JP7698963B2 - Aqueous dispersion of polyurethane resin for inkjet printing - Google Patents
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Description
本発明はインクジェット用ポリウレタン樹脂水性分散体に関する。 The present invention relates to an aqueous polyurethane resin dispersion for inkjet printing.
ポリウレタン樹脂は優れた柔軟性、耐薬品性及び機械強度を有することから、塗料、印刷インク及び接着剤等のバインダー樹脂として広く用いられている。また、近年では環境面の配慮から乾燥工程でのVOCが少ない、水分散型のポリウレタン樹脂のニーズが高まっており、水分散型のポリウレタン樹脂を印刷インクに添加することが検討されている。
特に、低吸収または非吸収の記録媒体用のインクジェットインクへの利用が、今後、期待されており、このような用途では、高いレベルの画像の発色性や堅牢性(擦過性、耐光性、耐オゾンガス性、耐水性など)が要求される。
色材として顔料を含む顔料インクで印刷される印刷物は、記録媒体の表面上に顔料成分が局在化しやすく、発色性が高い。顔料は、インクが記録媒体に付着する過程や付着後に起こるビヒクル成分の蒸発や浸透により、記録媒体の表面にとどまる。しかし、顔料インクは、色材である顔料が記録媒体の表面上に存在しやすいため、インクの皮膜の密着性、耐擦性、などが特に重要である。顔料インクで記録されるこれら特性を向上するために、インクにウレタン樹脂を添加することが検討されている(特許文献1)。
Polyurethane resins have excellent flexibility, chemical resistance, and mechanical strength, and are therefore widely used as binder resins for paints, printing inks, adhesives, etc. In recent years, there has been an increasing need for water-dispersed polyurethane resins that emit less VOC during the drying process due to environmental considerations, and the addition of water-dispersed polyurethane resins to printing inks has been considered.
In particular, use in inkjet inks for low-absorption or non-absorption recording media is expected in the future, and such applications require high levels of image color development and fastness (abrasion resistance, light fastness, ozone gas resistance, water fastness, etc.).
In printed matter printed with pigment ink containing a pigment as a coloring material, the pigment component is likely to localize on the surface of the recording medium, resulting in high color development. The pigment remains on the surface of the recording medium due to evaporation and penetration of the vehicle components that occur during and after the ink is attached to the recording medium. However, since the pigment, which is the coloring material, is likely to be present on the surface of the recording medium, the adhesion and abrasion resistance of the ink film are particularly important for pigment ink. In order to improve these properties of recording with pigment ink, the addition of urethane resin to the ink has been considered (Patent Document 1).
しかしながら、非浸透性記録媒体として、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ナイロンなどの極性基を多く有する極性記録媒体と、ポリプロピレン(OPP)などの極性基が少ない低極性記録媒体とがある。これらのどちらの記録媒体に対しても、インクの皮膜が、密着性などの優れた特性が得られるインクという点で、未だ充分とは言えない状況である。
本発明の目的は、耐ブロッキング性があり、特に非浸透性記録媒体との密着性(ラミネート強度)に優れたポリウレタン樹脂水性分散体を提供することを目的とする。
However, non-permeable recording media include polar recording media having many polar groups such as polyethylene terephthalate (PET) and nylon, and low-polarity recording media having few polar groups such as polypropylene (OPP). For both of these recording media, the ink film is still not sufficient in terms of ink that can provide excellent properties such as adhesion.
An object of the present invention is to provide an aqueous polyurethane resin dispersion which is resistant to blocking and has excellent adhesion (lamination strength) to non-permeable recording media.
本発明者は、鋭意検討した結果、本発明に至った。すなわち本発明はポリオール成分とポリイソシアネート成分とを反応させてなるポリウレタン樹脂(U)と水とを含有するインクジェットインク用ポリウレタン樹脂水性分散体であって、前記ポリウレタン樹脂(U)がカルボキシル基及び/又はカルボキシレートアニオン基を有するポリウレタン樹脂であり、前記ポリオール成分がポリテトラメチレンエーテルグリコールを含有するポリオール成分であり、前記ポリテトラメチレンエーテルグリコールの重量割合がポリオール成分とポリイソシアネート成分の合計重量を基準として10~70重量%であり、前記ポリイソシアネート成分がイソホロンジイソシアネートを含有するポリイソシアネート成分であり、前記イソホロンジイソシアネートの重量割合がポリオール成分とポリイソシアネート成分の合計重量を基準として25~70重量%であり、前記ポリウレタン樹脂(U)の酸価が15~40mgKOH/gであり、前記ポリウレタン樹脂(U)のウレア基の含有量が0.45mol/kg以下であるポリウレタン樹脂水性分散体である。 The inventors have made extensive investigations and have arrived at the present invention. That is, the present invention is an aqueous polyurethane resin dispersion for inkjet inks, which contains water and a polyurethane resin (U) obtained by reacting a polyol component with a polyisocyanate component, in which the polyurethane resin (U) is a polyurethane resin having a carboxyl group and/or a carboxylate anion group, the polyol component is a polyol component containing polytetramethylene ether glycol, the weight ratio of the polytetramethylene ether glycol is 10 to 70% by weight based on the total weight of the polyol component and the polyisocyanate component, the polyisocyanate component is a polyisocyanate component containing isophorone diisocyanate, the weight ratio of the isophorone diisocyanate is 25 to 70% by weight based on the total weight of the polyol component and the polyisocyanate component, the acid value of the polyurethane resin (U) is 15 to 40 mgKOH/g, and the content of urea groups in the polyurethane resin (U) is 0.45 mol/kg or less.
本発明により、耐ブロッキング性があり、特に非浸透性記録媒体との密着性(ラミネート強度)に優れたポリウレタン樹脂水性分散体を提供することが可能になる。 The present invention makes it possible to provide an aqueous dispersion of polyurethane resin that is resistant to blocking and has excellent adhesion (lamination strength) to non-permeable recording media.
本発明のポリウレタン樹脂水性分散体は、ポリオール成分とポリイソシアネート成分とを反応させてなるポリウレタン樹脂(U)と水とを含有する。
ポリウレタン樹脂(U)は、ポリウレタン樹脂(U)からなるポリウレタン樹脂粒子としてポリウレタン樹脂水性分散体に含有されることが好ましい。ポリウレタン樹脂粒子は、該ポリウレタン樹脂粒子が分散媒に分散された分散体における固形分である。また、分散媒が主に水である分散体を水性分散体という。
The aqueous polyurethane resin dispersion of the present invention contains water and a polyurethane resin (U) obtained by reacting a polyol component with a polyisocyanate component.
The polyurethane resin (U) is preferably contained in the polyurethane resin aqueous dispersion as polyurethane resin particles made of the polyurethane resin (U). The polyurethane resin particles are the solid content in the dispersion in which the polyurethane resin particles are dispersed in a dispersion medium. A dispersion in which the dispersion medium is mainly water is called an aqueous dispersion.
本発明におけるポリウレタン樹脂(U)は、ポリオール成分とポリイソシアネート成分とを反応させて得ることができる。 The polyurethane resin (U) in the present invention can be obtained by reacting a polyol component with a polyisocyanate component.
本発明におけるポリオール成分は、記録媒体、特にはポリプロピレン(OPP)フィルムとポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムへの密着性の観点から、ポリテトラメチレンエーテルグリコールを必須成分として含有する。 The polyol component in the present invention contains polytetramethylene ether glycol as an essential component from the viewpoint of adhesion to recording media, particularly polypropylene (OPP) films and polyethylene terephthalate (PET) films.
ポリテトラメチレンエーテルグリコールは単独で用いても他のポリオール成分と併用してもよく、1種を単独で用いても2種以上を併用してもよい。ポリテトラメチレンエーテルグリコールとしては、特に制限されないが、例えば、ポリテトラメチレンエーテルグリコール及び3-メチル-テトラヒドロフランで変性したポリテトラメチレンエーテルグリコール等が挙げられる。
このようなポリテトラメチレンエーテルグリコールの具体例としては、PTMG1000[Mn=1000のポリ(オキシテトラメチレン)グリコール、三菱化学(株)製]、PTMG2000[Mn=2000のポリ(オキシテトラメチレン)グリコール、三菱化学(株)製]、PTMG3000[Mn=3000のポリ(オキシテトラメチレン)グリコール、三菱化学(株)製]、PTGL2000[Mn=2000の変性ポリ(オキシテトラメチレン)グリコール、保土谷化学工業(株)製]、及びPTGL3000[Mn=3000の変性ポリ(オキシテトラメチレン)グリコール、保土谷化学工業(株)製]等が挙げられる。なお、本発明において「Mn」は数平均分子量を意味する。
The polytetramethylene ether glycol may be used alone or in combination with other polyol components, and may be used alone or in combination with two or more kinds. The polytetramethylene ether glycol is not particularly limited, but examples thereof include polytetramethylene ether glycol and polytetramethylene ether glycol modified with 3-methyl-tetrahydrofuran.
Specific examples of such polytetramethylene ether glycols include PTMG1000 [poly(oxytetramethylene) glycol having Mn=1000, manufactured by Mitsubishi Chemical Co., Ltd.], PTMG2000 [poly(oxytetramethylene) glycol having Mn=2000, manufactured by Mitsubishi Chemical Co., Ltd.], PTMG3000 [poly(oxytetramethylene) glycol having Mn=3000, manufactured by Mitsubishi Chemical Co., Ltd.], PTGL2000 [modified poly(oxytetramethylene) glycol having Mn=2000, manufactured by Hodogaya Chemical Co., Ltd.], and PTGL3000 [modified poly(oxytetramethylene) glycol having Mn=3000, manufactured by Hodogaya Chemical Co., Ltd.]. In the present invention, "Mn" means number average molecular weight.
ポリテトラメチレンエーテルグリコールの重量割合は、記録媒体、特にはOPPフィルム等との密着性および耐ブロッキング性の観点から、ポリオール成分とポリイソシアネート成分の合計重量を基準として、10~70重量%であり、好ましくは35~70重量%であり、さらに好ましくは45~70重量%である。 The weight ratio of polytetramethylene ether glycol is 10 to 70% by weight, preferably 35 to 70% by weight, and more preferably 45 to 70% by weight, based on the total weight of the polyol component and the polyisocyanate component, from the viewpoints of adhesion to recording media, particularly OPP films, and blocking resistance.
上記以外のその他のポリオール成分としては、特に制限されないが、例えば、ポリテトラメチレンエーテルグリコールを除く高分子ジオール(A)、カルボキシル基及び/又はカルボキシレートアニオン基を有するジオール(B)、並びに低分子ポリオール(C)等が挙げられる。 Other polyol components other than those mentioned above are not particularly limited, but examples include high molecular weight diols (A) other than polytetramethylene ether glycol, diols (B) having carboxyl groups and/or carboxylate anion groups, and low molecular weight polyols (C).
また、ポリウレタン樹脂(U)はカルボキシル基及び/又はカルボキシレートアニオン基を有するポリウレタン樹脂であるため、ポリオール成分は、ポリウレタン樹脂(U)にカルボキシル基及び/又はカルボキシレートアニオン基を導入する観点から、カルボキシル基及び/又はカルボキシレートアニオン基を有するジオール(B)を含有することが好ましい。 In addition, since the polyurethane resin (U) is a polyurethane resin having a carboxyl group and/or a carboxylate anion group, it is preferable that the polyol component contains a diol (B) having a carboxyl group and/or a carboxylate anion group, from the viewpoint of introducing a carboxyl group and/or a carboxylate anion group into the polyurethane resin (U).
高分子ジオール(A)としては、特に制限されないが、例えば、ポリテトラメチレンエーテルグリコール以外のポリエーテルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリエステルポリオール及びポリオレフィンポリオール等が挙げられる。 The polymer diol (A) is not particularly limited, but examples thereof include polyether polyols other than polytetramethylene ether glycol, polycarbonate polyols, polyester polyols, and polyolefin polyols.
ポリテトラメチレンエーテルグリコール以外のポリエーテルポリオールとしては、特に制限されないが、例えば、脂肪族ポリエーテルジオール及び芳香族ポリエーテルジオールが挙げられる。 Polyether polyols other than polytetramethylene ether glycol are not particularly limited, but examples include aliphatic polyether diols and aromatic polyether diols.
脂肪族ポリエーテルジオールとしては、炭素数2~20の脂肪族多価アルコールへの炭素数2~12のアルキレンオキサイド(以下、AOと略記)付加物等が挙げられ、具体的にはポリオキシアルキレングリコール(ポリエチレングリコール等)、ポリオキシプロピレングリコール(ポリプロピレングリコール等)及びポリオキシエチレン/プロピレングリコール共重合体等が挙げられる。 Examples of aliphatic polyether diols include adducts of alkylene oxides (hereinafter abbreviated as AO) having 2 to 12 carbon atoms to aliphatic polyhydric alcohols having 2 to 20 carbon atoms, and specific examples include polyoxyalkylene glycols (polyethylene glycol, etc.), polyoxypropylene glycols (polypropylene glycol, etc.), and polyoxyethylene/propylene glycol copolymers.
脂肪族ポリエーテルジオールの市販品としては、サンニックスPP-2000[Mn=2000のポリオキシプロピレングリコール、三洋化成工業(株)製]等が挙げられる。 Commercially available aliphatic polyether diols include Sannix PP-2000 [polyoxypropylene glycol with Mn=2000, manufactured by Sanyo Chemical Industries, Ltd.].
芳香族ポリエーテルジオールとしては、特に制限されないが、例えば、ビスフェノールAのエチレンオキサイド(以下、EOと略記)付加物(ビスフェノールAのEO2モル付加物、ビスフェノールAのEO4モル付加物、ビスフェノールAのEO6モル付加物、ビスフェノールAのEO8モル付加物、ビスフェノールAのEO10モル付加物及びビスフェノールAのEO20モル付加物等)及びビスフェノールAのプロピレンオキサイド(以下、POと略記)付加物(ビスフェノールAのPO2モル付加物、ビスフェノールAのPO3モル付加物及びビスフェノールAのPO5モル付加物等)等のビスフェノール骨格を有するジオール並びにレゾルシンのEO又はPO付加物等が挙げられる。 The aromatic polyether diol is not particularly limited, but examples thereof include diols having a bisphenol skeleton such as ethylene oxide (hereinafter abbreviated as EO) adducts of bisphenol A (2 mole EO adducts of bisphenol A, 4 mole EO adducts of bisphenol A, 6 mole EO adducts of bisphenol A, 8 mole EO adducts of bisphenol A, 10 mole EO adducts of bisphenol A, and 20 mole EO adducts of bisphenol A, etc.) and propylene oxide (hereinafter abbreviated as PO) adducts of bisphenol A (2 mole PO adducts of bisphenol A, 3 mole PO adducts of bisphenol A, and 5 mole PO adducts of bisphenol A, etc.), and EO or PO adducts of resorcin.
ポリカーボネートポリオールとしては、特に制限されないが、例えば、炭素数2~20の多価アルコールの1種又は2種以上と、低分子カーボネート化合物(例えば、アルキル基の炭素数1~6のジアルキルカーボネート、炭素数2~6のアルキレン基を有するアルキレンカーボネート及び炭素数6~9のアリール基を有するジアリールカーボネート)とを、脱アルコール反応させながら縮合させることによって製造されるポリカーボネートポリオールが挙げられる。 The polycarbonate polyol is not particularly limited, but examples include polycarbonate polyols produced by condensing one or more polyhydric alcohols having 2 to 20 carbon atoms with a low molecular weight carbonate compound (for example, dialkyl carbonates having an alkyl group with 1 to 6 carbon atoms, alkylene carbonates having an alkylene group with 2 to 6 carbon atoms, and diaryl carbonates having an aryl group with 6 to 9 carbon atoms) while causing a dealcoholization reaction.
このようなポリカーボネートポリオールとしては、特に制限されないが、例えば、ポリヘキサメチレンカーボネートジオール、ポリペンタメチレンカーボネートジオール、3-メチル-5-ペンタン-カーボネートジオール、ポリテトラメチレンカーボネートジオール及びポリ(テトラメチレン/ヘキサメチレン)カーボネートジオール(1,4-ブタンジオールと1,6-ヘキサンジオールをジアルキルカーボネートと脱アルコール反応させながら縮合させて得られるジオール等)等が挙げられる。 Such polycarbonate polyols are not particularly limited, but examples thereof include polyhexamethylene carbonate diol, polypentamethylene carbonate diol, 3-methyl-5-pentane carbonate diol, polytetramethylene carbonate diol, and poly(tetramethylene/hexamethylene) carbonate diol (diols obtained by condensing 1,4-butanediol and 1,6-hexanediol with a dialkyl carbonate while causing a dealcoholization reaction, etc.).
ポリカーボネートポリオールの市販品としては、ニッポラン980R[1,6-ヘキサンジオールを用いたMn=2000のポリカーボネートポリオール、日本ポリウレタン工業(株)製]、デュラノール T6002[1,6-ヘキサンジオールを用いたMn=2000のポリカーボネートポリオール、旭化成ケミカルズ(株)製]、ETERNACOLL UH-300[1,6-ヘキサンジオールを用いたMn=3000のポリカーボネートポリオール、宇部興産(株)製]、ETERNACOLL UH-200[1,6-ヘキサンジオールを用いたMn=2000のポリカーボネートポリオール、宇部興産(株)製]、ETERNACOLL UM-90(1/3)[1,4-シクロヘキサンジメタノール/1,6-ヘキサンジオール=1/3(モル比)を用いたMn=900のポリカーボネートポリオール、宇部興産(株)製]、デュラノール G4672[1,4-ブタンジオール/1,6-ヘキサンジオール=70/30(モル比)を用いたMn=2000のポリカーボネートポリオール、旭化成ケミカルズ(株)製]、デュラノール T5652[1,5-ペンタンジオール/1,6-ヘキサンジオール=50/50(モル比)を用いたMn=2000のポリカーボネートポリオール、旭化成ケミカルズ(株)製]、T4672[1,4-ブタンジオール/1,6-ヘキサンジオールを用いたMn=2000のポリカーボネートポリオール、旭化成ケミカルズ(株)製]、クラレポリオール C-2090[3-メチル-1,5-ペンタンジオール/1,6-ヘキサンジオール=90/10(モル比)を用いたMn=2000のポリカーボネートポリオール、クラレ(株)製]、クラレポリオールC-3090[3-メチル-1,5-ペンタンジオール/1,6-ヘキサンジオールを用いたMn=3000のポリカーボネートポリオール、クラレ(株)製]、及びクラレポリオール C-2050[3-メチル-1,5-ペンタンジオール/1,6-ヘキサンジオール=50/50(モル比)を用いたMn=2000のポリカーボネートポリオール、クラレ(株)製]等が挙げられる。 Commercially available polycarbonate polyols include Nipporan 980R [polycarbonate polyol with Mn=2000 using 1,6-hexanediol, manufactured by Nippon Polyurethane Industry Co., Ltd.], Duranol T6002 [polycarbonate polyol with Mn=2000 using 1,6-hexanediol, manufactured by Asahi Kasei Chemicals Corporation], ETERNACOLL UH-300 [polycarbonate polyol with Mn=3000 using 1,6-hexanediol, manufactured by Ube Industries, Ltd.], ETERNACOLL UH-200 [polycarbonate polyol with Mn=2000 using 1,6-hexanediol, manufactured by Ube Industries, Ltd.], ETERNACOLL UM-90 (1/3) [polycarbonate polyol with Mn=900 using 1,4-cyclohexanedimethanol/1,6-hexanediol=1/3 (molar ratio), manufactured by Ube Industries, Ltd.], Duranol G4672 [polycarbonate polyol with Mn=2000 using 1,4-butanediol/1,6-hexanediol=70/30 (molar ratio), manufactured by Asahi Kasei Chemicals Corporation], Duranol T5652 [polycarbonate polyol having Mn=2000 using 1,5-pentanediol/1,6-hexanediol=50/50 (molar ratio), manufactured by Asahi Kasei Chemicals Corporation], T4672 [polycarbonate polyol having Mn=2000 using 1,4-butanediol/1,6-hexanediol, manufactured by Asahi Kasei Chemicals Corporation], Kuraray Polyol C-2090 [polycarbonate polyol having Mn=2000 using 3-methyl-1,5-pentanediol/1,6-hexanediol=90/10 (molar ratio), manufactured by Kuraray Co., Ltd.], Kuraray Polyol C-3090 [polycarbonate polyol having Mn=3000 using 3-methyl-1,5-pentanediol/1,6-hexanediol, manufactured by Kuraray Co., Ltd.], and Kuraray Polyol Examples include C-2050 [polycarbonate polyol with Mn=2000 using 3-methyl-1,5-pentanediol/1,6-hexanediol = 50/50 (molar ratio), manufactured by Kuraray Co., Ltd.].
ポリエステルポリオールとしては、特に制限されないが、例えば、縮合型ポリエステルポリオール、ポリラクトンポリオール、及びヒマシ油系ポリオール等が挙げられる。 Polyester polyols are not particularly limited, but examples include condensation type polyester polyols, polylactone polyols, and castor oil-based polyols.
縮合型ポリエステルポリオールとしては、特に制限されないが、例えば、炭素数4~20の多価カルボン酸と炭素数2~20の多価アルコールとの脱水縮合により得られるポリエステルポリオール及び炭素数4~20の多価カルボン酸のエステル形成性誘導体と炭素数2~20の多価アルコールとの脱水縮合により得られるポリエステルポリオール等が挙げられる。 The condensation type polyester polyol is not particularly limited, but examples thereof include polyester polyols obtained by dehydration condensation of polycarboxylic acids having 4 to 20 carbon atoms and polyhydric alcohols having 2 to 20 carbon atoms, and polyester polyols obtained by dehydration condensation of ester-forming derivatives of polycarboxylic acids having 4 to 20 carbon atoms and polyhydric alcohols having 2 to 20 carbon atoms.
ここで、2~20の多価アルコールとしては、特に制限されないが、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,3-ブチレングリコール、1,4-ブタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、3-メチルペンタンジオール、ジエチレングリコール、ネオペンチルグリコール、1,4-ビス(ヒドロキシメチル)シクロヘキサン、1,4-ビス(ヒドロキシエチル)ベンゼン、2,2-ビス(4,4’-ヒドロキシシクロヘキシル)プロパン等の2価アルコール、グリセリン、トリメチロールプロパン等の3価アルコール、ペンタエリスリトール、ジグリセリン、α-メチルグルコシド、ソルビトール、キシリット、マンニット、ジペンタエリスリトール、グルコース、フルクトース、及びショ糖等の4~8価のアルコールが挙げられる。 Here, the 2-20 polyhydric alcohol is not particularly limited, but examples thereof include dihydric alcohols such as ethylene glycol, propylene glycol, 1,3-butylene glycol, 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, 3-methylpentanediol, diethylene glycol, neopentyl glycol, 1,4-bis(hydroxymethyl)cyclohexane, 1,4-bis(hydroxyethyl)benzene, and 2,2-bis(4,4'-hydroxycyclohexyl)propane, trihydric alcohols such as glycerin and trimethylolpropane, and tetrahydric to octahydric alcohols such as pentaerythritol, diglycerin, α-methylglucoside, sorbitol, xylitol, mannitol, dipentaerythritol, glucose, fructose, and sucrose.
また、炭素数4~20の多価カルボン酸又はそのエステル形成性誘導体としては、特に制限されないが、例えば、脂肪族ジカルボン酸(コハク酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、フマル酸及びマレイン酸等)、脂環式ジカルボン酸(ダイマー酸等)、芳香族ジカルボン酸(フタル酸及びイソフタル酸、テレフタル酸等)、3価又はそれ以上のポリカルボン酸(トリメリット酸及びピロメリット酸等)、これらの無水物(無水コハク酸、無水マレイン酸、無水フタル酸及び無水トリメリット酸等)、これらの酸ハロゲン化物(アジピン酸ジクロライド等)、これらの低分子量アルキルエステル(コハク酸ジメチル及びフタル酸ジメチル等)並びにこれらの混合物が挙げられる。 In addition, examples of polycarboxylic acids having 4 to 20 carbon atoms or ester-forming derivatives thereof include, but are not limited to, aliphatic dicarboxylic acids (succinic acid, adipic acid, azelaic acid, sebacic acid, fumaric acid, maleic acid, etc.), alicyclic dicarboxylic acids (dimer acid, etc.), aromatic dicarboxylic acids (phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, etc.), trivalent or higher polycarboxylic acids (trimellitic acid, pyromellitic acid, etc.), their anhydrides (succinic anhydride, maleic anhydride, phthalic anhydride, trimellitic anhydride, etc.), their acid halides (adipic acid dichloride, etc.), their low molecular weight alkyl esters (dimethyl succinate, dimethyl phthalate, etc.), and mixtures thereof.
ポリラクトンポリオールとしては、特に制限されないが、例えば、上記炭素数2~20の多価アルコールへのラクトンの重付加物であり、ラクトンとしては、炭素数4~12のラクトン(例えばγ-ブチロラクトン、γ-バレロラクトン及びε-カプロラクトン)等が挙げられる。
ポリラクトンポリオールの具体例としては、例えばポリカプロラクトンジオール、ポリバレロラクトンジオール及びポリカプロラクトントリオール等が挙げられる。
The polylactone polyol is not particularly limited, but for example, it is a polyaddition product of lactone to the polyhydric alcohol having 2 to 20 carbon atoms, and examples of the lactone include lactones having 4 to 12 carbon atoms (for example, γ-butyrolactone, γ-valerolactone, and ε-caprolactone).
Specific examples of polylactone polyols include polycaprolactone diol, polyvalerolactone diol, and polycaprolactone triol.
ヒマシ油系ポリオールには、特に制限されないが、例えば、ヒマシ油がポリオール又は炭素数2~12のアルキレンオキサイド(以下、AOと略記)で変性された変性ヒマシ油が含まれる。変性ヒマシ油はヒマシ油とポリオールとのエステル交換及び/又はAO付加により製造できる。ヒマシ油系ポリオールとしては、ヒマシ油、トリメチロールプロパン変性ヒマシ油、ペンタエリスリトール変性ヒマシ油及びヒマシ油のEO付加物(付加モル数4~30モル)等が挙げられる。 The castor oil-based polyol is not particularly limited, but includes, for example, modified castor oil in which castor oil is modified with a polyol or an alkylene oxide having 2 to 12 carbon atoms (hereinafter abbreviated as AO). Modified castor oil can be produced by transesterification of castor oil and a polyol and/or by addition of AO. Examples of castor oil-based polyols include castor oil, trimethylolpropane-modified castor oil, pentaerythritol-modified castor oil, and EO adducts of castor oil (addition mole number 4 to 30 moles), etc.
炭素数2~12のAOとしては、特に制限されないが、例えば、EO、PO、1,2-、2,3-又は1,3-ブチレンオキサイド、テトラヒドロフラン、3-メチル-テトラヒドロフラン、α-オレフィンオキサイド、スチレンオキサイド及びエピハロヒドリン(エピクロルヒドリン等)等が挙げられる。 AO having 2 to 12 carbon atoms is not particularly limited, but examples include EO, PO, 1,2-, 2,3- or 1,3-butylene oxide, tetrahydrofuran, 3-methyl-tetrahydrofuran, α-olefin oxide, styrene oxide, and epihalohydrin (epichlorohydrin, etc.).
ポリオレフィンポリオールとしては、特に制限されないが、例えば、ポリブタジエンポリオール、水添ポリブタジエンポリオール、ポリイソプレンポリオール、水添ポリイソプレンポリオール、及び例えば特開2018-076428等に記載されるポリオレフィンを不飽和(ポリ)カルボン酸(無水物)で変性した酸変性ポリオレフィンとアミノアルコールを反応させて得ることができる水酸基変性ポリオレフィン等が挙げられる。 The polyolefin polyol is not particularly limited, but examples thereof include polybutadiene polyol, hydrogenated polybutadiene polyol, polyisoprene polyol, hydrogenated polyisoprene polyol, and hydroxyl-modified polyolefins obtained by reacting amino alcohols with acid-modified polyolefins obtained by modifying polyolefins with unsaturated (poly)carboxylic acids (anhydrides), as described in, for example, JP 2018-076428 A.
ポリオレフィンポリオールの市販品としては、特に制限されないが、例えば、NISSO-PB G シリーズ[ポリブタジエンポリオール、日本曹達(株)製]、Poly bd シリーズ[ポリブタジエンポリオール、出光興産(株)製]、NISSO-PB GI シリーズ[水添ポリブタジエンポリオール、日本曹達(株)製]、ポリテールH[水添ポリブタジエンポリオール、三菱ケミカル(株)製]、Poly ip シリーズ[ポリイソプレンポリオール、出光興産(株)製]、及びEPOL シリーズ[水添ポリイソプレンポリオール、出光興産(株)製]等が挙げられる。 Commercially available polyolefin polyols include, but are not limited to, the NISSO-PB G series [polybutadiene polyols, manufactured by Nippon Soda Co., Ltd.], the Poly bd series [polybutadiene polyols, manufactured by Idemitsu Kosan Co., Ltd.], the NISSO-PB GI series [hydrogenated polybutadiene polyols, manufactured by Nippon Soda Co., Ltd.], Polytail H [hydrogenated polybutadiene polyols, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation], the Poly ip series [polyisoprene polyols, manufactured by Idemitsu Kosan Co., Ltd.], and the EPOL series [hydrogenated polyisoprene polyols, manufactured by Idemitsu Kosan Co., Ltd.].
カルボキシル基及び/又はカルボキシレートアニオン基を有するジオール(B)としては、特に制限されないが、例えば、カルボキシル基を1つ有するジオール(b1)、カルボキシル基を2つ以上有するジオール(b2)並び上記ジオールを後述の中和剤で中和した塩が挙げられる。
カルボキシル基を1つ有するジオール(b1)としては、特に制限されないが、例えば、2,2’-ジメチロールプロピオン酸、2,2’-ジメチロールブタン酸、2,2’-ジメチロール酪酸、及び2,2’-ジメチロール吉草酸等が挙げられる。
The diol (B) having a carboxyl group and/or a carboxylate anion group is not particularly limited, and examples thereof include a diol (b1) having one carboxyl group, a diol (b2) having two or more carboxyl groups, and a salt obtained by neutralizing the above diol with a neutralizing agent described below.
The diol (b1) having one carboxyl group is not particularly limited, but examples thereof include 2,2'-dimethylolpropionic acid, 2,2'-dimethylolbutanoic acid, 2,2'-dimethylolbutyric acid, and 2,2'-dimethylolvaleric acid.
また、カルボキシル基を2つ以上有するジオール(b2)としては、特に制限されないが、例えば、酒石酸等が挙げられる。 The diol (b2) having two or more carboxyl groups is not particularly limited, but examples thereof include tartaric acid.
ジオール(b1)及び(b2)の中和剤としては、特に制限されないが、例えば、アンモニア、炭素数1~20のアミン化合物及びアルカリ金属水酸化物(水酸化ナトリウム、水酸化カリウム及び水酸化リチウム等)が挙げられる。 Neutralizing agents for diols (b1) and (b2) are not particularly limited, but examples include ammonia, amine compounds having 1 to 20 carbon atoms, and alkali metal hydroxides (sodium hydroxide, potassium hydroxide, lithium hydroxide, etc.).
ここで、炭素数1~20のアミン化合物としては、特に制限されないが、例えば、モノメチルアミン、モノエチルアミン、モノブチルアミン、モノエタノールアミン及び2-アミノ-2-メチル-1-プロパノール等の1級アミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジブチルアミン、ジエタノールアミン及びN-メチルジエタノールアミン等の2級アミン、並びにトリメチルアミン、トリエチルアミン、ジメチルエチルアミン及びトリエタノールアミン等の3級アミンが挙げられる。 Here, the amine compound having 1 to 20 carbon atoms is not particularly limited, but examples thereof include primary amines such as monomethylamine, monoethylamine, monobutylamine, monoethanolamine, and 2-amino-2-methyl-1-propanol, secondary amines such as dimethylamine, diethylamine, dibutylamine, diethanolamine, and N-methyldiethanolamine, and tertiary amines such as trimethylamine, triethylamine, dimethylethylamine, and triethanolamine.
これらの内、生成するポリウレタン樹脂水性分散体の乾燥性及び得られる皮膜の耐水性の観点から好ましいものは、25℃における蒸気圧が低いアミン化合物であり、より好ましくはアンモニア、モノメチルアミン、モノエチルアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、トリメチル、トリエチルアミン及びジメチルエチルアミンである。 Among these, from the viewpoint of the drying property of the resulting polyurethane resin aqueous dispersion and the water resistance of the resulting film, preferred are amine compounds with low vapor pressure at 25°C, more preferably ammonia, monomethylamine, monoethylamine, dimethylamine, diethylamine, trimethylamine, triethylamine and dimethylethylamine.
上記カルボキシル基及び/又はカルボキシレートアニオン基を有するジオール(B)のうち好ましくは、カルボキシル基を1つ有するジオール(b1)及び(b1)を中和剤で中和した塩であり、より好ましくは、2,2’-ジメチロールプロピオン酸、2,2’-ジメチロールブタン酸、2,2’-ジメチロールプロピオン酸を中和剤で中和した塩及び2,2’-ジメチロールブタン酸を中和剤で中和した塩である。 Among the diols (B) having a carboxyl group and/or a carboxylate anion group, preferred are diols (b1) having one carboxyl group and salts of (b1) neutralized with a neutralizing agent, and more preferred are 2,2'-dimethylolpropionic acid, 2,2'-dimethylolbutanoic acid, salts of 2,2'-dimethylolpropionic acid neutralized with a neutralizing agent, and salts of 2,2'-dimethylolbutanoic acid neutralized with a neutralizing agent.
低分子ポリオール(C)としては、炭素数2~20の多価アルコールが挙げられる。
炭素数2~20の多価アルコールとしては上記と同様のものが挙げられる。
The low molecular weight polyol (C) may be a polyhydric alcohol having 2 to 20 carbon atoms.
Examples of the polyhydric alcohol having 2 to 20 carbon atoms include the same as those mentioned above.
ポリオール成分のうち低分子ポリオール(C)以外のポリオール成分の数平均分子量(Mn)は、ポリウレタン樹脂(U)の機械物性の観点から、好ましくは300以上、更に好ましくは300~10,000、特に好ましくは500~6,000である。尚、本発明におけるポリオールのMnはポリエチレングリコールを標準としてゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によって測定されるものである。但し、低分子ポリオールのMnは化学式からの計算値である。 The number average molecular weight (Mn) of the polyol components other than the low molecular weight polyol (C) is preferably 300 or more, more preferably 300 to 10,000, and particularly preferably 500 to 6,000, from the viewpoint of the mechanical properties of the polyurethane resin (U). The Mn of the polyol in the present invention is measured by gel permeation chromatography (GPC) using polyethylene glycol as the standard. However, the Mn of the low molecular weight polyol is a calculated value from the chemical formula.
本発明におけるポリオール成分の数平均分子量(Mn)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより、例えば以下の条件で測定することができる。
装置 :「Waters Alliance 2695」[Waters社製]
カラム :「Guardcolumn Super H-L」(1本)、「TSKgel SuperH2000、TSKgel SuperH3000、TSKgel SuperH4000(いずれも東ソー株式会社製)を各1本連結したもの」
試料溶液 :0.25重量%のテトラヒドロフラン溶液
溶液注入量:10μl
流量 :0.6ml/分
測定温度 :40℃
検出装置 :屈折率検出器
基準物質 :標準ポリエチレングリコール
The number average molecular weight (Mn) of the polyol component in the present invention can be measured by gel permeation chromatography, for example, under the following conditions.
Apparatus: "Waters Alliance 2695" [manufactured by Waters]
Column: "Guardcolumn Super H-L" (1 column), "TSKgel Super H2000, TSKgel Super H3000, TSKgel Super H4000 (all manufactured by Tosoh Corporation) connected together (1 column each)"
Sample solution: 0.25% by weight tetrahydrofuran solution Solution injection amount: 10 μl
Flow rate: 0.6ml/min Measurement temperature: 40℃
Detector: Refractive index detector Reference material: Standard polyethylene glycol
本発明におけるポリイソシアネート成分は、記録媒体、特にはOPPフィルムとPETフィルムへの密着性の観点から、イソホロンジイソシアネートを必須成分として含有する。イソホロンジイソシアネート(以下、IPDIともいう)は単独で用いても他のポリイソシアネート成分と併用してもよく、1種を単独で用いても2種以上を併用してもよい。 The polyisocyanate component in the present invention contains isophorone diisocyanate as an essential component from the viewpoint of adhesion to recording media, particularly OPP films and PET films. Isophorone diisocyanate (hereinafter also referred to as IPDI) may be used alone or in combination with other polyisocyanate components, and one type may be used alone or two or more types may be used in combination.
イソホロンジイソシアネートの重量割合は、OPPフィルムとの密着性および耐ブロッキング性の観点から、ポリオール成分とポリイソシアネート成分の合計重量を基準として25~70重量%であり、好ましくは25~40重量%であり、より好ましくは28~35重量%である。 From the viewpoint of adhesion to the OPP film and blocking resistance, the weight ratio of isophorone diisocyanate is 25 to 70% by weight, preferably 25 to 40% by weight, and more preferably 28 to 35% by weight, based on the total weight of the polyol component and the polyisocyanate component.
上記イソホロンジイソシアネート以外のその他のポリイソシアネート成分としては、特に制限されないが、例えば、2個以上のイソシアネート基を有する炭素数8~26の芳香族ポリイソシアネート、炭素数4~22の脂肪族ポリイソシアネート、炭素数8~18の脂環式ポリイソシアネート、炭素数10~18の芳香脂肪族ポリイソシアネート及びこれらのポリイソシアネートの変性物等が挙げられる。ポリイソシアネート成分は1種を単独で用いても2種以上を併用してもよい。 The polyisocyanate components other than the above-mentioned isophorone diisocyanate are not particularly limited, but examples thereof include aromatic polyisocyanates having 8 to 26 carbon atoms and having two or more isocyanate groups, aliphatic polyisocyanates having 4 to 22 carbon atoms, alicyclic polyisocyanates having 8 to 18 carbon atoms, aromatic aliphatic polyisocyanates having 10 to 18 carbon atoms, and modified products of these polyisocyanates. The polyisocyanate components may be used alone or in combination of two or more kinds.
炭素数8~26の芳香族ポリイソシアネートとしては、特に制限されないが、例えば、1,3-又は1,4-フェニレンジイソシアネート、2,4-又は2,6-トリレンジイソシアネート(以下、トリレンジイソシアネートをTDIと略記)、粗製TDI、4,4’-又は2,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート(以下、ジフェニルメタンジイソシアネートをMDIと略記)、粗製MDI、ポリアリールポリイソシアネート、4,4’-ジイソシアナトビフェニル、3,3’-ジメチル-4,4’-ジイソシアナトビフェニル、3,3’-ジメチル-4,4’-ジイソシアナトジフェニルメタン、1,5-ナフタレンジイソシアネート、4,4’,4”-トリフェニルメタントリイソシアネート及びm-又はp-イソシアナトフェニルスルホニルイソシアネートが挙げられる。 Examples of aromatic polyisocyanates having 8 to 26 carbon atoms include, but are not limited to, 1,3- or 1,4-phenylene diisocyanate, 2,4- or 2,6-tolylene diisocyanate (hereinafter, tolylene diisocyanate is abbreviated as TDI), crude TDI, 4,4'- or 2,4'-diphenylmethane diisocyanate (hereinafter, diphenylmethane diisocyanate is abbreviated as MDI), crude MDI, polyaryl polyisocyanate, 4,4'-diisocyanatobiphenyl, 3,3'-dimethyl-4,4'-diisocyanatobiphenyl, 3,3'-dimethyl-4,4'-diisocyanatodiphenylmethane, 1,5-naphthalene diisocyanate, 4,4',4"-triphenylmethane triisocyanate, and m- or p-isocyanatophenylsulfonyl isocyanate.
炭素数4~22の脂肪族ポリイソシアネートとしては、特に制限されないが、例えば、エチレンジイソシアネート、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(以下、HDIと略記)、ドデカメチレンジイソシアネート、1,6,11-ウンデカントリイソシアネート、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、2,6-ジイソシアナトメチルカプロエート、ビス(2-イソシアナトエチル)フマレート、ビス(2-イソシアナトエチル)カーボネート及び2-イソシアナトエチル-2,6-ジイソシアナトヘキサノエートが挙げられる。 Examples of aliphatic polyisocyanates having 4 to 22 carbon atoms include, but are not limited to, ethylene diisocyanate, tetramethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate (hereinafter abbreviated as HDI), dodecamethylene diisocyanate, 1,6,11-undecane triisocyanate, 2,2,4-trimethylhexamethylene diisocyanate, lysine diisocyanate, 2,6-diisocyanatomethyl caproate, bis(2-isocyanatoethyl) fumarate, bis(2-isocyanatoethyl) carbonate, and 2-isocyanatoethyl-2,6-diisocyanatohexanoate.
炭素数8~18の脂環式ポリイソシアネートとしては、特に制限されないが、例えば、4,4’-ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(以下、水添MDIと略記)、シクロヘキシレンジイソシアネート、メチルシクロヘキシレンジイソシアネート、ビス(2-イソシアナトエチル)-4-シクロヘキセン-1,2-ジカルボキシレート及び2,5-又は2,6-ノルボルナンジイソシアネートが挙げられる。4,4’-ジシクロヘキシルメタンジイソシアネートは、メチレンビス4,4’-シクロヘキシレン-ジイソシアネートともいう。 Alicyclic polyisocyanates having 8 to 18 carbon atoms are not particularly limited, but examples include 4,4'-dicyclohexylmethane diisocyanate (hereinafter abbreviated as hydrogenated MDI), cyclohexylene diisocyanate, methylcyclohexylene diisocyanate, bis(2-isocyanatoethyl)-4-cyclohexene-1,2-dicarboxylate, and 2,5- or 2,6-norbornane diisocyanate. 4,4'-dicyclohexylmethane diisocyanate is also called methylenebis-4,4'-cyclohexylene diisocyanate.
炭素数10~18の芳香脂肪族ポリイソシアネートとしては、特に制限されないが、例えば、m-又はp-キシリレンジイソシアネート及びα,α,α’,α’-テトラメチルキシリレンジイソシアネートが挙げられる。 The aromatic aliphatic polyisocyanate having 10 to 18 carbon atoms is not particularly limited, but examples include m- or p-xylylene diisocyanate and α,α,α',α'-tetramethylxylylene diisocyanate.
ポリイソシアネートの変性物としては、特に制限されないが、例えば、上記ポリイソシアネートの変性物(ウレタン基、カルボジイミド基、アロハネート基、ウレア基、ビウレット基、ウレトジオン基、ウレトイミン基、イソシアヌレート基又はオキサゾリドン基含有変性物等;遊離イソシアネート基含有量が8~33重量%、好ましくは10~30重量%、特に12~29重量%のもの)、例えば変性MDI(ウレタン変性MDI、カルボジイミド変性MDI及びトリヒドロカルビルホスフェート変性MDI等)、ウレタン変性TDI、ビウレット変性HDI、イソシアヌレート変性HDI及びイソシアヌレート変性IPDI等のポリイソシアネートの変性物が挙げられる。 The modified polyisocyanate is not particularly limited, but examples thereof include modified polyisocyanates such as those mentioned above (modified polyisocyanates containing urethane groups, carbodiimide groups, allophanate groups, urea groups, biuret groups, uretdione groups, uretoimine groups, isocyanurate groups, or oxazolidone groups; those containing 8 to 33% by weight, preferably 10 to 30% by weight, and particularly 12 to 29% by weight of free isocyanate groups), modified MDI (urethane-modified MDI, carbodiimide-modified MDI, trihydrocarbyl phosphate-modified MDI, etc.), urethane-modified TDI, biuret-modified HDI, isocyanurate-modified HDI, and isocyanurate-modified IPDI.
上記ポリオール成分とポリイソシアネート成分とを反応させてポリウレタン樹脂(U)を得る際に、分子量の制御を目的として鎖伸長剤及び反応停止剤を使用してもよい。 When the above polyol component and polyisocyanate component are reacted to obtain polyurethane resin (U), a chain extender and a reaction terminator may be used to control the molecular weight.
鎖伸長剤としては、特に制限されないが、例えば、水、炭素数2~36の脂肪族ポリアミン[エチレンジアミン及びヘキサメチレンジアミン等のアルキレンジアミン;ジエチレントリアミン、ジプロピレントリアミン、ジヘキシレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ペンタエチエレンヘキサミン及びヘキサエチレンヘプタミン等のポリ(n=2~6)アルキレン(炭素数2~6)ポリ(n=3~7)アミン等]、炭素数6~20の脂環式ポリアミン(1,3-又は1,4-ジアミノシクロヘキサン、4,4’-又は2,4’-ジシクロヘキシルメタンジアミン及びイソホロンジアミン等)、炭素数6~20の芳香族ポリアミン(1,3-又は1,4-フェニレンジアミン、2,4-又は2,6-トリレンジアミン、4,4’-又は2,4’-メチレンビスアニリン等)、炭素数3~20の複素環式ポリアミン(2,4-ジアミノ-1,3,5-トリアジン、ピペラジン及びN-アミノエチルピペラジン等)、ヒドラジン又はその誘導体(二塩基酸ジヒドラジド例えばアジピン酸ジヒドラジド等)及び炭素数2~20のアミノアルコール(例えばエタノールアミン、ジエタノールアミン、2-アミノ-2-メチルプロパノール及びトリエタノールアミン)等が挙げられる。鎖伸長剤は1種を単独で用いても2種以上を併用してもよい。 The chain extender is not particularly limited, but examples thereof include water, aliphatic polyamines having 2 to 36 carbon atoms [alkylenediamines such as ethylenediamine and hexamethylenediamine; poly(n=2-6) alkylene (carbon number 2-6) poly(n=3-7) amines such as diethylenetriamine, dipropylenetriamine, dihexylenetriamine, triethylenetetramine, tetraethylenepentamine, pentaethylenehexamine, and hexaethyleneheptamine], alicyclic polyamines having 6 to 20 carbon atoms (1,3- or 1,4-diaminocyclohexane, 4,4'- or 2,4'-dicyclohexylmethanediamine, and isopropyl alcohol, etc.), and cyclohexane-1,1-dimethylethyl alcohol. Examples of suitable chain extenders include aromatic polyamines having 6 to 20 carbon atoms (1,3- or 1,4-phenylenediamine, 2,4- or 2,6-tolylenediamine, 4,4'- or 2,4'-methylenebisaniline, etc.), heterocyclic polyamines having 3 to 20 carbon atoms (2,4-diamino-1,3,5-triazine, piperazine, and N-aminoethylpiperazine, etc.), hydrazine or a derivative thereof (dibasic acid dihydrazide, such as adipic acid dihydrazide, etc.), and amino alcohols having 2 to 20 carbon atoms (e.g. ethanolamine, diethanolamine, 2-amino-2-methylpropanol, and triethanolamine). One type of chain extender may be used alone, or two or more types may be used in combination.
反応停止剤としては、特に制限されないが、例えば、炭素数1~20のモノアルコール(メタノール、エタノール、ブタノール、オクタノール、デカノール、ドデシルアルコール、ミリスチルアルコール、セチルアルコール及びステアリルアルコール等)、炭素数1~20のモノアミン(モノメチルアミン、モノエチルアミン、モノブチルアミン、ジブチルアミン及びモノオクチルアミン等のモノ又はジアルキルアミン並びにモノエタノールアミン、ジエタノールアミン及びジイソプロパノールアミン等のモノ又はジアルカノールアミン等)が挙げられる。反応停止剤は1種を単独で用いても2種以上を併用してもよい。 The reaction terminator is not particularly limited, but examples thereof include monoalcohols having 1 to 20 carbon atoms (methanol, ethanol, butanol, octanol, decanol, dodecyl alcohol, myristyl alcohol, cetyl alcohol, stearyl alcohol, etc.), and monoamines having 1 to 20 carbon atoms (mono- or di-alkylamines such as monomethylamine, monoethylamine, monobutylamine, dibutylamine, monooctylamine, etc., and mono- or di-alkanolamines such as monoethanolamine, diethanolamine, diisopropanolamine, etc.). One type of reaction terminator may be used alone, or two or more types may be used in combination.
本発明におけるポリウレタン樹脂(U)の酸価は、ポリウレタン樹脂水性分散体の分散安定性、印刷インクの粘度および乾燥した樹脂皮膜の耐水性の観点から15~40mgKOH/gであり、好ましくは15~30mgKOH/gである。酸価が15mgKOH/g以上であれば、ポリウレタン樹脂(U)のポリウレタン樹脂水性分散体中での分散安定性が良好であり、高温でも目詰まりを起こしにくい。一方、酸価が40mgKOH/g以下であれば、ポリウレタン樹脂が水で膨潤しにくく、印刷インクが増粘しにくい。さらに得られる記録物の耐水性を良好に保つことができる。 The acid value of the polyurethane resin (U) in the present invention is 15 to 40 mgKOH/g, preferably 15 to 30 mgKOH/g, from the viewpoints of the dispersion stability of the polyurethane resin aqueous dispersion, the viscosity of the printing ink, and the water resistance of the dried resin film. If the acid value is 15 mgKOH/g or more, the polyurethane resin (U) has good dispersion stability in the polyurethane resin aqueous dispersion, and is less likely to cause clogging even at high temperatures. On the other hand, if the acid value is 40 mgKOH/g or less, the polyurethane resin is less likely to swell in water, and the printing ink is less likely to thicken. Furthermore, the water resistance of the resulting recorded matter can be maintained at a good level.
ポリウレタン樹脂(U)の酸価は、例えば、カルボキシル基及び/又はカルボキシレートアニオン基を有するジオール(B)(ジメチロールプロピオン酸等の酸基含有ポリオール)に由来する骨格の含有量を調節することにより変化させることができる。 The acid value of the polyurethane resin (U) can be changed, for example, by adjusting the content of the skeleton derived from the diol (B) (an acid group-containing polyol such as dimethylolpropionic acid) having a carboxyl group and/or a carboxylate anion group.
ポリウレタン樹脂(U)の酸価はJIS K 0070:1992記載の方法(電位差滴定法)により測定することができる。 The acid value of polyurethane resin (U) can be measured by the method described in JIS K 0070:1992 (potentiometric titration method).
本発明におけるポリウレタン樹脂(U)の数平均分子量(Mn)は、ポリウレタン樹脂(U)の耐ブロッキング性及び密着性の観点から、好ましくは1万~100万である。 The number average molecular weight (Mn) of the polyurethane resin (U) in the present invention is preferably 10,000 to 1,000,000 from the viewpoint of the blocking resistance and adhesion of the polyurethane resin (U).
ポリウレタン樹脂(U)の数平均分子量(Mn)は、上記ポリオール成分の数平均分子量(Mn)と同様の方法により測定することができる。 The number average molecular weight (Mn) of the polyurethane resin (U) can be measured by the same method as the number average molecular weight (Mn) of the polyol component described above.
本発明におけるポリウレタン樹脂(U)中のウレア基の含有量は、0.45mol/kg以下である。ウレア基の含有量が0.45mol/kgより大きいと粗大な粒子が生成しやすくなりインクジェットインクに用いた場合のインク粘度の経時安定性およびインクジェットヘッドの目詰まりが生じてしまう。また、ウレア基を含有することで密着性(ラミネート強度)が良好となる。ポリウレタン樹脂(U)中のウレア基の含有量は、好ましくは0.3mol/kg以下であり、耐ブロッキング性の観点から、より好ましくは0.1~0.3mol/kgである。 The content of urea groups in the polyurethane resin (U) in the present invention is 0.45 mol/kg or less. If the content of urea groups is more than 0.45 mol/kg, coarse particles are likely to be generated, which leads to poor stability of the ink viscosity over time and clogging of the inkjet head when used in an inkjet ink. Furthermore, the inclusion of urea groups improves adhesion (lamination strength). The content of urea groups in the polyurethane resin (U) is preferably 0.3 mol/kg or less, and from the viewpoint of blocking resistance, is more preferably 0.1 to 0.3 mol/kg.
本発明におけるポリウレタン樹脂(U)中のウレタン基の含有量は、好ましくは1.0~10mol/kgであり、より好ましくは1.5~8.0mol/kgであり、さらに好ましくは1.8~6.0mol/kgである。ウレタン基の含有量が上記範囲内であることにより、粗大粒子の生成が抑制され、また、密着性がより向上する傾向にある。 The content of urethane groups in the polyurethane resin (U) in the present invention is preferably 1.0 to 10 mol/kg, more preferably 1.5 to 8.0 mol/kg, and even more preferably 1.8 to 6.0 mol/kg. By having the content of urethane groups within the above range, the generation of coarse particles is suppressed, and adhesion tends to be further improved.
なお、本発明におけるウレタン基及びウレア基の含有量は、原料の仕込み組成から算出することができる。また、必要により以下の分析方法により測定することもできる。
<ウレア基及びウレタン基含有量の測定方法>
ウレア基及びウレタン基含有量は、窒素分析計[ANTEK7000(アンテック社製)]によって定量されるN原子含量と1H-NMRによって定量されるウレタン基とウレア基の比率から算出する。1H-NMR測定については、「NMRによるポリウレタン樹脂の構造研究:武田研究所報34(2)、224-323(1975)」に記載の方法で行う。すなわち1H-NMRを測定して、脂肪族イソシアネートを使用した場合、化学シフト6ppm付近のウレア基由来の水素の積分量と化学シフト7ppm付近のウレタン基由来の水素の積分量の比率からウレア基とウレタン基の重量比を測定し、該重量比と上記のN原子含量及びアロハネート基及びビューレット基含量からウレタン基及びウレア基含有量を算出する。芳香族イソシアネートを使用した場合、化学シフト8ppm付近のウレア基由来の水素の積分量と化学シフト9ppm付近のウレタン基由来の水素の積分量の比率からウレア基とウレタン基の重量比を算出し、該重量比と上記のN原子含量からウレア基含有量を算出する。
The contents of urethane groups and urea groups in the present invention can be calculated from the composition of the raw materials charged, and can also be measured by the following analytical method, if necessary.
<Method for measuring urea group and urethane group content>
The urea group and urethane group contents are calculated from the N atom content quantified by a nitrogen analyzer [ANTEK7000 (manufactured by Antec)] and the ratio of urethane group and urea group quantified by 1H-NMR. The 1H-NMR measurement is performed according to the method described in "Structural Study of Polyurethane Resin by NMR: Takeda Laboratory Report 34 (2), 224-323 (1975)". That is, when an aliphatic isocyanate is used by measuring 1H-NMR, the weight ratio of urea group and urethane group is measured from the ratio of the integral amount of hydrogen derived from urea group at a chemical shift of about 6 ppm to the integral amount of hydrogen derived from urethane group at a chemical shift of about 7 ppm, and the urethane group and urea group contents are calculated from the weight ratio, the above-mentioned N atom content, and the allophanate group and biuret group contents. When an aromatic isocyanate is used, the weight ratio of the urea group to the urethane group is calculated from the ratio of the integral amount of hydrogen derived from the urea group at a chemical shift of about 8 ppm to the integral amount of hydrogen derived from the urethane group at a chemical shift of about 9 ppm, and the urea group content is calculated from this weight ratio and the above-mentioned N atom content.
本発明におけるポリウレタン樹脂(U)のウレタン基含有量は以下の方法により算出できる。原料の仕込み組成から以下の計算式(1)又は(2)により算出した。
計算式(1):
原料中のイソシアネート基の含有量(mol)-原料中の水酸基の含有量(mol)<0の場合
ウレタン基含有量(mol/kg)=原料中のイソシアネート基の含有量(mol)/樹脂固形分(kg)
計算式(2):
原料中のイソシアネート基の含有量(mol)-原料中の水酸基の含有量(mol)>0の場合
ウレタン基含有量(mol/kg)=原料中の水酸基の含有量(mol)/樹脂固形分(kg)
The urethane group content of the polyurethane resin (U) in the present invention can be calculated by the following method: It was calculated from the charged composition of the raw materials by the following calculation formula (1) or (2).
Calculation formula (1):
In the case where the content (mol) of isocyanate groups in the raw material - the content (mol) of hydroxyl groups in the raw material < 0, the content (mol/kg) of urethane groups = the content (mol) of isocyanate groups in the raw material / the resin solid content (kg)
Calculation formula (2):
When the isocyanate group content (mol) in the raw material - the hydroxyl group content (mol) in the raw material > 0, the urethane group content (mol/kg) = the hydroxyl group content (mol) in the raw material / resin solid content (kg)
本発明におけるポリウレタン樹脂(U)のウレア基含有量は以下の方法により算出できる。原料の仕込み組成から以下の計算式(3)又は(4)により算出した。
計算式(3):
原料中のイソシアネート基含有量(mol)-原料中の水酸基含有量(mol)-鎖伸長剤のアミノ基含有量(mol)>0の場合
ウレア基含有量(mol/kg)=鎖伸長剤のアミノ基含有量(mol)+{[原料中のイソシアネート基の含有量(mol)-原料中の水酸基の含有量(mol)-鎖伸長剤のアミノ基含有量]×1/2}/樹脂固形分(kg)
計算式(4):
原料中のイソシアネート基含有量(mol)-原料中の水酸基含有量(mol)―鎖伸長剤のアミノ基含有量(mol)<0の場合
ウレア基含有量(mol/kg)=[原料中のイソシアネート基含有量(mol)-原料中の水酸基含有量(mol)]/樹脂固形分(kg)
The urea group content of the polyurethane resin (U) in the present invention can be calculated by the following method: It was calculated from the charged composition of the raw materials by the following calculation formula (3) or (4).
Calculation formula (3):
In the case where isocyanate group content (mol) in raw material - hydroxyl group content (mol) in raw material - amino group content (mol) of chain extender > 0, urea group content (mol/kg) = amino group content (mol) of chain extender + {[isocyanate group content (mol) in raw material - hydroxyl group content (mol) in raw material - amino group content of chain extender] x 1/2} / resin solid content (kg)
Calculation formula (4):
Isocyanate group content (mol) in raw material - hydroxyl group content (mol) in raw material - amino group content (mol) of chain extender < 0 Urea group content (mol/kg) = [Isocyanate group content (mol) in raw material - hydroxyl group content (mol) in raw material] / resin solid content (kg)
本発明におけるポリウレタン樹脂水性分散体を105℃で3時間乾燥させて得られた皮膜の50℃における貯蔵弾性率G’は耐ブロッキング性および記録媒体との密着性の観点から0.9~80MPaが好ましく、より好ましくは1~60MPaであり、さらに好ましくは3~30MPaである。 The storage modulus G' at 50°C of the film obtained by drying the polyurethane resin aqueous dispersion of the present invention at 105°C for 3 hours is preferably 0.9 to 80 MPa, more preferably 1 to 60 MPa, and even more preferably 3 to 30 MPa, from the viewpoints of blocking resistance and adhesion to a recording medium.
本発明において、ポリウレタン樹脂(U)の貯蔵弾性率G’は以下の方法により測定できる。また、ポリウレタン樹脂水性分散体を105℃で3時間乾燥させて得られた皮膜の50℃における貯蔵弾性率G’は、下記粘弾性測定装置を用いて測定した。
装置 :MCR92(Anton Paar社製)
治具 :8mmパラレルプレート
周波数 :11Hz
歪み率 :0.5%
昇温速度:5℃/分
昇温開始:20℃
昇温終了:120℃
ポリウレタン樹脂水性分散体を乾燥させた皮膜の作製:ポリウレタン樹脂水性分散体10部、10cm×20cm×0.1cmのポリプロピレン製モールドに、水分蒸発後のフィルム膜厚が200μmになるような量を流し込み、室温で一晩、循風乾燥器で105℃、3時間加熱乾燥した後、1cm×1cmに裁断したものを測定試料とした。
In the present invention, the storage modulus G' of the polyurethane resin (U) can be measured by the following method. The storage modulus G' at 50°C of a film obtained by drying the aqueous polyurethane resin dispersion at 105°C for 3 hours was measured using the following viscoelasticity measuring device.
Apparatus: MCR92 (manufactured by Anton Paar)
Jig: 8 mm parallel plate Frequency: 11 Hz
Distortion rate: 0.5%
Heating rate: 5°C/min. Start of heating: 20°C.
End of temperature rise: 120°C
Preparation of a film by drying an aqueous polyurethane resin dispersion: 10 parts of an aqueous polyurethane resin dispersion was poured into a polypropylene mold of 10 cm × 20 cm × 0.1 cm, in an amount such that the film thickness after evaporation of water would be 200 μm, and the film was dried at room temperature overnight and at 105° C. for 3 hours in a circulating air dryer, and then cut into a size of 1 cm × 1 cm to prepare a measurement sample.
本発明におけるポリウレタン樹脂水性分散体中のポリウレタン樹脂(U)はポリウレタン樹脂粒子として存在することが密着性の観点から好ましい。また、ポリウレタン樹脂水性分散体を用いたインクから得られる画像の耐ブロッキング性の観点から、ポリウレタン樹脂水性分散体中のポリウレタン樹脂粒子がインク用ブロッキング防止剤(E)を同一粒子内に含有することが好ましい。 In terms of adhesion, it is preferable that the polyurethane resin (U) in the polyurethane resin aqueous dispersion of the present invention exists as polyurethane resin particles. In addition, in terms of blocking resistance of an image obtained from an ink using the polyurethane resin aqueous dispersion, it is preferable that the polyurethane resin particles in the polyurethane resin aqueous dispersion contain an ink blocking inhibitor (E) within the same particle.
インク用ブロッキング防止剤(E)とは、インクジェット用インクで印字された先の印刷物の表面と次に印字された印刷物の印字されていない裏面が重なったとき、または印刷物をロール状に巻き取った状態で保管したときに印刷した文字や画像が印字されていない裏面に貼りついてしまうトラブルを防止することを目的にインクジェット用インクに添加する添加剤であり、インク塗膜表面を粗くすることで接触面積を小さくする、またはインク塗膜表面に移行することで表面に保護層を形成する機能を有する添加剤のことである。 Anti-blocking agent for ink (E) is an additive that is added to inkjet ink for the purpose of preventing problems such as printed characters or images sticking to the unprinted back side when the front side of a printed material printed with inkjet ink overlaps with the unprinted back side of the next printed material, or when a printed material is stored in a rolled up state. It is an additive that has the function of roughening the ink coating surface to reduce the contact area, or of migrating to the ink coating surface to form a protective layer on the surface.
インク用ブロッキング防止剤(E)はポリウレタン樹脂水性分散体中のポリウレタン樹脂粒子と(E)とを同一粒子内に含有する水性分散体として用いることができるが、ポリウレタン樹脂粒子とは別の水性分散体としてポリウレタン樹脂水性分散体または印刷インクに配合して用いることもでき、また、インク用ブロッキング防止剤(E)が水溶性の場合はポリウレタン樹脂水性分散体または印刷インクの水性媒体に溶解させることで配合して用いることもでき、これらを併用することもできる。樹脂および顔料の水性分散体の分散安定性を阻害しない観点からポリウレタン樹脂粒子とインク用ブロッキング防止剤(E)と同一粒子内に含有する水性分散体として用いるのが好ましい。 The ink anti-blocking agent (E) can be used as an aqueous dispersion containing polyurethane resin particles in the polyurethane resin aqueous dispersion and (E) in the same particle, but it can also be used by blending it with the polyurethane resin aqueous dispersion or printing ink as an aqueous dispersion separate from the polyurethane resin particles, and if the ink anti-blocking agent (E) is water-soluble, it can be blended by dissolving it in the aqueous medium of the polyurethane resin aqueous dispersion or printing ink, or these can be used in combination. From the viewpoint of not impairing the dispersion stability of the aqueous dispersion of the resin and pigment, it is preferable to use it as an aqueous dispersion containing polyurethane resin particles and the ink anti-blocking agent (E) in the same particle.
インク用ブロッキング防止剤(E)としては、特に制限されないが、例えば、ポリオレフィンワックス、天然ワックス、炭素数30~50の脂肪族アルコール、炭素数30~50の脂肪酸、フッ素系化合物、シリコーン系化合物、脂肪族アミド及びポリオキシエチレン化合物などが挙げられる。 Anti-blocking agents for inks (E) are not particularly limited, but examples include polyolefin waxes, natural waxes, aliphatic alcohols having 30 to 50 carbon atoms, fatty acids having 30 to 50 carbon atoms, fluorine-based compounds, silicone-based compounds, aliphatic amides, and polyoxyethylene compounds.
ポリオレフィンワックスとしては、特に制限されないが、例えば、オレフィン(例えばエチレン、プロピレン、1-ブテン、イソブチレン、1-ヘキセン、1-ドデセン、1-オクタデセン及びこれらの混合物等)の(共)重合体[(共)重合により得られるもの及び熱減成型ポリオレフィンを含む]、オレフィンの(共)重合体の酸素及び/又はオゾンによる酸化物、オレフィンの(共)重合体のマレイン酸変性物[例えばマレイン酸及びその誘導体(無水マレイン酸、マレイン酸モノメチル、マレイン酸モノブチル及びマレイン酸ジメチル等)変性物]、オレフィンと不飽和カルボン酸[(メタ)アクリル酸、イタコン酸及び無水マレイン酸等]及び/又は不飽和カルボン酸アルキルエステル[(メタ)アクリル酸アルキル(アルキルの炭素数1~18)エステル及びマレイン酸アルキル(アルキルの炭素数1~18)エステル等]等との共重合体、及びサゾールワックス等が挙げられる。 Examples of polyolefin waxes include, but are not limited to, (co)polymers of olefins (such as ethylene, propylene, 1-butene, isobutylene, 1-hexene, 1-dodecene, 1-octadecene, and mixtures thereof) [including those obtained by (co)polymerization and thermally degradable polyolefins], oxides of olefin (co)polymers with oxygen and/or ozone, maleic acid modified products of olefin (co)polymers [such as maleic acid and its derivatives (maleic anhydride, monomethyl maleate, monobutyl maleate, dimethyl maleate, etc.) modified products], copolymers of olefins and unsaturated carboxylic acids [(meth)acrylic acid, itaconic acid, maleic anhydride, etc.] and/or unsaturated carboxylic acid alkyl esters [(meth)acrylic acid alkyl esters (alkyl having 1 to 18 carbon atoms) and maleic acid alkyl esters (alkyl having 1 to 18 carbon atoms), etc.], and Sasol wax.
天然ワックスとしては、特に制限されないが、例えば、カルナウバワックス、モンタンワックス、パラフィンワックス及びライスワックス等が挙げられる。 Natural waxes are not particularly limited, but examples include carnauba wax, montan wax, paraffin wax, and rice wax.
炭素数30~50の脂肪族アルコールとしては、特に制限されないが、例えば、トリアコンタノール等が挙げられる。 There are no particular limitations on the aliphatic alcohol having 30 to 50 carbon atoms, but examples include triacontanol, etc.
炭素数30~50の脂肪酸としては、特に制限されないが、例えば、トリアコンタンカルボン酸等が挙げられる。 Fatty acids having 30 to 50 carbon atoms are not particularly limited, but examples include triacontane carboxylic acid.
フッ素系化合物としては、特に制限されないが、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン-パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、テトラフルオロエチレン-ヘキサフルオロプロピレン共重合体、テトラフルオロエチレン-エチレン共重合体及びポリビニリデンフルオライド等が挙げられる。 The fluorine-based compound is not particularly limited, but examples thereof include polytetrafluoroethylene, tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer, tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer, tetrafluoroethylene-ethylene copolymer, and polyvinylidene fluoride.
シリコーン系化合物としては、特に制限されないが、例えば、レシチン、シリコーンオイル、シリコーンワックス等が挙げられ、シリコーンオイルとしては、鎖状シリコーンオイル、環状シリコーンオイル、変性シリコーンオイルが挙げられる。
鎖状シリコーンオイルとしては、特に制限されないが、例えば、テトラデカメチルヘキサシロキサン、ヘキサデカメチルヘプタシロキサン、ドコサメチルデカシロキサン等の直鎖ジメチルシリコーンオイル、メチルトリス(トリメチルシロキシ)シラン、テトラキス(トリメチルシロキシ)シラン等の分岐ジメチルシリコーンオイル等が挙げられる。
環状シリコーンオイルとしては、特に制限されないが、例えば、デカメチルシクロペンタシロキサン、ドデカメチルシクロヘキサシロキサン、ヘキサデカメチルシクロオクタシロキサン、オクタデカメチルシクロノナシロキサン等が挙げられる。
変性シリコーンオイルとしては、特に制限されないが、例えば、アルキル変性シリコーン、フェニル変性シリコーンやアラルキル変性シリコーン等のアリール変性シリコーン、カルボン酸エステル変性シリコーン、アルキレン変性シリコーン、ポリエーテル変性シリコーン等が挙げられる。
The silicone compound is not particularly limited, but examples thereof include lecithin, silicone oil, silicone wax, etc., and examples of the silicone oil include linear silicone oil, cyclic silicone oil, and modified silicone oil.
The chain silicone oil is not particularly limited, but examples thereof include linear dimethyl silicone oils such as tetradecamethylhexasiloxane, hexadecamethylheptasiloxane, and docosamethyldecasiloxane, and branched dimethyl silicone oils such as methyltris(trimethylsiloxy)silane and tetrakis(trimethylsiloxy)silane.
The cyclic silicone oil is not particularly limited, but examples thereof include decamethylcyclopentasiloxane, dodecamethylcyclohexasiloxane, hexadecamethylcyclooctasiloxane, and octadecamethylcyclononasiloxane.
The modified silicone oil is not particularly limited, but examples thereof include alkyl-modified silicones, aryl-modified silicones such as phenyl-modified silicones and aralkyl-modified silicones, carboxylate-modified silicones, alkylene-modified silicones, and polyether-modified silicones.
脂肪族アミドとしては、特に制限されないが、例えば、飽和脂肪酸モノアミドとしてラウリン酸アミド及びステアリン酸アミド等が挙げられ、不飽和脂肪酸モノアミドとしてオレイン酸アミド等、飽和脂肪酸ビスアミドとして、メチレンビスステアリン酸アミド、エチレンビスカプリン酸アミド等、不飽和脂肪酸ビスアミドとして、エチレンビスオレイン酸アミド、ヘキサメチレンビスオレイン酸アミド等、置換アミドとしてN-ステアリルステアリン酸アミド、N-オレイルオレイン酸アミド等、芳香族ビスアミド類として、メチロールステアリン酸アミド類、メチロールベヘン酸アミド等のメチロールアミド類、N,N-ジステアリルイソフタール酸アミド、メタキシリレンビスステアリン酸アミド等、分岐型アミドとして、N,N'-2-ヒドロキシエチルステアリン酸アミド、N,N'-エチレンビスオレイン酸アミド等)、アルカノールアミドとしてヤシ油脂肪酸モノエタノールアミド及びラウリン酸モノエタノールアミド等が挙げられる。 The aliphatic amides are not particularly limited, but examples thereof include saturated fatty acid monoamides such as lauric acid amide and stearic acid amide, unsaturated fatty acid monoamides such as oleic acid amide, saturated fatty acid bisamides such as methylene bisstearic acid amide and ethylene biscapric acid amide, unsaturated fatty acid bisamides such as ethylene bisoleic acid amide and hexamethylene bisoleic acid amide, substituted amides such as N-stearyl stearic acid amide and N-oleyl oleic acid amide, aromatic bisamides such as methylol stearic acid amides, methylol amides such as methylol behenic acid amide, N,N-distearyl isophthalic acid amide and metaxylylene bisstearic acid amide, branched amides such as N,N'-2-hydroxyethyl stearic acid amide and N,N'-ethylene bisoleic acid amide, and alkanolamides such as coconut oil fatty acid monoethanolamide and lauric acid monoethanolamide.
ポリオキシエチレン化合物としては、特に制限されないが、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルケニルエーテル、ポリオキシエチレンモノ脂肪酸エステル及びポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル等が挙げられる。 Polyoxyethylene compounds are not particularly limited, but examples include polyoxyethylene alkyl ethers, polyoxyethylene alkenyl ethers, polyoxyethylene mono fatty acid esters, and polyoxyethylene sorbitan fatty acid esters.
ポリオキシエチレンアルキルエーテルとしては、特に制限されないが、例えば、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンミリスチルエーテル、ポリオキシエチレンセチルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンベヘニルエーテル等が挙げられる。
ポリオキシエチレンアルケニルエーテルとしては、特に制限されないが、例えば、ポリオキシエチレンテトラデセニルエーテル、ポリオキシエチレンヘキサデセニルエーテル及びポリオキシエチレンオクタデセニルエーテル等が挙げられる。
ポリオキシエチレンモノ脂肪酸エステルとしては、特に制限されないが、例えば、ポリオキシエチレンモノラウレート、ポリオキシエチレンモノミリステート、ポリオキシエチレンモノパルミテート及びポリオキシエチレンモノステアレート等が挙げられる。
ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステルとしては、特に制限されないが、例えば、ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノパルミテート、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノオレエート、ポリオキシエチレンソルビタンモノイソステアレート、ポリオキシエチレンソルビタンジステアレート及びポリオキシエチレンソルビタントリステアレート等が挙げられる。
The polyoxyethylene alkyl ether is not particularly limited, but examples thereof include polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene myristyl ether, polyoxyethylene cetyl ether, polyoxyethylene stearyl ether, polyoxyethylene behenyl ether, and the like.
The polyoxyethylene alkenyl ether is not particularly limited, but examples thereof include polyoxyethylene tetradecenyl ether, polyoxyethylene hexadecenyl ether, and polyoxyethylene octadecenyl ether.
The polyoxyethylene monofatty acid ester is not particularly limited, but examples thereof include polyoxyethylene monolaurate, polyoxyethylene monomyristate, polyoxyethylene monopalmitate, and polyoxyethylene monostearate.
The polyoxyethylene sorbitan fatty acid ester is not particularly limited, but examples thereof include polyoxyethylene sorbitan monolaurate, polyoxyethylene sorbitan monopalmitate, polyoxyethylene sorbitan monostearate, polyoxyethylene sorbitan monooleate, polyoxyethylene sorbitan monoisostearate, polyoxyethylene sorbitan distearate, and polyoxyethylene sorbitan tristearate.
インク用ブロッキング防止剤(E)としては耐ブロッキング性およびポリウレタン樹脂との相溶性の観点から、シリコーン系化合物、脂肪族アミド及びポリオキシエチレン化合物が好ましく、より好ましくは、シリコーンオイル、ポリオキシエチレンアルキルエーテルであり、さらに好ましくはシリコーンオイルであり、特に好ましくは変性シリコーンオイルであり、最も好ましくはポリエーテル変性シリコーンである。 As the blocking inhibitor (E) for ink, from the viewpoint of blocking resistance and compatibility with polyurethane resin, silicone compounds, aliphatic amides and polyoxyethylene compounds are preferred, silicone oil and polyoxyethylene alkyl ether are more preferred, silicone oil is even more preferred, modified silicone oil is particularly preferred, and polyether modified silicone is most preferred.
ポリウレタン樹脂粒子がインク用ブロッキング防止剤(E)を含有する場合は、耐ブロッキング性と記録媒体との密着性の観点からポリウレタン樹脂粒子がインク用ブロッキング防止剤(E)をポリウレタン樹脂(U)の重量を基準として0.1~10重量%含有することが好ましく、より好ましくは0.5~5重量%であり、さらに好ましくは0.5~3重量%である。 When the polyurethane resin particles contain an anti-blocking agent for ink (E), from the viewpoint of blocking resistance and adhesion to a recording medium, the polyurethane resin particles preferably contain 0.1 to 10% by weight of the anti-blocking agent for ink (E) based on the weight of the polyurethane resin (U), more preferably 0.5 to 5% by weight, and even more preferably 0.5 to 3% by weight.
ポリウレタン樹脂粒子の光散乱測定法による体積平均粒子径(Dv)は、好ましくは10~80nm、更に好ましくは20~60nmである。(Dv)が10nm以上であるとポリウレタン樹脂水性分散体の粘度が適正でありハンドリング性が良好であり、80nm以下であると分散安定性が良好である。 The volume average particle size (Dv) of polyurethane resin particles measured by light scattering measurement method is preferably 10 to 80 nm, more preferably 20 to 60 nm. If (Dv) is 10 nm or more, the viscosity of the polyurethane resin aqueous dispersion is appropriate and the handling properties are good, and if it is 80 nm or less, the dispersion stability is good.
体積平均粒子径(Dv)は、カルボキシル基及び/又はカルボキシレートアニオン基の含有量、中和剤、分散剤量並びに分散工程で使用する分散機の種類及び分散条件によって制御することができる。
体積平均粒子径(Dv)は、光散乱粒度分布測定装置[堀場製作所(株)製「LA950 V2」]で測定することができる。
The volume average particle diameter (Dv) can be controlled by the content of carboxyl groups and/or carboxylate anion groups, the amount of neutralizing agent and dispersing agent, as well as the type and dispersing conditions of the dispersing machine used in the dispersing step.
The volume average particle diameter (Dv) can be measured using a light scattering particle size distribution measuring device ("LA950 V2" manufactured by Horiba, Ltd.).
本発明のポリウレタン樹脂水性分散体は、ポリウレタン樹脂水性分散体から得られる乾燥皮膜の耐水性の観点から、分散剤(H)を用いない自己乳化型の水性分散体とすることが好ましい。 From the viewpoint of the water resistance of the dried film obtained from the polyurethane resin aqueous dispersion of the present invention, it is preferable that the polyurethane resin aqueous dispersion of the present invention is a self-emulsifying aqueous dispersion that does not use a dispersant (H).
ポリウレタン樹脂(U)を水性媒体に分散させる場合の分散剤(H)としては、非イオン性界面活性剤(h1)、アニオン性界面活性剤(h2)、カチオン性界面活性剤(h3)、両性界面活性剤(h4)及びその他の乳化分散剤(h5)が挙げられる。(H)は1種を単独で用いても2種以上を併用してもよい。 Dispersants (H) used when dispersing polyurethane resin (U) in an aqueous medium include nonionic surfactants (h1), anionic surfactants (h2), cationic surfactants (h3), amphoteric surfactants (h4) and other emulsifying dispersants (h5). (H) may be used alone or in combination of two or more types.
非イオン性界面活性剤(h1)としては、特に制限されないが、例えば、AO付加型非イオン性界面活性剤及び多価アルコール型非イオン性界面活性剤が挙げられる。AO付加型としては、炭素数10~20の脂肪族アルコールのEO付加物、フェノールのEO付加物、ノニルフェノールのEO付加物、炭素数8~22のアルキルアミンのEO付加物及びポリオキシプロピレングリコールのEO付加物等が挙げられる。また、多価アルコール型としては、多価(3~8価又はそれ以上)アルコール(炭素数2~30)の脂肪酸(炭素数8~24)エステル(例えばグリセリンモノステアレート、グリセリンモノオレエート、ソルビタンモノラウレート及びソルビタンモノオレエート等)及びアルキル(炭素数4~24)ポリ(重合度1~10)グリコシド等が挙げられる。 The nonionic surfactant (h1) is not particularly limited, but examples thereof include AO-added nonionic surfactants and polyhydric alcohol-type nonionic surfactants. Examples of AO-added types include EO adducts of aliphatic alcohols having 10 to 20 carbon atoms, EO adducts of phenol, EO adducts of nonylphenol, EO adducts of alkylamines having 8 to 22 carbon atoms, and EO adducts of polyoxypropylene glycol. Examples of polyhydric alcohol types include fatty acid (8 to 24 carbon atoms) esters of polyhydric (3 to 8 or more) alcohols (2 to 30 carbon atoms) (e.g., glycerin monostearate, glycerin monooleate, sorbitan monolaurate, sorbitan monooleate, etc.) and alkyl (4 to 24 carbon atoms) poly (polymerization degree 1 to 10) glycosides.
アニオン性界面活性剤(h2)としては、特に制限されないが、例えば、炭素数8~24の炭化水素基を有するエーテルカルボン酸又はその塩[ラウリルエーテル酢酸ナトリウム及び(ポリ)オキシエチレン(付加モル数1~100)ラウリルエーテル酢酸ナトリウム等];炭素数8~24の炭化水素基を有する硫酸エステル又はエーテル硫酸エステル及びそれらの塩[ラウリル硫酸ナトリウム、(ポリ)オキシエチレン(付加モル数1~100)ラウリル硫酸ナトリウム、(ポリ)オキシエチレン(付加モル数1~100)ラウリル硫酸トリエタノールアミン及び(ポリ)オキシエチレン(付加モル数1~100)ヤシ油脂肪酸モノエタノールアミド硫酸ナトリウム等];炭素数8~24の炭化水素基を有するスルホン酸塩[ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム等];炭素数8~24の炭化水素基を1個又は2個有するスルホコハク酸塩;炭素数8~24の炭化水素基を有するリン酸エステル又はエーテルリン酸エステル及びそれらの塩[ラウリルリン酸ナトリウム及び(ポリ)オキシエチレン(付加モル数1~100)ラウリルエーテルリン酸ナトリウム等];炭素数8~24の炭化水素基を有する脂肪酸塩[ラウリン酸ナトリウム及びラウリン酸トリエタノールアミン等];並びに炭素数8~24の炭化水素基を有するアシル化アミノ酸塩[ヤシ油脂肪酸メチルタウリンナトリウム、ヤシ油脂肪酸サルコシンナトリウム、ヤシ油脂肪酸サルコシントリエタノールアミン、N-ヤシ油脂肪酸アシル-L-グルタミン酸トリエタノールアミン、N-ヤシ油脂肪酸アシル-L-グルタミン酸ナトリウム及びラウロイルメチル-β-アラニンナトリウム等]が挙げられる。 The anionic surfactant (h2) is not particularly limited, but examples thereof include ether carboxylic acids or salts thereof having a hydrocarbon group having 8 to 24 carbon atoms [sodium lauryl ether acetate and (poly)oxyethylene (number of moles added: 1 to 100) sodium lauryl ether acetate, etc.]; sulfate esters or ether sulfate esters and salts thereof having a hydrocarbon group having 8 to 24 carbon atoms [sodium lauryl sulfate, (poly)oxyethylene (number of moles added: 1 to 100) sodium lauryl sulfate, (poly)oxyethylene (number of moles added: 1 to 100) triethanolamine lauryl sulfate and (poly)oxyethylene (number of moles added: 1 to 100) sodium coconut oil fatty acid monoethanolamide sulfate, etc.]; sulfonates having a hydrocarbon group having 8 to 24 carbon atoms [sodium dodecylbenzenesulfonate, etc.]; sulfosuccinates having one or two C14 hydrocarbon groups; phosphates or ether phosphates and their salts having a hydrocarbon group with 8 to 24 carbon atoms [sodium lauryl phosphate and (poly)oxyethylene (molar number added: 1 to 100) sodium lauryl ether phosphate, etc.]; fatty acid salts having a hydrocarbon group with 8 to 24 carbon atoms [sodium laurate and triethanolamine laurate, etc.]; and acylated amino acid salts having a hydrocarbon group with 8 to 24 carbon atoms [sodium methyl coconut taurate, sodium coconut sarcosine, triethanolamine coconut sarcosine, triethanolamine N-coconut acyl-L-glutamate, sodium N-coconut acyl-L-glutamate, sodium lauroyl methyl-β-alanine, etc.].
カチオン性界面活性剤(h3)としては、特に制限されないが、例えば、第4級アンモニウム塩型[塩化ステアリルトリメチルアンモニウム、塩化ベヘニルトリメチルアンモニウム、塩化ジステアリルジメチルアンモニウム及びエチル硫酸ラノリン脂肪酸アミノプロピルエチルジメチルアンモニウム等]並びにアミン塩型[ステアリン酸ジエチルアミノエチルアミド乳酸塩、ジラウリルアミン塩酸塩及びオレイルアミン乳酸塩等]が挙げられる。 The cationic surfactant (h3) is not particularly limited, but examples thereof include quaternary ammonium salt type [stearyl trimethyl ammonium chloride, behenyl trimethyl ammonium chloride, distearyl dimethyl ammonium chloride, lanolin fatty acid aminopropyl ethyl dimethyl ammonium ethyl sulfate, etc.] and amine salt type [stearic acid diethyl aminoethyl amide lactate, dilauryl amine hydrochloride, oleyl amine lactate, etc.].
両性界面活性剤(h4)としては、特に制限されないが、例えば、ベタイン型両性界面活性剤[ヤシ油脂肪酸アミドプロピルジメチルアミノ酢酸ベタイン、ラウリルジメチルアミノ酢酸ベタイン、2-アルキル-N-カルボキシメチル-N-ヒドロキシエチルイミダゾリニウムベタイン、ラウリルヒドロキシスルホベタイン及びラウロイルアミドエチルヒドロキシエチルカルボキシメチルベタインヒドロキシプロピルリン酸ナトリウム等]並びにアミノ酸型両性界面活性剤[β-ラウリルアミノプロピオン酸ナトリウム等]が挙げられる。 Examples of amphoteric surfactants (h4) include, but are not limited to, betaine-type amphoteric surfactants [coconut oil fatty acid amidopropyl dimethylaminoacetate betaine, lauryl dimethylaminoacetate betaine, 2-alkyl-N-carboxymethyl-N-hydroxyethyl imidazolinium betaine, lauryl hydroxysulfobetaine, and lauroyl amidoethyl hydroxyethyl carboxymethyl betaine hydroxypropyl sodium phosphate, etc.] and amino acid-type amphoteric surfactants [sodium β-lauryl aminopropionate, etc.].
その他の乳化分散剤(h5)としては、特に制限されないが、例えば、ポリビニルアルコール、デンプン及びその誘導体、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース及びヒドロキシエチルセルロース等のセルロース誘導体並びにポリアクリル酸ソーダ等のカルボキシル基含有(共)重合体及び米国特許第5906704号明細書に記載のウレタン基又はエステル基を有する乳化分散剤[例えばポリカプロラクトンポリオールとポリエーテルジオールをポリイソシアネートで連結させたもの]等が挙げられる。 Other emulsifying dispersants (h5) are not particularly limited, but examples thereof include polyvinyl alcohol, starch and its derivatives, cellulose derivatives such as carboxymethyl cellulose, methyl cellulose, and hydroxyethyl cellulose, carboxyl group-containing (co)polymers such as sodium polyacrylate, and emulsifying dispersants having urethane groups or ester groups described in U.S. Pat. No. 5,906,704 [for example, polycaprolactone polyol and polyether diol linked with polyisocyanate].
分散剤(H)は、ポリウレタン樹脂(U)のウレタン化反応後、ポリウレタン樹脂(U)の水分散工程前、水分散工程中又は水分散後のいずれの時期に添加してもよいが、ポリウレタン樹脂(U)の分散性及び水性分散体の安定性の観点から、水分散工程前又は水分散工程中に添加することが好ましい。 The dispersant (H) may be added at any time after the urethanization reaction of the polyurethane resin (U), before the water dispersion process of the polyurethane resin (U), during the water dispersion process, or after the water dispersion process. From the viewpoint of the dispersibility of the polyurethane resin (U) and the stability of the aqueous dispersion, however, it is preferable to add the dispersant (H) before or during the water dispersion process.
本発明のポリウレタン樹脂水性分散体を製造する方法としては、例えば、以下の[1]及び[2]の方法等が挙げられる。 Methods for producing the aqueous polyurethane resin dispersion of the present invention include, for example, the following methods [1] and [2].
[1]ポリオール成分、ポリイソシアネート成分、必要により鎖伸長剤及び反応停止剤を、有機溶剤(S)の存在下又は非存在下で一段又は多段で反応させてポリウレタン樹脂(U)を製造し、必要によりカルボキシル基を中和剤により塩として、水性媒体に分散させた後に、必要により有機溶剤(S)を留去する方法。 [1] A method in which a polyol component, a polyisocyanate component, and optionally a chain extender and a reaction terminator are reacted in one or more stages in the presence or absence of an organic solvent (S) to produce a polyurethane resin (U), and the carboxyl groups are converted into salts using a neutralizing agent as necessary, and the resulting product is dispersed in an aqueous medium, and the organic solvent (S) is then distilled off as necessary.
[2]ポリオール成分とポリイソシアネート成分とを、有機溶剤(S)の存在下又は非存在下で一段又は多段で反応させてイソシアネート基を有するウレタンプレポリマー(P)を製造し、次いで必要によりプレポリマー(P)中のカルボキシル基を中和剤により塩として水性媒体に分散させて、鎖伸長剤及び/又は反応停止剤とプレポリマー(P)中のイソシアネート基とを反応させた後に、必要により有機溶剤(S)を留去する方法。 [2] A method in which a polyol component and a polyisocyanate component are reacted in one or more stages in the presence or absence of an organic solvent (S) to produce a urethane prepolymer (P) having an isocyanate group, and then, if necessary, the carboxyl groups in the prepolymer (P) are converted into salts using a neutralizing agent and dispersed in an aqueous medium, and a chain extender and/or a reaction terminator are reacted with the isocyanate groups in the prepolymer (P), and the organic solvent (S) is distilled off if necessary.
[1]及び[2]の方法の内、ポリウレタン樹脂(U)の分散安定性及び乾燥皮膜の機械強度の観点から好ましいのは[2]の方法である。 Of methods [1] and [2], method [2] is preferred from the viewpoints of dispersion stability of polyurethane resin (U) and mechanical strength of the dried film.
[1]の方法におけるポリウレタン樹脂(U)及び[2]の方法におけるウレタンプレポリマー(P)を製造する際の反応温度は、副反応抑制の観点から、60~120℃が好ましく、更に好ましくは60~110℃であり、特に好ましくは60~100℃である。製造時間は、使用する設備により適宜選択することができるが、一般的に1分~100時間が好ましく、更に好ましくは3分~30時間であり、特に好ましくは5分~20時間である。 The reaction temperature when producing the polyurethane resin (U) in method [1] and the urethane prepolymer (P) in method [2] is preferably 60 to 120°C, more preferably 60 to 110°C, and particularly preferably 60 to 100°C, from the viewpoint of suppressing side reactions. The production time can be appropriately selected depending on the equipment used, but is generally preferably 1 minute to 100 hours, more preferably 3 minutes to 30 hours, and particularly preferably 5 minutes to 20 hours.
有機溶剤(S)は、イソシアネート基と実質的に非反応性の溶剤から選ばれ、例えばケトン系溶剤(例えばアセトン及びメチルエチルケトン)、エステル系溶剤[例えば酢酸エチル、ニ塩基酸エステル(DBE)]、エーテル系溶剤(例えばテトラヒドロフラン)、アミド系溶剤(例えばN,N-ジメチルホルムアミド及びN-メチルピロリドン)及び芳香族炭化水素系溶剤(例えばトルエン)等が挙げられる。これらの有機溶剤(S)は1種を単独で用いても2種以上を併用してもよい。
また、本発明における水性媒体とは、水又は水と有機溶剤(S)との混合物を意味する。
The organic solvent (S) is selected from solvents that are substantially non-reactive with an isocyanate group, and examples thereof include ketone-based solvents (e.g., acetone and methyl ethyl ketone), ester-based solvents [e.g., ethyl acetate, dibasic acid ester (DBE)], ether-based solvents (e.g., tetrahydrofuran), amide-based solvents (e.g., N,N-dimethylformamide and N-methylpyrrolidone), aromatic hydrocarbon-based solvents (e.g., toluene), etc. These organic solvents (S) may be used alone or in combination of two or more.
In the present invention, the aqueous medium means water or a mixture of water and the organic solvent (S).
有機溶剤(S)として好ましいのは、沸点が100℃未満の有機溶剤であり、例えばアセトン、メチルエチルケトン、酢酸エチル及びテトラヒドロフラン等が挙げられる。
沸点が100℃以上の有機溶剤を使用すると、水性媒体から有機溶剤のみを完全に除去することが困難になり、水性分散体中に残存し、乾燥時に有機溶剤が発生するため好ましくない。また、有機溶剤が皮膜中に残存しやすくなり、皮膜の機械物性が経時的に変化するため好ましくない。
The organic solvent (S) is preferably an organic solvent having a boiling point of less than 100° C., such as acetone, methyl ethyl ketone, ethyl acetate, and tetrahydrofuran.
If an organic solvent having a boiling point of 100° C. or higher is used, it becomes difficult to completely remove the organic solvent from the aqueous medium, and the organic solvent remains in the aqueous dispersion, which is not preferable because the organic solvent is generated during drying. In addition, the organic solvent tends to remain in the film, which is not preferable because the mechanical properties of the film change over time.
ポリウレタン樹脂水性分散体における有機溶剤(S)の含有量は、臭気、経時安定性、環境負荷及び安全性の観点からは、ポリウレタン樹脂水性分散体の重量に基づいて、1重量%以下であることが好ましく、更に好ましくは0.8重量%以下、特に好ましくは0.5重量%以下である。 From the viewpoints of odor, stability over time, environmental impact, and safety, the content of the organic solvent (S) in the polyurethane resin aqueous dispersion is preferably 1% by weight or less, more preferably 0.8% by weight or less, and particularly preferably 0.5% by weight or less, based on the weight of the polyurethane resin aqueous dispersion.
上記[1]及び[2]の方法におけるウレタン化反応では、反応を促進させるため、必要により公知のウレタン化触媒等を使用することができる。ウレタン化触媒の添加量は、ポリウレタン樹脂(U)又はプレポリマー(P)の重量に基づき、好ましくは0.001~3重量%、更に好ましくは0.005~2重量%、特に好ましくは0.01~1重量%
である。
In the urethanization reaction in the above methods [1] and [2], a known urethanization catalyst or the like can be used as necessary to promote the reaction. The amount of the urethanization catalyst added is preferably 0.001 to 3% by weight, more preferably 0.005 to 2% by weight, and particularly preferably 0.01 to 1% by weight, based on the weight of the polyurethane resin (U) or prepolymer (P).
It is.
ウレタン化触媒としては、金属触媒[錫系触媒(トリメチルチンラウレート、トリメチルチンヒドロキサイド、ジメチルチンジラウレート、ジブチルチンジアセテート、ジブチルチンジラウレート、スタナスオクトエート及びジブチルチンマレエート等)、鉛系触媒(オレイン酸鉛、2-エチルヘキサン酸鉛、ナフテン酸鉛及びオクテン酸鉛等)、コバルト系触媒(ナフテン酸コバルト等)、ビスマス系触媒{ビスマストリス(2-エチルヘキサノエート)等}及び水銀系触媒(フェニル水銀プロピオン酸塩等)等]、アミン触媒[トリエチレンジアミン、テトラメチルエチレンジアミン、テトラメチルヘキシレンジアミン、ジアザビシクロアルケン{1,8-ジアザビシクロ[5.4.0]-7-ウンデセン}等;ジアルキルアミノアルキルアミン{ジメチルアミノエチルアミン、ジメチルアミノプロピルアミン、ジエチルアミノプロピルアミン、ジブチルアミノエチルアミン、ジメチルアミノオクチルアミン及びジプロピルアミノプロピルアミン等}又は複素環式アミノアルキルアミン[2-(1-アジリジニル)エチルアミン及び4-(1-ピペリジニル)-2-ヘキシルアミン等]の炭酸塩又は有機酸塩(ギ酸塩等)等;N-メチルモルホリン、N-エチルモルホリン、トリエチルアミン、ジエチルエタノールアミン及びジメチルエタノールアミン等]並びにこれらの2種以上の混合物が挙げられる。 Examples of urethane catalysts include metal catalysts [tin-based catalysts (trimethyltin laurate, trimethyltin hydroxide, dimethyltin dilaurate, dibutyltin diacetate, dibutyltin dilaurate, stannous octoate, and dibutyltin maleate, etc.), lead-based catalysts (lead oleate, lead 2-ethylhexanoate, lead naphthenate, and lead octenate, etc.), cobalt-based catalysts (cobalt naphthenate, etc.), bismuth-based catalysts (bismuth tris(2-ethylhexanoate), etc.) and mercury-based catalysts (phenylmercury propionate, etc.)], amine catalysts [triethylenediamine, tetramethylethylenediamine, tetramethylhexylenediamine, diazabicycloalkene {1 , 8-diazabicyclo[5.4.0]-7-undecene}, etc.; carbonates or organic acid salts (formates, etc.) of dialkylaminoalkylamines {dimethylaminoethylamine, dimethylaminopropylamine, diethylaminopropylamine, dibutylaminoethylamine, dimethylaminooctylamine, dipropylaminopropylamine, etc.} or heterocyclic aminoalkylamines [2-(1-aziridinyl)ethylamine, 4-(1-piperidinyl)-2-hexylamine, etc.], etc.; N-methylmorpholine, N-ethylmorpholine, triethylamine, diethylethanolamine, dimethylethanolamine, etc.], and mixtures of two or more of these.
上記[1]の方法におけるポリウレタン樹脂(U)又はその有機溶剤溶液、上記[2]の方法におけるウレタンプレポリマー(P)又はその有機溶剤溶液を水中に分散する装置としては特に制限されないが、回転式分散混合装置、超音波式分散機又は混練機を用いることが好ましく、なかでも分散能力が特に優れる回転式分散混合装置が更に好ましい。 The apparatus for dispersing the polyurethane resin (U) or its organic solvent solution in the above method [1], and the urethane prepolymer (P) or its organic solvent solution in the above method [2] in water is not particularly limited, but it is preferable to use a rotary dispersion mixer, ultrasonic disperser, or kneader, and among these, a rotary dispersion mixer with particularly excellent dispersion ability is even more preferable.
回転式分散混合装置としては、例えばマックスブレンドやヘリカル翼等の一般的な攪拌羽を有する混合装置、TKホモミキサー[プライミクス(株)製]、クレアミックス[エムテクニック(株)製]、フィルミックス[プライミクス(株)製]、ウルトラターラックス[IKA(株)製]、エバラマイルダー[荏原製作所(株)製]、キャビトロン(ユーロテック社製)及びバイオミキサー[日本精機(株)製]等が例表される。 Examples of rotary dispersion mixers include mixers with typical stirring blades such as Maxblend and helical blades, TK Homomixer (manufactured by Primix Corporation), Clearmix (manufactured by M Technique Corporation), Filmix (manufactured by Primix Corporation), Ultra Turrax (manufactured by IKA Corporation), Ebara Milder (manufactured by Ebara Corporation), Cavitron (manufactured by Eurotech), and Biomixer (manufactured by Nippon Seiki Co., Ltd.).
ポリウレタン樹脂水性分散体の固形分濃度(揮発性成分以外の成分の含有量)は、ポリウレタン樹脂水性分散体の取り扱い易さの観点から、好ましくは20~65重量%、更に好ましくは25~55重量%である。固形分濃度は、水性分散体約1gをペトリ皿上にうすく伸ばし、精秤した後、循環式定温乾燥機を用いて130℃で、45分間加熱した後の重量を精秤し、加熱前の重量に対する加熱後の残存重量の割合(百分率)を計算することにより得ることができる。 The solids concentration (content of components other than volatile components) of the polyurethane resin aqueous dispersion is preferably 20 to 65% by weight, and more preferably 25 to 55% by weight, from the viewpoint of ease of handling of the polyurethane resin aqueous dispersion. The solids concentration can be obtained by thinly spreading about 1 g of the aqueous dispersion on a Petri dish, weighing it, and then heating it at 130°C for 45 minutes using a circulating constant temperature dryer, and then weighing it and calculating the ratio (percentage) of the remaining weight after heating to the weight before heating.
ポリウレタン樹脂水性分散体の25℃での粘度は、ハンドリング性の観点から、好ましくは5,000mPa・s以下、更に好ましくは1,000mPa・s以下である。粘度はBL型粘度計を用いて測定することができる。 From the viewpoint of ease of handling, the viscosity of the aqueous polyurethane resin dispersion at 25°C is preferably 5,000 mPa·s or less, and more preferably 1,000 mPa·s or less. The viscosity can be measured using a BL type viscometer.
ポリウレタン樹脂水性分散体の25℃でのpHは、分散安定性の観点から、好ましくは2~12、更に好ましくは4~10である。pHは、pH Meter M-12[堀場製作所(株)製]を用いて測定することができる。 From the viewpoint of dispersion stability, the pH of the polyurethane resin aqueous dispersion at 25°C is preferably 2 to 12, and more preferably 4 to 10. The pH can be measured using a pH Meter M-12 [manufactured by Horiba, Ltd.].
本発明のポリウレタン樹脂水性分散体はインクジェットインク用のポリウレタン樹脂水性分散体であり、インクジェットインク用として用いると記録媒体と密着性が良好となり好ましい。さらに、画像の密着性(ラミネート強度)および耐ブロッキング性の観点から軟包装印刷用インクジェットインク用として用いることが好ましい。軟包装印刷とは、柔軟性のある材料で構成されている包装材への印刷のことであり。包装材としては例えばプラスチックフィルム、アルミ箔及び紙等の薄く柔軟な材料が挙げられ、単体又は複数を貼り合せたものを使用してもよい。軟包装印刷された包装材は、例えば袋として食品や医薬品等へ利用される。 The polyurethane resin aqueous dispersion of the present invention is an aqueous polyurethane resin dispersion for inkjet inks, and is preferably used as an inkjet ink because it provides good adhesion to a recording medium. Furthermore, it is preferably used as an inkjet ink for printing on flexible packaging from the viewpoints of image adhesion (lamination strength) and blocking resistance. Flexible packaging printing refers to printing on packaging materials made of flexible materials. Examples of packaging materials include thin and flexible materials such as plastic film, aluminum foil, and paper, and these materials may be used alone or in combination. Packaging materials printed on flexible packaging are used, for example, as bags for food, medicine, etc.
ポリウレタン樹脂水性分散体を含有する印刷インク(L)は、ポリウレタン樹脂水性分散体以外に色材、保湿剤、浸透剤、水、及びその他の添加剤を含有する。 The printing ink (L) containing the polyurethane resin aqueous dispersion contains, in addition to the polyurethane resin aqueous dispersion, a colorant, a moisturizer, a penetrant, water, and other additives.
色材としては、染料及び顔料が挙げられる。
染料としては特に限定されないが、使用するメディアに応じて、反応染料、バット染料、ナフトール染料、硫化染料、直接染料、酸性染料、金属錯塩型染料、分散染料及びカチオン染料等を選択することができる。
Colorants include dyes and pigments.
The dye is not particularly limited, and reactive dyes, vat dyes, naphthol dyes, sulfur dyes, direct dyes, acid dyes, metal complex dyes, disperse dyes, cationic dyes, and the like can be selected depending on the medium used.
顔料としては、無機顔料(例えば白色顔料、黒色顔料、灰色顔料、赤色顔料、茶色顔料、黄色顔料、緑色顔料、青色顔料、紫色顔料及びメタリック顔料)及び有機顔料(例えば天然有機顔料合成系有機顔料、ニトロソ顔料、ニトロ顔料、顔料色素型アゾ顔料、水溶性染料から作られるアゾレーキ、難溶性染料から作られるアゾレーキ、塩基性染料から作られるレーキ、酸性染料から作られるレーキ、キサンタンレーキ、アントラキノンレーキ、バット染料からの顔料及びフタロシアニン顔料)が挙げられる。 Pigments include inorganic pigments (e.g. white pigments, black pigments, gray pigments, red pigments, brown pigments, yellow pigments, green pigments, blue pigments, purple pigments and metallic pigments) and organic pigments (e.g. natural organic pigments, synthetic organic pigments, nitroso pigments, nitro pigments, pigment dye-type azo pigments, azo lakes made from water-soluble dyes, azo lakes made from sparingly soluble dyes, lakes made from basic dyes, lakes made from acid dyes, xanthan lakes, anthraquinone lakes, pigments from vat dyes and phthalocyanine pigments).
これら色材の内で好ましいのは顔料である。色材は1種を単独で用いても2種以上を併用してもよい。
色材の含有量は、印刷インク(L)の重量に基づいて好ましくは50重量%以下、更に好ましくは30重量%以下である。
Among these coloring materials, pigments are preferred. The coloring materials may be used alone or in combination of two or more.
The content of the coloring material is preferably 50% by weight or less, more preferably 30% by weight or less, based on the weight of the printing ink (L).
保湿剤としては、特に限定されないが、例えばエチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ペンタメチレングリコール、トリメチレングリコール、2-ブテン-1、4-ジオール、2-エチル-1、3-ヘキサンジオール、2-メチル-2、4-ペンタンジオール、トリプロピレングリコール、Mnが2,000以下のポリエチレングリコール、1、3-プロピレングリコール、イソプロピレングリコール、イソブチレングリコール、グリセリン、メソエリスリトール、ペンタエリスリトール、2-ピロリドン、N-メチル-2-ピロリドン、及びN-エチル-2-ピロリドンが挙げられる。保湿剤は1種を単独で用いても2種以上を併用してもよい。 Humectants include, but are not limited to, ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, pentamethylene glycol, trimethylene glycol, 2-butene-1,4-diol, 2-ethyl-1,3-hexanediol, 2-methyl-2,4-pentanediol, tripropylene glycol, polyethylene glycols with Mn of 2,000 or less, 1,3-propylene glycol, isopropylene glycol, isobutylene glycol, glycerin, mesoerythritol, pentaerythritol, 2-pyrrolidone, N-methyl-2-pyrrolidone, and N-ethyl-2-pyrrolidone. One type of humectant may be used alone, or two or more types may be used in combination.
浸透剤としては、特に限定されないが、例えば、グリコールエーテル(エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノプロピルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノ-t-ブチルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、1-メチル-1-メトキシブタノール、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ブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジ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ブチルエーテル及びジプロピレングリコールモノブチルエーテル等)及び炭素数4~8の脂肪族ジオール(1,2-ペンタンジオール及び1,2-ヘキサンジオール等の1,2-アルキルジオール並びに1,3-プロパンジオール、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、1,7-ヘプタンジオール及び1,8-オクタンジオール等の直鎖アルコール)等の有機溶剤;アセチレングリコール系界面活性剤;アセチレンアルコール系界面活性剤;ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンドデシルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル等のエーテル系界面活性剤;ポリオキシエチレンオレイン酸、ポリオキシエチレンオレイン酸エステル、ポリオキシエチレンジステアリン酸エステル、ソルビタンラウレート、ソルビタンモノステアレート、ソルビタンモノオレエート、ソルビタンセスキオレート、ポリオキシエチレンモノオレエート及びポリオキシエチレンステアレート等のエステル系界面活性剤;ジメチルポリシロキサン等のシリコーン系界面活性剤;フッ素アルキルエステル及びパーフルオロアルキルカルボン酸塩等のフッ素系界面活性剤等の界面活性剤が挙げられる。浸透剤は1種を単独で用いても2種以上を併用してもよい。 The penetrating agent is not particularly limited, but examples thereof include glycol ethers (ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monopropyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol monomethyl ether acetate, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monopropyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol mono-t-butyl ether, triethylene glycol monobutyl ether, 1-methyl-1-methoxybutanol, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monopropyl ether, propylene glycol monobutyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether, dipropylene glycol monoethyl ether, dipropylene glycol monopropyl ether, propylene glycol monobutyl ether, and dipropylene glycol monobutyl ether, etc.) and aliphatic diols having 4 to 8 carbon atoms (1,2-alkyl diols such as 1,2-pentanediol and 1,2-hexanediol, and 1,3 acetylene glycol-based surfactants; acetylene alcohol-based surfactants; ether-based surfactants such as polyoxyethylene nonylphenyl ether, polyoxyethylene octylphenyl ether, polyoxyethylene dodecylphenyl ether, polyoxyethylene alkyl allyl ether, polyoxyethylene oleyl ether, polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene alkyl ether, and polyoxyalkylene alkyl ether; ester-based surfactants such as polyoxyethylene oleic acid, polyoxyethylene oleic acid ester, polyoxyethylene distearate, sorbitan laurate, sorbitan monostearate, sorbitan monooleate, sorbitan sesquioleate, polyoxyethylene monooleate, and polyoxyethylene stearate; silicone-based surfactants such as dimethylpolysiloxane; and fluorine-based surfactants such as fluorine alkyl esters and perfluoroalkyl carboxylates. The penetrating agents may be used alone or in combination of two or more.
水としては、特に限定されないが、例えば、イオン交換水、限外濾過水、逆浸透水、及び蒸留水等の純水、並びに超純水のような、イオン性不純物を極力除去したものが挙げられる。また、紫外線照射又は過酸化水素の添加等によって滅菌した水を用いると、インクジェットインク組成物を長期保存する場合に細菌類や真菌類の発生を防止することができる。 The water is not particularly limited, but examples include pure water such as ion-exchanged water, ultrafiltered water, reverse osmosis water, and distilled water, as well as ultrapure water from which ionic impurities have been removed as much as possible. In addition, the use of water sterilized by ultraviolet irradiation or the addition of hydrogen peroxide can prevent the growth of bacteria and fungi when the inkjet ink composition is stored for a long period of time.
その他添加剤としては、キレート剤、防腐剤及びpH調整剤等が挙げられる。キレート剤としては、エチレンジアミン四酢酸塩(EDTA)、エチレンジアミンのニトリロトリ酢酸塩、ヘキサメタリン酸塩、ピロリン酸塩、又はメタリン酸塩等が挙げられる。 Other additives include chelating agents, preservatives, and pH adjusters. Examples of chelating agents include ethylenediaminetetraacetate (EDTA), ethylenediamine nitrilotriacetate, hexametaphosphate, pyrophosphate, and metaphosphate.
防腐剤としては、安息香酸ナトリウム、ペンタクロロフェノールナトリウム、2-ピリジンチオール-1-オキサイドナトリウム、ソルビン酸ナトリウム、デヒドロ酢酸ナトリウム及び1,2―ジベンジンチアゾリン-3-オン等が挙げられる。 Preservatives include sodium benzoate, sodium pentachlorophenol, sodium 2-pyridinethiol-1-oxide, sodium sorbate, sodium dehydroacetate, and 1,2-dibenzylthiazolin-3-one.
pH調製剤としては、リン酸二水素カリウム、リン酸水素二ナトリウム、水酸化ナトリウム、水酸化リチウム、水酸化カリウム、アンモニア、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム及び炭酸水素ナトリウム等が挙げられる。 Examples of pH adjusters include potassium dihydrogen phosphate, disodium hydrogen phosphate, sodium hydroxide, lithium hydroxide, potassium hydroxide, ammonia, diethanolamine, triethanolamine, triisopropanolamine, potassium carbonate, sodium carbonate, and sodium bicarbonate.
印刷インク(L)を用いた印刷で使用する記録媒体はとしては、特に制限されないが、例えば、非浸透性の記録媒体と浸透性の記録媒体が挙げられる。 The recording medium used in printing with the printing ink (L) is not particularly limited, but examples include non-permeable recording media and permeable recording media.
非浸透性の記録媒体としては、特に制限されないが、例えば、ポリカーボネート、硬質塩ビ、軟質塩ビ、ポリスチレン、発砲スチロール、ポリメチルメタクリレート、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ナイロン等の樹脂媒体、ガラス、ステンレス等の金属基材等が挙げられる。 Non-permeable recording media include, but are not limited to, resin media such as polycarbonate, rigid PVC, flexible PVC, polystyrene, expanded polystyrene, polymethyl methacrylate, polypropylene, polyethylene, polyethylene terephthalate, and nylon, as well as metal substrates such as glass and stainless steel.
浸透性の記録媒体としては、特に制限されないが、例えば、上質紙、アート紙、コート紙、キャストコート紙等の紙媒体等が挙げられる。 Examples of permeable recording media include, but are not limited to, paper media such as fine paper, art paper, coated paper, and cast-coated paper.
このなかでも、印刷インク(L)の記録媒体としては密着性の観点から非浸透性の記録媒体が好ましく、より好ましくは樹脂媒体であり、さらに密着性(ラミネート強度)と耐ブロッキング性の観点から樹脂媒体は軟包装印刷用に好適である。 Among these, from the viewpoint of adhesion, non-permeable recording media are preferred as recording media for the printing ink (L), and resin media are more preferred. Furthermore, from the viewpoint of adhesion (lamination strength) and blocking resistance, resin media are suitable for printing on flexible packaging.
なお、軟包装印刷とは、樹脂フィルム等の柔軟性のある記録媒体を単体もしくは貼り合せたものに印刷することであり、軟包装印刷された印刷物は、食品、生活用品等を包装する用途に使用される。 Flexible packaging printing refers to printing on flexible recording media such as resin film, either alone or in laminated layers, and printed materials produced by flexible packaging printing are used to package food, daily necessities, etc.
以下、実施例により本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。以下、特に定めない限り「部」は重量部を示す。 The present invention will be described in detail below with reference to examples, but the present invention is not limited to these. In the following, "parts" refers to parts by weight unless otherwise specified.
<製造例1>
撹拌機、還流管及び加熱装置を備えた反応装置にメチルハイドロジェンシリコーンオイル(数平均分子量1500、官能基当量500g/mol)150部、アリルアルコールのエチレンオキサイド12モル付加物150部、反応用有機溶剤としてのイソプロパノール100部を仕込みイソプロパノール中1モルのH2PtCl6の溶液0.15mlを触媒として仕込んだ。1時間加熱還流後、110℃減圧下にてイソプロパノールを留去し、数平均分子量3000のポリエーテル変性シリコーンを得た。
<Production Example 1>
A reaction apparatus equipped with a stirrer, reflux tube, and heater was charged with 150 parts of methyl hydrogen silicone oil (number average molecular weight 1500, functional group equivalent weight 500 g/mol), 150 parts of an ethylene oxide 12 mole adduct of allyl alcohol, and 100 parts of isopropanol as an organic solvent for reaction, and 0.15 ml of a 1 mol solution of H2PtCl6 in isopropanol was charged as a catalyst. After heating under reflux for 1 hour, the isopropanol was distilled off under reduced pressure at 110°C to obtain a polyether modified silicone with a number average molecular weight of 3000.
<実施例1>
撹拌機及び加熱装置を備えた簡易加圧反応装置にポリテトラメチレンエーテルグリコールとしてのPTMG2000[三菱化学(株)製]67.6部、低分子ジオールとしての1,4-ブタンジオール2.8部、側鎖にカルボキシル基を有するポリオール成分としての2,2-ジメチロールプロピオン酸4.5部、ポリイソシアネート成分としてのイソホロンジイソシアネート25.1部及び反応用有機溶剤としてのメチルエチルケトン54部を仕込み、70℃で12時間攪拌しウレタン化反応を行い、イソシアネート基を有するウレタンプレポリマー(P1)のメチルエチルケトン溶液を製造した。
次いで、得られたウレタンプレポリマー(P1)のメチルエチルケトン溶液に中和剤としてのトリエチルアミン3.4部を加えて均一化した後、200rpmで撹拌しながら水性媒体としてのイオン交換水263部を加え、ポリウレタンプレポリマーを水に分散させた。得られた分散体を50℃に加熱して4時間攪拌して水による鎖伸長反応を行い、更に減圧下60℃に加熱してメチルエチルケトンを留去した。その後、水を加えて固形分濃度を30重量%に調製することでポリウレタン樹脂水性分散体(Q-1)得た。
Example 1
A simple pressurized reaction apparatus equipped with a stirrer and a heater was charged with 67.6 parts of PTMG2000 [manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation] as polytetramethylene ether glycol, 2.8 parts of 1,4-butanediol as a low molecular weight diol, 4.5 parts of 2,2-dimethylolpropionic acid as a polyol component having a carboxyl group on the side chain, 25.1 parts of isophorone diisocyanate as a polyisocyanate component, and 54 parts of methyl ethyl ketone as a reaction organic solvent, and the mixture was stirred at 70° C. for 12 hours to carry out a urethanization reaction, producing a methyl ethyl ketone solution of a urethane prepolymer (P1) having an isocyanate group.
Next, 3.4 parts of triethylamine as a neutralizing agent was added to the methyl ethyl ketone solution of the obtained urethane prepolymer (P1) to homogenize it, and then 263 parts of ion-exchanged water as an aqueous medium was added while stirring at 200 rpm to disperse the polyurethane prepolymer in water. The obtained dispersion was heated to 50°C and stirred for 4 hours to carry out a chain extension reaction with water, and further heated to 60°C under reduced pressure to distill off methyl ethyl ketone. Then, water was added to adjust the solid content concentration to 30% by weight to obtain an aqueous polyurethane resin dispersion (Q-1).
<実施例2>
使用する原料の使用量を表1に記載のものに変更する以外は実施例1と同様にして、ポリウレタン樹脂水性分散体(Q-2)を得た。
Example 2
An aqueous polyurethane resin dispersion (Q-2) was obtained in the same manner as in Example 1, except that the amounts of the raw materials used were changed to those shown in Table 1.
<実施例3~11>
使用する原料及び使用量を表1に記載のものに変更し、ポリウレタンプレポリマーを水に分散させた後に表1記載の鎖伸長剤を加える以外は実施例1と同様にして、ポリウレタン樹脂水性分散体(Q-3~Q-11)を得た。
<Examples 3 to 11>
The same procedure as in Example 1 was repeated except that the raw materials and amounts used were changed to those shown in Table 1, and a chain extender shown in Table 1 was added after dispersing the polyurethane prepolymer in water, to obtain aqueous polyurethane resin dispersions (Q-3 to Q-11).
<実施例12>
撹拌機及び加熱装置を備えた簡易加圧反応装置にポリテトラメチレンエーテルグリコールとしてのPTMG2000[三菱化学(株)製]16.0部およびポリカーボネートジオールETERNACOLL UH-200[宇部興産(株)製]17.8部、低分子ジオールとしての1,4-ブタンジオール12.2部、側鎖にカルボキシル基を有するポリオール成分としての2,2-ジメチロールプロピオン酸4.5部、ポリイソシアネート成分としてのイソホロンジイソシアネート47.6部及び反応用有機溶剤としてのメチルエチルケトン54部を仕込み、70℃で12時間攪拌しウレタン化反応を行い、イソシアネート基を有するウレタンプレポリマー(P12)のメチルエチルケトン溶液を製造した。
次いで、得られたウレタンプレポリマー(P12)のメチルエチルケトン溶液にインク用ブロッキング防止剤として製造例1で得られたポリエーテル変性シリコーンを8.0部、中和剤としてのトリエチルアミン3.4部を加えて均一化した後、200rpmで撹拌しながら水性媒体としてのイオン交換水262部を加え、ポリウレタンプレポリマーを水に分散させた。得られた分散体に鎖伸長剤としてエチレンジアミン10wt%水溶液を6.3部加え、50℃に加熱して4時間攪拌して伸長反応を行い、更に減圧下60℃に加熱してメチルエチルケトンを留去した。その後、水を加えて固形分濃度を30重量%に調製することでインク用ブロッキング防止剤を同一粒子内に含有するポリウレタン樹脂水性分散体(Q-12)得た。
Example 12
A simple pressurized reaction apparatus equipped with a stirrer and a heater was charged with 16.0 parts of PTMG2000 [manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation] as polytetramethylene ether glycol, 17.8 parts of polycarbonate diol ETERNACOLL UH-200 [manufactured by Ube Industries, Ltd.], 12.2 parts of 1,4-butanediol as a low molecular weight diol, 4.5 parts of 2,2-dimethylolpropionic acid as a polyol component having a carboxyl group on the side chain, 47.6 parts of isophorone diisocyanate as a polyisocyanate component, and 54 parts of methyl ethyl ketone as a reaction organic solvent, and the mixture was stirred at 70° C. for 12 hours to carry out a urethanization reaction, producing a methyl ethyl ketone solution of a urethane prepolymer (P12) having an isocyanate group.
Next, 8.0 parts of the polyether-modified silicone obtained in Production Example 1 as an ink blocking inhibitor and 3.4 parts of triethylamine as a neutralizing agent were added to the methyl ethyl ketone solution of the obtained urethane prepolymer (P12), and the mixture was homogenized, and then 262 parts of ion-exchanged water as an aqueous medium was added while stirring at 200 rpm to disperse the polyurethane prepolymer in water. 6.3 parts of a 10 wt% aqueous solution of ethylenediamine as a chain extender was added to the obtained dispersion, which was heated to 50°C and stirred for 4 hours to carry out an extension reaction, and further heated to 60°C under reduced pressure to distill off the methyl ethyl ketone. Then, water was added to adjust the solid content concentration to 30 wt%, thereby obtaining an aqueous polyurethane resin dispersion (Q-12) containing an ink blocking inhibitor in the same particle.
<実施例13、14>
使用する原料及び使用量を表1に記載のものに変更する以外は実施例1と同様にして、ポリウレタン樹脂水性分散体(Q-13、Q-14)を得た。
<Examples 13 and 14>
Aqueous polyurethane resin dispersions (Q-13, Q-14) were obtained in the same manner as in Example 1, except that the raw materials and amounts used were changed to those shown in Table 1.
<比較例1~6>
使用する原料及び使用量を表1に記載のものに変更する以外は実施例1と同様にして、ポリウレタン樹脂水性分散体(Q’-1)及び(Q’-6)を得た。
<Comparative Examples 1 to 6>
Aqueous polyurethane resin dispersions (Q'-1) and (Q'-6) were obtained in the same manner as in Example 1, except that the raw materials and amounts used were changed to those shown in Table 1.
表1における各原料の組成は以下の通りである。
・PTMG2000:Mn=2,000のポリテトラメチレンエーテルグリコール[三菱化学(株)製]
・PTMG1000:Mn=1,000のポリテトラメチレンエーテルグリコール[三菱化学(株)製]
・サンニックスPP-2000:Mn=2,000のポリオキシプロピレングリコール[三洋化成工業(株)製]
・ETERNACOLL UH-200:Mn=2,000のポリカーボ―ネートジオール[宇部興産(株)製]
The composition of each raw material in Table 1 is as follows.
PTMG2000: Polytetramethylene ether glycol with Mn = 2,000 [manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation]
PTMG1000: Polytetramethylene ether glycol with Mn = 1,000 [manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation]
Sannix PP-2000: Polyoxypropylene glycol with Mn=2,000 [manufactured by Sanyo Chemical Industries, Ltd.]
ETERNACOLL UH-200: Polycarbonate diol with Mn=2,000 [manufactured by Ube Industries, Ltd.]
<印刷インク(L-1)~(L-14)及び(L’-1)~(L’-6)の製造>
実施例1~14又は比較例1~6で得られたポリウレタン樹脂水性分散体(Q-1)~(Q-14)又は(Q’-1)~(Q’-6)2.7部、顔料[カーボンブラック水分散体{東海カーボン(株)製「Aqua-Black162」、固形分濃度20重量%}]25部、保湿剤としてのプロピレングリコール10部、浸透剤としての1,2-ヘキサンジオール1.0部、2-ピロリドン1.0部及び水63部を容器に仕込み、10分間混合して印刷インク(L-1)~(L-14)及び比較用の印刷インク(L’-1)~(L’-6)を作製した。
<Production of Printing Inks (L-1) to (L-14) and (L'-1) to (L'-6)>
2.7 parts of the polyurethane resin aqueous dispersions (Q-1) to (Q-14) or (Q'-1) to (Q'-6) obtained in Examples 1 to 14 or Comparative Examples 1 to 6, 25 parts of a pigment [carbon black aqueous dispersion {"Aqua-Black 162" manufactured by Tokai Carbon Co., Ltd., solid content concentration 20% by weight}], 10 parts of propylene glycol as a moisturizing agent, 1.0 part of 1,2-hexanediol as a penetrating agent, 1.0 part of 2-pyrrolidone, and 63 parts of water were charged into a container and mixed for 10 minutes to prepare printing inks (L-1) to (L-14) and comparative printing inks (L'-1) to (L'-6).
<印刷インクの密着性の評価方法>
ポリプロピレンフィルム(OPP)[東洋紡株式会社製「パイレンP-2161」(厚さ30μm)]およびポリエステルフィルム(PET)[東洋紡株式会社製「エスペットE-5102」(厚さ12μm)]に印刷インク(L-1)~(L-14)及び比較用の印刷インク(L’-1)~(L’-6)を乾燥後の厚みが1μmになるようにそれぞれバーコーターで塗布し、90℃で10分間乾燥させ、各樹脂フィルム上にポリウレタン樹脂が塗工された試験片を作製した。作製した試験片の印刷インクの乾燥膜面にJIS K5600-5-6に準拠して、100個(10個×10個)のマスができるよう1mm幅にカッターナイフで切込みを入れ、透明感圧付着テープで剥離試験を行い、記録媒体フィルムに残存したマス数をカウントした。残存マス数が多いほど、印刷インクの密着性に優れる。
<Method for evaluating adhesion of printing ink>
Printing inks (L-1) to (L-14) and comparative printing inks (L'-1) to (L'-6) were applied to a polypropylene film (OPP) [Toyobo Co., Ltd. "Pylen P-2161" (thickness 30 μm)] and a polyester film (PET) [Toyobo Co., Ltd. "Espet E-5102" (thickness 12 μm)] with a bar coater so that the thickness after drying was 1 μm, and then dried at 90 ° C. for 10 minutes to prepare test pieces in which polyurethane resin was applied onto each resin film. In accordance with JIS K5600-5-6, a cutter knife was used to make 1 mm wide cuts on the dried film surface of the printing ink of the prepared test pieces so that 100 (10 × 10) squares were made, and a peeling test was performed with a transparent pressure-sensitive adhesive tape, and the number of squares remaining on the recording medium film was counted. The more the number of remaining squares, the better the adhesion of the printing ink.
<印刷インクの耐ブロッキング性および密着性(ラミネート強度)の評価方法>
ポリプロピレンフィルム(OPP)[東洋紡株式会社製「パイレンP-2161」(厚さ30μm)]およびポリエステルフィルム(PET)[東洋紡株式会社製「エスペットE-5102」(厚さ12μm)]に印刷インク(L-1)~(L-14)及び比較用の印刷インク(L’-1)~(L’-6)をインクジェット方式で全面に印刷後、90℃10分間乾燥した。印刷にはインクジェットプリンター[セイコーエプソン社製 PX-105]を用いた。ただし、比較用の印刷インク(L’-4~L’-6)については印刷中にインクヘッドノズルの閉塞が確認され、全面に印刷できなかったため密着性(ラミネート強度)および耐ブロッキング性の評価を中止した。
<Method for evaluating blocking resistance and adhesion (lamination strength) of printing ink>
Printing inks (L-1) to (L-14) and comparative printing inks (L'-1) to (L'-6) were printed on the entire surface of a polypropylene film (OPP) [Toyobo Co., Ltd. "Pylen P-2161" (thickness 30 μm)] and a polyester film (PET) [Toyobo Co., Ltd. "Espet E-5102" (thickness 12 μm)] by the inkjet method, and then dried at 90 ° C for 10 minutes. An inkjet printer [Seiko Epson Co., Ltd. PX-105] was used for printing. However, for the comparative printing inks (L'-4 to L'-6), clogging of the ink head nozzle was confirmed during printing, and printing on the entire surface was not possible, so evaluation of adhesion (lamination strength) and blocking resistance was discontinued.
<耐ブロッキング性>
樹脂フィルムに印刷インクを全面に塗布後、4cm×8cmに切り取り、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、50℃24時間、7kg/平方cmの加圧をおこない、フィルムを剥離した時の、印刷面の剥がれの程度及び抵抗感を観察した。
5点:印刷物からインキの剥がれが全く見られず、剥離時の抵抗感もなかった。
4点:印刷物からインキの剥がれは全く認められなかったが、剥離時の抵抗感があった。
3点:印刷物からインキの剥がれが認められたが、印刷面全体の1割未満であった。
2点:印刷物からインキの剥がれが印字面積全体の1割以上5割未満であった。
1点:印刷物からインキの剥がれが印字面積の5割以上であった。
3点以上が実用レベルである。
<Blocking resistance>
After printing ink was applied to the entire surface of a resin film, a piece of 4 cm x 8 cm was cut out and the printed surface of this sample was placed together with the untreated side of an unprinted film of the same size. The film was then peeled off at 50°C for 24 hours and a pressure of 7 kg/cm2 was applied, and the degree of peeling of the printed surface and the resistance were observed when the film was peeled off.
5 points: No peeling of the ink was observed from the printed matter, and no resistance was felt when peeling.
4 points: No peeling of the ink from the printed matter was observed, but there was resistance when peeling.
3 points: Peeling of the ink was observed from the print, but it was less than 10% of the entire printed surface.
2 points: Ink peeling occurred on 10% or more but less than 50% of the total printed area.
1 point: Ink peeling occurred on more than 50% of the printed area.
A score of 3 or more is a practical level.
<密着性(ラミネート強度)>
樹脂フィルムに印刷インクを全面に塗布後、ラミネート接着剤[三洋化成工業(株)製 ポリボンドAY-651A/AY-651C2液タイプ)にてシーラントフィルムとしてPEフィルム[三井化学東セロ株式会社製「T.U.X HC-E」(厚さ25μm)]を貼り合わせ、24時間40℃で養生後、インストロン型引張試験機(株式会社島津製作所製オートグラフ)にて測定した。
<Adhesion (lamination strength)>
After printing ink was applied to the entire surface of the resin film, a PE film ["T.U.X HC-E" (thickness 25 μm) manufactured by Mitsui Chemicals Tohcello Inc.] was laminated as a sealant film using a laminating adhesive [Polybond AY-651A/AY-651C two-liquid type manufactured by Sanyo Chemical Industries, Ltd.], and after curing for 24 hours at 40°C, the tensile strength was measured using an Instron type tensile tester (Autograph manufactured by Shimadzu Corporation).
ラミネート条件は、下記の通りである。
・接着剤:AY-651A/AY-651C/酢酸エチル=6.7/1/9.3(固形分約30%)
・塗布:接着剤をバーコーター#7にてインキ面に塗布
・乾燥条件:ドライヤーの温風(約80℃)で10秒
・貼り合わせ:ラミネート試験機[テスター産業(株)製]でシーラントフィルムを貼り合わせる。(ラミネート圧力:0.1MPa、1回転、室温)
・養生:40℃、24時間
接着力測定条件は下記のとおりである。
・試料:15mm幅
・剥離速度:50mm/分
The lamination conditions were as follows:
Adhesive: AY-651A/AY-651C/ethyl acetate = 6.7/1/9.3 (solid content approx. 30%)
Application: Apply adhesive to the ink surface with bar coater #7 Drying conditions: 10 seconds with hot air from a dryer (approximately 80°C) Bonding: Bond the sealant film with a lamination tester [manufactured by Tester Sangyo Co., Ltd.]. (Lamination pressure: 0.1 MPa, 1 rotation, room temperature)
Curing: 40°C, 24 hours. The conditions for measuring adhesive strength are as follows.
Sample: 15 mm wide Peel speed: 50 mm/min
<インク粘度>
本発明において、印刷インク粘度は下記測定装置及び条件を用いて測定した。
装置 :MCR92(Anton Paar社製)
治具 :50mmコーンプレート
せん断速度:200 1/s
測定温度:25℃
<Ink Viscosity>
In the present invention, the printing ink viscosity was measured using the following measuring device and conditions.
Apparatus: MCR92 (manufactured by Anton Paar)
Jig: 50 mm cone plate Shear rate: 200 1/s
Measurement temperature: 25℃
<印刷インクの通液性>
印刷インク100gを減圧ろ過法によりろ過してフィルターが閉塞するまでの通液量を測定した。全量通液した場合は通液量を100gとした。
フィルター:MF-Millipore社製 SMWP04700
ろ過圧力:50kPa
<Printing ink permeability>
100 g of printing ink was filtered by a vacuum filtration method, and the amount of ink passed until the filter was clogged was measured. When the entire amount of ink was passed through, the amount of ink passed through was taken as 100 g.
Filter: MF-Millipore SMWP04700
Filtration pressure: 50 kPa
本発明のポリウレタン樹脂水性分散体は、インクジェットインク用のポリウレタン樹脂水性分散体であり、ポリカーボネート、硬質塩ビ、軟質塩ビ、ポリスチレン、発砲スチロール、ポリメチルメタクリレート、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ナイロン等の樹脂媒体、上質紙、アート紙、コート紙、キャストコート紙等の紙媒体、ガラス、ステンレス等の無機媒体等の記録媒体を用いた印刷用のインク原料として有用である。
The polyurethane resin aqueous dispersion of the present invention is an aqueous polyurethane resin dispersion for inkjet inks, and is useful as an ink raw material for printing on recording media such as resin media such as polycarbonate, hard PVC, soft PVC, polystyrene, expanded polystyrene, polymethyl methacrylate, polypropylene, polyethylene, polyethylene terephthalate, and nylon; paper media such as fine paper, art paper, coated paper, and cast coated paper; and inorganic media such as glass and stainless steel.
Claims (6)
前記ポリウレタン樹脂(U)がカルボキシル基及び/又はカルボキシレートアニオン基を有するポリウレタン樹脂であり、
前記ポリオール成分がポリテトラメチレンエーテルグリコールを含有するポリオール成分であり、
前記ポリテトラメチレンエーテルグリコールの重量割合がポリオール成分とポリイソシアネート成分の合計重量を基準として10~70重量%であり、
前記ポリイソシアネート成分がイソホロンジイソシアネートを含有するポリイソシアネート成分であり、
前記イソホロンジイソシアネートの重量割合がポリオール成分とポリイソシアネート成分の合計重量を基準として25~70重量%であり、
前記ポリウレタン樹脂(U)の酸価が15~30mgKOH/gであり、
前記ポリウレタン樹脂(U)のウレア基の含有量が0.15~0.45mol/kgであるポリウレタン樹脂水性分散体。 An aqueous polyurethane resin dispersion for an ink-jet ink, comprising a polyurethane resin (U) obtained by reacting a polyol component with a polyisocyanate component, and water,
The polyurethane resin (U) is a polyurethane resin having a carboxyl group and/or a carboxylate anion group,
the polyol component is a polyol component containing polytetramethylene ether glycol,
The weight ratio of the polytetramethylene ether glycol is 10 to 70% by weight based on the total weight of the polyol component and the polyisocyanate component,
The polyisocyanate component is a polyisocyanate component containing isophorone diisocyanate,
The weight ratio of the isophorone diisocyanate is 25 to 70% by weight based on the total weight of the polyol component and the polyisocyanate component,
The polyurethane resin (U) has an acid value of 15 to 30 mgKOH/g;
The polyurethane resin aqueous dispersion has a urea group content of 0.15 to 0.45 mol/kg .
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