CN1185312C - 用于模版印刷的乳液油墨 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种粘度随时间变化小且总能稳定提供稳定印刷品的油包水(W/O)乳液油墨。该乳液油墨在油相中包含具有羧酸基团的树脂组分或高级脂肪酸，且在水相中包含二价或三价金属盐和具有碱性的一价金属盐，这样可增强乳液的界面层以稳定该乳液。所述树脂组分优选醇酸树脂、松香改性酚醛树脂、马来酸树脂和松香中。所述一价金属盐或二价或三价金属盐的含量至少相当于包含在油相中的树脂组分或高级脂肪酸的游离羧酸基团。所述树脂组分或所述高级脂肪酸的含量为基于乳液油墨总量的0.5-30%重量。

Description

用于模版印刷的乳液油墨

本发明涉及一种用于模版印刷的乳液油墨，更具体地涉及一种粘度随时间变化小且能够稳定提供优质印刷品的乳液油墨。

模版印刷包括将模版穿孔，然后让油墨通过穿孔部分到达作为印刷纸印刷的制品上。由于主板容易制造，因此模版印刷广泛用于各种领域。

油包水(W/O)乳液油墨一般用于模版印刷，如JP 61-255967A、JP64-14284A、JP4-132777A、JP5-117565A、JP7-179799A等所公开的。但这些油包水(W/O)乳液油墨的问题在于其粘度随着时间的流逝而降低。

为了解决该问题，已经提出使用某些特定的表面活性剂，如使用多元醇的异硬脂酸酯(JP7-157701A)、使用多甘油脂肪酸酯乳化剂(JP6-145577A)、使用具有12-24个碳原子的饱和或不饱和脂肪酸的山梨醇酯(JP6-145576A)、以及使用选自多甘油、糖、和糖醇的多元醇的氧基脂肪酸酯(JP3-78433B)。还提出使用具有特定HLB的表面活性剂(JP6-329970A、JP6-220383A、和JP6-49401A)。但这些方案都不能使乳液充分稳定。

另一提议是将水溶性镁加入油包水(W/O)乳液的水相中以提高该乳液的时间稳定性(JP7-150091A)。该方法仍不能产生令人满意的乳液稳定性。

本发明的一个目的是解决常规方法中的问题，并由此提供一种粘度随时间变化小且能够稳定提供优质印刷品的可用于模版印刷的乳液油墨。

通过深入研究，本发明人已经发现，油包水(W/O)乳液油墨中的乳液稳定性可通过在油相中包含具有游离羧酸基团的树脂组分、或高级脂肪酸，并在水相中包含二价或三价金属盐和具有碱性的一价金属盐而明显提高。因此，本发明得以完成。

即，本发明涉及一种具有油相和水相的用于模版印刷的油包水(W/O)乳液油墨，其中所述油相包含具有游离羧酸基团的树脂组分、或高级脂肪酸，而水相则包含二价或三价金属盐和具有碱性的一价金属盐。

按照本发明，油墨乳液的稳定性可通过在油相中包含具有游离羧酸基团的树脂组分或高级脂肪酸，并让二价或三价金属盐和具有碱性的一价金属盐共存于水相中而明显提高。人们认为，这是由于树脂组分的游离羧酸或高级脂肪酸与二价或三价金属盐在乳液的界面层，即水相和油相相互接触的那部分发生反应，生成一种金属皂，结果界面层变浓。

尽管不受理论局限，但据认为在本发明的油墨中，首先是碱性皂由下式(1)的反应而得到，然后由下式(2)的复分解反应而得到金属皂，其中两种化合物相互替代它们的组分以生成两种新的化合物。

  (1)

其中RCOO-H是具有游离羧酸基团的树脂组分、或高级脂肪酸，XY是一种具有碱性的一价金属盐，且RCOO-X为碱性皂。

  (2)

其中n等于2或3，AB为二价或三价金属盐，其中A为金属，且(RCOO)_n-A为金属皂。

可以假设，金属皂是在乳液的界面层中形成的。人们认为，由于树脂组分或高级脂肪酸中的羧酸基团(-COOH)的状态朝向水相侧，它就变得在水中不可溶，因此式(2)的反应就立即进行以生成金属皂，结果提高了乳液的稳定性。

用于模版印刷的本发明乳液油墨是通过，例如向10-90％重量的油相中慢慢加入90-10％重量的水相，然后乳化该混合物而制成。

在用于模版印刷的本发明乳液油墨中，可在油相或水相的至少一相中包含着色剂。至于着色剂，可以使用已知的颜料，其用于单色的例子为炭黑、如炉炭黑、灯黑、乙炔黑和槽法炭黑、金属，如氧化铜、氧化铁和氧化钛、和有机颜料，如酞菁颜料、可溶性偶氮颜料、不溶性偶氮颜料、和喹吖啶酮颜料。

在用于模版印刷的本发明乳液油墨中，油相基本上包含溶剂、乳化剂、和具有游离羧酸基团的树脂组分、或高级脂肪酸。

具有游离羧酸基团的树脂组分优选醇酸树脂、松香改性酚醛树脂、马来酸树脂或松香。

至于高级脂肪酸，可以使用，例如油酸、异硬脂酸、硬脂酸、棕榈酸、月桂酸、二十二烷酸、蓖麻酸、羟基脂肪酸、和妥尔油脂肪酸。

树脂组分或高级脂肪酸的量优选为基于乳液油墨总量的0.5-30％重量。如果该量在以上范围内，可在乳液油墨的界面层中形成足够量的金属皂，这样可提高乳液的稳定性。

至于溶剂，可以使用非挥发性或挥发性溶剂，非挥发性溶剂包括，例如矿物油，如车用油、锭子油、机油和液体石蜡，植物油，如橄榄油、蓖麻油和沙拉油。挥发性溶剂包括矿物油和植物油类型的已知溶剂。

加入油相中的乳化剂可用于形成油包水(W/O)乳液，优选为非离子表面活性剂。作为表面活性剂的例子，可以提及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和脱水山梨醇倍半油酸酯、脂肪酸甘油酯，如油酸甘油单酯和油酸甘油二酯、以及高级醇、烷基酚和脂肪酸的氧化乙烯加成物。

在水相包含着色剂时，该油墨的水相可包含用于分散该着色剂的表面活性剂、或用于形成水包油(O/W)乳液的表面活性剂。在这种情况下，优选适当选择乳化剂以使油包水(W/O)乳液不被表面活性剂所破坏。

在油相包含着色剂时，优选将树脂组分加入油相中以提高适印性。至于树脂，可以使用上述的树脂组分，如醇酸树脂、松香改性酚醛树脂、马来酸树脂和松香，以及酚醛树脂和石油树脂。

在用于模版印刷的本发明乳液油墨中，水相基本上通过将二价或三价金属盐和具有碱性的一价金属盐溶解在水中而制成。水相还可包含树脂或水溶性树脂的水包油(O/W)乳液以提高着色剂的定色性。还有，水相可包含润湿剂、电解质和抗氧化剂。

二价或三价金属盐包括，例如水溶性金属盐，如钙、镁或铝的硫酸盐、硝酸盐、硼酸盐、乙酸盐、磷酸盐和柠檬酸盐。二价或三价金属盐的量优选当量或超过包含在油相中的树脂组分或高级脂肪酸的游离羧酸基团。在此，术语“当量”是指，按照式(2)，与已由式(1)制成的碱性皂的所有游离羧酸基团反应所需的金属盐量。游离羧酸基团的量可从酸值得到。酸值的定义为，中和1克油脂中的游离脂肪酸所需的氢氧化钾的量(毫克)。由所得的值，可以得到脂肪酸的羧酸基团的量。

一价金属盐可以是能溶解在水中并生成碱性溶液的那些。可以提及，例如碱金属盐，如氢氧化钠和氢氧化钾、以及硼砂、碳酸氢钠、磷酸氢二钠、和磷酸氢二钾。一价金属盐优选相当于或超过包含在油相中的树脂组分或高级脂肪酸的游离羧酸基团。在此，术语“当量”是指，与上式(1)中树脂组分或高级脂肪酸的所有游离羧酸基团反应所需的金属盐量。

树脂的水包油(O/W)乳液的例子包括以下树脂的溶液，如聚醋酸乙烯酯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、醋酸乙烯酯-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-醋酸乙烯酯共聚物、和聚氨酯。

水溶性树脂的例子包括聚乙烯醇、甲基纤维素、羟甲基纤维素、羟甲基纤维素、聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙烯-聚乙烯醇共聚物、聚氧化乙烯、聚乙烯基醚、聚丙烯酰胺、阿拉伯树胶、淀粉、和水溶性聚氨酯。

树脂乳液或水溶性树脂的量优选为基于乳液油墨总量的1-20％重量，尤其优选2-10％重量(以固体含量计)。如果该量小于1％重量，包含在水相中的着色剂就不能完全固着在待印刷的制品上，而如果超过20％重量，在油墨长期留在模版上时，油墨会在模版的孔眼成膜，并变得难以通过这些孔眼。

如果树脂乳液或水溶性树脂易于与金属盐反应，最好单独从包含金属盐的水相将树脂乳液或水溶性树脂加入油相。例如，将包含金属盐的水相加入油相以影响乳化，然后单独将包含树脂乳液或水溶性树脂的水相加入油相中。

润湿剂包括，例如多元醇，如乙二醇、山梨醇和甘油、和聚乙二醇。

本发明将通过以下实施例进行更详细的解释。在这些实施例中，术语“份”是指“重量份”。

实施例1

按照表1给出的配方，制备出用于模版印刷的乳液油墨。

首先，使用三辊磨机将炭黑、醇酸树脂和一部分№5溶剂(由NipponOil Co.，Ltd制造)进行分散，制备出一种分散体。然后，向该分散体中加入剩余的№5溶剂和脱水山梨醇倍半油酸酯，得到油相。单独地，将水、硫酸镁、氢氧化钠和乙二醇混合在一起得到水相。将该水相慢慢加入油相中，然后使用高速搅拌器进行乳化，得到一种用于模版印刷的本发明油包水(W/O)乳液油墨。

实施例2-4和对比例1-3

按照表1给出的配方，通过与实施例1相同的方式，制备出用于模版印刷的乳液油墨。

测试实施例

将实施例1-4和对比例1-3中制备的用于模版印刷的乳液油墨在50℃下放置3个月，然后观察以确定油墨乳液是否出现破坏。结果在表1中给出。如果没有观察到乳液破坏或粘度基本上没有变化，标为“(-)”，而如果观察到明显破坏或粘度变化，则标为“(+)”。

表1

实施例号                 实施例1   实施例2   实施例3  实施例4  对比例1  对比例2  对比例3

油相：

合游离羧酸基团的树脂组

分或高级脂肪酸：

醇酸树脂                  15.0       15.0        -      -      15.0      15.0     -

松香改性酚醛树脂           -          -         10.0    -       -         -       -

油酸                       -          -          -     5.0      -         -       -

其它的树脂组分：                                -

石油树脂                   -          -          -     10.0     -         -     12.0

溶剂：

№5溶剂                   5.0        5.0        7.0    5.0     5.0        5.0   5.0

乳化剂：

脱水山梨醇倍半油酸酯      3.0        3.0        3.0    3.0     3.0        3.0   3.0

着色剂：

炭黑                      5.0        5.0        5.0    5.0     5.0        5.0   5.0

水相：

二价或三价金属盐：

硫酸镁·7H₂O             1.5         -         1.5    4.3     1.5         -    1.5

硫酸铝·18H₂O             -         2.8         -      -       -          -     -

具有碱性的一价金属盐：

氢氧化钠                  0.5        0.5        0.5    0.8      -         0.5   0.5

润湿剂：

乙二醇                    5.0        5.5        5.0    5.0     5.0        5.5   5.5

水                        65.0       65.0       68.0   65.0    66.0       65.5  68.0

总计                      100.0      101.8      100.0  103.1   100.5      99.5  100.5

乳液的破坏                (-)        (-)        (-)    (-)     (+)        (+)   (+)

从表1的结果可以看出，与对比例的油墨相比，用于模版印刷的本发明乳液油墨没有任何的乳液破坏且基本上没有粘度变化。

按照本发明，具有游离羧酸基团的树脂组分或高级脂肪酸包含在用于模版印刷的油包水(W/O)乳液油墨的油相中，且二价或三价金属盐和具有碱性的一价金属盐则包含在该油墨的水相中，这样可在该乳液的界面层中形成金属皂。结果，界面层得到加强，因此可得到在乳液稳定性上得到改进的模版印刷用乳液油墨。

Claims (4)

1.一种具有油相和水相的用于模版印刷的油包水乳液油墨，其中所述油相包含具有游离羧酸基团的树脂组分或高级脂肪酸，且所述水相包含二价或三价金属盐和碱性一价金属盐，

其中所述具有碱性的一价金属盐的含量至少相当于包含在油相中的树脂组分或高级脂肪酸的游离羧酸基团，

其中所述二价或三价金属盐的含量至少相当于包含在油相中的树脂组分或高级脂肪酸的游离羧酸基团，以及

其中所述树脂组分或所述高级脂肪酸的含量为基于乳液油墨总量的0.5-30％重量，并且油相与水相之比为10∶90-90∶10。

2.根据权利要求1的模版印刷用乳液油墨，其中所述具有游离羧酸基团的树脂组分为选自醇酸树脂、松香改性酚醛树脂、马来酸树脂和松香中的至少一种。

3.根据权利要求1的模版印刷用乳液油墨，其中所述一价金属盐为碱金属盐、硼砂、碳酸氢钠、磷酸氢二钠或磷酸氢二钾。

4.根据权利要求1的模版印刷用乳液油墨，其中所述二价或三价金属盐为钙、镁或铝的硫酸盐、硝酸盐、硼酸盐、乙酸盐、磷酸盐或柠檬酸盐。