ】

B41M5/00 100

C09D11/38

B41M5/00 120

B41M5/00 112

B41J2/01 501

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2022534197

(86)(22)【出願日】2020-12-01

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-02-08

(86)【国際出願番号】 DE2020101010

(87)【国際公開番号】W WO2021110209

(87)【国際公開日】2021-06-10

【審査請求日】2023-11-28

(31)【優先権主張番号】102019132982.5

(32)【優先日】2019-12-04

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】522222032

【氏名又は名称】ウィンドミューラ アンド ヘルシャー カーゲー

(74)【代理人】

【識別番号】100092783

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 浩

(74)【代理人】

【識別番号】100120134

【弁理士】

【氏名又は名称】大森 規雄

(74)【代理人】

【識別番号】100128484

【弁理士】

【氏名又は名称】井口 司

(72)【発明者】

【氏名】コードロッシュ，ウルフギャング

(72)【発明者】

【氏名】ミヒャエル，スヴェン

(72)【発明者】

【氏名】ブースマン，トーマス

【審査官】鳥居 祐樹

(56)【参考文献】

【文献】特開２００６－２０６６８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０６０４８３８８（ＵＳ，Ａ）

【文献】特開２００６－２０５４６５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ４１Ｍ ５／００

Ｂ４１Ｊ ２／０１

Ｃ０９Ｄ １１／３８

Ｃ０９Ｄ １１／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

デジタル印刷法で担体を印刷する方法であって、
ａ）担体を提供する工程と、
ｂ）組成物を使用してデジタル印刷法で担体を印刷する工程であって、前記組成物が、
それぞれ前記組成物の全重量に対して
ｉ）５０～９８重量％の水、
ｉｉ）イオン液体の１～４９重量％、及び
ｉｉｉ）顔料、染料、又はその混合物の１～３０重量％、
を含む工程と、を含み、
前記担体がプラスチックフィルムであり、
前記デジタル印刷法がインク噴射印刷法であり、
前記組成物が、ポリマー、その前駆体、又は前記ポリマーと前記前駆体との混合物をさらに含み、
前記ポリマーがポリアクリレートであり、
前記組成物が塩基をさらに含む、
方法。

【請求項2】

前記イオン液体がイミダゾリウム塩である、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記イオン液体が１－エチル－３－メチルイミダゾリウムテトラフルオロボレートである、請求項１又は２に記載の方法。

【請求項4】

前記組成物が、結合剤、充填剤、レオロジー添加剤、安定剤、界面活性剤、防腐剤及び保湿剤からなる群から独立して選択される１つ又はそれ以上の添加剤をさらに含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。

【請求項5】

前記組成物が有機溶媒を含まない、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。

【請求項6】

インク噴射印刷法でプラスチックフィルムを印刷するためのインクとしての、請求項１から５のいずれか一項に定義されている組成物の使用。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、（インク）組成物、及びインク噴射印刷法におけるインクとしてのその使用に関する。

【背景技術】

【0002】

プラスチックフィルムの印刷には、印刷版と結びついた印刷法（特にフレキソ印刷、凹版印刷、及びオフセット印刷）、印刷インキが印刷版を用いずに、例えばインク噴射法（インクジェット法）でフィルムに塗布されるにデジタル印刷法もますます定着してきている。すべての印刷法で水溶性印刷インキを使用することもでき、これは特に食品包装に印刷する場合に有利である。

【0003】

例えばポリプロピレン（ＰＰ）又はポリエチレン（ＰＥ）から作られたプラスチックフィルムは、基本的に非極性の特性を有し、そのことが水溶性の、したがって極性のインキで印刷することを困難にする。場合によっては、印刷に先立ってフィルム表面に付与層（いわゆる「プライマー」）を塗布することにより、水溶性インクの付着と乾燥を改善することができる。しかし、多くの場合、プライマーを用いても、揮発性成分を蒸発又は対流によってインクから除去するために、水ベースのインクを後から最終乾燥させるのにかなりの手間が必要となる。

【0004】

従来技術の水ベースのインクは、水の他に、かなりの量の、通常、約２０～５０重量％の量の低沸点有機溶媒（ＶＯＣ、揮発性有機化合物）も含む。印刷中、又は印刷プロセスに続くインクの乾燥中、これらのＶＯＣが放出される。その結果として、例えば以下の問題が生じる。

【0005】

一つには、多くの場合、ＶＯＣは健康に有害である。このため、特に大量生産の場合、作業場でのＶＯＣ排出量が多いことによる問題が発生する。さらに、ＶＯＣの放出は、爆発性及び／又は可燃性の混合物の形成につながる可能性がある。同様に、既知のＶＯＣ含有インク系は、多くの場合、特に放射線乾燥システムを使用する場合に不利な乾燥特性を有し、多くの場合、被印刷物の、特に光沢及び色空間の点で改善されるべき光学的特性をもたらす。結局のところ、相応に印刷された生産物を付着と耐薬品性に関して改善する必要がある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

したがって、本発明の課題は、従来技術の欠点を克服するインク組成物を提供すること、ＶＯＣの量が低減されたか、又はＶＯＣのない、特にインク噴射印刷法のためのインク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】

【0007】

上記課題は、独立請求項の主題により解決される。好ましい実施形態は従属請求項から明らかになる。

【0008】

本発明を基礎付ける課題は、それぞれ組成物の全重量に対して、ａ）５０～９８重量％の水、ｂ）イオン液体の１～４９重量％、及びｃ）顔料、染料、又はその混合物の１～３０重量％、を含む組成物によって解決される。

【0009】

驚くべきことに、デジタル印刷法の準備のためのインク組成物中の低沸点有機溶媒（ＶＯＣ）を部分的又は完全にイオン液体に置き換えることができるということが本発明者らによって確認された。その際、ＶＯＣの代わりにイオン液体を使用することにより、ＶＯＣの排出に伴う問題を解決できるだけでなく、さらに他の利点を達成できることが確認された。特に、本発明による組成物が、インクの付着と耐薬品性が改善された印刷物の製造を可能にすることが確認された。添加剤の溶解性、顔料及びポリマーの分散性、及び印刷物の改善された光学的特性に関する利点も達成された。

【0010】

本発明による組成物は、水性インク組成物である。インク組成物は、インク噴射印刷法で使用することができる。水性インク組成物は、組成物の全重量に対して少なくとも５０重量％の水を含む。あるいは、水性インク組成物が、それぞれ組成物の全重量に対して、少なくとも６０重量％、あるいは少なくとも７０重量％、あるいは少なくとも８０重量％の水を含むことが企図され得る。組成物が、それぞれ組成物の全重量に対して、最大で９５重量％、あるいは最大で９０重量％、あるいは最大で８５重量％の水を含むことが企図され得る。

【0011】

イオン液体が、組成物中に少なくとも２重量％、あるいは少なくとも３重量％、あるいは少なくとも４重量％、あるいは少なくとも５重量％、あるいは５重量％を超える、あるいは少なくとも５．５重量％の量で含まれることが企図され得る。イオン液体が、組成物中に、最大で４５重量％、あるいは最大で４０重量％、あるいは最大で３０重量％、あるいは最大で２０重量％、あるいは最大で１０重量％、あるいは最大で８重量％の量で含まれることも企図され得る。パーセント表示は、それぞれ組成物の全重量に対するものである。

【0012】

顔料／染料が、組成物中に、少なくとも２重量％、あるいは少なくとも３重量％、あるいは少なくとも４重量％、あるいは少なくとも５重量％の量で含まれることも企図され得る。顔料／染料が、組成物中に、最大で２５重量％、あるいは最大で２０重量％、あるいは最大で１５重量％、あるいは最大で１０重量％、あるいは最大で８重量％の量で含まれることも企図され得る。この場合、パーセント表示は、それぞれ組成物の全重量に対するものである。

【0013】

イオン液体は、１つ又はそれ以上のアニオン及び１つ又はそれ以上のカチオン、殊にアニオンとカチオンを含む、２００℃以下、殊に１５０℃以下、さらに好ましくは１００℃以下の温度で液状の、その際に塩が水などの溶媒に溶かされていないイオン性化合物（塩）である。本発明によれば、その際、イオン液体が６０℃を超える融点を有することが企図され得る。イオン液体は水と完全に混和可能である。イオン液体は、（測定可能な）蒸気圧がなく、すなわち高温でも気相中に放出されない。

【0014】

本発明によれば、イオン液体中に含まれ得る例示的なカチオンは、特にイミダゾリウム、ピリジニウム、ピロリジニウム、ホスホニウム、アンモニウム、グアニジニウム、ウロニウム又はチオウロニウムである。殊に、これらのカチオンはアルキル化カチオンである。

【0015】

本発明によるアニオンは、例えば、ハロゲン化物、及び例えばテトラフルオロホウ酸塩、トリフルオロ酢酸塩、トリフラート、ヘキサフルオロリン酸塩、ホスフィン酸塩及びトシレートなどの比較的複雑なイオンである。例えばイミド又はアミドなどの有機アニオンも企図され得る。好ましいアニオンは、Ｉ^－，Ｃｌ^－，Ｂｒ^－，ＳＣＮ^－，ＢＦ_４ ^－，ＰＦ_６ ^－，ＣｌＯ_４－，ＳｂＦ_６ ^－（ＣＦ_３ＳＯ_２）_２Ｎ^－，（ＣＦ_３ＣＦ_２ＳＯ_２）_２Ｎ^－，Ｐｈ_４Ｂ^－，（Ｃ_２Ｈ_４Ｏ_２）_２Ｂ^－，（ＣＦ_３ＳＯ_２）_３Ｃ^－，ＣＦ_３ＣＯＯ^－，ＣＦ_３ＳＯ_３ ^－，Ｃ_６Ｆ_５ＳＯ_３ ^－及びＭｅＯ（ＥｔＯ）_２ＳＯ_３－である。

【0016】

一実施形態では、イオン液体はイミダゾニウム塩である。この場合、イミダゾリウムは、以下の式のジアルキルイミダゾリウムであることが企図され得る。

【化1】

ここで、Ｒ^１及びＲ^２は、Ｃ_１－Ｃ_８アルキル、殊にＣ_１－Ｃ_６アルキル、殊にＣ_１－Ｃ_４アルキル、特に好ましくはＣ_１－Ｃ_３アルキル、最も好ましくはＣ_１－Ｃ_２アルキルからなる群から互いに独立して選択される。

【0017】

一実施形態では、イオン液体のカチオンは、１－エチル－３－メチルイミダゾリウム（Ｒ^１＝メチル、及びＲ^２＝エチル）であることが企図される。

【0018】

別の実施形態では、イオン液体が１－エチル－３－メチルイミダゾリウムテトラフルオロボレートであることが企図される。

【0019】

本発明による顔料は、無機顔料又は有機顔料であり得る。よく使われる相応の顔料は、当業者に知られている。適切な無機顔料は、特に、二酸化チタン、赤色酸化鉄、硫化アンチモン（Ｖ）、カドミウムイエロー、コバルトブルー、ウルトラマリンブルー、プルシアンブルー、カーボンブラック、グラファイト、又は他のカラー顔料、ならびに炭酸カルシウム、カオリン、粘土、亜硫酸バリウム、水酸化アルミニウム、タルクなどを含む。

【0020】

適切な有機顔料は、例えばアゾ顔料、銅フタロシアニン顔料、縮合多環式顔料などである。染料として、基本的に、本発明による水性系において十分な溶解性を有するすべての染料が適している。

【0021】

別の実施形態では、組成物は、結合剤、充填剤、レオロジー添加剤、安定剤、界面活性剤、防腐剤、及び保湿剤からなる群から独立して選択される１つ又はそれ以上の添加剤を含むことが企図され得る。

【0022】

この場合、添加剤の総量は、組成物の全重量に対して、０．１～１０重量％であることが企図され得る。

【0023】

別の実施形態では、組成物が、ポリマー、その前駆体、又はポリマーと前駆体との混合物をさらに含むことが企図される。

【0024】

本発明による組成物中に含まれ得る、若しくは前駆体の重合によって、／前駆体とポリマーとの反応によって生成され得るポリマーは定着樹脂として用いられる。これは被印刷物に顔料／染料を定着させるのに用いられる。定着樹脂は、アクリル樹脂、スチレンアクリル樹脂、ロジン変性樹脂、フェノール樹脂、テルペン系樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂、酢酸ビニル樹脂、ビニル塩化物樹脂、又は酢酸酪酸セルロース樹脂であり得る。前駆体は、そのモノマー又は対応するオリゴマーなど、上記の樹脂を生成するのに適した化合物である。これに関連して、組成物中のポリマー（定着樹脂）及び／又は前駆体が、組成物の全重量に対して、０．０５重量％～１５重量％、殊に１重量％～１０重量％、特に好ましくは５重量％～７重量％の総量で存在することが企図され得る。

【0025】

一実施形態では、ポリマーがポリアクリレートであることが企図される。この実施形態では、前駆体がアクリレートモノマー又はアクリレートのオリゴマーであることが企図され得る。

【0026】

さらに、本発明によれば、組成物がポリマー及び／又はその前駆体を含む実施形態では、組成物が、ポリマーを架橋するのに適した架橋剤をさらに含むことが企図され得る。

【0027】

別の実施形態では、組成物が塩基をさらに含むことが企図される。これは、特に、対応する酸基を中和するために、カルボキシル基を含む定着樹脂が使用される場合が有利であり得る。適切な塩基性化合物は、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム又はアンモニアなどの無機塩基、あるいはメチルアミン、エチルアミン、エタノールアミン、ジメチルエタノールアミン、ジエチルエタノールアミン、ジブチルエタノールアミン、ジエチルアノールアミン、トリエタノールアミン、モルホリンなどの有機塩基である。

【0028】

この場合、塩基の量は、組成物の全重量に対して、０．１～５重量％であることが企図され得る。

【0029】

別の実施形態では、組成物が有機溶媒を含まないことが企図され得る。本発明の意味における有機溶媒は、特に揮発性有機化合物（ＶＯＣ）及び非常に揮発性の有機化合物（ＶＶＯＣ）である。本発明の意味における有機溶媒は、特に極性有機溶媒、すなわち水に可溶な溶媒である。本発明の意味における有機溶媒（すなわち、殊に組成物に含まれない溶媒）は、特に、モノアルコール、ポリアルコール、低級アルキルエーテルのポリアルコール、ケトン、エーテル、エステル、窒素含有溶媒などを含む。

【0030】

別の実施形態では、本発明による組成物が有機溶媒を含まず、イオン液体が、組成物の全重量に対して５重量％を超える量で含まれることが企図される。

【0031】

別の実施形態では、組成物が有機溶媒を含まず、イオン液体が、組成物の全重量に対して５．５重量％～２０重量％の量で含まれることが企図される。

【0032】

上記課題は、さらに、ａ）担体を提供する工程と、ｂ）本発明による組成物をインクとして使用してデジタル印刷法で担体を印刷する工程と、を含むデジタル印刷法で担体を印刷する方法によって解決される。

【0033】

この場合、本発明による担体として、特にプラスチックフィルムが企図され得る。一実施形態では、プラスチックフィルムはポリエチレン、ポリプロピレン、又はその混合物である。

【0034】

本発明による方法で使用されるデジタル印刷法、及びインクとして本発明による組成物が使用される方法は、従来技術から公知の任意のデジタル印刷法、例えばインク噴射印刷法であり得る。

【0035】

さらには、上記課題は、デジタル印刷法で組成物をインクとして使用することによって解決される。

【実施例】

【0036】

以下、本発明を具体的な実施例をもとにして説明するが、当然のことながら保護の範囲は具体的な実施例に限定されることはない。

【0037】

比較例
従来技術によるインク組成物は、以下の成分の混合物によって生成された。

【表A】

【0038】

例
本発明によるインク組成物は、以下の成分の混合物により生成された。

【表B】

【0039】

本発明による組成物（実施例）は、従来技術により使用される有機溶媒（イソプロピルアルコール）が完全にイオン液体（１－エチル－３－メチルイミダゾリウムテトラフルオロボレート）に置き換えられたという点で従来技術による組成物（比較例）とは異なる。

【0040】

実施例により及び比較例によるインク組成物は、インク噴射印刷によってプラスチックフィルムに塗布され、続いてそれらの付着と耐薬品性について試験された。

【0041】

以下のスケールで判定を行った。
５＝１００％＝コーティングの損傷なし
４＝７５％＝コーティングのわずかな損傷
３＝５０％＝コーティングの明らかな損傷
２＝２５％＝コーティングの激しい損傷
１＝０％＝コーティングの完全な剥離

【0042】

実施した様々な試験について、以下の結果が得られた。

【表1】

【0043】

表１からわかるように、デジタル印刷のためのインク組成物中のＶＯＣからイオン液体への（部分的な）置き換えは、４０％までの著しい付着改善をもたらす。耐薬品性の向上も達成できる。

【0044】

さらに、本発明者らによって、乾燥のエネルギー消費量の約１５％の減少が確認された。

【0045】

上記の説明及び特許請求の範囲に開示された本発明の特徴は、単独及び任意の組み合わせの両方で本発明をその様々な実施形態で実現するために不可欠であり得る。
本願明細書には以下の態様が含まれる。
項１．
デジタル印刷法で担体を印刷する方法であって、
ａ）担体を提供する工程と、
ｂ）組成物を使用してデジタル印刷法で担体を印刷する工程であって、前記組成物が、
それぞれ前記組成物の全重量に対して
ｉ）５０～９８重量％の水、
ｉｉ）イオン液体の１～４９重量％、及び
ｉｉｉ）顔料、染料、又はその混合物の１～３０重量％、
を含む工程と、を含み、
前記担体がプラスチックフィルムであり、
前記デジタル印刷法がインク噴射印刷法である、
方法。
項２．
前記イオン液体がイミダゾリウム塩である、項１に記載の方法。
項３．
前記イオン液体が１－エチル－３－メチルイミダゾリウムテトラフルオロボレートである、項１又は２に記載の方法。
項４．
前記組成物が、結合剤、充填剤、レオロジー添加剤、安定剤、界面活性剤、防腐剤及び保湿剤からなる群から独立して選択される１つ又はそれ以上の添加剤をさらに含む、項１から３のいずれか一項に記載の方法。
項５．
前記組成物が、ポリマー、その前駆体、又は前記ポリマーと前記前駆体との混合物をさらに含む、項１～４のいずれか一項に記載の方法。
項６．
前記ポリマーがポリアクリレートである、項１から５のいずれか一項に記載の方法。
項７．
前記組成物が塩基をさらに含む、項１から６のいずれか一項に記載の方法。
項８．
前記組成物が有機溶媒を含まない、項１から７のいずれか一項に記載の方法。
項９．
インク噴射印刷法でプラスチックフィルムを印刷するためのインクとしての、項１から８のいずれか一項に定義されている組成物の使用。