JP4434743B2 - 生物分解性フレキソ印刷インク - Google Patents

Description

本発明は、インク、より具体的には、組成の結果、生物分解特性が増大した水ベースのフレキソ印刷インク（flexographic ink）に関する。

フレキソ印刷プロセス又は活版印刷プロセスのいずれかに使用されるインクは、インクトレインにおける任意のローラーに接着し、プリントローラーを濡らし、そして、印刷される基体（substrate）に容易かつ均一に転移してそれとの永久的な結合を形成しなければならない。

活版印刷システムはインクの均一なフィルムを取り上げて形成する為の一連のローラーがあり、該フィルムはこれらのローラーによってタイプを有するシリンダーに転移される。活版印刷は円筒状の凹印刷ローラー上に載せられている隆起タイプを使用する。このローラーが今度は、文字を形成する隆起部分上のインクで覆われ、これが、印刷される紙又は他の基体に対して回転する。フレキソ印刷は、インクの均一層を規定するために、フォームローラーと結合したアニロックスメータリングローラー、又はドクターブレードを使用し、このインク層が印刷シリンダーに転移する。

今日では、新聞印刷のためのフレキソ印刷及び活版印刷は、光イメージから直接形成される感光性ポリマー物質によるタイプを使用している。適切に現像されたポリマー性シリンダーは隆起した領域を示し、それが印刷されるイメージを再生する。このプレートは、インクシリンダーに対して回転する円筒状ローラー上に載せられており、その結果、その隆起した領域がインクで覆われる。これら領域は硬化ゴムローラーに支持された基体（通常は、紙）に対して回転する。

活版印刷及びフレキソシステムは、溶剤べース又は水性ベースのインクシステムのいずれによっても使用することが出来る。どちらの場合でも、現在の慣行は、例えば、ニトロセルロース、マレイン酸無水物、アクリルコポリマー、又は様々な澱粉誘導体のようなバインダー樹脂の存在下で、溶剤又は水と混ぜる。顔料は印刷ローラーによって紙の上に塗布され、バインダーが顔料をその場所に保持するように機能する。或る場合には、顔料は高沸点脂肪族炭化水素溶液中に直接懸濁されたカーボンブラックである。このインクはバインダーを含まず、その代わりに、油が紙の内部に拡散し、カーボンブラック及び油の非常に黒い層を紙の表面上に残すことによって、紙に固定される。このようなオイルベースのシステムは、印刷が紙に対して化学的に結合していない為に、紙を扱うと容易に不鮮明になるという事実を含めて、多くの欠点がある。更に、このシステムにおいては、インクが様々なガイドローラーを汚してバックグランドを作り出す傾向がある。

水ベースのフレキソ印刷インク組成物は一般的に、顔料、ポリマー樹脂、バインダー又はワックス、有機溶剤及び水を含む。数多くの製造業者によって提供される異なる性質の他に、原材料の特性、要求される品質に応じて、このような組成物は変化する。最近では、揮発性有機溶剤の含有量を、それが環境に与える影響を制限するために、減らす傾向にある。今日では、水ベースのフレキソ印刷インクは通常、５〜２０％までの間の有機溶剤を含有している。それらは有害であるが、表面（紙、カードボード、プラスチック等）に塗布されたときのインクの乾燥時間を減少させるのに役立つので、全廃することは容易ではない。フレキソ印刷インクの環境的側面を改善しようとする他の具体的な努力はほんの僅かしかなされてこなかった。従って、それらは依然として、生物分解性が低いか又は非生物分解性の顔料及びポリマー樹脂からなり、それらは一般的には、脱インクプロセスから生じる処理後スラッジ内に蓄積するか、又は、最終生産物が土壌に捨てられたときにその中で埋められている。生物分解性顔料は既に存在しているが、合成顔料に比べて、良好な特性を示すものではない。従来のフレキソ印刷インク組成物は通常、アクリル、メタクリル、エポキシ、又はスチレンをベースとしたポリマー樹脂である。実際に、アクリル及びエポキシ樹脂はフレキソ印刷インク組成物の９０％に存在している。

米国特許第5,004,664号明細書には、半晶質ポリエステル樹脂粒子、ポリヒドロキシアルカノエート及びそれらのコポリマー、並びに顔料粒子を含有するトナー組成物が記載されている。この用途は静電印刷のみに適している。

米国特許第5,114,479号明細書には、グラビア用の色素／ラテックス混合物並びに新聞印刷物及び段ボール用のフレキソ印刷インクを作成するためのビークルとして強化ラテックス懸濁物を使用することが記載されている。これには、アクリル及びメタクリル酸ベースの水溶性ポリマーが使用されている。

米国特許第5,120,360号明細書におけるタジリ等の報告によれば、フレキソ印刷用インクを含有するマイクロカプセルが使用されている。この著者はインクをカプセル化することによって、良好な接着性及び流動性が確保されると記載している。マイクロカプセル化に使用された樹脂は分子量3,000〜50,000 g/mol のメタクリレート又はアクリレートから成っている。

米国特許第5,830,927号明細書におけるバンダーホーフ及びフバルトの報告によれば、揮発性有機溶剤が除かれ、ポリビニルピロリドン、ポリアクリルアミド、ポリアクリル酸、ポリビニルセテート、ポリビニルアルコール等の水溶性ポリマーを含有するインク組成物が記載されている。

日本国特許第8092518 には、タカシ等により、有機ハロゲン性溶剤を使用しない、ポリ乳酸ベースの生物分解性インク組成物が報告されている。

当該技術分野の技術水準の代表例である上記の特許及び刊行物に基づけば、環境特性を向上させるような水ベースのフレキソ印刷インク組成物の製造において、改良の大きな余地が依然として存在する。

本発明の目的の一つは、生物分解性ポリマー、バインダー、及び溶剤を含有する、フレキソ印刷インク組成物を提供することである。本発明の別の目的は、該組成を有するインクの製造方法を提供することである。

フレキソ印刷インク組成物は更に、約１〜４０％（w/v）の濃度、又は、基体上に可視マークをつけるに十分な量で有り得る、色素又は顔料を含有する。

本発明の別のものによれば、該ポリマーが合成又は天然ポリマーであり得、ポリヒドロキシアルカノエート（ＰＨＡ）、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、乳酸−グリコール酸共重合体（ＰＬＧＡ）、ポリグリコール酸（ＰＧＡ）、ポリカプロラクトン（ＰＣＬ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）、アジピン酸又はアミノカプロン酸由来のポリマー、及びポリ（ブチレンコハク酸）、並びにこれらの誘導体又は混合物から成る群から選択される。

バインダーが生物分解性の両親媒性化合物であり得、溶剤は水又はアルコールのような有機溶剤を含む。

該生物分解性ポリマーは好ましくは、約２０〜８０％（w/v）の濃度、該バインダーは好ましくは約０〜２０％（w/v）の濃度、該溶剤は好ましくは約１〜２５％の濃度である。

色素が水溶性色素、塩基性又は酸性色素であり得る。

本発明は、又、ＰＨＡｓのような生物分解性樹脂を含む水ベースのフレキソ印刷インク組成物の製造方法に関する。

本発明の別の目的は、生物分解性化合物を使用することによって、水ベースのフレキソ印刷インク組成物の生物分解特性を増大させることである。

本発明の目的の為に、以下のとおり用語が定義される。

本明細書における「バイオポリマー」という用語は、植物又は微生物におけるような合成様式が自然に起こる天然及び再生可能な資源から得られたポリマーを意味する。ＰＨＡｓはこの定義に従う良い例である。

本明細書における「ポリマー」という用語は、成分の一つ（モノマー、前駆体、等）が天然及び再生可能な資源から得られようと、化学反応により合成されるか又は石油資源から得られた高分子を意味する。、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、乳酸−グリコール酸共重合体（ＰＬＧＡ）、ポリグリコール酸（ＰＧＡ）、ポリカプロラクトン（ＰＣＬ）、及びポリビニルアルコール（ＰＶＡ）は全て本発明におけるポリマーと考えられる。

本明細書における「バインダー」という用語は、疎水性及び親水性の相応を有する両親媒性化合物を意味する。この特異的な構造により、バインダーはＰＨＡ及びＰＬＡのようなポリマー顆粒、又は、顔料のようなほかの疎水性で不溶性化合物と会合することが出来る。

本明細書における「顔料」という用語は、水又は溶剤に不溶である無機又は有機粒子に基づく着色料である。通常、水中で乳化物又は懸濁物を形成する。

本明細書における「色素」という用語は、水又は溶剤に可溶な天然又は合成起源の着色料を意味する。

本明細書における「生物分解性」という用語は、化学的又は酵素的な加水分解により、その分子量が減少する、即ち、環境に対して災害を与えないより小さなサブユニットに分解されるポリマー又はバイオポリマーの特性を意味する。更に、これらのより小さなサブユニットは微生物によって吸収され、ＰＨＡｓのようにエネルギー資源として利用される。このように、そのライフサイクルの最後で、ＰＨＡｓは水及び二酸化炭素に転換される。本明細書における「生物分解性」という用語は又、細菌により吸収され、その中で代謝される、ポリマー及びバイオポリマー以外の化学物質も意味する。

本明細書における「顆粒」又は「粒子」という用語は、粒径分布が０．０１及び１０μｍの間、好ましくは０．１及び５μｍの間にある、球状形態のポリマーセグメントを意味する。本明細書における「顆粒」又は「粒子」という用語は又、粒径分布が０．０１及び２０μｍの間、好ましくは０．１及び１０μｍの間にある顔料も意味する。

本明細書における「ラテックス」という用語は、ＰＨＡ顆粒及び／又は粒子の水性媒体中の懸濁液を意味する。ＰＨＡ顆粒はその天然状態（アモルファス）又は水中で再懸濁化したもののいずれであっても良い。天然ＰＨＡはＰＨＡの顆粒と定義され、細菌の発酵により生産され、それは沈殿せず、従って、結晶度は細菌内にあるものに近いか又はそれより僅かに高い、即ち、非常に弱いものに留まっている。ラテックスは牛乳様の色及び質感を有する一方、粘度は水に近いものであり得る。

本発明は、以下ｍ更に詳しく説明される。しかしながら、本発明は多くの異なる形態に具体化され、以下に記載の具体例に限定されるのではなく、これらの具体例は、当業者に本発明の範囲を完全に伝え、本開示が完全とするために提供されるものである。

本発明によれば、水ベースのフレキソ印刷インク、並びに、水等の溶剤及び生物分解性ポリマー樹脂をベースとしたフレキソ印刷インクの製造方法を提供される。

本発明によれば、生物分解性ポリマー樹脂を含む水ベースのフレキソ印刷インクが提供される。

本発明者は、ラテックス形態のＰＨＡｓが水ベースのフレキソ印刷インク用途に適した原料又はポリマー樹脂であることを発見した。更に、本発明者は、生物分解性ＰＨＡｓ樹脂を含有する水ベースのフレキソ印刷インク組成物の調製方法を発見した。顔料及びバインダーが添加されたＰＨＡラテックスは水中で適当な組成物を形成する。

インク組成物において、生物分解性が弱いか又は非生物分解性の有機ポリマー樹脂が、ポリヒドロキシアルカノエート（ＰＨＡｓ）のような生物分解性ポリマーに置き換えられることによって、現在の市販品に近い物理化学的特性を有し、生物分解性が増大した最終製品が得られる。

ポリヒドロキシアルカノエート（ＰＨＡｓ）は科学界及び産業界において、過去何十年もの間、そして現在も益々興味がもたれている天然バイオポリマーである。ＰＨＡｓはその生物分解特性によってこのような注目を浴びてきている。事実、今日利用できる多量のポリマー及びバイオポリマーの中で、ＰＨＡは完全に生物分解されるポリマーの限られたクラスに属している。堆肥場所に置かれ、土壌に埋められ、又は海洋環境に沈められた際に、ＰＨＡｓは１００％まで分解する。しかしながら、製品が取り巻く雰囲気で維持されているとき、又は、太陽放射に暴露されているとき、即ち、その有用な期間（ライフ）の間は、分解は起こらない。ＰＨＡｓで出来ている製品は、分解される条件に置かれるまでは、その物理化学的及び機械的特性を維持する。

ＰＨＡｓは細菌及び藻類のような微生物によって生産され蓄積されるポリエステルである。ＰＨＡは細胞内に顆粒状態で存在する。これらの顆粒は炭素エネルギー保存物として機能し、窒素、酸素又はリンのような必須の栄養素が制限された悪条件において生合成されるのである。このような条件下では、細菌はもう成長又は増殖することが出来ず、その代謝を切り替えてＰＨＢを生産し、条件が正常に回復したときに利用できる炭素源を確保するようにする。従って、生育戦略はバイオポリマーの製造における収率に直接の影響を及ぼす重要なステップになる。生育源（feeding source）もまた生産されるバイオポリマーの性質を決定づける重要な因子である。事実、発酵中に微生物に与える生育源を変化させることによって、異なるホモー、又はコーポリマーを得ることが出来る。ＰＨＡファミリーのもっとも良く知られた代表例は、ポリ（３−ヒドロキシブチレート）（ＰＨＢ）及びコポリマーであるポリ（３−ヒドロキシブチレート−コ−３−ヒドロキシバレレート）（ＰＨＢＶ）である。

すでに述べたように、化学合成及び石油化学由来のポリマーからＰＨＡを容易に区別する主な特性は、それらが堆肥場所、土壌、又は海洋堆積物に置かれた際に、自然に且つ完全に分解する性向である。固形保存場所の殆どは微生物が繁殖しており、それらはバイオポリマーをモノマー単位に分解する酵素を分泌する。次いでこのモノマーは微生物の増殖を促進させる炭素源として使用される。

ＰＨＡｓの別の有利な点は、従来の装置を用いて他の任意のポリマー又は樹脂のような熱可塑性製品を生産できるその良好な加工性である。例えば、ＰＨＡｓはフィルム、シート、ファイバー、フォーム、成形品、及びその他多くのものに加工することが出来る。このような事実の結果、ＰＨＡｓは過去数十年の間、多くの注意と関心が払われてきた非常に興味深いバイオポリマーとなった。ＰＨＡの産業的利用の例として、シャンプーボトル、被覆ボード、飲料カップ、水脱窒素フィルターボール、及び、生物分解性商業用クレジットカードがある。先行技術文献に特定された他の用途は、食品包装、コーティング、プラスチック食品サービス品、塗料及び食品添加の分野である。

本発明の一具体例によれば、バインダーは疎水性及び親水性特性の両方を有するトリブロック化合物である。疎水性及び親水性特性の両方を有する少なくとも一つのトリブロック化合物を顔料と共にラテックス溶液に添加することが出来る。バインダーを溶解させすべての構成成分を均一に混合するために、この溶液を少し加熱する。得られる溶液は経時的に大変安定な、水ベースのフレキソ印刷インク組成物である。

本発明の別の一具体例によれば、天然ＰＨＡバイオポリマーラテックス溶液から調製され、トリブロック化合物が添加された水ベースのフレキソ印刷インクは、より均一で経時的に安定で、且つ、沈降し難いものである。

生物分解性ポリマーは、ポリヒドロキシアルカノエート、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、ポリカプロラクトン、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、又はこれらのコポリマーを含むことが出来る。

本発明は、天然若しくは遺伝子工学的に植物若しくは微生物によって、又は合成によって生産された任意の型のＰＨＡバイオポリマーから、水ベースのフレキソ印刷インク組成物用の生物分解性樹脂を作り出すのに適用することが出来る。

ＰＨＡバイポリマーは以下の式を有するモノマー単位から構成されるポリエステルを含むことができる：

式中、「ｎ」は１から５までの整数；Ｒ１は好ましくはＨ，アルキル、又はアルケニルである。アルキル及びアルケニル側鎖は好ましくはＣ１からＣ２０である。ＰＨＡバイオポリマーは、同じ繰り返しモノマー単位を有するホモポリマー、及び／又は少なくとも二つの異なる繰り返しモノマー単位を有するコポリマーであり得る。コポリマーはランダム、ブロック、交互又はグラフトポリマーでああり得る。ＰＨＡバイオポリマーの分子量は、500 〜5,000,000 g/mol、好ましくは1,000 〜2,500,000 g/mol、より好ましくは、2,500 〜1,000,000 g/molの範囲である。モノマーの配向（orientation）はヘッド同士（head to head）、ヘッドとテール（heat to tail）又はテール同士（tail to tail）であり得る。

本発明に従い使用することができるＰＨＡｓには、ポリ−３−ヒドロキシブチレート、ポリ−３−ヒドロキシバレレート、ポリ−３−ヒドロキシヘプタノエート、ポリ−３−ヒドロキシオクタノエート、ポリ−４−ヒドロキシブチレート、中鎖長ＰＨＡ、ポリ（３−ヒドロキシブチレート−コ−３−ヒドロキシバレレート）、ポリ（３−ヒドロキシブチレート−コ−４−ヒドロキシブチレート）、及び、ポリ（３−ヒドロキシブチレート−コ−３−ヒドロキシオクタノエート）及びその他のコポリマーが含まれる。ここに挙げられたＰＨＡのコポリマーは、通常、４０〜１００％、好ましくは、６０〜９８％の３−ヒドロキシブチレートモノマーを有する。

本発明によれば、ラテックス溶液中のＰＨＡ濃度は１から５０％、好ましくは５から４５％、更に好ましくは１０から４０％である。濃度は重量／容量で示される。ラテックスは天然バイオポリマー又は再懸濁乾燥粉末から得ることが出来る。バイオポリマーの源も、結晶のものであって、本明細書内に引用される国際特許公開公報（WO9964498）に記載のような方法で非晶質状態に再変換されたものにまで拡大することが出来る。

本発明の第一の態様におけるＰＨＡラテックス、バインダー及び顔料の混合及び加熱によって、生物分解性ポリマー樹脂を含む水ベースのフレキソ印刷インク組成物が得られる。この水ベースのフレキソ印刷インクは経時的に安定であり沈降しない。このような挙動は、バインダーの疎水性末端部分がＰＨＡ及び顔料のような、媒体中に存在する疎水性の粒子又は顆粒に結合し、一方で、バインダーの親水性核（コア）が水性領域の中身及び安定性を提供する。その結果得られる製品はクリーム様の外観であり、即ち、最初の個々の製品と比べると、粘度、経時的な沈降又は安定性が増大している。

生物分解性樹脂を使用することによって、最終製品が堆肥場所に置かれたときに、環境に対する有害な影響を低下させることが出来るような生物分解性が向上した、又は、脱インク処理によって発生するスラッジの毒性を低下するような、水ベースのフレキソ印刷インクがもたらされる。

トリブロック化合物の一つの構造は、二つの疎水性末端領域及び一つの親水性核領域に相当する。疎水性末端領域は、疎水−疎水の弱い相互作用を介して媒体中の疎水性ＰＨＡポリマー鎖と容易に会合するものと考えられる。同様な相互作用が顔料との間でも予想される。二つの親水性末端領域及び一つの疎水性核領域を有するトリブロック化合物についても同様な現象が予想される。更に、同様な現象が両親媒性化合物、即ち、親水性及び疎水性特性を有するジブロックについても同様な現象が予想される。しかしながら、このようなシステムは経時的安定性及び沈降時間の延長が少ないものと思われる。

疎水性領域は例えば、直鎖及び／又は分岐脂肪酸鎖Ｃ１からＣ４０までのＣ_ｎＨ_２ｎ＋２を含むことが出来る。両末端部分が疎水性領域であるトリブロック試料の場合には、その一方のみがＰＨＡ鎖又は顔料粒子と相互作用するに十分な長さである必要があり、他の一つはより短いものであり得る。一つ又はそれ以上の不飽和を有し、一つ又はそれ以上の芳香族部分を含む、Ｃ２からＣ４０の範囲の直鎖及び／又は分岐不飽和アルキル鎖脂肪もまた考慮される。

疎水性領域は一つ以上のヘテロ原子（窒素、酸素、硫黄、塩素、フッ素等）を、単独又は混合して、含むことも可能である。例えば、ポリ（プロピレングリコール）は主ポリマー鎖中の酸素ヘテロ原子、及び分岐アルキル基、即ち、メチル基を含む疎水性化合物である。

疎水性領域は、例えば、ラウリル酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アラキドン酸、ベヘン酸、リグノセリン酸のような、例えば、Ｃ１０〜Ｃ３０、好ましくは、Ｃ１４〜Ｃ２４のアルキル鎖を有する飽和脂肪酸から構成される。疎水性領域はまた、例えば、パルミトレン酸、オレイン酸、リノール酸、α―リノレン酸、γ―リノレン酸、アラキドン酸、エピコサペンタノエン酸、及びネルボン酸のような、例えば、Ｃ１０〜Ｃ３０、好ましくは、Ｃ１４〜Ｃ２４の不飽和アルキル鎖を一つ又はそれ以上有する不飽和脂肪酸から構成することも出来る。トリブロック化合物は、その両端にある一つ又は二つの脂肪酸からなっている。

親水性領域は、ポリアルキレンオキサイド、特に、ポリエチレンオキサイド、グリコシド又はポリグリセロール又はアミンオキサイドのような非イオン性化学物質を含むことも出来る。親水性領域は、カルボキシレート、サルフェート、スルフォート、ホスフェート、ホスファネート又はアンモニウムのような、イオン性化学物質を含むことも出来る。トリブロック化合物の親水性基には上記に挙げた一つ以上の化合物を含むことが出来る。最も好適な親水性領域は、以下の式のポリ（エチレングリコール）及びその誘導体である。

式中、「ｎ」は１〜２５００、好ましくは３〜５００までの整数である。

親水性領域はまた、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセテート、ポリエピクロロヒドリン、ポリアクリレート及びそれらの誘導体、並びに、セルロース及びその誘導体（ポリサッカライド）のような親水性ポリマー又はバイオポリマーであり得る。

水ベースのフレキソ印刷インク組成物を得るために、バイポリマー又はポリマーに加えられるトリブロック化合物の化学構造及び量は、最終組成物の粘度に影響を及ぼす。事実、トリブロック化合物対バイオポリマー又はポリマー及び顔料の量、トリブロック化合物の合計分子量、親水性ブロックの長さ、各疎水性ブロックの長さ等のトリブロック化合物の幾つかのパラメーターを調節することが出来る。他のパラメーターを調節して所望の粘度及び最終製品の特性を得ることが出来る。例えば、排他的ではないが、それらは、ポリマー樹脂の分子量、及び顔料又は色素の化学構造及び量である。これらのパラメーターの全て又はその幾つかを調節することにより、最終組成物の特性を調節することが出来る。事実、少量のトリブロック化合物は、バイオポリマー及び顔料の沈降時間を延長させるに十分な疎水性―疎水性相互作用を誘発できない可能性がある。ポリマー樹脂の分子量が或るレベルまで低下すると許容可能な安定性が得られ、バインダーの添加が任意となる。

本発明によれば、バインダー濃度は０〜２０％、好ましくは０．５〜１５％、より好ましくは１〜１０％である。濃度は重量／容量で示される。バインダーは単独で、又は、同濃度又は異なる濃度の少なくとも２種類から数十種類までを混合して使用することが出来る。添加されるバインダーの性質も変化させることが出来る。例えば、短鎖を有するトリブロック化合物及び長鎖を有するトリブロック化合物。更に、一つ又は数種類の両親媒性化合物を一つ又は数種類のトリブロック化合物に加えることが出来る。

本発明によれば、生物分解性ポリマーに加えて、生物分解性バインダーを使用することによって、より生物分解性が増大した水ベースのフレキソ印刷インクが得られ、それは、最終製品が堆肥場所に置かれたときに、環境に対する有害な影響を低下させ、又は、脱インク処理によって発生するスラッジの毒性を更に低下させる。

顔料は、水ベースのフレキソ印刷インク組成物の第二の主な成分である。入手可能な全ての顔料は、それらが粉末状であろうとペースト状であろううと本発明に適している。顔料の分子量及び電荷（カチオン性、アニオン性、又は中性）は本発明の効果に影響を及ぼさない。

本発明によれば、顔料の濃度は１〜４０％、好ましくは２．５〜３５％、より好ましくは５〜３０％である。濃度は重量／容量で示される。

顔料は同じ範囲の濃度の色素で置き換えることが出来る。顔料と同様に、数多くの色素が存在し、それらは全て本発明に適している。

本発明によれば、生物分解性のポリマー及びバインダーに加えて、生物分解性の顔料又は色素を使用することによって、より生物分解性が増大した水ベースのフレキソ印刷インクが得られ、それは、最終製品が堆肥場所に置かれたときに、環境に対する有害な影響を低下させ、又は、脱インク処理によって発生するスラッジの毒性を更に低下させる。

本発明に適した揮発性有機溶剤には、水と混和性があり１００℃未満の沸点を有する全ての有機溶剤、その沸点が低下するような水との共沸混合物を生じる溶剤が含まれる。好適な有機溶剤はイソプロピルアルコールのようなアルコールファミリーに属するものである。

本発明によれば、揮発性有機溶剤の濃度は０〜２５％、好ましくは１〜２０％、より好ましくは２〜１５％である。濃度は容量／容量で示される。

本発明によれば、水は溶液の残りを占める。水の濃度は２０〜８０％、好ましくは３０〜７０％、より好ましくは４０〜６０％である。濃度は容量／容量で示される。

本発明の一具体例によれば、バインダーを溶解し、全ての成分を均一化させるために、溶液を加熱する。加熱温度は２５〜８０℃、好ましくは２７．５〜７５℃、より好ましくは３０〜７０℃である。

従来技術における水性フレキソ印刷インクとは異なり、基体への水溶性色素の接着は、該水溶性色素を水不溶性色素に変換することによって得られるものではなく、即ち、注意深く選択されたバインダー及び樹脂との反応によってなされる。本発明のフレキソ印刷インクにおける水溶性色素の接着は、本質的に樹脂及びバインダーと共に基体内部へ浸透することにより得られる。基体への良好な固定は一部には樹脂及びバインダーによる色素の被覆及び保護により、そして一部には、ワックス成分の存在による得られた印刷の疎水的特性によって確保される。

本発明の一具体例によれば、軟化剤又は増粘剤をフレキソ印刷インクに添加することも出来る。

本発明のフレキソ印刷インクで使用する軟化剤又は増粘剤には、グリコール、特に、グリコールエーテル及びエステルのようなグリコール誘導体、並びに芳香族エステルが含まれる。

本発明のフレキソ印刷インクで使用する増粘剤又はレオロジー調節剤には、カオリン及びコロイドシリカのような無機物質、並びに、高分子量アクリルポリマー及びセルロース誘導体の水性分散物のような有機物質が含まれる。

その他の補助剤（additives）としては、界面活性剤及び分散剤がある。

色素物質の選択は事実上自由に行われるために、バインダーの選択に拘らず、例え、本発明の印刷インクで使用される色素物質成分が環境に許容可能な色素のグループからのみ選択されるとしても、全ての可能な色の陰影を容易に達成することが出来る。

インク調合物が顔料を含む場合には、カチオン性、アニオン性、及び、好ましくは非イオン性分散剤から選択される分散剤を添加することが便利である。このような分散剤は市販の顔料中にしばしば存在している。

フレキソ印刷インク調合物は濃厚な形態として調製され、本発明方法で使用前に、後程水で希釈することが出来る。本発明によるフレキソ印刷インクは、本質的に水から成る溶剤、色素又は顔料、バインダー、補助剤、及び、水中に分散した生物分解性ポリマーラテックスを含む濃厚物として頒布することが出来る。

本発明の更に別の態様によれば、フレキソ印刷プロセスによる基体の印刷は、上記のフレキソ印刷インクを該基体に塗布し、この塗布されたインクを該印刷に、所望に応じて加熱することによって、固定するに十分な条件に置くことにより、達成することが出来る。

フレキソ印刷インクは、セルロース性不織繊維、特に、紙及びカードボードをフレキソ印刷方法で印刷するのに特に適している。更に、本発明によれば、フレキソ印刷インクは、例えば、プラスチックフィルムのような非吸収性基体上に印刷するのに使用することが出来る。

本発明の別の具体例によれば、本発明のフレキソ印刷インクに由来する永久的な印刷がその上になされた基体が提供される。

インクビークル用の補助剤は、一般的には、ロジンエステル、合成フィルム形成ポリマー、ポリアミド、アルキド樹脂、並びに、カゼイン、ゼラチン、及び大豆蛋白質を含む蛋白質から選択される。補助剤の選択は、当業者によく知られているように、使用される特定の基体、最適な接着の為に具体的条件を必要とされる繊維状又はフィルム材料の各タイプに依る。更に当業者によく知られているように、補助剤はインク性能を向上させるように湿潤剤又は増粘剤も含むことが出来る。

着色料又は色素は有機又は無機であり得る。着色料の代表的例は色素及び顔料である。当業者であれば、適当な着色料を選択することが出来る。

基本的なフレキソ色（ブラック、マゼンダ、シアン、及びイエロー）並びに白は本発明により得られ、全てのパネル色はそれらの混合により得られる。

本発明を参照して以下の実施例を参照して更に詳しく説明する。該実施例は本発明の範囲を限定するのではなく、本発明を説明するために提供されるものである。

ＰＨＡ水ベースのブラックフレキソ印刷インクの調製
イソプロパノール（6 mL）を水（18 mL）に室温で加えた。５グラムのポリエチレンジステアレート（分子量6,000 g/mol）を該溶液に添加し、それを固形物質が完全に溶解するまで振った。

この溶液をＰＨＡのラテックス溶液（分子量1,000,000 g/mol 及び多分散度２のＰＨＡの４０％濃度）76 mL に加えた。顔料であるカーボンブラック（23 g）を、温度を４０℃に上げて激しく攪拌しながらこの溶液に加えた。加熱及び攪拌を２時間続けた後、温度を室温に戻した。

得られた溶液は経時的に安定なフレキソ印刷インク組成物に相当するものである。数ヶ月間の保存の後でも沈降は見られなかった。

ＰＨＡ水ベースのブルーフレキソ印刷インクの調製
色素であるメチレンブルー（5 g）を用いて、実施例１のプロトコールを繰り返した。物理化学的及び機能特性、並びに安定性に関して、同じ結果が得られた。

アクリルイエローフレキソ印刷インクの代用品の調製
水ベースのイエロー分散液アクリル番号486305（50 mL）をＰＨＡのラテックス溶液（分子量1,000,000 g/molのＰＨＡの２３％濃度）200 mLに加えた。この溶液を均一化し６０℃に加熱した。温度が安定した後、4g のポリ（エチレングリコール）ジステアレート（分子量6,000 g/mol）を該溶液に添加した。全ての成分が均一な溶液を形成したときに、溶液を室温まで冷却した。

この溶液をクラフト及び型紙に塗布し、有意な効果が得られた。印刷プロセスにより所望の効果が得られ、本明細書に記載のバイオポリマーをベースにしたインクが現時点で入手可能なフレキソ印刷インクに対する良好な代用品であることが確認された。

アクリルイエローフレキソ印刷インクの代用品の調製
使用したＰＨＡの分子量が小さいこと、即ち、分子量100,000 g/molより小さいことを除き、実施例３に記載されたような溶液を調製した。クラフト及び型紙上で得られた結果は実施例３のそれらと同様であった。

エポキシイエローフレキソ印刷インクの代用品の調製
使用したイエロー顔料が水ベースのイエロー分散液アクリル番号4886317であることを除き、実施例４に記載されたような溶液を調製した。この試料はクラフト及び型紙上に塗布したときに、良好な結果を与えた。

本発明は特定の具体例で説明されてきたが、本発明の更なる修飾が可能であり、本明細書は、一般的に、本発明の原理に従い、本発明が属する技術分野における公知又は慣用の範囲で行われ、これまでに本明細書中で記載された重要な特徴に適用され、請求の範囲に従うような、本開示からの逸脱を含む、本発明の如何なる変形、使用又は適用も包含することを意図するものである。

Claims (12)

1. ポリヒドロキシアルカノエート（ＰＨＡ）、両親媒性トリブロック化合物であるバインダー、溶剤、及び、色素又は顔料を含有するフレキソ印刷インクであって、該ポリマーが２０〜８０％（w/v）の濃度、該バインダーが０．５〜２０％（w/v）の濃度、該溶剤が１〜２５％の濃度、及び、該色素又は顔料が１〜４０％（w/v）の濃度である、前記フレキソ印刷インク。
2. 色素又は顔料が生物分解性である、請求項１記載のフレキソ印刷インク。
3. 色素が水溶性色素である、請求項１記載のフレキソ印刷インク。
4. 色素が塩基性又は酸性色素である、請求項１記載のフレキソ印刷インク。
5. 溶剤が水又は有機溶剤である、請求項１〜４のいずれか一項に記載のフレキソ印刷インク。
6. 有機溶剤が親水性有機溶剤又はアルコールである、請求項５記載のフレキソ印刷インク。
7. 該バインダーが０．５〜１５％（w/v）の濃度である、請求項１〜６のいずれか一項に記載の、フレキソ印刷インク。
8. 該バインダーが１〜１０％（w/v）の濃度である、請求項７記載の、フレキソ印刷インク。
9. 両親媒性トリブロック化合物が二つの疎水性末端領域及び一つの親水性核領域からなる、請求項１〜８のいずれか一項に記載の、フレキソ印刷インク。
10. バインダーがポリ（エチレングリコール）ジステアレートである、請求項９記載のフレキソ印刷インク。
11. 更に、少なくとも一種の軟化剤、増粘剤、界面活性剤、分散剤、又はそれらの組み合わせを含む、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のフレキソ印刷インク。
12. 請求項１〜１１のいずれか一項に記載のフレキソ印刷インクを含有する組成物。