CN111511565B - 凹版印刷方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种凹版印刷方法,其为在油墨盘中贮存水性油墨,使用供料辊、凹版辊、刮板和压印辊将所述水性油墨印刷在印刷基材上的凹版印刷方法,其特征在于:所述水性油墨含有颜料、聚合物、有机溶剂、表面活性剂和水,所述有机溶剂中的沸点为100~260℃的有机溶剂的含量在水性油墨中为0.3质量%以上12质量%以下,所述颜料的颗粒的平均粒径为120~350nm,所述凹版辊的版面的算术平均粗糙度(Ra)为10~140nm。采用本发明,能够提高对树脂膜等印刷基材的油墨转移性并抑制版灰雾。
Description
技术领域
本发明涉及凹版印刷方法。
背景技术
凹版印刷为使用形成有容纳油墨的槽的凹版,将油墨转印到印刷基材上的印刷方法。能够利用槽的深度和槽的间隔(线数)来控制印刷的品质,从而能够进行高精细的印刷,因此被广泛应用。
以往,在凹版印刷中使用油性油墨,但是从劳动环境、地球环境、防灾上的观点考虑,还存在与食品相关的使用时的残留溶剂的问题等。另外,凹版印刷存在如下问题:油性油墨的使用量多,难以应对近年来的多品种、小批量化的市场需求。
因为上述原因,使用水性油墨的凹版印刷方法受到关注。但是,在水性油墨中,因为干燥不良或由表面张力引起的油墨在版面上的润湿不良,与油性油墨相比,在相同的方法中存在如下问题:不仅会导致印刷速度的降低,而且会产生油墨转移性和版灰雾的问题,无法得到高品质的印刷物。
因此,关于凹版印刷方法,提出了各种方案。
例如,日本特开2011-240551号(专利文献1)中公开了一种凹版印刷版,其中,凹版印刷版的版面上的表面粗糙度,以算术平均粗糙度Ra计为0.050μm以下,偏度Rsk为0.0以下,峰度Rku为2.5~4.0。
日本特开2016-060885号(专利文献2)中,作为能够用于凹版印刷的水性油墨用树脂组合物,公开了一种水性油墨用树脂组合物,其含有:以具有羧基的水溶性树脂(A)作为高分子乳化剂,在水性介质中使乙烯性不饱和单体(B)进行乳液聚合而成的芯壳型树脂微颗粒分散体(C);含碳二亚胺基的树脂微颗粒分散体(D);和含非水溶性环氧基的化合物(E)。
日本特开昭62-134264号(专利文献3)中公开了一种油墨供给方法,利用供料辊将利用超声波实施了分散处理的油墨供给至凹版。
日本特开2010-260194号(专利文献4)中公开了一种凹版印刷机,其为将供料辊配置在刮刀的相反侧的凹版印刷机,其中,在上述刮刀侧且在油墨盘与刮刀间配置有油墨整平辊,并且将上述供料辊的周速设定为印版滚筒的周速的5~50%,将上述油墨整平辊的周速设定为印版滚筒的周速的5~120%。
日本特开2003-211814号(专利文献5)中公开了一种凹版印刷方法,使用橡胶硬度为75~90Hs的压印滚筒(压印辊)、刀尖的厚度为50~70μm的镀陶瓷刮板、铬硬度为950~1100Hv的版和水性凹版油墨在树脂膜上进行印刷。
日本特开2010-240897号(专利文献6)中公开了一种刮刀,其为具有被安装部和呈薄板状突出设置的刃部的凹版印刷用的刮刀,其中,刃部的从被安装部突出设置的方向的长度为1.5~3.0mm,刃部的表面的维氏硬度为920~1500Hv。
日本特开昭57-15992号(专利文献7)中公开了一种凹版印刷方法,使用具有隔开微小间隔彼此相对的刮刀刃和对峙刀刃的刮刀,从该刮刀刃与对峙刀刃之间对版面吹热风,从而使利用刮刀刃刮取残留的多余的油墨干燥来进行印刷。
日本特开2003-311918号(专利文献8)中公开了一种水性凹版印刷装置,其在旋转的凹版滚筒的版面上配设有刮板和按压被印刷基材从而转移水性油墨的压印滚筒,其中,与刮板平行地设置有向刮板与压印滚筒之间的版面吹送空气的多个空气喷嘴。
日本特开2016-060885号(专利文献9)中,作为能够用于凹版印刷的水性油墨用树脂组合物,公开了一种水性油墨用树脂组合物,其含有:以具有羧基的水溶性树脂(A)作为高分子乳化剂,在水性介质中使乙烯性不饱和单体(B)进行乳液聚合而成的芯壳型树脂微颗粒分散体(C);含碳二亚胺基的树脂微颗粒分散体(D);和含非水溶性环氧基的化合物(E)。
日本特开2011-206763号(专利文献10)中公开了一种凹版涂敷方法,其中,在使用压印滚筒(压印辊)和凹版在被涂敷基材上凹版涂敷涂剂时,使用表面的橡胶硬度为40~60度的压印滚筒,在树脂膜上涂敷20℃时的粘度大于0mPa·s且为5mPa·s以下的涂剂。
发明内容
本发明涉及一种凹版印刷方法,其为在油墨盘中贮存水性油墨,使用供料辊、凹版辊、刮板和压印辊将所述水性油墨印刷在印刷基材上的凹版印刷方法,其特征在于:
所述水性油墨含有颜料、聚合物、有机溶剂、表面活性剂和水,
所述有机溶剂中的沸点为100℃以上260℃以下的有机溶剂的含量在水性油墨中为0.3质量%以上12质量%以下,所述颜料的颗粒的平均粒径为120nm以上350nm以下,所述凹版辊的版面的算术平均粗糙度(Ra)为10nm以上140nm以下。
附图说明
图1是表示本发明方法中使用的凹版印刷机的一个实施方式的截面示意图。
图2是表示本发明方法中使用的刮板的形状的一个实施方式的放大纵截面图。
图3是表示本发明方法中使用的凹版印刷机的另一个实施方式的截面示意图。
具体实施方式
实际情况是,在专利文献1~10的技术中,无法满足使用水性油墨的凹版印刷中的油墨转移性改善和版灰雾抑制的要求。
本发明涉及一种能够提高水性油墨对树脂膜等印刷基材的油墨转移性、并抑制版灰雾的凹版印刷方法。
本发明的发明人着眼于水性油墨的组成以及颜料颗粒的平均粒径与凹版辊版面的粗糙度的关系,发现了通过对这些进行调整,能够解决上述技术问题。
即,本发明的第1方式涉及一种凹版印刷方法,其为在油墨盘中贮存水性油墨,使用供料辊、凹版辊、刮板和压印辊将所述水性油墨印刷在印刷基材上的凹版印刷方法,其特征在于:
所述水性油墨含有颜料、聚合物、有机溶剂、表面活性剂和水,
所述有机溶剂中的沸点为100℃以上260℃以下的有机溶剂的含量在水性油墨中为0.3质量%以上12质量%以下,
所述颜料的颗粒的平均粒径为120nm以上350nm以下,
所述凹版辊的版面的算术平均粗糙度(Ra)为10nm以上140nm以下。
另外,本发明的发明人着眼于水性油墨的组成和物性与供料辊的橡胶硬度和操作条件的关系,发现了通过对这些进行调整,能够解决上述技术问题。
即,本发明的第2方式涉及一种凹版印刷方法,其特征在于,在上述凹版印刷方法中,
水性油墨中的沸点小于100℃的有机溶剂的含量为5质量%以下,
水性油墨的20℃时的静态表面张力为23mN/m以上30mN/m以下,
供料辊的橡胶硬度为55°以上85°以下,
供料辊与凹版辊接触的接触压为0.08MPa以上0.4MPa以下,相对于凹版辊的转速100%,供料辊的转速为4%以上28%以下。
另外,本发明的发明人着眼于水性油墨的组成与刮板的维氏硬度、形状和操作条件的关系,发现了通过对这些进行调整,能够解决上述技术问题。
即,本发明的第3方式涉及一种凹版印刷方法,其为上述凹版印刷方法,其特征在于:
刮板的表面的维氏硬度为650Hv以上1000Hv以下,刮板的刀尖部的厚度为50μm以上350μm以下,刮板与凹版辊的接触压为0.04MPa以上0.35MPa以下。
另外,本发明的发明人着眼于水性油墨的组成与刮板操作后的鼓风的操作条件的关系,发现了通过对这些进行调整,能够解决上述技术问题。
即,本发明的第4方式涉及一种凹版印刷方法,其为上述凹版印刷方法,其特征在于:
含有有机溶剂和水的分散介质的平均沸点为100℃以上122℃以下,
从以50mm以上200mm以下的间隔设置的空气喷嘴,以0.05L/min以上15L/min以下的风量向凹版面吹送温度为15℃以上45℃以下且相对湿度为0%以上50%以下的热风。
另外,本发明的发明人着眼于水性油墨的组成和物性与压印辊的橡胶硬度和操作条件的关系,发现了通过对这些进行调整,能够解决上述技术问题。
即,本发明的第5方式涉及一种凹版印刷方法,其为上述凹版印刷方法,其特征在于:
压印辊的橡胶硬度为55°以上85°以下,压印辊与印刷基材接触的接触压为0.04MPa以上0.35MPa以下。
采用本发明,能够提供一种能够提高水性油墨对树脂膜等印刷基材的油墨转移性、并抑制版灰雾的凹版印刷方法。
[凹版印刷方法]
本发明的凹版印刷方法为在油墨盘中贮存水性油墨,使用供料辊、凹版辊、刮板和压印辊将所述水性油墨印刷在印刷基材上的凹版印刷方法,其特征在于:所述水性油墨含有颜料、聚合物、有机溶剂、表面活性剂和水,所述有机溶剂中的沸点为100℃以上260℃以下的有机溶剂的含量在水性油墨中为0.3质量%以上12质量%以下,所述颜料的颗粒的平均粒径为120nm以上350nm以下,所述凹版辊的版面的算术平均粗糙度(Ra)为10nm以上140nm以下。
<凹版印刷>
凹版印刷为如下方法:一边使在表面形成有凹状的槽的凹版辊(凹版)旋转,一边将油墨供给至凹版辊的版面,用被固定在规定的位置的刮板刮掉油墨仅在槽内残留油墨,用表面由橡胶形成的压印辊使连续地供给的印刷基材与凹版辊压接,仅使凹版辊的槽内的油墨转印到印刷基材上,从而印刷文字或图像。
图1是表示本发明方法中使用的凹版印刷机的一个实施方式的截面示意图。对利用该凹版印刷机1的凹版印刷方法进行说明。
如图1所示,凹版印刷机1包括油墨盘10、供料辊11、凹版辊12、刮板13和压印辊14。
优选如图3所示的那样,在刮板13与压印辊14之间设置有空气喷嘴30。
凹版印刷机1中,供料辊11、凹版辊12和压印辊14在图1的箭头方向连续地旋转。
凹版印刷机1对连续地输送的印刷基材20进行印刷。凹版印刷机1还包括:用于送出实施印刷的印刷基材20的印刷基材供给辊15;和用于卷取印刷后的印刷基材20的印刷基材卷取辊16。
油墨盘10用于贮存在印刷基材20上印刷所使用的水性油墨。
水性油墨含有颜料、聚合物、有机溶剂、表面活性剂和水,所述有机溶剂中的沸点为100℃以上260℃以下的有机溶剂的含量为0.3质量%以上12质量%以下,所述颜料的颗粒的平均粒径为120nm以上350nm以下。
在本发明的第2方式中,就水性油墨而言,优选水性油墨中的沸点小于100℃的有机溶剂的含量为5质量%以下,水性油墨的20℃时的静态表面张力为23mN/m以上30mN/m以下。
另外,在本发明的第4方式中,优选水性油墨含有颜料、聚合物、分散介质和表面活性剂,所述分散介质的平均沸点为100℃以上122℃以下。
供料辊11以外周面浸在油墨盘10内的水性油墨中的方式设置。供料辊11在图1的箭头方向旋转,从而,油墨盘10内的水性油墨附着在供料辊11的外周面。
凹版辊12设置在与供料辊11抵接的位置。在凹版辊12的表面设有多个槽(凹部),供料辊11在与凹版辊12抵接的同时旋转,从而,附着在供料辊11的外表面的水性油墨转移至凹版辊12的各槽(凹部)内,并被填充在各槽内。
在作为本发明的第2方式的优选方式中,供料辊11的橡胶硬度为55°以上85°以下,供料辊11与凹版辊12接触的接触压为0.08MPa以上0.4MPa以下,相对于该凹版辊的转速100%,供料辊11的转速为4%以上28%以下。
凹版辊12的凹版辊版面的算术平均粗糙度(Ra)为10nm以上140nm以下。
优选水性油墨仅填充在凹版辊12的各槽内,但是从供料辊11的外表面输送至凹版辊12的油墨中,也会产生没有被填充在各槽内的剩余油墨。
在凹版辊12的旋转方向(图1的箭头方向)上,刮板13设置在供料辊11与凹版辊12的抵接部位的下游侧、且凹版辊12与压印辊14的抵接部位的上游侧。
刮板13通过刮擦凹版辊12的外表面,将填充在凹版辊12的各槽内的水性油墨以原有的状态维持,并且将没有填充在各槽内的凹版辊12的凸部表面的剩余油墨刮掉。此时,填充在凹版辊12的各槽(凹部)内的水性油墨不会被刮板13刮掉。
在作为本发明的第3方式的优选方式中,刮板13的表面的维氏硬度为650Hv以上1000Hv以下,刮板13的刀尖部的厚度为50μm以上350μm以下,刮板13与凹版辊12的接触压为0.05MPa以上0.3MPa以下。
在作为本发明的第4方式的优选方式中,优选:在刮板13的上表面侧且在压印辊14的上游侧,沿刮板13以50mm以上200mm以下的间隔设置有多个空气喷嘴30,以0.05L/min以上15L/min以下的风量向凹版12的版面吹送温度为15℃以上45℃以下且相对湿度为0%以上50%以下的热风,不使残留在槽(凹部)内的油墨干燥,而使凹版12的版面干燥。
优选在空气喷嘴30的上表面侧且在压印辊14的上游侧,沿空气喷嘴30设置有多个吸气嘴31。
压印辊14在凹版辊12的旋转方向上的凹版辊12与刮板13抵接的抵接部位的下游侧,隔着印刷基材20与凹版辊12抵接。通过在压印辊14与凹版辊12之间夹持印刷基材20并对其施压,来使凹版辊12的各槽内的水性油墨转移至从印刷基材供给辊15连续地送出的印刷基材20从而进行印刷。
优选压印辊14的橡胶硬度为55°以上85°以下,压印辊14与印刷基材接触的接触压为0.04MPa以上0.35MPa以下。
水性油墨转移而被印刷的印刷基材20利用干燥装置(未图示)进行干燥。干燥后的印刷基材20利用印刷基材卷取辊16卷取。这样,可得到实施了凹版印刷的印刷基材20的卷体。
凹版印刷机1和凹版印刷方法并不限定于上述的方式,可以进行各种变更。
例如,在进行多色凹版印刷的情况下,可以采用将多个印刷单元串联地设置的方式、方法,其中,上述印刷单元由贮存各色的油墨的油墨盘10、供料辊11、凹版辊12、刮板13、压印辊14和空气喷嘴30、吸气嘴31等构成。
<凹版辊>
本发明的凹版印刷方法中使用的凹版辊12的版面的算术平均粗糙度(Ra)为10nm以上140nm以下。
从提高油墨转移性、并抑制版灰雾的观点考虑,算术平均粗糙度(Ra)优选为12nm以上,更优选为15nm以上,进一步优选为20nm以上,更进一步优选为25nm以上,而且,优选为135nm以下,更优选为130nm以下,进一步优选为125nm以下,更进一步优选为120nm以下。
在此,算术平均粗糙度(Ra)是指按照ISO1997测定的表面粗糙度。具体而言,是从测定得到的粗糙度曲线中,在其平均线的方向仅抽出基准长度,将从该抽出部分的平均线至测定曲线的偏差的绝对值进行合计并进行平均而得到的值。即,是指将平均线以下的粗糙度曲线部分翻折至正值侧时的凹凸的平均值。具体而言,可以根据用表面粗糙度计测定的粗糙度曲线的数据来计算。
从提高油墨转移性、并抑制版灰雾的观点考虑,凹版辊的版面的最大高度(Rz)优选为100nm以上,更优选为110nm以上,进一步优选为120nm以上,更进一步优选为130nm以上。而且,优选为250nm以下,更优选为240nm以下,进一步优选为220nm以下,更进一步优选为200nm以下。
在此,最大高度(Rz)是指按照ISO1997测定的表面粗糙度,是从粗糙度曲线中,在其平均线的方向仅抽出基准长度,在各基准长度中,从平均线起最高的峰的高度(Rp)和最深的谷的深度(Rv)之和(Rp+Rv)的平均值。
凹版辊版面上的算术平均粗糙度(Ra)和最大高度(Rz)例如可以使用株式会社东京精密制造的表面粗糙度计“SURFCOM 1400D”进行测定。具体而言,可以利用实施例中记载的方法来进行。
凹版辊版面的制造可以通过激光制版方式、电子雕刻制版方式等方法进行。优选在凹版辊版面上形成耐磨层,优选利用砂纸对该耐磨层进行抛光处理以将其调整为上述的算术平均粗糙度(Ra)和最大高度(Rz)。
<供料辊>
在本发明的凹版印刷方法中,优选使用橡胶硬度为55°以上85°以下的供料辊11。在此,橡胶硬度是指按照JIS K 6301-1975、JIS K 7215-1986中规定的方法利用橡胶硬度计测定的值。
从提高水性油墨的油墨转移性、并抑制版灰雾的观点考虑,橡胶硬度优选为58°以上,更优选为60°以上,进一步优选为62°以上,而且,优选为83°以下,更优选为82°以下,进一步优选为80°以下。
作为供料辊11使用的材质,可举出异戊二烯橡胶(IR)、丁二烯橡胶(BR)、苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)、丙烯腈-丁二烯橡胶(NBR)、乙丙橡胶(EPDM/EPM)、丁基橡胶(IIR)、硅橡胶、氯丁橡胶(CR)、氯磺化聚乙烯橡胶、丙烯酸橡胶、环氧氯丙烷橡胶、聚氨酯橡胶、多硫化橡胶(聚硫橡胶)、氟橡胶等。
这些橡胶中,从提高水性油墨的油墨转移性、并抑制版灰雾的观点考虑,优选为选自丙烯腈-丁二烯橡胶(NBR)、乙丙橡胶(EPDM/EPM)和丁基橡胶(IIR)中的1种以上。
供料辊11的橡胶厚度优选为2mm以上,更优选为3mm以上,进一步优选为5mm以上,而且,优选为30mm以下,更优选为25mm以下,进一步优选为20mm以下。
从适当地供给水性油墨、提高油墨转移性、并抑制版灰雾的观点考虑,供料辊11与凹版辊12接触的接触压优选为0.08MPa以上0.4MPa以下。该接触压优选为0.1MPa以上,更优选为0.15MPa以上,进一步优选为0.2MPa以上,而且,优选为0.48MPa以下,更优选为0.46MPa以下,进一步优选为0.4MPa以下。
从适当地供给水性油墨、提高油墨转移性、并抑制版灰雾的观点考虑,相对于凹版辊12的转速100%,供料辊11的转速优选为4%以上28%以下。该转速优选为5%以上,更优选为8%以上,进一步优选为10%以上,而且,优选为25%以下,更优选为23%以下,进一步优选为20%以下。
<刮板>
图2是表示刮板13的形状的一个实施方式的放大纵截面图。
图2的(a)表示尖端形状为平行刃的例子,(b)表示尖端形状为倾斜刃的例子,(c)表示尖端形状为圆刃的例子,(d)表示尖端形状为角刃的例子。
刮板13的形状没有特别限定,优选为基部13a的厚度为0.1mm以上0.60mm以下、宽度为40mm以上80mm以下左右的带状钢板,且在其尖端部形成有用于刮掉凹版12上的水性油墨的刀尖部13b。
刮板13的刀尖部13b的长度优选为0.5mm以上5mm以下。
从确保刀尖的强度和柔韧性的观点考虑,刮板13的刀尖部13b的厚度D1~D4优选为50μm以上350μm以下。该厚度优选为55μm以上,更优选为60μm以上,进一步优选为70μm以上,而且,优选为320μm以下,更优选为300μm以下,进一步优选为250μm以下,更进一步优选为200μm以下。
刮板13的母材的材质为软钢、不锈钢、塑料等,优选加工精度高且具有弹性和韧性的钢材。
从刀尖部13b处的柔韧性、降低与凹版12的接触磨损、抑制版灰雾的观点考虑,刮板13(刀尖部13b)的表面的维氏硬度优选为650Hv以上1000Hv以下。维氏硬度优选为700Hv以上,更优选为750Hv以上,进一步优选为800Hv以上,而且,优选为980Hv以下,更优选为950Hv以下,进一步优选为920Hv以下。
维氏硬度是表示物质的硬度的指标,一般广泛应用于金属材料,可用JIS Z 2244:2009、ISO6507中记载的方法规定。即,维氏硬度是根据压痕的对角线长度的平均值求出单位表面积的应力而得到的值,其中,上述压痕是在使用正四棱锥(相对面夹角136[°])的金刚石压头从试样表面以某个一定负荷按压试验面时形成的。维氏硬度的测定装置只要是一般的装置,就没有特别限定。
在刀尖部13b上可以设置用于保护母材的表面的镀层。作为镀层,可举出镍镀层、镍与陶瓷的复合镀层、陶瓷镀层、陶瓷与氟树脂的复合镀层等。作为陶瓷的材质,可举出例如CR2O3、TiO2、Al2O3等氧化物、TiN、Si3N4、AlN等氮化物、CRC、TiC、SiC等碳化物等。
从降低接触磨损、抑制版灰雾的观点考虑,刮板13与凹版12的接触压优选为0.04MPa以上0.35MPa以下。该接触压优选为0.05MPa以上,更优选为0.08MPa以上,进一步优选为0.1MPa以上,而且,优选为0.32MPa以下,更优选为0.3MPa以下,进一步优选为0.28MPa以下。
<空气喷嘴>
在本发明的方法中,优选通过从空气喷嘴30向凹版辊12的版面吹送空气,使没被刮板13刮掉而残留的凹版辊12的版面上的水性油墨膜强制地干燥。
凹版辊12的版面上的强制地被干燥后的水性油墨膜,即使被旋转方向的压印辊14按压,也不会转移至印刷基材20,因此,能够抑制版灰雾。
空气喷嘴30通过以一定的间隔与刮板13大致平行地设置多个空气喷嘴,能够向凹版辊版面大致均匀地吹送空气。
空气喷嘴30的尖端与凹版辊12的版面的距离优选为10mm以上,更优选为20mm以上,进一步优选为30mm以上,而且,优选为100mm以下,更优选为80mm以下,进一步优选为70mm以下。
从空气喷嘴30向凹版辊版面吹送的热风的风量优选为0.05L/min以上15L/min以下。当热风的风量小于0.05L/min时,会失去设置空气喷嘴30的意义,当热风的风量超过15L/min时,会干燥至凹版辊版面的槽内的油墨,油墨转移量减少,印刷浓度变低,而且,凹版辊版面上的水性油墨膜被过度地干燥,无法由油墨盘10内的水性油墨再溶解,其会成为油墨渣,产生条纹不匀,因此不优选。
从上述的观点考虑,向凹版辊版面吹送的热风的风量优选为0.07L/min以上,更优选为0.5L/min以上,进一步优选为1.0L/min以上,更进一步优选为1.3L/min以上,而且,优选为12L/min以下,更优选为10L/min以下,进一步优选为7L/min以下,更进一步优选为4L/min以下。
从与上述同样的观点考虑,从空气喷嘴30向凹版面吹送的热风的温度优选为15℃以上,更优选为20℃以上,进一步优选为25℃以上,而且,优选为45℃以下,更优选为40℃以下,进一步优选为35℃以下。
从与上述同样的观点考虑,热风的相对湿度优选为0%以上,更优选为1%以上,进一步优选为5%以上,更进一步优选为10%以上,而且,优选为50%以下,更优选为45%以下,进一步优选为40%以下,更进一步优选为35%以下。
从与上述同样的观点考虑,对凹版辊版面的热风吹送的风速优选为0.2m/s以上,更优选为0.3m/s以上,进一步优选为0.5m/s以上,而且,优选为2.0m/s以下,更优选为1.8m/s以下,进一步优选为1.6m/s以下。
从与上述同样的观点考虑,空气喷嘴的孔径优选为2mmφ以上,更优选为3mmφ以上,进一步优选为4mmφ以上,而且,优选为12mmφ以下,更优选为10mmφ以下,进一步优选为9mmφ以下。
凹版辊宽度一般为600mm以上1300mm以下,从与上述同样的观点考虑,空气喷嘴的设置间隔优选为30mm以上,更优选为35mm以上,进一步优选为40mm以上,更进一步优选为45mm以上,而且,优选为250mm以下,更优选为240mm以下,进一步优选为230mm以下,更进一步优选为220mm以下。
<吸气嘴>
从不使残留在槽(凹部)内的油墨干燥而使凹版12的版面高效率地干燥的观点考虑,优选吸气嘴31设置在空气喷嘴30的上表面侧且压印辊14的上游侧。
吸气嘴31通过以一定的间隔与空气喷嘴上表面大致平行地设置多个喷嘴,能够大致均匀地吸引向凹版辊版面吹送的空气。
从提高油墨转移性、并抑制版灰雾的观点考虑,吸气嘴31从凹版辊版面的吸引量优选为0.05L/min以上,更优选为0.07L/min以上,进一步优选为0.5L/min以上,更进一步优选为1.0L/min以上,更进一步优选为1.3L/min以上,而且,优选为15L/min以下,更优选为12L/min以下,进一步优选为10L/min以下,更进一步优选为7L/min以下,更进一步优选为4L/min以下。
从与上述同样的观点考虑,吸气嘴31从凹版辊版面的吸气风速优选为0.2m/s以上,更优选为0.3m/s以上,进一步优选为0.5m/s以上,而且,优选为2.0m/s以下,更优选为1.8m/s以下,进一步优选为1.6m/s以下。
从与上述同样的观点考虑,吸气嘴31的尖端与凹版辊12的版面的距离优选为10mm以上,更优选为20mm以上,进一步优选为30mm以上,而且,优选为100mm以下,更优选为80mm以下,进一步优选为70mm以下。
从与上述同样的观点考虑,吸气嘴的孔径优选为2mmφ以上,更优选为3mmφ以上,进一步优选为4mmφ以上,而且,优选为12mmφ以下,更优选为10mmφ以下,进一步优选为9mmφ以下。
凹版辊宽度一般为600mm以上1300mm以下,从与上述同样的观点考虑,吸气嘴的设置间隔优选为30mm以上,更优选为35mm以上,进一步优选为40mm以上,更进一步优选为45mm以上,而且,优选为250mm以下,更优选为240mm以下,进一步优选为230mm以下,更进一步优选为220mm以下。
<压印辊>
在本发明的凹版印刷方法中,优选使用橡胶硬度为55°以上85°以下的压印辊14。在此,橡胶硬度是指按照JIS K 6301-1975、JIS K7215-1986中规定的方法用橡胶硬度计测定的值。
从提高水性油墨的油墨转移性、并抑制版灰雾的观点考虑,橡胶硬度优选为58°以上,更优选为60°以上,更优选为62°以上,而且,优选为83°以下,更优选为82°以下,进一步优选为80°以下。
作为压印辊14使用的材质,可举出异戊二烯橡胶(IR)、丁二烯橡胶(BR)、苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)、丙烯腈-丁二烯橡胶(NBR)、乙丙橡胶(EPDM/EPM)、丁基橡胶(IIR)、硅橡胶、氯丁橡胶(CR)、氯磺化聚乙烯橡胶、丙烯酸橡胶、环氧氯丙烷橡胶、聚氨酯橡胶、多硫化橡胶(聚硫橡胶)、氟橡胶等。
这些橡胶中,从提高水性油墨的油墨转移性、并抑制版灰雾的观点考虑,优选为选自丙烯腈-丁二烯橡胶(NBR)、乙丙橡胶(EPDM/EPM)和丁基橡胶(IIR)中的1种以上。
压印辊14的橡胶厚度优选为2mm以上,更优选为3mm以上,进一步优选为5mm以上,而且,优选为30mm以下,更优选为25mm以下,进一步优选为20mm以下。
压印辊14隔着印刷基材20与凹版辊12抵接,从提高油墨转移性、并抑制版灰雾的观点考虑,该压印辊14与印刷基材20接触的接触压优选为0.04MPa以上0.35MPa以下。该接触压优选为0.05MPa以上,更优选为0.08MPa以上,进一步优选为0.1MPa以上,而且,优选为0.32MPa以下,更优选为0.3MPa以下,进一步优选为0.28MPa以下。
<印刷基材>
作为凹版印刷方法中使用的印刷基材,可举出涂料纸、美术印刷纸、合成纸、加工纸等纸、聚酯膜、聚乙烯膜、聚丙烯膜、聚苯乙烯膜、氯乙烯膜尼龙膜等树脂膜等。就印刷基材而言,从通用性的观点考虑,优选树脂膜,从制造印刷物之后的冲裁加工等后加工适应性的观点考虑,更优选聚酯膜、单轴拉伸或双轴拉伸聚丙烯膜等。
从提高凹版印刷适应性的观点考虑,进一步优选利用电晕放电处理、等离子体放电处理等放电加工处理对上述的聚酯膜、单轴拉伸或双轴拉伸聚丙烯膜等进行表面处理而得到的树脂膜。
从提高油墨转移性、并抑制版灰雾的观点考虑,印刷基材的厚度优选为10μm以上,更优选为12μm以上,而且,优选为100μm以下,更优选为60μm以下,进一步优选为40μm以下。
<水性油墨>
本发明中使用的水性油墨(下面,也称为“油墨”)含有颜料、聚合物、有机溶剂、表面活性剂和水。
在此,“水性油墨”是指以水或者水与有机溶剂的混合物作为稀释剂的成为水溶液或水分散体的油墨。
下面,对水性油墨中含有的各成分进行说明。
<颜料>
水性油墨中使用的颜料可以为无机颜料和有机颜料中的任一者。
作为无机颜料,可举出例如炭黑、金属氧化物等,在黑色油墨中,优选炭黑。作为炭黑,可举出炉黑、热灯炭黑、乙炔黑、槽法炭黑等。在白色油墨中,可举出二氧化钛、氧化锌、二氧化硅、氧化铝、氧化镁等金属氧化物等。这些无机颜料可以用钛偶联剂、硅烷偶联剂、高级脂肪酸金属盐等公知的疏水化处理剂进行了表面处理。
作为有机颜料,可举出例如偶氮颜料、二偶氮颜料、酞菁颜料、喹吖啶酮颜料、异吲哚啉酮颜料、二噁嗪颜料、苝颜料、芘酮颜料、硫靛颜料、蒽醌颜料、奎酞酮颜料等。
色相没有特别限定,在彩色油墨中,黄色、品红、青色、红色、蓝色、橙色、绿色等彩色颜料均可以使用。
颜料的形态优选为选自自分散型颜料和用聚合物进行了分散的颜料颗粒中的1种以上,更优选为用聚合物进行了分散的颜料颗粒(下面,也称为“颜料颗粒A”)。
自分散型颜料是指,通过将1种以上的亲水性官能团直接或经由其它原子团键合于颜料的表面,能够不使用表面活性剂或树脂而分散在水系介质中的颜料。为了使颜料成为自分散型颜料,例如,只要利用常规方法使需要量的亲水性官能团化学键合于颜料表面即可。
从印刷浓度的观点考虑,油墨中的颜料的含量优选为2质量%以上,更优选为5质量%以上,进一步优选为8质量%以上,而且,优选为30质量%以下,更优选为25质量%以下,进一步优选为20质量%以下。
<聚合物>
水性油墨中使用的聚合物可以为水溶性聚合物,也可以为水不溶性聚合物,更优选为水不溶性聚合物。
水溶性聚合物是指,使在105℃干燥2小时达到恒量的聚合物溶解在25℃的水100g中时,其溶解量为10g以上的聚合物,水不溶性聚合物是指上述溶解量小于10g的聚合物。
作为可使用的聚合物,可举出聚酯、聚氨酯、乙烯基类聚合物等,从颜料的分散稳定性的观点考虑,优选通过乙烯基化合物、1,1-亚乙烯基化合物、1,2-亚乙烯基化合物等乙烯基单体的加聚得到的乙烯基类聚合物。
作为乙烯基类聚合物的市售品例子,可举出ARON AC-10SL(东亚合成株式会社制造)等聚丙烯酸、JONCRYL 67、JONCRYL 611、JONCRYL 678、JONCRYL 680、JONCRYL 690(BASF日本株式会社制造)等苯乙烯-丙烯酸类树脂等。
聚合物优选以用该聚合物进行了分散的颜料颗粒A(颜料颗粒A)的形式分散在水性油墨中使用,或者以不含颜料的聚合物颗粒B的形式分散在水性油墨中使用。下面,将构成颜料颗粒A的聚合物也称为“聚合物a”,将构成不含颜料的聚合物颗粒B的聚合物也称为“聚合物b”。
从颜料分散性和定影性的观点考虑,水性油墨中的聚合物的含量(聚合物a与聚合物b的合计量)优选为3质量%以上,更优选为5质量%以上,进一步优选为7质量%以上,而且,优选为30质量%以下,更优选为25质量%以下,进一步优选为20质量%以下。
[聚合物a]
聚合物a为具有颜料分散能力的聚合物,可举出聚酯、聚氨酯、乙烯基类聚合物等。这些聚合物中,从提高油墨稳定性的观点考虑,优选通过乙烯基单体的加聚得到的乙烯基类聚合物。
作为乙烯基类聚合物,优选含有源自(a1)离子性单体的结构单元和源自(a2)非离子性单体的结构单元。
作为(a1)离子性单体,优选阴离子性单体,可举出羧酸单体、磺酸单体等。这些离子性单体中,更优选羧酸单体,进一步优选选自丙烯酸和甲基丙烯酸中的1种以上。
(a2)非离子性单体为与水或水溶性有机溶剂的亲和性高的单体,优选聚亚烷基二醇(甲基)丙烯酸酯、烷氧基聚亚烷基二醇(甲基)丙烯酸酯,进一步优选甲氧基聚乙二醇(n=1~30)(甲基)丙烯酸酯。作为非离子性单体的市售品例子,可举出新中村化学工业株式会社制造的NK酯M系列等、日油株式会社制造的BLEMMER PE系列、PME系列、50PEP系列、50POEP系列等。
聚合物a可以还含有源自(a3)疏水性单体的结构单元。作为(a3)疏水性单体,可举出(甲基)丙烯酸烷基酯、含芳香族基团的单体、单末端具有聚合性官能团的大分子单体等。
作为(甲基)丙烯酸烷基酯,优选碳原子数6以上18以下的具有烷基的(甲基)丙烯酸烷基酯,可举出例如(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸(异)丙酯、(甲基)丙烯酸(异或叔)丁酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸(异)辛酯等。
作为含芳香族基团的单体,优选碳原子数6以上22以下的具有芳香族基团的乙烯基类单体,更优选苯乙烯系单体、含芳香族基团的(甲基)丙烯酸酯等。作为苯乙烯系单体,优选苯乙烯、2-甲基苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、二乙烯基苯等,作为含芳香族基团的(甲基)丙烯酸酯,优选(甲基)丙烯酸苄酯等。
(聚合物a中的各结构单元的含量)
从提高油墨的分散稳定性的观点考虑,聚合物a中的源自(a1)~(a3)成分的结构单元的含量如下所述。
(a1)成分的含量优选为5质量%以上,更优选为10质量%以上,进一步优选为15质量%以上,而且,优选为40质量%以下,更优选为30质量%以下,进一步优选为20质量%以下。
(a2)成分的含量优选为20质量%以上,更优选为40质量%以上,进一步优选为60质量%以上,而且,优选为95质量%以下,更优选为90质量%以下,进一步优选为85质量%以下。
(a3)成分的含量优选为15质量%以下,更优选为10质量%以下,进一步优选为5质量%以下。
(聚合物a的制造)
上述聚合物a可以通过使含有(a1)离子性单体、(a2)非离子性单体等的单体混合物利用公知的溶液聚合法等进行共聚来制造。
从提高油墨的分散稳定性和在印刷基材上的定影性的观点考虑,聚合物a的重均分子量优选为3千以上,更优选为5千以上,进一步优选为1万以上,而且,优选为10万以下,更优选为5万以下,进一步优选为3万以下。
从颜料的分散性和聚合物的吸附性的观点考虑,聚合物a的酸值优选为100mgKOH/g以上,更优选为150mgKOH/g以上,进一步优选为200mgKOH/g以上,而且,优选为350mgKOH/g以下,更优选为300mgKOH/g以下,进一步优选为250mgKOH/g以下。
重均分子量和酸值的测定可以利用实施例中记载的方法来进行。(用聚合物进行了分散的颜料颗粒A的制造)
用聚合物进行了分散的颜料颗粒A为在颜料表面吸附有聚合物a的颗粒,可以稳定地分散在油墨中。
颜料颗粒A作为分散体可以通过具有下述工序I的方法高效率地制造。进而,也可以通过具有下述工序II和工序III的方法来制造。
工序I:对含有聚合物a、有机溶剂和颜料且根据需要含有中和剂、表面活性剂等的混合物进行分散处理,得到颜料颗粒A的分散体的工序;
工序II:从工序I中得到的分散体中除去有机溶剂,得到颜料颗粒A的水分散体的工序;
工序III:将工序I中得到的分散体或工序II中得到的水分散体与交联剂混合进行交联处理,得到含有颜料的聚合物a颗粒(颜料颗粒A)的水分散体的工序。
颜料颗粒A的聚合物a与聚合物颗粒B的聚合物b可以相同,也可以不同。即,聚合物a和聚合物b可以为不同的组成,也可以是包含组成在内为相同的聚合物,仅颜料的有无不同。
聚合物a为阴离子性聚合物时,可以使用中和剂将聚合物中的阴离子性基团中和。在使用中和剂的情况下,优选中和成pH为7以上11以下。作为中和剂,可举出氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾、氨、各种胺等碱。另外,也可以是预先将该聚合物中和。
从提高油墨的分散稳定性的观点考虑,聚合物a的阴离子性基团的中和度相对于阴离子性基团优选为10摩尔%以上100摩尔%以下,更优选20摩尔%以上90摩尔%以下,进一步优选30摩尔%以上80摩尔%以下。
在聚合物a为具有阴离子性基团的阴离子性聚合物的情况下,交联剂优选具有与该阴离子性基团反应的官能团的化合物,更优选分子中具有2个以上的该官能团的化合物,进一步优选分子中具有2个以上6个以下的该官能团的化合物。
作为交联剂的优选例,可举出分子中具有2个以上的环氧基的化合物、分子中具有2个以上的噁唑啉基的化合物、分子中具有2个以上的异氰酸酯基的化合物。这些化合物中,优选分子中具有2个以上的环氧基的化合物,更优选三羟甲基丙烷聚缩水甘油醚。
从油墨的保存稳定性的观点考虑,聚合物a中的酸成分的交联率优选为5摩尔%以上,更优选为10摩尔%以上,进一步优选为20摩尔%以上,而且,优选为80摩尔%以下,更优选为70摩尔%以下,进一步优选为60摩尔%以下。
从印刷浓度和定影性的观点考虑,油墨中的颜料颗粒A的含量优选为1质量%以上,更优选为3质量%以上,进一步优选为5质量%以上,而且,优选为40质量%以下,更优选为35质量%以下,进一步优选为30质量%以下。
从定影性的观点考虑,油墨中的聚合物a的含量优选为0.1质量%以上,更优选为0.2质量%以上,进一步优选为0.3质量%以上,而且,优选为10质量%以下,更优选为5质量%以下,进一步优选为2质量%以下。
从提高油墨稳定性的观点考虑,油墨中的聚合物a相对于颜料的质量比[聚合物a/颜料]优选为0.2/99.8~70/30,更优选为0.5/99.5~60/40,进一步优选为1/99~50/50。
(不含颜料的聚合物颗粒B)
从在印刷基材上进行成膜以提高定影性的观点考虑,优选水性油墨含有不含颜料的聚合物颗粒B(聚合物颗粒B)。聚合物颗粒B为不含颜料而由聚合物单独构成的水不溶性聚合物颗粒。
作为构成聚合物颗粒B的聚合物b,可举出丙烯酸类树脂、苯乙烯系树脂、聚氨酯系树脂、聚酯系树脂、苯乙烯-丙烯酸类树脂、丁二烯系树脂、氯乙烯系树脂等,从提高油墨转移性、并抑制版灰雾的观点考虑,优选丙烯酸类树脂、氯乙烯-丙烯酸类树脂,也优选同时使用这些化合物。
聚合物颗粒B优选以其分散在水中而得到的水分散体的形态使用。聚合物颗粒B可以使用适当合成的物质,也可以使用市售品。
[聚合物b]
作为上述丙烯酸类树脂,优选使含有(b1)离子性单体和(b2)疏水性单体的单体混合物B共聚而形成的水不溶性乙烯基类聚合物。
(b1)成分与上述(a1)成分同样,在这些物质中,从提高分散稳定性的观点考虑,优选阴离子性单体,更优选羧酸单体,进一步优选选自丙烯酸和甲基丙烯酸中的1种以上。
(b2)成分可举出与上述(a3)成分同样的(甲基)丙烯酸烷基酯、含芳香族基团的单体、大分子单体等。这些化合物中,优选(甲基)丙烯酸烷基酯,更优选碳原子数1以上22以下、优选碳原子数1以上10以下的具有烷基的化合物,进一步优选上述例示化合物,更进一步优选同时使用(甲基)丙烯酸甲酯和(甲基)丙烯酸2-乙基己酯。(聚合物b中的各结构单元的含量)
从提高在印刷基材上的定影性的观点考虑,聚合物b中的源自(b1)成分和(b2)成分的结构单元的含量如下所述。
(b1)成分的含量优选为1质量%以上,更优选为3质量%以上,进一步优选为5质量%以上,而且,优选为30质量%以下,更优选为20质量%以下,进一步优选为15质量%以下。
(b2)成分的含量优选为50质量%以上,更优选为60质量%以上,进一步优选为70质量%以上,而且,优选为99质量%以下,更优选为97质量%以下,进一步优选为95质量%以下。
上述聚合物b可以通过使含有(b1)离子性单体、(a2)非离子性单体等的单体混合物利用公知的溶液聚合法等共聚来制造。
作为聚合物颗粒B的分散体的市售品例子,可举出NeocRyl A1127(DSM NeoResins公司制造、阴离子性自交联水系丙烯酸类树脂)、JONCRYL 390(BASF日本株式会社制造)等丙烯酸类树脂、WBR-2018(大成精密化学株式会社制造)等聚氨酯系树脂、SR-100(日本A&L株式会社制造)等苯乙烯-丁二烯树脂、JONCRYL 7100、JONCRYL 734、JONCRYL 538(以上为BASF日本株式会社制造)等苯乙烯-丙烯酸类树脂、和VINYBLAN 700、VINYBLAN 701(日信化学工业株式会社制造)等氯乙烯-丙烯酸类树脂等。
从定影性的观点考虑,聚合物b的重均分子量优选为10万以上,更优选为20万以上,进一步优选为30万以上,而且,优选为250万以下,更优选为100万以下,进一步优选为60万以下。
从油墨稳定性的观点考虑,聚合物b的酸值优选为1mgKOH/g以上,更优选为3mgKOH/g以上,进一步优选为5mgKOH/g以上,而且,优选为70mgKOH/g以下,更优选为65mgKOH/g以下,进一步优选为60mgKOH/g以下。
聚合物b的重均分子量和酸值可利用实施例中记载的方法来测定。
从油墨的定影性的观点考虑,油墨中的聚合物颗粒B的含量优选为1质量%以上,更优选为3质量%以上,进一步优选为5质量%以上,而且,优选为30质量%以下,更优选为20质量%以下,进一步优选为15质量%以下。
从油墨的稳定性的观点考虑,油墨中的聚合物(聚合物a和聚合物b的总量)相对于颜料的质量比[聚合物/颜料]优选为20/100~300/100,更优选为30/100~200/100,进一步优选为40/100~100/100。
<分散介质>
水性油墨中使用的分散介质含有有机溶剂和水。
从提高油墨转移性、并抑制版灰雾的观点考虑,上述分散介质的平均沸点优选为100℃以上122℃以下。
分散介质的平均沸点为用水性油墨中含有的有机溶剂和水等各分散介质的含量(质量%)进行加权而得到的加权平均值。
从油墨干燥性的观点考虑,分散介质的平均沸点优选为102℃以上,更优选为105℃以上,更优选为110℃以上,而且,优选为121℃以下,更优选为120℃以下,进一步优选为115℃以下。
<有机溶剂>
作为水性油墨中使用的有机溶剂,优选水溶性有机溶剂。水溶性有机溶剂是指在常温下为液体或固体、使该溶剂溶解在25℃的水100ml中时的溶解量为10ml以上的有机溶剂。
从提高油墨转移性、并抑制版灰雾的观点考虑,有机溶剂的沸点为100℃以上,优选为110℃以上,更优选为115℃以上,进一步优选为118℃以上,而且,为260℃以下,优选为250℃以下,更优选为240℃以下,进一步优选为235℃以下。
在此,沸点是指标准沸点(1大气压下的沸点),在使用2种以上的有机溶剂的情况下,为用各水溶性有机溶剂的含量(质量%)进行加权而得到的加权平均值。
就水性油墨中使用的有机溶剂的含量而言,从提高油墨转移性、并抑制版灰雾的观点考虑,沸点为100℃以上260℃以下的有机溶剂的含量为0.3质量%以上,优选为1质量%以上,更优选为2质量%以上,进一步优选为3质量%以上,而且,从降低环境负荷的观点考虑,为12质量%以下,优选为11质量%以下,更优选为10质量%以下,进一步优选为9质量%以下。
水性油墨可以含有沸点小于100℃的有机溶剂,从抑制干燥性、并且提高油墨转移性、并抑制版灰雾的观点考虑,其含量在水性油墨中优选为5质量%以下,更优选为3质量%以下,进一步优选为1质量%以下。
作为沸点小于100℃的有机溶剂,可举出乙醇、异丙醇、正丙醇等一元醇。
从提高油墨转移性、并抑制版灰雾的观点考虑,优选有机溶剂的SP值(溶解参数)为8(MPa)1/2以上11(MPa)1/2以下。
溶解参数使用汉森(Hansen)的SP值。作为汉森的SP值,可以使用将在物质的分子间起作用的相互作用能量的种类分割成3种,基于化学结构计算出的值。具体而言,可以利用下述式子。
δ=(δd 2+δp 2+δh 2)1/2
在此,δd称为London分散力项,δp称为分子极化项,δh称为氢键项。各水溶性有机溶剂的δd、δp、δh详细地记载在"HANSEN SOLBILITY PARAMETERS"A User's Handbook SecondEdition中。
在无法用上述方法求出SP值的情况下,可以使用聚合物手册第4版(PolymerHandbook Fourth Edition)(威利(Wiley)公司、1999年发行)的“Solubility ParameterValues”VII/675~714页等中记载的值。
从提高油墨转移性、并抑制版灰雾的观点考虑,有机溶剂的SP值优选为8.2(MPa)1/2以上,更优选为8.3(MPa)1/2以上,进一步优选为8.5(MPa)1/2以上,而且,优选为10.8(MPa)1/2以下,更优选为10.6(MPa)1/2以下,进一步优选为10.4(MPa)1/2以下。
作为优选的水溶性有机溶剂,可举出丙二醇、甘油等多元醇、多元醇醚、含氮杂环化合物、酰胺、胺等,这些化合物中,优选二醇醚。
作为上述二醇醚,可举出烷基的碳原子数为1以上、优选为2以上、而且优选为6以下、更优选为4以下、进一步优选为3以下的亚烷基二醇单烷基醚、亚烷基二醇二烷基醚。
这些二醇醚中,优选乙二醇单甲醚、乙二醇单异丙醚、乙二醇单丁醚、二乙二醇单甲醚、二乙二醇单异丙醚、二乙二醇单丁醚、二乙二醇单异丁醚、三乙二醇单甲醚、丙二醇单甲醚等,更优选选自乙二醇单甲醚(沸点125℃)、乙二醇单异丙醚(沸点142℃)、乙二醇单丁醚(沸点171℃)、二乙二醇单异丁醚(沸点220℃)、丙二醇单甲醚(沸点121℃)和三乙二醇单甲醚(沸点249℃)中的1种以上。
<表面活性剂>
对水性油墨中使用的表面活性剂没有特别限制,从提高油墨转移性、并抑制版灰雾的观点考虑,优选有机硅类表面活性剂、炔二醇类表面活性剂。
作为有机硅类表面活性剂,优选聚醚改性有机硅类表面活性剂。聚醚改性有机硅类表面活性剂具有将硅油的侧链和/或末端的烃基用聚醚基取代的结构。作为该聚醚基,优选聚氧化乙烯基、聚氧化丙烯基、氧化乙烯基(EO)和氧化丙烯基(PO)以嵌段状或无规地进行加成而得到的聚氧化烯基,可以使用在聚硅氧烷主链上接枝聚醚基而得到的化合物、聚硅氧烷和聚醚基以嵌段状键合而得到的化合物等。
作为聚醚改性有机硅类表面活性剂的具体例子,可举出信越化学工业株式会社制造的KF系列、日信化学工业株式会社制造的Silface SAG、BYK-Chemie·日本株式会社制造的BYK系列等。
作为炔二醇类表面活性剂,优选碳原子数8以上22以下的炔二醇和该炔二醇的乙烯加成物,更优选碳原子数8以上22以下的炔二醇。
作为这些市售品例子,可举出Air Products&Chemicals公司的SURFYNOL 104(2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇)、SURFYNOL 104E(SURFYNOL 104的乙二醇50%稀释品)、SURFYNOL 104PG-50(SURFYNOL 104的丙二醇50%稀释品)、SURFYNOL 420(SURFYNOL 104的EO平均1.3摩尔加成物)、川研精密化学株式会社制造的ACETYLENOL E13T(EO平均加成摩尔数:1.3)等。
作为表面活性剂,可以含有上述以外的其它表面活性剂。作为其它表面活性剂,优选非离子性表面活性剂,更优选醇类表面活性剂。
作为醇类表面活性剂的市售品例子,可举出花王株式会社制造的“EMULGEN”系列。
就油墨中的表面活性剂的含量而言,从提高对印刷基材的润湿性的观点考虑,作为表面活性剂的合计量,优选为0.1质量%以上,更优选为0.2质量%以上,进一步优选为0.4质量%以上,而且,优选为10质量%以下,更优选为7质量%以下,进一步优选为5质量%以下。
(增粘剂等)
在水性油墨中,可以含有增粘剂、pH调节剂、消泡剂、防腐剂、防锈剂等各种添加剂作为任意成分。
作为增粘剂,可举出纤维素系增粘剂、聚丙烯酸系增粘剂、聚醚多元醇系增粘剂、聚醚聚氨酯改性物系增粘剂等。
作为聚丙烯酸系增粘剂的市售品例子,可举出罗姆&哈斯公司制造的Primal ASE系列等,作为聚醚多元醇系增粘剂的市售品例子,可举出RHEOX公司制造的RHEOLATE系列等,作为聚醚聚氨酯改性物系增粘剂的市售品,可举出株式会社ADEKA制造的ADEKANOL UH系列、第一工业制药株式会社制造的DK Thickener SCT系列等。
增粘剂的配合量可以根据期望的粘度适当调整,在水性油墨中,通常为0.1质量%以上5质量%以下。
(水)
水性油墨中的水的含量优选为45质量%以上,更优选为50质量%以上,进一步优选为55质量%以上,而且,从提高油墨转移性、并抑制版灰雾的观点考虑,优选为75质量%以下,更优选为70质量%以下,进一步优选为65质量%以下。
<水性油墨的物性>
从提高油墨转移性、并抑制版灰雾的观点考虑,颜料颗粒、特别是用聚合物使颜料分散而得到的颜料颗粒A的油墨中的平均粒径为120nm以上,优选为130nm以上,更优选为140nm以上,进一步优选为150nm以上,而且,为350nm以下,优选为340nm以下,更优选为320nm以下,进一步优选为300nm以下。
在作为本发明的第4方式的优选方式中,从提高油墨转移性、并抑制版灰雾的观点考虑,颜料颗粒、特别是用聚合物使颜料分散而得到的颜料颗粒A的油墨中的平均粒径优选为40nm以上,更优选为60nm以上,进一步优选为80nm以上,而且,优选为250nm以下,更优选为220nm以下,进一步优选为200nm以下。
从提高油墨转移性、并抑制版灰雾的观点考虑,不含颜料的聚合物颗粒B的油墨中的平均粒径优选为20nm以上,更优选为40nm以上,进一步优选为60nm以上,而且,优选为300nm以下,更优选为200nm以下,进一步优选为150nm以下。
颜料颗粒A、聚合物颗粒B的平均粒径可以利用实施例中记载的方法来测定。
本发明中使用的水性油墨,在油墨中的颗粒的粒径分布中粒径为130nm以下的颗粒频率优选为40体积%以下,更优选为35体积%以下,进一步优选为30体积%以下,更进一步优选为25体积%以下,更进一步优选为20体积%以下。上述颗粒频率是指将油墨中的颜料颗粒A和聚合物颗粒B汇总进行测定时的颗粒频率。
水性油墨中的颗粒的粒径分布的多分散指数优选为0.13以上,更优选为0.15以上,进一步优选为0.18以上,而且,优选为0.3以下,更优选为0.28以下,进一步优选为0.25以下。
“多分散指数(Polydispersity Index:PDI)”为用于评价粒径分布的宽度的指数,可以利用动态光散射法进行测定,根据使用“高分子的结构(2)散射实验和形态观察第1章光散射”(共立出版,高分子学会编)、或者J.Chem.Phys.,70(B),15APl.,3965(1979)中记载的累积量法的分析来求出。上述多分散指数是指将油墨中的颜料颗粒A和聚合物颗粒B汇总进行测定时的多分散指数。
颜料颗粒A、聚合物颗粒B的平均粒径、颗粒频率、多分散指数可以利用实施例中记载的方法来测定。
从提高油墨转移性、并抑制版灰雾的观点考虑,水性油墨的20℃时的静态表面张力优选为20mN/m以上,更优选为22mN/m以上,进一步优选为23mN/m以上,更进一步优选为24mN/m以上,更进一步优选为25mN/m以上,而且,优选为40mN/m以下,更优选为38mN/m以下,更优选为34mN/m以下,进一步优选为30mN/m以下,更进一步优选为29mN/m以下,更进一步优选为28mN/m以下。
油墨的静态表面张力可以利用实施例中记载的方法来测定。
从提高油墨转移性、并抑制版灰雾的观点考虑,使用粘度杯法得到的20℃时的油墨的粘度优选为10秒以上,更优选为12秒以上,进一步优选为14秒以上,而且,优选为25秒以下,更优选为23秒以下,进一步优选为21秒以下。
从提高分散稳定性的观点考虑,20℃时的油墨的pH优选为5.5以上,更优选为6.0以上,进一步优选为6.5以上,而且,从部件耐性、皮肤刺激性的观点考虑,优选为11.0以下,更优选为10.0以下,进一步优选为9.5以下。
实施例
在下面的制造例、制备例、实施例和比较例中,只要没有特殊说明,“份”和“%”为“质量份”和“质量%”。各物性等的测定方法如下所述。
(1)聚合物的重均分子量的测定
将在N,N-二甲基甲酰胺中以分别成为60mmol/L和50mmol/L的浓度的方式溶解有磷酸和溴化锂的液体作为洗提液,利用凝胶渗透色谱法[东曹株式会社制造的GPA装置(HLA-8120GPA)、东曹株式会社制造的柱(TSK-GEL、α-M×2根)、流速:1mL/min]测定聚合物的分子量。使用分子量已知的单分散聚苯乙烯作为标准物质。
(2)聚合物的酸值的测定
在电位差自动滴定装置(京都电子工业株式会社制造、电动滴定管、型号:APB-610)中,将树脂溶解于混合甲苯和丙酮(2+1)而得到的滴定溶剂,利用电位差滴定法用0.1N氢氧化钾/乙醇溶液滴定,将滴定曲线上的拐点设为终点。根据至氢氧化钾溶液的终点的滴定量来计算酸值。
(3)固体成分浓度的测定
在30ml的聚丙烯制容器(φ=40mm、高度=30mm)中量取在干燥器中进行了恒量化的硫酸钠10.0g,向其中添加样品约1.0g并进行混合之后,精确地称量,在105℃维持2小时,除去挥发分,进一步在干燥器内放置15分钟,测定质量。将挥发分除去后的样品的质量作为固体成分,除以所添加的样品的质量来计算固体成分浓度。
(4)颜料颗粒A和不含颜料的聚合物颗粒B的平均粒径、多分散指数、颗粒频率的测定
使用激光颗粒分析系统(大塚电子株式会社制造、型号:ELS-8000、累积量分析)测定累积平均粒径,将该累积平均粒径作为颜料颗粒A的平均粒径或不含颜料的聚合物颗粒B的平均粒径。另外,求出多分散指数。粒径为130nm以下的颗粒频率由得到的粒径分布求出。
测定用样品使用用水进行了稀释使得要测定的颗粒的浓度成为5×10-3%的分散液。测定条件为温度25℃、入射光和检测器的角度90°、累积次数100次,作为分散溶剂的折射率,输入水的折射率(1.333)。
(5)水性油墨的静态表面张力的测定
使用表面张力计(协和界面科学株式会社制造、商品名:CBVP-Z),使铂板浸渍在装入有5g的水性油墨的圆柱聚乙烯制容器(直径3.6cm×深度1.2cm),在20℃测定水系油墨的静态表面张力。
(6)凹版辊版面的表面粗糙度的测定
使用表面粗糙度计“SURFCOM 1400D”(株式会社东京精密),在按照JIS’01的测定条件(测定长度1.25mm、截止波长0.25mm、测定速度0.3mm/s)下求出凹版辊版面的算术平均粗糙度(Ra)和最大高度(Rz)。
制造例A1(颜料水分散体A的制造)<第1方式>
(1)在2L烧瓶中计量离子交换水236份,投入丙烯酸聚合物(BASF公司制造、商品名:JONCRYL 690、重均分子量16500、酸值240mgKOH/g、Tg 105℃)60份和5N氢氧化钠溶液36.5份(氢氧化钠中和度60摩尔%)。使用锚固叶片,以200rpm搅拌2小时,得到丙烯酸聚合物水溶液332.5份(固体成分浓度19.9%)。
在具有分散叶片的容积为2L的导管中添加上述水溶液331.7份和离子交换水448.3份,一边在0℃的水浴中冷却,一边使用分散器(浅田铁工株式会社制造、ULTRADISPER:商品名)以1400rpm搅拌15分钟。
(2)接着,加入炭黑(三菱化学株式会社制造、商品名:#40、一次粒径24nm)220份,以6400rpm搅拌1小时。将所得到的分散液投入到以80%的填充率填充有氧化锆珠(株式会社Nikkato(Nikkato Corporation)制造、商品名:XTZ Ball、0.3mmφ)的湿式分散机(株式会社广岛金属&机械(HIROSHIMA METAL&MACHINERY Co.,Ltd.)制造、商品名:Ultra ApexMill UAM05)中,一边用5℃的冷却水冷却,一边以周速8m/s、流量200g/分钟通过5次进行分散后,使用200目金属网进行过滤。
(3)在上述得到的滤液500份(颜料110份、聚合物33份)中添加Denacol EX-321L(Nagase ChemteX株式会社制造、三羟甲基丙烷聚缩水甘油醚、环氧当量129)7.3份(相对于聚合物中的丙烯酸中含有的作为交联反应点的羧酸,相当于40mol%)、PROXEL LV(S)(LONZA日本株式会社制造、防霉剂、有效成分20%)1份,进一步添加离子交换水17.9份使得固体成分浓度成为28.6%,在70℃搅拌3小时后,用200目金属网过滤,得到526.2份的含有颜料的聚合物颗粒28.6%的水分散体A(颜料水分散体A;平均粒径190nm)。
制造例A2(颜料水分散体B的制造)
将制造例A1的炭黑改变为MA600(三菱化学株式会社制造、商品名、一次粒径20nm),除此以外,与制造例A1同样地进行处理,得到颜料水分散体B(平均粒径160nm)。
制造例A3(颜料水分散体C的制造)
将制造例A1的炭黑改变为MONARCH 460(卡博特公司(Cabot Corporation)制造、商品名、一次粒径28nm),除此以外,与制造例A1同样地进行处理,得到颜料水分散体C(平均粒径290nm)。
制造例A4(颜料水分散体D的制造)
将制造例A1的炭黑改变为MONARCH 880(卡博特公司制造、商品名、一次粒径16nm),除此以外,与制造例A1同样地进行处理,得到颜料水分散体D(平均粒径100nm)。
制造例A5(颜料水分散体E的制造)
将制造例A1的炭黑改变为REAGAL 250R(卡博特公司制造、商品名、一次粒径34nm),除此以外,与制造例A1同样地进行处理,得到颜料水分散体E(平均粒径380nm)。
制造例A6(不含颜料的水不溶性聚合物颗粒分散液的制造)
在具有滴液漏斗的反应容器内放入甲基丙烯酸0.5份、甲基丙烯酸甲酯(富士胶片和光纯药株式会社制造)14.5份、丙烯酸2-乙基己酯(富士胶片和光纯药株式会社制造)5.0份、LATEMUL E-118B(聚氧乙烯烷基醚硫酸钠11.1份、花王株式会社制造、表面活性剂)、作为聚合引发剂的过硫酸钾(富士胶片和光纯药株式会社制造)0.2份、离子交换水282.8份,以150rpm进行混合之后,进行氮气置换(将反应容器的内部气氛置换为氮气),得到初始装料单体溶液。
在滴液漏斗内放入将甲基丙烯酸9.5份、甲基丙烯酸甲酯275.5份、丙烯酸2-乙基己酯95.0份、LATEMUL E-118B 35.1份、过硫酸钾0.6份、离子交换水183.0份以150rpm混合而得到的滴加单体溶液,进行氮气置换(将滴液漏斗的内部气氛置换为氮气)。
在氮气气氛下,一边将反应容器内的初始装料单体溶液以150rpm进行搅拌,一边用30分钟从室温升温至80℃,维持在80度,用3小时缓慢地在反应容器内中滴加滴液漏斗中的单体。滴加结束后,维持反应容器内的温度,搅拌1小时,加入离子交换水204.7份。接着,用不锈钢丝网(200目)过滤,得到水不溶性聚合物颗粒的分散液(固体成分浓度40%、平均粒径100nm、酸值16mgKOH/g、Tg 48℃)。
<凹版印刷用油墨的制备>
制备例A1(油墨A1的制备)
以成为表A1中记载的油墨组成的方式,在制造容器内在54.5份的制造例A1中得到的颜料水分散体A(相当于油墨中的颜料浓度11.5%)中加入中和剂0.77份(富士胶片和光纯药株式会社制造、5N氢氧化钠溶液)和制造例A6中得到的不含颜料的水不溶性聚合物颗粒的分散液19.5份(相当于油墨中的聚合物浓度8.0%,固体成分浓度41%),以150rpm进行搅拌。
进一步加入二乙二醇单异丁醚7份、有机硅类表面活性剂1.0份(信越化学工业株式会社制造、商品名:KF-6011、PEG-11甲醚聚二甲基硅氧烷)和炔二醇类表面活性剂1.0份(日信化学工业株式会社制造、商品名:SURFYNOL 104PG50、2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇、有效成分50%、丙二醇溶液)、增粘剂0.8份(株式会社ADEKA制造、商品名:ADEKANOLUH-420、有效成分30%水溶液)和离子交换水15.4份,在室温下搅拌30分钟后,用不锈钢丝网(200目)过滤,得到油墨A1。
表A1中的符号表示以下内容。
·iBDG:二乙二醇单异丁醚(富士胶片和光纯药株式会社制造、沸点220℃、SP值8.7)
·MFG:丙二醇单甲醚(富士胶片和光纯药株式会社制造、沸点121℃、SP值10.4)
·MTG:三乙二醇单甲醚(富士胶片和光纯药株式会社制造、沸点249℃、SP值10.5)
·IPA:异丙醇(富士胶片和光纯药株式会社制造、沸点88℃、SP值11.5)
·BTG:三乙二醇单丁醚(富士胶片和光纯药株式会社制造、沸点271℃、SP值9.6)
制备例A2~A13(油墨A2~A13的制备)
将制备例A1的配合配方改变为表A1所示的条件,除此以外,与制备例A1同样地进行,得到油墨A2~A13。
[表A1]
实施例A1
使用制备例A1中得到的油墨A1,在双轴拉伸聚丙烯膜(二村化学株式会社(Futamura Chemical Co,Ltd.)制造、商品名:FOR-AQ#20、层压板等级、厚度20μm)的电晕放电处理面上进行印刷。就印刷而言,用设置有凹版辊A(Nabe Process株式会社(NabeProcess Corporation)制造、激光制版方式、辊直径200mm、辊长度1100mm、凹版250线、槽深度8μm、纸抛光处理使用#1000的砂纸)和刮板(株式会社Eco Blade(Eco Blade,Inc.)制造、陶瓷复合刮刀、镀层:镍/陶瓷复合型、维氏硬度850Hv、镀层厚度10μm、刀尖厚度90μm、平行刃)的凹版印刷机(冈崎机械工业株式会社制造、凹版3色测试机),在印刷速度为75m/分钟、干燥温度为70℃、供料辊(材质为NBR、橡胶硬度为70°)、供料辊与凹版辊的接触压为0.3MPa、供料辊转速相对于凹版辊100%为15%、刮板与凹版辊的接触压为0.15MPa、压印辊(材质为NBR、橡胶硬度为70°)、压印辊与印刷基材接触的接触压为0.15MPa的条件下进行印刷(参照图1)。
实施例A2~A4
将实施例A1的纸抛光处理中的砂纸替换为#500、#800或#1500,除此以外,与实施例A1同样地进行。
实施例A5
将实施例A1的凹版辊A替换为凹版辊B(Nabe Process株式会社制造、电子雕刻制版方式、凹版175线、槽深度10μm、纸抛光处理使用#1000的砂纸),除此以外,与实施例A1同样地进行。
实施例A6~A11
将实施例A1的油墨A1分别替换为油墨A2~A7,除此以外,与实施例A1同样地进行。
比较例A1
将实施例A1的纸抛光处理中的砂纸替换为#300,除此以外,与实施例A1同样地进行。
比较例A2~A3
将实施例A1的油墨A1替换为油墨A8或A9,改变为表A3所示的条件,除此以外,与实施例A1同样地进行。
比较例A4~A7
将实施例A1的油墨A1分别替换为油墨A10~A13,除此以外,与实施例A1同样地进行。
<油墨的评价>
对得到的油墨,用下述评价方法评价油墨转移率、版灰雾浓度。将结果示于表A2和表A3。
<油墨转移率的评价方法>
将以网点100%进行了印刷的100mm×100mm的实地印刷物进行切割,测量初始的质量,使用丙酮,用BEMCOT(一种无纺布擦拭纸)除去油墨。然后,将印刷物在40℃进行热风干燥12小时,测定质量。将初始的质量和油墨除去、干燥后的质量的差作为油墨转移量。油墨的转移率(%)根据凹版辊版面的槽(凹部)体积和油墨转移量利用下述式计算,按照下述基准进行评价。
油墨转移率(%)=(油墨转移量/凹版槽体积)×100
(评价基准)
◎:油墨转移率61~70%
○:油墨转移率56~60%
△:油墨转移率51~55%
×:油墨转移率40~50%
△以上为实用上没有问题的水平。
<版灰雾浓度的评价方法>
使用分光光度计(GretagMacbeth公司制造、商品名:Spectro Eye),将没有印刷的非画线部切取10片,将这10片重叠,以浓度测定模式(DIN、Abs)进行测定,按照下述基准进行评价。
(评价基准)
◎:版灰雾浓度0.30~0.35
○:版灰雾浓度0.36~0.40
△:版灰雾浓度0.41~0.45
×:版灰雾浓度0.46~0.55
△以上为实用上没有问题的水平。
[表A2]
[表A3]
由表A2和表A3可知:采用实施例A1~A11的印刷方法(第1方式),与比较例A1~A7的印刷方法相比,油墨转移率高,在连续印刷时能够进行稳定的印刷,同时版灰雾被抑制,能够得到高品质的印刷物。
制备例B1~B5(油墨B1~B5的制备)<第2方式>
将制备例A1的配合配方改变为表B1所示的条件,除此以外,与制备例A1同样地进行,得到油墨B1~B5。
表B1中的溶剂的符号的意思与上述表A1相同。
[表B1]
实施例B1~B11
将实施例A1的条件改变为表B2所示的条件,除此以外,与实施例A1同样地进行。
<油墨的评价>
对得到的油墨,用与上述相同的评价方法评价油墨转移率、版灰雾浓度。将结果示于表B2。
[表B2]
*辊接触压为供料辊与凹版辊接触的接触压。
由表B2可知:采用实施例B1~B11的印刷方法(第2方式),油墨转移率高,在连续印刷时能够进行稳定的印刷,同时版灰雾被抑制,能够得到高品质的印刷物。
制备例C1~C7(油墨C1~C7的制备)<第3方式>
将制备例A1的配合配方改变为表C1所示的条件,除此以外,与制备例A1同样地进行,得到油墨C1~C7。
表C1中的溶剂的符号的意思与上述表A1相同。
[表C1]
实施例C1~C19
将实施例A1的条件改变为表C2所示的条件,除此以外,与实施例A1同样地进行。
表C2所示的刮板种类的详细情况如下所述。
·刮板A、E~K为株式会社Eco Blade制造的陶瓷复合刮板,设置有镍/陶瓷复合型的镀层。
·刮板B为日本SK株式会社制造的Duallo NE刮板,设置有Ni系2元合金镀层。
·刮板C为株式会社Eco Blade制造的陶瓷刮板。
·刮板D为日本SK株式会社制造的F Cera(エフセラ)刮板,设置有镍/氟树脂复合型镀层。
<油墨的评价>
对得到的油墨,用与上述相同的评价方法评价油墨转移率、版灰雾浓度。将结果示于表C2。
由表C2可知:采用实施例C1~C19的印刷方法(第3方式),油墨转移率高,在连续印刷时能够进行稳定的印刷,同时版灰雾被抑制,能够得到高品质的印刷物。
制造例D1(颜料水分散体D1的制造)<第4方式>
(1)在2L烧瓶中计量离子交换水236份,投入丙烯酸聚合物(BASF公司制造、商品名:JONCRYL 690、重均分子量16500、酸值240mgKOH/g、Tg 105℃)60份和5N氢氧化钠溶液36.5份(氢氧化钠中和度60摩尔%)。使用锚固叶片,以200rpm搅拌2小时,得到丙烯酸聚合物水溶液332.5份(固体成分浓度19.9%)。
在具有分散叶片的容积为2L的导管中添加上述水溶液331.7份和离子交换水448.3份,一边在0℃的水浴中冷却,一边使用分散器(浅田铁工株式会社制造、ULTRADISPER:商品名)以1400rpm搅拌15分钟。
(2)接着,加入炭黑(卡博特公司制造、商品名:MONARCH 880、一次粒径16nm)220份,以6400rpm搅拌1小时。将所得到的分散液投入到以80%的填充率填充有氧化锆珠(株式会社Nikkato制造、商品名:XTZ Ball、0.3mmφ)的湿式分散机(株式会社广岛金属&机械制造、商品名:Ultra Apex Mill UAM05)中,一边用5℃的冷却水冷却,一边以周速8m/s、流量200g/分钟通过5次进行分散后,使用200目金属网进行过滤。
(3)在上述得到的滤液500份(颜料110份、聚合物33份)中添加Denacol EX-321L(Nagase ChemteX株式会社制造、三羟甲基丙烷聚缩水甘油醚、环氧当量129)7.3份(相对于聚合物中的丙烯酸中含有的作为交联反应点的羧酸,相当于40mol%)、PROXEL LV(S)(LONZA日本株式会社制造、防霉剂、有效成分20%)1份,进一步添加离子交换水17.9份使得固体成分浓度成为28.6%,在70℃搅拌3小时后,用200目金属网过滤,得到526.2份的含有颜料的聚合物颗粒28.6%的水分散体D1(颜料水分散体D1;平均粒径100nm)。
制造例D2(不含颜料的水不溶性聚合物颗粒分散液的制造)
在具有滴液漏斗的反应容器内放入甲基丙烯酸0.5份、甲基丙烯酸甲酯(和光纯药工业株式会社制造)14.5份、丙烯酸2-乙基己酯(和光纯药工业株式会社制造)5.0份、LATEMUL E-118B(聚氧乙烯烷基醚硫酸钠11.1份、花王株式会社制造、表面活性剂)、作为聚合引发剂的过硫酸钾(和光纯药工业株式会社制造)0.2份、离子交换水282.8份,以150rpm进行混合之后,进行氮气置换,得到初始装料单体溶液。
在滴液漏斗内放入将甲基丙烯酸9.5份、甲基丙烯酸甲酯275.5份、丙烯酸2-乙基己酯95.0份、LATEMUL E-118B 35.1份、过硫酸钾0.6份、离子交换水183.0份以150rpm混合而得到的滴加单体溶液,进行氮气置换。
在氮气气氛下,一边将反应容器内的初始装料单体溶液以150rpm进行搅拌,一边用30分钟从室温升温至80℃,维持在80度,用3小时缓慢地在反应容器内滴加滴液漏斗中的单体。滴加结束后,维持反应容器内的温度,搅拌1小时,加入离子交换水204.7份。接着,用不锈钢丝网(200目)过滤,得到水不溶性聚合物颗粒的分散液(固体成分浓度40%、平均粒径100nm、酸值16mgKOH/g、Tg 48℃)。
<凹版印刷用油墨的制备>
制备例D1(油墨D1的制备)
以成为表D1中记载的油墨组成的方式,在制造容器内在54.5份的制造例D1中得到的颜料水分散体D1(相当于油墨中的颜料浓度11.5%)中加入中和剂0.77份(和光纯药工业株式会社制造、5N氢氧化钠溶液)和制造例D2中得到的不含颜料的水不溶性聚合物颗粒的分散液19.5份(相当于油墨中的聚合物浓度8.0%,固体成分浓度41%),以150rpm进行搅拌。
进一步加入二乙二醇单异丁醚7份、有机硅类表面活性剂1.0份(信越化学工业株式会社制造、商品名:KF-6011、PEG-11甲醚聚二甲基硅氧烷)和炔二醇类表面活性剂1.0份(日信化学工业株式会社制造、商品名:SURFYNOL 104PG50、2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇、有效成分50%、丙二醇溶液)、增粘剂0.8份(株式会社ADEKA制造、商品名:ADEKANOLUH-420、有效成分30%水溶液)和离子交换水15.4份,在室温下搅拌30分钟后,用不锈钢丝网(200目)过滤,得到油墨D1(分散介质的平均沸点为111.8℃)。
将油墨D1的配合配方示于表D1,将分散介质的加权平均沸点的计算值示于表D2。
表D1中的有机溶剂的符号如上所述。
制备例D2~D3(油墨D2~D3的制备)
将制备例D1的配合配方改变为表D1所示的条件,除此以外,与制备例D1同样地进行,得到油墨D2~D3。
表D1中的溶剂的符号的意思与上述表A1相同。
[表D1]
[表D2]
实施例D1
使用制备例D1中得到的油墨D1,在双轴拉伸聚丙烯膜(二村化学株式会社制造、商品名:FOR-AQ#20、层压板等级、厚度20μm)的电晕放电处理面上进行印刷。就印刷而言,用设置有凹版辊A(Nabe Process株式会社制造、激光制版方式、辊直径200mm、辊长度1100mm、凹版250线、槽深度8μm、纸抛光处理使用#1000的砂纸)和刮板(株式会社Eco Blade制造、陶瓷复合刮刀、镀层:镍/陶瓷复合型、维氏硬度850Hv、镀层厚度10μm、刀尖厚度90μm、平行刃)的凹版印刷机(冈崎机械工业株式会社制造、凹版3色测试机),在印刷速度为100m/分钟、干燥温度为70℃、供料辊材质为NBR、供料辊压为0.3MPa、供料辊转速相对于凹版辊100%为15%、刮板与凹版辊的接触压为0.15MPa、压印辊材质为NBR、压印辊与印刷基材接触的接触压为0.15MPa的条件下进行印刷。
在离凹版辊版面50mm的位置以100mm间隔设置12个直径7mm的空气喷嘴,一边从该空气喷嘴以1.83L/分钟的风量(风速0.8m/s)向凹版面吹送温度25℃、相对湿度20%的热风,一边进行印刷(参照图3)。就印刷速度而言,以比实施例A1的75m/分钟大的100m/分钟进行。
实施例D2~D12
将实施例D1的条件改变为表D3所示的条件,除此以外,与实施例D1同样地进行。
在实施例D10中,在离凹版辊版面50mm的位置,在空气喷嘴的上表面侧,沿空气喷嘴以100mm间隔设置直径7mm的吸气嘴,一边以1.83L/分钟的吸气量(吸气速度0.8m/s)吸气,一边进行印刷(参照图3)。
<油墨的评价>
对得到的油墨,用与上述相同的评价方法评价油墨转移率、版灰雾浓度。将结果示于表D3。
[表D3]
由表D3可知:采用实施例D1~D12的印刷方法(第4方式),即使使印刷速度为100m/分钟,油墨转移率也高,在连续印刷时也能够进行稳定的印刷,同时版灰雾也被抑制,能够得到高品质的印刷物。
制备例E1~E5(油墨E1~E5的制备)<第5方式>
将制备例A1的配合配方改变为表E1所示的条件,除此以外,与制备例A1同样地进行,得到油墨E1~E5。
表E1中的溶剂的符号的意思与上述表A1相同。
BG为乙二醇单丁醚(和光纯药工业株式会社制造、沸点171℃、SP值9.8)。
[表E1]
实施例E1~E14
将实施例A1的条件改变为表E2所示的条件,除此以外,与实施例A1同样地进行。
表E2的膜基材的详细情况如下所述。
·OPP:二村化学株式会社制造、OPP膜、FOR-AQ#20、层压板等级、电晕处理、厚度20μm
·PET:二村化学株式会社制造、PET膜、FE2001#12、电晕处理、厚度12μm
·CPP:二村化学株式会社制造、CPP膜、FHK2#20、层压板等级、电晕处理、厚度20μm
·NY:东洋纺株式会社制造、尼龙膜、硬化膜(HARDEN FILM)、N1100#25、一般型、电晕处理、厚度25μm
·PS:旭化成化学株式会社(Asahi Kasei Chemicals Corporation)制造、OPS膜、GM#14、一般型、厚度14μm
·PE:二村化学株式会社制造、LLDPE膜、LL-UL#40、电晕处理、厚度40μm
<油墨的评价>
对得到的油墨,用与上述相同的评价方法评价油墨转移率、版灰雾浓度。将结果示于表E2。
由表E2可知:采用实施例E1~E14的印刷方法(第5方式),油墨转移率高,在连续印刷时能够进行稳定的印刷,同时版灰雾被抑制,能够得到高品质的印刷物。
符号说明
1:凹版印刷机
10:油墨盘
11:供料辊
12:凹版辊
13:刮板
13a:基部,13b:刀尖部
14:压印辊
15:印刷基材供给辊
16:印刷基材卷取辊
20:印刷基材
30:空气喷嘴
31:吸气嘴
Claims (29)
1.一种凹版印刷方法,其为在油墨盘中贮存水性油墨,使用供料辊、凹版辊、刮板和压印辊将所述水性油墨印刷在印刷基材上的凹版印刷方法,其特征在于:
所述水性油墨含有颜料、聚合物、有机溶剂、表面活性剂和水,
所述有机溶剂中的沸点为100℃以上260℃以下的有机溶剂的含量在水性油墨中为0.3质量%以上12质量%以下,
所述颜料的颗粒的平均粒径为120nm以上350nm以下,
在所述水性油墨中的颗粒的粒径分布中,粒径130nm以下的颗粒频率为40体积%以下,
所述凹版辊的版面的算术平均粗糙度Ra为10nm以上140nm以下。
2.根据权利要求1所述的凹版印刷方法,其特征在于:
供料辊的橡胶厚度为2mm以上30mm以下。
3.根据权利要求1所述的凹版印刷方法,其特征在于:
相对于凹版辊的转速100%,供料辊的转速为4%以上25%以下。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的凹版印刷方法,其特征在于:
凹版辊版面的最大高度Rz为100nm以上250nm以下。
5.根据权利要求1~3中任一项所述的凹版印刷方法,其特征在于:
刮板与凹版的接触压为0.04MPa以上0.35MPa以下。
6.根据权利要求1~3中任一项所述的凹版印刷方法,其特征在于:
压印辊的橡胶硬度为55°以上85°以下。
7.根据权利要求1~3中任一项所述的凹版印刷方法,其特征在于:
压印辊的橡胶厚度为2mm以上30mm以下。
8.根据权利要求1~3中任一项所述的凹版印刷方法,其特征在于:
压印辊与印刷基材接触的接触压为0.04MPa以上0.35MPa以下。
9.根据权利要求1~3中任一项所述的凹版印刷方法,其特征在于:
颜料为用聚合物进行了分散的颜料颗粒。
10.根据权利要求9所述的凹版印刷方法,其特征在于:
构成用聚合物进行了分散的颜料颗粒的聚合物a是通过乙烯基单体的加聚得到的乙烯基类聚合物。
11.根据权利要求10所述的凹版印刷方法,其特征在于:
构成用聚合物进行了分散的颜料颗粒的聚合物a是用交联剂进行了交联处理的聚合物。
12.根据权利要求11所述的凹版印刷方法,其特征在于:
交联剂为分子中具有2个以上的环氧基的化合物。
13.根据权利要求9所述的凹版印刷方法,其特征在于:
油墨中的用聚合物进行了分散的颜料颗粒的含量为1质量%以上40质量%以下。
14.根据权利要求1~3中任一项所述的凹版印刷方法,其特征在于:
水性油墨含有不含颜料的聚合物颗粒。
15.根据权利要求1~3中任一项所述的凹版印刷方法,其特征在于:
使用水性油墨中的颗粒的粒径分布的多分散指数为0.13以上0.3以下的水性油墨。
16.根据权利要求1~3中任一项所述的凹版印刷方法,其特征在于:
水性油墨中的表面活性剂的含量为0.1质量%以上10质量%以下。
17.根据权利要求1~3中任一项所述的凹版印刷方法,其特征在于:
水性油墨中的沸点小于100℃的有机溶剂的含量为5质量%以下。
18.根据权利要求1~3中任一项所述的凹版印刷方法,其特征在于:
有机溶剂的汉森溶解参数为8(MPa)1/2以上11(MPa)1/2以下。
19.根据权利要求1~3中任一项所述的凹版印刷方法,其特征在于:
印刷基材为树脂膜。
20.根据权利要求19所述的凹版印刷方法,其特征在于:
树脂膜的厚度为10μm以上100μm以下。
21.根据权利要求1~3中任一项所述的凹版印刷方法,其特征在于:
水性油墨中的沸点小于100℃的有机溶剂的含量为5质量%以下,
水性油墨的20℃时的静态表面张力为23mN/m以上30mN/m以下,
供料辊的橡胶硬度为55°以上85°以下,
供料辊与凹版辊接触的接触压为0.08MPa以上0.4MPa以下,
相对于凹版辊的转速100%,供料辊的转速为4%以上28%以下。
22.根据权利要求1~3中任一项所述的凹版印刷方法,其特征在于:
供料辊使用的材质为选自丙烯腈-丁二烯橡胶、乙丙橡胶和丁基橡胶中的1种以上。
23.根据权利要求1~3中任一项所述的凹版印刷方法,其特征在于:
刮板的表面的维氏硬度为650Hv以上1000Hv以下,该刮板的刀尖部的厚度为50μm以上350μm以下。
24.根据权利要求1~3中任一项所述的凹版印刷方法,其特征在于:
刮板的镀层为镍镀层、镍与陶瓷的复合镀层、陶瓷镀层、或陶瓷与氟树脂的复合镀层。
25.根据权利要求1~3中任一项所述的凹版印刷方法,其特征在于:
含有有机溶剂和水的分散介质的平均沸点为100℃以上122℃以下,
用刮板刮取凹版面上的所述水性油墨之后,从以30mm以上250mm以下的间隔设置的空气喷嘴,以0.05L/min以上15L/min以下的风量向凹版面吹送温度为15℃以上45℃以下且相对湿度为0%以上50%以下的热风。
26.根据权利要求25所述的凹版印刷方法,其特征在于:
热风吹送的风速为0.2m/s以上2.0m/s以下。
27.根据权利要求25所述的凹版印刷方法,其特征在于:
空气喷嘴的孔径为2mmφ以上12mmφ以下。
28.根据权利要求25所述的凹版印刷方法,其特征在于:
对热风吹送后的凹版面进行吸气。
29.根据权利要求1~3中任一项所述的凹版印刷方法,其特征在于:
压印辊使用的材质为选自丙烯腈-丁二烯橡胶、乙丙橡胶和丁基橡胶中的1种以上。
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