(57)【要約】【課題】  耐熱性及び成型性に優れるポリスチレントレイ用水性グラビアインキ及び該インキ皮膜層を有するポリスチレントレイ成型用積層シートを提供する。【解決手段】  本発明の構成は第一に、コア部分がガラス転移温度（Ｔｇ）５０〜８０℃のスチレン−アクリル共重合樹脂であり、シェル部分がガラス転移温度（Ｔｇ）６０〜８０℃のアクリル樹脂であるコアシェル型エマルジョン樹脂を含有することを特徴とするポリスチレントレイ用水性グラビアインキであり、第二に、無延伸ポリスチレンフィルム層、印刷インキ層及びポリスチレン系シート層をこの順に有するポリスチレントレイ成型用積層シートであって、該印刷インキ層が前記した水性グラビアインキの皮膜からなるポリスチレントレイ成型用積層シートである。【選択図】    なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
コア部分がガラス転移温度（Ｔｇ）５０〜８０℃のスチレン−アクリル共重合樹脂であり、シェル部分がガラス転移温度（Ｔｇ）６０〜８０℃のアクリル樹脂であるコアシェル型エマルジョン樹脂を含有することを特徴とするポリスチレントレイ用水性グラビアインキ。
【請求項２】
前記したコア部分を形成するスチレン−アクリル樹脂中のスチレンの比率が６０〜９０質量％である請求項１に記載のポリスチレントレイ用水性グラビアインキ。
【請求項３】
前記したコアシェル型エマルジョン樹脂中のコア部分の比率が４０〜５０質量％である請求項１に記載のポリスチレントレイ用水性グラビアインキ。
【請求項４】
前記したコア部分を形成するスチレン−アクリル樹脂中のアクリル成分が２−エチルヘキシルアクリレート、ブチルアクリレート、メタクリレート、メチルメタクリレート、アクリル酸、メタクリル酸、シクロヘキシルメタクリレートからなる群から選ばれる１種以上のアクリルモノマーである請求項１に記載のポリスチレントレイ用水性グラビアインキ。
【請求項５】
無延伸ポリスチレンフィルム層、印刷インキ層及びポリスチレン系シート層をこの順に有するポリスチレントレイ成型用積層シートであって、該印刷インキ層が、バインダー樹脂として、コア部分がガラス転移温度（Ｔｇ）５０〜８０℃のスチレン−アクリル共重合樹脂であり、シェル部分がガラス転移温度（Ｔｇ）６０〜８０℃のアクリル樹脂であるコアシェル型エマルジョン樹脂を含有する水性グラビアインキの皮膜からなることを特徴とするポリスチレントレイ成型用積層シート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、残留溶剤が少なく、耐熱性及び成型性に優れる、ポリスチレントレイ用水性グラビアインキ及び該インキを用いたポリスチレントレイ成型用積層シートに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、食品包装用を始め各種の成型トレイが用いられている。トレイ成型用積層シートとして、ポロプロピレン系、ポリスチレン系等が広く用いられている。各種トレイには意匠性を付与するために用いられるグラビアインキとして、従来から溶剤系インキが使用されてきているが、溶剤系インキは、残留溶剤の存在、耐油性の低下等の問題点がある。昨今、環境対応で水性化が期待され始め、残留溶剤量を低減できる水性グラビアインキを用いた成型トレイの検討が始まっている。水性グラビアインキとしては、バインダー樹脂に水性ポリウレタン樹脂を使用したインキがある（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、成型性が未だ充分と言えない。特にポリスチレン系素材に適用する際に充分な成型性が得られていない。
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−１３０５６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、耐熱性及び成型性に優れるポリスチレントレイ用水性グラビアインキ及び該インキ皮膜層を有するポリスチレントレイ成型用積層シートを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは、鋭意検討の結果、ポリスチレン系基材に対して、特定のコアシェル型エマルジョン樹脂を用いたインキを用いることにより、上記の課題を解決することを見出し、本発明に至った。
【０００６】
すなわち、本発明は第一に、コア部分がガラス転移温度（Ｔｇ）５０〜８０℃のスチレン−アクリル共重合樹脂であり、シェル部分がガラス転移温度（Ｔｇ）６０〜８０℃のアクリル樹脂であるコアシェル型エマルジョン樹脂を含有することを特徴とするポリスチレントレイ用水性グラビアインキを提供する。
【０００７】
本発明は第二に、無延伸ポリスチレンフィルム層、印刷インキ層及びポリスチレン系シート層をこの順に有するポリスチレントレイ成型用積層シートであって、該印刷インキ層が、バインダー樹脂として、コア部分がガラス転移温度（Ｔｇ）５０〜８０℃のスチレン−アクリル共重合樹脂であり、シェル部分がガラス転移温度（Ｔｇ）６０〜８０℃のアクリル樹脂であるコアシェル型エマルジョン樹脂を含有する水性グラビアインキの皮膜からなることを特徴とするポリスチレントレイ成型用積層シートを提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明により、残留溶剤が低減され環境に優しく、耐熱性、成型性に優れるポリスチレントレイ用水性グラビアインキ及び該インキ層を有するポリスチレントレイ成型用積層シートを提供することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明は、ポリスチレントレイ用水性グラビアインキ及び無延伸ポリスチレンフィルム上に該水性グラビアインキの皮膜を有するポリスチレントレイ成型用積層シートに関する。まず、本発明のポリスチレントレイ用水性グラビアインキについて以下に詳述する。
【００１０】
本発明のポリスチレントレイ用水性グラビアインキに使用するバインダー樹脂は、スチレン−アクリル酸共重合体コアシェル型エマルジョン樹脂で構成され、コア部分がガラス転移温度（Ｔｇ）５０〜８０℃のスチレン−アクリル共重合樹脂であり、シェル部分がガラス転移温度（Ｔｇ）６０〜８０℃のアクリル樹脂であることを特徴としている。コア部分のガラス転移点が５０℃未満になると、ラミネート、成型加工後にインキ乾燥皮膜／ポリスチレンのシート間で浮きが発生もしくはラミネート強度が著しく低下し実用上問題となる。またガラス転移点が８０℃を超えてもフィルムへの密着性、ラミネート強度が低下する。シェル部分のガラス転移点が６０℃未満になると、成型加工後にインキの乾燥皮膜／ポリスチレンのシート間で浮きが発生もしくはラミネート強度が著しく低下し事実上問題となる。またガラス転移点が８０℃を超えてもフィルムへの密着性、ラミネート強度が低下する。
【００１１】
前記したコアシェル型エマルジョン樹脂のコア部分を形成するスチレン−アクリル樹脂中のスチレンの比率が６０〜９０質量％であることが好ましい。より好ましくは、８０〜９０質量％である。また、コアシェル型エマルジョン樹脂中のコア部分の比率が４０〜５０質量％であることが好ましい。コアシェル型エマルジョン樹脂全体の中でスチレンの割合が３０質量％以上であることが好ましい。３０質量％未満では熱ラミネート強度の低下やラミネート浮きが発生する。
【００１２】
本発明のポリスチレントレイ用水性グラビアインキ中での前記したコアシェル型エマルジョン樹脂の配合比率は、４０〜６０質量％であることが好ましい。
【００１３】
本発明のポリスチレントレイ用水性グラビアインキに用いる顔料ベース成分としては、アゾ系、ジアゾ系、フタロシアニン系等の顔料を分散剤であるアクリル酸樹脂、溶剤イソプロピルアルコール、水とで練肉した高濃度顔料ベースが好ましく用いられる。顔料ベース中の不揮発分に対する顔料の含有割合は、４０〜７０質量％であることが好ましい。
【００１４】
本発明のポリスチレントレイ用水性グラビアインキに用いる溶剤は、水を基本として、他に水系の溶剤として、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ノルマルプロピルアルコール等のアルコールを併用することが出来る。配合比は、水：アルコールで１００：０〜３０：７０であることが好ましい。
【００１５】
本発明のポリスチレントレイ用水性グラビアインキには、必要に応じて、他に、分散剤、消泡剤、レベリング剤、抗菌剤、防黴剤、有機溶剤等の添加剤を用いることが出来る。
【００１６】
本発明のポリスチレントレイ用水性グラビアインキは、通常グラビア用印刷インキに使用されるアトライター、サンドミル、ビーズミル、ボールミル、高速印刷機等で練肉され所定の粘度になるように調整する事により製造される。得られたポリスチレントレイ用水性グラビアインキは印刷時に適性粘度になるまで希釈して、主として、ポリスチレンフィルムに印刷され、成型用積層シートの印刷層を構成するために用いられる。希釈液は水、メタノール、エタノール、ノルマルプロピルアルコール、イソプロピルアルコール等の低級アルコールを任意に配合したもの、または１種類を用いることができる。
【００１７】
次に、本発明のポリスチレントレイ成型用積層シートについて詳述する。本発明のポリスチレントレイ成型用積層シートは、無延伸ポリスチレンフィルム層、前記したポリスチレントレイ用水性グラビアインキ印刷層及びポリスチレン系シート層をこの順に有することを特徴としている。基材フィルムとしては、無延伸のポリスチレンフィルムが用いられる。フィルムの厚さは、２０〜８０μｍ程度が好ましく、２０〜４０μｍがより好ましい。フィルムの表面は、放電コロナ処理が施されていることが好ましい。
【００１８】
成型用積層シートの印刷層の厚みは、乾燥状態で、０．１〜５．０μｍ程度になるように印刷又は塗工することが望ましい。より好ましくは、０．１〜２．０μｍ程度である。
【００１９】
印刷乃至は塗工方式としては、従来公知の、正転乃至はリバースグラビア印刷方式が適用できる。グラビアコーターとしては、ナチュラルリバーススクイズコーター、ナチュラルリバースロールコーター、ナチュラルロールコーター、リバースロールコーター等があり、正転グラビアコーター方式が好ましく用いることができる。
【００２０】
ポリスチレン系シートとしては、ポリスチレンを原料とし、厚さ５０〜３００μｍに発泡させたシートが好ましい。より好ましくは１００〜１５０μｍ程度である。また、表面は平滑性があるものが好ましい。
【００２１】
基材フィルムである無延伸ポリスチレンフィルムに前記したポリスチレントレイ用水性グラビアインキの印刷層を設けた後、ポリスチレン系シート層を熱圧着ラミネート方式で印刷層に積層する方法等が採られる。
【００２２】
熱ラミネートの条件は、１５０〜１９０℃、ニップ圧１〜１０ｋｇ／ｃｍ２ラミネート速度５０〜１００ｍ／ｍｉｎ程度が好ましい。より好ましくは、１６０〜１８０℃程度である。
【００２３】
本発明のポリスチレントレイ成型用積層シートは、例えば、食品用トレイ、弁当箱用トレイ等に用いられる形状に成型される。成型方法としては主として真空成型法が用いられる。真空成型の中でも詳しくは、ストレート法、ドレープ法、エアースリップ法、プラグアシスト法等が好ましく用いられる。
【００２４】
本発明のポリスチレントレイ成型用積層シートを用いて成型したトレイは、成型加工後もインキ乾燥皮膜／ポリスチレンのシート間の密着性に優れ、インキ乾燥皮膜の浮きの発生も防止することができる。
【実施例】
【００２５】
以下に、実施例を用いて、本発明を具体的に説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例に限定するものではない。部及び％は特に断らない限り質量部、質量％を表すものとする。
【００２６】
（実施例１）
ステンレスタンクに水性藍顔料ベースを４０部、固形分４０％に調整したコアシェル型のコア部分のガラス転移温度６０℃、シェル部分のガラス転移温度７０℃のスチレン−アクリル酸エマルジョン樹脂５０部、消泡剤０．１部、ワックス２部、イソプロピルアルコール２部、水５．９部を加え、３０分攪拌し、実施例１インキを得た。この実施例１インキ１００部を、水／エタノール＝４／６の混合溶剤で希釈し、インキ粘度をザーンカップ＃３で１６〜１８秒に調整した。この調整インキを、コロナ処理した厚さ２５μｍの無延伸ポリスチレンフィルムに乾燥膜厚が１μｍになるようにグラビア印刷し、この印刷物を厚さ１００μｍのポリスチレンシートと１８０℃の熱を掛けて熱ラミネートして成型用積層シートを得た。
【００２７】
（実施例２）
ステンレスタンクに水性藍顔料ベースを４０部、コア部分のガラス転移温度が７０℃であり、且つスチレンの比率が８０重量％の固形分３０％に調整したスチレン−アクリル酸エマルジョン樹脂５０部、消泡剤０．１部、ワックス２部、イソプロピルアルコール２部、水５．９部を加え、３０分攪拌し、実施例２インキを得た。この実施例２インキ１００部を、水／エタノール＝４／６の混合溶剤で希釈し、インキ粘度をザーンカップ＃３で１６〜１８秒に調整した。この調整インキを用いて実施例１と同様に成型用積層シートを得た。
【００２８】
（実施例３）
ステンレスタンクに水性藍顔料ベースを４０部、コアシェル型のコア部分の比率が４５重量％であり、且つガラス転移温度が７０℃の固形分４０％に調整したスチレン−アクリル酸エマルジョン樹脂５０部、消泡剤０．１部、ワックス２部、イソプロピルアルコール２部、水５．９部を加え、３０分攪拌し、実施例３インキを作成した。この実施例３インキ１００部を、水／エタノール＝４／６の混合溶剤で希釈し、インキ粘度をザーンカップ＃３で１６〜１８秒に調整した。この調整インキを用いて実施例１と同様に成型用積層シートを得た。
【００２９】
（実施例４）
ステンレスタンクに水性藍顔料ベースを４０部、固形分４０％に調整したコアシェル型のコア部分のガラス転移温度６０℃、シェル部分のガラス転移温度７０℃、コア部分のアクリル成分を２−エチルヘキシルアクリレートで合成したスチレン−アクリル酸エマルジョン樹脂５０部、消泡剤０．１部、ワックス２部、イソプロピルアルコール２部、水５．９部を加え、３０分攪拌し、実施例４インキを得た。この実施例４インキ１００部を、水／エタノール＝４／６の混合溶剤で希釈し、インキ粘度をザーンカップ＃３で１６〜１８秒に調整した。この調整インキを用いて実施例１と同様に成型用積層シートを得た。
【００３０】
（比較例１）
ステンレスタンクに水性藍顔料ベースを４０部、コアシェル型でありコア部分のガラス転移温度４０℃、シェル部分のガラス転移温度４０℃である固形分４０％に調整したスチレン−アクリル酸エマルジョン樹脂５０部、消泡剤０．１部、ワックス２部、イソプロピルアルコール２部、水５．９部を加え、３０分攪拌し比較例１インキを作成した。この比較例１インキ１００部を、水／エタノール＝４／６の混合溶剤で希釈し、インキ粘度をザーンカップ＃３で１６〜１８秒に調整した。この調整インキを用いて実施例１と同様に成型用積層シートを得た。
【００３１】
（比較例２）
ステンレスタンクに水性藍顔料ベースを４０部、コアシェル型でありコア部のガラス転移温度９０℃、シェルコア部のコア部の比率が３０重量％、且つスチレンの比率が５０重量％である固形分４０％に調整したスチレン−アクリル酸エマルジョン樹脂５０部、消泡剤０．１部、ワックス２部、イソプロピルアルコール２部、水５．９部を加え、３０分攪拌し比較例２インキを作成した。この比較例２インキ１００部を、水／エタノール＝４／６の混合溶剤で希釈し、インキ粘度をザーンカップ＃３で１６〜１８秒に調整した。この調整インキを用いて実施例１と同様に成型用積層シートを得た。
【００３２】
（比較例３）
ステンレスタンクに水性藍顔料ベースを４０部、ガラス転移温度３０℃である固形分４０％に調整したアクリル酸エマルジョン樹脂５０部、消泡剤０．１部、ワックス２部、イソプロピルアルコール２部、水５．９部を加え、３０分攪拌し比較例３インキを作成した。この比較例３インキ１００部を、水／エタノール＝４／６の混合溶剤で希釈し、インキ粘度をザーンカップ＃３で１６〜１８秒に調整した。この調整インキを用いて実施例１と同様に成型用積層シートを得た。
【００３３】
（比較例４）
ステンレスタンクに溶剤型藍顔料ベースを３０部、セルロースとアクリル樹脂５０部、消泡剤０．１部、ワックス２部、トルエン１０部、イソプロピルアルコール７．９部、３０分攪拌し比較例４インキを作成した。この比較例５インキ１００部を、トルエン／酢酸エチル／イソプロピルアルコール＝５／３／２の混合溶剤で希釈し、インキ粘度をザーンカップ＃３で１６〜１８秒に調整した。この調整インキを用いて実施例１と同様に成型用積層シートを得た。
【００３４】
（フィルム密着性）
厚さ２５μｍの無延伸ポリスチレンフィルムに本発明の実施例インキ１〜４及び比較例１〜４の調整インキで乾燥膜厚が１μｍになるようにグラビア印刷した。セロハン粘着テープ２５ｍｍを印刷面に均一になるように押さえつけ、次にセロハン粘着テープを印刷面より素早く剥離する。この時、セロハン粘着テープに取られたインキ塗膜の割合を調べる。
（◎）：インキ取られ無し。
（○）：インキが全体の１０％以内取られる。
（△）：インキが全体の１０％〜２５％取られる。
（×）：インキが全体の２５％以上取られる。
【００３５】
実施例１〜４及び比較例１〜４の成型用積層シートにつき、成型加工性（成型割れ・ラミネート接着性）、フィルム密着性、印刷物の残留溶剤量を評価した結果を表１に示す。尚、評価方法及びその判定基準は以下のとおりである。
【００３６】
成型加工性について、成型用積層シートを真空成型機のドレープ法で成型した時の「割れ」及び「ラミネート接着性」を下記の基準で評価した。
【００３７】
（割れ）      ；目視判定        良（○）          不良（×）
【００３８】
（ラミネート接着性）
前記したように、厚さ２５μｍの無延伸ポリスチレンフィルムに、本発明の実施例インキ１〜４及び比較例１〜４の調整インキで乾燥膜厚が１μｍになるようにグラビア印刷し、この印刷物を厚さ１００μｍのポリスチレンシートと１８０℃の熱を掛けて熱ラミネートして成型用積層シートを得た。得られた成型用積層シートを真空成型機のドレープ法でトレイ状に成型した後、セロハン粘着テープ２５ｍｍをフィルム面に均一になるように押さえつけ、次にセロハン粘着テープをフィルム面より素早く剥離する。この時、セロハン粘着テープに取られたフィルムの割合を調べる。
（◎）：フィルム取られ無し。
（○）：フィルムが全体の１０％以内取られる。
（△）：フィルムが全体の１０％〜３０％取られる。
（×）：フィルムが全体の５０％以上取られる。
【００３９】
（残留溶剤）
無延伸のポリスチレンフィルムにグラビア印刷機でインキの乾燥膜厚１μｍで実施例１〜４（調整）インキ及び比較例１〜４（調整）インキをベタ印刷し、巻き取った後にガスクロマトグラフィーで残留溶剤量を確認する。残留溶剤量の単位は、ｍｇ／ｍ２で表示する。
【００４０】
【表１】
2005179512.tif 000002
【００４１】
上記の実験結果から、本発明のポリスチレントレイ用水性グラビアインキ及びそれを用いたポリスチレン成型用積層シートは、優れた成型加工適性、密着性及び低残留溶剤量を有していることが示される。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明のポリスチレントレイ用水性グラビアインキは、食品包装用を始め各種の環境対応型ポリスチレン成型トレイ用途に広く使用することができる。