JP6215618B2 - グラビア印刷方法 - Google Patents
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Description
なお、以下では有機溶剤性グラビア印刷用インキ組成物のことを“インキ組成物”または“インキ”と略記することがある。
しかし、帯電防止剤はインキ組成物の材料としては高価であるため、経済的に不利になることは否めない。さらに予め、帯電防止剤を含有させておくと、インキの貯蔵安定性が低下するという問題が発生する。
しかし、直接、有機溶剤性グラビア印刷用インキ組成物中に水を添加すると、利用するバインダー樹脂によって、インキ組成物の貯蔵安定性にばらつきが生じてしまう。
本発明者らは、バインダー樹脂の中で、とりわけポリウレタン樹脂の性状について検証した結果、酢酸エチルとイソプロピルアルコールの混合有機溶剤の溶液として、イソプロピルアルコールの添加により緩やかにポリウレタン樹脂に対する溶解性を変化させたときに、溶液が透明状態から半透明に移行するまでのイソプロピルアルコールの添加量と、有機溶剤性グラビア印刷用インキ組成物の貯蔵安定性へ影響を及ぼす水の含有量との相関及び印刷前の有機溶剤性グラビア印刷用インキ組成物に含有させることができる水の含有量との相関を見出した。
また、印刷が行われる間では、有機溶剤性グラビア印刷用インキ組成物中に含まれる水の量を一定の範囲で積極的に維持して、長時間の印刷でも静電気に対する影響を抑制し、同時に版かぶりの防止やセル再現性の向上を図ることが可能となることも見出した。
以上の技術的コンセプトに基づいて鋭意検討した結果、本発明の課題を全て解決するグラビア印刷方法を開発し、本発明を完成させたものである。
<条件1>イソプロピルアルコールトレランス
酢酸エチル:イソプロピルアルコールの質量比が8:2の混合有機溶剤中に、ポリウレタン樹脂を溶解させて得られる固形分濃度が25質量%のポリウレタン樹脂溶液10gに対して、さらにイソプロピルアルコールを添加して、上記ポリウレタン樹脂溶液が、透明から半透明に移行するまでのイソプロピルアルコールの添加量をA(g)とした時に、Aが25g以下であることを満たす。ただし、上記ポリウレタン樹脂溶液及び上記イソプロピルアルコールの液温は25℃とする。
また、本発明は、上記希釈溶剤が、エステル系有機溶剤、アルコール系有機溶剤及び水の混合溶剤であり、上記エステル系有機溶剤と上記アルコール系有機溶剤との混合割合が質量比で、エステル系有機溶剤/アルコール系有機溶剤=50/50〜95/5の範囲であることが好ましい。
以下、本発明のグラビア印刷方法について詳細に説明する。
有機溶剤系のインキ組成物は、高絶縁性を有するために、インキ組成物が印刷される間に静電気が弱められる要因(空気中への放電等)がなく、そのままの影響を受けることになる。それに対して、インキ組成物中に適量の水が存在すると、インキ組成物自体の絶縁性を低下させる作用があり、それが静電気の影響を抑制する効果になると考えられる。さらにインキ組成物から水が蒸発して、印刷表面近傍に水蒸気を多く含む空気層が形成されると、放電性が高まって静電気の量(帯電量)を低減できると考えられる。そして、これらの相乗効果により、結果としてインキ組成物における静電気の影響を抑制することが可能になると推測される。
しかし、インキ組成物がほとんど消費されず、希釈剤のみがずっと補充されていたような印刷図柄も多々ある。こういった印刷図柄に利用されるインキ組成物に適用できるほど、印刷を開始する段階から、インキ組成物中に多量の水を含有させることは極めて困難である。また、特開平09−328646号公報の技術は、同公報の段落[0027]の記載から、有機溶剤性インキ組成物中に予め水を添加して、保存の間で安定性の低下しない系を対象とするが、全てのインキ組成物において水を添加しても安定性が維持できるというわけではない。
本発明は、この様な貯蔵安定性が低下するインキ組成物を想定しながらも、水を含有させることによりインキ組成物における静電気の影響を抑制する方法である。
次に、本発明のグラビア印刷方法に用いる有機溶剤性グラビア印刷用インキ組成物について説明する。
本発明のグラビア印刷方法に用いる有機溶剤性グラビア印刷用インキ組成物は、顔料、バインダー樹脂、及び、有機溶剤を含有する。
上記顔料としては、特に限定されず、通常、有機溶剤性グラビア印刷用インキ組成物で使用できる有機、無機顔料あるいは体質顔料が使用できる。
具体的には、上記無機顔料としては、酸化チタン、ベンガラ、アンチモンレッド、カドミウムイエロー、コバルトブルー、紺青、群青、カーボンブラック、黒鉛等を挙げることができる。上記有機顔料としては、溶性アゾ顔料、不溶性アゾ顔料、アゾレーキ顔料、縮合アゾ顔料、銅フタロシアニン顔料、縮合多環顔料等を挙げることができる。さらに、体質顔料としては、炭酸カルシウム、カオリン、クレー、硫酸バリウム、水酸化アルミニウム、タルク等を挙げることができる。
上記顔料の有機溶剤性グラビア印刷用インキ組成物中での含有量は、1〜50質量%の範囲であることが好ましい。上記顔料の有機溶剤性グラビア印刷用インキ組成物中での含有量が1質量%未満であると、充分な印刷濃度の印刷物を得られないことがある。一方、上記顔料の有機溶剤性グラビア印刷用インキ組成物中での含有量が50質量%を超えると、粘度が高くなりすぎることがある。
上記バインダー樹脂としては、下記の条件1のイソプロピルアルコールトレランスを満足するポリウレタン樹脂を30質量%以上含有するバインダー樹脂である。
<条件1>イソプロピルアルコールトレランス
酢酸エチル:イソプロピルアルコールの質量比が8:2の混合有機溶剤中に、ポリウレタン樹脂を溶解させて得られる固形分濃度が25質量%のポリウレタン樹脂溶液10gに対して、さらにイソプロピルアルコールを添加して、上記ポリウレタン樹脂溶液が、透明から半透明に移行するまでのイソプロピルアルコールの添加量をA(g)とした時に、Aが25g以下であることを満たす。
ただし、上記ポリウレタン樹脂溶液及び上記イソプロピルアルコールの液温は25℃とする。
また、上記透明とは、ポリウレタン樹脂が完全に溶解していることを意味し、上記半透明とは、ポリウレタン樹脂が溶解していないことを意味する。
なお、上記ポリウレタン樹脂、及び、イソプロピルアルコールを添加しなくてもポリウレタン樹脂溶液が半透明の状態を呈するときのポリウレタン樹脂については、Aが0gとして条件1のイソプロピルアルコールトレランスの範疇に含まれる。
更に、ポリウレタン樹脂がゲル化しない範囲で、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン等のポリアミン類を併用することができる。
上記有機溶剤としては、例えば、ケトン系有機溶剤(例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等)、エステル系有機溶剤(酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸n−プロピル、酢酸n−ブチル、酢酸イソブチル等)、アルコール系有機溶剤(例えば、メチルアルコール、エチルアルコール、n−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、ブチルアルコール等)、炭化水素系有機溶剤(トルエン、メチルシクロヘキサン等)が利用できる。最近の環境問題への対応と、インキ組成物の印刷適性や乾燥性等を考慮して、エステル系有機溶剤とアルコール系有機溶剤を併用することが好ましい。さらに、印刷適性の点から、上記エステル系有機溶剤として、酢酸プロピルを5質量%以上含有させることが好ましい。
ただし、上記有機溶剤性グラビア印刷用インキ組成物は、その製造段階では、100g当たりの水の含有量が、上述した条件1におけるイソプロピルアルコールの添加量A(g)に対し、0.1×A(g)を超えないように制御する。
上記製造段階における水の含有量とは、上記有機溶剤性グラビア印刷用インキ組成物の製造時における全組成100g当たりに対する水の含有量を意味する。
上記印刷時における水の含有量とは、印刷時における有機溶剤性グラビア印刷用インキ組成物に対する水の含有量を意味する。
上記印刷時の有機溶剤性グラビア印刷用インキ組成物の水の含有量が0.1質量%未満であると、静電気防止性が低下することがある。一方、上記印刷時の有機溶剤性グラビア印刷用インキ組成物の水の含有量が5質量%を超えると、樹脂や顔料の凝集や有機溶剤性グラビア印刷用インキ組成物の流動性の低下を招くことがある。
最近の環境問題への対応と、インキ組成物の印刷適性や乾燥性等を考慮すると、上記水を含有する希釈溶剤は、エステル系有機溶剤、アルコール系有機溶剤及び水の混合溶剤であり、上記エステル系有機溶剤と上記アルコール系有機溶剤の混合割合が質量比で、エステル系有機溶剤/アルコール系有機溶剤=50/50〜95/5の範囲であることが好ましい。さらに、印刷適性の点から、上記エステル系有機溶剤として、酢酸プロピルを5質量%以上含有させることが好ましい。上記水を含有する希釈溶剤を用いることで、バインダー樹脂の溶解性の急激な変化等が原因と考えられるような、樹脂や顔料の凝集や有機溶剤性グラビア印刷用インキ組成物の流動性の低下を防止することができる。
有機溶剤性グラビア印刷用インキ組成物を印刷時に、印刷時の雰囲気温度において、印刷条件に応じて適切な粘度、具体的にはザーンカップ3号の流出秒数が12〜23秒となるように、水の含有量が0.1〜5質量%、好ましくは0.5〜5質量%となるように、水を含有する希釈溶剤で希釈する。
この希釈した有機溶剤性グラビア印刷用インキ組成物を一般的なグラビア印刷方法で印刷用基材に印刷する。印刷後に、ラミネートや収縮処理等の後加工も行うことができる。
また、使用する印刷版としては、従来から使用されている版胴(グラビア製版方式によって作られる凹版で、その製版方式は、彫刻グラビア等が例示できる)が使用できる。上記有機溶剤性グラビア印刷用インキ組成物が、顔料濃度が高い有機溶剤性グラビア印刷用インキ組成物である場合は、従来の版胴より浅いセルを形成(浅版化)したものを用いることが好ましい。
攪拌機、冷却管及び窒素ガス導入管を備えた四つ口フラスコに平均分子量2000の3−メチル−1,5−ペンタンジオールアクリレート200質量部、及びイソホロンジイソシアネート44.4質量部を仕込み、窒素ガスを導入しながら100〜105℃で6時間反応させた。室温近くまで放冷し、酢酸エチル518質量部、イソプロピルアルコール91質量部を加えた後、イソホロンジアミン15.6質量部を加えて鎖伸長させ、更にモノエタノールアミン1.1質量部を加えて反応停止させてポリウレタン樹脂ワニスA(固形分30質量%)を得た。
攪拌機、冷却管及び窒素ガス導入管を備えた四つ口フラスコに、平均分子量2000の3−メチル−1,5−ペンタンジオールアクリレート200質量部、及びイソホロンジイソシアネート44.4質量部を仕込み、窒素ガスを導入しながら100〜105℃で6時間反応させた。室温近くまで放冷し、酢酸エチル515質量部、イソプロピルアルコール91質量部を加えた後、イソホロンジアミン13.6質量部を加えて鎖伸長させ、更にモノエタノールアミン1.5質量部を加えて反応停止させてポリウレタン樹脂ワニスB固形分30質量%)を得た。
攪拌機、冷却管及び窒素ガス導入管を備えた四つ口フラスコに、平均分子量2000の3−メチル−1,5−ペンタンジオールアクリレート100質量部、平均分子量2000のポリプロピレングリコール100質量部、及びイソホロンジイソシアネート44.4質量部を仕込み、窒素ガスを導入しながら100〜105℃で6時間反応させた。室温近くまで放冷し、酢酸エチル518質量部、イソプロピルアルコール91質量部を加えた後、イソホロンジアミン15.6質量部を加えて鎖伸長させ、更にモノエタノールアミン1.1質量部を加えて反応停止させてポリウレタン樹脂ワニスC(固形分30質量%)を得た。
ポリウレタン樹脂ワニスA〜Cのそれぞれ8.3gに、酢酸エチル1.04g、イソプロピルアルコール0.63gを加え、酢酸エチル:イソプロピルアルコールの質量比が8:2の混合有機溶剤中にポリウレタン樹脂を溶解させて得られる固形分濃度が25質量%のポリウレタン樹脂溶液A〜Cを得た。
上記ポリウレタン樹脂溶液A〜Cの各10gに対して、さらにイソプロピルアルコールを添加して、ポリウレタン樹脂溶液A〜Cが透明から半透明に移行するまでのイソプロピルアルコールの添加量を測定し評価した(但し液温は25℃)。
A:イソプロピルアルコールの添加量が25g以下のもの
B:イソプロピルアルコールの添加量が25gを超えるのもの
A:ポリウレタン樹脂溶液A,B
B:ポリウレタン樹脂溶液C
顔料(酸化チタン)の35質量部と、ポリウレタン樹脂ワニス30質量部を表1に示した混合溶剤(酢酸エチル/酢酸プロピル/イソプロピルアルコール=50/25/25)10質量部との混合物をペイントコンディショナーを用いて混練し、更に表1の配合となるように混合溶剤及び水を添加混合し、希釈溶剤で希釈していない有機溶剤性グラビア印刷用インキ組成物1〜5を調製した。
有機溶剤性グラビア印刷用インキ組成物の1〜5の各々をガラス瓶の採取し、40℃の雰囲気温度で14日間保存した時の顔料の沈降の有無から、貯蔵安定性を評価し、表1に示した。
A:沈降が見られず、インキの貯蔵安定性が良好である。
B:インキの沈降が見られ、インキの貯蔵安定性が不良である。
グラビア印刷をする際に用いた希釈溶剤は、以下の通りである。
希釈溶剤A:酢酸エチル/酢酸プロピル/イソプロピルアルコール=50/25/25
希釈溶剤B:酢酸エチル/酢酸プロピル/イソプロピルアルコール/水=47.5/23.75/23.75/5
希釈溶剤C:酢酸エチル/酢酸プロピル/イソプロピルアルコール/水=47/22/22/9
有機溶剤性グラビア印刷用インキ組成物1に、印刷時に、有機溶剤性グラビア印刷用インキ組成物1の100質量部に対して、希釈溶剤Bを25質量部加えて希釈し、水の含有量が1質量%、25℃においてザーンカップ#3で測定した粘度が15秒となるように調整した後、彫刻版(へリオ200線/inch、網点濃度10〜100%の諧調を有するグラビア印刷版)を備えたグラビア印刷機(東浜製作所社製)にて、片面にコロナ放電処理を施したポリエチレンテレフタレートフィルム(東洋紡績社製、E−5101、厚さ12μm、以降ペットフィルムと記載)の処理面に、20℃/30%、印刷速度100m/分で希釈した実施例1の有機溶剤性グラビア印刷用インキ組成物中の水の含有量が0.5〜1.5質量%の範囲となるように希釈溶剤Bを加えながら15時間連続印刷を行った。
有機溶剤性グラビア印刷用インキ組成物2に、印刷時に、有機溶剤性グラビア印刷用インキ組成物1の100質量部に対して、希釈溶剤Cを50質量部加えて希釈し、水の含有量が3質量%、25℃においてザーンカップ#3で測定した粘度が15秒となるように調整した後、彫刻版(へリオ175線/inch、網点濃度10〜100%の諧調を有するグラビア印刷版)を備えたグラビア印刷機(東浜製作所社製)にて、片面にコロナ放電処理を施したポリエチレンテレフタレートフィルム(東洋紡績社製、E−5101、厚さ12μm、以降ペットフィルムと記載)の処理面に、20℃/30%、印刷速度100m/分で希釈した実施例2の有機溶剤性グラビア印刷用インキ組成物中の水の含有量が2.5〜3.5質量%の範囲となるように希釈溶剤Cを加えながら15時間連続印刷を行った。
有機溶剤性グラビア印刷用インキ組成物3に、印刷時に、有機溶剤性グラビア印刷用インキ組成物1の100質量部に対して、希釈溶剤Bを25質量部加えて希釈し、水の含有量が3質量%、25℃においてザーンカップ#3で測定した粘度が15秒となるように調整した後、彫刻版(へリオ175線/inch、網点濃度10〜100%の諧調を有するグラビア印刷版)を備えたグラビア印刷機(東浜製作所社製)にて、片面にコロナ放電処理を施したポリエチレンテレフタレートフィルム(東洋紡績社製、E−5101、厚さ12μm、以降ペットフィルムと記載)の処理面に、20℃/30%、印刷速度100m/分で希釈した実施例3の有機溶剤性グラビア印刷用インキ組成物中の水の含有量が1.5〜2.5質量%の範囲となるように希釈溶剤Bを加えながら15時間連続印刷を行った。
有機溶剤性グラビア印刷用インキ組成物1に、印刷時に、有機溶剤性グラビア印刷用インキ組成物1の100質量部に対して、希釈溶剤Aを25質量部加えて希釈し、25℃においてザーンカップ#3で測定した粘度が15秒となるように調整した後、彫刻版(へリオ200線/inch、網点濃度10〜100%の諧調を有するグラビア印刷版)を備えたグラビア印刷機(東浜製作所社製)にて、片面にコロナ放電処理を施したポリエチレンテレフタレートフィルム(東洋紡績社製、E−5101、厚さ12μm、以降ペットフィルムと記載)の処理面に、20℃/30%、印刷速度100m/分で希釈溶剤Aを加えながら15時間連続印刷を行った。
有機溶剤性グラビア印刷用インキ組成物4については、インキの沈降が見られ、インキの貯蔵安定性が不良であったので印刷は行わなかった。
有機溶剤性グラビア印刷用インキ組成物5については、インキの沈降が見られ、インキの貯蔵安定性が不良であったので印刷は行わなかった。
<静電適性>
得られた印刷部の印刷フィルムの静電気適性(ヒゲ、ミスチング)の発生状態を目視で確認し、評価した。その結果を表2に示した。
A:ヒゲ、ミスチングが発生しない。
B:ヒゲ、ミスチングが静電気障害により発生する
<セル再現性>
印刷初期の印刷品質を標準として、目視で評価した。その結果を表2に示した。
A:全ての網点濃度部分において標準と比較して印刷品質が同等である。
B:全ての網点濃度部分において標準と比較して印刷品質が劣る。
<版かぶり防止性>
得られた印刷部の印刷フィルムの版かぶりの発生状態を目視で確認し、版かぶり防止性を以下の基準で評価した。その結果を表2に示した。
A:版かぶりが発生しない。
B:版かぶりが発生する。
一方、比較例1に係る印刷フィルムでは、印刷時のインキ組成物の水の含有量が減少し続け、静電気障害が発生してしまった。比較例2、3に係る印刷フィルムは、インキの貯蔵安定性が不良であったために印刷することができなかった。
Claims (3)
- 顔料、バインダー樹脂、及び、有機溶剤を含有する有機溶剤性グラビア印刷用インキ組成物を用いたグラビア印刷方法であって、
前記バインダー樹脂は、下記の条件1のイソプロピルアルコールトレランスを満足するポリウレタン樹脂を30質量%以上含有し、
前記有機溶剤性グラビア印刷用インキ組成物は、その製造段階では、100g当たりの水の含有量が下記条件1におけるイソプロピルアルコールの添加量A(g)に対し、0.1×A(g)を超えないように制御されており、
前記有機溶剤性グラビア印刷用インキ組成物を用いたグラビア印刷時に、水の含有量が0.1〜5質量%となる範囲を維持する
ことを特徴とするグラビア印刷方法。
<条件1>イソプロピルアルコールトレランス
酢酸エチル:イソプロピルアルコールの質量比が8:2の混合有機溶剤中に、ポリウレタン樹脂を溶解させて得られる固形分濃度が25質量%のポリウレタン樹脂溶液10gに対して、さらにイソプロピルアルコールを添加して、前記ポリウレタン樹脂溶液が、透明から半透明に移行するまでのイソプロピルアルコールの添加量をA(g)とした時に、Aが25g以下であることを満たす。ただし、前記ポリウレタン樹脂溶液及び前記イソプロピルアルコールの液温は25℃とする。 - 水を0.2〜10質量%含有する希釈溶剤を利用して有機溶剤性グラビア印刷用インキ組成物を希釈することにより、印刷時の前記有機溶剤性グラビア印刷用インキ組成物中の水の含有量を0.1〜5質量%に維持する請求項1記載のグラビア印刷方法。
- 希釈溶剤は、エステル系有機溶剤、アルコール系有機溶剤及び水の混合溶剤であり、前記エステル系有機溶剤と前記アルコール系有機溶剤との混合割合が質量比で、エステル系有機溶剤/アルコール系有機溶剤=50/50〜95/5の範囲である請求項2記載のグラビア印刷方法。
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