インク用溶剤系ポリウレタンバインダー

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インク用溶剤系ポリウレタンバインダー

Apr 29, 2024

インクにはさまざまな種類がありますが、基本的にはバインダー、溶剤、各種助剤、触媒の4種類の物質で構成されています。近年、経済の発展に伴い環境保護への要求がますます高まっており、印刷業界ではオフセットインキに対して無毒性・無公害という新たな要求が求められています。

インク用の溶剤ベースのポリウレタンバインダー は、使いやすさ、安定した性能、強力な接着性、優れた光沢、優れた耐熱性という利点があり、さまざまな印刷方法の要件を満たすことができ、特にスクリーン印刷、プラスチック包装、複合フィルムに適しています。。

ポリウレタン (PU) は、主鎖に -NHCOO- の繰り返し構造単位を持つポリマーの一種です。イソシアネート（モノマー）とヒドロキシル化合物から重合されます。強い極性のカルバメート基の存在により、非極性基に溶解せず、耐油性、靱性、耐摩耗性、耐老化性、密着性に優れています。エラストマー、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂などの各種原料を用いて、幅広い温度範囲（-50～1500℃）に適した材料を製造できます。高温での加水分解に対して耐性がなく、アルカリ性媒体に対しても耐性がありません。

インキにポリウレタン樹脂 を添加することで顔料へのインキの濡れ性が向上し、成膜性が良く、インキ膜がしっかりしていて耐摩耗性に優れているため、オフセットインキや水性インキの製造に主に使用されています。、しかし価格は比較的高いです。

インクに使用されるポリウレタン樹脂は、一般にポリエステル／ポリエーテルポリオールとイソシアネートとの反応によって形成され、分子量は約２０，０００〜４０，０００である。溶剤としてはベンゼン系、ケトン系、エステル系の溶剤が主に使用されています。研究開発プロセスでは、インキ工場や印刷工場の環境保護のニーズに応じて、ケトンエステル溶剤またはアルコールエステル溶剤を使用して、対応するベンゼンフリーのインキ樹脂を調製できます。

インキ用ポリウレタン樹脂 の特徴

①耐黄変性に優れています。インキ用ポリウレタン樹脂は、その製造工程において主に脂肪族ポリエステルと脂肪族イソシアネートを主原料として合成されるため、芳香族ポリウレタンに比べて光安定性に優れ、形成された皮膜の耐黄変性に優れています。

② 薄膜基板との密着性に優れています。インキ用ポリウレタン樹脂の分子鎖セグメントにはカルバメート、ウレイドカルバメート、エステル結合、エーテル結合などの極性基が含まれており、PETやPAプラスチックなどの各種極性基材表面の極性基と水素結合を形成し、一定の接続強度を持つジョイント。このポリウレタン樹脂をインクにして極性プラスチック基材の表面に印刷すると、非常に優れた接着力を発揮します。

③ 顔料・染料との親和性、濡れ性が良好です。インク用のポリウレタン樹脂は、一般にポリエステルまたはポリエーテルポリオール、脂環族ジイソシアネート、およびジアミン/ジオール鎖延長剤から調製されます。 PU 樹脂に尿素結合が導入されている、つまりポリウレタン-尿素樹脂 (PUU) が形成されているため、顔料の分散性と濡れ性に優れています。

④ 樹脂との相溶性が良好です。インキ用ポリウレタン樹脂は、アルデヒドケトン樹脂、クロロ酢酸ビニル樹脂等との相溶性が良く、状況に応じて独自のプロセス配合で適宜添加することでインキの総合性能を向上させます。

⑤ 成膜性に優れます。インキ用のポリウレタン樹脂は他の分野で使用されているものとは構造が異なります。従来のポリウレタンは主に、ポリエステルポリオール/ポリエーテルポリオールとイソシアネートを反応させてヒドロキシル末端ポリウレタン樹脂を形成することによって製造されます。分子構造中の極性基は主にカルバメートであり、分子の内部凝集力がインク樹脂の膜形成性能要件を満たすには十分ではありません。そこで、インキ用ポリウレタン樹脂は従来のポリウレタンをベースにウレア基を導入し、樹脂自体の内部凝集力や造膜性を大幅に向上させています。

⑥ 有機溶剤との相溶性が広く、溶剤放出性が良好です。樹脂上の有機溶媒の溶解は、溶媒分子の溶質分子への極性引力によって行われます。つまり、いわゆる「似たものは似たものを溶かす」ということです。従来のポリウレタン樹脂は有機溶剤との相溶性が広く、ケトン類、エステル類、ベンゼン類などの非アルコール性有機溶剤が優れた溶剤です。

しかし、インクの製造工程では、インクの流動性や粘度を調整するためにアルコール系有機溶剤を添加する必要があり、従来のポリウレタン樹脂では樹脂系の安定性が大幅に低下し、相容れない現象が発生します。濁りや凝集沈殿など。ただし、尿素基の存在により、インク用ポリウレタン樹脂はアルコールと相溶しますが、アルコール溶剤は依然として擬似溶剤であることに注意してください。顕微鏡下では、アルコール系溶剤が真の溶媒ではなくポリウレタン樹脂の分子を包み込み、分子内に分子極性が貫いているため、ポリウレタン樹脂を用いたインクは流動性が良くなります。

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