CN1051568C - 蜡纸印刷乳状油墨 - Google Patents
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Abstract
一种油包水型蜡纸印刷乳状油墨，它在油相中包括基于水相重量的1-50%重量的、初始蒸馏温度为275℃或更高和粘度为10mm2/s.40℃或更低的挥发性溶剂，且油相/水相的重量比为20-50/80-50。
Description
本发明涉及蜡纸印刷乳状油墨。更特别的，本发明涉及油包水型蜡纸印刷乳状油墨，该油墨在空气中长期放置粘度改变小，难闻的气味小，毒性小。
蜡纸印刷是一种印刷方法，其中给蜡纸印刷样纸打孔，迫使油墨通过在蜡纸印刷样纸上形成的钻孔，将油墨印刷到待印刷物体如纸上。
到现在为止，油包水型乳状油墨已用于蜡纸印刷油墨，在油包水型乳状油墨的油相中含有挥发性溶剂、不挥发性的溶剂、树脂、染色剂和表面活性剂，乳状油墨的水相含有电解质，防冻剂和防腐剂。
当把这种油墨长期放在空气中时，从油相分散挥发的组份，从水相分散水。而从油相分散的易挥发组份的量由乳状油墨的温度来决定，从水相分散的水的量由环境的绝对湿度来决定。
因此，从油相和水相分散的挥发溶剂和水的量依赖于温度和绝对湿度而变化。因此，要获得在空气中长期放置时具有良好稳定性的乳状油墨是很困难的。
为了解决这个问题，已提出了几种方法，其中，控制用于油包水型乳状油墨的挥发溶剂蒸馏时的沸点或初馏点的范围。例如，在未审查的日本专利公开号No.61-255967中，控制所用挥发溶剂的沸点在180～270℃的范围。在未审查的日本专利公开号No.5-125320中，控制蒸馏时初馏点从150-210℃的范围。在温度0-40℃，在这些方法中所用的大量的挥发性溶剂分散到空气中，在进行蜡纸印刷时，分散的水量随挥发溶剂分散量的增加而增加。由于伴随着分散作用的油墨的组份的改变，因此，挥发溶剂和水分散后的乳状油墨显示类似于只包括油相的油墨的性能，而且分散后的油墨易于引起透印。同样地，在油墨的油相中的颜料含量增加，因此印刷浓度增加的趋势比使用前没有长期放置的乳状油墨的印刷浓度的增加的趋势要高。
尤其是，当蒸馏的初馏点选择在150-210℃的范围时，易挥发溶剂分散的量增加，随着溶剂的分散，分散大量的水，导致印刷品表面上显著的变化。
此外，为了当油墨留在印刷纸页上时不堵塞在打孔的蜡纸印刷纸页上的钻孔，当用非挥发性的溶剂而不用挥发的溶剂制备蜡纸印刷乳状液时，在乳状油墨中，只有水的分散可降低油墨的粘度，并且由于传递油墨的量增加，容易产生印刷图象的印流和油墨的透印。
由于蜡纸印刷易于操作，蜡纸印刷应用的范围很宽，包括办公文件，消除蜡纸印刷油墨的讨厌气味是很需要的。
本发明的目的是解决上述提到的现有技术问题，并且提供一种在油墨组分中，当油墨放置在空气中时挥发性溶剂的分散可以被排除的蜡纸印刷油墨；并提高印刷浓度，减少透印和油墨的印流；除去讨厌的气味，毒性和溶剂对皮肤的刺激。
本发明涉及油包水型蜡纸印刷油墨，该油墨在油相中包含基于水相重量的、1-50％(重量)的初始蒸馏温度为275℃或更高的易挥发性溶剂，该油墨的粘度为10mm2/s·40℃或低于此值，油相/水相重量比为20-50/80-50。
在易挥发性溶剂中，优选芳族组分的含量为1％(重量)或更低。
本发明的蜡纸印刷乳状油墨的粘度优选在25℃下用扩散值(spread-o-meter value)(1分钟后的直径)表示为27至38mm。
本发明的油包水型乳状油墨可通过向20-50％重量的油相中逐渐加入80-50％重量的水相中以形成乳状液而制备成。在油相中，含有挥发性溶剂，非挥发性溶剂和乳化剂。当需要时，在油相中也可含有树脂。在水相中，当需要时可以加入水溶性的添加剂，如：润湿剂，水溶性树脂，电解质，防霉剂，抗氧剂，和防冻剂。在油相/水相中可加入染色剂。
本发明中，挥发性溶剂具有的初始蒸馏温度为275℃或更高，优选275-310℃，粘度为10mm2/s·40℃或低于此值，优选在0.1-6mm2/s·40℃，在以水相的重量为基准来计量含有的比例为1-50％重量，优选比例为3-20％重量。
当初始蒸馏温度低于275℃时，在温度低于40℃，则挥发性溶剂的分散量增加，并且伴随着挥发性溶剂的分散，从水相中的水的分散也增加。因此，挥发性溶剂和水分散后的油墨具有与只包括含有不挥发性溶剂的油相的油墨类似的性能，会发生大量印流。在本发明中，由于通过选择初始蒸馏温度为275℃或高于此值的挥发性溶剂作为溶剂，则可以降低挥发性溶剂的分散和最大限度地消除伴随着挥发性溶剂的分散而进行的水的分散作用，当在空气中长期放置时，可以降低乳状油墨组成的变化。必须在温度低于40℃控制挥发性溶剂分散的理由在于，蜡纸印刷实际上是在温度低于40℃下的环境下进行。
当挥发性溶剂的粘度超过10mm2/s·40℃时，用溶剂制备的乳状油墨的粘度变高，油墨的流动性变坏，从而，该乳状油墨不适于蜡纸印刷。
基于水相的重量，当掺混的挥发溶剂的量小于1％重量时，所获得的乳状油墨的粘度变高，油墨的流动性变坏，当放置时，油墨的粘度显著降低，由于油墨的传递量增加，易发生印刷图象的印流和油墨的透印。另外，当掺混的挥发溶剂的量超过50％重量时，油相的粘度降低，所获得的乳状油墨的粘度太低，传递油墨的量增加。结果是，导致高印刷浓度，并产生透印和印流。
本发明所用的挥发性溶剂具有的初始蒸馏温度为275℃或更高，粘度为10mm2/s·40℃或更低，例如，下列示出的：Exxon Chemical Japan Ltd.的产品：
商品名：Exxsol-D130：初始蒸馏温度：277℃；粘度：3.8mm2/s·40℃NIPPON OIL COMPANY LTD.的产品：
商品名：Teclean N-28：初始蒸馏温度：277℃；粘度：4.2mm2/s·40℃
商品名：Teclean N-30：初始蒸馏温度：296℃；粘度：5.5mm2/s·40℃
商品名：Teclean N-32：初始蒸馏温度：317℃；粘度：7.5mm2/s·40℃
商品名：Teclean N-33：初始蒸馏温度：325℃；粘度：10.0mm2/s·40℃
商品名：AF-5：初始蒸馏温度：279℃；粘度：4.2mm2/s·40℃
商品名：AF-6：初始蒸馏温度：301℃；粘度：5.6mm2/s·40℃
在本发明中，挥发性溶剂中的芳族组分的含量优选接近于1％重量或更低。当挥发性溶剂中的芳族组分的含量超过1％重量时，溶剂会发出芳族组分特有的难闻气味，因此，优选其含量尽可能少。
本发明乳状油墨的粘度优选在25℃下，优选用扩散值(1分钟后的直径)表示为27-38mm，更希望为29-35mm。当扩散值小于27mm时，油墨的流动性差，当实施蜡纸印刷时，传递的油墨量变小，在某些情况下，降低了印刷材料的印刷浓度。相反，当其值超过38mm时，油墨的粘度过低，传递的油墨量增加，印刷材料的印刷浓度过高，在该环境下引起透印和印流。
作为油相的不挥发溶剂，可以使用的油为，例如橄榄油，蓖麻油，锭子油，摩托车油、生菜油。
作为乳化剂，可优选使用非离子表面活性剂，它包括脱水山梨醇高级脂肪酸酯(例如：脱水山梨醇单月桂酸酯，脱水山梨醇单棕榈酸酯，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，和脱水山梨醇倍半油酸酯)，脂肪酸单甘油酯(例如：油酸单甘油酯，和油酸二甘油酯)，和环氧乙烷与多羟基醇，烷基酚或脂肪酸的加合物。
当油相含有染色剂时，为了保证油墨固着到纸上，还要优选树脂存在于油相中。该树脂包括酚树脂，马来树脂，石油树脂和醇酸树脂。另外，当水相含有染料时，利用在油相中含有染色剂情况下的相同理由，还优选树脂存在于水相中。
作为树脂，可提出的有水可分散的树脂和水溶性树脂。水可分散的树脂包括聚乙酸乙烯酯，乙烯-乙酸乙烯酯共聚物，乙酸乙烯酯-丙烯酸酯共聚物，聚甲基丙烯酸酯，聚苯乙烯，苯乙烯-丙烯酸酯共聚物，苯乙烯-丁二烯共聚物，1，1-二氯乙烯-丙烯酸酯共聚物，聚氯乙烯，氯乙烯-乙酸乙烯酯共聚物，和聚氨酯。水溶性的树脂包括聚乙烯醇，甲基纤维素，羧甲基纤维素，羟甲基纤维素，聚乙烯基吡咯烷酮，乙烯-乙烯醇共聚物，聚环氧乙烷，阿拉伯树胶，淀粉和水溶性的聚氨酯。
在本发明中，在油相和/或水相可以含有染色剂。染色剂包括碳黑类，例如：炉法碳黑，灯黑，和亮猩红，金属类如：铜，铁，氧化铁和碳酸钙，金属氧化物类，有机颜料类如：偶氮，花青，二烷，和喹吖啶酮颜料。
就润湿剂而论，在水相根据需要加入，改变水从水相中的分散速率，润湿剂的优选加入量取决于本发明所用的挥发性溶剂的分散速率。润湿剂包括多羟基醇类，例如：1，2-亚乙基二醇，丙二醇，二甘醇，和甘油。
由于当乳状油墨长期放置在空气中时，挥发溶剂的分散小，因此本发明的蜡纸印刷乳状油墨能伴随挥发性溶剂的分散而消除水分散。由此，按照本发明，提供一种蜡纸印刷乳状油墨，当该乳状油墨长期放置时，油墨的性能改变很小，因此油墨具有良好的稳定性。
此外，按照本发明，提供一种蜡纸印刷油包水型乳状油墨，该油墨长期放置时，能降低印刷浓度的变化，降低透印，印流和纸的损失，这是因为即使乳状油墨在蜡纸印刷机中长期放置时，挥发性溶剂的分散小及乳状油墨的组分的变化小。更进一步，通过本发明可以提供具有低的讨厌气味和低毒的蜡纸印刷乳状油墨。再进一步，本发明可以提供对于蜡纸印刷具有良好可印性的油墨。
现在，参照实施例和对比实施例进一步详细描述本发明。然而，应当理解，本发明的内容不受这些具体实施例的限制。在实施例中，除非另外作特别的说明，“份”均指“重量份”。
在实施例1-5和对比实施例1-3，5和6中使用的挥发性溶剂的商品名，初始蒸馏温度，粘度和芳族组份的含量列在表1中。
表1
*1：Exxon Chemical Japan Ltd.的产品*2：NIPPON OIL COMPANY LTD.的产品*3：NIPPON OIL COMPANY LTD.的产品实施例1-4和对比实施例1-5
| 挥发性溶剂的商品名 | 初始蒸馏温度(℃) | 粘度(mm2/s/40℃) | 芳族组份的含量(％重量) | |
| 实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5对比实施例1对比实施例2对比实施例3对比实施例5对比实施例6 | EXXSOL-D130AF-5Teclean N-30AF-6EXXSOL-D130EXXSOL-D80*1Solvent No.4*2Ink oil No.11*3AF-6EXXSOL-D80 | 277279296301277204235276301204 | 3.84.25.55.63.81.72.718.05.61.7 | 0.8小于1.0小于1.0小于1.00.80.0118.016.0小于1.00.01 |
使用表2中所示的配方，通过下述步骤，制备9种乳状油墨：
首先，分别加入醇酸树脂，炉法碳黑，脱水山梨醇单油酸酯，摩托车油(No.40)，和表1所示的挥发性溶剂中的一种。然后，将他们进行充分地混合，用三辊进行充分捏合，用搅拌器进行充分搅拌，同时，渐渐加入包括水和1，2-亚乙基二醇的水溶液，分别制成油包水型乳状油墨。实施例5和对比实施例6
用表2中所示的配方，通过下述步骤，制备两种乳状油墨：
首先，分别加入去离子水，1，2-亚乙基二醇，炉法碳黑，和聚乙烯吡咯烷酮(BASF的产品；商品名Luviskol K17)，充分地混合，用球磨机分散，以制备水相。另外，分别加入摩托车油(No.40)，脱水山梨醇单油酸酯，和表1所示的挥发性溶剂中的一种，进行充分地搅拌，以制备油相。然后，用搅拌器搅拌油相，同时，渐渐加入由上述步骤所制成的水相，分别制备油包水型乳状油墨。
对乳状油墨的测试方法
通过使用在实施例1-5和对比实施例1-6中所得到的每种油包水型蜡纸印刷乳状油墨，借助于蜡纸印刷机，Risograph RC115D(注册商标，Riso Kagaku Corporation的产品)对放置之前或在高温高湿气氛下，如35℃和70％RH，放置120小时之后的各乳状油墨进行印刷试验，并将所得结果列于表3。
用下面的方法实施印刷测试，以确定或测定印刷材料的印刷浓度；油墨的透印性能，印流性能和讨厌的气味；直到可获得普通印刷浓度而印的纸页数(废纸页数)。
在环境温度25℃，用扩散仪测定乳状油墨的粘度。
(1)印刷浓度：用Macbeth反射密度计(RD-920，由MacbethCo.生产)测定印刷材料结硬部分的印刷浓度。
(2)透印性能：通过用有许多结硬部分的原稿，连续印刷30页纸，没有显示透印的乳状油墨是○(圈)级，但是显示透印的乳状油墨是×(交叉号)级。
(3)印流性能：通过用有许多微小书写符号的原稿印刷。用倍率为100的显微镜观察印流状况。在印刷材料上的印流很小的情况下，用符号○(圈)表示对油墨的评价，而当观察到大量印流的情况下，则用符号×(交叉号)表示。
(4)讨厌的气味：用鼻子感觉印刷的材料时，没有发出味道的，油墨是○(圈)级，但是，印刷材料发出气味的，油墨是×(交叉号)级。
(5)损失的纸页数：把每种乳状油墨放在高温和高湿的环境如35℃和70％RH中120小时后，用钻孔的蜡纸印刷纸页进行印刷。在所用的油墨还没有以相同的印刷浓度置留的这段时间里计数所用废纸的数，将其表示为损失纸页数。
从下面表3的结果可以看出，本发明的油包水型乳状油墨，在空气中长期放置前或后，其印刷性能良好。
表2
| W/O型乳状油墨的组分(重量份) | 实施例 | ||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |||
| 油相 | 挥发性溶剂 | 参考表1 | 6.0 | 7.0 | 10.0 | 5.0 | 9.0 |
| 非挥发性溶剂 | 摩托车油(No.40) | 11.0 | 10.0 | 12.0 | 7.0 | 15.0 | |
| 乳化剂 | 脱水山梨醇单油酸酯 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | |
| 树脂 | 醇酸树脂 | 7.0 | 7.0 | 7.0 | 7.0 | - | |
| 染色剂 | 炉法碳黑 | 4.0 | 4.0 | 4.0 | 4.0 | - | |
| 水相 | 染色剂 | 炉法碳黑 | - | - | - | - | 4.0 |
| 水 | 去离子水 | 60.0 | 60.0 | 55.0 | 63.0 | 58.0 | |
| 分散剂 | 聚乙烯吡咯烷酮 | - | - | - | - | 2.0 | |
| 润湿剂 | 1，2-亚乙基二醇 | 10.0 | 10.0 | 10.0 | 12.0 | 10.0 | |
表2(续)
| W/O型乳状油墨的组分(重量份) | 对比实施例 | |||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | |||
| 油相 | 挥发性溶剂 | 参考表1 | 5.0 | 6.0 | 6.0 | - | 28.0 | 4.0 |
| 非挥发性溶剂 | 摩托车油(No.40) | 10.0 | 10.0 | 11.0 | 17.0 | 4.0 | 17.0 | |
| 乳化剂 | 脱水山梨醇单油酸酯 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | |
| 树脂 | 醇酸树脂 | 9.0 | 8.0 | 7.0 | 7.0 | 7.0 | - | |
| 染色剂 | 炉法碳黑 | 4.0 | 4.0 | 4.0 | 4.0 | 4.0 | - | |
| 水相 | 染色剂 | 炉法碳黑 | - | - | - | - | - | 4.0 |
| 水 | 去离子水 | 60.0 | 60.0 | 60.0 | 60.0 | 45.0 | 61.0 | |
| 分散剂 | 聚乙烯吡咯烷酮 | - | - | - | - | - | 2.0 | |
| 润湿剂 | 1，2-亚乙基二醇 | 10.0 | 10.0 | 10.0 | 10.0 | 10.0 | 10.0 | |
表3
| 实施例 | ||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | ||
| 乳状油墨放置前 | 印刷浓度 | 1.06 | 1.12 | 1.15 | 1.01 | 1.25 |
| 透印 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | |
| 印流 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | |
| 印刷纸页的气味 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | |
| 乳状油墨放置后 | 印刷浓度 | 1.12 | 1.18 | 1.18 | 1.03 | 1.31 |
| 透印 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | |
| 印流 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | |
| 损失纸页的数 | 15 | 20 | 20 | 25 | 10 | |
| 扩散值(Spread-o-meter)(在25℃，1分钟后的直径) | 31.0 | 31.5 | 33.0 | 30.0 | 31.5 | |
表3(续)
| 对比实施例 | |||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | ||
| 乳状油墨放置前 | 印刷浓度 | 1.18 | 1.14 | 0.75 | 0.70 | 1.40 | 1.28 |
| 透印 | ○ | ○ | ○ | ○ | × | ○ | |
| 印流 | ○ | ○ | ○ | ○ | × | ○ | |
| 印刷纸页的气味 | ○ | × | × | ○ | ○ | ○ | |
| 乳状油墨放置后 | 印刷浓度 | 0.81 | 0.79 | 0.85 | 1.02 | 1.45 | 0.95 |
| 透印 | × | × | ○ | × | × | ○ | |
| 印流 | × | × | ○ | × | × | ○ | |
| 损失纸页的数 | 120 | 130 | 20 | 30 | 30 | 100 | |
| 扩散值(Spread-o-meter)(在25℃，1分钟后的直径) | 33.0 | 32.5 | 26.0 | 25.5 | 39.0 | 32.0 | |
Claims (1)
1.一种油包水型蜡纸印刷乳状油墨，它在油相中包括基于水相重量的6.6～15.4％重量的、初始蒸馏温度为275℃或更高和粘度为10mm2/s·40℃或更低的挥发性溶剂，并且油相/水相的重量比为25～35/75～65，其中，在挥发性溶剂中芳族组分的含量是1％重量或更低并且在25℃以1分钟后的直径这一扩散值表示的乳状油墨的粘度为27-38mm。
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