JPH07310026A - 活性エネルギー線硬化型塗料組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】折り曲げ特性に優れ、アンカー剤を使用しなく
ても密着性に優れた活性エネルギー線硬化型塗料組成物
を提供する。 【構成】活性エネルギー線硬化型塗料組成物は、２以上
の官能基をもつウレタンアクリレートを20〜60重量部、
官能基数が１もしくは２のアクリルモノマーを80〜40重
量部、および該ウレタンアクリレートと該アクリルモノ
マーとの合計量100 重量部に対して２以上の官能基をも
つシリコンアクリレート 0.1〜２重量部が含まれてい
る。該ウレタンアクリレートは、100 重量比の２官能ウ
レタンアクリレートと、6.5 〜20重量比の５官能以上の
ウレタンアクリレートとの混合物からなることが好まし
い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば書籍の表紙、梱
包箱のような紙器材、木工品、プラスチック成形体等の
表面を強化し、艶だし、防水するための活性エネルギー
線硬化型塗料組成物に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば本の表紙は、クラフト紙やアート
紙、コート紙などの上質紙に、オフセット印刷やグラビ
ア印刷により文字、図柄等が印刷されている。この印刷
面を強靭なものにし、艶を与えて高級感をだすために艶
だし層が設けられている。艶だし層を設ける方法には、
ポリプロピレンフィルムをラミネートする方法とニスを
塗装する方法がある。前者のポリプロピレンフィルムを
ラミネートする方法であると、その印刷物が廃棄され再
利用しようとする際に、ポリプロピレンを除去できない
ので嫌われている。

【０００３】最近では、後者のニスを塗装する方法が多
く採用されている。またニスを塗装する方法によれば、
高光沢度の表面にする加工が比較的容易であり、表面の
耐摩性が優れている。加工コストが比較的安いことも優
れている点の一つである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】印刷面にニスを塗装す
る方法では、紫外線硬化型樹脂を原料としているニスを
使用することが好ましい。しかし、かかる方法であって
も下記のような解決すべき問題がある。紙の表面を紫外
線硬化型樹脂のニスで仕上げたものを折り曲げると折り
線に沿ってニスがひび割れてしまうという折り曲げ特性
に問題がある。このような折り曲げに追随し得るよう
に、可撓性を備えた紫外線硬化型樹脂を原料とするニス
を使用すると折り曲げによるひび割れは発生しないが、
基材である紙とニスとの密着性に乏しく、ニスが剥離し
やすくなってしまう。基材にアンカー剤（下塗り）を塗
布してニスの密着を良くする方法もあるが、特殊な設備
が必要で生産性が悪く、コストアップの原因となってい
た。

【０００５】本発明は前記の課題を解決するためなされ
たもので、折り曲げ特性に優れ、アンカー剤を使用しな
くても密着性に優れた活性エネルギー線硬化型塗料組成
物を提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めになされた本発明の活性エネルギー線硬化型塗料組成
物は、２以上の官能基をもつウレタンアクリレートを20
〜60重量部、官能基数が１もしくは２のアクリルモノマ
ーを80〜40重量部、および該ウレタンアクリレートと該
アクリルモノマーとの合計量100 重量部に対して２以上
の官能基をもつシリコンアクリレート 0.1〜２重量部が
含まれている。

【０００７】該ウレタンアクリレートは、100 重量比の
２官能ウレタンアクリレートと、6.5 〜20重量比の５官
能以上のウレタンアクリレートとの混合物からなること
が好ましい。

【０００８】ウレタンアクリレ−トは、イソシアネート
基をもつプレポリマーにヒドロキシ基をもつアクリレー
トを反応させたもので、例えば、ポリエーテルポリオー
ルにトリレジンジイソシアネートを付加したウレタンプ
レポリマーにヒドロキシエチルアクリレートを反応させ
ることによって造られる。

【０００９】塗料中のウレタンアクリレートは、例えば
紫外線のような活性エネルギー線で活性化されたアクリ
ルモノマーにより架橋されて硬化した皮膜を形成するも
のであるから、２つ以上の官能基を持つことが必要であ
る。より好ましくは、２官能ウレタンアクリレート100
重量部と５官能以上のウレタンアクリレート５〜２０重
量部の混合物とする。ウレタンアクリートの官能基数が
少ないと活性エネルギー線による硬化反応が著しく遅く
なる。はなはだしい場合は、硬化せず、比較的粘度の低
い低分子量の液体成分であるアクリルモノマーがそのま
ま残存して塗装膜のベタつき、塗装膜どうしのブロッキ
ングを引き起こすことがある。５官能以上のウレタンア
クリレートが５重量部より少ないと、耐ブロッキング性
の改良効果が少なく、また２０重量部より多いと、塗装
膜の架橋密度が高くなり塗装膜の折り曲げ適性が悪くな
る。

【００１０】アクリルモノマーの官能基数は１もしくは
２が望ましい。３官能以上のアクリルモノマーを用いる
と基材と密着性は良いが、硬化した塗装膜くの架橋密度
が高くなり、ウレタンアクリレートが本来持つ柔軟性が
損なわれて塗装膜の折り曲げ適正が悪くなる。使用され
る１官能のアクリルモノマーとしては、例えば２−エチ
ルヘキシルアクリレート、フタル酸モノヒドロキシエチ
ルアクリレート、２−ヒドロキシエチルアクリレート、
２−ヒドロキシプロピルアクリレート、２−ヒドロキシ
−３−フェノキシプロピルアクリレートなどのアクリル
酸エステルが用いられるが、アクリルモノマー中に、ヒ
ドロキシル基を一つ以上有しているものが基材との密着
性から好ましい。２官能のアクリルモノマーとしては、
例えば１，３−ブタンジオールジアクリレート、１，４
−ブタンジオールジアクリレート、１，６−ヘキサンジ
オールジアクリレート、ジエチレングリコールジアクリ
レート、トリプロピレングリコールジアクリレート、ネ
オペンチルグリコールジアクリレートなどのジオールジ
アクリレートが用いられる。

【００１１】２以上の官能基をもつウレタンアクリレー
トと官能基数が１もしくは２以上のアクリルモノマーの
重量比は、ウレタンアクリレート／アクリルモノマー＝
20/80 〜60/40 の範囲内にあることが必要である。ウレ
タンアクリレートが６０重量部より多くなると基材との
密着性に乏しく、また硬化塗装膜の架橋密度が低いため
塗装膜硬度が弱く耐擦傷性が得られない。２０重量部よ
り少なくなると、硬化性が悪く、ベタついた塗装膜にな
る。

【００１２】シリコンアクリレートは、アルコール性シ
ロキサン化合物のヒドロキシル基とアクリル酸とのエス
テル化合物で、硬化塗装膜中に０．１〜２重量部が添加
されることによって、硬化塗装膜表面に軽い離型性を付
与する。硬化塗装膜と印刷インキや紙との密着性に優れ
ていても、セロテープなどで塗膜剥離テストを行うと、
基材である紙の強度が弱いため紙の材質破壊を起こすこ
とがある。実用上、材質破壊による紙ムケを防ぐために
も硬化塗装膜表面に軽い離型性を持たせることが必要
で、硬化塗膜中にシリコンアクリレートを少なくとも
０．１重量部添加することによって達成される。離型性
を付与する添加物としては、ワックス、シリコンオイ
ル、フッ素系化合物、ステアリン酸塩などが従来から使
用されているが、これらの添加物は硬化塗装膜の表面に
経時的に移行して表面特性を変えたり、硬化塗装膜の光
沢性を低下させたり、硬化塗装膜と基材との密着性を悪
くする子とがる。本発明において使用されるシリコンア
クリレートは、活性エネルギー線により硬化性をもつア
クリレート基を有して、硬化塗装膜中で他のウレタンオ
リゴマーやアクリルモノマーと架橋結合しているため、
硬化塗装膜表面への経時的移行もなく、透明性を低下す
ることもない。シリコンアクリレートを２重量部を越え
て添加されると、表面の離型性が強くなり滑りやすくな
るため、例えば本の表紙基材として使われたときに、本
を何冊も揃えて運ぶときに荷くずれが生じて作業性が著
しく悪くなるという不都合を生じる。このようなシリコ
ンアクリレートとしては、例えばダイセル・ユーシービ
ー（株）製の商品名Ｅｂｅｃｒｙｌ３５０（シリコンジ
アクリレート）、Ｅｂｅｃｒｙｌ １３６０（シリコン
ヘキサアクリレート）がある。

【００１３】活性エネルギー線として紫外線が用いられ
るときは、光開始剤が加えられる。加えられる光開始剤
は、公知の紫外線効果型塗料に用いられている光開始
剤、例えば、ビアセチル、アセトフェノン、ベンゾフェ
ノン、ｐ−イソプロピル−α−ヒドロキシイソブチルフ
ェノン、α−ヒドロキシイソブチルフェノン、１−ヒド
ロキシシクロヘキシルフェニルケトンなどが０．５〜５
％の範囲で使われる。また反応性を高めるための光増感
剤や、暗所安定剤などを加えることもできる。

【００１４】本発明の塗料は、この他、塗装方法に適し
た塗料粘度に下げるために、メタノール、エタノール、
イソブロピルアルコール、トルエン、酢酸エチルなどの
溶剤成分を加えることができる。つや消し塗装膜とする
ためのマット剤や着色剤、消泡材、レベリング剤などを
加えても良い。

【００１５】この活性エネルギー線硬化塗料は、グラビ
アコーティング、ロールコーティング、フレキソコーテ
ィング、ワイヤーバーコーティング、カーテンコーティ
ングなどの公知の塗装方法によって基材表面に塗装され
る。塗料が溶剤によって希釈されている場合は熱風乾燥
等により溶剤を除去した後、紫外線等の活性エネルギー
線によって硬化される。乾燥、硬化後の膜厚は、好まし
くは１〜１５μｍ、より好ましくは２〜１０μｍが良
い。膜厚が薄すぎると表面光沢、耐擦傷性が劣り、厚す
ぎると硬化の際に塗装膜が収縮して基材にカールが生
じ、さらには経済性が悪くなる。

【００１６】

【作用】この塗料を塗布して、活性エネルギー線を照射
し、ウレタンアクリレートをアクリルモノマーにより架
橋させた塗装膜は、強靭で、かつ、柔軟性に富んだ塗装
膜が得られることから、対擦傷性に優れ、折り曲げ適正
に優れた割れない膜を得ることができる。またシリコン
アクリレートが配合されているため、得られた硬化塗装
膜の表面は適度な平滑性を持ち、枚葉加工がやりやすく
なる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の実施例を詳細に説明する。

【００１８】基材である高級板紙（坪量２３０g/m²、新
王子製紙（株）製、商品名「ボンアイボリー」）に枚葉
オフセット印刷機を用いて酸化重合型インキ（大日本イ
ンキ化学工業（株）製、商品名「カルトンセルフ」）で
墨、藍、紅、黄の順に絵柄印刷を行った。

【００１９】表１に組成を示してある実施例１〜４、比
較例１〜５の塗料をそれぞれ調整した。これらの各塗料
を印刷済の高級板紙の印刷面にワイヤーバーコーターで
塗装した。それを熱風乾燥して溶剤を除去した後、１２
０w/cmの高圧水銀灯を照射して５m/min の照射速度で紫
外線硬化を行って塗装済試料を得た。硬化後の塗装膜厚
は、それぞれ６μｍであった。

【００２０】

【表１】

【００２１】表１中の成分の内容は、下記のとおりであ
る。

【００２２】アロニックスM-1600：東亜合成化学工業
（株）製、２官能ウレタンアクリレート フォトグレーズB3672-40: LORD Chemical Products製、
２官能ウレタンアクリレート アロニックスTO-1176: 東亜合成化学工業（株）製、５
官能以上の多官能ウレタンアクリレート EBECRLY 350: ダイセル・ユーシービー（株）製、2官能
シリコンジアクリレート ダロキュアー1173：独・Ｅ．ＭＥＲＣＫ社製、光開始剤 ２−ヒドロキシ−２−メチル−フェールプロパン−１−
オン 上記により得られた実施例１〜４、比較例１〜５の塗装
済試料につき折り曲げ適性、塗装膜密着性、耐擦傷性、
耐ブロッキング性、製本加工適性の試験をして評価を行
った。試験条件および評価基準は下記のとおりである。

【００２３】折り曲げ適性は、各実施例、比較例の塗装
済試料を所定の大きさに断裁し、自動製本機にかけてＢ
−５サイズの書籍の断ち切り表紙にして試験をした。本
の背の折り曲げ部での塗装膜割れがあるものを○、無い
ものを×として評価した。

【００２４】塗装膜密着性は、各実施例、比較例の塗装
済試料の塗装膜に予めカッター刃でゴバン目状の切り込
みを入れた後、印刷インキの載っている部分とインキの
載っていない部分を夫々剥離テストを行った。剥離テス
トはセロテープを塗装面に貼付けておき急激に引き剥し
たとき、塗装膜の全く剥れないものおよび紙の層間剥離
のみを生じているものを○、塗装膜とインキ面との間も
しくは塗装膜と高級板紙の表面層との間で剥離を生じた
ものを×として評価した。

【００２５】耐擦傷性はＪＩＳ Ｌ０８２３に規定され
た染色堅ろう度試験用摩擦試験機II型で行った。各実施
例、比較例の塗装済試料の印刷インキが載っていない白
紙塗装部を、白綿布の変わりに印刷インキが載っている
塗装部により荷重２００ｇで２００回往復擦り合わせ
て、塗装膜表面の状態を観察した。両方とも異常がない
ものを○、印刷インキの白紙塗工部への付着が認められ
るものを×とした。

【００２６】耐ブロッキング性は、各実施例、比較例の
塗装済試料の塗装面どうし（表−表）、および塗装面と
高級板紙の非塗装面（表−裏）を夫々重ね合わせたもの
を試験片とした。これらの試験片を６０℃の絶乾状態で
１kg/cm²の荷重をかけて、７２時間放置した後、重ね合
わせた面と面の間を剥して剥離状態を観察した。また同
一条件で得られている試験片を４０℃、８５％ＲＨの環
境下に、同一荷重で同一時間放置した後、面を剥して剥
離状態を観察した。抵抗なく剥れたものを○、抵抗はあ
るが材質を破壊せず剥れたものを△、剥離面に材質の破
壊が認められたものを×としている。

【００２７】製本加工適性は、折り曲げ適性の説明にあ
るように、自動製本機で断ち切り表紙にする際、搬送性
等でトラブルが生じたものを×、トラブルのなかったも
のを○とした。

【００２８】各実施例、比較例の試験についての評価結
果を表２に示してある。

【００２９】

【表２】

【００３０】*) 積み重ねられた書籍が、搬送中に滑っ
て荷くずれを生じた。

【００３１】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように本発明を適
用した活性エネルギー線硬化型塗料組成物を基材に塗布
した塗装面は、折り曲げ特性に優れ、アンカー剤を使用
しなくても基材に対する密着性が優れている。のみなら
ず、耐擦傷性や耐ブロッキング性にも優れている。ま
た、この塗料組成物を厚紙に塗布し、本の表紙に使用す
ると自動製本の製本加工に極めて適している。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２以上の官能基をもつウレタンアクリレ
   ートを20〜60重量部、官能基数が１もしくは２のアクリ
   ルモノマーを80〜40重量部、および該ウレタンアクリレ
   ートと該アクリルモノマーとの合計量100 重量部に対し
   て２以上の官能基をもつシリコンアクリレート 0.1〜２
   重量部を含む活性エネルギー線硬化型塗料組成物。
2. 【請求項２】 該ウレタンアクリレートが100 重量比の
   ２官能ウレタンアクリレートと、6.5 〜20重量比の５官
   能以上のウレタンアクリレートとの混合物からなること
   を特徴とする請求項１に記載の活性エネルギー線硬化型
   塗料組成物。