JP2020164811A - インク組成物及び当該インク組成物の印刷方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、ポリマーマトリックスのために、水消散性スルホポリエステルポリマー及びウレタンアクリレートを含む水性UV硬化性アクリレートを用いるインク組成物に関する。この成分の組み合わせは、中央の画像形成胴からの良好なインク転写及び最終的な印刷画像の堅牢性など、1つ以上の有益性を有することができる。高分子量(例えば、>1000kDa)を有するウレタンアクリレート材料を使用する際、UV硬化性成分のマイグレーションを許容レベルまで低減することができ、それによって、インク組成物を食品製品のラベル及びパッケージとして安全なものにする。
実施形態では、本開示のスルホン化ポリエステルは、少なくとも1つの二塩基酸モノマー又は少なくとも1つのジエステルモノマーと、少なくとも1つのアルカリスルホン化二官能性モノマーとの重合反応から調製することができる。実施形態では、本開示のスルホン化ポリエステルは、少なくとも1つの二塩基酸モノマー又は少なくとも1つのジエステルモノマーと、少なくとも1つのアルカリスルホン化二官能性モノマーと、少なくとも1つのジオールモノマーとの反応から調製することができる。
インク組成物の硬化性成分は、(メタ)アクリレートモノマー、ウレタン(メタ)アクリレートオリゴマー、及び少なくとも1つの光開始剤を含む。モノマー/オリゴマーは、インクの粘度、並びに硬化コーティングの硬度/軟度を制御するために用いられる。ウレタン(メタ)アリレートオリゴマーは、硬化インクの堅牢性を向上させる反応性樹脂を含む。UV光に曝露されたとき、光開始剤(複数可)は、モノマー/オリゴマーを3Dポリマーネットワークに架橋して、堅牢なインク画像をもたらすラジカル反応を開始する。
少なくとも1つのウレタンアクリレートオリゴマーは、例えば、脂肪族ウレタンアクリレートオリゴマー又は芳香族ウレタンアクリレートオリゴマーであり得る。本開示のウレタンアクリレートオリゴマーは、例えば、1〜10又は2〜8、あるいはは3〜6の範囲の官能性など、任意の好適な官能性を有することができる。一実施形態では、ウレタンアクリレートオリゴマーは、3つ以上の官能性を有する多官能性オリゴマーである。
UV硬化に好適な任意の光開始剤を本開示のインク組成物に用いることができる。例としては、ホスフィンオキシド光開始剤が挙げられる。ホスフィンオキシド光開始剤は、長波長UV吸収剤である。それらは特にLED光及び高度に着色されたコーティングに適しており、コーティングへの高度な浸透による深さ硬化にも適している。好適なホスフィンオキシド光開始剤の一例は、フェニルビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)ホスフィンオキシドであり、Irgacure(商標)819又はIrgacure 819 DWとしてニュージャージー州フローラムパークのBASFから市販されている(Irgacure 819 DWは、本開示の水性系について好適な水中のIrgacure 819の安定したエマルションである)。他の好適なホスフィンオキシドとしては、ジフェニル−(2,4,6,トリメチルベンゾイル)ホスフィンオキシド(TPO)及びエチル(2,4,6−トリメチルベンゾイル)フェニルホスフィネート(TPO−L)が挙げられる。市販のホスフィンオキシド光開始剤の例としては、BASF製のLucirin(商標)TPO及びLucirin TPO−L、スイス、チューリッヒのRahn AG製のGenocure(商標)TPO及びGenocure TPO−L、並びにノースカロライナ州シャーロットのIGM Resins製のOmnirad(商標)TPO、Omnirad TPO−L、及びOmnirad 819が挙げられる。上記のホスフィンオキシドのいずれかの組み合わせを用いることができる。
一実施形態では、本開示のインクに用いられる着色剤は、1つ以上の顔料を含む。顔料は、CMYK着色インク、並びに特殊色を達成するように、任意の所望の色のインクを提供するように選択することができる。顔料は、インクキャリア中に分散することができ、他のインク成分に適合するように選択されてもよい。
デジタルオフセット印刷インクでの使用に好適な任意の他の成分も、本開示の組成物に任意に含めることができる。当業者であれば、使用可能な他の成分を容易に決定することができるであろう。
本開示のインクは水性基剤である。水は、インク組成物の総重量に基づいて、約10%〜約30%、又は約15%〜約25%など、約10%〜約50%の任意の好適な量でインク組成物中に存在する。
インク組成物は、任意の所望の又は好適な方法によって調製することができる。例えば、本明細書に記載の成分は、任意の好適な混合技術を使用して、任意の好適な順序で一緒に混合することができる。インクを混合するための好適な技術は、当該技術分野において良く知られている。
本開示はまた、印刷方法に関する。本方法は、本明細書に記載されるインク組成物を用いる可変平版印刷のためのシステム上で実施される。
機械的撹拌機、蒸留装置、及び底部排液弁を装備した5ガロンのParr反応器に、テレフタル酸ジメチル(3.492Kg)、ジメチル−5−スルホ−イソフタル酸ナトリウム塩(940g)、1,2−プロパンジオール(2.9Kg)、ジエチレングリコール(449g)及びFASCAT 4100(7.2g)を投入した。混合物を窒素流(3 SCFH)で120℃まで加熱した後、50rpmで撹拌を開始した。次に、混合物を180℃の温度に達するまで2時間にわたって0.5℃/分で加熱し、その間にメタノール副生成物を蒸留物受器に回収した。次いで、混合物を210℃の温度に達するまで0.25℃の速度で加熱し、その間にメタノール及び超過した1,2−プロパンジオールの両方を蒸留受器に回収した。次いで、210℃で1時間かけて4.4mm−Hgに達するまで徐々に真空をかけた。次に、混合物を窒素で大気圧に再加圧し、内容物を底部排液口を通して容器内に排出した。次いで、この製品を室温まで一晩冷却し、続いて、フィッツミルを使用して造粒した。生成物は、約55.4℃の開始ガラス転移温度、約1,326g/モルの数平均分子量、約2,350g/モルの重量平均分子量、及び約135.9℃の軟化点を示した。
実施例2、3、及び4は、典型的な平版印刷状態下でブランケットからのインク転写の効率を評価するために、DALI代理印刷試験治具(ここでは「Mimico」と呼ぶ)で試験された。アニロックスロールにインクを充填し、ブランケットに転写し、次にSterling Gloss#80紙にオフセット押付し、続いて、ブランケット(「追跡シート」)上に残っている可能性のある残留インクを監視するために、新しい紙と以前にインクを塗ったブランケットとの間で第2及び第3のオフセットイベントを行った。次いで、395nm及び365nmのLED照明、又はそれらのLED照明の両方の組み合わせを使用して印刷物を硬化させた。印刷を0.1及び0.5m/sの速度で硬化させた。
実施例2、3及び4並びに比較実施例Aのインクの乾燥印刷物を紙にコーティングし、テープ試験、水綿棒試験、及びイソプロピルアルコール(isopropyl alcohol、IPA)試験を含む予備堅牢性試験にかけた。結果を表2に要約し、以下に記載する。
・印刷物はテープ試験に対して堅牢であり、スコッチテープを印刷面に圧力をかけてきれいに除去した。
・印刷物は、綿棒を水に浸し、紙が見えるようになるまで綿棒を印刷表面にわたって圧力をかけて擦った(上下に1回ずつの二重摩擦)、水綿棒試験に対して堅牢だった。試験の結果を表2に示す。結果をT=0、並びにT=1(24時間)で記録した。
・印刷物は、綿棒をIPAに浸し、紙が見えるようになるまで印刷表面にわたって圧力をかけて擦った(上下に1回ずつの二重摩擦)、IPA綿棒試験に対して堅牢だった。試験の結果を表2に示す。結果をT=0、並びにT=1(24時間)で記録した。
・硬化前に水をフィルムから除去する必要があるかどうかを確認するために、UV照射に曝露する前に印刷物をヒートガンで乾燥させた。これは、堅牢性特性に対して非常に最小限の影響を与えたか、全く影響を与えなかった。水性インクは、典型的には、UV照射に曝露する前に、任意の残りの水を除去する必要がある。「湿潤硬化」水性UV硬化性インクの能力は、予想外の利点である。
実施例7、8、9及び10のインクの乾燥印刷物を紙にコーティングし、水綿棒試験及びイソプロピルアルコール(IPA)試験を含む予備堅牢性試験にかけた。結果を表4に要約し、以下に記載する。
・印刷物は、綿棒を水に浸し、紙が見えるようになるまで綿棒を印刷表面にわたって圧力をかけて擦った(上下に1回ずつの二重摩擦)、水綿棒試験に対して堅牢だった。試験の結果を表4に示す。結果をT=0、並びにT=1(24時間)で記録した。
・印刷物は、綿棒をIPAに浸し、紙が見えるようになるまで印刷表面にわたって圧力をかけて擦った(上下に1回ずつの二重摩擦)、IPA綿棒試験に対して堅牢だった。試験の結果を表4に示す。結果をT=0、並びにT=1(24時間)で記録した。
実施例7、8、9及び10は、典型的な平版印刷状態下でブランケットからのインク転写の効率を評価するために、DALI代理印刷試験治具(ここでは「Mimico」と呼ぶ)で試験された。アニロックスロールにインクを充填し、ブランケットに転写し、次にSterling Gloss#80紙にオフセット押付し、続いて、ブランケット(「追跡シート」)上に残っている可能性のある残留インクを監視するために、新しい紙と以前にインクを塗ったブランケットとの間で第2及び第3のオフセットイベントを行った。次いで、395nm又は365nmのLED照明、あるいはそれらのLED照明の両方の組み合わせを使用して印刷物を硬化させた。印刷を0.1及び0.5m/sの速度で硬化させた。
Claims (20)
- インク組成物であって、
少なくとも1つのスルホン化ポリエステルと、
少なくとも1つの(メタ)アクリレートモノマーと、
少なくとも1つのウレタンアクリレートオリゴマーと、
少なくとも1つの光開始剤と、
少なくとも1つの着色剤と、
水と、を含む、インク組成物。 - 前記スルホン化ポリエステルが、約3モルパーセント〜約15モルパーセントのスルホン化度を有する、請求項1に記載の組成物。
- 前記スルホン化ポリエステルが、以下の構造を有するテレフタル酸−ジオール単位、スルホン化テレフタル酸−ジオール単位、及び架橋剤単位を含み、
各R1及び各R2は、独立して、2〜約25個の炭素原子のアルキレンであり、
各R3は、独立して、1〜15個の炭素原子の分枝又は非分枝アルキル基であり、
各R’は、独立して、約6〜約36個の炭素原子のアリーレンであり、
各X+は、独立して、Na+、Li+、又はK+であり、
nは、約80〜約95モルパーセントであり、
pは、約5〜約15モルパーセントであり、
qは、約0.1〜約4モルパーセントである、請求項1に記載の組成物。 - 前記スルホン化ポリエステルが、前記インク組成物の総重量に基づいて、約10〜約60重量パーセントの量で前記インク組成物中に存在する、請求項1に記載の組成物。
- 前記少なくとも1つの(メタ)アクリレートモノマーが、UV硬化性であり、二官能性(メタ)アクリレート及び多官能性(メタ)アクリレートからなる群から選択される少なくとも1つのモノマーを含む、請求項1に記載の組成物。
- 前記少なくとも1つの(メタ)アクリレートモノマーが、アルキルアクリレート及びアルコキシアクリレートからなる群から選択される、請求項1に記載の組成物。
- 前記少なくとも1つの(メタ)アクリレートモノマーが、エトキシル化アクリレート、プロポキシル化アクリレート、トリメチルプロパントリアクリレート、エトキシル化トリメチルプロパントリアクリレート、及びプロポキシル化トリメチルプロパントリアクリレートからなる群から選択される、請求項1に記載の組成物。
- 前記少なくとも1つのウレタンアクリレートオリゴマーが、三官能性ウレタンアクリレートオリゴマー、及び4〜8の官能性を有する多官能性ウレタンアクリレートオリゴマーを含む、請求項1に記載の組成物。
- 前記少なくとも1つのウレタンアクリレートオリゴマーが、第1のウレタンアクリレートオリゴマー及び第2のウレタンアクリレートオリゴマーを含み、前記第1のウレタンアクリレートオリゴマーは60℃で第1の粘度を有し、前記第2のウレタンアクリレートオリゴマーは60℃で第2の粘度を有し、前記第1の粘度は前記第2の粘度よりも低い、請求項1に記載の組成物。
- 前記第1の粘度が、60℃で1000cP〜約5500cPの範囲であり、前記第2の粘度が、60℃で約6000cP〜約20,000cPの範囲である、請求項9に記載の組成物。
- 前記第2のウレタンアクリレートオリゴマーが、約2000〜約5000の範囲の重量平均分子量を有する、請求項9に記載の組成物。
- 前記少なくとも1つの光開始剤が、ホスフィンオキシド光開始剤類からなる群から選択される、請求項1に記載の組成物。
- 前記少なくとも1つの着色剤が顔料である、請求項1に記載の組成物。
- ラテックスを更に含む、請求項1に記載の組成物。
- 前記ラテックスが、前記インク組成物の総重量に基づいて、約2〜約40重量パーセントの量で前記インク組成物中に存在するポリウレタン分散体である、請求項14に記載の組成物。
- 水が、前記インク組成物の総重量に基づいて、約10〜約30重量パーセントの量で前記インク組成物中に存在する、請求項1に記載の組成物。
- 前記インク組成物が、25℃の温度及び1rad/sの角周波数で、約100,000センチポアズ〜約2,000,000センチポアズの範囲の複素粘度を有する、請求項1に記載の組成物。
- 可変平版印刷のための方法であって、
湿し液を画像形成部材表面に塗布することと、
疎水性無画像領域及び親水性画像領域を形成するために、前記画像形成部材表面上の選択的な場所から前記湿し液を除去することによって潜像を形成することと、
インク組成物を前記親水性画像領域に塗布することによって、前記潜像を現像し、それによってインク画像を形成することと、
前記インク画像を印刷可能基材に転写することと、を含み、
前記インク組成物は、
少なくとも1つのスルホン化ポリエステルと、
少なくとも1つの(メタ)アクリレートモノマーと、
少なくとも1つのウレタンアクリレートオリゴマーと、
少なくとも1つの光開始剤と、
少なくとも1つの着色剤と、
水と、を含む、方法。 - 前記転写の後に前記インク画像を硬化させるために、前記インク画像を紫外線に曝露することであって、前記インク画像は、前記転写と前記曝露との間に、60℃を超えては加熱されない、曝露することを更に含む、請求項18に記載の方法。
- 前記印刷可能基材が、食品ラベルである、請求項18に記載の方法。
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