JP2002338867A - 孔版印刷用エマルションインキ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 過酷な条件下でも容器内や印刷機上での貯蔵
安定性に優れ、印刷機上で版乾きを起こさない孔版印刷
用エマルションインクを提供する。 【解決手段】 親水基と疎水基の占有空間の関係を規定
するＣＰＰ値が1.26〜1.59であるポリグリセリン脂肪酸
エステルなどの水不溶性非イオン系界面活性剤を乳化剤
として用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エマルション安定
性に優れ、しかも版乾きを生じない孔版印刷用エマルシ
ョンインクに関する。

【０００２】

【従来の技術】孔版印刷は手軽に行える印刷方式とし
て、古くから広く用いられてきた。近年、画像処理のデ
ジタル化、自動化によって、高品位の印刷物を短時間
で、安価に得られるようになり、新たな用途にも急速に
普及している。そのため、孔版印刷は従来想定している
温度範囲よりも更に過酷な温度環境、具体的には氷点下
に及ぶ寒冷地や熱帯地方に於いても、より高い頻度で使
用されるようになった。従来、印刷性、操作性の面から
油中水（Ｗ／Ｏ）型エマルションインクが多く用いられ
ており、通常、界面活性剤、樹脂、溶剤、着色剤から構
成される油相に水相を添加して製造される。

【０００３】しかしながら、前述の如き過酷な温度環
境、とりわけ−１０〜０℃の極低温領域や３０〜６０℃
の高温領域に於いては、エマルションインクが容器内ま
たは印刷機上で分離し易い、という欠点があった。

【０００４】これに対し、特開平６−１４５５７６号公
報では、ＨＬＢが７．０以下であり、炭素数１２〜２４
の飽和または不飽和のソルビトール脂肪酸エステルを乳
化剤として添加することが開示されているが、ソルビト
ール脂肪酸エステルを用いたエマルションインクは５０
℃〜６０℃の高温領域に於いて溶剤を吐き出して分離を
起こしやすいという欠点があった。

【０００５】また、特開平６−２２０３８３号公報で
は、ＨＬＢが異なる２種以上の界面活性剤を用いて安定
化させる方法が開示され、そして、特開平７−１５００
９１号公報では、ＨＬＢが１０以下、好ましくは１〜７
であり、炭素数１０〜２６の飽和または不飽和脂肪酸、
好ましくはポリグリセリン脂肪酸エステルである非イオ
ン系乳化剤を添加することが開示されているが、しばし
ばエマルションインクの貯蔵安定性を損なうことがあっ
た。

【０００６】エマルションインキの貯蔵安定性が低い場
合、インキが版胴上、詳細には版の穿孔部分で放置され
ると、インキ中の主として水分が蒸発するか又は分離す
ることにより、いわゆる「版乾き」が発生する。「版乾
き」が発生すると、印刷を再開する際に印刷画像が掠れ
てしまい、やれ紙を生じてしまい、最悪の場合、版が版
胴のスクリーンに貼り付いて排版トラブルを発生させる
こともある。「版乾き」の生じ易さは、エマルションイ
ンキの放置安定性の他に、組成（特に水相／油相比）に
よっても異なると考えられるが、水相と油相の比率がほ
ぼ同一の場合はエマルションの放置安定性が高いほど生
じ難い。

【０００７】従って、貯蔵安定性の良い、とりわけ−１
０〜０℃の極低温領域や３０〜６０℃の高温領域に於い
ても分離や軟化を生じない孔版印刷用インキの開発が要
望されていた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、過酷な条件
下でも容器内や印刷機上での貯蔵安定性に優れ、印刷機
上で版乾きを起こさない孔版印刷用エマルションインク
を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者は上述した課題
に照準を合わせて、鋭意研究を重ねた結果、親水基と疎
水基の占有空間の関係を規定するＣＰＰ値が1.26〜1.59
である水不溶性非イオン系界面活性剤を油中水（W/O）
型エマルション形成用の乳化剤として用いることによ
り、容器内や印刷機上でのインキのエマルション安定性
が向上すること見いだし、本発明を完成させるに到っ
た。

【００１０】すなわち、本発明によれば、親水基と疎水
基の占有空間の関係を規定する下記式（１）のＣＰＰ値
が1.26〜1.59である水不溶性非イオン系界面活性剤を乳
化剤として含んでなる孔版印刷用油中水（W/O）型エマ
ルションインキが提供される。

【００１１】ＣＰＰ値＝Ｖ／ＡＬ ・・・（１） （式中、Ｖは前記界面活性剤が形成するミセル殻中の疎
水基の占有体積を示し、式Ｖ＝（27.4＋26.9Ｎ）×１０
^−３（ｎｍ^３）で表され、Ａは前記ミセル殻と溶液との
界面における親水基の占有面積を示し、式Ａ＝４πＬ^２
／Ｍ（ｎｍ^２）で表され、Ｌは前記ミセル殻中の疎水基
の長さを示し、式Ｌ＝0.154＋0.1265Ｎ（ｎｍ）で表さ
れ、Ｍは前記界面活性剤のミセル会合数の臨界値を示
し、式Ｍ＝４００で表され、Ｎは前記ミセル殻中の疎水
基の炭素原子数で、界面活性剤のアルキル鎖長から１を
引いた値、である。）

【００１２】本発明における水不溶性非イオン系界面活
性剤は、公知慣用の非イオン系界面活性剤のうち、水不
溶性のものに限定される。界面活性剤の水に対する溶解
性の判断は、実際に水に溶解させた際の白濁の有無によ
って判断できるが、他に合理的な方法として、界面活性
剤固有の雲り点（Ｃp）の値をもって判断することがで
きる。

【００１３】一般的に、界面活性剤の水に対する溶解性
は、温度の上昇と共に僅かずつ上昇し、クラフト点（Ｋ
p）と呼ばれる温度以上で著しく増大する。クラフト点
は水和した固体状界面活性剤の融点に相当し、溶解した
液状界面活性剤はミセル状態で分散溶解する。本発明の
対象である非イオン系界面活性剤の場合、クラフト点は
測定されないほど低いが、温度の上昇と共に水和性が低
下し、曇り点（Ｃｐ）と呼ばれる温度で界面活性剤が水
から分離する。つまり、非イオン系界面活性剤は曇り点
（Ｃｐ）以下ではミセルの状態で任意の割合で水に溶解
することとなる。従って、本発明に於ける非水溶性非イ
オン系界面活性剤は、曇り点が−５℃を上回る界面活性
剤と考えてもよい。

【００１４】界面活性剤や脂質のような両親媒性分子
は、溶液中で会合して種々の形態（球状ミセル、円筒状
ミセル、屈曲性２分子層、ベシクル、平面状２分子層、
逆ミセル）を採ることができる。これらの形態は、溶液
条件、たとえば、電解質濃度やｐＨの変化に応じて転換
することが知られているが、とりうる形態は両親媒性分
子の充填パラメータv/a₀l_c（式中、vは両親媒性分子の
炭化水素（すなわち疎水基）の体積、a₀は両親媒性分子
の頭部（すなわち親水基）の最適面積、l_cは臨界鎖長）
に依存し、充填パラメータv/a₀l_c＜1/3の時に球状ミセ
ルを形成する（J.N. Israelachvili、「分子間力と表面
力 第２版」朝倉書店、第１７章参照）。

【００１５】本発明のＣＰＰ（クリティカル パッキン
グ パラメータ）値は、上記充填パラメータを界面活性
剤に応用したものであり、各種溶液中における界面活性
剤の相互作用と該界面活性剤が会合してつくる形態につ
いて幾何学的考察を与える指数であり、エマルションの
安定性を示す指標として用いることができる。

【００１６】上記式（１）において、Ｖ、Ａ及びＬは、
図１に示されるような界面活性剤の幾何学的考察に基づ
いて与えられるものであり、Ｖは界面活性剤が形成する
ミセル殻中の疎水基の占有体積を示し、式Ｖ＝（27.4＋
26.9Ｎ）×１０^−３（ｎｍ^３）（式中、Ｎは前記ミセル
殻中の疎水基の炭素原子数で、界面活性剤のアルキル鎖
長から１を引いた値）で求められ、Ｌは前記ミセル殻中
の疎水基の長さを示し、式Ｌ＝0.154＋0.1265Ｎ（ｎ
ｍ）で表される（Tanford, 1973, 1980）。また、Ａは
前記ミセル殻と溶液との界面における親水基の占有面積
を示し、式Ａ＝４πＬ^２／Ｍ（ｎｍ^２）（式中、Ｍは前
記界面活性剤のミセル会合数の臨界値を示し、孔版印刷
用Ｗ／Ｏ型エマルションインキの場合Ｍ＝４００になる
ことが経験的に理解されている）で表される。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下に本発明をより詳細に説明す
る。

【００１８】本発明の水不溶性非イオン系界面活性剤
は、上記の条件を満足するものであればどのような界面
活性剤であってもよいが、特に代表的なものを例示すれ
ば、例えばソルビタンモノラウレート、ソルビタンモノ
パルミテート、ソルビタンモノステアレート、ソルビタ
ントリステアレート、ソルビタンモノオレエート、ソル
ビタンセスキオレエート等のソルビタン高級脂肪酸エス
テル、脂肪酸グリセリド、ポリグリセリン脂肪酸エステ
ル、脂肪酸ジグリセリド、及び高級アルコール、アルキ
ルフェノール、脂肪酸等の酸化エチレン付加物等を挙げ
ることができる。

【００１９】これらの水不溶性非イオン系界面活性剤の
うちでも、エマルションインクの貯蔵安定性を向上させ
るためには、ポリグリセリン脂肪酸エステルが特に好ま
しい。ここでいうポリグリセリン脂肪酸エステルとは、
グリセリンの脱水縮合によって得られたポリグリセリン
と脂肪酸とのエステル化物を言い、グリセリン縮合量が
４〜８であるものが好ましく、また、脂肪酸の平均付加
モル数はポリグリセリン脂肪酸エステル１モル当たり３
〜６であることが好ましい。ポリグリセリン脂肪酸エス
テルのうち特に代表的なものを例示すれば、グリセリン
の６量体を主鎖とするグリセリドとしては、ヘキサグリ
セリントリオレート、ヘキサグリセリントリステアレー
ト、ヘキサグリセリンテトラパルミテート、ヘキサグリ
セリンペンタステアレート、ヘキサグリセリンペンタオ
レート、ヘキサグリセリンヘキサオレート等が挙げら
れ、グリセリンの３量体を主鎖とするグリセリドとして
は、トリグリセリントリステアレート、トリグリセリン
テトラオレート、トリグリセリンテトラパルミテート、
トリグリセリンヘキサオレート等が挙げられる。これら
のうち、エステルを形成する脂肪酸としてオレイン酸を
含有するものが特に好ましい。

【００２０】本発明の水不溶性非イオン系界面活性剤の
使用量は、インキ全量に対し、固形分重量比で、０．５
〜１０．０重量％であることが好ましく、より好ましく
は１．０〜７．０重量％であり、さらに好ましくは２．
０〜５．０重量％である。０．５重量％に満たない場合
には、本発明の最大の特徴とも言うべきエマルションイ
ンキの安定性の向上が期待できなくなる。また、水不溶
性非イオン系界面活性剤の使用量が１０．０重量％を超
えた場合には、エマルションインキの貯蔵安定性が悪化
する。

【００２１】本発明のＷ／Ｏ型エマルションインクは、
油相に水相成分を徐々に添加して乳化させることにより
得ることができる。油相成分及び水相成分としては、孔
版印刷用インキに使用される公知又は慣用のものを用い
ることができる。尚、これらのインキ構成成分は、イン
キのエマルション形成を阻害しないものが使用される。

【００２２】油相は、例えば、樹脂、不揮発性溶媒、揮
発性溶媒などを含有するビヒクル中に、顔料及び染料等
の着色剤の他、乳化剤を混合して分散させることにより
得ることができる。

【００２３】樹脂としては、例えば、ポリアミド樹脂、
ウレタン樹脂、アルキド変性フェノール樹脂、ロジンエ
ステル樹脂、ロジン変性アルキド樹脂、ロジン変性フェ
ノール樹脂、アルキド樹脂、石油樹脂、油脂化合物、変
性油脂化合物、ギルソナイト、ポリブタジエン、水添ポ
リブタジエン、アクリル樹脂、メラミン樹脂、尿素樹
脂、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、シリコーン樹
脂、エポキシ樹脂、セルロース樹脂等が挙げられる。

【００２４】この樹脂のヨウ素価は、特に制限されない
が、孔版印刷用インキにした場合のインキ安定性の点で
１００以下であることが好ましい。ヨウ素価が１００を
越えると、インキが速く乾燥固化してしまい版詰まり等
の問題が生じることがある。

【００２５】溶媒としては、孔版印刷用インキ用途とし
て公知又は慣用的に使用されるものはいずれも使用し得
るが、これらのうち特に代表的なものを例示すれば、モ
ーターオイル、スピンドル油、マシン油、流動パラフィ
ン等の鉱物油、オリーブ油、ひまし油、サラダ油等の植
物油、芳香族炭化水素系溶剤、脂肪族炭化水素系溶剤、
芳香族炭化水素及び脂肪族炭化水素の混合溶剤、パラフ
ィン系炭化水素系溶剤、イソパラフィン系炭化水素系溶
剤、ナフテン系炭化水素系溶剤等の炭化水素系溶剤が挙
げられる。これらの溶剤は、適宜、１種又は２種以上を
混合して使用することができる。混合して使用する場合
としては、例えば、スピンドル油と脂肪族炭化水素系溶
剤との混合溶剤、スピンドル油と脂肪族炭化水素系溶剤
とひまし油との混合溶剤等が挙げられる。孔版印刷は、
その汎用性から学校，公官庁等の一般消費者向けが多い
ため、安全性及び衛生性から、これらの溶媒の中でも脂
肪族炭化水素系溶剤が好ましい。

【００２６】また、顔料及び染料等の着色剤としては、
例えばアゾ系，シアニン系，ジオキサジン系，キナクリ
ドン系等の有機顔料、クロム酸塩、フェロシアン化合
物、金属酸化物、硫化物、セレン化物、硫酸塩、ケイ酸
塩、炭酸塩、燐酸塩、金属粉末、パール顔料等の無機顔
料、油溶性染料、水溶性染料等の染料、沈降性硫酸バリ
ウム、炭酸バリウム、石膏、アルミナ白、クレー、シリ
カ、シリカ白、タルク、ケイ酸カルシウム及び沈降性炭
酸マグネシウム、カーボンブラック等の体質顔料等を挙
げることができる。

【００２７】水相は、水、電解質、水の蒸発抑制剤、水
溶性高分子、防腐剤、ｐＨ調整剤等を適宜溶解または混
合することにより調製することができる。

【００２８】

【実施例】次に、本発明を、実施例および比較例によ
り、一層、具体的に説明することにするが、本発明は、
決して、これらの実施例のみに限定されるものではな
い。以下において、部および％は、特に断りの無い限
り、すべて重量基準であるものとする。

【００２９】実施例１〜１０、比較例１〜６ 表１又は表２に示される配合に従い、アルキド樹脂、着
色剤（カーボンブラック又はカーミン６Ｂ）、溶剤（Ａ
Ｆ−６、日本石油製）を加え、３本ロールにて練肉し
た。得られた混合物に、さらに、乳化剤を混合し油相を
得た。

【００３０】さらに、イオン交換水（８９．５部）、硼
砂（０．５部）、エチレングリコール（１０．０部）を
混合して水相を得た。この水相を徐々に上記油相に添加
するとともに攪拌して乳化を行う事により、孔版印刷用
Ｗ／Ｏ型エマルションインキとした。

【００３１】得られたインキを下記の方法で評価し、結
果を表３に示した。

【００３２】＜貯蔵安定性＞ （１）７０℃促進試験（１０週間） インキを７０℃で１０週間貯蔵し、エマルションの分離
の有無を目視にて観察し、下記の評価基準で評価した： ○：分離がみられない ×：分離により顕著な水吐き、油吐きが見られる

【００３３】（２）５０℃促進試験（１０週間） インキを５０℃で１０週間貯蔵し、エマルションの分離
の有無を目視にて観察し、下記の評価基準で評価した： ○：分離がみられない △：触診にて顕著な軟化が認められる ×：分離により顕著な水吐き、油吐きが見られる

【００３４】（３）サイクル試験 インキを１２時間毎に５０℃と−２０℃で交互に貯蔵し
た。このサイクルを連続して１０サイクル行い、エマル
ションの分離の有無を目視で観察し、下記の基準で評価
した： ○：分離が見られない △：触診にて顕著な軟化が認められる ×：多少でも油吐きが見られる

【００３５】＜版乾き＞孔版印刷機（リソグラフ（登録
商標）ＦＲ３９５Ｎ、理想科学工業（株）製）により孔
版印刷を行った後、そのまま室温で１ヶ月放置した後、
再び印刷した印刷物を観察し、版乾きがなく印刷できた
場合を○、版乾きを起こしているものを×で評価した。

【００３６】

【表１】

【００３７】

【表２】

【００３８】

【表３】

【００３９】以上の結果から、親水基と疎水基の占有空
間の関係を規定する上記式１で求められるＣＰＰ値が1.
26〜1.59となる水不溶性非イオン系界面活性剤を乳化剤
として含有する孔版印刷用エマルションインクは、他の
乳化剤を用いたインクと比較して貯蔵安定性が改善され
ることがわかる。

【００４０】

【発明の効果】本発明によれば、過酷な孔版印刷環境、
特に−１０〜０℃の極低温領域や３０〜６０℃の高温領
域に於いて、容器内や印刷機上で分離や軟化を起こすこ
となく、印刷後のドラム版乾きを生じない、貯蔵安定性
と放置安定性の優れた孔版印刷用エマルションインクが
提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】乳化剤のＣＰＰ値における親水基と疎水基の占
有空間の関係を示す模式図

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 親水基と疎水基の占有空間の関係を規定
   する下記式（１）のＣＰＰ値が1.26〜1.59である水不溶
   性非イオン系界面活性剤を乳化剤として含んでなる孔版
   印刷用油中水（W/O）型エマルションインキ。 ＣＰＰ値＝Ｖ／ＡＬ ・・・（１） （式中、Ｖは前記界面活性剤が形成するミセル殻中の疎
   水基の占有体積を示し、式Ｖ＝（27.4＋26.9Ｎ）×１０
   ^−３（ｎｍ^３）で表され、Ａは前記ミセル殻と溶液との
   界面における親水基の占有面積を示し、式Ａ＝４πＬ^２
   ／Ｍ（ｎｍ^２）で表され、Ｌは前記ミセル殻中の疎水基
   の長さを示し、式Ｌ＝0.154＋0.1265Ｎ（ｎｍ）で表さ
   れ、Ｍは前記界面活性剤のミセル会合数の臨界値を示
   し、式Ｍ＝４００で表され、Ｎは前記ミセル殻中の疎水
   基の炭素原子数で、界面活性剤のアルキル鎖長から１を
   引いた値、である。）
2. 【請求項２】 前記水不溶性非イオン系界面活性剤の添
   加量がインキ全量の０．５〜１０．０重量％である請求
   項１に記載のエマルションインキ。
3. 【請求項３】 前記水不溶性非イオン系界面活性剤がポ
   リグリセリン脂肪酸エステルである請求項１に記載のエ
   マルションインキ。
4. 【請求項４】 前記ポリグリセリン脂肪酸エステルのグ
   リセリン縮合量が４〜８である請求項３に記載のエマル
   ションインキ。
5. 【請求項５】 前記ポリグリセリン脂肪酸エステルの脂
   肪酸がオレイン酸である請求項３または４に記載のエマ
   ルションインキ。
6. 【請求項６】 前記ポリグリセリン脂肪酸エステル１モ
   ル当たりの脂肪酸の平均付加モル数が３〜６である請求
   項４に記載のエマルションインキ。