CN101376756A - 喷墨用油包水(w/o)型乳化油墨 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种喷墨用油包水(W/O)型乳化油墨，其适合用于喷墨印刷、低粘度并且保存稳定性优异。一种喷墨用油包水(W/O)型乳化油墨，所述喷墨用油包水(W/O)型乳化油墨是使用非离子性表面活性剂将水相和油相乳化而成的，该水相含有金属盐，该金属盐的金属为选自钾和钙中的至少一种。前述金属盐优选为钙盐，特别优选为氯化钙。非离子性表面活性剂优选为聚甘油脂肪酸酯、特别优选为聚甘油与羟基脂肪酸的酯化物。该油墨由40～99质量％油相和60～1质量％水相构成，相对于油墨总量含有0.5～40质量％聚甘油脂肪酸酯。

Description

喷墨用油包水(W/O)型乳化油墨

技术领域

本发明涉及适合在喷墨印刷中使用的油包水(W/O)型乳化油墨，该喷墨用油包水(W/O)型乳化油墨为低粘度并且保存稳定性优异。

背景技术

喷墨印刷的特征是从微细的喷嘴喷出油墨滴、非接触地打印，以油墨滴的微细化、印刷物的高速化、大纸张化为目标，各公司进行喷墨用油墨的开发。

喷墨印刷中所使用的油墨(本说明书中、“喷墨用油墨”)，在个人和事务用途中通常使用水性染颜料油墨。水性染颜料油墨由于纸纤维的吸水性高因此印刷浓度高，并且从印刷物背面看到的印刷浓度、即透印变少。但另一方面，纸在制纸时是在施加压力的状态下干燥的，因此一旦附着水的话，纸纤维之间的氢键断裂而产生纸的卷曲。该纸的卷曲在使用被裁剪的单片纸的情况下明显，对油墨滴的位置精度和纸搬送产生影响。尤其在以高速印刷为目标时，必须没有纸的卷曲。

作为不产生纸的卷曲的方法，可列举出使油墨中的水配合量减少或者没有水。因此，如果使用油性油墨，就不产生纸的卷曲，还适合高速印刷。

采用line head型喷墨方式的商业打印机由于墨头被固定，因此可以高速进行大量印刷，而且价格低廉，从这一点上受到关注。该高速印刷用喷墨印刷机通常使用油性颜料油墨，与其他方式的打印机相比，打印时油墨渗透到印刷物背面，因此所得到的印刷物的印刷浓度低、透印多。

作为该问题的解决方法之一，有油墨的乳液化(参照专利文献1)。通过将喷墨用油墨乳液化，可以提高印刷浓度、减少透印，但内水相的比例增加的话，成为高粘度，不能从喷嘴喷出油墨滴。进而，油墨的保存稳定性不好的话，即便可以将粘度抑制得较低，也对油墨喷出产生影响而不能打印。

专利文献1：日本特开2006-56931号公报

发明内容

发明要解决的问题

本发明的目的在于提供一种油包水(W/O)型乳化油墨，其适合用于喷墨印刷、低粘度并且保存稳定性优异。

用干解决问题的方法

本发明人在上述目的下进行深入研究，结果发现通过使用非离子性表面活性剂作为油包水(W/O)型乳化油墨的乳化剂，并且在水相中含有特定的金属盐，由此可以得到低粘度并且保存稳定性优异的油包水(W/O)型乳化油墨，从而完成了本发明。

即，根据本发明，提供一种喷墨用油包水(W/O)型乳化油墨，其为使用非离子性表面活性剂将水相和油相乳化而成的喷墨用油包水(W/O)型乳化油墨，其中，该水相含有金属盐，该金属盐的金属为选自钾和钙中的至少一种。

发明效果

根据本发明，作为用于形成油包水(W/O)型乳液的乳化剂，使用非离子性表面活性剂，在水相中含有特定的金属盐，因此能得到适合用于喷墨印刷的低粘度并且保存稳定性优异的油包水(W/O)型乳化油墨。

具体实施方式

以下，更详细地说明本发明。

通过将油相和水相混合、并在该油相中以微细的颗粒的形式分散该水相，可以得到本发明的油包水(W/O)型乳化油墨。

油相主要由溶剂、着色剂、表面活性剂构成，可根据需要含有其它成分。

作为溶剂可以使用非极性溶剂和极性溶剂的任意一种。这些可以单独使用，或者只要形成单一相，就可以将2种以上组合使用。极性溶剂由于发生与非离子性表面活性剂形成的氢键等带来的相互作用，因此具有提高乳液的保存稳定性的作用。因此，在本发明中，作为溶剂优选在非极性溶剂中混合极性溶剂而使用、或者单独使用极性溶剂。

作为非极性溶剂，可使用环烷系、链烷烃系、异链烷烃系等石油系烃溶剂，具体而言可列举出十二烷等脂肪族饱和烃类、Exxon Mobil Corporation生产的“ISOPAR、EXXOL”(均为商品名)、新日本石油公司生产的“AF solvent”(商品名)、Sun Oil Co.，Ltd.生产的“Sunthene、Sunper”(均为商品名)等。这些可以单独使用或者将2种以上组合使用。

作为极性溶剂，可列举出酯系溶剂、醇系溶剂、高级脂肪酸系溶剂、醚系溶剂等。这些可以单独使用或者将2种以上组合使用。

作为酯系溶剂，列举出例如月桂酸甲酯、月桂酸异丙酯、肉豆蔻酸异丙酯、棕榈酸异丙酯、棕榈酸异辛酯、棕榈酸己酯、棕榈酸异硬脂酯、异棕榈酸异辛酯、油酸甲酯、油酸乙酯、油酸异丙酯、油酸丁酯、油酸己酯、亚油酸甲酯、亚油酸异丁酯、亚油酸乙酯、硬脂酸丁酯、硬脂酸己酯、硬脂酸异辛酯、异硬脂酸异丙酯、特戊酸2-十八烷基酯、大豆油甲酯、大豆油异丁酯、妥尔油甲酯、妥尔油异丁酯、己二酸二异丙酯、癸二酸二异丙酯、癸二酸二乙酯、单癸酸丙二醇、三2乙基己酸三羟甲基丙烷、三2乙基己酸甘油酯等。

作为醇系溶剂，具体而言，可列举出异肉豆蔻醇、异棕榈醇、异硬脂醇、油醇等高级醇。

作为高级脂肪酸系溶剂，可列举出异壬酸、异肉豆蔻酸、十六烷酸、异棕榈酸、油酸、异硬脂酸等。

作为醚系溶剂，可列举出二乙二醇单丁醚、乙二醇单丁醚、丙二醇单丁醚、丙二醇二丁醚等。

作为着色剂，可以使用染料和颜料的任意一种，由于印刷物的耐候性高，因此优选使用颜料。

作为颜料，不论有机颜料、无机颜料，可以使用印刷技术领域中通常使用的颜料，没有特别限定。具体而言，可适当使用炭黑、镉红、铬黄、镉黄、氧化铬、维利迪安颜料、钛钴绿、群青蓝、普鲁士蓝、钴蓝、偶氮系颜料、酞菁系颜料、喹吖酮系颜料、异吲哚酮系颜料、二噁嗪系颜料、士林系颜料、苝系颜料、硫靛系颜料、喹酞酮系颜料、金属络合物颜料等。这些颜料可以单独使用，也可以将2种以上组合使用。

作为染料，可使用例如偶氮系、蒽醌系、吖嗪系等油溶性染料。

优选相对于油墨总量含有0.01～20重量％的范围的着色剂。

使用颜料作为着色剂时，为了使油相中的颜料良好地分散，优选在油相中添加颜料分散剂。作为本发明可以使用的颜料分散剂，只要是可以使颜料在溶剂中稳定地分散的，就没有特别限定，可适当使用例如，含羟基羧酸酯、长链聚氨基酰胺与高分子量酸酯的盐、高分子量聚羧酸的盐、长链聚氨基酰胺与极性酸酯的盐、高分子量不饱和酸酯、高分子共聚物、改性聚氨酯、改性聚丙烯酸酯、聚醚酯型阴离子系活性剂、萘磺酸福尔马林缩合物盐、聚氧乙烯烷基磷酸酯、聚氧乙烯壬基苯基醚、聚酯多元胺、十八烷胺乙酸酯等，其中优选使用高分子分散剂。

作为分散剂的具体例子，列举出日本Lubrizol公司制造的“SOLSPERSE 5000(酞菁铵盐系)、13940(聚酯胺系)、17000、18000(脂肪酸胺系)、11200、22000、24000、28000”(均为商品名)、Efka CHEMICALS公司制造的“Efka400、401、402、403、450、451、453(改性聚丙烯酸酯)、46，47，48，49，4010，4055(改性聚氨酯)”(均为商品名)、花王公司制造的“DEMOLP、EP、POIZ 520、521、530、HOMOGENOL L-18(聚羧酸型高分子表面活性剂)”(均为商品名)、楠本化成公司制造的“DISPARLON KS-860、KS-873N4(高分子聚酯的胺盐)”(均为商品名)、第一工业制药公司制造的“DISCOL202、206、OA-202、OA-600(多链型高分子非离子系)”(均为商品名)等。

颜料分散剂的含量只要是可以将上述颜料充分地分散到油相中的量就可以，可以适当设定。

作为非离子性表面活性剂，没有特别限制，可列举出例如脱水山梨醇单月桂酸酯、脱水山梨醇棕榈酸酯、脱水山梨醇单硬脂酸酯、脱水山梨醇三硬脂酸酯、脱水山梨醇单油酸酯、脱水山梨醇倍半油酸酯等脱水山梨醇高级脂肪酸酯、脂肪酸甘油酯、聚甘油脂肪酸酯、脂肪酸二甘油酯、以及高级醇、烷基苯酚、脂肪酸等的环氧乙烷加成物等。

这些当中，特别优选可在水多的体系中形成稳定的油包水(W/O)型乳液的聚甘油脂肪酸酯。这里所说的聚甘油脂肪酸酯是指通过甘油的脱水缩合而得到的聚甘油与脂肪酸的酯化物。聚甘油脂肪酸酯中，优选甘油缩合量为4～12摩尔，优选数摩尔(例如1～10摩尔)的高级脂肪酸与其生成酯键。作为高级脂肪酸，优选碳原子数8～24的脂肪酸，更优选羟基脂肪酸。作为优选的羟基脂肪酸，列举出蓖麻油酸、1，2-羟基十二烷酸、羟基肉豆蔻酸、羟基棕榈酸、羟基硬脂酸、羟基二十二烷酸、羟基十三烷酸、羟基十五烷酸、羟基十七烷酸、羟基十八烷酸、羟基十九烷酸、羟基二十烷酸、反蓖麻酸等。作为优选的聚甘油脂肪酸酯的具体例子，列举出聚蓖麻油酸十甘油酯、聚蓖麻油酸六甘油酯等。

从易形成油包水(W/O)型乳液的观点出发，非离子性表面活性剂的HLB优选为3～8，从印刷浓度变高的观点出发，更优选为3～5。

本发明中的非离子系表面活性剂的使用量相对于油墨总量，以固体成分重量比计，优选为0.5～40质量％，更优选为1.0～15质量％，进一步优选为2.0～12质量％。该使用量不足0.5质量％时，不能期待乳液的保存稳定性的提高。另外，该使用量超过40质量％时，粘度变高，不适于喷墨用途。

可以如下调制油相，例如将全部成分一起或者分批投入珠磨机等公知的分散机中进行分散，根据需要，通过膜滤器等公知的过滤机来进行调制。例如，预先调制由一部分溶剂和全部的颜料以及颜料分散剂均匀混合而成的混合液，通过分散机进行分散，然后在该分散液中添加剩余成分，通过过滤机，从而进行调制。

水相是将金属盐溶解在水中而构成的。在本发明中，作为该金属盐，使用选自钾和钙中的至少一种金属的盐，优选使用钙盐。这些金属盐优选为氯化物。这些金属盐具有使乳液稳定化而不提高乳化油墨的粘度的效果。从乳液的保存稳定性的提高效果高的观点出发，这些金属盐当中，特别有优选氯化钙。

水相还可根据需要含有电解质、保湿剂、水溶性高分子、水包油(O/W)型树脂乳液、防霉剂、防腐剂、pH调节剂、防冻剂等。

本发明的喷墨用油包水(W/O)型乳化油墨可以通过将上述的油相和水相混合、乳化来进行制造。水相和油相可以是预先分别调制之后在油相液中添加水相液而使其乳化，还可以是在水相中一起添加或者分别添加构成油相的成分之后使其乳化。制造时可以使用分散混合机、均质混合机等公知的乳化机。经乳化分散的水相的粒径优选具有0.1～2.0μm的粒度分布。

本发明的喷墨油墨按照40～99质量％油相、60～1质量％水相进行配合。水相的比率超过60质量％的话，难以形成油包水(W/O)型乳液。水相的比率不足1质量％时，印刷浓度变低，印刷物有可能产生透印。通常，水相的比率变高的话，有油墨粘度上升的趋势，因此优选的两相的配合比率是油相为55～99质量％、水相为45～1质量％。

这样操作所得到的本发明的喷墨用油包水(W/O)型乳化油墨在23℃的粘度优选设定为3～100mP·S的范围，更优选设定为5～30mPa·S的范围，特别优选设定为10～20mPa·S的范围。油墨的粘度可以通过调节油相的构成成分的种类以及量、水相的量、金属盐的含量来进行调整。通常，水相的量和/或非离子表面活性剂的量越少，油墨的粘度越降低，但存在乳液的保存稳定性降低的倾向。本发明中，通过在水相中添加上述特定的金属盐，可得到即便在水相的含量低的区域也可以维持乳液的保存稳定性、且低粘度的油包水(W/O)型乳化油墨。

实施例

以下，通过实施例详细说明本发明，但本发明并不限于该实施例。

实施例1～5、比较例1～5

使用高速均质机(MICROTECC O.，LTD.制造的PHYSCOTRON)，边以3000rpm搅拌5分钟，边在表1或表2所示的组成的油相中滴加表1或表2所示的水相成分直到变成该表所示的比例，然后以10000rpm搅拌5分钟，从而调制油包水(W/O)型乳化油墨。另外，表1和表2中的各成分的配合量以质量％表示。

对于上述实施例和比较例中分别得到的喷墨油墨，通过以下方法进行乳液的粘度和保存稳定性的评价。这些评价结果在表1和表2中示出。

(1)油墨的粘度

使用HAAKE公司生产的RS75 Rheo Stress进行测定。

另外，表1和表2所示的粘度的比率是相对于该表所示的各比较例的比率。

(2)油墨的保存稳定性

将调制后的油墨在室温下放置，目视观察该乳液的状态，按照下述基准进行评价。

××：1小时、水相分离。

×：数小时、水相分离。

△：1天、水相分离。

○：1周、水相分离。

◎：1个月以上稳定。

另外，表1和表2记载的原材料的记号如下。

MA-8(商品名)：三菱化学公司制造的炭黑。

SOLSPERSE13940：Lubrizol公司制造的颜料分散剂SOLSPERSE 13940(商品名)。

AF-7(商品名)：新日本石油公司制造的石油系烃溶剂。

单油酸脱水山梨醇酯(HLB4.3)：Nikko Chemicals Co.，Ltd.制造的NIKKOL SO-10V(商品名)。

聚蓖麻油酸六甘油酯(HLB3.5)：Nikko Chemicals Co.，Ltd.制造的NIKKOL Hexaglyn PR-15(商品名)。

由表1的结果可知，实施例1～5的情况下，通过将钾盐或钙盐添加到水相中，可以将粘度上升抑制得较少，并且改善保存稳定性。另外，使用聚甘油脂肪酸酯作为非离子性表面活性剂、并使用钙盐作为金属盐的实施例4和5，保存稳定性显著提高。

与此相对，比较例1～3是水相不含金属盐的例子，虽然油墨粘度被维持得较低，但保存稳定性差。比较例4是使用硫酸镁作为被添加到水相中的金属盐的例子，但油墨粘度的上升显著，而且保存稳定性也差。比较例5是使用硫酸钠作为被添加到水相中的金属盐的例子，虽然油墨粘度被维持得较低，但保存稳定性非常差。

工业上的可利用性

本发明的喷墨用油包水(W/O)型乳化油墨为低粘度并且保存稳定性优异，因此在喷墨印刷的领域，尤其可以作为采用line head型喷墨方式的商业打印机的油墨而使用。

Claims (7)

1.一种喷墨用油包水(W/O)型乳化油墨，所述喷墨用油包水(W/O)型乳化油墨是使用非离子性表面活性剂将水相和油相乳化而成的，该水相含有金属盐，该金属盐的金属为选自钾和钙中的至少一种。

2.根据权利要求1所述的喷墨用油包水(W/O)型乳化油墨，前述金属盐是钙盐。

3.根据权利要求2所述的喷墨用油包水(W/O)型乳化油墨，前述金属盐是氯化钙。

4.根据权利要求1～3任一项所述的喷墨用油包水(W/O)型乳化油墨，前述非离子性表面活性剂是聚甘油脂肪酸酯。

5.根据权利要求4所述的喷墨用油包水(W/O)型乳化油墨，其由40～99质量％油相和60～1质量％水相构成，相对于油墨总量含有0.5～40质量％前述聚甘油脂肪酸酯。

6.根据权利要求5所述的喷墨用油包水(W/O)型乳化油墨，前述聚甘油脂肪酸酯是聚甘油与羟基脂肪酸的酯化物。

7.根据权利要求5所述的喷墨用油包水(W/O)型乳化油墨，所述油墨在23℃下的粘度为3～100mP·S。