JP6243415B2 - 水および充填剤成分を伴う平版オフセットインキ - Google Patents
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Description
本出願は、2012年6月15日に出願された米国仮特許出願第61/660,159号、2012年11月14日に出願された米国仮特許出願第61/726,172号、2013年3月6日に出願された米国仮特許出願第61/773,204号、および2013年3月15日に出願された米国仮特許出願第61/789,226号の優先権を主張するものであり、参照により本明細書に組み込まれる。
a) 8〜15重量%の充填剤と、
b) 10〜40重量%の水と、
c) 1つ以上の樹脂と、
d) 1つ以上の顔料または着色剤と、を含むインキであって、
平版法による印刷に適したインキを提供する。
a) 1〜10重量%の水と、
b) 10〜30重量%の充填剤と、
c) 1つ以上の樹脂と、
d) 1つ以上の顔料または着色剤と、を含むインキであって、
平版法による印刷に適したインキを提供する。
a) 2〜20重量%の水と、
b) 3〜10重量%の充填剤と、
c) 1つ以上の顔料または着色剤と、
d) 1つ以上の光架橋性化合物と、を含むエネルギー硬化型インキであって、
平版法による印刷に適したインキを提供する。
a) 少なくとも1つの充填剤、樹脂、および着色剤を組み合わせて、事前に練られたインキを形成するステップと、
b) 水が乳化するのに十分な剪断下で撹拌しながら、かつ操作の温度を約60℃未満に維持しながら、該事前に練られたインキに水を添加するステップと、を含む方法を提供する。
a. 少なくとも1つの充填剤、光架橋性化合物、および着色剤を組み合わせて、事前に練られたインキを形成するステップと、
b. 水が乳化するのに十分な剪断下で撹拌しながら、かつ操作の温度を約60℃未満に維持しながら、該事前に練られたインキに水を添加するステップと、を含む方法を提供する。
(a) 上文で言及されたものを含む約5〜30%のアクリルモノマーと、
(b) 上文で言及されたものを含む約5〜30%のアクリルオリゴマーと、
(c) 上文で言及されたものを含む約0〜25%の不活性樹脂と、
(d) 上文で言及されたものを含む約5〜25%の着色剤または顔料と、
(e) 上文で言及されたものを含む約0〜20%の光開始剤と、
(f) 約2〜20%の水と、
(g) 上文で言及されたものを含む約3〜10%の充填剤と、
(h) 流動の修正、表面張力、光沢、流動、顔料の湿潤、および硬化したコーティングまたは印刷インキの耐摩耗性を含む、特定の適用に対するインキ性能を最適化する目的での、約0〜4%の添加剤。インキまたはコーティング中に含まれるそのような添加剤は、典型的に、界面活性剤、ワックス、有効期間安定剤など、およびそれらの組み合わせである。これらの添加剤は、均染剤、有効期間安定剤、湿潤剤、スリップ剤、流動化剤、分散剤、および脱気剤として機能し得る。好ましい添加剤としては、フッ化炭素界面活性剤、シリコーン、および有機ポリマー界面活性剤が挙げられる。例としては、Tegorad製品ライン(Tegoradは商標であり、Tego Chemie,Essen,Germanyの市販製品である)、およびSolsperse製品ライン(Solsperseは商標であり、Lubrizol Companyの市販製品である)。該添加剤は、上文で言及されたものを含むワックス、上文で言及されたものを含む乳化剤、モノマー系界面活性剤を含むがこれらに限定されない流動化補助剤および追加的湿潤補助剤、ならびに変性大豆油を含むがこれに限定されない顔料および充填剤分散補助剤を更に含んでもよい。
平版インキへの水の組み込みに対する乳化中間体の調製。従来的に硬化するオフセット平版インキに最大40%の水を組み込むことを可能にするために、補助剤として3つの乳化溶液を調製した。
1. 乳化溶液1、2、3、または4(pH8.0〜9.5)
2. 中間体5から作製した乳化溶液6または7(pH4.0〜5.5)
3. 乳化溶液8(pH8.0〜9.5)
シアンオフセットインキ調製および評価。インキを表9中の通りに調製した。
2Pionier 6708
3Radia 7964
4Setalin V402
5Necires LF 220
6Nytex 8012
7Blue pigment 15:3
8Engelhard ASP
9Cabosil M5
1. 油を使用することによる樹脂の加熱(200℃で2時間、120rpmで撹拌)
2. 高速混合機下での顔料および充填剤の添加
3. 第1の乳化溶液の添加および混合
4. 25分間の高速混合機下での第2の乳化溶液の添加
5. 第3の乳化溶液の添加、15分間の高速混合機での混合
6. 上文に記載の通りに3本ロールミル上を通過させて終了(インキ中の水液滴粒度を制御するために30バール/435psiで通過。液滴が可視である場合は、再びインキを通過させる)。
実施例2のシアンインキの試験は、表10に列挙される結果をもたらした。
この実施例は、多量の充填剤と水との両方を、乳化剤を使用することなくヒートセット平版インキに組み込むことを実証する。表13は基準および新規黄色インキ、表14はマゼンタインキ、表15はシアンインキ、および表16は黒色インキの調合を示す。
これらの実施例は、本発明に従って作製したコールドセットインキの実用性を実証する。表18は、比較黄色インキおよび本発明のインキの調合を示す。表19は、粘土(充填剤)中間化合物の調製を示す。表20は、比較黒色インキおよび本発明のインキの調合を示す。表21は、比較シアンインキおよび本発明のインキの調合を示す。
a)印刷機速度:400〜1000ft/分
b)湿し水:ACFS193、4oz/ガロン
c)紙:30#のBowaterの新聞用紙
d)インキ:実施例2(比較)、実施例4(発明)
e)印刷室:68°F、相対湿度34%
f)400FPMでの水設定は、実施例6に対して58、実施例8に対して60。
g)印刷濃度は、実施例2に対して85/85、実施例4に対して87/91(DIN法)
これはインキ移動性を評価するための典型的な実験プロトコルを説明する一般的な実施例であり、Mitsubishi印刷機上での本発明のエネルギー硬化型インキに対する他の性能パラメータは、次の通りである。ローラ速度を毎分300メートルに設定し、ローラ温度を30℃で維持する。湿しおよびインキ設定は、印刷機が、最後のインキ移しローラと2つのインキ着けローラとの間に位置するセンサで測定した2.5μmの一定膜重量で安定して稼動するように調節する。4つの移しローラに、インキ膜厚および含水量を判定するセンサを備え付け、版胴には、網点形状と、版が自由に稼動する条件とを制御するための顕微鏡付き高速度カメラを備え付ける。印刷機が安定して稼動するときに、インキ出しローラ上に移動したインキを規定した時間中削り取り、収集したインキを実験室の天秤上で測定する。この方法によって、インキおよび湿し水設定、温度、およびローラ速度などの同一印刷条件下のインキが、インキ出しローラ上で削り取ったインキ量によって測定される、より高い移動を提供できるかどうかを査定できる。
水を、Sun ChemicalのSunCure(商標)UVインキ製品群からの黄色、マゼンタ、およびシアンのオフセットインキに、1750rpmの速度の3フォイルバタフライ混合機で10分間乳化させた。乳化中、温度は45〜55℃まで上昇した。
a) 粘度:Anton Paar company Germanyからのコーンプレート型レオメータRCS 300、インキは、D=2〜100 1/秒の増加する剪断速度、および50 1/秒の剪断速度での粘度値で剪断される。
b) タック:オランダのIGT testing systemsからの、較正した「タックオースコープ」計器(2001モデル)で測定。1mlのインキをEPDMゴム製インキ練りローラ30℃上に配し、50rpmのローラ速度で90秒間、次に300rpmで30秒間練る。次に、150rpmのローラ速度でタック値を測定する。
c) DSCにおける乳化水のピーク最大値:利用する装備品は次の通りである。
− DSCのためのソフトウェアを含むPC
− DSC Cell200 (Netzsch Company)
− DSC Interface TASC 414/3(Netzsch Company)
− 液体窒素のためのデュワー容器
− 化学天秤
− アルミニウム皿+蓋25μL(Tmax.600℃)
− アルミニウム皿プレス
− へら
1. 化学天秤上で、〜20mg(±2mg)のインキ試料をアルミニウム皿に載せ測定した。インキは、壁の上端ではなく、アルミニウム皿の中心にあるようにする。
2. 皿を蓋で閉じ、プレスで密封する。
3. 皿を測定セル中に置く。第2の空のアルミ皿を、基準セル上に置く。
4. チャンバを閉じる。
5. 測定セルの感度を100%に設定する。
6. プログラムを開始する。
7. 測定後、−80℃〜0℃の範囲におけるピークを評価する。
表24のインキを、表25で明らかにした一般原理に沿って製作した。一般的な調製の実施例として、3つのシアン平版インキの調製を解説する。これらは、25℃のローラ温度で1.0133×12バールまたは1,0133×105×12パスカル(Pa)に等しい12気圧(atm)のローラ圧力下の3本ロールミル上で作製した。インキを、良好な粒度とみされる、粒度ゲージが4μm未満の線2本未満を示すまで、ミル上を3回通過させた。インキは、添加した水の分の粘度を補うために、三官能性アクリルモノマーの量において異なる。2つのインキに、3.5%(実施例40)および5%(実施例41)の水を乳化させた。実施例39は比較であり、乳化水を含有しない。これにより、ほぼ同じ粘度を3つのインキ全てにおいて達成した。その後、インキを、一般実施例21中と同じ条件下で(全てのインキに対して5%というインキ壺設定を除く)オフセット印刷シミュレータ上で実行し、移動を測定した。
4つのシアン平版インキを、25℃のローラ温度で1.0133×12バールまたは1,0133×105×12パスカル(Pa)に等しい12atmのローラ圧力で3本ロールミル上で作製した。インキを、良好な粒度とみされる、粒度ゲージが4μm未満の線2本未満を示すまで、ミル上を3回通過させた。インキは、三官能性アクリルモノマーの量、およびワニス中の樹脂の型において異なる。2つのインキ(実施例43および45)に、5%の水を乳化させた。実施例42および44は比較であり、乳化水を含有しない。これにより、ほぼ同じ粘度を全てのインキ中で達成した。その後、インキを、一般実施例21中と同じ条件下でオフセット印刷シミュレータ上で実行し、移動を測定した。インキの調製は表26に示される。
これらの実施例は、本発明の有用な電子線(EB)硬化型平版インキを明らかにする。9.4重量%の乳化水を含有する乳化シアンインキ(実施例47)を、乳化水なしの比較EBインキ(実施例46)と比較して試験した。両方のインキを、30%の開始湿し設定で、同一条件下で、Mitsubishiオフセット印刷シミュレータで実行した。湿し水は3%でのSunFount(商標)SF480+5%のIPA+0.5%の再硬化剤、ローラ速度は300m/分、板はヒートセットコンピュータから焼結板、ローラの温度は30℃、湿し水の温度は11〜12℃、インキローラ設定は5%。実行中、移動したインキをインキ出しローラから除去し、表28に示される通りに、重量を比較した。
最大40%を含有するコールドセットインキは、水を含んだ。表29は基準黄色インキ対本発明のものを示し、表30は基準マゼンタインキ対本発明のものを示し、表31は基準シアンインキ対本発明のものを示す。表29〜31で説明される中間化合物を、表17に示される通りに調製した。
Claims (18)
- a. 8〜15重量%の充填剤と、
b. 10〜40重量%の水と、
あるいは
a. 10〜30重量%の充填剤と、
b. 5〜10重量%の水と、
のいずれかを、
c. 1つ以上の樹脂と、
d. 1つ以上の顔料または着色剤と、
一緒に含むインキであって、
前記樹脂が、炭化水素、炭化水素/ロジン配合物としてのハイブリッド樹脂、アルデヒド樹脂、アルキド樹脂、マレイン酸変性ロジンエステル、およびフェノール変性ロジンエステルからなる群から選択される、
平版法による印刷に適した、前記インキ
(但し、非水溶性ポリマー界面活性剤であって、重合/高粘性不飽和油を無水マレイン酸と反応させ、次いでさらに部分的にまたは完全に、(i)アミンと反応させてアミドを生成するか、または(ii)アルコールと反応させてエステルを生成することにより調製される非水溶性ポリマー界面活性剤を含むインキを除く)。 - 前記インキ中の前記水が、10℃/分の冷却速度で測定される、0〜−20℃および−30〜−60℃での示差走査熱量測定法における熱流量の統合領域の比による測定で、乳化水と自由水との比が9:1を超える、大部分が乳化した水であることを特徴とする、請求項1に記載のインキ。
- 乳化剤、ワックス、分散補助剤、光架橋性エチレン性不飽和モノマー、エチレン性不飽和オリゴマー、光開始剤、有機溶剤、およびトリグリセリド油からなる群から選択される少なくとも1つの作用剤を更に含む、請求項1または2に記載のインキ。
- − 前記乳化剤が、トール油脂肪酸の塩、ダイマー酸、ポリアルキレンオキシド界面活性剤、アンバーガム(ambergum)、アラビアゴム、マレイン化脂肪エステル、マレイン化脂肪アミド、およびジオレイン酸からなる群から選択されるか、
− 前記分散補助剤が変性大豆油であるか、
− 前記ワックスが、アミドワックス、エルカ酸アミドワックス、ポリプロピレンワックス、パラフィンワックス、ポリエチレンワックス、ポリテトラフルオロエチレン、カルナバワックス、およびそれらの組み合わせからなる群から選択されるか、
− 前記有機溶剤または油が、25℃の液状のモノ、ジ、またはトリグリセリド、重油、炭化水素留出物、および鉱油からなる群から選択されるか、
あるいは、
− 結合剤が、印刷および乾燥中の更なる化学的変性に対して不活性である、
請求項3に記載のインキ。 - a. 2〜20重量%の水と、
b. 3〜10重量%の充填剤と、
c. 1つ以上の顔料または着色剤と、
d. 1つ以上の光架橋性化合物と、を含むエネルギー硬化型インキであって、
平版法による印刷に適した、前記エネルギー硬化型インキ。 - 約D=50 1/秒の剪断速度において約5〜100PaSの粘度を有するインキであって、
a. 5〜30%のアクリルモノマーと、
b. 5〜30%のアクリルオリゴマーと、
c. 0〜25%の不活性樹脂と、
d. 5〜25%の着色剤または顔料と、
e. 0〜20%の光開始剤と、
f. 2〜20%の水と、
g. 3〜10%の充填剤と、
h. 0〜4%の添加剤と、
を含み、前記インキが、10℃/分の冷却速度での示差走査熱量測定法(DSC)による測定で、乳化水に対して−40℃未満のピーク最大値を示すことを特徴とする、請求項5に記載のインキ。 - 前記インキ中の前記水が、10℃/分の冷却速度で測定される、0〜−20℃および−30〜−60℃での示差走査熱量測定法における熱流量の統合領域の比による測定で、乳化水と自由水との比が9:1を超える、大部分が乳化した水であることを特徴とする、請求項5に記載のインキ。
- 前記光架橋性化合物が、
− 1,2−エチレングリコールジアクリレート、1,4−ブタンジオールジアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、ジプロピレングリコールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、エトキシル化ネオペンチルグリコールジアクリレート、プロポキシル化ネオペンチルグリコールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、ビスフェノールAジアクリレート、エトキシル化ビスフェノールAジアクリレート、ビスフェノールAジグリシジルエーテルジアクリレート、エトキシル化ビスフェノールAジアクリレート、ポリ(エチレン)グリコールジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、エトキシル化トリメチロールプロパントリアクリレート、プロポキシル化トリメチロールプロパントリアクリレート、プロポキシル化グリセロールトリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、エトキシル化ペンタエリスリトールトリアクリレート、プロポキシル化ペンタエリスリトールテトラアクリレート、エトキシル化ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジ(トリメチロールプロパン)テトラアクリレート、ジ(ペンタエリスリトール)ペンタアクリレート、ジ(ペンタエリスリトール)ヘキサアクリレート、エトキシル化ジ(ペンタエリスリトール)ヘキサアクリレート、またはそれらの混合
物からなる群から選択され、好ましくは、エトキシル化トリメチロールプロパントリアクリレート類、エトキシル化ペンタエリスリトールトリアクリレート類、およびプロポキシル化ペンタエリスリトールテトラアクリレート類であり、
− あるいは、エポキシアクリレート、ポリエステルアクリレート、アクリル化ポリウレタン、アクリル化ポリアクリレート、アクリル化ポリエーテル、アマニ油ならびに大豆およびヒマシ油系のアクリル化エポキシ化油、ならびにそれらの混合物からなる群から選択される、請求項6に記載のインキ。 - 前記光開始剤が、ベンゾフェノン類、ベンジルケタール類、ジアルコキシアセトフェノン類、ヒドロキシアルキル−アセトフェノン類、アミノアルキルフェノン類、アクリルホスフィンオキシド類、およびチオキサントン類、例えば、ベンゾフェノン、メチルベンゾフェノン、4−フェニルベンゾフェノン、4,4’−ビス(ジメチルアミノ)−ベンゾフェノン、4,4’−ビス(ジエチルアミノ)−ベンゾフェノン、2,2−ジメトキシ−2−フェニルアセトフェノン、ジメトキシアセトフェノン、ジエトキシ−アセトフェノン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルホリノフェニル)−ブタン−1−オン、2−メチル−1−[4(メトキシチオ)−フェニル]−2−モルホリノプロパン−2−オン、ジ(フェニルアシルフェニル)ホスフィンオキシド、ジフェニル(2,4,6−トリメチルベンゾイル)ホスフィンオキシド、2,4,6−トリメチルベンゾイルエトキシフェニルホスフィンオキシド、2−イソプロピルチオキサントン、4−イソプロピルチオキサントン、2,4−ジメチルチオキサントン、またはそれらの混合物からなる群から選択される、請求項6に記載のインキ。
- − 乳化水が、13μm未満のサイズを有する水液滴を90%超有し、
− 前記インキが、Mitsubishiが提供するオフセット印刷シミュレータ上での収集されるインキによる測定で、乳化水なしの同一の調合と比較して、5〜100%の向上した移動性を呈し、
あるいは、
− 前記インキが、6%未満の乳化水を有し、HLB値が2〜18の水溶性無機塩類または乳化剤を含有せず、かつ水溶性モノマーおよび樹脂を含有しない、
請求項6に記載のインキ。 - 前記添加剤が、ワックス、乳化剤、フッ化炭素系界面活性剤、シリコーン、有機ポリマー系およびモノマー系界面活性剤、および変性大豆油からなる群から選択され、
前記ワックスが、アミドワックス、エルカ酸アミドワックス、ポリプロピレンワックス、パラフィンワックス、ポリエチレンワックス、ポリテトラフルオロエチレン、カルナバワックス、およびそれらの組み合わせからなる群から選択され、
前記乳化剤が、トール油脂肪酸の塩、ダイマー酸、ポリアルキレンオキシド界面活性剤、アンバーガム、アラビアゴム、マレイン化脂肪エステル、マレイン化脂肪アミド、およびジオレイン酸からなる群から選択される、請求項6に記載のインキ。 - 前記不活性樹脂が、ポリアクリレート類、ポリエステル類、ポリウレタン類、ポリアミド類、ケトン樹脂、アルデヒド樹脂、アルキド樹脂、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂、ロジン樹脂、炭化水素樹脂、アルキド樹脂、またはそれらの混合物からなる群から選択される、請求項6に記載のインキ。
- 前記顔料または着色剤が、アゾ染料、アントラキノン染料、キサンテン染料、アジン染料、およびそれらの組み合わせ、ピグメントイエロー1、ピグメントイエロー3、ピグメントイエロー12、ピグメントイエロー13、ピグメントイエロー14、ピグメントイエロー17、ピグメントイエロー63、ピグメントイエロー65、ピグメントイエロー73、ピグメントイエロー74、ピグメントイエロー75、ピグメントイエロー83、ピグメントイエロー97、ピグメントイエロー98、ピグメントイエロー106、ピグメントイエロー111、ピグメントイエロー114、ピグメントイエロー121、ピグメントイエロー126、ピグメントイエロー127、ピグメントイエロー136、ピグメントイエロー138、ピグメントイエロー139、ピグメントイエロー174、ピグメントイエロー176、ピグメントイエロー188、ピグメントイエロー194、ピグメントオレンジ5、ピグメントオレンジ13、ピグメントオレンジ16、ピグメントオレンジ34、ピグメントオレンジ36、ピグメントオレンジ61、ピグメントオレンジ62、ピグメントオレンジ64、ピグメントレッド2、ピグメントレッド9、ピグメントレッド14、ピグメントレッド17、ピグメントレッド22、ピグメントレッド23、ピグメントレッド37、ピグメントレッド38、ピグメントレッド41、ピグメントレッド42、ピグメントレッド48:2、ピグメントレッド53:1、ピグメントレッド57:1、ピグメントレッド81:1、ピグメントレッド112、ピグメントレッド122、ピグメントレッド170、ピグメントレッド184、ピグメントレッド210、ピグメントレッド238、ピグメントレッド266、ピグメントブルー15、ピグメントブルー15:1、ピグメントブルー15:2、ピグメントブルー15:3、ピグメントブルー15:4、ピグメントブルー61、ピグメントグリーン7、ピグメントグリーン36、ピグメントバイオレット1、ピグメントバイオレット19、ピグメントバイオレット23、酸化鉄、酸化クロム、フェロシアン化鉄アンモニウム、黒色酸化鉄、ピグメントホワイト6、ピグメントホワイト7、ならびにピグメントブラック7からなる群から選択される、請求項1から12のいずれか一項に記載のインキ。
- 前記充填剤が、炭酸カルシウム、粘土特にカオリン、滑石、炭酸マグネシウム、およびシリカからなる群から選択され、または前記充填剤の平均粒径が1.4ミクロン以下である、請求項1から13のいずれか一項に記載のインキ。
- 請求項1から14のいずれか一項に記載のインキを製造するためのプロセスであって、
a. 少なくとも1つの充填剤、樹脂、および着色剤を組み合わせて、事前に練肉されたインキを形成するステップと、
b. 水を、前記水が乳化するのに十分な剪断下で撹拌しながら、かつ操作の温度を約60℃未満に維持しながら、前記事前に練肉されたインキに添加するステップと、を含む、前記プロセス。 - 前記水が前記事前に練肉されたインキと混合されているときに、1つ以上の乳化剤を、共にまたは順次添加するステップを更に含み、添加中に前記乳化剤のpHを制御することを更に含み、前記pHが8.0〜9.5または4.0〜5.5である、請求項15に記載のインキを製造するためのプロセス。
- 請求項1から14のいずれか一項に記載のインキを基材上に印刷するステップと、その後、前記インキを、化学線、電子線、熱、赤外線、および空気乾燥を含む群から選択される手段のうちの1つ以上を用いて硬化して、前記基材上に乾燥したインキ膜を形成するステップとを含む、オフセット平版印刷のプロセス。
- 梱包品としての使用に適した、請求項17に記載の方法によって製作された印刷物品。
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