CN1052256C - 型板印刷用乳化油墨 - Google Patents

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Abstract

公开了一种型板印刷用乳化油墨，其水相存在于油相中，且优选含有一种分散于带有叔胺化合物的水相中的水不溶性着色剂。

Description

型板印刷用乳化油墨
本发明涉及型板印刷用乳化油墨(以下称作型板印刷乳化油墨)。更具体地说，本发明涉及具有优异的乳液稳定性、干燥性能和温度适应性，在印刷时具有高印刷浓度，以及具有减少的洇色和穿透的型板印刷乳化油墨。
在型板印刷中，首先通过使用具有穿孔部分的型板印刷板进行制版，然后使油墨从穿孔部分挤出，印刷到待印刷体如一片纸的表面上。这种型板印刷易于制版，因而受到广泛应用。
对于型板印刷，通常使用油包水(W/O)型乳化油墨，而且在W/O型乳化油墨的油相中含有颜料作色料(着色剂)(未审查的日本专利公报Nos.61-255967，64-14284，4-132777和5-117565)。
当W/O型乳化油墨印刷在待印刷体如纸的表面上时，乳液的外相—油相首先渗入待印刷体，然后乳液的内相—水相渗入待印刷体或在待印刷体上散开。
因为在常规W/O型乳化油墨中颜料包含在油相中，所以油墨的渗透慢。
在常规W/O型乳化油墨中油相包含一种树脂组分，以将颜料分散于油相中并改进颜料在待印刷体表面上的固定。然而，在现有技术中常将高分子化合物用作该树脂组分，因此油墨的渗透变低；即使渗透也易于发生洇色；油墨组分如颜料渗入待印刷体内部；以及油墨易于发生穿透。
此外，因含于油相中的树脂组分受温度影响粘度变化大，所以难以确保油墨对温度波动的粘度稳定性。
另一方面，尽管必须使用分散剂来使水不溶性着色剂如颜料稳定而精细地分散于水相，但当该分散剂存在于水相中时，乳液易于破乳，因而不能获得稳定的W/O型乳化油墨。
本发明的目的是提供一种解决了上述问题，改进了乳液稳定性、干燥性能和油墨的温度适应性，且在印刷到待印刷体上时具有高印刷浓度，洇色和油墨的穿透得以减少的型板印刷乳化油墨。
本发明涉及一种水相存在于油相中且在水相中含有叔胺化合物的型板印刷乳化油墨。
胺类化合物优选为水溶性高分子化合物。
在本发明的乳化油墨中，水不溶性着色剂可包含在油相和/或水相中。然而，它优选分散在带有叔胺化合物的水相中。
此外，优选本发明的型板印刷乳化油墨中的油相不含树脂组分。
因为W/O型乳化油墨中的油相(外相)的各组分和水相(内相)的各组分相比具有较高渗透性和较低表面张力，因此油相组分先于水相组分渗入待印刷体，然后水相组分渗入待印刷体或在待印刷体上散开。
因为本发明的W/O型乳化油墨优选在水相中含有一种水不溶性着色剂，所以在油相中无需加入水不溶性着色剂本身或一种用以将水不溶性着色剂分散在油相中或将该水不溶性着色剂固定于待印刷体上的树脂组分。因此，未妨碍油相组分在待印刷体中的渗透；改善了油墨的渗透性；而且还改善了油墨的干燥性能。
此外，因为不必在油相中加入树脂组分，所以能降低油墨的温度依赖性，因此可使油墨的供给对温度变化稳定。
另一方面，水相组分难以渗入待印刷体的内部，被保持在待印刷体的表面并在其上干燥。
油墨因待印刷体的毛细现象而发生洇色。在这方面，因为油相组分因毛细现象而先于水相组分渗入待印刷体，所以水相组分难以渗入。
结果，在本发明中待印刷体表面的印刷浓度增加，而油墨的穿透和洇色得以防止。
通过使用叔胺化合物作分散剂，可以精细且稳定地将水不溶性着色剂分散于水相中，以改善图象性能并获得乳液稳定性优异的W/O型乳化油墨。
当使用常规的在其分子中具有一个官能基团如羧基和磺酸基并因此被吸附于颜料表面上的高分子化合物时，乳液易于破乳。这被认为是基于常规的高分子化合物吸附在油相和水相之间的界面上并因此显著降低乳液的稳定性这一事实。
用于本发明的叔胺化合物在其分子中具有一个或多个下式所示的键：叔胺化合物的具体例子包括如下：聚乙烯吡咯烷酮聚氮丙啶醇胺盐
Figure C9511531500063
其中R1，R2和R3代表相同或不同的烷基，而M代表金属盐，和聚-N-丙烯酰基吡咯烷
Figure C9511531500064
对用于本发明的叔胺化合物的量并不具体限定。然而，因为叔胺化合物优选为高分子化合物，当用量增加时，增稠效果显著变高。在此情况下，优选根据分散剂类型将该分散剂的量选择在适当量上，因为以能将水不溶性着色剂精细且稳定地分散于水相中的最小量使用该分散剂就足够了。
具体来说，当叔胺化合物特别用来分散水不溶性着色剂时，本发明中加入的叔胺化合物的量以乳化油墨总重量计优选为0.1-10％(重量)，更优选为0.3-3％(重量)。
用于本发明的水不溶性着色剂的类型并无特别限制，可使用传统的颜料。然而，优选使用对水(主溶剂)具有良好亲和性的颜料。
着色剂的具体例子包括作单色的炭黑如炉法炭黑、灯黑、乙炔黑和槽法炭黑，金属或金属氧化物如铜、铁、氧化钛和碳酸钙，以及有机颜料如偶氮、菁、二噁嗪或喹吖酮型颜料。
从防止乳液破乳的观点来看，水不溶性着色剂的平均粒径优选小于10μm，更优选小于3μm。
待加入的水不溶性着色剂的量以乳液总重量计优选为1-30％(重量)，更优选为3-10％(重量)。
在本发明乳液的水相中，优选加入水包油(O/W)型树脂乳液和/或水溶性树脂。通过向水相中加入O/W型乳液和/或水溶性树脂，可改善水不溶性着色剂对待印刷体如一张纸的固定性能。
O/W型树脂乳液包括含有聚乙酸乙烯酯、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、偏氯乙烯-丙烯酸酯共聚物、聚氯乙烯、氯乙烯-乙酸乙烯酯共聚物或聚氨酯的树脂乳液。
水溶性树脂包括聚乙烯醇、甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟甲基纤维素、聚乙烯吡咯烷酮、乙烯-乙烯醇共聚物、聚氧化乙烯、聚乙烯醚、聚丙烯酰胺、阿拉伯树胶、淀粉和水溶性聚氨酯。
按固体组分计算，这些树脂组分的加入量以乳化油墨的总重量计优选为少于20％(重量)，更优选少于10％(重量)。
当树脂组分的加入量超过20％(重量)时，当制版后将型板长期放置时，油墨可在型板的穿孔部分上形成膜，而该膜可能阻止油墨通过。
若需要，可以向水相中加入水溶性添加剂如润湿剂、电解质、防霉剂、抗氧剂、水蒸发防止剂。
本发明的油相可含有不挥发性溶剂、挥发性溶剂或乳化剂。
不挥发性溶剂包括矿物油如马达油、锭子油、机油和液体石蜡，以及植物油如橄榄油、蓖麻油、色拉油。
挥发性溶剂包括公知的矿物油型溶剂和植物型溶剂。这些溶剂的使用比(不挥发性溶剂/挥发性溶剂)随油相对水相的比率而不同，但优选为50-95/50-5(重量)。
乳化剂用来形成W/O型乳液，且优选使用非离子表面活性剂。作为表面活性剂，可以例举脱水山梨醇高级脂肪酸酯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，脂肪酸二甘油酯，例如高级醇、烷基酚、脂肪酸的氧化乙烯加合物。
本发明的W/O型乳化油墨可通过将90-30％(重量)的水相组分逐渐加到10-70％(重量)的油相组分中形成乳液而生产。
根据本发明，可获得能提供高印刷浓度且油墨的穿透和洇色得以减小的W/O型乳化油墨，因为该油墨在其水相中含有水不溶性着色剂。另外，根据本发明，可获得乳化性和可分散性优异的W/O)型乳化油墨，因为该水不溶性着色剂分散在带有叔胺化合物的水相中。
此外，本发明的乳化油墨不需要将用来改善着色剂的可分散性和固定性的树脂组分分散在其油相中，因为油相中不存在着色剂。因此，根据本发明，可获得改善了对待印刷体的渗透性和油墨的干燥能力且减小了粘度因温度波动的变化的W/O型乳化油墨。
下面参照所附实施例和比较例详细描述本发明。然而，应当理解，这些实施例并不限制本发明的范围。在实施例和比较例中，份数指重量份。实施例1
使用表1所示配方按如下方法制备一种W/O型乳化油墨：
用球磨机充分搅拌并分散去离子水，乙二醇，炉法炭黑和作分散剂的聚乙烯吡咯烷酮(BASF制造，商标名：Luviskol K17)。
将聚丙烯酸酯(乳液型)加到分散液中，再次搅拌混合物，制备出水相。
然后充分搅拌40号马达油，5号Nisseki溶剂和脱水山梨醇单油酸酯，制备出油相。
使用搅拌器、通过将水相逐步加到油相中来乳化所产生的油相，从而得到型板印刷乳化油墨。实施例2-4
按类似于实施例1的程序，制备三种型板印刷乳化油墨，不同的是在表1所示配方中使用聚氮丙啶(NIPPON SHOKUBAI Co.LTD.制造，商标名：Epomin SP-012)，醇胺盐(BYK ChemieJapan制造，商标名：Disperbyk-181)或聚-N-丙烯酰基吡咯烷。比较例1
使用表1所示配方按如下方法制备W/O型乳化油墨：
用三重辊压机充分搅拌醇酸树脂、炉法炭黑、40号马达油、5号Nisseki溶剂和脱水山梨醇单油酸酯，然后充分捏和，制备出油相。
然后，搅拌下逐渐将去离子水和乙二醇的混合溶液加到油相中，得到型板印刷乳化油墨。比较例2-4
重复实施例1，不同的是使用下列分散剂之一来获得三种型板印刷油墨：
比较例2：磺酸型高分子化合物(Kao Corporation制造，商品名：Demol RN)
Figure C9511531500101
(萘磺酸与甲醛水溶液的缩聚产物)比较例3：羧酸型高分子化合物(BFGoodrich制造，商品名：Carbopol 910)
Figure C9511531500102
比较例4：纤维素型高分子化合物(Shin-Etsu Chemical Co.，Ltd.制备，商品名：Metolose SM25)(甲基纤维素)
表1
                 W/O型乳化油墨组合物(重量份)   实施例1   实施例2   实施例3   实施例4    比较例1   比较例2   比较例3   比较例4
油相 不挥发性溶剂 40号马达油   13.0   13.0   13.0   13.0   8.0   13.0   13.0   13.0
挥发性溶剂 5号Nisseki溶剂   3.0   3.0   3.0   3.0   3.0   3.0   3.0   3.0
乳化剂 脱水山梨醇单油酸酯   2.0   2.0   2.0   2.0   2.0   2.0   2.0   2.0
树脂 醇酸树脂   -   -    -   -   10.0   -   -   -
水不溶性着色剂*1 炉法炭黑   -   -    -   -   4.0(0.5)   -   -   -
水相 水不溶性着色剂*1 炉法炭黑   4.0(0.1)   4.0(0.2)   4.0(0.1)   4.0(0.3)   -   4.0(0.1)   4.0(12.0)   4.0(0.1)
水 去离子水   66.0   71.0   66.0   71.0   67.0   66.0   61.0   71.0
分散剂   *2   1.0   1.0   1.0   1.0   -   1.0   1.0   1.0
O/W型树脂乳液 聚丙烯酸酯(固含量＝50％)   5.0   -   5.0   -   -   5.0   10.0   -
润湿剂 乙二醇   6.0   6.0   6.0   6.0   6.0   6.0   6.0   6.0
*1：( )表示通过使用离心式粒径测定装置(Horiba Co.，Ltd.制造的CAPA-700)测定的平均粒径(μm)。*2：分散剂类型
实施例1    聚乙烯吡咯烷酮
实施例2    聚氮丙啶
实施例3    醇胺盐
实施例4    聚-N-丙烯酰基吡咯烷
比较例1    不添加
比较例2    磺酸型高分子化合物
比较例3    羧酸型高分子化合物
比较例4    纤维素型高分子化合物[乳化油墨的测试]
使用在实施例1-4和比较例1-4中得到的各种型板印刷乳化油墨，通过型板印刷机Risograph RC115D(注册商标；Riso Ka-gaku Corporation的产品)进行型板印刷。测试这些油墨的乳化性和分散性能以及在被印物上的印刷浓度，油墨的穿透性能、洇色性能及温度适应性，这样得到的结果列于表2中。各性能由下述方法确定：
(1)乳化性：在油墨制备后立即用印刷机印刷时没分离成油相和水相的油墨评为○(圆圈)，但分离开的油墨评为×(十字号)。
(2)分散稳定性：油墨在70℃下放置1个月后，肉眼观察油墨的破乳状态，乳化油墨不破乳时评为○，破乳时评为×。
(3)印刷浓度：用OD计(Makbeth Co.制造的RD920)测定印刷的凝固(set-solid)部分的印刷浓度。
(4)穿透性能：用OD计(同上)测定印刷的凝固部分的背表面侧上的浓度。
(5)洇色性能：
用显微镜放大80倍观察附有油墨的部分的洇色状况。当几乎观察不到洇色时，评为○，而当洇色显著时评为×。
(6)温度适应性：在低温(5℃)下进行型板印刷，用OD计(同上)测定印刷的凝固部分的印刷浓度。
表2
                实施例                     比较例
   1     2     3     4     1     2     3     4
  乳化性    ○    ○     ○     ○     ○     ○     ○    ×
  分散稳定性    ○    ○     ○     ○     ○     ×     ×    ×
印刷浓度   1.18   1.15    1.20    1.13    1.08    1.18    1.08     -*1
  穿透   0.15   0.11    0.15    0.14    0.21    0.16    0.11     -*1
  洇色    ○    ○     ○     ○     ×     ○     ○     -*1
  温度适应性   1.14   1.09    1.11    1.05    0.88    1.13    0.96     -*1
*1：印刷评价不能进行，因为在乳化油墨加入印刷机后进行印刷
时乳化油墨分离为油相和水相。
从表2可以发现，与比较例1相比，在实施例1-4中，各乳化油墨的印刷浓度高，穿透性能和洇色优异，而且即使进行低温印刷，对印刷浓度的影响也较小。
在比较例2-4中，水相中分散有水不溶性着色剂，但没有使用叔胺。因此，比较例2-4的油墨易于分离成油相和水相，而且不稳定，因而不能长期放置。

Claims (4)

1.一种型板印刷用乳化油墨，其水相存在于油相中且水相/油相的重量比为90-30/10-70，其中所述水相含有水和基于该乳化油墨的总重量为0.1-10％(重量)且选自聚乙烯吡咯烷酮、聚氮丙啶、醇胺盐和聚-N-丙烯酰基吡咯烷的水溶性叔胺化合物，且所述水相中分散有平均粒径小于10μm的水不溶性着色剂，所述着色剂的量基于该乳化油墨的总重量为1-30％(重量)，所述油相含有乳化剂、不挥发性溶剂和挥发性溶剂，其中不挥发性溶剂/挥发性溶剂的重量比为50-95/50-5。
2.根据权利要求1的型板印刷用乳化油墨，其中所述水不溶性着色剂分散于带有所述叔胺化合物的所述水相中。
3.根据权利要求1的型板印刷用乳化油墨，其中所述水相含有一种水包油型树脂乳液和/或一种水溶性树脂。
4.根据权利要求1的型板印刷用乳化油墨，其中所述油相不含树脂组分。
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