JP4954559B2 - 水性印刷インキ用金粉 - Google Patents

Description

本発明は、水性金印刷インキに使用する金粉に関するものである。詳しくは、片状黄銅金属粉を金色顔料として混合分散させた水性金印刷インキの金属粉に関するものである。

金色印刷を行う金色インキには、通常片状黄銅金属粉が金色顔料として使用される。この片状黄銅金属粉は主に銅と亜鉛の合金粉であり、一般にブロンズ粉あるいは金粉と呼ばれている（以下金粉と称する事にする）。金色インキはこれまで有機溶剤系インキが使用されており、有機溶剤を使用しない水性インキは大気汚染対策になるが、一般に金粉表面には脂肪酸が被覆されているので水中への分散・濡れ性が悪く光沢が非常に悪い。

そのため、水性インキ中に使用するために金粉への水性化処理が必要になるが、従来の水性インキ用金粉（特許文献１）では塗膜表面へ金粉が浮かび上がるリーフィング現象を重視した表面処理のため、特定の水性インキへは分散するものの、グラビアあるいはフレキソといった高精細な水性印刷インキへは分散性が悪く、光沢、隠ぺい性が悪い塗膜しか得られない。また、インキ貯蔵安定性においても従来の水性金色インキでは金粉とインキとの反応によりゲル化反応を起こし、長期保存が難しかった。
特開平９−２７２８１７号公報

本発明は、水性グラビア／フレキソ等の高精細な印刷用インキに混合分散しても従来の溶剤系インキのような金属光沢を有し、貯蔵安定性が良く再分散性が良い金粉を提供することを技術的な課題とするものである。

脂肪酸で処理した平均粒子径２〜２０μｍの片状黄銅金属粉１００重量部に対し、ＨＬＢ値１３〜１７で疎水基がモノステアリン酸、イソステアリン酸の脂肪酸からなる非イオン界面活性剤を０．５〜１０重量部およびアルコールを１〜１０重量部混合、被覆された水性印刷インキ用金粉。

本発明の効果としては平均粒子径２〜２０μｍの金粉にＨＬＢ値が１３〜１７で疎水基の組成が脂肪酸からなる非イオン界面活性剤をアルコールと併用して金粉へ混合被覆することにより、水性印刷インキへの分散性が良く、水性グラビアあるいはフレキソ印刷等の高精細印刷において溶剤系インキ並みの金属光沢と高い隠ぺい性を有する塗膜を得ることができる。また本発明の水性印刷インキ用金粉は水性グラビア、フレキソ印刷等の水性印刷インキへ混合分散させると、貯蔵安定性、再分散性の良い金色インキが得られる。

本発明をその実施の形態とともに説明する。本発明の脂肪酸で処理した片状黄銅金属粉とは、機械粉砕法で製造するブロンズ粉あるいは金粉と呼ばれているもので、銅と亜鉛の合金粉である。平均粒子径を２〜２０μｍとしたのは、それより細かいと塗膜面に均一に金粉が浮かび上がらず光沢の良い塗膜が得られず、２０μｍより大きい粒子径だとグラビア、フレキソ印刷のような高精細印刷インキ中で、印刷版に転移しなくなり、印刷適性が悪くなる。

本発明で金粉に混合被覆する非イオン界面活性剤は、ＨＬＢ値が１３〜１７の範囲であることが必要である。ＨＬＢ値(Hydrophile-Lipophile-Balance)とは、界面活性剤分子中の親水基と疎水基の強さとバランスを表す数値で、グリフィンによって提唱された。ＨＬＢ値は数値が大きいほど親水性が高いことを表し、親水基が全然ないパラフィンのようなものはＨＬＢ＝０、親水基ばかりで疎水基のないポリエチレングリコールのようなものはＨＬＢ＝２０ということになる。非イオン界面活性剤のＨＬＢの範囲は０〜２０の間になる。

ＨＬＢ値が９以下では、水性インキ中に均一に分散しないことが分かっている（特開平９−２７２８１７号）。ＨＬＢ値が１２以下の場合、水性インキに金粉を混合したとき分散するインキもあるが、完全水性に近い印刷インキでは分散しにくく、印刷版に転移しにくいため隠ぺい性の悪い塗膜しか得られない。また、本発明でＨＬＢ値の上限を１７としたのは、非イオン界面活性剤で１８以上のものは性状として固体のものがほとんどで金粉表面に均一に混合被覆させにくい為である。

本発明の非イオン界面活性剤とは、ＨＬＢ値が１３〜１７の範囲のものを選定すれば良い。その他のアニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤では、金粉が変色しやすく光沢の悪い塗膜しか得られない。

また、本発明の非イオン界面活性剤は、具体的にはポリオキシエチレンヤシ油脂肪酸ソルビタン、イソステアリン酸ポリオキシエチレングリセリル等の疎水基がモノステアリン酸、イソステアリン酸の脂肪酸から構成されるものを使用する。

水性印刷インキ中に金粉を完全に分散させるためには、上述のようなＨＬＢ値が高い、すなわち親水性の高い界面活性剤を選定する必要がある。しかし、金粉表面には一般的に脂肪酸が被覆されているので、単にＨＬＢ値が１３〜１７のような親水性の強い界面活性剤を使用すると脂肪酸で覆われている金粉表面に速やかに簡単に被覆させることが困難になる。しかしＨＬＢ値が高くても金粉と界面活性剤の疎水基との親和性が強ければ金粉への処理が比較的簡単で、水性インキ中での分散力も強くなる。

従って、界面活性剤の疎水基の種類が金粉表面に被覆されている脂肪酸と同じか似たものであれば、両者の親和性が強力になるから金粉への処理が容易になり、処理後の金粉は水性印刷インキ中で分散性が良くなる。

非イオン界面活性剤の添加量は、金粉１００重量部に対し０．５〜１０重量部が良い。０．５重量部より少ないと金粉に均一に被覆することが難しくなり水性インキに混合したとき分散性が悪くなる。１０重量部より多いと気泡性が大きくなり、塗膜性能に悪影響を与えたり、乾燥性など印刷適性が悪くなる場合があり好ましくない。

本発明では非イオン界面活性剤とともにアルコールを併用することが重要である。アルコールは脂肪酸への親和性があり、アルコールが金粉表面に馴染むことで、それが界面活性剤を脂肪酸で被覆された金粉表面へ運ぶ役目を果たし、金粉への均一な混合被覆が容易になる。またインキ中においてはアルコールが界面活性剤によって起こる気泡を低減し、被印刷体への濡れを良くする働きをする。このようにアルコールを添加することでお互いを補い相乗効果を発揮する。

本発明で用いられるアルコールとしては具体的には、イソプロピルアルコール、エチルアルコール、メタノール等がある。添加量は金粉１００重量部に対して、約１〜１０重量部混合するのが良い。１重量部未満ではアルコールの消泡効果が発揮されにくく、界面活性剤を金粉へ被覆する効果が出ない。１０重量部以上では水性インキに混合分散したときインキ組成物に悪影響を与える場合がある。

アルコールおよび非イオン界面活性剤の添加量、両者の比率は水性インキの種類により変える必要があるので一概には言えないが、以下に説明する条件で非イオン界面活性剤とアルコールを添加するのが好ましい。

アルコールと非イオン界面活性剤の添加量は、金粉１００重量部に対してその和が約５〜２０重量部の範囲で使用するのが好ましい。アルコールと非イオン界面活性剤の添加量の和が５重量部未満であると、金粉に対しての処理量が少なすぎて金粉を完全に表面処理する事ができない。逆に２０重量部を越えると水性印刷インキに混合分散したときインキ組成物の物性に悪影響を与えることがあり、また金粉の全体に占める割合が少なくなるから印刷後隠ぺい性の悪い塗膜になってしまう。

金粉に非イオン界面活性剤とアルコールを混合被覆する方法は、ミキサー、ボールミル、アジテータミル等を用いて機械的に攪拌すれば良い。本発明の水性印刷インキ用金粉は金色着色剤としてアクリル、ウレタン、ポリエステル等の大部分の水性グラビアインキ用、フレキソインキ用などの水性ビヒクルに適応出来る。また印刷条件に合わせて、滑剤、分散剤、レベリング剤、消泡剤、酸化防止剤等を配合することも出来る。

本発明の水性印刷インキ用金粉を使用して優れた金属光沢と高い隠ぺい性を有する塗膜が得られる理由として、ＨＬＢ値が１３〜１７の範囲であることが必要である。前述のとおりＨＬＢ値が１２以下の場合では水性インキ中である程度分散できるインキもあるが、グラビア、フレキソなどの高精細水性印刷インキの中には水単体へ完全に分散するほどの分散性を付与しないと印刷適性が悪く、良好な塗膜光沢が得られない場合がある。

従ってそのようなインキ中ではＨＬＢ値が１２以下では分散が不十分で、良い塗膜光沢、隠ぺい性が得られない。反対にＨＬＢ値が１８以上では性状として固体のものがほとんどで金粉表面に均一に混合被覆させにくく、そのため水性印刷インキ中での金粉の分散性が不十分なものになる場合がある。

また、非イオン界面活性剤はＨＬＢ値が１３〜１７の範囲を選定するだけではなく、疎水基がモノステアリン酸、イソステアリン酸の脂肪酸からなるものを使用する必要がある。上述のように高精細な印刷塗膜面を得るには金粉を水性印刷インキ中に完全に分散させなければならないが、界面活性剤のＨＬＢ値が高く親水性が強いものを使用すると金粉への被覆が困難になるので、界面活性剤の疎水基を金粉表面の脂肪酸と同じにして親和性を高める必要があるからである。

また、非イオン界面活性剤を金粉に混合被覆させると同時にアルコールを添加する事も重要である。一般に金粉は優れた金属光沢を出すためにステアリン酸のような高級脂肪酸で表面処理している。このような脂肪酸で処理した金粉表面にＨＬＢ値が１３〜１７であるような親水性の高い非イオン界面活性剤を単独で均一に混合被覆するのは難しい。そこでアルコールを添加することで界面活性剤の金粉への馴染みが良くなり、金粉表面に均一に混合被覆する事が容易になり、水単体にも完全に分散するような水性処理が可能になる。

上記のような非イオン界面活性剤とアルコールを用いることで均一な表面処理が可能になり水性印刷インキ中で優れた分散性が得られるため、高い金属光沢と隠ぺい性を有する塗膜を得ることができるようになる。

以下、本発明を実施例により説明する。なお、文中に部とあるのは全て重量部である。

平均粒子径９μｍの金粉（銅７５％、亜鉛２５％）１００部に対し、ＨＬＢ値１３の非イオン界面活性剤イソステアリン酸ポリオキシエチレングリセリルを５．５部とイソプロピルアルコールを５．５部添加した。ミキサーにて２０分間混合被覆し水性印刷インキ用金粉を製造した。この方法で得られた水性印刷インキ用金粉の性能を評価するためアクリル系水性インキ用ビヒクル４０部と水３０部に３０部を混合分散し水性グラビア印刷用金インキを作成した。この金インキを用いてグラビアテスト印刷機で印刷した結果、溶剤系金色インキのような金属光沢を呈する塗膜が得られた。

平均粒子径９μｍの金粉（銅７５％、亜鉛２５％）１００部に対し、ＨＬＢ値１５の非イオン界面活性剤イソステアリン酸ポリオキシエチレングリセリルを５．５部とイソプロピルアルコールを５．５部添加した。ミキサーにて２０分間混合被覆し水性印刷インキ用金粉を製造した。この方法で得られた水性印刷インキ用金粉の性能を評価するためアクリル系水性インキ用ビヒクル４０部と水３０部に３０部を混合分散し水性グラビア印刷用金インキを作成した。この金インキを用いてグラビアテスト印刷機で塗膜を形成した結果、溶剤系金色インキに近い金属光沢を示した。

平均粒子径９μｍの金粉（銅９０％、亜鉛１０％）１００部に対し、ＨＬＢ値１６の非イオン界面活性剤イソステアリン酸ポリオキシエチレングリセリルを５．５部とイソプロピルアルコールを５．５部添加した。ミキサーにて２０分間混合被覆し水性印刷インキ用金粉を製造した。この方法で得られた水性印刷インキ用金粉の性能を評価するためポリウレタン系水性インキ用ビヒクル４０部と水３０部に３０部を混合分散し塗膜を形成した結果、溶剤系金色インキに近い金属光沢を示した。

平均粒子径９μｍの金粉（銅７５％、亜鉛２５％）１００部に対し、ＨＬＢ値１６の非イオン界面活性剤ポリオキシエチレンヤシ油脂肪酸ソルビタンを５．５部とイソプロピルアルコールを５．５部添加した。ミキサーにて２０分間混合被覆し水性印刷インキ用金粉を製造した。この方法で得られた水性印刷インキ用金粉の性能を評価するためポリウレタン系水性インキ用ビヒクル４０部と水３０部に３０部を混合分散し水性グラビア印刷用金インキを作成した。この金インキを用いてグラビアテスト印刷機で印刷した結果、溶剤系金色インキのような金属光沢を呈する塗膜が得られた。

平均粒子径９μｍの金粉（銅７５％、亜鉛２５％）１００部に対し、ＨＬＢ値１７の非イオン界面活性剤イソステアリン酸ポリオキシエチレングリセリルを５．５部とイソプロピルアルコールを５．５部添加した。ミキサーにて２０分間混合被覆し水性印刷インキ用金粉を製造した。この方法で得られた水性印刷インキ用金粉の性能を評価するためポリウレタン系水性インキ用ビヒクル４０部と水３０部に３０部を混合分散し水性グラビア印刷用金インキを作成した。この金インキを用いてグラビアテスト印刷機で塗膜を形成した結果、溶剤系金色インキに近い金属光沢を示した。

平均粒子径２μｍの金粉（銅９０％、亜鉛１０％）１００部に対し、ＨＬＢ値１６の非イオン界面活性剤ポリオキシエチレンヤシ油脂肪酸ソルビタンを１０部とイソプロピルアルコールを１０部添加した。ミキサーにて２０分間混合被覆し水性印刷インキ用金粉を製造した。この方法で得られた水性印刷インキ用金粉の性能を評価するためポリウレタン系水性インキ用ビヒクル４０部と水３０部に３０部を混合分散し水性印刷用金インキを作成した。この金インキを用いて塗膜を形成した結果、溶剤系金色インキに近い金属光沢を示した。

平均粒子径６μｍの金粉（銅９０％、亜鉛１０％）１００部に対し、ＨＬＢ値１６の非イオン界面活性剤ポリオキシエチレンヤシ油脂肪酸ソルビタンを５．５部とイソプロピルアルコールを５．５部添加した。ミキサーにて１５分間混合被覆し水性印刷インキ用金粉を製造した。この方法で得られた水性印刷インキ用金粉の性能を評価するためポリウレタン系水性インキ用ビヒクル４０部と水３０部に３０部を混合分散し水性グラビア印刷用金インキを作成した。この金インキを用いてグラビアテスト印刷機で塗膜を形成した結果、溶剤系金色インキに近い金属光沢を示した。

平均粒子径１２μｍの金粉（銅９０％、亜鉛１０％）１００部に対し、ＨＬＢ値１６の非イオン界面活性剤ポリオキシエチレンヤシ油脂肪酸ソルビタンを２部とイソプロピルアルコールを２部添加した。ミキサーにて１５分間混合被覆し水性印刷インキ用金粉を製造した。この方法で得られた水性印刷インキ用金粉の性能を評価するためポリウレタン系水性インキ用ビヒクル４０部と水３０部に３０部を混合分散し水性フレキソ印刷用金インキを作成した。この金インキを用いてフレキソテスト印刷機で塗膜を形成した結果、溶剤系金色インキに近い金属光沢を示した。

平均粒子径２０μｍの金粉（銅９０％、亜鉛１０％）１００部に対し、ＨＬＢ値１６の非イオン界面活性剤ポリオキシエチレンヤシ油脂肪酸ソルビタンを０．５部とイソプロピルアルコールを４．５部添加した。ミキサーにて１５分間混合被覆し水性印刷インキ用金粉を製造した。この方法で得られた水性印刷インキ用金粉の性能を評価するためポリウレタン系水性インキ用ビヒクル４０部と水３０部に３０部を混合分散し水性印刷用金インキを作成した。この金インキを用いて塗膜を形成した結果、溶剤系金色インキに近い金属光沢を示した。

平均粒子径９μｍの金粉（銅７５％、亜鉛２５％）１００部に対し、ＨＬＢ値１６の非イオン界面活性剤ポリオキシエチレンヤシ油脂肪酸ソルビタンを３部とイソプロピルアルコールを２部添加した。ミキサーにて９０分間混合被覆し水性印刷インキ用金粉を製造した。この方法で得られた水性印刷インキ用金粉の性能を評価するためポリウレタン系水性インキ用ビヒクル４０部と水３０部に３０部を混合分散し水性印刷用金インキを作成した。この金インキを用いてグラビアテスト印刷機で塗膜を形成した結果、溶剤系金色インキに近い金属光沢を示した。

平均粒子径９μｍの金粉（銅７５％、亜鉛２５％）１００部に対し、ＨＬＢ値１６の非イオン界面活性剤ポリオキシエチレンヤシ油脂肪酸ソルビタンを５．５部とイソプロピルアルコールを１部添加した。ミキサーにて９０分間混合被覆し水性印刷インキ用金粉を製造した。この方法で得られた水性印刷インキ用金粉の性能を評価するためポリウレタン系水性インキ用ビヒクル４０部と水３０部に３０部を混合分散し水性印刷用金インキを作成した。この金インキを用いて塗膜を形成した結果、溶剤系金色インキに近い金属光沢を示した。

上記実施例で作成した金色インキはどれもインキ化後１ヶ月でもゲル化など品質劣化を起こすことなく、再分散性も良く、インキ化直後に近い品質の塗膜が形成された。

（比較例１）

実施例１で使用した平均粒子径９μｍの金粉（銅７５％、亜鉛２５％）をポリウレタン系水性インキ用ビヒクル７０部と３０部を混合分散し金色インキを作成したが、金粉がビヒクルから分離して印刷できなかった。

（比較例２）

特開平９−２７２８１７号公報に記載された方法で平均粒子径１９μｍの金粉（銅７５％、亜鉛２５％）にノニルフェノールにエチレンオキサイド付加させたＨＬＢ値１０．０の非イオン界面活性剤のみを２部混合被覆した。これにより得られた金粉の性能を評価するため、実施例１で使用したポリウレタン系水性インキ用ビヒクル４０部と水３０部に３０部を混合分散し金インキを作成し、グラビアテスト印刷機で塗膜を形成した結果、光沢が悪く、隠ぺい性の悪い塗膜となった。

本発明における水性印刷インキ用金粉は主に水性グラビア金インキ用金属顔料、水性グラビア金インキ用金属顔料として実用可能である。

Claims (1)

1. 脂肪酸で処理した平均粒子径２〜２０μｍの片状黄銅金属粉１００重量部に対し、ＨＬＢ値１３〜１７で疎水基がモノステアリン酸、イソステアリン酸の脂肪酸からなる非イオン界面活性剤を０．５〜１０重量部およびアルコールを１〜１０重量部混合、被覆された水性印刷インキ用金粉。