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JP2005325190A - Emulsion composition for water-based printing ink and water-based printing ink using the same - Google Patents

Emulsion composition for water-based printing ink and water-based printing ink using the same Download PDF

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JP2005325190A
JP2005325190A JP2004143194A JP2004143194A JP2005325190A JP 2005325190 A JP2005325190 A JP 2005325190A JP 2004143194 A JP2004143194 A JP 2004143194A JP 2004143194 A JP2004143194 A JP 2004143194A JP 2005325190 A JP2005325190 A JP 2005325190A
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acid
polyol
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育 大木
Takeshi Morishima
剛 森島
Naotaka Izumi
直考 泉
Mitsunari Ikemoto
満成 池本
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Abstract

【課題】 各種プラスチックフィルム等への密着性、顔料分散安定性等に優れた水性印刷インキを提供する。
【解決手段】 (A)Mn=500〜10,000の高分子ポリオール、(B)鎖延長剤、(C)カルボキシル基及び活性水素基を含有する化合物、(D)有機ポリイソシアネート、(E)中和剤、を反応させて得られるポリウレタン系ポリマーの水性印刷インキ用エマルジョン組成物であって、前記(D)有機ポリイソシアネートが(D1)アロファネート変性ポリイソシアネートを含有することを特徴とする、前記水性印刷インキ用エマルジョン組成物及びそれを用いた水性印刷インキにより解決する。
【選択図】 なし
PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an aqueous printing ink excellent in adhesion to various plastic films and the like and pigment dispersion stability.
SOLUTION: (A) a polymer polyol having Mn = 500 to 10,000, (B) a chain extender, (C) a compound containing a carboxyl group and an active hydrogen group, (D) an organic polyisocyanate, (E) An emulsion composition for aqueous printing ink of polyurethane-based polymer obtained by reacting a neutralizing agent, wherein (D) the organic polyisocyanate contains (D1) allophanate-modified polyisocyanate, It solves with the emulsion composition for water-based printing inks, and the water-based printing ink using the same.
[Selection figure] None

Description

本発明は、密着性、印刷適性に優れた水性印刷インキのビヒクルに用いられるエマルジョン組成物及びそれを用いた水性印刷インキに関する。   The present invention relates to an emulsion composition used for a vehicle of an aqueous printing ink excellent in adhesion and printability and an aqueous printing ink using the same.

従来、印刷インキの分野では、有機溶剤系のものが主流であった。しかし、近年、大気汚染防止、消防法上の規制、労働安全衛生等の観点から、水性の印刷インキが指向されている。このような水性印刷インキの性能は、ビヒクルとして用いられる樹脂の特性に依るところが大きく、カルボン酸塩を分子鎖中に導入している樹脂、例えば、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂等が提案されている。特にポリウレタン樹脂は、各種プラスチックフィルムに対する密着性が良好であるため、有機溶剤系の印刷インキでは広く用いられている。しかし、水性印刷インキ用のポリウレタン樹脂は、性能的に有機溶剤系のものより劣るため、様々な検討がなされてきた。   Conventionally, in the field of printing inks, organic solvent-based ones have been mainstream. However, in recent years, aqueous printing inks have been directed from the viewpoints of air pollution prevention, regulations under the Fire Service Act, occupational safety and health, and the like. The performance of such water-based printing ink largely depends on the characteristics of the resin used as a vehicle. Resins in which carboxylates are introduced into the molecular chain, such as polyester resins, acrylic resins, polyurethane resins, etc. have been proposed. ing. In particular, polyurethane resins are widely used in organic solvent-based printing inks because of their good adhesion to various plastic films. However, polyurethane resins for aqueous printing inks are inferior to organic solvent-based ones in performance, and various studies have been made.

例えば、特許文献1には、ポリカーボネートジオールを用いたポリウレタン樹脂の水性エマルジョンを用いた水性印刷インキが開示されている。また、特許文献2には、ノニオン性及びアニオン性親水基を導入したポリウレタン樹脂の水性エマルジョンを用いた水性印刷インキ用バインダーが開示されている。   For example, Patent Document 1 discloses an aqueous printing ink using an aqueous emulsion of a polyurethane resin using polycarbonate diol. Patent Document 2 discloses a binder for aqueous printing ink using an aqueous emulsion of a polyurethane resin into which nonionic and anionic hydrophilic groups are introduced.

特開平5−171091号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-171091 特開平6−346012号公報JP-A-6-346012

水性エマルジョンにおいて、樹脂は水に溶解しているわけではないので、有機溶剤系の印刷システムを、そのまま水性エマルジョンの印刷インキを用いたシステムに適用するには、乾燥不良、インキの密着不良、インキ皮膜の割れ等の問題が発生することがある。   In water-based emulsions, the resin is not dissolved in water, so to apply an organic solvent-based printing system to a system using printing ink of an aqueous emulsion as it is, poor drying, poor ink adhesion, ink Problems such as cracking of the film may occur.

本発明のエマルジョン組成物を用いた水性印刷インキは、各種プラスチックフィルムや金属箔への密着性が良好であり、また適度な粘度を有しているので顔料分散安定性に優れる。また、特定のアロファネート変性ポリイソシアネートを用いたものは、平均粒径が小さいので、更に版詰まり性が良好である。   The aqueous printing ink using the emulsion composition of the present invention has good adhesion to various plastic films and metal foils, and has an appropriate viscosity, and therefore has excellent pigment dispersion stability. Further, those using a specific allophanate-modified polyisocyanate have a smaller average particle size, and therefore have better plate clogging properties.

本発明は、各種プラスチックフィルム等への密着性、顔料分散安定性等に優れた水性印刷インキを提供することを目的とする。   An object of this invention is to provide the water-based printing ink excellent in the adhesiveness to various plastic films etc., pigment dispersion stability, etc.

すなわち本発明は、以下の(1)〜(3)に示されるものである。   That is, this invention is shown by the following (1)-(3).

(1)(A)数平均分子量500〜10,000の高分子ポリオール、(B)鎖延長剤、(C)カルボキシル基及び活性水素基を含有する化合物、(D)有機ポリイソシアネート、(E)中和剤、を反応させて得られるポリウレタン系ポリマーの水性印刷インキ用エマルジョン組成物であって、前記(D)有機ポリイソシアネートが(D1)アロファネート変性ポリイソシアネートを含有することを特徴とする、前記水性印刷インキ用エマルジョン組成物。 (1) (A) a polymer polyol having a number average molecular weight of 500 to 10,000, (B) a chain extender, (C) a compound containing a carboxyl group and an active hydrogen group, (D) an organic polyisocyanate, (E) An emulsion composition for aqueous printing ink of polyurethane-based polymer obtained by reacting a neutralizing agent, wherein (D) the organic polyisocyanate contains (D1) allophanate-modified polyisocyanate, Emulsion composition for aqueous printing ink.

(2)(D1)アロファネート変性ポリイソシアネートが、ヘキサメチレンジイソシアネートと炭素数1〜6のモノオールを反応させて得られるものであることを特徴とする、前記(1)の水性印刷インキ用エマルジョン組成物。 (2) (D1) The emulsion composition for aqueous printing inks according to (1), wherein the allophanate-modified polyisocyanate is obtained by reacting hexamethylene diisocyanate with a monool having 1 to 6 carbon atoms. Stuff.

(3)前記(1)、(2)のエマルジョン組成物を用いた水性印刷インキ。 (3) A water-based printing ink using the emulsion composition of (1) or (2).

本発明のエマルジョン組成物に使用される(A)高分子ポリオールの数平均分子量は、500〜10,000であり、好ましくは1,000〜5,000である。また、この(A)ポリオールの平均官能基数は2〜4が好ましく、2〜3が更に好ましい。高分子ポリオールの数平均分子量が下限未満の場合は、インキ皮膜が硬くなり過ぎる傾向にある。また、上限を越えると耐ブロッキング性が不十分となりやすい。なお、高分子ポリオールの数平均分子量は、平均官能基数と末端基定量法により求めた末端基量から算出したものである。   The number average molecular weight of the polymer polyol (A) used in the emulsion composition of the present invention is 500 to 10,000, preferably 1,000 to 5,000. Moreover, 2-4 are preferable and, as for the average functional group number of this (A) polyol, 2-3 are still more preferable. When the number average molecular weight of the polymer polyol is less than the lower limit, the ink film tends to be too hard. On the other hand, if the upper limit is exceeded, the blocking resistance tends to be insufficient. The number average molecular weight of the polymer polyol is calculated from the average number of functional groups and the terminal group weight determined by the terminal group determination method.

本発明に用いられる高分子ポリオールとしては、ポリエステルポリオール、ポリアミドエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリエーテルエステルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリオレフィンポリオール、動植物系ポリオール等が挙げられる。
本発明で好ましい(A)高分子ポリオールは、密着性を重視する場合は、ポリエステルポリオールであり、耐水性を重視する場合は、ポリエーテルポリオールやポリカーボネートポリオールである。
Examples of the polymer polyol used in the present invention include polyester polyol, polyamide ester polyol, polyether polyol, polyether ester polyol, polycarbonate polyol, polyolefin polyol, animal and plant polyol.
The polymer polyol (A) preferred in the present invention is a polyester polyol when importance is attached to adhesion, and is a polyether polyol or polycarbonate polyol when importance is attached to water resistance.

このポリエステルポリオールとしては、公知のフタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、コハク酸、酒石酸、シュウ酸、マロン酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、クルタコン酸、アゼライン酸、セバシン酸、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸、1,4−シクロヘキシルジカルボン酸、α−ハイドロムコン酸、β−ハイドロムコン酸、α−ブチル−α−エチルグルタル酸、α,β−ジエチルサクシン酸、マレイン酸、フマル酸等のジカルボン酸又は無水物等の1種類以上と、エチレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、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、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、3,3−ジメチロールヘプタン、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、シクロヘキサン−1,4−ジオール、シクロヘキサン−1,4−ジメタノール、ダイマー酸ジオール、ビスフェノールAのエチレンオキサイドやプロピレンオキサイド付加物、ビス(β−ヒドロキシエチル)ベンゼン、キシリレングリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等の低分子ポリオール類の1種類以上との縮重合反応から得られる。更に、ε−カプロラクトン、アルキル置換ε−カプロラクトン、δ−バレロラクトン、アルキル置換δ−バレロラクトン等の環状エステル(いわゆるラクトン)モノマーの開環重合から得られるラクトン系ポリエステルポリオール等がある。更に、低分子ポリオールの一部をヘキサメチレンジアミン、イソホロンジアミン、モノエタノールアミン等の低分子ポリアミンや低分子アミノアルコールを用いてもよい。この場合は、ポリエステル−アミドポリオールが得られることになる。   As this polyester polyol, known phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, naphthalene dicarboxylic acid, succinic acid, tartaric acid, oxalic acid, malonic acid, glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, suberic acid, kurtaconic acid, azelaic acid, Sebacic acid, succinic acid, adipic acid, sebacic acid, azelaic acid, 1,4-cyclohexyldicarboxylic acid, α-hydromuconic acid, β-hydromuconic acid, α-butyl-α-ethylglutaric acid, α, β-diethyl One or more of dicarboxylic acids or anhydrides such as succinic acid, maleic acid, fumaric acid and the like, ethylene glycol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 1,2-butanediol, 1,3- Butanediol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexane All, 1,8-octanediol, 1,9-nonanediol, 3-methyl-1,5-pentanediol, 3,3-dimethylolheptane, diethylene glycol, dipropylene glycol, neopentyl glycol, diethylene glycol, dipropylene glycol , Cyclohexane-1,4-diol, cyclohexane-1,4-dimethanol, dimer acid diol, ethylene oxide and propylene oxide adducts of bisphenol A, bis (β-hydroxyethyl) benzene, xylylene glycol, glycerin, trimethylol It can be obtained from a polycondensation reaction with one or more low molecular polyols such as propane and pentaerythritol. Furthermore, there are lactone-based polyester polyols obtained from ring-opening polymerization of cyclic ester (so-called lactone) monomers such as ε-caprolactone, alkyl-substituted ε-caprolactone, δ-valerolactone, and alkyl-substituted δ-valerolactone. Further, a low molecular polyol such as hexamethylene diamine, isophorone diamine, monoethanol amine or the like may be used as a part of the low molecular polyol. In this case, a polyester-amide polyol is obtained.

ポリエーテルポリオールとしては、前述のポリエステルポリオールに用いられる低分子ポリオール類、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、トルエンジアミン、メタフェニレンジアミン、ジフェニルメタンジアミン、キシリレンジアミン等の低分子ポリアミン類等のような活性水素基を2個以上、好ましくは2〜3個有する化合物を開始剤として、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド等のようなアルキレンオキサイド類、メチルグリシジルエーテル等のアルキルグリシジルエーテル類、フェニルグリシジルエーテル等のアリールグリシジルエーテル類、テトラヒドロフラン等の環状エーテルモノマーの単品又は混合物から公知の方法により付加重合することで得られる。   As the polyether polyol, active hydrogen groups such as low molecular polyols used in the above-mentioned polyester polyol, low molecular polyamines such as ethylenediamine, propylenediamine, toluenediamine, metaphenylenediamine, diphenylmethanediamine, and xylylenediamine are used. Starting from a compound having 2 or more, preferably 2 to 3, alkylene oxides such as ethylene oxide, propylene oxide and butylene oxide, alkyl glycidyl ethers such as methyl glycidyl ether, and aryl glycidyl such as phenyl glycidyl ether It can be obtained by addition polymerization by a known method from a single or mixture of cyclic ether monomers such as ethers and tetrahydrofuran.

ポリカーボネートポリオールとしては、前述のポリエステルポリオール源の低分子ジオール、低分子トリオール1種類以上と、エチレンカーボネート、ジエチルカーボネート、ジフェニルカーボネートとの脱アルコール反応や脱フェノール反応から得られる。なお、前述のポリカーボネートポリオールとポリエステルポリオールとのエステル交換品も好適に使用できる。   The polycarbonate polyol is obtained from a dealcoholization reaction or a dephenol reaction between one or more low molecular diols or low molecular triols from the above-mentioned polyester polyol source and ethylene carbonate, diethyl carbonate, or diphenyl carbonate. In addition, the transesterification product of the above-mentioned polycarbonate polyol and polyester polyol can also be used suitably.

ポリエーテルエステルポリオールとしては、前述のポリエーテルポリオールと前述のジカルボン酸等から得られるコポリオールがある。また、前述のポリエステルやポリカーボネートと、エポキサイドや環状エーテルとの反応で得られるものがある。   Examples of polyether ester polyols include copolyols obtained from the aforementioned polyether polyols and the aforementioned dicarboxylic acids. Further, there are those obtained by reacting the aforementioned polyester or polycarbonate with epoxide or cyclic ether.

ポリオレフィンポリオールとしては、水酸基を2個以上有するポリブタジエン、水素添加ポリブタジエン、ポリイソプレン、水素添加ポリイソプレン等が挙げられる。   Examples of the polyolefin polyol include polybutadiene having two or more hydroxyl groups, hydrogenated polybutadiene, polyisoprene, and hydrogenated polyisoprene.

動植物系ポリオールとしてはヒマシ油系ポリオール、絹フィブロイン等が挙げられる。   Examples of animal and plant-based polyols include castor oil-based polyols and silk fibroin.

また、数平均分子量が500〜10,000で、かつ、1分子中に活性水素基を平均1個以上有するものであれば、ダイマー酸系ポリオール、水素添加ダイマー酸系ポリオールの他にエポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ロジン樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、クマロン樹脂、ポリビニルアルコール等の活性水素基含有樹脂も高分子ポリオールとして使用できる。   Moreover, if it has a number average molecular weight of 500 to 10,000 and an average of one or more active hydrogen groups in one molecule, in addition to dimer acid polyol, hydrogenated dimer acid polyol, epoxy resin, Active hydrogen group-containing resins such as polyamide resin, polyester resin, acrylic resin, rosin resin, urea resin, melamine resin, phenol resin, coumarone resin, and polyvinyl alcohol can also be used as the polymer polyol.

本発明に使用される(B)鎖延長剤としては、前述のポリエステルポリオールやポリエーテルポリオールを得るに際して用いられる低分子ポリオール類、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、N−メチルジエタノールアミン、N−フェニルジプロパノールアミン等のアミノアルコール類が挙げられる。本発明で好ましい鎖延長剤は、炭素数2〜15で、脂肪族ポリオール、脂環族ポリオール、脂肪族ポリアミン、脂環族ポリアミンである。   (B) The chain extender used in the present invention includes low molecular polyols, monoethanolamine, diethanolamine, N-methyldiethanolamine, N-phenyldipropanolamine, which are used for obtaining the above-described polyester polyol and polyether polyol. Amino alcohols such as The chain extender preferred in the present invention is an aliphatic polyol, alicyclic polyol, aliphatic polyamine, or alicyclic polyamine having 2 to 15 carbon atoms.

本発明に使用される(C)カルボキシル基及び活性水素基を含有する化合物としては、ジメチロールプロピオン酸、ジメチロールブタン酸、ポリアミンと酸無水物との反応物、ジメチロールプロピオン酸やジメチロールブタン酸を開始剤としたラクトン付加物等が挙げられる。本発明で好ましい(C)カルボキシル基及び活性水素基を含有する化合物としては、ジメチロールプロピオン酸、ジメチロールブタン酸である。   Examples of the compound containing a carboxyl group and an active hydrogen group used in the present invention include dimethylolpropionic acid, dimethylolbutanoic acid, a reaction product of polyamine and acid anhydride, dimethylolpropionic acid and dimethylolbutane. Examples include lactone adducts using an acid as an initiator. Preferred compounds (C) containing a carboxyl group and an active hydrogen group in the present invention are dimethylolpropionic acid and dimethylolbutanoic acid.

本発明に使用される(D)有機ポリイソシアネートは、(D1)アロファネート変性ポリイソシアネートがその必須構成成分とするものである。(D1)アロファネート変性ポリイソシアネートは、前述の有機ジイソシアネートと水酸基含有化合物を、アロファネート化触媒の存在下、アロファネート化させて得られる。本発明で好ましい(D1)アロファネート変性ポリイソシアネートは、ヘキサメチレンジイソシアネートと炭素数1〜6のモノオールから得られるものであり、特に好ましい(D1)アロファネート変性ポリイソシアネートは、ヘキサメチレンジイソシアネートとイソプロピルアルコールから得られるアロファネート変性ポリイソシアネートである。   The (D) organic polyisocyanate used in the present invention is one in which (D1) allophanate-modified polyisocyanate is an essential constituent. (D1) The allophanate-modified polyisocyanate is obtained by allophanating the above-mentioned organic diisocyanate and a hydroxyl group-containing compound in the presence of an allophanate-forming catalyst. The (D1) allophanate-modified polyisocyanate preferred in the present invention is obtained from hexamethylene diisocyanate and a monool having 1 to 6 carbon atoms, and the particularly preferred (D1) allophanate-modified polyisocyanate is from hexamethylene diisocyanate and isopropyl alcohol. The allophanate-modified polyisocyanate obtained.

ヘキサメチレンジイソシアネートと炭素数1〜6のモノオールから得られるアロファネート変性ポリイソシアネートは、炭素数1〜6の側鎖を有する分子構造となっている。このため、これを用いたポリウレタン樹脂は、これを用いないポリウレタン樹脂と比較して、各種プラスチックフィルム、特にポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン系のフィルムに対する密着性が向上している。また、ポリウレタン樹脂の分子間の凝集を妨害する効果があるので、版詰まり性が改善されている。このような効果を効率的に発揮するのは、炭素数が一定であれば、1級アルコールより2級アルコール、更には3級アルコールが好ましい(例えば、ブタノールであれば、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)。しかし、一方アロファネート変性ポリイソシアネートを得るに際しては、その反応性の観点からは3級アルコールより2級アルコールが好ましく、更には2級アルコールより1級アルコールが好ましい。このようなことから、2級アルコールがバランスが取れており、最も好ましいものはイソプロパノールである。   The allophanate-modified polyisocyanate obtained from hexamethylene diisocyanate and monool having 1 to 6 carbon atoms has a molecular structure having a side chain having 1 to 6 carbon atoms. For this reason, the polyurethane resin using this has improved the adhesiveness with respect to various plastic films, especially polyolefin-type films, such as polyethylene and a polypropylene, compared with the polyurethane resin which does not use this. In addition, the plate clogging property is improved because the polyurethane resin has an effect of preventing aggregation between molecules. In order to effectively exhibit such an effect, a secondary alcohol is preferable to a primary alcohol and further a tertiary alcohol is preferable to a primary alcohol if the carbon number is constant (for example, in the case of butanol, normal butanol <isobutanol < Tertiary butanol). However, when obtaining allophanate-modified polyisocyanates, secondary alcohols are preferable to tertiary alcohols, and primary alcohols are more preferable to secondary alcohols from the viewpoint of reactivity. For this reason, secondary alcohols are balanced and the most preferred is isopropanol.

本発明では、前記アロファネート変性ポリイソシアネート以外の有機ポリイソシアネートを併用でき、例えば、2,4−トルエンジイソシアネート、2,6−トルエンジイソシアネート、2,2′−ジフェニルメタンジイソシアネート、2,4′−ジフェニルメタ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、ジフェニルジメチルメタンジイソシアネート、ジベンジルジイソシアネート、ナフチレンジイソシアネート、フェニレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、テトラメチルキシリレンジイソシアネート等の芳香族ジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、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、2−メチルペンタン−1,5−ジイソシアネート、3−メチルペンタン−1,5−ジイソシアネート、2,2,4−トリメチルヘキサヘチレン−1,6−ジイソシアネート、2,4,4−トリメチルヘキサヘチレン−1,6−ジイソシアネート等の脂肪族ジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、シクロヘキシルジイソシアネート、水素添加キシリレンジイソシアネート、水素添加ジフェニルメタンジイソシアネート、水素添加トリメチルキシリレンジイソシアネート等の脂環族ジイソシアネートがある。これらの有機ジイソシアネートは単独でも用いることができるし、混合物にして用いても良い。更には、これらのアダクト変性体、カルボジイミド変性体、アロファネート変性体(前述のものを除く)、ビュレット変性体、ウレトジオン変性体、ウレトイミン変性体、イソシアヌレート変性体等の変性体も使用できる。この場合、(D)有機ポリイソシアネート全体に対して、(D1)アロファネート変性ポリイソシアネートが25質量%以上となることが好ましい。(D1)以外の有機ポリイソシアネートが多すぎる場合は、得られるポリウレタン樹脂の分子間力が大きすぎるため、凝集してしまい、版詰まり性が低下しやすくなる。   In the present invention, an organic polyisocyanate other than the allophanate-modified polyisocyanate can be used together. For example, 2,4-toluene diisocyanate, 2,6-toluene diisocyanate, 2,2′-diphenylmethane diisocyanate, 2,4′-diphenylmethane diisocyanate, Aromatic diisocyanates such as 4,4'-diphenylmethane diisocyanate, diphenyldimethylmethane diisocyanate, dibenzyl diisocyanate, naphthylene diisocyanate, phenylene diisocyanate, xylylene diisocyanate, tetramethylxylylene diisocyanate, tetramethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, lysine diisocyanate, 2-methylpentane-1,5-diisocyanate, 3-methylpe Aliphatic diisocyanates such as tan-1,5-diisocyanate, 2,2,4-trimethylhexahylene-1,6-diisocyanate, 2,4,4-trimethylhexahylene-1,6-diisocyanate, isophorone diisocyanate, There are alicyclic diisocyanates such as cyclohexyl diisocyanate, hydrogenated xylylene diisocyanate, hydrogenated diphenylmethane diisocyanate, and hydrogenated trimethylxylylene diisocyanate. These organic diisocyanates can be used alone or in a mixture. Furthermore, modified products such as these adduct-modified products, carbodiimide-modified products, allophanate-modified products (excluding those mentioned above), burette-modified products, uretdione-modified products, uretoimine-modified products, and isocyanurate-modified products can be used. In this case, it is preferable that (D1) allophanate-modified polyisocyanate is 25% by mass or more based on the whole (D) organic polyisocyanate. When there are too many organic polyisocyanates other than (D1), since the intermolecular force of the obtained polyurethane resin is too large, it will aggregate and the plate-clogging property will fall easily.

本発明に使用される(E)中和剤としては、アンモニア、エチルアミン、トリメチルアミン、トリエチル アミン、トリイソプロピルアミン、トリブチルアミン、トリエタノールアミン、N−メチルジエタノールアミン、N−フェニルジエタノールアミン、モノエタノールアミン、ジメチルエタノールアミン、ジエチルエタノールアミン、モルホリン、N−メチルモルホリン、2−アミノ−2−エチル−1−プロパノール等の有機アミン類、リチウム、カリウム、ナトリウム等のアルカリ金属、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムの無機アルカリ類等が挙げられるが、乾燥後の耐候性や耐水性を向上させるためには、熱によって容易に解離する揮発性の高いものが好ましく、アンモニア、トリメチルアミン、トリエチルアミンが好ましい。また、これら中和剤は、それぞれ単独又は2種以上の混合物でも使用することができる。   Examples of the (E) neutralizing agent used in the present invention include ammonia, ethylamine, trimethylamine, triethylamine, triisopropylamine, tributylamine, triethanolamine, N-methyldiethanolamine, N-phenyldiethanolamine, monoethanolamine, dimethyl Organic amines such as ethanolamine, diethylethanolamine, morpholine, N-methylmorpholine, 2-amino-2-ethyl-1-propanol, alkali metals such as lithium, potassium and sodium, inorganics such as sodium hydroxide and potassium hydroxide Examples include alkalis, but in order to improve the weather resistance and water resistance after drying, those having high volatility that are easily dissociated by heat are preferable, and ammonia, trimethylamine, and triethylamine are preferable. These neutralizing agents can be used alone or in a mixture of two or more.

なお、(D)中和剤は、ポリウレタン系ポリマーに導入されたカルボン酸と塩を形成することになる。カルボン酸塩導入量は、ポリウレタン系ポリマー中に0.05〜1.5mmol/gであり、好ましくは、0.1〜1.3mmol/gである。カルボン酸塩導入量が下限未満の場合は、ポリウレタン系ポリマーがうまく水中に分散しない。上限を越える場合は、乾燥後のポリウレタン系ポリマーの耐水性が不足する。なお、エマルジョンのpHは5.5〜10.5が好ましく、6〜10が更に好ましい。pHが5.5を下回る場合、ポリウレタン系ポリマーの水分散性が不十分となる。また、pHが10.5を越える場合は、加水分解反応により、経時でポリマーの分子切断が生じる場合がある。   Note that (D) the neutralizing agent forms a salt with the carboxylic acid introduced into the polyurethane polymer. The amount of carboxylate introduced is 0.05 to 1.5 mmol / g in the polyurethane polymer, preferably 0.1 to 1.3 mmol / g. When the amount of carboxylate introduced is less than the lower limit, the polyurethane polymer does not disperse well in water. When the upper limit is exceeded, the water resistance of the polyurethane polymer after drying is insufficient. The pH of the emulsion is preferably from 5.5 to 10.5, more preferably from 6 to 10. When the pH is less than 5.5, the water dispersibility of the polyurethane polymer is insufficient. On the other hand, when the pH exceeds 10.5, the molecular cleavage of the polymer may occur over time due to the hydrolysis reaction.

なお、本発明におけるポリウレタン系ポリマーは、水分散能を持たせるために、親水基としてカルボン酸塩を分子鎖中に導入しているが、必要に応じて、スルホン酸塩、リン酸塩、ホスホン酸塩等のカルボン酸塩以外のアニオン性極性基、4級アンモニウム塩等のカチオン性極性基、エーテル基等のノニオン性極性基を導入してもよい。   The polyurethane polymer in the present invention introduces a carboxylate as a hydrophilic group in the molecular chain in order to give water dispersibility, but if necessary, sulfonate, phosphate, phosphone Anionic polar groups other than carboxylates such as acid salts and the like, cationic polar groups such as quaternary ammonium salts, and nonionic polar groups such as ether groups may be introduced.

本発明において、ポリウレタン系ポリマーを合成する際、必要に応じて反応停止剤を使用することができる。反応停止剤としてはモノアルコール類、モノアミン類があり、場合によってはアミノアルコール類も反応停止剤となりうる。また、フェニルイソシアネート、ブチルイソシアネート、シクロヘキシルイソシアネート等のようなモノイソシアネートも反応停止剤として使用できる。   In the present invention, when synthesizing a polyurethane-based polymer, a reaction terminator can be used as necessary. Examples of the reaction terminator include monoalcohols and monoamines. In some cases, aminoalcohols can also serve as the reaction terminator. Monoisocyanates such as phenyl isocyanate, butyl isocyanate, cyclohexyl isocyanate and the like can also be used as a reaction terminator.

反応停止剤として用いられる具体的なモノアルコールとしては、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、2−エチルヘキサノール等がある。モノアミンとしては、エチルアミン、プロピルアミン、ブチルアミン等の1級アミンや、ジエチルアミン、ジブチルアミン等の2級アミンがある。アミノアルコールとしては、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン等が挙げられる。   Specific monoalcohols used as the reaction terminator include methanol, ethanol, propanol, isopropanol, 2-ethylhexanol and the like. Monoamines include primary amines such as ethylamine, propylamine, and butylamine, and secondary amines such as diethylamine and dibutylamine. Examples of amino alcohols include monoethanolamine and diethanolamine.

本発明に用いられるポリウレタン系ポリマーの製造方法としては、活性水素過剰の雰囲気で反応させるワンショット法や、活性水素化合物(特に高分子ポリオール)と有機ジイソシアネートとをイソシアネート基過剰で反応させて、イソシアネート基末端プレポリマーを合成しておき、その後、活性水素化合物(特に鎖延長剤)を反応させるプレポリマー法等、公知の方法にて合成できる。また、ポリウレタン系ポリマーを水と相溶する有機溶剤中で反応後、水を添加し、その後、有機溶剤を取り除く方法や、溶剤を使用しないでポリマーを合成し、強制的に水に分散や溶解させる方法でも得られる。なお、ポリウレタン系ポリマーに導入されたカルボン酸と(D)中和剤との塩形成時期はウレタン化反応の前後を問わない。   The polyurethane polymer used in the present invention can be produced by a one-shot method in which reaction is performed in an atmosphere containing excess active hydrogen, or by reacting an active hydrogen compound (particularly a polymer polyol) with an organic diisocyanate in excess of an isocyanate group, A base terminal prepolymer is synthesized and then synthesized by a known method such as a prepolymer method in which an active hydrogen compound (particularly a chain extender) is reacted. In addition, after reacting the polyurethane polymer in an organic solvent compatible with water, water is added and then the organic solvent is removed, or the polymer is synthesized without using a solvent, and is forcibly dispersed or dissolved in water. Can also be obtained. In addition, the salt formation time of the carboxylic acid introduced into the polyurethane polymer and the (D) neutralizing agent may be before or after the urethanization reaction.

ワンショット法の場合、イソシアネート基/活性水素基のモル比は、0.5〜1未満であり、好ましくは、0.8〜1未満である。0.5未満の場合は、ポリウレタンポリマーの分子量が小さすぎるため、耐久性に欠ける。1以上の場合は、ポリマーを合成する際、ゲル化が起こりやすくなる。   In the case of the one-shot method, the isocyanate group / active hydrogen group molar ratio is 0.5 to less than 1, preferably 0.8 to less than 1. When it is less than 0.5, the molecular weight of the polyurethane polymer is too small, so that the durability is insufficient. In the case of 1 or more, gelation tends to occur when a polymer is synthesized.

プレポリマー法の場合、プレポリマー合成時のイソシアネート基/活性水素基のモル比は、1.1〜5.0であり、好ましくは1.2〜4.0である。1.1未満の場合は、プレポリマーの分子量が大きくなりすぎて、その後の反応工程に進みにくくなる。5.0を越える場合は、密着性に乏しくなる。   In the case of the prepolymer method, the molar ratio of isocyanate group / active hydrogen group during synthesis of the prepolymer is 1.1 to 5.0, preferably 1.2 to 4.0. When it is less than 1.1, the molecular weight of the prepolymer becomes too large and it is difficult to proceed to the subsequent reaction step. If it exceeds 5.0, the adhesion is poor.

本発明に用いられるポリウレタン系ポリマーのウレタン基濃度とウレア基濃度の総和は1.0〜3.0mmol/g、好ましくは1.3〜2.7mmol/gである。なお、ウレア基がポリマー中に存在しない場合は、ウレタン基濃度が1.0〜3.0mmol/g、好ましくは1.3〜2.7mmol/gとなる。ウレタン基濃度とウレア基濃度の総和が下限未満の場合は、インキ皮膜の強度が不十分となりやすい。また、上限を越える場合は、インキ皮膜の密着性が不十分となりやすい。   The total of the urethane group concentration and the urea group concentration of the polyurethane polymer used in the present invention is 1.0 to 3.0 mmol / g, preferably 1.3 to 2.7 mmol / g. When urea groups are not present in the polymer, the urethane group concentration is 1.0 to 3.0 mmol / g, preferably 1.3 to 2.7 mmol / g. When the sum of the urethane group concentration and the urea group concentration is less than the lower limit, the strength of the ink film tends to be insufficient. Moreover, when exceeding an upper limit, the adhesiveness of an ink film tends to become inadequate.

有機溶剤を用いる場合、使用できる有機溶剤としては、トルエン、キシレン、スワゾ−ル(コスモ石油株式会社製の芳香族系炭化水素溶剤)、ソルベッソ(エクソン化学株式会社製の芳香族系炭化水素溶剤)等の芳香族系溶剤、ヘキサン等の脂肪族炭化水素形容剤、シクロヘキサン、イソホロン等の脂環族炭化水素系溶剤、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン系溶剤、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸イソブチル等のエステル系溶剤、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコール3−メチル−3−メトキシブチルアセテート、エチレングリコールエチル−3−エトキシプロピオネート等のグリコールエーテルエステル系溶剤、エチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、プロピレングリコールジブチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル等のグリコールエーテル系溶剤、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル系溶剤、N−メチルピロリドン、ヘキサメチルホスホルアミド等の非プロトン性極性溶剤等が挙げられる。前記溶剤は1種又は2種以上含有していてもよい。   When using an organic solvent, examples of usable organic solvents include toluene, xylene, swazol (aromatic hydrocarbon solvent manufactured by Cosmo Oil Co., Ltd.), and Solvesso (aromatic hydrocarbon solvent manufactured by Exxon Chemical Co., Ltd.). Aromatic solvents such as hexane, aliphatic hydrocarbon solvents such as hexane, cycloaliphatic hydrocarbon solvents such as isophorone, ketone solvents such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, cyclohexanone, ethyl acetate, butyl acetate , Ester solvents such as isobutyl acetate, glycol glycols such as ethylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol 3-methyl-3-methoxybutyl acetate, ethylene glycol ethyl-3-ethoxypropionate Non-solvents such as ethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol dibutyl ether, glycol ether solvents such as propylene glycol dibutyl ether, dipropylene glycol dimethyl ether, ether solvents such as tetrahydrofuran and dioxane, N-methylpyrrolidone, hexamethylphosphoramide, etc. Examples include protic polar solvents. The said solvent may contain 1 type (s) or 2 or more types.

本発明に使用するイソシアネート基末端プレポリマーや、ポリウレタン系ポリマーを合成する際の反応触媒としては、公知のいわゆるウレタン化触媒を用いることができる。具体的には、ジオクチルチンジラウレート等の有機金属化合物や、トリエチレンジアミン等の有機アミンやその塩等が挙げられる。ウレタン化時の反応温度は、10〜100℃、好ましくは30〜80℃である。   As the reaction catalyst for synthesizing the isocyanate group-terminated prepolymer or polyurethane polymer used in the present invention, a known so-called urethanization catalyst can be used. Specific examples include organic metal compounds such as dioctyltin dilaurate, organic amines such as triethylenediamine, and salts thereof. The reaction temperature during urethanization is 10 to 100 ° C, preferably 30 to 80 ° C.

このようにして得られるポリウレタン系ポリマーの数平均分子量は、5,000以上が好ましく、特に10,000以上がが好ましい。ポリウレタン系ポリマーの数平均分子量が5,000未満の場合は、耐久性に乏しくなる。なお、本発明において、ポリマーの数平均分子量は、ポリエチレングリコール検量線によるゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法によって測定されるものである。   The number average molecular weight of the polyurethane polymer thus obtained is preferably 5,000 or more, and particularly preferably 10,000 or more. When the number average molecular weight of the polyurethane polymer is less than 5,000, durability is poor. In the present invention, the number average molecular weight of the polymer is measured by a gel permeation chromatography (GPC) method using a polyethylene glycol calibration curve.

ポリウレタン系エマルジョンの平均粒径は100nm以下であり、好ましくは80nm以下である。平均粒径が上限を越える場合は、このエマルジョンを用いた水性インキが版詰まりしやすくなる。なお、この平均粒径とは、動的光散乱法にて測定した値をキュムラント法にて解析した値である。   The average particle size of the polyurethane emulsion is 100 nm or less, preferably 80 nm or less. When the average particle diameter exceeds the upper limit, the water-based ink using this emulsion tends to clog the plate. The average particle diameter is a value obtained by analyzing a value measured by a dynamic light scattering method by a cumulant method.

ポリウレタン系エマルジョンの25℃における粘度は、固形分30質量%時において、2,000mPa・s以下であり、好ましくは50〜1,000mPa・sである。粘度が上限を越える場合は、インキ化や印刷が困難となりやすい。   The viscosity of the polyurethane emulsion at 25 ° C. is 2,000 mPa · s or less, preferably 50 to 1,000 mPa · s, when the solid content is 30% by mass. If the viscosity exceeds the upper limit, it is difficult to make an ink or print.

本発明のポリウレタン系エマルジョンには、必要に応じて水性システムで慣用される添加剤及び助剤を使用できる。例えば、顔料、ブロッキング防止剤、分散安定剤、粘度調節剤、レベリング剤、ゲル化防止剤、光安定剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、無機及び有機充填剤、可塑剤、滑剤、帯電防止剤、補強材、触媒等を添加することができる。   In the polyurethane emulsion of the present invention, additives and auxiliaries commonly used in aqueous systems can be used as necessary. For example, pigments, antiblocking agents, dispersion stabilizers, viscosity modifiers, leveling agents, antigelling agents, light stabilizers, antioxidants, UV absorbers, inorganic and organic fillers, plasticizers, lubricants, antistatic agents Further, a reinforcing material, a catalyst and the like can be added.

また、本発明のポリウレタン系エマルジョンは、他樹脂系のエマルジョンをブレンドして使用できる。例えば、アクリルエマルジョン、ポリエステルエマルジョン、ポリオレフィンエマルジョン、ラテックス等である。   The polyurethane emulsion of the present invention can be used by blending with other resin emulsions. For example, acrylic emulsion, polyester emulsion, polyolefin emulsion, latex and the like.

本発明の水性印刷インキは、前述のポリウレタン系エマルジョン、顔料や染料等の発色成分、及び、必要に応じて他の樹脂、固形分や粘度調整のための水、表面張力調整のためのイソプロパノールやN−メチルピロリドンのような有機溶剤、ブロッキング防止剤、分散安定剤、揺変剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、消泡剤、増粘剤、分散剤、界面活性剤、触媒、フィラー、滑剤、帯電防止剤、可塑剤等の添加剤からなり、これらを配合し、ボールミル、サンドグラインドミル等を用いて得られる。また、必要に応じて、塗布直前に硬化剤を添加して用いても良い。具体的な硬化剤としては、日本ポリウレタン工業製のアクアネート100、200等のような自己乳化型ポリイソシアネート系の硬化剤がある。   The water-based printing ink of the present invention includes the above-described polyurethane-based emulsion, coloring components such as pigments and dyes, and other resins as necessary, water for adjusting solid content and viscosity, isopropanol for adjusting surface tension, Organic solvents such as N-methylpyrrolidone, antiblocking agents, dispersion stabilizers, thixotropic agents, antioxidants, UV absorbers, antifoaming agents, thickeners, dispersants, surfactants, catalysts, fillers, lubricants And an additive such as an antistatic agent and a plasticizer, which are blended and obtained using a ball mill, a sand grind mill or the like. Moreover, you may add and use a hardening | curing agent just before application | coating as needed. Specific examples of the curing agent include self-emulsifying polyisocyanate-based curing agents such as Aquanate 100 and 200 manufactured by Nippon Polyurethane Industry.

次に、本発明の実施例及び比較例について詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。特に断りのない限り、実施例中の「%」はそれぞれ「質量%」を意味する。   Next, although the Example and comparative example of this invention are demonstrated in detail, this invention is not limited to these Examples. Unless otherwise specified, “%” in the examples means “% by mass”.

〔ポリウレタン系エマルジョンの合成〕
実施例1
攪拌機、温度計、窒素シール管、冷却器のついた容量:2Lの反応器に、DMFDGを100g、ポリオール−1を141.6g、DMBA21.0g仕込み、100℃にて均一に混合した。その後、ALP−1を117.8g、DOTDLを0.03g仕込み、80℃で3時間反応させた。次いで、TEAを14.3g仕込んで、カルボキシル基を中和した。このときのイソシアネート含量は、1.81%であった。その後、水を570g仕込んで転層させた。転層したら直ぐに、あらかじめ水が30g、EDAが4.8g、MEAが0.5gからなるアミン水を仕込んで鎖延長反応を行った。FT−IRによりイソシアネート基の存在が確認されなくなったところで反応を終了して、ポリウレタン系エマルジョンPU−1を得た。PU−1の固形分は30.0%、25℃の粘度は280mPa・s、pHは9.7、平均粒径は19nmであった。
[Synthesis of polyurethane emulsion]
Example 1
Capacity with stirrer, thermometer, nitrogen seal tube and condenser: A 2 L reactor was charged with 100 g of DMFDG, 141.6 g of polyol-1 and 21.0 g of DMBA, and uniformly mixed at 100 ° C. Thereafter, 117.8 g of ALP-1 and 0.03 g of DOTDL were charged and reacted at 80 ° C. for 3 hours. Next, 14.3 g of TEA was charged to neutralize the carboxyl group. The isocyanate content at this time was 1.81%. Thereafter, 570 g of water was charged to cause inversion. Immediately after the phase transfer, a chain extension reaction was carried out by adding amine water consisting of 30 g of water, 4.8 g of EDA, and 0.5 g of MEA in advance. The reaction was terminated when the presence of isocyanate groups was no longer confirmed by FT-IR, and polyurethane emulsion PU-1 was obtained. The solid content of PU-1 was 30.0%, the viscosity at 25 ° C. was 280 mPa · s, the pH was 9.7, and the average particle size was 19 nm.

実施例2〜5、比較例1〜2
実施例1と同様な反応器に、実施例1と同様な手順で、表1、2に示す原料を仕込んで反応させ、ポリウレタン系エマルジョンPU−2〜6を得た。但し、実施例4、5及び比較例2については,容量:3Lの反応器を用いた。合成結果を表1、2に示す。なおPU−7はペースト状となったので、以後の評価は行わなかった。
Examples 2-5, Comparative Examples 1-2
In the same reactor as in Example 1, the raw materials shown in Tables 1 and 2 were charged and reacted in the same procedure as in Example 1 to obtain polyurethane emulsions PU-2 to PU-6. However, for Examples 4 and 5 and Comparative Example 2, a reactor having a capacity of 3 L was used. The synthesis results are shown in Tables 1 and 2. In addition, since PU-7 became paste-like, subsequent evaluation was not performed.

〔フィルム物性〕
P−1〜6をキャストして乾燥させ、厚さ約100μmの乾式フィルムを作成し、各種物性を測定した。測定結果を表1、2に示す。
乾燥条件:50℃×2時間
[Film properties]
P-1 to 6 were cast and dried to prepare a dry film having a thickness of about 100 μm, and various physical properties were measured. The measurement results are shown in Tables 1 and 2.
Drying conditions: 50 ° C x 2 hours

Figure 2005325190
Figure 2005325190

Figure 2005325190
Figure 2005325190

実施例1〜5、比較例1〜2、表1〜2において
DMFDG:
ジプロピレングリコールジメチルエーテル
ポリオール−1:
混合ジオールと混合ジカルボン酸から得られたポリエステルポリオール
数平均分子量=2,000
混合ジオール→エチレングリコール/ネオペンチルグリコール=1/9(モル比)
混合ジカルボン酸→アジピン酸/イソフタル酸=1/1(モル比)
DMBA:
2,2−ジメチロールブタン酸
ALP−1:
アロファネート変性ポリイソシアネート
ヘキサメチレンジイソシアネート/イソプロパノール=2/1(モル比)
イソシアネート含量=21.2%
ALP−2:
アロファネート変性ポリイソシアネート
ヘキサメチレンジイソシアネート/メタノール=2/1(モル比)
イソシアネート含量=22.8%
HDI:
ヘキサメチレンジイソシアネート
IPDI:
イソホロンジイソシアネート
DOTDL:
ジオクチルチンジラウレート
TEA:
トリエチルアミン
EDA:
エチレンジアミン
MEA
モノエタノールアミン
In Examples 1-5, Comparative Examples 1-2, and Tables 1-2, DMFDG:
Dipropylene glycol dimethyl ether polyol-1:
Polyester polyol obtained from mixed diol and mixed dicarboxylic acid Number average molecular weight = 2,000
Mixed diol → ethylene glycol / neopentyl glycol = 1/9 (molar ratio)
Mixed dicarboxylic acid → adipic acid / isophthalic acid = 1/1 (molar ratio)
DMBA:
2,2-dimethylolbutanoic acid ALP-1:
Allophanate-modified polyisocyanate Hexamethylene diisocyanate / isopropanol = 2/1 (molar ratio)
Isocyanate content = 21.2%
ALP-2:
Allophanate-modified polyisocyanate Hexamethylene diisocyanate / methanol = 2/1 (molar ratio)
Isocyanate content = 22.8%
HDI:
Hexamethylene diisocyanate IPDI:
Isophorone diisocyanate DOTDL:
Dioctyltin dilaurate TEA:
Triethylamine EDA:
Ethylenediamine MEA
Monoethanolamine

平均粒径測定装置:
大塚電子(株)製 電気泳動光散乱系 ELS−800
Average particle size measuring device:
Otsuka Electronics Co., Ltd. Electrophoretic light scattering system ELS-800

物性測定項目:
引張試験
JIS K6301(1995)の4号ダンベルにて打ち抜いてサンプルを作成した。
引張物性測定装置:
オリエンテック(株)製 テンシロン UTA−500
測定条件:引張速度=200mm/分、測定温度=25℃
Physical property measurement items:
Tensile test A sample was prepared by punching with a No. 4 dumbbell of JIS K6301 (1995).
Tensile property measuring device:
Tensilon UTA-500 manufactured by Orientec Co., Ltd.
Measurement conditions: Tensile speed = 200 mm / min, measurement temperature = 25 ° C.

[インキ化試験]
実施例6〜10、比較例3
以下の配合で白インキを調製した。これらのインキを用いて各種基材に印刷し、印刷サンプルにおけるインキ性能を評価した。評価結果を表3に示す。
(インキ配合)
インキ配合処方(PU−1〜3、6)
エマルジョン組成物 26.7g
チタンホワイト 32.0g
水 17.3g
イソプロパノール 4.0g
インキ配合処方(PU−4、5)
エマルジョン組成物 80.0g
チタンホワイト 32.0g
上記組成の混合物を、分散メディアにガラスビーズを混合物と同量用いて、ペイントシェイカーにて2時間練肉した。次いで練肉物を濾過して水性印刷インキの評価サンプルを作成した。
[Ink conversion test]
Examples 6 to 10, Comparative Example 3
A white ink was prepared with the following composition. These inks were used for printing on various substrates, and the ink performance in the print samples was evaluated. The evaluation results are shown in Table 3.
(Ink formulation)
Ink formulation (PU-1 to 3, 6)
Emulsion composition 26.7g
Titanium white 32.0g
17.3g of water
Isopropanol 4.0g
Ink formulation (PU-4, 5)
Emulsion composition 80.0g
Titanium white 32.0g
The mixture having the above composition was kneaded for 2 hours with a paint shaker using the same amount of glass beads as the dispersion medium. Next, the paste was filtered to prepare a water-based printing ink evaluation sample.

Figure 2005325190
Figure 2005325190

表3における各試験方法は以下の通り。
顔料分散安定性
インキ配合してから48時間静置した後、顔料の沈殿等の有無を確認
Each test method in Table 3 is as follows.
Pigment dispersion stability After mixing for 48 hours after mixing with ink, check for pigment precipitation, etc.

(印刷条件)
インキ :上記で調製した白インキ
印刷機 :グラビアプレートを備えた簡易型グラビア印刷機
印刷速度:20m/分
インキ厚:インキ厚1μ(ドライ)
印刷基材:コロナ処理延伸ポリエステルフィルム(20μm厚)
(ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム)
(評価項目)
版詰まり性
印刷後、簡易型グラビア印刷機のグラビアロールに、洗浄ビンにてイソプロパノール/水=1/1(質量比)の混合溶剤を降りかけ、グラビアロールからインキを洗い流せるかどうかを観察する。
評価 ○:容易に洗い流せる
×:単に混合溶剤を降りかけただけでは、洗い流せない
密着性
印刷直後及び、印刷してから1晩静置した後、印刷面にセロハンテープを貼り付け、これを急速に剥がした。
評価 ◎:印刷被膜が90%〜100%残存した。
○:印刷被膜が70%〜80%残存した。
△:印刷被膜が50%〜70%残存した。
×:印刷被膜が50%以下しか残存しなかった。
ラビング試験
印刷してから1晩静置した後、印刷面の外観を水を含ませた脱脂綿で擦り、表面状態が初めて荒れる擦り付け回数にて評価した。
(Printing conditions)
Ink: White ink printer prepared above: Simple gravure printer equipped with gravure plate Printing speed: 20 m / min Ink thickness: Ink thickness 1 μ (dry)
Printing substrate: Corona-treated stretched polyester film (20 μm thick)
(Polyethylene terephthalate (PET) film)
(Evaluation item)
Plate clogging property After printing, a mixed solvent of isopropanol / water = 1/1 (mass ratio) is dropped on a gravure roll of a simple gravure printing machine in a washing bottle to observe whether ink can be washed off from the gravure roll.
Evaluation ○: Easily washed away ×: Adhesiveness that cannot be washed away simply by dropping the mixed solvent Immediately after printing and after standing overnight after printing, a cellophane tape is affixed to the printed surface, and this is rapidly applied I peeled it off.
Evaluation A: 90% to 100% of the printed film remained.
○: 70% to 80% of the printed film remained.
Δ: 50% to 70% of the printed film remained.
X: Only 50% or less of the printed film remained.
Rubbing test After printing and standing overnight, the appearance of the printed surface was rubbed with absorbent cotton soaked in water and evaluated by the number of rubbing times when the surface condition was rough for the first time.

イソシアネート成分中にアロファネート変性ポリイソシアネートを25質量%以上用いた実施例1〜4は、顔料分散安定性、各種プラスチックフィルムへの密着性等、諸性能に優れたものであった。実施例5はイソシアネート成分中にアロファネート変性ポリイソシアネートを25質量%未満であるので、版詰まり性や最終密着性が他の実施例と比較してやや劣る結果となった。一方、有機ポリイソシアネートにIPDI単品を使用したPU−6は、密着性が実施例より劣る結果となった。これは、アロファネート基がないため、ウレタン基の凝集を阻害できなかったためと思われる。なお、有機ポリイソシアネートにHDI単品を用いたPU−7は、HDIの配列しやすさから得られたエマルジョンがペースト状になったため、以後の評価は行わなかった。
Examples 1-4 using 25 mass% or more of allophanate-modified polyisocyanate in the isocyanate component were excellent in various performances such as pigment dispersion stability and adhesion to various plastic films. In Example 5, since the allophanate-modified polyisocyanate was less than 25% by mass in the isocyanate component, the plate clogging property and final adhesion were slightly inferior to those of other examples. On the other hand, PU-6 using a single IPDI for the organic polyisocyanate resulted in inferior adhesion to the examples. This seems to be because the aggregation of urethane groups could not be inhibited because there was no allophanate group. In addition, PU-7 using a single HDI as an organic polyisocyanate was not evaluated since the emulsion obtained from the ease of arrangement of HDI became a paste.

Claims (3)

(A)数平均分子量500〜10,000の高分子ポリオール、(B)鎖延長剤、(C)カルボキシル基及び活性水素基を含有する化合物、(D)有機ポリイソシアネート、(E)中和剤、を反応させて得られるポリウレタン系ポリマーの水性印刷インキ用エマルジョン組成物であって、前記(D)有機ポリイソシアネートが(D1)アロファネート変性ポリイソシアネートを含有することを特徴とする、前記水性印刷インキ用エマルジョン組成物。   (A) a polymer polyol having a number average molecular weight of 500 to 10,000, (B) a chain extender, (C) a compound containing a carboxyl group and an active hydrogen group, (D) an organic polyisocyanate, (E) a neutralizer. The aqueous printing ink is an emulsion composition for aqueous printing inks of polyurethane-based polymer obtained by reacting, wherein the (D) organic polyisocyanate contains (D1) allophanate-modified polyisocyanate. Emulsion composition. (D1)アロファネート変性ポリイソシアネートが、ヘキサメチレンジイソシアネートと炭素数1〜6のモノオールを反応させて得られるものであることを特徴とする、請求項1記載の水性印刷インキ用エマルジョン組成物。   (D1) The emulsion composition for aqueous printing inks according to claim 1, wherein the allophanate-modified polyisocyanate is obtained by reacting hexamethylene diisocyanate with a monool having 1 to 6 carbon atoms. 請求項1又は2に記載のエマルジョン組成物を用いた水性印刷インキ。
An aqueous printing ink using the emulsion composition according to claim 1.
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