CN1729259A - 水系热固型间接印刷油墨组合物 - Google Patents

水系热固型间接印刷油墨组合物 Download PDF

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Abstract

水系热固型间接平版印刷油墨，其包括：水、聚酰胺树脂或富马松香树脂、羟乙基亚乙基脲、改性亚麻子油、二丁基化苯胍胺、颜料和对甲苯磺酸。

Description

水系热固型间接印油墨组合物
发明领域
本发明涉及用于热固型/间接平版印刷工艺的水系油墨组合物。
发明背景
热固型印刷工艺在二十世纪50年代被首次引入，到如今在生产杂志、产品目录和手册的印刷工业中沿用已久。该工艺产生高光泽、高质量的印刷品，并涉及印刷制品的烘干。
在高速轮转间接印刷中，同时将油墨施用于卷筒承印物的两个表面。为了在承印物接触固体表面之前使油墨干燥，将印刷承印物或涂层承印物在伸展下通过摇摆或摇摆型烘箱并在热空气垫之间摇摆。在离开烘箱时，必须使卷筒在进一步处理如分片、折叠、或复卷之前冷却。因此，使卷筒通过一个或多个冷冻鼓或辊，即内冷式鼓，其使卷筒的温度从约93℃降低到约32℃。因此，热固型油墨必须满足精确的标准，以满足印刷过程的高速度运转、烘干和所需的随后冷却，并满足打印质量标准。对热固型油墨和热固型印刷方法的进一步讨论可在R.H.Leach和R.J.Pierce编著的The Printing Ink Manual，paces571-576，第5版，(Blueprint，1993)中发现。
通常，平版热固型/间接印刷油墨主要包含石油馏分。润版液通常包含脱敏剂、盐、和二醇。水系油墨的使用使得打印机可避免许多的这些挥发性有机组分(“VOC”)和它们的副产物，但需要辅助设备如湿度控制室。
间接平版印刷工艺总是对油墨制剂提出独特的挑战，因为该工艺使用平版印版，即图文区和非图文区处于图文载体的同一平面上，并且如以上所述同时使用了两种液体。已经开发了水系油墨，但其仍是烘干慢并且粘性高。
被并入本文作为参考的美国专利5,725,646描述了使用再润湿剂，即羟乙基亚乙基脲(“HEEU”)稳定水系间接油墨组合物而不在常规的多辊油墨设备上干涸的方法。因为这种再润湿剂不干燥，其保留在最终的膜中，使最终膜具有差的耐水性。减少了由油系油墨散发的高水平的VOC和水性润版液(其难以控制油墨/水平衡的问题所在)，而同时保留了常规平版印刷工艺的主要优点，即，在印版的图文区和非图文区之间的高的表面能差。然而，常规的再润湿剂如二醇和二醇醚的使用不仅使最终膜的耐水性差，而且使制剂的粘性增加，从而限制了其在高速印刷中的应用。
被并入本文作为参考的美国专利6,444,021描述了报纸油墨组合物，其包含湿润剂和改性的大豆油系树脂，以消除对与水系油墨相关的湿度控制(室)的需要，同时使得可使用现有的多辊印刷装置。然而由于当将油墨印刷到涂层纸上时湿润剂的干燥需要比较久的时间，因此仍然存在干燥问题。
被并入本文作为参考的美国专利6,444,022B1描述了改性亚麻子油与聚乙二醇的反应。用这样的方式，可以得到在组合物中引入HEEU的益处，而没有牺牲可水洗性的危险。然而，干燥时间仍然比热固型/间接印刷需要的时间长。
因此，需要可以以高速度印刷并且比上述现有技术干燥更快、同时在印刷之后仍然保持油墨转移的低粘性和耐水性的印后热固型/间接印刷油墨。
发明概述
本发明的目的是描述热固型油墨组合物，其保留了目前的包含HEEU的水系油墨系统的优点，如消除了印刷车间中的VOC，同时消除了对湿度室的需要而不依赖改性的大豆油系树脂。本发明另外的目的是使得可继续使用现有的常规多辊印刷系统。
本发明的水系热固型间接平版油墨组合物包括：(a)水；(b)富马松香树脂；(c)改性亚麻子油；(d)羟乙基亚乙基脲；(e)二丁基化苯胍胺；(f)对甲苯磺酸(PTSA)；和(g)颜料。本发明还涉及水系热固型间接平版油墨组合物，其包括：(a)水；(b)聚酰胺树脂；(c)羟乙基亚乙基脲；(d)改性亚麻子油；(e)二丁基化苯胍胺；和(f)颜料。
发明详述
已经发现将苯胍胺树脂或某些聚酰胺树脂与羟乙基亚乙基脲一起使用，使可现有的常规多辊系统中所用的水系热固型平版油墨的配制不需要湿度室的帮助。在印刷时，该油墨具有优异的耐擦性和耐水性。
水
本发明的水系印刷油墨包含水，作为油墨组合物的流变学调节剂和/或表面能调节剂和用于增强油墨的可水洗性。水可以是加入的组分、或通过组合物的其它组分之一如来自颜料flush或滤饼的残留水。用于结合颜料的树脂
本发明中的富马松香树脂为结合于颜料的粘合剂。可结合于选定的颜料的所述粘合剂包括但不限于水溶性聚酰胺树脂、松香树脂、松香盐、妥尔油树脂、甲基丙烯酸树脂、苯乙烯-丙烯酸树脂、聚苯乙烯磺酸及其盐、和丙烯酸或乙烯基乳液聚合物，所述丙烯酸或乙烯基乳剂聚合物由选自丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、多元醇的丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、乙烯基苯乙烯、和醋酸乙烯酯及其混合物的单体制备。特别优选的粘合剂为特别开发用于图像技术组合物的聚酰胺树脂，如得自FitzChem Corporation，Elmhurst，Illinois，U.S.A.的商标为GAXTM的那些树脂，如GAXTM 12-513；和得自Akzo NobelChemicals，Inc.，Chicago，III的富马松香树脂。
再润湿剂
本发明的组合物包括羟乙基亚乙基脲作为再润湿剂。羟乙基亚乙基脲(HEEU)改善流动并延长在辊上的开放时间(open time)。虽然不希望束缚于理论，认为HEEU再润湿剂通过为承印物上的干膜提供表面连续性起到增塑剂的作用。
改性亚麻子油
本发明包括改性亚麻子油，用于解决与包含HEEU相关的其它问题如差的耐水性。改性亚麻子油还有助于降低油墨的粘性。本发明的改性亚麻子油包括聚乙二醇和亚麻子油的反应产物。
本发明的改性亚麻子油也可包括蓖麻醇酸锂、邻苯二甲酸酐和磷酸三苯酯。优选的改性亚麻子油包括由Reichold Inc.，Durham，NC生产的DV 1469。
二丁基化苯胍胺
本发明的组合物包括二丁基化苯胍胺。本发明的二丁基化苯胍胺与HEEU交联。当油墨正在转移时水的存在阻止了这种交联反应。
优选的二丁基化苯胍胺包括但不限于日本的Dainippon Ink andChemical Corp生产的Watersol CPC 248。
对甲苯磺酸催化剂
本发明的组合物包括对甲苯磺酸以催化HEEU和二丁基化苯胍胺之间的反应。
颜料
颜料可为任何适合于配制间接平版印刷油墨的那些，如干粉、flush、印刷饼或颜料分散体。这种颜料包括CI颜料黄1、3、4、5、12、13、14、17、55、65、73、83、97和98；CI颜料橙13、16和46；CI颜料红2、3、4、10、12、48、48:1、48:2、53、57:2、81、104、146、170和176；CI颜料绿2、7和36；CI颜料蓝1、15:1、15:2、15:3、15:6、16、29、56和61；CI颜料紫3、23和37；CI颜料黑6和7；和CI颜料白6、7、18和26。
通常，优选颜料与富马松香树脂粘合剂的比为约1份的颜料对约2份的富马松香树脂粘合剂(1∶2)。优选比例为约1份的颜料对约1份的富马松香树脂粘合剂(1∶1)。本领域技术人员可以理解，本发明的油墨组合物中结合了富马松香树脂的颜料的含量取决于几个因素改变，所述因素包括颜料与富马松香树脂粘合剂的比、具体的油墨组合物中存在的其它组分和期望的最终产品的阻光度。然而，特别当颜料∶粘合剂的比为约1∶1时，预期结合了树脂的颜料的含量占组合物的约10-60重量％。优选结合了树脂的颜料的含量占组合物的约20-50重量％。
印刷油墨
在本发明的水系热固型/间接平版油墨中，水的含量为约5重量％到约35重量％，更优选为约5重量％到约15重量％。结合了树脂的颜料的含量可为约35重量，更优选为约25重量％到约50重量％。改性亚麻子油的含量为约5重量％到30重量％，更优选为约10重量％到约20重量％。羟乙基亚乙基脲的含量为约5重量％到约20重量％，更优选为约10重量％到约20重量％。二丁基化苯胍胺的含量为约5重量％到约20重量％，更优选为约10重量％到约20重量％。对甲苯磺酸的含量为约1重量％到约5重量％，更优选为1重量％到约2重量％。
与本发明的印刷油墨一同使用的印版应具有本质上亲水的图文区和本质上疏水的非图文区。适当的印版的例子为“无水的”Toray型。然而，印版的图文区不需要包含感光聚合物。印版的图文区可包括例如粒状的铝表面，其上面没有涂料，但本质上是亲水的。虽然印版的非图文区本质上必须为疏水的，其可仅仅由任何类型的疏水物质覆盖，条件是在印刷工艺过程中这种疏水物附着于印版的非图文区。
可在本发明的印刷油墨中使用水系金属催干剂。以前不能加入这种催干剂，因为它们会使水系油墨系统不稳定。在本发明的组合物中，由于胺和水的存在，油墨在这种催干剂的存在下保持稳定。
通过以下非限制性实施例进一步说明本发明的可水洗的油墨组合物，其中除非另外说明，所有的份和组分的百分比以重量计，并相对于组合物的总重量。
实施例1
从以下所示组分制备水系热固型/间接印刷油墨：
表I
  组分
  水   21
  富马松香树脂(Akzo515)   12.5
  羟乙基亚乙基脲   12
  改性亚麻子油(DV-1469)   20
  二丁基化苯胍胺(Watersol CPC 248)   20
  对甲苯磺酸(PTSA)   2
  颜料   12.5
  总计   100
富马松香树脂以1∶1的比结合于干颜料。这种结合了树脂的颜料占油墨制剂的25％。油墨的颜基比为1∶15。
实施例2
测量实施例1中的油墨的粘性和稳定性。使用在90°F下以1200rpm的速度操作的油墨粘度计(由Thwing Albert生产)测量粘性。观察到粘性为17-20。此外，观察到油墨在油墨粘度计中稳定10分钟。
实施例3
使用实施例1的油墨组成配制用于四色印刷热固型印刷的青色油墨。在Diddle卷筒印刷机上以1,000fpm运行并打印到40#涂层纸上。在辊、印版、或橡布滚筒上没有观察到油墨集结。在1.33的密度，油墨在265°F的卷筒出口温度干燥。因此，该油墨具有与油系油墨同样好的干燥性。
实施例4
将实施例3得到的印刷品老化十二小时。该印刷品可经受Sutherland擦拭试验器的20次擦拭。将一滴水放在干燥的印刷品上5分钟，没有观察到油墨溶解于水中。
实施例5
从以下所示组分制备水系油墨：
表II
  组分
  水   15
  聚酰胺树脂(GAX 12-513和GAX II-966)   12.5
  羟乙基亚乙基脲   20
  改性亚麻子油(DV-1469)   20
  二丁基化苯胍胺(Watersol CPC 248)   20
  颜料   12.5
  总计   100
聚酰胺树脂以1∶1的比结合于干颜料。这种结合了树脂的颜料占油墨制剂的25％。油墨的颜基比为1∶15。
实施例6
测量实施例5中的油墨的粘性和稳定性。使用在90°F下以1200rpm的速度操作的油墨粘度计(由Thwing Albert生产)测量粘性。观察到粘性为15-20。
实施例7
将实施例6的油墨在Diddle卷筒印刷机上以1,000fpm运行并打印到40#涂层纸上。在1.33的密度，油墨在130℃在1分钟内干燥。因此，该油墨具有与常规的包含石油馏分的油墨同样好的干燥性。
实施例8
将实施例7得到的印刷品老化8小时。该印刷品可经受Sutherland擦拭试验器的20次擦拭。将一滴水放在干燥的印刷品上5分钟，没有观察到油墨溶解于水中。
已经领悟了上述本发明的教导的本领域技术人员可对本发明进行多种变化。认为这些变化包含在附加的权利要求中所示的本发明的范围内。

Claims (19)

1.水系热固型/间接平版印刷油墨，其包括：
(a)水；
(b)富马松香树脂；
(c)羟乙基亚乙基脲；
(d)改性亚麻子油；
(e)二丁基化苯胍胺；
(f)对甲苯磺酸；和
(g)颜料。
2.权利要求1的油墨，其中水的含量为5重量％到35重量％。
3.权利要求1的油墨，其中富马松香树脂以1∶1的比结合于干颜料。
4.权利要求4的油墨，其中结合了富马松香树脂的颜料的含量为约25重量％。
5.权利要求1的油墨，其中羟乙基亚乙基脲的含量为约5重量％到约30重量％。
6.权利要求1的油墨，其中改性亚麻子油的含量为约5重量％到约15重量％。
7.权利要求1的油墨，其中二丁基化苯胍胺的含量为约5重量％到20重量％。
8.权利要求1的油墨，其中对甲苯磺酸的含量为约1重量％到约5重量％。
9.权利要求1的油墨，其中颜料的含量为约12.5重量％。
10.权利要求1的油墨，其中颜料选自CI颜料黄1、3、4、5、12、13、14、17、55、65、73、83、97和98；CI颜料橙13、16和46；CI颜料红2、3、4、10、12、48、48:1、48:2、53、57:2、81、104、146、170和176；CI颜料绿2、7和36；CI颜料蓝1、15:1、15:2、15:3、15:6、16、29、56和61；CI颜料紫3、23和37；CI颜料黑6和7；和CI颜料白6、7、18和26。
11.水系热固型/间接平版印刷油墨，其包括：
(a)水；
(b)聚酰胺树脂；
(c)羟乙基亚乙基脲；
(d)改性亚麻子油；
(e)二丁基化苯胍胺；和
(f)颜料。
12.权利要求11的油墨，其中水的含量为约5重量％到约35重量％。
13.权利要求11的油墨，其中聚酰胺树脂以1∶1的比结合于干颜料。
14.权利要求13的油墨，其中结合了聚酰胺树脂的颜料的含量为约25重量％。
15.权利要求11的油墨，其中羟乙基亚乙基脲的含量为约5重量％到约30重量％。
16.权利要求11的油墨，其中改性亚麻子油的含量为约5重量％到约15重量％。
17.权利要求11的油墨，其中二丁基化苯胍胺的含量为约5重量％到约10重量％。
18.权利要求11的油墨，其中颜料的含量为约12.5重量％。
19.权利要求11的油墨，其中颜料选自CI颜料黄1、3、4、5、12、13、14、17、55、65、73、83、97和98；CI颜料橙13、16和46；CI颜料红2、3、4、10、12、48、48:1、48:2、53、57:2、81、104、146、170和176；CI颜料绿2、7和36；CI颜料蓝1、15:1、15:2、15:3、15:6、16、29、56和61；CI颜料紫3、23和37；CI颜料黑6和7；和CI颜料白6、7、18和26。
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