CN1408797A - 印刷油墨组合物 - Google Patents

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Abstract

一种印刷油墨组合物，包括：一种植物油；和一种重均分子量至少为30,000的松香改性的酚树脂，松香改性的酚树脂溶解于植物油中，其中印刷油墨组合物中挥发性有机溶剂的含量，以重量计，不超过3％。

Description

印刷油墨组合物
发明领域
本发明涉及环保型印刷油墨组合物，其含有用于溶解油墨树脂的植物油作为主要成分，并具有降低了的挥发性有机溶剂含量。
背景技术
印刷油墨的凝固和干燥，是通过油墨中含有的挥发性有机溶剂渗透到基层材料中以及具有不饱和键的干性油或树脂的氧化聚合进行的。要求渗透干燥和氧化聚合干燥型印刷油墨在短时间内凝固，以便当印刷品被层叠时，下层印刷品的印刷表面上的油墨不会粘附到上层印刷品上，并且还要求渗透干燥和氧化聚合干燥型印刷油墨具有良好的可加工性，以便在通过氧化聚合干燥后，形成的印刷油墨层即使在加工该印刷品时也不会被损坏。因此，对于在印刷品上的凝固性能和干燥性能，需要其快到一定程度。
迄今为止，作为植物油，已使用了亚麻子油，桐油，大豆油等。通常，通过这些植物油的氧化聚合和挥发性有机溶剂渗透的平衡，可以得到足够的凝固性能和干燥速度。但是存在这样的问题，即挥发性有机溶剂会破坏印刷场所的环境，并进一步地，它们对地球的环境造成坏的影响。因此，需要其中的挥发性有机溶剂含量被尽可能地减少的印刷油墨。
在通常已知的油墨中，已有人建议一种印刷油墨，用于在具有渗透性的材料例如纸上进行印刷，该油墨使用大豆油作为植物油，并且其中的挥发性有机溶剂组分也用植物油代替。但是，没有得到足够的凝同性能。在这种情况下，印刷油墨的使用被限定为在降低生产率和可操作性下使用，其原因在于要通过降低印刷速度来尽可能地保证凝固时间，以及通过从印刷机中不断地取出印刷品，来防止大量的印刷品层叠。这样，实际上应用于在纸上印刷的油墨被迫一起使用挥发性有机溶剂和植物油，以获得足够的凝固速度。
发明内容
发明概述
本发明的一个目的是提供一种环保型印刷油墨组合物，其含有用于溶解油墨树脂的植物油作为主要组分，并具有尽可能降低的挥发性有机溶剂含量。
本发明的另一个目的是提供一种印刷油墨组合物，该组合物适于需要高速凝固性能的纸印刷。
本发明的其它目的和效果从下面的描述中将会很清楚。
为解决上述问题本发明人进行了深入的研究，结果发现，通过在植物油中溶解松香改性的酚树脂得到的印刷油墨组合物解决了该问题。本发明是基于这一发现完成的。
即，通过提供一种印刷油墨组合物，实现了本发明的上述目的，该组合物包括：
一种植物油；和
一种重均分子量至少为30,000的松香改性的酚树脂，所述的松香改性的酚树脂溶解于所述的植物油中，
其中印刷油墨组合物中挥发性有机溶剂的含量不超过3％(重量)。
在上述组成下，本发明可以提供一种适于纸印刷的印刷油墨组合物，该组合物由于具有降低了的挥发性有机溶剂含量而是环保型的，并且该组合物具有优异的凝固性能。发明详述
所述印刷油墨组合物含有重均分子量至少为30,000的松香改性的酚树脂和植物油，该松香改性的酚树脂溶解于植物油中，挥发性有机溶剂的含量不超过3％(重量)。该印刷油墨组合物适于纸印刷，通过渗透干燥和氧化聚合机理进行干燥，并且具有优异的凝固性能。
术语“油墨的凝固”是指这样的状态：通过使油墨中的溶剂组分渗透进入可渗透的基层材料例如纸等中，使载体组分的粘度增加，以增加油墨在纸上的固定力，并且即使在通过具有不饱和键的植物油氧化聚合进行干燥前的阶段，油墨也不会转移到由于层叠印刷品而与其接触的纸的背面。
高速凝固性能涉及在特定的纸上印刷的印刷油墨凝固所需的时间，并且定义为采用下列方法测定的值。步骤1：
在JIS K 5701-1(5.3.2)的附件3中所描述的测试印刷装置(RI测试仪)的有两个裂口的橡胶滚筒上，均匀印刷0.125cc的测试油墨，并且将该印好的油墨转移到下列之一的空白纸上：(1)Oji Paper Co.，Ltd制造的“OK Kanefuji N Duodecimo/110kg”，(2)Mitsubishi Paper Mills Ltd制造的“Tokubishi Art Double Faced Duodecimo/110kg”，(3)Oji Paper Co.，Ltd制造的“OK Kanefuji single faced Duodecimo/110kg”，和(4)Oji PaperCo.，Ltd制造的“OK Top Coat N Duodecimo/110kg”，包括ISO标准的JapanColor的标准空白纸“Japan Paper”。步骤2：
按照JIS K 5701-1(6.2.1)所定义的凝固性能，测定每一种纸上印刷的油墨。定义高速凝固性能为测得的凝固时间应该不长于15分钟。
本发明的印刷油墨组合物通过向油墨清漆中加入颜料，附加的植物油，及需要的添加剂来制备，所述油墨清漆是通过将松香改性的酚树脂溶解在植物油中制备的。
作为用于本发明的印刷油墨组合物中的松香改性的酚树脂，可以使用各种重均分子量至少为30,000的松香改性的酚树脂。优选的重均分子量范围为约30,000～150,000。
本发明印刷油墨组合物中的松香改性的酚树脂的含量为20～40％(重量)。其含量更优选为25～30％(重量)。
作为松香改性的酚树脂，也可以使用用石油树脂改性的石油树脂改性的松香改性酚树脂。在用石油树脂改性的情况下，松香改性的酚树脂与石油树脂的重量比优选为95/5～85/15。石油树脂改性的松香改性酚树脂与松香改性酚树脂组合使用，有助于改善印刷品的光泽，而且石油树脂改性的松香改性酚树脂在整个松香改性的酚树脂中的比例优选不高于50％。
为测定重均分子量，采用下列仪器和条件。
GPC仪器：TOSOH CORPORATION制造(NO.：SC-8020)
柱：SUPER H4000
溶剂：THF
标准物质：聚苯乙烯
样品浓度：0.1～0.5％。
在本发明的印刷油墨组合物中，石油树脂可以与松香改性的酚树脂组合使用。其在印刷油墨组合物中的混入量优选为5～10％(重量)。石油树脂有助于改善印刷品的光泽。
用于本发明印刷油墨组合物的植物油的实例包括天然油，例如大豆油，亚麻子油，桐油，蓖麻油，脱氢蓖麻油，玉米油，红花油，canol oil等；和合成油。还有，在本发明中，这些植物油可单独使用，或两种或多种组合使用。
在本发明的印刷油墨组合物中的植物油含量优选为40～70％(重量)，更优选为50～60％(重量)。
在上述植物油中，由于亚麻子油和大豆油能更大程度地改善干燥性能，所以优选使用这两种植物油。
在本发明的印刷油墨组合物中，衍生自植物油的脂肪酸酯也可以与上述的植物油组合使用。衍生自植物油的脂肪酸酯的实例包括亚麻子油脂肪酸甲酯，亚麻子油脂肪酸乙酯，亚麻子油脂肪酸丙酯，亚麻子油脂肪酸丁酯，大豆油脂肪酸甲酯，大豆油脂肪酸乙酯，大豆油脂肪酸丙酯，大豆油脂肪酸丁酯，棕榈油脂肪酸甲酯，棕榈油脂肪酸乙酯，棕榈油脂肪酸丙酯，棕榈油脂肪酸丁酯，蓖麻油脂肪酸甲酯，蓖麻油脂肪酸乙酯，蓖麻油脂肪酸丙酯，和蓖麻油脂肪酸丁酯。
在上面列举的衍生自植物油的脂肪酸酯中，优选使用大豆油脂肪酸甲酯，大豆油脂肪酸丁酯等。
在本发明的印刷油墨组合物中，为改善凝固性能，衍生自植物油的脂肪酸酯的含量优选为印刷油墨组合物重量的5～20％。在组合使用衍生自植物油的脂肪酸酯和上述植物油的情况下，为改善凝固性能，印刷油墨组合物中植物油和衍生自植物油的脂肪酸酯的含量优选分别为35～50％(重量)和5～20％(重量)。
本发明的印刷油墨组合物的一个特征在于，挥发性有机溶剂的含量不超过3％(重量)。该挥发性有机溶剂不是故意加入的，在本发明中所提及的挥发性有机溶剂包括那些起源于根据需要所使用的助剂，例如蜡，干燥剂(一种干燥促进剂)，螯合剂等，并可能包含在最终得到的印刷油墨组合物中的溶剂(在使用的助剂含有挥发性有机溶剂的情况下)。更优选使用不含挥发性有机溶剂的助剂，但是不大于约3％(重量)的挥发性有机溶剂含量被认为是在允许的范围内。
如果需要，本发明的印刷油墨组合物可以含有各种用于印刷油墨的添加剂，例如如上所述的蜡，干燥剂，螯合剂等，但优选挥发性有机溶剂的含量较低的添加剂。蜡的实例包括聚乙烯蜡，PTFE蜡，和sasol蜡。干燥剂的实例包括金属皂，其是金属，例如钴，锰，铅，锌，铁，钙，铈，稀土金属等，和羧酸，例如辛酸，环烷酸，新癸酸，桐油酸，亚麻子油酸，树脂酸等的盐；和上述金属的硼酸盐。螯合剂通常被称为铝螯合物，其实例包括正丁氧基铝，异丁氧基铝，或二级丁氧基铝的衍生物，其中正丁氧基，异丁氧基或二级丁氧基之一被乙酸乙酯或乙酸甲酯代替。
在生产本发明的印刷油墨组合物中，清漆的生产可采用已知的方法进行。特别地，例如可按照如下方法生产清漆：按顺序向烧瓶中加入50～60份(重量)作为植物油的大豆油，35～45份(重量)作为树脂组分的松香改性的酚树脂，并根据需要，进一步加入0.5～2份(重量)螯合剂，升温，并将得到的混合物在200℃条件下蒸煮1小时。
本发明的印刷油墨组合物可采用与那些常规方法类似的方法进行生产。例如，可通过向采用上述方法预先制好的清漆中加入颜料，例如有机颜料或无机颜料，蜡组分，附加的清漆组分，附加的植物油，和例如金属皂的干燥促进剂，并用三辊磨等捏合该混合物，来生产印刷油墨组合物。
在生产本发明的含有衍生自植物油的脂肪酸酯的印刷油墨组合物时，也可以采用通常使用的方法。例如，通过加热用于印刷油墨的树脂，衍生自植物油的脂肪酸酯，和一部分植物油的混合物，预先制备清漆，然后采用三辊磨捏合下列物质的混合物：已知的颜料，例如有机颜料或无机颜料，上述预先制备的清漆，余下的植物油和例如金属皂的干燥促进剂，由此生产印刷油墨组合物。衍生自植物油的脂肪酸酯可在捏合之后向其中加入，但优选脂肪酸酯预先结合进清漆中。
具体实施方式
参照下面的实施例，更详细地阐明本发明，但本发明不局限于此。清漆制备实施例A
通过在210℃加热混合物1小时来制备清漆(A)，所述混合物包括38份(重量)松香改性的酚树脂，Beckasite F-7301(重均分子量为30,000，DAINIPPON INK & CHEMICALS，INC.制造)，62份(重量)大豆色拉油(THE NISSHIN OIL MILLS，LTD.制造)，和0.3份(重量)铝螯合物，Alumichelate(Hope Seiyaku K.K.制造)。清漆制备实施例B
通过在210℃加热混合物1小时来制备清漆(B)，所述混合物包括40份(重量)松香改性的酚树脂，Beckasite F-8301(重均分子量为50,000，DAINIPPON INK & CHEMICALS，INC.制造)，50份(重量)大豆色拉油(THE NISSHIN OIL MILLS，LTD.制造)，10份(重量)大豆油脂肪酸甲酯，TOENOL#3120(Toei Chemicl K.K.制造)，和0.3份(重量)铝螯合物，Alumichelate(Hope Seiyaku K.K.制造)。清漆制备实施例C
通过在200℃加热混合物1小时来制备清漆(C)，所述混合物包括29份(重量)松香改性的酚树脂，Beckasite F-8301(重均分子量为50,000，DAINIPPON INK & CHEMICALS，INC.制造)，61份(重量)大豆色拉油(THE NISSHIN OIL MILLS，LTD.制造)，10份(重量)石油树脂，PetCoal 140SE(TOSOH CORPORATION制造)，和0.3份(重量)铝螯合物，Alumichelate(Hope Seiyaku K.K.制造)。清漆制备实施例D
通过在200℃加热混合物1小时来制备清漆(D)，所述混合物包括29份(重量)松香改性的酚树脂，Beckasite F-8301(重均分子量为50,000，DAINIPPON INK & CHEMICALS，INC.制造)，61份(重量)大豆色拉油(THE NISSHIN OIL MILLS，LTD.制造)，10份(重量)石油树脂改性的松香改性的酚树脂，Beckasite F5501(重均分子量为30,000，DAINIPPON INK & CHEMICALS，INC.制造)，和0.3份(重量)铝螯合物，Alumichelate(Hope Seiyaku K.K.制造)。清漆制备实施例E
通过在200℃加热混合物1小时来制备清漆(E)，所述混合物包括29份(重量)松香改性的酚树脂，Beckasite F-7305(重均分子量为100,000，DAINIPPON INK & CHEMICALS，INC.制造)，46份(重量)大豆色拉油(THE NISSHIN OIL MILLS，LTD.制造)，10份(重量)石油树脂改性的松香改性的酚树脂，Beckasite F5501(重均分子量为30,000，DAINIPPON INK & CHEMICALS，INC.制造)，15份(重量)大豆油脂肪酸甲酯，TOENOL#3120(Toei Chemicl K.K.制造)，和0.3份(重量)铝螯合物，Alumichelate(Hope Seiyaku K.K.制造)。清漆制备比较实施例F
通过在210℃加热混合物1小时来制备清漆(F)，所述混合物包括40份(重量)松香改性的酚树脂，Beckasite F-181(重均分子量为15,000，DAINIPPON INK & CHEMICALS，INC.制造)，60份(重量)大豆色拉油(THE NISSHIN OIL MILLS，LTD.制造)，和0.3份(重量)铝螯合物，Alumichelate(Hope Seiyaku K.K.制造)。清漆制备比较实施例G
通过在210℃加热混合物1小时来制备清漆(G)，所述混合物包括40份(重量)松香改性的酚树脂，Beckasite F-8301(重均分子量为50,000，DAINIPPON INK & CHEMICALS，INC.制造)，20份(重量)亚麻子油，40份(重量)AF溶剂No.5(NIPPON MITSUBISHI OIL CORPORATION制造)，和0.3份(重量)铝螯合物，Alumichelate(Hope Seiyaku K.K.制造)。
为测定重均分子量，采用下列仪器和条件。
GPC仪器：TOSOH CORPORATION制造(商品号：SC-8020)
使用的柱子：SUPER H4000
使用的溶剂：THF
标准物质：聚苯乙烯
样品浓度：0.1～0.5％。
实施例1油墨1的制备
通过采用三辊磨捏合下列物质的混合物来制备油墨1：65.5％(重量)的上述清漆(A)，16％(重量)的作为颜料的酞菁蓝，Fast Gen Blue TGR-L(DAINIPPON INK & CHEMICALS，INC.制造)，17％(重量)的大豆油，和1.5％(重量)的助剂，例如干燥剂等。
实施例2油墨2的制备
通过采用三辊磨捏合下列物质的混合物来制备油墨2：65.5％(重量)的上述清漆(B)，16％(重量)的作为颜料的酞菁蓝，Fast Gen Blue TGR-L(DAINIPPON INK & CHEMICALS，INC.制造)，12％(重量)的大豆油，5％(重量)的大豆油脂肪酸甲酯，和1.5％(重量)的助剂，例如干燥剂等。
实施例3油墨3的制备
通过采用三辊磨捏合下列物质的混合物来制备油墨3：65.5％(重量)的上述清漆(C)，16％(重量)的作为颜料的酞菁蓝，Fast Gen Blue TGR-L(DAINIPPON INK & CHEMICALS，INC.制造)，17％(重量)的大豆油，和1.5％(重量)的助剂，例如干燥剂等。
实施例4油墨4的制备
通过采用三辊磨捏合下列物质的混合物来制备油墨4：65.5％(重量)的上述清漆(D)，16％(重量)的作为颜料的酞菁蓝，Fast Gen Blue TGR-L(DAINIPPON INK & CHEMICALS，INC.制造)，17％(重量)的大豆油，和1.5％(重量)的助剂，例如干燥剂等。
实施例5油墨5的制备
通过采用三辊磨捏合下列物质的混合物来制备油墨5：65.5％(重量)的上述清漆(E)，16％(重量)的作为颜料的酞菁蓝，Fast Gen Blue TGR-L(DAINIPPON INK & CHEMICALS，INC.制造)，12％(重量)的大豆油，5％(重量)的大豆油脂肪酸甲酯，和1.5％(重量)的助剂，例如干燥剂等。比较例1比较油墨1的制备
通过采用三辊磨捏合下列物质的混合物来制备比较油墨1：65.5％(重量)的上述清漆(F)，16％(重量)的作为颜料的酞菁蓝，Fast Gen Blue TGR-L(DAINIPPON INK & CHEMICALS，INC.制造)，12％(重量)的大豆油，5％(重量)的大豆油脂肪酸甲酯，和1.5％(重量)的助剂，例如干燥剂等。比较例2比较油墨2的制备
通过采用三辊磨捏合下列物质的混合物来制备比较油墨2：65.5％(重量)的上述清漆(G)，16％(重量)的作为颜料的酞菁蓝，Fast Gen Blue TGR-L(DAINIPPON INK & CHEMICALS，INC.制造)，17％(重量)的轻油，和1.5％(重量)的助剂，例如干燥剂等。评价
按照如下所示的方式，评价如此制备的油墨组合物的凝固性能和光泽。凝固性能
操作：如上所述
测试仪器：自动油墨凝固测试仪(Toyo Seiki Seikakusho K.K.制造)
纸：“OK Kanefuji N Duodecimo/110kg”，Oji Paper Co.，Ltd制造。光泽
在JIS K 5701-1(5.3.2)的附件3中所描述的测试印刷装置(RI测试仪)的有两个裂口的橡胶滚筒上，均匀印刷0.125cc的测试油墨，并且将该印好的油墨转移到Oji Paper Co.，Ltd制造的“OK Kanefuji NDuodecimo/110kg”上。用Macbeth Corporation制造的LAB-GLOSS测定由此形成的油墨层，入射角和反射角均为60°。
所得的评价结果示于下面的表1中。
                    表1
    油墨序号     凝固性能(分钟)     光泽
    油墨1     8     58
    油墨2     6     59
    油墨3     8     62
    油墨4     9     60
    油墨5     6     60
    比较油墨1     25     63
    比较油墨2     6     60
采用Roland R-704胶印机，以10,000张/小时的印刷速度，使用在实施例1(油墨1)和2(油墨2)及比较例2(比较油墨2)中得到的每一种平板印刷油墨组合物进行印刷试验。结果，油墨1和2均显示出令人满意的可印刷性，该可印刷性与含有大量挥发性有机溶剂的比较油墨2的可印刷性相当，与比较油墨2相比，油墨1和2没有损害油墨的性能。
根据本发明，可以提供一种环保型印刷油墨组合物，其含有用于溶解油墨树脂的植物油作为主要成分，具有尽可能降低的挥发性有机溶剂含量，并具有适合于纸印刷的高速凝固性能。
尽管已参考具体的实施例，详细地描述了本发明，但对于本领域的技术人员来说，很明显，在不脱离本发明的精神和范围下可以做各种改变和修改。

Claims (5)

1.一种印刷油墨组合物，包括：
一种植物油；和
一种重均分子量至少为30,000的松香改性的酚树脂，所述的松香改性的酚树脂溶解于所述的植物油中，
其中印刷油墨组合物中挥发性有机溶剂的含量，以重量计，不超过3％。
2.根据权利要求1的印刷油墨组合物，其中所述的印刷油墨组合物，以重量计，含有20～40％的所述的松香改性的酚树脂，40～70％的所述植物油，和10～20％的颜料。
3.根据权利要求1的印刷油墨组合物，其中所述的印刷油墨组合物，以重量计，含有20～40％的所述的松香改性的酚树脂，35～50％的所述植物油，5～20％的衍生自植物油的脂肪酸酯，和10～20％的颜料。
4.根据权利要求1的印刷油墨组合物，其中所述的印刷油墨组合物，以重量计，含有15～30％的所述的松香改性的酚树脂，5～10％的石油树脂，40～70％的所述植物油，和10～20％的颜料。
5.根据权利要求1的印刷油墨组合物，其中所述的印刷油墨组合物，以重量计，含有15～30％的所述的松香改性的酚树脂，5～10％的石油树脂，35～50％的所述植物油，5～20％的衍生自植物油的脂肪酸酯，和10～20％的颜料。
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