JP6117613B2 - フレキソ印刷用水性白色インキ組成物 - Google Patents
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Description
本発明は、フレキソ印刷用水性白色インキ組成物に関する。より詳しくは、段ボール等の基材に印刷されたときの白色度や隠蔽性に優れ、印刷時に使用するインキ量を少なくすることができるフレキソ印刷用水性白色インキ組成物に関する。
段ボールを中心とした包装容器の分野では、内容物に対して高級なイメージなどを持たせるために、鮮明な印刷物が求められるようになっている。そして、段ボール印刷の分野ではフレキソ印刷方式が主流であるが、鮮明な印刷物を得るためには、より鮮やかな発色や高い光沢を有するインキを忠実に印刷することが必要となり、最近では、グラビア印刷方式やオフセット印刷方式と競合できるように、特に細線再現性に優れ、印刷むらの少ないプレプリント印刷方式がより注目されるようになっている。
プレプリント印刷方式とは、表ライナーへ印刷インキを印刷した後、高温の熱板の間を通して中芯および裏紙を貼り合わせるもので、一般的な段ボールの凹凸のある表面に印刷するよりも、高い印刷再現性を得ることができるものである。
しかしながら、プレプリント印刷方式でも印刷版としては柔軟なフレキソ凸版を利用することから、印刷中に圧力がかかると印刷版の表面がつぶれ、図柄が太るという問題が懸念される。この問題はインキを印刷版に多く転移させればさせるほど顕著となるため、印刷版への転移量を極力少なくして印刷することが必要となる。そして、この様な少ない印刷版へのインキ転移量で印刷すると、紙面に転移する量も少なくなるため、プレプリント印刷方式では、より薄膜の印刷皮膜で良好な印刷物が得られることが最近の要求になっている。
ところが、段ボール印刷では、下地となる紙の茶色が印刷品質の低下の原因となりやすく、特に淡色の印刷部分で下地の紙の茶色が出ると、くすんで見え、印刷物の見栄えを著しく損なう結果となる。そして、前述のプレプリント印刷方式における印刷皮膜の薄膜化は、この問題をますます助長させることになる。
そこで、プレプリント印刷用途で利用される水性インキ組成物においては、まず、高い色濃度と隠蔽性を基本性能として持ち合わせていなければならない。とりわけ、フレキソ印刷用水性白色インキ組成物は本来の白い色の印刷部分の印刷以外にも、下地の色を隠蔽して上刷り印刷の図柄を引き立たせる役割を果たす場合が多いため、白色度と隠蔽性は非常に重要な性能である。
一般的にフレキソ印刷用水性白色インキ組成物の顔料として使用されている酸化チタンは、白色無機顔料の中でも白色度、隠蔽性などに優れた理想的な顔料であるが、比重が大きいため、フレキソ印刷用水性白色インキ組成物中の分散安定性が悪く、顔料の沈降分離が起こりやすくなる問題を有している。
そのため、分散安定性を向上させるために、酸化チタンに代えて、有機材料として非造膜性重合体エマルション（例えば、特許文献１参照）、中空樹脂粒子（例えば、特許文献２参照）等の樹脂粒子を着色材として使用したインキ組成物が提案されているが、これらでは十分な隠蔽性、白色度が得られていないのが現状である。また、酸化チタンと上記樹脂粒子を併用するとも考えられている。しかし、この方法では、近年、要求されるようになってきているマイレージについては高くなるが、白色度及び隠蔽性についてはまだ要求されるレベルではないという問題を有しているものであった。
そこで本発明の課題は、白色度や印刷適性（隠蔽性）を低下させることなくマイレージが高いフレキソ印刷用水性白色インキ組成物を提供することである。
本発明者らは、上記の課題を解決するために鋭意検討した結果、酸化チタンと特定の平均粒子径を有するスチレン型水性樹脂エマルションとを特定の割合で併用使用することにより、上記の課題を全て解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、酸化チタン、スチレン系水性樹脂エマルション、バインダー樹脂、及び、水性媒体を含有するフレキソ印刷用水性白色インキ組成物であって、上記スチレン系水性樹脂エマルションは、粒子径が３００〜５００ｎｍであり、スチレン類含有量が８０質量％以上であり、酸価が１０〜４０ｍｇＫＯＨ／ｇであり、上記酸化チタンと上記スチレン系水性樹脂エマルション（固形分）との質量比［酸化チタン／スチレン系水性樹脂エマルション］は、６５／３５〜９６／４であることを特徴とするフレキソ印刷用水性白色インキ組成物である。
また、上記酸化チタンは、表面がアルミナとシリカとで被覆処理されていることが好ましい。
以下、本発明のフレキソ印刷用水性白色インキ組成物について、詳細を説明する。
以下、本発明のフレキソ印刷用水性白色インキ組成物について、詳細を説明する。
本発明のフレキソ印刷用水性白色インキ組成物は、酸化チタンを含有する。
上記酸化チタンとしては、特に限定されず、ルチル型、アナターゼ型等の各種の酸化チタンが挙げられる。
上記酸化チタンとしては、特に限定されず、ルチル型、アナターゼ型等の各種の酸化チタンが挙げられる。
上記酸化チタンは、その表面をアルミナで被覆処理されたものが好ましく、より高い白色度が得られる点から、アルミナとシリカとで被覆処理されたものがより好ましい。
上記被覆処理方法としては、従来用いられている方法を用いることができる。例えば、酸化チタンの水系スラリーに、アルミン酸ナトリウム等を加え、中和によりアルミナ水和物を酸化チタン表面に析出させる方法、アルミナゾルを加えてアルミナで表面処理する方法、アルミン酸ナトリウム等とケイ酸塩を加え、中和によりアルミナ水和物とシリカ水和物を酸化チタン表面に析出させる方法、アルミナゾルとシリカゾルを加えてアルミナとシリカで表面処理する方法等が挙げられる。
本発明のフレキソ印刷用水性白色インキ組成物は、スチレン系水性樹脂エマルションを含有する。
本発明のフレキソ印刷用水性白色インキ組成物において、上記スチレン系水性樹脂エマルションは、平均粒子径が３００〜５００ｎｍである。
上記スチレン系水性樹脂エマルションの平均粒子径が、３００ｎｍ未満であると、白色度及び隠蔽性が低下してしまう。一方、５００ｎｍを超えるスチレン系水性樹脂エマルションは、製造することが困難である。
なお、上記平均粒子径は、動的光散乱法、マイクロトラックＵＰＡ（日機装社製）を用いて測定した、体積平均粒子径を意味する。
本発明のフレキソ印刷用水性白色インキ組成物において、上記スチレン系水性樹脂エマルションは、平均粒子径が３００〜５００ｎｍである。
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なお、上記平均粒子径は、動的光散乱法、マイクロトラックＵＰＡ（日機装社製）を用いて測定した、体積平均粒子径を意味する。
上記スチレン系水性樹脂エマルションは、酸価が１０〜４０ｍｇＫＯＨ／ｇであることが好ましい。上記スチレン系水性樹脂エマルションの酸価が、１０ｍｇＫＯＨ／ｇ未満であると、得られる印刷物の塗膜耐性が低下する傾向となる。一方、上記スチレン系水性樹脂エマルションの酸価が、４０ｍｇＫＯＨ／ｇを超えると、白色度、隠蔽性が低下する傾向となる。
上記スチレン系水性樹脂エマルションは、スチレン類含有量が８０質量％以上であることが好ましい。上記スチレン類含有量が８０質量％以上とは、原料モノマー中、スチレン類モノマーの含有量が８０質量％以上であることを意味する。上記スチレン類モノマーの含有量が８０質量％以上であると、段ボール等の基材に印刷されたときの白色度や隠蔽性が良好となることから好適である。
上記原料モノマーとしては、ラジカル重合可能なモノマーが挙げられる。
上記原料モノマーとしては、ラジカル重合可能なモノマーが挙げられる。
上記ラジカル重合可能なモノマーとしては、スチレン類モノマー、酸性モノマー、及び、（メタ）アクリル酸とその炭素数が１〜１８のアルキルエステル等が挙げられる。
上記スチレン類モノマーとしては、例えば、スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン等が挙げられる。
また、上記酸性モノマーとしては、アクリル酸、メタクリル酸、（無水）マレイン酸、マレイン酸モノアルキルエステル等が挙げられる。
また、上記（メタ）アクリル酸とその炭素数が１〜１８のアルキルエステルとしては、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、ブチル（メタ）アクリレート、ヘキシル（メタ）アクリレート、オクチル（メタ）アクリレート、ラウリル（メタ）アクリレート、ステアリル（メタ）アクリレート等が挙げられる。
上記スチレン類モノマーとしては、例えば、スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン等が挙げられる。
また、上記酸性モノマーとしては、アクリル酸、メタクリル酸、（無水）マレイン酸、マレイン酸モノアルキルエステル等が挙げられる。
また、上記（メタ）アクリル酸とその炭素数が１〜１８のアルキルエステルとしては、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、ブチル（メタ）アクリレート、ヘキシル（メタ）アクリレート、オクチル（メタ）アクリレート、ラウリル（メタ）アクリレート、ステアリル（メタ）アクリレート等が挙げられる。
上記スチレン系水性樹脂エマルションの製造方法としては特に限定されず、例えば、界面活性剤及び／又はアルカリ可溶性樹脂である高分子乳化剤の存在下で、ラジカル重合可能なモノマーをラジカル重合させる方法等が挙げられる。
なかでも酸モノマーと（メタ）アクリル酸とその炭素数が１〜１８のアルキルエステルからなるアルカリ可溶性樹脂である高分子乳化剤の存在下、ラジカル重合性可能なモノマーであるスチレン類モノマーを反応させてえられるスチレン系水性樹脂エマルションが好ましい。
なかでも酸モノマーと（メタ）アクリル酸とその炭素数が１〜１８のアルキルエステルからなるアルカリ可溶性樹脂である高分子乳化剤の存在下、ラジカル重合性可能なモノマーであるスチレン類モノマーを反応させてえられるスチレン系水性樹脂エマルションが好ましい。
上記酸化チタンと上記スチレン系水性樹脂エマルション（固形分）との質量比［酸化チタン／スチレン系水性樹脂エマルション］は、６５／３５〜９６／４の範囲である。上記酸化チタンの割合が６５未満であると、印刷物の白色度及び隠蔽性が低下する。上記酸化チタンの割合が９６を超えると、マイレージの効果が低下する。上記酸化チタンと上記スチレン系水性樹脂エマルションとの質量比［酸化チタン／スチレン系水性樹脂エマルション］は、７０／３０〜９０／１０の範囲であることが好ましい。
上記酸化チタンと上記スチレン系水性樹脂エマルション（固形分）との合計含有量は、フレキソ印刷用水性白色インキ組成物中に、２０〜７０質量％であることが好ましい。上記酸化チタンと上記スチレン系水性樹脂エマルション（固形分）との合計含有量が２０質量％未満であると、白色度及び隠蔽性が低下することがある。一方、上記酸化チタンと上記スチレン系水性樹脂エマルション（固形分）との合計含有量が７０質量％を超えると、粘度が上昇しすぎることがある。
本発明のフレキソ印刷用水性白色インキ組成物は、バインダー樹脂を含有する。
上記バインダー樹脂としては、通常の水性印刷インキ組成物で使用される不飽和二重結合を有するモノマーを重合させて得られる樹脂や、官能基同士の反応によって得られる樹脂などであれば、特に制限なく使用できる。具体的には、アクリル酸あるいはメタクリル酸とそのアルキルエステル、あるいはスチレン等を主なモノマー成分として共重合した水溶性アクリル系樹脂、水溶性スチレン−アクリル樹脂、水溶性スチレン−マレイン酸樹脂、水溶性スチレン−アクリル−マレイン酸樹脂、水溶性ポリウレタン樹脂、水溶性ポリエステル樹脂などの各種バインダー樹脂が好適な例として例示できる。
上記バインダー樹脂としては、通常の水性印刷インキ組成物で使用される不飽和二重結合を有するモノマーを重合させて得られる樹脂や、官能基同士の反応によって得られる樹脂などであれば、特に制限なく使用できる。具体的には、アクリル酸あるいはメタクリル酸とそのアルキルエステル、あるいはスチレン等を主なモノマー成分として共重合した水溶性アクリル系樹脂、水溶性スチレン−アクリル樹脂、水溶性スチレン−マレイン酸樹脂、水溶性スチレン−アクリル−マレイン酸樹脂、水溶性ポリウレタン樹脂、水溶性ポリエステル樹脂などの各種バインダー樹脂が好適な例として例示できる。
上記バインダー樹脂の含有量は、フレキソ印刷用水性白色インキ組成物中１〜２０質量％含有することが好ましい。上記バインダー樹脂の含有量が１質量％未満であると、白色度、隠蔽性が低下する。一方、上記バインダー樹脂の含有量が２０質量％を超えると、フレキソ印刷用水性白色インキ組成物の粘度が高くなる傾向となる。
本発明のフレキソ印刷用水性白色インキ組成物は、水性媒体を含有する。
上記水性媒体としては、水又は水と水混和性溶剤との混合物が挙げられる。
上記水混和性溶剤としては、例えば、低級アルコール類、多価アルコール類、およびそれらのアルキルエーテル又はアルキルエステル類等が挙げられ、具体的には、メタノール、エタノール、ノルマルプロパノール、イソプロパノール等の低級アルコール類、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、グリセリン等の多価アルコール類、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル等が挙げられる。
上記水性媒体としては、水又は水と水混和性溶剤との混合物が挙げられる。
上記水混和性溶剤としては、例えば、低級アルコール類、多価アルコール類、およびそれらのアルキルエーテル又はアルキルエステル類等が挙げられ、具体的には、メタノール、エタノール、ノルマルプロパノール、イソプロパノール等の低級アルコール類、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、グリセリン等の多価アルコール類、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル等が挙げられる。
本発明のフレキソ印刷用水性白色インキ組成物には、上記に示した成分以外に、必要に応じて造膜剤、顔料分散剤、ブロッキング防止剤、湿潤剤、粘度調整剤、ｐＨ調整剤、消泡剤、一般の界面活性剤等種々の添加剤を適宜選択して使用することができる。
次に、本発明のフレキソ印刷用水性白色インキ組成物の製造方法としては、例えば、酸化チタン、バインダー樹脂、水、必要に応じて水混和性溶剤、および必要に応じて顔料分散剤をホモミキサー、ラボミキサーなどの高速攪拌機や、３本ロールミルやビーズミルなどの分散機にて混合、分散する。その後、特定量のスチレン系水性樹脂エマルション、並びに、添加剤、水、必要に応じて水混和性溶剤、および所定の材料の残りを添加、混合する方法等が挙げられる。
本発明によれば、白色度や印刷適性（隠蔽性）を低下させることなくマイレージが高いフレキソ印刷用水性白色インキ組成物を提供できる。
以下、実施例によって、本発明のフレキソ印刷用水性白色インキ組成物をさらに詳細に説明するが、本発明はその趣旨と適用範囲に逸脱しない限りこれらに限定されるものではない。なお、以下の記述において「部」は質量部を示す。
［フレキソ印刷用水性白色インキ組成物］
酸化チタン及びバインダー樹脂を撹拌混合し、ビーズミルを使用して常法に従い混練後、表１のインキ組成（部数で示す）に従って各種インキ材料を添加し、実施例１〜６及び比較例１〜３のフレキソ印刷用水性白色インキ組成物を得た。使用した材料は以下の通りである。なお、表１に示したスチレン系水性樹脂エマルションの値は固形分であり、割合は固形分比である。
酸化チタン及びバインダー樹脂を撹拌混合し、ビーズミルを使用して常法に従い混練後、表１のインキ組成（部数で示す）に従って各種インキ材料を添加し、実施例１〜６及び比較例１〜３のフレキソ印刷用水性白色インキ組成物を得た。使用した材料は以下の通りである。なお、表１に示したスチレン系水性樹脂エマルションの値は固形分であり、割合は固形分比である。
酸化チタン：平均１次粒子径２４ｎｍ、チタン分９０％、シリカとアルミナ（シリカ／アルミナ＝６５／３５）で被覆処理
スチレン系水性樹脂エマルション１：粒子径３００ｎｍ、酸価１５ｍｇＫＯＨ／ｇ、スチレン含有量９０質量％、固形分５０質量％
スチレン系水性樹脂エマルション２：粒子径３００ｎｍ、酸価３０ｍｇＫＯＨ／ｇ、スチレン含有量８０質量％、固形分５０質量％
スチレン系水性樹脂エマルション３：粒子径４００ｎｍ、酸価１５ｍｇＫＯＨ／ｇ、スチレン含有量９０質量％、固形分５０質量％
スチレン系水性樹脂エマルション４：粒子径２００ｎｍ、酸価１５ｍｇＫＯＨ／ｇ、スチレン含有量９０質量％、固形分５０質量％
バインダー樹脂：ジョンクリル６８２（ジョンソンポリマー社製）
消泡剤：アクアレン１４４８（サンノプコ製）
水性媒体：イソプロパノール、水
スチレン系水性樹脂エマルション１：粒子径３００ｎｍ、酸価１５ｍｇＫＯＨ／ｇ、スチレン含有量９０質量％、固形分５０質量％
スチレン系水性樹脂エマルション２：粒子径３００ｎｍ、酸価３０ｍｇＫＯＨ／ｇ、スチレン含有量８０質量％、固形分５０質量％
スチレン系水性樹脂エマルション３：粒子径４００ｎｍ、酸価１５ｍｇＫＯＨ／ｇ、スチレン含有量９０質量％、固形分５０質量％
スチレン系水性樹脂エマルション４：粒子径２００ｎｍ、酸価１５ｍｇＫＯＨ／ｇ、スチレン含有量９０質量％、固形分５０質量％
バインダー樹脂：ジョンクリル６８２（ジョンソンポリマー社製）
消泡剤：アクアレン１４４８（サンノプコ製）
水性媒体：イソプロパノール、水
［印刷物の性能評価］
上記で調製した実施例１〜６および比較例１〜３のフレキソ印刷用水性白色インキ組成物を、スタック型フレキソ印刷機（印刷速度：８０ｍ／ｍｉｎ）を用いて原紙（Ｋライナー、坪量１４０ｇ／ｍ２）に塗布量が８ｇ／ｍ２となるように印刷を行い、得られた実施例１〜６および比較例１〜３の印刷物について、以下に示す方法で評価した。
上記で調製した実施例１〜６および比較例１〜３のフレキソ印刷用水性白色インキ組成物を、スタック型フレキソ印刷機（印刷速度：８０ｍ／ｍｉｎ）を用いて原紙（Ｋライナー、坪量１４０ｇ／ｍ２）に塗布量が８ｇ／ｍ２となるように印刷を行い、得られた実施例１〜６および比較例１〜３の印刷物について、以下に示す方法で評価した。
（白色度）
実施例１〜６及び比較例１〜３の各印刷物について白色度をハンター白色度計で測定し、その結果を表２に示した。
実施例１〜６及び比較例１〜３の各印刷物について白色度をハンター白色度計で測定し、その結果を表２に示した。
（隠蔽性）
実施例１〜６及び比較例１〜３の各印刷物の隠蔽性を、現行インキである比較例１を基準とし目視で評価した。その結果を表２に示した。
実施例１〜６及び比較例１〜３の各印刷物の隠蔽性を、現行インキである比較例１を基準とし目視で評価した。その結果を表２に示した。
（評価基準）
○：比較例１と比べて同等以上のもの
△：比較例１と比べて少し悪いもの
×：比較例１と比べて悪いもの
○：比較例１と比べて同等以上のもの
△：比較例１と比べて少し悪いもの
×：比較例１と比べて悪いもの
（マイレージ）
マイレージは、実施例１〜６および比較例１〜３の各フレキソ印刷用水性白色インキ組成物の比重を、比重ビンを用いて測定した（比重が小さいほどマイレージは良好となる）。その結果を表２に示した。
マイレージは、実施例１〜６および比較例１〜３の各フレキソ印刷用水性白色インキ組成物の比重を、比重ビンを用いて測定した（比重が小さいほどマイレージは良好となる）。その結果を表２に示した。
表２に示すように、実施例１〜６のフレキソ印刷用水性白色インキ組成物、及び、印刷物は、いずれも白色度、隠蔽性、及び、マイレージの全てにおいて優れていた。一方、比較例１〜３に係るフレキソ印刷用水性白色インキ組成物、及び、印刷物は、白色度、隠蔽性、及び、マイレージの全てを満足するものはなかった。
本発明によれば、白色度や印刷適性（隠蔽性）を低下させることなくマイレージが高いフレキソ印刷用水性白色インキ組成物を提供できる。
Claims (2)
- 酸化チタン、スチレン系水性樹脂エマルション、バインダー樹脂、及び、水性媒体を含有するフレキソ印刷用水性白色インキ組成物であって、
前記スチレン系水性樹脂エマルションは、平均粒子径が３００〜５００ｎｍであり、スチレン類含有量が８０質量％以上であり、酸価が１０〜４０ｍｇＫＯＨ／ｇであり、
前記酸化チタンと前記スチレン系水性樹脂エマルション（固形分）との質量比［酸化チタン／スチレン系水性樹脂エマルション］が、６５／３５〜９６／４である
ことを特徴とするフレキソ印刷用水性白色インキ組成物。 - 酸化チタンは、表面がアルミナとシリカとで被覆処理されている請求項１記載のフレキソ印刷用水性白色インキ組成物。
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