JP4278594B2

JP4278594B2 - インク並びにその使用方法

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Publication number: JP4278594B2
Application number: JP2004293258A
Authority: JP
Inventors: アンケ・ミュラー; シュテファン・エンゲル
Original assignee: JS Staedtler GmbH and Co KG
Current assignee: JS Staedtler GmbH and Co KG
Priority date: 2003-10-09
Filing date: 2004-10-06
Publication date: 2009-06-17
Anticipated expiration: 2024-10-06
Also published as: US7612125B2; CN1618897A; ATE432324T1; EP1522561B1; EP1522561A1; DE10347034A1; DE10347034B4; ES2326417T3; US20050085562A1; US20080161457A1; DE502004009520D1; CN100363442C; JP2005113147A

Description

本発明は、非塗工ビニルフィルムまたはビニルで塗工された下地(Untergruend) に印刷するための水性インクまたはインク原液並びにそれの使用方法に関する。

フィルムに印刷するためのインクは一般に公知である。

ビニルフィルムに印刷する場合には、塗工−および非塗工フィルムの被覆と区別することが重要である。

非塗工フィルムの印刷のためには、いわゆる溶剤系インクとも称される非水性ベースの特殊インクが知られている。

この種類のインクの場合には、該インクが強くかつ不快な臭いを有し、健康に有害でかつ可燃性であるという欠点がある。更にこのことは部分的にはいわゆるＥＳＯ−溶剤または軽質溶剤インク(Light-Solvent-Tinten)にも当てはまる。また、溶剤系インクが非常に高価であるいわゆるは溶剤系用印刷機でしか使用できないという欠点がある。上記の溶剤系インクをザラつきあるいは毛羽立っている下地をエッチングするということは争いようがなく、このことは乾燥したインクが良好な耐引掻き性を有するという結果をもたらす。

溶剤系用印刷機を使用する場合には、この印刷機は有機溶剤、例えばブチルグリコールアセテートを用いるために運転手を保護するために吸引除去装置または包み込み手段を備える必要があるので、大型に造られるという欠点を有する。更に溶剤系用印刷機は構成要素、例えば導管系が有機溶剤に対して耐久性がなければならないので、水性系用印刷機よりも高価である。

更にビニルフィルムが被覆または粗い表面を有するかまたはその他の方法で粗面化されている場合には、特殊フィルムは慣用の水性インクで印刷できる。

しかしながら特別な被覆を持つフィルムは必ず高価であるという重大な欠点がある。この特別な被覆は、この様なフィルムの上に水性インクで得られる印刷物または印字に良好な耐引掻き性を付与するために、規定されたポロシティーを有している粗面を有している。

更にヨーロッパ特許出願公開第０，９７４，６２６号明細書（Ａ１）からは、非塗工ビニル下地に印刷するための水性顔料インクが公知である。このインクは水性媒体、乾燥抑制剤、その中に不溶の着色剤、分散剤および湿潤剤で組成されている。この種類のインクの場合には、インクがグリコールをベースとする乾燥抑制剤の割合が多いために非常に乾燥し難く、印刷後に拭い去られたりまたは滲んだりする傾向があるという欠点がある。印刷物は印刷工程の後に高温で乾燥しなければならない。更に、これらのインクは２００℃程度の温度での費用の掛かる乾燥工程の後に初めて耐引掻き性を持つという欠点が判っている。

上述の得られた印刷物を乾燥するために、加熱装置を備えた印刷機が公知である。この加熱装置は実質的に板状に形成されておりそして印刷すべき基材を加熱するためにその表面上に導くように配置されている。印刷工程の後に、局所的におよび時間的に別の加熱領域を連結し、それが印刷されたインクを乾燥する。この様に構成された印刷機の場合には、基材上のインクを確実に乾燥するために二つの加熱領域が必要とされるという欠点がある。

それ故に本発明の課題は、冒頭に記載の欠点を有さずかつ印刷後に速やかに乾燥しそして高い耐引掻き性を保証する、塗工あるいは非塗あるいは未処理工ビニル下地に印刷するための水性インクを提供することである。更に本発明の別の課題は、乾燥後に耐水性であるインクを提供することである。

本発明の課題は、請求項１に記載の特徴を有する冒頭に記載の種類の印刷インクが解決することを見出した。特に有利な実施態様および用途は全請求項中に記載されている。

未処理のビニルフィルムまたはビニルで被覆された下地にインクジェット印刷システムによって印刷するための本発明のインクは液状媒体、水不溶性着色剤、ポリマーバインダー並びに他の添加物で組成されており、該液状媒体は水および水混和性乾燥抑制剤で組成されており、その際に液状媒体は少なくとも７５重量％、好ましくは８０重量％の水を含有している。

インクは添加物としてｐＨ制御剤または調整剤、インク組成物の０．５〜１０重量％の含有量であるアミン含有物質を含有している。

インク中で使用されるバインダー、例えばアクリレート樹脂は塩基性領域において溶解した状態で存在しているが、他方、アクリレート樹脂は酸性または中性領域においては不溶性である
印刷工程の時点まで本発明のインクは７．５より大きい、好ましくは８．５より大きいｐＨ値を有している。このことが、バインダーをインク中に溶解した状態で存在させている。ｐＨ調整剤の量によって意図的に制御された、塩基性領域から酸性領域へのｐＨ値の所望の急変によって、バインダーが硬化する。アミン、即ち揮発性物質は印刷工程の後に希釈されるので、アミンの割合が僅かになるために酸性方向へのｐＨ値の変化がもたらされ、それによってバインダーが硬化しそして印刷媒体上に耐引掻き性の乾燥インク層を生じさせる。

この種のインクはインクジェット印刷システムにおいて使用され、特にピエゾ技術を使用する際に使用される。

本発明の特に好ましいインクは以下の範囲枠に包含される：
範囲枠例：
２０〜９０重量％の、溶剤（ＬＭ）としての水、
５〜４０重量％の乾燥抑制剤（ＴＶ）、
０．５〜２０重量％のバインダー（ＢＭ）、
１〜５０重量％の着色剤（ＦＭ）、
０．５〜１０重量％のｐＨ調整剤（ＰＨ）、０．０１〜１重量％の保存剤（ＫＭ）、
０．０５〜２重量％の湿潤剤（ＮＭ）、
０〜５重量％の他の添加物（Ｚ）。

本発明を幾種類かのインクの例によって更に詳細に説明する。

明るいマゼンタ：
７３．６重量％の溶剤としての脱塩水（ＮＭ）、
１３．０重量％のブチルジグリコール＋ソルベノン（Solvenon) ＰＭ（ＴＶ）、
５．０重量％のアクリレート樹脂（ＢＭ）、
５．３重量％のキナクリドン錯塩（ＦＭ）、
２．０重量％のアンモニア２５％濃度溶液（ＰＨ）、
０．１重量％の Grotan Bk（ＫＭ）、
１．０重量％のシリコーン界面活性剤（ＮＭ）。

シアン：
６４．９重量％の溶剤としての脱塩水（ＮＭ）、
１３．０重量％のブチルジグリコール＋ソルベノンＰＭ（ＴＶ）、
５．０重量％のＰＭ（ＢＭ）、
１１．０重量％のピグメント・ブルー１５（ＦＭ）、
５．０重量％のジメチルエタノールアミン（ＰＨ）、
０．１重量％の Proxel G （ＫＭ）、
１．０重量％の脂肪アルコールポリグリコールエーテル（ＮＭ）。

シアン・ライト：
７２．３重量％の溶剤としての脱塩水（ＮＭ）、
１３．０重量％のブチルジグリコール＋ソルベノンＰＭ（ＴＶ）、
５．０重量％のアクリレート樹脂（ＢＭ）、
３．６重量％のフタロシアニン錯塩（ＦＭ）、
５．０重量％のジメチルエタノールアミン（ＰＨ）、
０．１重量％の Grotan Bk（ＫＭ）、
１．０重量％のシリコーン界面活性剤（ＮＭ）。

イエロー：
５３．４重量％の溶剤としての脱塩水（ＮＭ）、
１３．０重量％のブチルジグリコール＋ソルベノンＰＭ（ＴＶ）、
５．０重量％のアクリレート樹脂（ＢＭ）、
２２．５重量％のピグメント・イエロー１５５（ＦＭ）、
５．０重量％のジメチルエタノールアミン（ＰＨ）、
０．１重量％の Grotan Bk（ＫＭ）、
１．０重量％の脂肪アルコールポリグリコールエーテル（ＮＭ）。

実施例１〜４のインクのいずれも主溶剤（ＬＭ）として水を含有している。液状媒体としてインクは乾燥抑制剤（ＴＶ）を有している。乾燥抑制剤（ＴＶ）は例えばグリコール、例えばブチルジグリコール｛別名、２− (２−ブトキシエトキシ) エタノール｝またはジエチレングリコールおよびソルベノン（Solvenon) ＰＭ（製造元：ＢＡＳＦ社；化合物名：１−メトキシプロパノール−２）である。

本発明のインクは少なくとも１種類のアミン（ＰＨ）またはアミン含有物質をｐＨ値の調整のために含有している。塩基性アミン（ＰＨ）または塩基性のアミン含有物質によって、それを用いて製造されたインクは塩基性になり、それによってプリントヘッドの磨耗を低減し、並びにインク供給システムの耐久期間を延ばす。この場合、インクは７．５より大きい、好ましくは８．５より大きなｐＨ値を有している。

アミン（ＰＨ）の例にはエタノールアミン、トリエタノールアミン、アンモニア溶液、ジメチルエタノールアミン並びにこれらの上記アミンの混合物（ＰＨ）がある。

インク中で使用されるアミン（ＰＨ）は一般式
Ｎ（Ｒ１Ｒ２Ｒ３）
［式中、残基Ｒ１、Ｒ２およびＲ３は互いに無関係に水素原子（Ｈ）、メチル基（ＣＨ₃ ）、エチル基またはエタノール基（ＣＨ₂ＣＨ₂ＯＨ）である。］
で表すことができる。

着色剤（ＦＭ）としては顔料を使用できる。黄色の顔料の例にはピグメント・イエロー１５５、１５０、１３および７４がある。赤色顔料の代表例としてはピグメント・レッド１２２またはキナクリドン錯塩を有する一般的顔料がある。青色顔料はピグメント・ブルー１５：３、１５またはフタロシアニン錯塩を有する顔料がある。ピグメント・ブラック７または全く一般的なカーボンブラック分散物は黒色インクの例である。

この場合、着色剤（ＦＭ）としての顔料が乾燥状態にあるかまたは分散状態にあるかは重要ではない。この分散物はマスターバッチとも称されそして一般的に固形分含有量が４０重量％を一般に超えない水性顔料分散物である。

一般に本発明のインクは、カラー印刷の際に全カラー分野を複写できるように、インク原液（ｓａｔｚ）として提供される。このようなインク原液はシアン、マゼンタ、イエロー、黒色および／またはシアンおよびマゼンタの明るい色よりなる。

保存剤は例えばトリアジン、またはイソチアゾリノン誘導体の溶液でもよい。若干の市販品の例にはＰｒｏｘｅｌＧ（製造元：ＺＥＮＥＣＡＧｍｂＨ社；保存剤）、ＧｒｏｔａｎＢｋ（製造元：Ｓｃｈｕｅｌｋｅ−Ｍａｙｅｒ社；保存剤）、ＰａｒｍｅｔｏｌＫ４０またはＰａｒｍｅｔｏｌＡ２８（製造元：Ｓｃｈｕｅｌｋｅ−Ｍａｙｅｒ社；保存剤）がある。

本発明のインクにおいては湿潤剤としてはフッ素系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤および／または脂肪アルコールポリグリコールエーテルが使用される。

この種のインクは未処理のビニルフィルムまたはビニルで被覆された下地に、加熱板および／または赤外線加熱器の形の少なくとも１つの加熱装置を備えているインクジェット印刷システムで印刷する際に使用される。

この場合、加熱板はプリントヘッドの前および／または後の直ぐ下に配置されており、その際に加熱板はプリントヘッドが進行する全工程にわたている。選択的にまたは追加的に加熱装置は、印刷すべき表面の上方に配置されている赤外線照射器として配置されていてもよい。

Claims

未処理のビニルシートまたはビニルで被覆された下地に、少なくとも１つの加熱装置を有するピエゾ印刷システムで印刷するための、液状媒体、水不溶性着色剤、ポリマーバインダー、乾燥抑制剤並びに他の添加物より成りかつ該液状媒体が水と水混和性乾燥抑制剤で組成されている印刷インクにおいて、液状媒体が少なくとも８０重量％の水を含有しており、乾燥抑制剤の含有物が少なくともブチルジグリコール｛別名、２− (２−ブトキシエトキシ) エタノール｝および１−メトキシプロパノール−２で組成されておりそしてインクが８．５より大きいｐＨ値を有することを特徴とする、上記印刷インク。
ｐＨ調整剤がアミンまたはアミン含有物質でありそして該アミンおよびアミン含有物質が塩基性である請求項１に記載のインク。
アミンがジメチルエタノールアミン、トリエタノールアミン、アンモニア溶液またはこれらの物質の混合物である、請求項１または２に記載のインク。
バインダーが液状インク中に溶解した状態で存在する、請求項１に記載のインク。
インクが、
２０〜９０重量％の、溶剤（ＬＭ）としての水、
５〜４０重量％の乾燥抑制剤（ＴＶ）、
０．５〜２０重量％のバインダー（ＢＭ）、
１〜５０重量％の着色剤（ＦＭ）、
０．５〜１０重量％のｐＨ調整剤（ＰＨ）、０．０１〜１重量％の保存剤（ＫＭ）、
０．０５〜２重量％の湿潤剤（ＮＭ）、
０〜５重量％の他の添加物（Ｚ）
を含有する、請求項１〜４のいずれか一つに記載のインク。
請求項１〜５のいずれか一つに記載のインクまたはインク原料を、少なくとも１つの加熱装置を加熱板および／または赤外線加熱器の形で備えているインクジェット印刷システムで使用する方法。
加熱板がプリントヘッドの前および／または後の直ぐ下に配置されており、該加熱板がプリントヘッドが進行する全工程にわたており、および／または加熱装置が、印刷すべき表面の上方に配置されている赤外線照射器として配置されている、請求項６の方法。