JP2004521966A - ラテックスポリマーを基剤とした印刷用インク - Google Patents

Abstract

ラテックスポリマーを基剤とする印刷用インクは、（ａ）水、（ｂ）ラテックスポリマー、（ｃ）色素、（ｄ）酸性中和物質、及び（ｅ）加湿物質を含む。他の態様では、改質ロジンポリマー、非イオン界面活性剤、及びアジュバントが含まれる。

Description

【０００１】
発明の分野
本発明はラテックスポリマーを基剤とした印刷用インクに関するものである。
【０００２】
関連技術の概要
印刷室から揮発性有機化合物（ＶＯＣ）を除去する目的で、代替物としての水性インク用調剤が求められている。フレキソ印刷で使用されている水性印刷用インクは、従来の技術として知られている。この種の印刷技術では、印刷される画像が浮き彫りとなった印刷プレート、すなわち描出部分が非描出部分より盛り上がっている印刷プレートを使用している。フレキソ技術による印刷では、比較的低圧力しか必要としないのであるが、画像原版の面から被印刷物の表面にインクを移行させるのに十分な圧力は必要となる。いくつかの有用な水性フレキソ印刷用インクが、米国特許番号４，１７３，５５４およびＲ． Ｈ． Ｌｅａｃｈ ａｎｄ Ｒ． Ｊ． Ｐｉｅｒｃｅ編集の「印刷用インクマニュアル（Ｔｈｅ Ｐｒｉｎｔｉｎｇ Ｉｎｋ Ｍａｎｕａｌ）」（第５版 ５７１−５７６ページ、Ｂｌｕｅｐｒｉｎｔ， １９９３）に公開されている。
【０００３】
グラビア印刷用の水性インクもよく知られている。グラビア印刷技術では、インクが充填したセルで構成されるシリンダーに印刷される画像が掘り込まれている。グラビアシリンダーと加圧ローラーの間を被印刷物が加圧されながら通り抜けて印刷される。いくつかの有用な水性グラビア印刷用インクが、米国特許番号４，９５４，５５６および５，０９８，４７８に公開されている。
【０００４】
オフセットリソグラフィック印刷技術では、平面グラフィック印刷プレート、すなわち、描出部分と非描出部分が画像原版の同じ平面にあるものを利用し、２種類の液体を同時に使用することから、インク組成において他には見られない課題が伴うことになる。
【０００５】
フレキソ印刷プレートのように背景より高くしたり、グラビア印刷プレートのように低くしたりして、印刷で描出する部分を限定するのは極めて簡単で、画像のない部分にインクが付かないようにするのは難しい技術ではない。しかし、全面が平坦な場合、画像の部分だけにインクが付き、その他の部分には付かないようにする特別な技術を用いなければならない。
【０００６】
従来のオフセットイソグラフィック印刷技術では、油性インクを付ける前にプレートを濡らす必要がある。通常、米国特許番号３，８７７，３７２、４，２７８，４６７、４，８５４，９６９に記載されているような湧出液を用いて濡らしている。水は印刷プレートの親水性部分（すなわち、非描出部分）に膜を形成し、親油性の部分（すなわち、描出部分）では小さな水滴を形成する。油性インクが付いたローラーが濡れたプレートの上を通ると、水の膜で覆われた部分（非描出部分）にはインクが付かないが、水をはじいている部分（描出部分）では水滴が乳化されインクが受け付けられる。この技術は、プレート上のインクが付いた画像から用紙の上に直接印刷するのではなく、ゴム製のブランケットに一旦オフセット（移し換え）してから用紙に印刷することから、オフセットリソグラフィと呼ばれている。
【０００７】
前述の如く、従来のオフセットリソグラフィック印刷では、必然的に油性インクと水性の湧出液を使用する。インクと水のバランスは重要で、印刷工の技能を要するところである。これは、フレキソ印刷技術やグラビア印刷技術と比較した場合、この印刷技術に伴ういくつかの欠点のうちのひとつである。さらに、従来のオフセットリソグラフィック印刷に通常使用されている油性インクと水性湧出液には、望ましくない揮発性有機化合物（ＶＯＣ）が極めて高い濃度で含まれている。
【０００８】
米国特許第３，３５６，０３０号明細書には、非描出部分にシリコンレジンを加熱付着させて保護コーティングを施したリソグラフィック印刷プレートを利用した平面グラフィック印刷法に関する水性印刷用インクの使用が開示されている。しかし、特許化されたこの方法でも、非描出部分をコーティングし、しかも連続する印刷工程の中で再適用される揮発性炭化水素の湧出液を使用しなければならない。したがって、揮発性炭化水素からなる湧出液の使用は、本発明の水性インクの組成の開発という基本的な目的、すなわち印刷工程から揮発性有機化合物（ＶＯＣ）の使用を除去するという目的を台無しにしてしまうものである。実際には、本発明による水性インクの組成は、湧出液を必要としないオフセットリソグラフィック印刷に使用できると思われる。
【０００９】
１９８０年代に、「水不要」リソグラフィック印刷技術への関心が再び高まり、ポジティブおよびネガティブの水不要平面グラフィック印刷プレートが、日本の東レ（Ｔｏｒａｙ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ）から商業的に手に入るようになっている。水不要平面グラフィックプレートの描出部分は、従来のプレートの描出部分に使用されているものとよく似た感光性ポリマーからなっている。一方、非描出部分はシリコンのようなインクをはじくポリマーでコーティングされている。水不要印刷プレートとその技術に関する詳細な情報は、米国特許番号５，３７０，９０６および５，４１７，７４９で確認できるであろう。
【００１０】
水不要印刷技術によって、湧出液から放出されるＶＯＣの問題と印刷工によるインクと水のバランス調整の必要性という２つの課題が解決された。しかし、従来のオフセットリソグラフィック印刷プレートの描出部分と非描出部分の表面エネルギーの差は、通常４０ダイン／ｃｍであるが、水不要印刷プレートの場合２０ダイン／ｃｍまで劇的に減少している。したがって、色調の濃淡の幅が極端に狭まり、水不要印刷に関しＶＯＣ（油性インクから放出される）の問題は残されたままである。
【００１１】
ドイツのＯｆｆｅｎｌｅｇｕｎｇｓｓｃｈｒｉｆｔ ＤＥ ４１ １９ ３４８ Ａ１は、水分不要オフセット印刷法および水性印刷用インクに関係したものである。ここに記載されているインクは、親水性物素材に付着するが疎水性素材には付着せず、色素、水、５〜５０％水溶性高分子固着剤、および吸湿性液体（多水素アルコールが最適）を含んでいる。
【００１２】
米国特許第５，７２５，６４６号明細書には、従来のリソグラフィック印刷技術がもつ、印刷プレート上の描出部分と非描出部分の間の表面エネルギーの差が大きいという基本的な利点を損なうことなく、従来のオフセットリソグラフィック印刷インクの基本的な欠点、すなわち油性インクおよび水性湧出液から高いレベルのＶＯＣが放出され、インクと水のバランスの調整が困難という問題を解消した発明が開示されている。
【００１３】
米国特許第５，７２５，６４６号明細書には、主にロジンエステル塩（ｐＨ７．５〜１０の範囲に中和する）に基づいて水性オフセットリソグラフィック印刷用インクを作製する方法のヒントがある。少量の水性乳化ポリマー（０〜２０％）の使用も提言されている。その発明は、主にロジンエステル塩を基本とした水性印刷用インクからなり、湧出液の使用を必要としないオフセットリソグラフィックによる新聞の印刷に使われている。
【００１４】
米国特許第５，７２５，６４６号明細書に記載されている方法では、毎分１０００フィート（約３００ｍ）のスピードで印刷することは可能であるが、それ以上のスピードアップを望むことはできない。毎分３，０００フィート（約９００ｍ）まで印刷スピードを上げるには、乾燥を防ぐためロジン塩から中和用アミンが素早く放出しないようにしなければならない。さらに、改質された大量のロジン塩のために粘着性が増しハイスピード印刷にはそぐわない。乳化ポリマーの含量を２０％以上にすることにより粘着性を低くすることは可能であるが、通常５個以上の移行用ロールからなる従来のオフセット印刷のインクトレインは容認できないほど乾燥すると考えられる。
【００１５】
ここに示す発明の目的は、ハイスピードで印刷するために迅速に乾燥させることによって、現在使用されている水性リソグラフィック印刷用インクの欠点を解消した速乾性オフセットリソグラフィック印刷用インクを提供することである。
【００１６】
本発明の概要説明
ある種のラテックスポリマーを大量に加えて可溶性レジンの使用量を抑えることによって、速乾性水性オフセット用インクを作製できるということが発見された。この組成は従来のインクトレイン上で安定している。このクラスのラテックスポリマーの一般的な要件は、粒子のサイズが平均０．３μｍ以下となっているが、好ましくは０．１〜０．２μｍである。
【００１７】
全般的に本発明は、ラテックスポリマーを基剤とするインクであり、（ａ）水、（ｂ）ラテックスポリマー、（ｃ）色素、（ｄ）酸性中和物質、及び（ｅ）加湿物質を含むものである。他の態様では、改質ロジンポリマーが含まれている。この改質ロジンポリマーは、（ｉ）水溶液のｐＨに関係なく水に溶解するレジン、（ｉｉ）ｐＨが約７．５〜約１０の範囲で水に溶解するレジンロジン塩、及び（ｉｉｉ）水性乳化レジンから構成される。
【００１８】
本発明の詳細な説明
本発明の新聞印刷用インクに使われる印刷プレートは、描出される部分が元来親水性で、非描出部分が疎水性のものである。適合する印刷プレートの例として、前述の「水不要」東レ型がある。しかし、このプレートの描出部分に感光性ポリマーが含まれている必要はない。プレートの描出部分の表面は、例えば、親水性顆粒状でコーティングされていないアルミニウムから成る。プレートの非描出部分は、もちろん疎水性でなければならない。他に、非描出部分を何らかの疎水性物質で覆うこともできる。そのような疎水性物質を、印刷の過程でプレートの非描出部分に付着させるのである。
【００１９】
本発明に利用しているラテックスポリマーは、０．３μｍ以下の大きさの粒子である。好ましくは、ラテックスポリマーの粒子サイズは０．１〜０．２μｍである。そのような条件に適合するラテックスポリマーの例には、ウレタンラテックスポリマーあるいはＪｏｎｃｒｙｌ ５３７（Ｓ． Ｃ． Ｊｏｈｎｓｏｎ）のようなアクリルラテックスポリマーがある。
【００２０】
オフセットリソグラフィック印刷用インクに適している色素はどれでも使用できる。それらは、ＣＩ黄色色素１， ３， ４， ５， １２， １３， １４， １７， ５５， ６５， ７３， ８３， ９７， 及び９８； ＣＩオレンジ色素１３， １６， 及び４６； ＣＩ赤色色素２， ３， ４， １０， １２， ４８， ４８：１， ４８：２， ５３， ５７：２， ８１， １０４， １４６， １７０， 及び１７６； ＣＩ緑色色素２， ７， 及び３６； ＣＩ青色色素１， １５：１， １５：２， １５：３， １５：６， １６， ２９， ５６， 及び６１； ＣＩ紫色色素３， ２３， 及び３７； ＣＩ黒色色素６， 及び７； ＣＩ白色色素６， ７， １８， 及び２６等である。
【００２１】
印刷用水性インクのための加湿物質は当業者にはよく知られており、本発明にも使用されているが、好ましい加湿物質はヒドロキシエチルエチレン尿素である。同様に、水性印刷用インクと共に使用される酸性中和物質も同じ程度よく知られているが、好ましい酸性中和物質はモノエタノールアミンである。
【００２２】
本発明によれば、改質ロジンポリマーは、ペンタエリスリトールでエステル化したマレイン酸改質ロジンである。水溶液のｐＨに関係なく水に溶解する適切な改質ロジンポリマーの例には、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシブチルメチルセルロース、ポリ（Ｃ_ｌ−Ｃ_４）アルキレンオキシド、ポリエチレンイミン、ポリビニルアルコール、ポリビニル酢酸、ポリビニルピロリドン、ポリビニルオキザゾリドン、およびポリアクリルアミドポリマーを含む。
【００２３】
インクに含まれる改質ロジンポリマーは、好ましくは、ｐＨが約７．５〜１０の範囲の水に溶解する改質ロジンポリマーのみである。そのようなレジンロジン塩バインダーの適切な例には、メタクリルレジン、スチレンアクリルレジン、ロジン塩、及びポリスチレンスルホン酸、並びにこれらの塩を含む。ｐＨを望ましい値に調整するため、水溶液にアンモニアあるいはモノエタノールアミンやＮ，Ｎ−ジエタノールアミンなどの有機アミン類を添加することもある（無機酸あるいは酢酸などの有機酸を使用してｐＨを約２．５〜６．５の範囲に調整することもある）。
【００２４】
水性乳化液を含む改質ロジンポリマーの適切な例には、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、多価アルコールのアクリル酸エステル、メチルメタクリレート、スチレン、ビニルスチレン、および酢酸ビニルから成る群から選ばれるモノマーより製造されたアクリル乳化ポリマーまたはビニル乳化ポリマーを含む。
【００２５】
本発明のラテックスポリマーを基剤とする印刷用インクには、水が約２５〜６０ｗｔ％含まれているが、好ましくは３５〜５０ｗｔ％である。ラテックスポリマーは、約１０〜５０ｗｔ％含まれているが、好ましくは１５〜４０ｗｔ％である。色素は１０〜２５ｗｔ％含まれている。酸性中和物質は０．５〜２ｗｔ％含まれている。最後に、加湿物質は０．５〜１０ｗｔ％含まれている。改質ロジンポリマーを使用する際には、これが１０〜７０ｗｔ％含まれていることが望ましく、さらに好ましくは３０〜６０ｗｔ％、最も好ましくは高巨大分子レジンバインダーが水溶液のｐＨに関係なくレジンバインダー水溶液中に最大５ｗｔ％まで、ｐＨが７．５〜１０の範囲ではレジンバインダー水溶液中に１０〜７０ｗｔ％、水性乳化レジンバインダー中では最大２０ｗｔ％まで含まれていることである。
【００２６】
必要ならば、本発明のインクにワックス、防泡剤、殺菌剤、界面活性剤、防腐食剤などの通常のアジュバントを添加することが可能である。本発明の水性オフセットリソグラフィック印刷用インクの好適な実施例では、非イオン性界面活性剤が最大５ｗｔ％まで使用されている。界面活性剤の適切な例には、アセチレングリコール、エトキシ化グリコール、ソルビタンエステルがある。
【００２７】
本発明のラテックスポリマーを基剤とする印刷用インクについて、以下に示す例（これらに限定されない）からさらに説明を加える。なお、特に指摘がない限り、割合や％はすべて質量を基にしている。
【００２８】
例１
オフセット用黒色インク基剤は、以下のような組成で調製され用意された。

【００２９】
上記の組成より水性インクを以下のように作製した。

【００３０】
ラテックスポリマーは、固形物４０％、水６０％を含むウレタン型であった。組成はハイデルベルグ印刷機の従来のインクトレイン中で安定しており、マジックオイルを基剤としたインクに匹敵する乾いた印刷仕上がりとなった。さらに、インクは水道水を用いて印刷機のローラーから簡単に洗い落とせた。
【００３１】
例２
オフセット用黒色インク基剤は、以下のような組成で調製され用意された。

【００３２】
上記の組成より水性インクを以下のように作製した。

【００３３】
組成は「例１」とよく似ているが、ウレタンラテックスポリマーをＳ． Ｃ． Ｊｏｈｎｓｏｎ製のアクリルラテックスポリマー、Ｊｏｎｃｒｙｌ ５３７に置き換えている。
【００３４】
ラテックスポリマーは、商品名Ｊｏｎｃｒｙｌ ５３７のＳ． Ｃ． Ｊｏｈｎｓｏｎ製アクリル型であった。組成はハイデルベルグ印刷機の従来のインクトレイン中で安定しており、マジックオイルを基剤としたインクに匹敵する乾いた印刷仕上がりとなった。さらに、インクは水道水を用いて印刷機のローラーから簡単に洗い落とせた。
【００３５】
本発明を、その好適な実施例を含め、詳しく説明したが、当業者が本発明の開示事項を考慮した上で、以下の請求項に示されている本発明の範囲や精神に通じる発明上の改良および改善を加えてゆくことを期待する。

Claims (21)

1. （ａ）水、（ｂ）ラテックスポリマー、（ｃ）色素、（ｄ）酸性中和物質、及び（ｅ）加湿物質を含む、ラテックスポリマーを基剤とする印刷用インク。
2. 水の含量が２５〜６０ｗｔ％である、請求項１に記載のインク。
3. ラテックスポリマーの含量が１５〜４０ｗｔ％である、請求項１に記載のインク。
4. ラテックスポリマーがウレタンラテックスポリマーである、請求項３に記載のインク。
5. ラテックスポリマーがアクリルラテックスポリマーである、請求項３に記載のインク。
6. 色素の含量が１０〜２５ｗｔ％である、請求項１に記載のインク。
7. 色素がＣＩ黄色色素１， ３， ４， ５， １２， １３， １４， １７， ５５， ６５， ７３， ８３， ９７， 及び９８； ＣＩオレンジ色素１３， １６， 及び４６； ＣＩ赤色色素２， ３， ４， １０， １２， ４８， ４８：１， ４８：２， ５３， ５７：２， ８１， １０４， １４６， １７０， 及び１７６； ＣＩ緑色色素２， ７， 及び３６； ＣＩ青色色素１， １５：１， １５：２， １５：３， １５：６， １６， ２９， ５６， 及び６１； ＣＩ紫色色素３， ２３， 及び３７； ＣＩ黒色色素６ 及び７； ＣＩ白色色素６， ７， １８， 及び２６から成る群から選ばれる、請求項１に記載のインク。
8. 色素がＣＩ黄色色素１， ３， ４， ５， １２， １３， １４， １７， ５５， ６５， ７３， ８３， ９７， 及び９８； ＣＩオレンジ色素１３， １６， 及び４６； ＣＩ赤色色素２， ３， ４， １０， １２， ４８， ４８：１， ４８：２， ５３， ５７：２， ８１， １０４， １４６， １７０， 及び１７６； ＣＩ緑色色素２， ７， 及び３６； ＣＩ青色色素１， １５：１， １５：２， １５：３， １５：６， １６， ２９， ５６， 及び６１； ＣＩ紫色色素３， ２３， 及び３７； ＣＩ黒色色素６ 及び７； ＣＩ白色色素６， ７， １８， 及び２６から成る群から選ばれる、請求項６に記載のインク。
9. 酸性中和物質の含量が０．５〜２ｗｔ％である、請求項１に記載のインク。
10. 酸性中和物質がモノエタノールアミンである、請求項１に記載のインク。
11. 酸性中和物質がモノエタノールアミンである、請求項９に記載のインク。
12. 加湿物質の含量が０．５〜１０ｗｔ％である、請求項１記載のインク。
13. 加湿物質がヒドロキシエチルエチレン尿素である、請求項１記載のインク。
14. 加湿物質がヒドロキシエチルエチレン尿素である、請求項１２記載のインク。
15. （ｉ）水のｐＨに関係なく水に溶解するレジン、（ｉｉ）ｐＨが約７．５〜約１０の範囲で水に溶解するレジンロジン塩、（ｉｉｉ）水性乳化レジン、から成る改質ロジンポリマー、（ｃ）大豆油を基剤とするレジン、（ｄ）色素、（ｅ）ヒドロキシエチルエチレン尿素加湿物質、（ｆ）ラテックスポリマー、をさらに含む、請求項１に記載のインク。
16. 水のｐＨに関係なく水に溶解する改質ロジンポリマーが、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシブチルメチルセルロース、ポリ（Ｃ_１−Ｃ_４）アルキレンオキシド、ポリエチレンイミン、ポリビニルアルコール、ポリビニル酢酸、ポリビニルピロリドン、ポリビニルオキザゾリドン、及びポリアクリルアミドから成る群から選ばれる、請求項１５に記載のインク。
17. ｐＨが約７．５〜約１０の範囲で水に溶解する巨大分子レジンバインダーが、メタクリルレジン、スチレンアクリルレジン、ロジン塩、及びポリスチレンスルホン酸並びに対応する塩から成る群から選ばれる、請求項１６に記載のインク。
18. 水性乳化液を含む巨大分子レジンバインダーが、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、多価アルコールのアクリル酸エステル、メチルメタクリレート、スチレン、ビニルスチレン、及び酢酸ビニルから成る群より選ばれるモノマーより製造されたアクリル乳化ポリマーまたはビニル乳化ポリマーから成る群から選ばれる、請求項１５に記載のインク。
19. 非イオン性界面活性剤をさらに含む、請求項１に記載のインク。
20. 非イオン性界面活性剤の量が最大５ｗｔ％である、請求項１９記載のインク。
21. 非イオン性界面活性剤がアセチレングリコール、エトキシ化グリコール、及びソルビタンエステルから成る群から選ばれる、請求項２０記載のインク。