CN1052499C - 模版印刷用乳化油墨 - Google Patents

Abstract

提供一种有高印刷密度、低渗出性、低模糊性和极好温度稳定性的模版印刷用油包水(W/O)乳化油墨，在水相含有炭黑作为水不溶着色剂，其中所述的炭黑的pH为6～10。所述的炭黑的平均粒度优选为10微米或更小。水相可含有树脂和/或水溶性树脂的水包油(O/W)乳化液，以便提高炭黑在水中的分散性和对印刷品的固定性。油相可不含任何树脂组分。

Description

模版印刷用乳化油墨

本发明涉及一种模版印刷用乳化油墨，更具体地说，涉及一种有极好乳化液稳定性、高印刷密度、低模糊性以及低渗出性的乳化油墨。

通过将模板穿孔制成底版，然后使油墨穿过底版的有孔部分达到要印刷的制品如印刷用纸上来实现模版印刷。因为底版很容易制成，所以模版印刷被广泛应用。

传统的模版印刷用乳化油墨通常是由包水(W/O)乳化油墨，其油相中含有颜料作为着色剂，如在日本专利未决公开(Kokai)No255967/86、14284/89、132777/92和117565/93中公开的。一旦这类W/O乳化油墨印刷在要印刷的制品如印刷用纸上，作为乳化液外相的油相首先渗入印刷制品，然后是作为乳化液内相的水相渗入印刷制品和/或从印刷制品上蒸发掉。但是，W/O乳化油墨有许多缺点：因为W/O乳化油墨的油相含有颜料，渗入和干燥需要相当长的时间；易于产生模糊；以及深深地渗入到印刷用纸中产生渗出。

为了克服上述这些缺点，本申请人提出这样的W/O乳化油墨，其水相含有水不溶的着色剂，如日本专利未决公开(Kokai)No，188598/95公开的。但是，仍有一点不能令人满意：含在水相中的水不溶的着色剂特别是炭黑常常使乳化液的稳定性下降。

本发明的一个目的是克服在其水相中含有水不溶着色剂的这类W/O乳化油墨的上述缺点，提供一种有极好乳化液稳定性、高印刷密度、低模糊性和低渗出性的模版印刷用乳化液油漆。

由于对上述目的的广泛研究的结果，本发明人发现，模版印刷用W/O乳化油墨的稳定性受加到油墨水相作为水不溶着色剂的炭黑的pH值影响，从而完成本发明。

也就是，本发明涉及这样一种模版印刷用油包水(W/O)乳化油墨，在其水相中含有炭黑作为水不溶着色剂，其特征在于，所述炭黑的pH值为6～10。

炭黑在其生产过程中通常进行氧化处理，因此在其表面上带有酸性官能基团，如羧基、羰基以及带有羟基。炭黑的pH值随氧化处理的程度而变化。当pH值在弱酸性至弱碱性范围内时，更具体地说在6～10范围内时，设想炭黑有少量酸性基团，因此乳化液保持在稳定条件下，即在长时间内粘度变化小，同时炭黑含在水相中。相反，当炭黑的pH值超出上述范围时，乳化液的水相粒度变大，乳化液常常分离成水相和油相，即乳化液被破坏，或者炭黑常常从水相中转移到油相中。虽然这些问题的原因还不确切知道，但认为，当有高极性的酸性基团的炭黑含在水相中时，炭黑吸附在乳化液的界面上，从而使乳化液的稳定性下降。

因此，据认为在pH值为6～10，优选7-9下获得乳化油墨的最佳稳定性，其中炭黑含有很少的极性基团，或者不吸附到乳化液的界面上。

在W/O乳化油墨中，作为外相的油相比水相有较高的渗透性和较低的表面张力，因此油相首先渗入印刷的制品，然后水相再渗入印刷的制品和/或从印刷制品上蒸发掉。在本W/O乳化油墨中，作为水不溶性着色剂的炭黑稳定地存在于水相中，因此炭黑不容易通过油相的毛细管现象渗入印刷用纸中。因为油相在水相以前渗入印刷用纸中也阻止了水相的渗入，炭黑趋于留在纸的印刷表面，从而得到高印刷密度、低渗出性和低模糊性的印刷品。

根据本发明，着色剂不必存在于W/O乳化液油黑的油相中，或油相不必含任何作为分散剂的树脂或着色剂的固定剂，因为炭黑稳定地保持在水相中，不会转移到油相中。因为油相可不含树脂状组分，油墨对温度的依赖关系可消除，因此可得到对温度变化是稳定的油墨。

本发明使用的pH值为6～10的炭黑可很容易从用不同方法生产的各种炭黑中选择，这些生产方法不采用过度的氧化处理或不采用氧化处理。另一方面，在生产过程中可通过改变氧化处理的程度来调节炭黑的pH值。炭黑的pH值按JIS(日本工业标准)Z8802规定，其中将炭黑加到水中并充分搅拌，然后在室温下测量水的pH值。

在本发明中用作水不溶性着色剂的炭黑包括炉法炭黑、灯法炭黑、乙炔炭黑、槽法炭黑等。按油墨的总重量计，本发明中炭黑的加入量优选为1～30％(重)，更优选3～10％(重)。炭黑的平均粒度优选为10微米或更小，更优选3微米或更小。当平均粒度超过10微米时，油黑的W/O乳化液趋于破坏。

通常，本模版印刷用W/O乳化油墨可由约10～70％(重)油相和约90～30％(重)水相构成。

由上述可见，水相含有水和炭黑，还可含有树脂的水包油(O/W)乳化液和/或水溶性树脂，以改善炭黑在水中的分散，炭黑在要印刷的制品如印刷用纸上的固定等。

树脂的O/W乳化液的例子包括下列各种树脂的乳化液，如聚醋酸乙烯酯、乙烯和醋酸乙烯酯的共聚物、醋酸乙烯酯和丙烯酸酯的共聚物、聚甲基丙烯酸酯、聚苯乙烯、苯乙烯和丙烯酸酯的共聚物、苯乙烯—丁二烯共聚物、偏二氯乙烯和丙烯酸酯的共聚物、聚氯乙烯、氯乙烯和醋酸乙烯酯的共聚物以及聚氨酯。

水溶性树脂的例子包括聚乙烯醇、甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙烯和聚乙烯醇共聚物，聚环氧乙烷、聚乙烯基醚、聚丙烯酰胺、阿拉伯胶、淀粉和水溶性聚氨酯。

按基于油墨的总重的固含量表示，，树脂和水溶性树脂的O/W乳化液的加入量优选为1～20％(重)，更优选为2～10％(重)。如果用量小于1％(重)，水相中的着色剂组分不能充分固定到要印刷的制品上。如果用量超过20％(重)，当油墨长时间留在模版上时，油墨在模版的穿孔上形成薄膜，使通过穿孔变得困难。

此外，水相可含有离子型表面活性剂、两性表面活性剂、非离子型表面活性剂，或者聚合的、含硅的或氟化的表面活性剂，以便改善炭黑在水中的润湿、分散等。如果需要，水相还可含有其他水溶性添加剂，如润湿剂、电解质、防霉剂、抗氧化剂、水蒸发抑制剂、防冻剂等。

油相可由不挥发性溶剂、挥发性溶剂、乳化剂等构成，如上所述，因为炭黑作为着色剂存在于水相中，油相可不含树脂。

可使用矿物油作为不挥发性溶剂，如电动机润滑油、锭子油、机油和液体石蜡，也可使用植物油，如橄榄油、蓖麻油和色拉油。可使用已知的矿物油型和植物油型溶剂作为挥发性溶剂。不挥发性溶剂与挥发性溶剂的比例随油相和水相的掺合比变化，但优选在50～95/50～5重量比范围内。

可用乳化剂来形成W/O乳化液，优选是非离子型表面活性剂。作为这样的非离子型表面活性剂，可提到的是脱水山梨糖醇高级脂肪酸酯，如脱水山梨糖醇单月桂酸酯、脱水山梨糖醇单棕榈酸酯、脱水山梨糖醇单硬脂酸酯、脱水山梨糖醇三硬脂酸酯、脱水山梨糖醇单油酸酯和脱水山梨糖醇倍半油酸酯以及脂肪酸单甘油酯、酯肪酸二甘油酯，和高级醇、烷基酚、脂肪酸等的环氧乙烷加成物。同时，因为本乳化油墨的水相常常含有用于使水溶着色剂分散或形成上述树脂的O/W乳化液的表面活性剂，优选适当地选择乳化剂，以致借助存在于水相中的表面活性剂使本油墨的W/O乳化液不破坏。

本W/O乳化液油墨可很容易例如通过将上述水相加到上述油相中，然后搅拌混合物使它乳化的方法制得。

实施例

下文将通过目前优选的工作实施例更详细的说明本发明，但是，应当理解，本发明不限于这些实施例。在以下的实施例中，术语“份”指“份重”，除非另加说明。

实施例1～5和对比例1～3

用表1所列炭黑，按表2或3所列配方制备碳分散的水溶液。其间，在装有直径9毫米不锈钢球的球磨机中，将分散液分散24小时。分散后炭黑的粒度也列入表1。

油相按表2或3所列的配方通过将各组分掺合和搅拌来制备。然后，在搅拌下，将碳分散液逐渐加到油相中，制得模版印刷用W/O乳化油墨。

表一还列出用上述方法测量的炭黑的pH值。用KabushikiKaisha Horiba Seisakusho生产的离心粒度测量仪CAPA-700测量炭黑的平均粒度。

性能试验

用模版印刷设备RISOGRApH(注册商标，RISO KAGAKUCORPORATION制造)，用上述实施例制备的油墨进行模版印刷。然后，按以下步骤(1)～(4)，就印刷密度、渗出性、模糊性和温度稳定性，测试如此得到的印刷品，结果列入表4。

(1)印刷密度：用Macbeth公司生产的RD920仪测量的反射密度来测量印刷品实地版区上的印刷密度。

(2)渗出性：用(1)的仪器测量的相同反射密度来测量印刷品实地版区相反一侧上的印刷密度。

(3)模糊性：用放大80倍的显微镜观测印刷品油墨周围的模糊性。当观测到很少模糊时，在表4中结果用(-)表示。当观测到明显模糊时，表4中结果用(+)表示。

(4)温度稳定性：用(1)的仪器测量的相同反射密度来测量在低温(5℃)下得到的印刷品实地版区上的印刷密度。

还按以下方程式计算粘度下降率评价油黑在50℃恒温下放置6月后的乳化液稳定性。

粘度下降率＝(V1-V2)/V1其中，V1为油墨放置前的粘度，V2为油墨放置后的粘度，粘度用Brookfield粘度计测量。结果也列入表4。

          表1所用炭黑的pH值和平均粒度

            pH值                   平均粒度(微米)

实施例1     7.5                         0.15

实施例2     8.0                         0.18

实施例3     8.5                         0.32

实施例4     7.0                         0.12

实施例5     6.0                         0.25

双比例1     3.0                         0.32

对比例2     4.0                         0.25

对比例3     2.5                      0.22

             表2 W/O乳化油墨的配方(份重)实施例号                                 1     2   3   4   5油相：不挥发性溶剂：^#40电动机润滑油           13.0  ←  ←  ←  ←挥发性溶剂：5^#溶剂(日本石油公司生产)    5.0   ←  ←  ←  ←乳化剂：脱水山梨糖醇单油酸酯             2.0   ←  ←  ←  ←水相：水不溶性着色剂：炉法炭黑                 4.0   ←  ←  ←  ←水：离子交换水                           60.0  ←  ←  ←  ←分散剂：聚乙烯基吡咯烷酮                 1.0   ←  ←  ←  ←树脂的O/W乳化液：丙烯酸酯(固含量50％)    10.0  ←  ←  ←  ←润湿剂：乙二醇                           5.0   ←  ←  ←  ←

           表3 W/O乳化油墨的配方(份重)对比例号                                 1      2     3油相：不挥发性溶剂：^#40电动机润滑油           13.0   ←   ←挥发性溶剂：5^#溶剂(日本石油公司生产)    5.0    ←   ←乳化剂：脱水山梨糖醇单油酸酯             2.0    ←   ←水相：水不溶性着色剂：炉法炭黑                 4.0    ←   ←水：离子交换水                           60.0   ←   ←分散剂：聚乙烯基吡咯烷酮                 1.0    ←   ←树脂的O/W乳化液：丙烯酸酯(固含量50％)    10.0   ←   ←润湿剂：乙二醇                           5.0    ←   ←

                       表4实施例和对比例的结果

         实施例1  实施例2  实施例3  实施例4  实施例5  对比例1  对比例2  对比例3印刷密度      1.11     1.13     1.18     1.18     1.15     1.08     1.12     1.11渗出性        0.14     0.12     0.14     0.14     0.13     0.13     0.14     0.12模糊性        (—)     (—)     (—)     (—)     (—)     (—)     (—)     (—)温度稳定性    1.05     1.07     1.10     1.08     1.06     1.00     1.01     1.01乳化液稳定性  0.11     0.12     0.22     0.15     0.18     0.78     0.56     0.50

从表4中的结果可发现，当炭黑的pH范围在6至弱碱性内，甚至当油墨长期存放时，乳化油墨的粘度不下降，因此得到稳定的乳化液。还发现在水相中炭黑的存在有助于得到有高印刷密度、低渗出性、低模糊性以及极好温度稳定性的印刷品。

根据本发明，pH值为6～10的炭黑用于其水相含有炭黑作为水不溶着色剂的W/O乳化油墨中，从而乳化液被稳定，甚至油墨长期存放也不破坏。此外，因为炭黑稳定地存在于水相中，几乎不转移到油相，所以油墨可干燥，有高印刷密度，不渗出和模糊。另外，因为着色剂或用作分散剂的树脂或着色剂用的固定剂可不含在油相中，可得到当温度改变时不变化粘度的油墨。

Claims (3)

1.一种模版印刷用油包水乳化油墨，它在水相中含有炭黑作为水不溶性着色剂以及一种分散剂，其中所述的炭黑的pH值为6.0-8.5，且所述的炭黑的平均粒度为10微米或更小以及所述炭黑占该乳化油墨总重的1-30％重量。

2.根据权利要求1的模版印刷用乳化油墨，其中在水相中含有树脂的水包油乳化液和/或水溶性树脂。

3.根据权利要求1的模版印刷用乳化油墨，其中在油相中不含任何树脂组分。