JP6762098B2 - インク系デジタル印刷のための白色インク組成物 - Google Patents

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Description

本開示は、デジタルオフセット印刷に関する。特に、本開示は、他の印刷用途の中で、デジタルオフセット印刷に適した白色インクに関する。
典型的なリソグラフィー印刷技術およびオフセット印刷技術は、永久的にパターン形成されたプレートを利用し、したがって、同じ画像の大量な複写物を印刷する場合、例えば、雑誌、新聞紙などの場合にのみ有用である。湿し液の層で最初に均一にコーティングされた、パターン形成されず再画像作成可能な表面を使用するシステムとして、バリアブルデータデジタルリソグラフィーまたはデジタルオフセットリソグラフィー印刷が開発された。湿し液の領域は、集束した照射源（例えば、レーザー光源）にさらされることによって除去され、ポケットを形成する。それによって、湿し液中の一時的なパターンは、パターン形成されていない再画像作成可能な表面の上に作られる。その表面の上に塗布されたインクは、湿し液を除去することによって作られるポケットに保持される。次いで、インクが付いた表面を、基材（例えば、紙、プラスチックまたは金属）と接触させ、インクは、湿し液層中のポケットから基材に転写される。次いで、湿し液を除去し、湿し液の新しい均一な層を、再画像作成可能な表面の上に塗布し、この工程を繰り返してもよい。
デジタルオフセット印刷システムは、インクが接触する材料（再画像作成可能な表面および湿し液を含む）ならびに高速で高品質のデジタル印刷を可能にする印刷プロセス中に使用される種々のサブシステムと適合するように特定的に設計され、最適化されたオフセット型インクを使用する。
例えば、インク付与サブシステムを使用し、湿し液の層の上にインクの均一な層を塗布してもよい。インク付与サブシステムは、アニロックスローラーを使用し、再画像作成可能な表面と接触する１つ以上のインクを生成するローラーの上でインクを秤量してもよい。このサブシステムとともに使用されるインクは、アニロックスを再画像作成可能な表面に向かわせ、運ぶことが困難になるほど高くない粘度を有するべきである。しかし、粘度、粘着性が低すぎると、および／または結合性が悪すぎると、インクローダーからインクが移動し、望ましくない液垂れ、インクの消失およびプリンターの潜在的な汚染が生じることがある。従って、デジタルオフセットインクは、種々のサブシステムの中で良好な転写特性を可能にするのに十分な予測可能なインクの結合性を与える特定の範囲の粘度、粘着性および粘着安定性を有するべきである。
バックグラウンドラベルのための白色、金属基材に対する着色の目的または特殊な効果を生成するためのデジタルオフセット印刷を予想することの要求が増しつつあるが、例えば、当該技術分野で知られている多くの白色インクは、必要な転写特性を有しない。二酸化チタン（ＴｉＯ２）顔料を含む従来の配合された白色インクは、例えば、相対的に粘着性が低く、インクの結合性が悪いか、または、時間がたつと、粘着性が高くなるが、粘着安定性が悪くなる。
さらに、基材の上の白色インク画像の隠蔽力（その下にある色を効果的に覆い隠す能力）は、輝度および反射特性に関係があり、転写される白色インクの量に対する感度が非常に高い。従って、粘着性の低下および／または粘着安定性の低下によって、デジタルオフセット印刷構造を用いて印刷された基材の被覆が不十分になることがある。
従って、印刷された基材に対し、十分な白色インクの被覆を与えるのに十分なインク粘着安定性を維持しつつ、デジタルオフセット印刷のためのサブシステムのすべての機能的な要求を満たす白色インクが当該技術分野で望まれている。
本開示は、デジタルオフセット印刷で使用するための白色インク組成物であって、第１の複数の白色顔料粒子を含み、第１の複数の白色顔料粒子の少なくとも約４０％の平均直径が約２５０ナノメートル〜約３５０ナノメートルの範囲である第１の白色着色剤と、第２の複数の白色顔料粒子を含み、第２の複数の白色顔料粒子の少なくとも約４０％の平均直径が約３５０ナノメートル〜約５５０ナノメートルの範囲である第２の白色着色剤と、少なくとも１つの分散剤と、硬化性モノマーおよび硬化性オリゴマーから選択される少なくとも１つの構成要素と、光開始剤とを含む、白色インク組成物に関する。
本明細書には、デジタルオフセット印刷方法であって、この方法は、湿し液が配置された再画像作成可能な画像化部材表面に白色インク組成物を塗布することと、インク画像を作成することと、インク画像を、画像化部材の再画像作成可能な表面から、印刷可能な基材へと転写することとを含み、白色インク組成物が、第１の複数の白色顔料粒子を含み、第１の複数の白色顔料粒子の少なくとも約４０％の平均直径が約２５０ナノメートル〜約３５０ナノメートルの範囲である第１の白色着色剤と、第２の複数の白色顔料粒子を含み、第２の複数の白色顔料粒子の少なくとも約４０％の平均直径が約３５０ナノメートル〜約５５０ナノメートルの範囲である第２の白色着色剤と、少なくとも１つの分散剤と、硬化性モノマーおよび硬化性オリゴマーから選択される少なくとも１つの構成要素と、光開始剤とを含む、方法も提供される。
図１は、本開示の白色インク組成物が使用可能な関連技術のインク系バリアブル画像デジタル印刷システムの模式図を示す。 図２は、実施例に記載されるような混合したＴｉＯ２顔料を含むインクについて、６０秒での粘着性の理論値および実際値を示す。 図３は、実施例に記載されるようなＴｉＯ２インクの粘着性および粘着安定性の値を示す。
例示的な実施形態を、配合および使用において以下に詳細に記載する。しかし、以下に記載するシステムおよび組成物の特徴を組み込んだ任意のシステムが、例示的な実施形態の範囲および精神に包含され得ることが想定される。
例示的な実施形態は、以下に詳細に記載する組成物およびシステムの精神および範囲に含まれ得る変更例、改変例および等価物を包含することを意図している。
ある量と組み合わせて用いられる「約」という修飾語は、述べられている値を含み、その内容によって示される意味を含む（例えば、特定の量の測定に関連する程度の誤差を少なくとも含む）。特定の値とともに用いられる場合、その値自体も開示していると考えるべきである。
実施形態の白色インク組成物、方法およびシステムを理解させるために図面を参照する。
本開示は、本明細書に記載されるようなデジタルオフセット印刷プロセスに使用するのに適した白色インク組成物に関する。本発明の白色インク組成物は、第１の白色着色剤と、第２の白色着色剤と、分散剤と、少なくとも１つの硬化性モノマーおよび／または硬化性オリゴマーと、少なくとも１つの光開始剤と、場合により少なくとも１つの遊離ラジカル捕捉剤と、場合により少なくとも１つのフィラーとを含む。
第１の白色着色剤および第２の白色着色剤は、着色剤が、少なくとも１つの硬化性モノマーまたは少なくとも１つの硬化性オリゴマーおよび少なくとも１つの分散剤に溶解または分散し得る限り、顔料、顔料混合物、顔料と染料の混合物染料などを含む任意の望ましいか、または有効な白色着色剤を含む。具体的な実施形態において、着色剤は、顔料である。
ある実施形態において、本発明の白色インク組成物の第１の白色着色剤は、第１の複数の白色顔料粒子を含み、第２の白色着色剤は、第２の複数の白色顔料粒子を含む。「白色顔料粒子」という句は、インクに組み込まれたとき、白色顔料粒子を含有する白色インクを用いて印刷された特徴に白色を付与する物質の粒子を指す。この用語は、着色した顔料粒子を含む任意の着色した顔料の存在を除外する。適切な白色顔料粒子の例としては、二酸化チタン、酸化亜鉛、炭酸バリウム、二酸化ケイ素、硫化亜鉛、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、炭酸カルシウム、三酸化アンチモン、水酸化アルミニウム、カオリンの顔料粒子、および上の２つ以上の混合物が挙げられる。
ある実施形態において、第１の白色着色剤と第２の白色着色剤は、同じ種類の白色顔料粒子を含む。例えば、第１の白色着色剤および第２の白色着色剤は、それぞれ、第１の複数の二酸化チタン顔料粒子および第２の複数の二酸化チタン顔料粒子を含んでいてもよい。
種々の実施形態において、第１の白色着色剤は、種々の粒径の第１の複数の白色顔料粒子を含む。ある実施形態において、第１の複数の白色顔料粒子の少なくとも約４０％、例えば、少なくとも約７５％、例えば、少なくとも約９０％が、平均直径の粒径を有する。ある実施形態において、第１の複数の白色顔料粒子の平均直径の粒径は、約２５０ナノメートル（ｎｍ）〜約３５０ｎｍ、例えば、約３００ｎｍ〜約３５０ｎｍの範囲、さらに典型的には、約３００ｎｍである。
種々の実施形態において、第２の白色着色剤は、種々の粒径の第２の複数の白色顔料粒子を含む。ある実施形態において、第２の複数の白色顔料粒子の少なくとも約４０％、例えば、少なくとも約７５％、例えば、少なくとも約９０％が、平均直径の粒径を有する。ある実施形態において、第２の複数の白色顔料粒子の平均直径の粒径は、約４５０ｎｍ〜約５５０ｎｍ、例えば、約５００ｎｍ〜約５５０ｎｍの範囲、さらに典型的には、約５００ｎｍである。
上に示したように、ある実施形態において、第１の複数の白色顔料粒子および第２の複数の白色顔料粒子は、平均直径の粒径は異なるものの、同じ種類の白色顔料粒子を含む。例えば、二酸化チタンを含む第１の複数の白色顔料粒子（例えば、平均直径の粒径が約３００ｎｍであるＴｉ−Ｐｕｒｅ（登録商標）Ｒ−７０３）を使用してもよく、一方、第２の複数の白色顔料粒子は、異なる平均直径の粒径を有する二酸化チタン（例えば、平均直径の粒径が約５００ｎｍであるＴｉ−Ｐｕｒｅ（登録商標）Ｒ−９３１）も含んでいてもよい。Ｔｉ−Ｐｕｒｅ（登録商標）Ｒ−７０３およびＴｉ−Ｐｕｒｅ（登録商標）Ｒ−９３１は、ＤｕＰｏｎｔ Ｔｉｔａｎｉｕｍ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ（ウィルミントン、デラウェア）から入手可能である。ある実施形態において、白色顔料粒子の粒径は、透過型電子顕微鏡によって評価されてもよい。
ある実施形態において、それぞれ第１の平均直径の粒径および第２の平均直径の粒径を有する第１の複数の白色顔料粒子および第２の複数の白色顔料粒子は、本開示の白色インク組成物中に任意の望ましい量または有効な量で存在していてもよい。例えば、第１の平均直径の粒径を有する第１の複数の白色顔料粒子は、本開示の白色インク組成物中に、少なくとも約２％、例えば、少なくとも約５％、例えば、少なくとも約８％、例えば、少なくとも約１０％、さらに典型的には少なくとも約７％の量（重量基準）で存在していてもよく、第２の平均直径の粒径を有する第２の複数の白色顔料粒子は、本開示の白色インク組成物中に、少なくとも約２０％、少なくとも約２５％、または典型的には少なくとも約３０％の量（重量基準）で存在していてもよい。
ある実施形態において、白色着色剤は、適切な分散剤に分散する。いくつかの実施形態において、適切な分散剤としては、顔料親和性の基（例えば、アミン、エステル、アルコールおよびカルボン酸、およびこれらの塩）を含むコポリマーおよびブロックコポリマーが挙げられる。適切な分散剤の実例としては、Ｅｆｋａ（登録商標）４００８、Ｅｆｋａ（登録商標）４００９、Ｅｆｋａ（登録商標）４０４７、Ｅｆｋａ（登録商標）４５２０、Ｅｆｋａ（登録商標）４０１０、Ｅｆｋａ（登録商標）４０１５、Ｅｆｋａ（登録商標）４０２０、Ｅｆｋａ（登録商標）４０５０、Ｅｆｋａ（登録商標）４０５５、Ｅｆｋａ（登録商標）４０８０、Ｅｆｋａ（登録商標）４３００、Ｅｆｋａ（登録商標）４３３０、Ｅｆｋａ（登録商標）４４００、Ｅｆｋａ（登録商標）４４０１、Ｅｆｋａ（登録商標）４４０３、Ｅｆｋａ（登録商標）４４０６、Ｅｆｋａ（登録商標）４８００（すべてＢＡＳＦ、シャーロット、ノースカロライナから入手可能）、Ｄｉｓｐｅｒｂｙｋ（登録商標）１０１、Ｄｉｓｐｅｒｂｙｋ（登録商標）１０２、Ｄｉｓｐｅｒｂｙｋ（登録商標）１０７、Ｄｉｓｐｅｒｂｙｋ（登録商標）１０８、Ｄｉｓｐｅｒｂｙｋ（登録商標）１０９、Ｄｉｓｐｅｒｂｙｋ（登録商標）１１０、Ｄｉｓｐｅｒｂｙｋ（登録商標）１１１、Ｄｉｓｐｅｒｂｙｋ（登録商標）１１２、Ｄｉｓｐｅｒｂｙｋ（登録商標）１１５、Ｄｉｓｐｅｒｂｙｋ（登録商標）１６２、Ｄｉｓｐｅｒｂｙｋ（登録商標）１６３、Ｄｉｓｐｅｒｂｙｋ（登録商標）１６４、Ｄｉｓｐｅｒｂｙｋ（登録商標）２００１（すべてＢＹＫ Ａｄｄｉｔｉｖｅｓ ＆ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ、ヴェセル、ドイツから入手可能）、Ｓｏｌｓｐｅｒｓｅ（登録商標）２４０００ ＳＣ／ＧＲ、Ｓｏｌｓｐｅｒｓｅ（登録商標）２６０００、Ｓｏｌｓｐｅｒｓｅ（登録商標）３２０００、Ｓｏｌｓｐｅｒｓｅ（登録商標）３６０００、Ｓｏｌｓｐｅｒｓｅ（登録商標）３９０００、Ｓｏｌｓｐｅｒｓｅ（登録商標）４１０００、Ｓｏｌｓｐｅｒｓｅ（登録商標）７１０００（すべてＬｕｂｒｉｚｏｌ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．クリーブランド、オハイオから入手可能）またはこれらの混合物またはこれらの組合せから選択される分散剤が挙げられる。
具体的な実施形態において、分散剤としては、Ｋｉｎｇ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ（ノーフォーク、コネチカット）製のＸＤ Ａ−５０４が挙げられる。分散剤は、本開示の白色インク組成物中に、白色インク組成物の合計重量を基準として、約０重量％〜約２０重量％、例えば、約１重量％〜約１０重量％、例えば、約６重量％〜約１０重量％の量で存在していてもよい。
ある実施形態において、本開示の白色インク組成物は、構成要素、例えば、適切な硬化性モノマーをさらに含む。適切な材料の例としては、ラジカル硬化性モノマー化合物、例えば、アクリレートモノマー化合物およびメタクリレートモノマー化合物が挙げられる。アクリレートモノマーおよびメタクリレートモノマーの具体例としては、（限定されないが）アクリル酸イソボルニル、メタクリル酸イソボルニル、アクリル酸ラウリル、メタクリル酸ラウリル、アクリル酸イソデシル、メタクリル酸イソデシル、カプロラクトンアクリレート、２−フェノキシエチルアクリレート、アクリル酸イソオクチル、メタクリル酸イソオクチル、アクリル酸ブチル、アルコキシル化ラウリルアクリレート、エトキシル化ノニルフェノールアクリレート、エトキシル化ノニルフェノールメタクリレート、エトキシル化ヒドロキシエチルメタクリレート、メトキシポリエチレングリコールモノアクリレート、メトキシポリエチレングリコールモノメタクリレート、テトラヒドロフルフリルメタクリレート、テトラヒドロフルフリルメタクリレートなど、およびこれらの混合物またはこれらの組合せが挙げられる。
具体的な実施形態において、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、例えば、Ｓａｒｔｏｍｅｒ Ｃｏ．製のＳＲ５０１が使用される。モノマーは、本開示の白色インク組成物中に、本発明の白色インク組成物の合計重量を基準として、約０重量％〜約５０重量％、例えば、約１重量％〜約３０重量％、例えば、約５重量％〜約３０重量％、例えば、約５重量％〜約１０重量％の量で存在していてもよい。
ある実施形態において、本開示の白色インク組成物は、硬化性オリゴマーを含む。適切な硬化性オリゴマーとしては、限定されないが、アクリル酸化ポリエステル、アクリル酸化ポリエーテル、アクリル酸化エポキシ、ウレタンアクリレートおよびペンタエリスリトールテトラアクリレートが挙げられる。適切なアクリル酸化オリゴマーの具体例としては、限定されないが、アクリル酸化ポリエステルオリゴマー、例えば、ＣＮ２２５５（登録商標）、ＣＮ２２５６（登録商標）、ＣＮ２９４Ｅ（登録商標）、ＣＮ２２８２（登録商標）（Ｓａｒｔｏｍｅｒ Ｃｏ．）など、アクリル酸化ウレタンオリゴマー、アクリル酸化エポキシオリゴマー、例えば、ＣＮ２２０４（登録商標）、ＣＮ１１０（登録商標）（Ｓａｒｔｏｍｅｒ Ｃｏ．）など、およびこれらの混合物および組合せが挙げられる。オリゴマーは、白色インク組成物中に、本発明の白色インク組成物の合計重量を基準として、約０重量％〜約５０重量％、例えば、約１重量％〜約３０重量％、例えば、約５重量％〜約３０重量％の量で存在していてもよい。
ある実施形態において、本発明の白色インク組成物は、光開始剤、例えば、α−ヒドロキシケトン光開始剤（ＢＡＳＦによって製造される、ＩＲＧＡＣＵＲＥ（登録商標）１８４、ＩＲＧＡＣＵＲＥ（登録商標）５００、ＤＡＲＯＣＵＲ（登録商標）１１７３およびＩＲＧＡＣＵＲＥ（登録商標）２９５９の商標名で販売されるα−ヒドロキシケトン光開始剤を含む）、α−アミノケトン光開始剤（ＢＡＳＦによって製造される、α−アミノケトン光開始剤ＩＲＧＡＣＵＲＥ（登録商標）３６９、ＩＲＧＡＣＵＲＥ（登録商標）３７９、ＩＲＧＡＣＵＲＥ（登録商標）９０７およびＩＲＧＡＣＵＲＥ（登録商標）１３００を含む）およびビスアシルホスフィン光開始剤（ＢＡＳＦによって製造される、ＩＲＧＡＣＵＲＥ（登録商標）８１９、ＩＲＧＡＣＵＲＥ（登録商標）８１９ＤＷおよびＩＲＧＡＣＵＲＥ（登録商標）２０２２の商標名で販売されるビスアシルホスフィン光開始剤を含む）を含む。他の適切な光開始剤としては、モノアシルホスフィンオキシドおよびビスアシルホスフィンオキシド、例えば、２，４，６−トリメチルベンゾイルビフェニルホスフィンオキシド（ＢＡＳＦによってＬＵＣＩＲＩＮ（登録商標）ＴＰＯの商標名によって製造される）；エチル−２，４，６−トリメチルベンゾイルフェニルホスフィネート（ＢＡＳＦによってＬＵＣＩＲＩＮ（登録商標）ＴＰＯ−Ｌの商標名で製造される）；モノ−およびビス−アシルホスフィン光開始剤（例えば、ＢＡＳＦによって製造される、ＩＲＧＡＣＵＲＥ（登録商標）１７００、ＩＲＧＡＣＵＲＥ（登録商標）１８００、ＩＲＧＡＣＵＲＥ（登録商標）１８５０およびＤＡＲＯＣＵＲ（登録商標）４２６５）、ベンジルジメチル−ケタール光開始剤（例えば、ＢＡＳＦによって製造されるＩＲＧＡＣＵＲＥ（登録商標）６５１）およびオリゴ［２−ヒドロキシ−２−メチル−１−［４−（１−メチルビニル）フェニル］プロパノン］（Ｅｓａｃｕｒｅ（登録商標）ＫＩＰ １５０としてＬａｍｂｅｒｔｉから入手可能）など、およびこれらの混合物が挙げられる。
光開始剤または光開始剤混合物は、本開示の白色インク組成物中に、白色インク組成物の合計重量を基準として、約０重量％〜約１２重量％、例えば、約１重量％〜約１０重量％、例えば、約２重量％〜約８重量％の量で存在していてもよい。
ある実施形態において、本開示の白色インク組成物は、遊離ラジカル捕捉剤、例えば、ＢＡＳＦから入手可能なＩＲＧＡＳＴＡＢ（登録商標）ＵＶ１０、ＩＲＧＡＳＴＡＢ（登録商標）ＵＶ２２、またはＳａｒｔｏｍｅｒ Ｃｏ．から入手可能なＣＮ３２１６を含む。遊離ラジカル捕捉剤は、白色インク組成物中に、本発明の白色インク組成物の合計重量を基準として、約０重量％〜約５重量％、例えば、約０．５重量％〜約４重量％、例えば、約２重量％〜約３重量％の量で存在していてもよい。
ある実施形態において、本開示の白色インク組成物は、フィラーを含む。適切なフィラーとしては、限定されないが、アモルファス性、珪藻土、フュームド石英および結晶性シリカ、クレイ、ケイ酸アルミニウム、ケイ酸マグネシウムアルミニウム、タルク、マイカ、層剥離したクレイ、炭酸カルシウムおよびケイ酸カルシウム、石膏、硫酸バリウム、亜鉛、カルシウム亜鉛モリブデン酸塩、酸化亜鉛、カルシウム、バリウムおよびストロンチウムのホスホシリケートおよびボロシリケート、バリウムメタホウ酸塩一水和物などが挙げられるだろう。具体的な実施形態において、フィラーは、Ｓｏｕｔｈｅｒｎ Ｃｌａｙ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ ＣＬＡＹＴＯＮＥ（登録商標）ＨＡおよびＣＬＡＹＴＯＮＥ（登録商標）ＨＹからのクレイであってもよい。ある実施形態において、フィラーは、本開示の白色インク組成物中に、本発明の白色インク組成物の合計重量を基準として、約０重量％〜約５０重量％、例えば、約１重量％〜約２０重量％、例えば、約２重量％〜約１０重量％の量で存在していてもよい。
ある実施形態において、本発明の白色インク組成物は、従来の白色インクより大きな粘着特性と、大きな粘着安定性を有する。当該技術分野で理解されるように、「粘着性」は、２つの迅速に分離する表面の間の印刷インクまたは媒剤の薄い液体の膜を分けるのに必要な力の関数であり、液体の内部結合の指標となるレオロジーパラメーターである。
本開示の白色インク組成物の粘着性は、インコメーターを用いて評価されてもよく、少量のインクサンプルが、異方向に回転するローラーの上に配置され、この２つのローラー間の引力の量（すなわち「粘着性」）は、数秒間から数分間測定される。得られる時間に対する力のグラフ（「粘着性曲線」と呼ばれる）を使用し、印刷中のインクの安定性を予測する。
ある実施形態において、本発明の白色インク組成物の粘着性は、インコメーター（例えば、Ｔｈｗｉｎｇ−Ａｌｂｅｒｔ Ｃｏｍｐａｎｙ（フィラデルフィア、ペンシルバニア）によって製造されるＩｎｋｏｍｅｔｅｒ １１００）で、約１２００ｒｐｍ、約３２℃で６０秒後に約２６ｇｍ〜約３５ｇｍ、例えば、約２６ｇｍ〜約３３ｇｍ、さらに典型的には、約２７ｇｍ〜約３１ｇｍの範囲である。
ある実施形態において、本発明の白色インク組成物の粘着性は、非常に安定である。例えば、ある実施形態において、６０秒の時点での粘着性の値と比較して、６００秒の時点での粘着性の値の差は、例えば、インコメーター（例えば、Ｔｈｗｉｎｇ−Ａｌｂｅｒｔ Ｃｏｍｐａｎｙ（フィラデルフィア、ペンシルバニア）によって製造されるＩｎｋｏｍｅｔｅｒ １１００）で、約１２００ｒｐｍ、約３２℃で評価される場合、約１０ｇｍ未満、例えば、約５ｇｍ未満、例えば、約３ｇｍ未満の増加である。さらに典型的には、本発明の白色インク組成物の６０秒の時点での粘着性の値と比較して、６００秒の時点での粘着性の値の差は、例えば、インコメーター（例えば、Ｔｈｗｉｎｇ−Ａｌｂｅｒｔ Ｃｏｍｐａｎｙ（フィラデルフィア、ペンシルバニア）によって製造されるＩｎｋｏｍｅｔｅｒ １１００）で、約１２００ｒｐｍ、約３２℃で評価される場合、約６ｇｍ未満、例えば、約５ｇｍ未満、例えば、約３ｇｍ未満の減少である。例えば、６０秒の時点での粘着性の値と、６００秒の時点での粘着性の値の差は、約２５％、約２０％または約１０％の増加または減少であってもよい。
ある実施形態において、本発明の白色インク組成物の１２０秒の時点での粘着性の値と比較して、６００秒の時点での粘着性の値の差は、例えば、インコメーター（例えば、Ｔｈｗｉｎｇ−Ａｌｂｅｒｔ Ｃｏｍｐａｎｙ（フィラデルフィア、ペンシルバニア）によって製造されるＩｎｋｏｍｅｔｅｒ １１００）で、約１２００ｒｐｍ、約３２℃で評価される場合、約５．０ｇｍ未満、例えば、約３ｇｍ未満、例えば、約０．５ｇｍ未満の増加である。他の実施形態において、１２０秒の時点での粘着性の値と比較して、６００秒の時点での粘着性の値の差は、例えば、インコメーター（例えば、Ｔｈｗｉｎｇ−Ａｌｂｅｒｔ Ｃｏｍｐａｎｙ（フィラデルフィア、ペンシルバニア）によって製造されるＩｎｋｏｍｅｔｅｒ １１００）で、約１２００ｒｐｍ、約３２℃で評価される場合、約５．０ｇｍ未満、例えば、約３ｇｍ未満、例えば、約０．５ｇｍ未満の減少である。例えば、１２０秒の時点での粘着性の値と、６００秒の時点での粘着性の値の差は、約２５％、約２０％または約１０％の増加または減少であってもよい。
ある実施形態において、本発明の白色インク組成物の粘度は、高速の剪断速度で、以下の実施例に示されるような従来の白色インク組成物と同様の値まで下がる。ある実施形態において、本開示の白色インク組成物は、デジタルオフセット印刷用途のための従来のインクと同様の粘度、例えば、０．１ｓｅｃ−１の剪断速度、３５℃で約５００，０００センチポイズ〜約３，０００，０００センチポイズを有していてもよい。または、白色インク組成物は、ずり薄化指数（４０ｓｅｃ−１での粘度／１０ｓｅｃ−１での粘度）が３５℃で約０．１０〜約０．６０、さらに典型的には、約０．６０であってもよい。
本開示は、さらに、湿し液が配置された再画像作成可能な画像化部材表面に本開示の白色インク組成物を塗布することと、インク画像を作成することと、インク画像を、画像化部材の再画像作成可能な表面から、印刷可能な基材へと転写することとを含む、デジタルオフセット印刷方法を提供する。
例示的なデジタルオフセット印刷の構造を図１に示す。図１からわかるように、例示的なシステム１００は、画像化部材１１０を備えていてもよい。画像化部材１１０は、図１に示す実施形態ではドラムであるが、この例示的な記載は、画像化部材１１０が、ドラム、プレートまたはベルト、または別の現在知られているか、または将来開発される形態を含む実施形態を排除するものであると解釈すべきではない。再画像作成可能な表面１１０（ａ）は、例えば、特に、シリコーンと一般的に呼ばれる種類の材料（フルオロシリコーンを含む）を含む材料から作られてもよい。再画像作成可能な表面は、取り付ける層の上にある比較的薄い層から作られてもよく、比較的薄い層の厚みは、印刷性能またはマーキング性能、耐久性および製造性をあわせもつように選択される。
Ｔｉｍｏｔｈｙ Ｓｔｏｗｅらによって２０１１年４月２７日に出願され、本発明の譲受人に譲渡された米国特許出願第１３／０９５，７１４号（「７１４号出願」）、表題「Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｄａｔａ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ Ｓｙｓｔｅｍ」は、例えば、円筒形コアであってもよい構造的な取り付ける層、または円筒形コアの上の１つ以上の構造的な層の上に作られる再画像作成可能な表面層１１０（ａ）で構成される画像化部材１１０を備える画像化部材１１０の詳細を記載する。
画像化部材１１０を使用し、転写爪１１２で、画像受け入れ媒体基材１１４にインク画像を塗布する。画像転写機構１６０の一部としてインプレッションローラー１１８によって転写爪１１２が作られ、転写爪１１２は、画像化部材１１０の方向に圧力を加える。画像受け入れ媒体基材１１４は、限定されないが、任意の特定の組成物または形態を含む（例えば、紙、プラスチック、折り畳まれた厚紙、クラフト紙、透明基材、金属基材またはラベル）。例示的なシステム１００は、広範囲の画像受け入れ媒体基材の上に画像を製造するために使用されてもよい。７１４号出願は、使用可能なマーキング（印刷）材料の広い自由度も説明する。
例示的なシステム１００は、一般的に、画像化部材１１０の再画像作成可能な表面を湿し液で均一に濡らすための一連のローラーを備える湿し液システム１２０を含む（湿し液ローラーまたは湿し液ユニットと考えてもよい）。湿し液システム１２０の目的は、一般的に均一な制御された厚みを有する湿し液の層を、画像化部材１１０の再画像作成可能な表面に運ぶことである。湿し液（例えば、給湿溶液）が、以下に非常に詳細に記載するように、表面張力を減らし、後のレーザーパターン形成を支えるのに必要な蒸発エネルギーを下げるために、場合により少量のイソプロピルアルコールまたはエタノールが加えられた水を主に含んでいてもよいことが知られている。同様に、給湿溶液に少量の特定の界面活性剤を加えてもよい。または、インク系デジタルリソグラフィーシステムの性能を高めるために、他の適切な湿し液を使用してもよい。例示的な湿し液としては、水、Ｎｏｖｅｃ ７６００（１，１，１，２，３，３−ヘキサフルオロ−４−（１，１，２，３，３，３−ヘキサフルオロプロポキシ）ペンタン）およびＤ４（オクタメチルシクロテトラシロキサン）が挙げられる。他の適切な湿し液が、一例として、同時係属中の２０１１年１０月２８日に出願された米国特許出願第１３／２８４，１１４号、表題「Ｄａｍｐｅｎｉｎｇ Ｆｌｕｉｄ Ｆｏｒ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｉｃ Ｐｒｉｎｇｉｎｇ」に開示される。
画像化部材１１０の再画像作成可能な表面で湿し液を計量したら、湿し液の厚みを、センサー（図示せず）を用いて測定してもよく、このセンサーが、湿し液システム１２０によって、画像化部材１１０の再画像作成可能な表面の上にある湿し液の計量を制御するためのフィードバックを与えてもよい。
湿し液システム１２０によって、画像化部材１１０の再画像作成可能な表面上に正確で均一な量の湿し液が与えられた後、光によってパターン形成するサブシステム１３０を使用し、例えば、レーザーエネルギーを用い、湿し液の層を画像になるようにパターン形成することによって、均一な湿し液の層に潜像を選択的に作成してもよい。典型的には、湿し液は、光学エネルギー（ＩＲまたは可視光）を効果的に吸収しないだろう。画像化部材１１０の再画像作成可能な表面は、理想的には、湿し液の加熱によるエネルギーの無駄使いを最小限にし、高い空間解像能を維持するために、熱の横方向への広がりを最小限にするため、表面付近で、光によってパターン形成するサブシステム１３０から放出されるレーザーエネルギー（可視光または不可視光、例えば、ＩＲ）のほとんどを吸収すべきである。または、入射光レーザーエネルギーの吸収を助けるために、適切な放射線感受性要素を湿し液に加えてもよい。光によってパターン形成するサブシステム１３０を、レーザーエミッターとして上に記載したが、湿し液をパターン形成するために光学エネルギーを運ぶために、さまざまな異なるシステムを使用してもよいことを理解すべきである。
例示的なシステム１００の光によってパターン形成するサブシステム１３０によって行われるパターン形成プロセスで操作中の機構を、７１４号出願の図５を参照して詳細に記載する。簡単に言うと、光によってパターン形成するサブシステム１３０からの光学パターン形成エネルギーの適用によって、湿し液の層の一部を選択的に除去する。
光によってパターン形成するサブシステム１３０によって湿し液の層をパターン形成した後、画像化部材１１０の再画像作成可能な表面の上のパターン形成された層は、インク付与サブシステム１４０に送り出される。インク付与サブシステム１４０を使用し、湿し液の層の上と、画像化部材１１０の再画像作成可能な表面層の上に均一なインク層を塗布する。インク付与サブシステム１４０は、画像化部材１１０の再画像作成可能な表面層と接触する１つ以上のインク作成ローラーの上にあるオフセットリソグラフィーインク（例えば、本開示の白色インク組成物）を計量するために、アニロックスローラーを使用してもよい。別個に、インク付与サブシステム１４０は、再画像作成可能な表面にインクを正確な供給速度で与えるために、他の従来の要素（例えば、一連の計量ローラー）を備えていてもよい。インク付与サブシステム１４０は、再画像作成可能な表面のうち、画像が作成された部分をあらわすポケットにインクを堆積させつつ、湿し液が初期化されていない部分にあるインクが、これらの部分に付着しないようにしてもよい。
画像化部材１１０の再画像作成可能な層に残留するインクの凝集性および粘度を、多くの機構によって変えてもよい。あるこのような機構は、レオロジー（複素粘弾性）を制御するサブシステム１５０の使用を含んでいてもよい。レオロジーを制御するシステム１５０は、例えば、再画像作成可能な表面層に対するインクの結合強度を上げるために、再画像作成可能な表面に部分的に架橋するインクの層を作成してもよい。硬化機構は、光学的な硬化または光硬化、熱硬化、乾燥または化学的に硬化させる種々の形態を含んでいてもよい。複数の物理的な冷却機構によって、また、化学的な冷却によって、冷却を利用してレオロジーを変えてもよい。
次いで、インクを、転写サブシステム１６０を用い、画像化部材１１０の再画像作成可能な表面から、画像受け入れ媒体の基材１１４に転写する。基材１１４が、画像化部材１１０とインプレッションローラー１１８の間にある爪１１２を通過するにつれて転写が起こり、画像化部材１１０の再画像作成可能な表面の空洞内にあるインクが基材１１４と物理的に接触する。レオロジーを制御するシステム１５０によって改質されたインク（例えば、本開示の白色インク）が付着すると、インクの付着を変えることによって、インクが基材１１４に接着し、画像化部材１１０の再画像作成可能な表面から分離する。転写爪１１２での温度条件および圧力条件を注意深く制御することによって、画像化部材１１０の再画像作成可能な表面から基材１１４へのインク（例えば、本開示の白色インク）の転写効率を９５％より高くすることができるだろう。ある程度の湿し液が、基材１１４を濡らすことが可能であるが、このような湿し液の体積は最小限であってもよく、すばやく蒸発するか、または基材１１４によって吸収されるだろう。
特定のオフセットリソグラフィーシステムでは、オフセットローラー（図１に示していない）が、まず、インク画像のパターンを受け入れ、次いで、インク画像のパターンを、既知の間接的な転写方法によって基材に転写してもよいことを理解すべきである。
大部分のインクを基材１１４に転写した後、任意の残留インクおよび／または残留する湿し液は、典型的には、表面を傷つけたり、摩耗したりすることなく、画像化部材１１０の再画像作成可能な表面から除去されてもよい。残留する湿し液を除去するために、エアナイフを使用してもよい。しかし、ある程度の量のインク残留物が残っていてもよいことが予想される。このような残ったインク残留物の除去は、ある形態の洗浄サブシステム１７０を使用することによって達成されてもよい。７１４号出願は、少なくとも第１の洗浄部材（例えば、画像化部材１１０の再画像作成可能な表面と物理的に接触する粘着性または接着性の部材、残留するインクおよび任意の残った少量の界面活性剤化合物を、画像化部材１１０の再画像作成可能な表面の湿し液から除去する粘着性または接着性の部材）を備えるこのような洗浄サブシステム１７０の詳細を記載する。次いで、粘着性または接着性の部材を、平滑なローラーと接触させ、このローラーに、粘着性または接着性の部材から残留するインクが移動してもよく、その後、例えば、ドクターブレードによって、平滑なローラーからインクを剥がしてもよい。
７１４号出願は、画像化部材１１０の再画像作成可能な表面の洗浄を促進し得る他の機構の詳細を示す。しかし、洗浄機構にかかわらず、画像化部材１１０の再画像作成可能な表面からの残留するインクおよび湿し液の洗浄は、システムでの印刷剥がれを防止するのに使用されてもよい。洗浄したら、画像化部材１１０の再画像作成可能な表面を、再び湿し液システム１２０に送り、これによって、画像化部材１１０の再画像作成可能な表面に新しい湿し液の層を供給し、このプロセスを繰り返す。
本開示の白色インク組成物は、デジタルオフセット印刷での使用に限定されない。本明細書に開示される白色インク組成物は、従来のオフセット印刷または従来のハイブリッドオフセット印刷システムおよびデジタルオフセット印刷システムにも有用であろう。それにもかかわらず、本開示の白色インク組成物は、デジタルオフセット印刷システムに固有のシステム要求を満たす。特に、本発明の白色インク組成物は、インク系デジタル印刷システムの再画像作成可能な画像化部材によって付与される濡れ性および剥離性の要求を満足する。さらに、本開示の白色インク組成物は、非水性湿し液を含め、インク系デジタル印刷に適した湿し液と適合する。本開示の白色インク組成物は、インク運搬システム（例えば、アニロックスロール）から、画像化部材（例えば、再画像作成可能なオフセットプレート）に転写することもできる。
（実施例１）
１２５ミリリットルの低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）の瓶に以下の表１に列挙されるインク構成要素を秤量することによって、デジタルオフセット印刷に適した白色インクを調製した。次いで、９０％の強度、周波数６０Ｈｚ、約１００Ｇの力で約１５分、ＲＡＭ Ｒｅｓｏｄｙｎ（商標）ミキサーを用いた音響混合によって、このサンプルを処理した。処理したサンプルを金属製ビーカーに取り出し、アンカーインペラを用い、８０℃で約６０分間、加熱しつつ撹拌した。最後に、このインクをＥｒｗｅｋａ ３ロールミルに３回通し、次いで、褐色ガラス瓶に取り出した。
Figure 0006762098
（実施例２）
上に記載したように調製されたそれぞれの白色インクを、Ｔｈｗｉｎｇ−Ａｌｂｅｒｔ Ｃｏｍｐａｎｙ（フィラデルフィア、ペンシルバニア）から入手可能なｉｎｋｏｍｅｔｅｒ １１００で試験した。インコメーター上のＵＶインク用のローラーを３２．２℃で平衡状態にした。それぞれの場合に、１．３ミリリットルのインクを分配ロールに塗布し、他のローラーへの転写および分配を１５０ＲＭＰで１５秒間継続し、この時点で、ローラーの速度を１２００ｒｐｍまで自動的に上げた。インクの粘着性の測定を２０秒ごとに１０分間行った。例示的な粘着性データの基準を以下の表２に提示する。
Figure 0006762098
相対的に大きな粒子および小さな粒子をそれぞれ含む単一グレードの構成要素ＴｉＯ２を用いて配合された比較例の白色インク１および２によって、さまざまな粘着度が得られたが、両インクは、相対的に低い粘着安定性を有していた。本開示の実施例３および４の白色インク組成物は、第１に、驚くべきことに、予想される粘着性より高い粘着性を示し、両方の白色インクの配合物は、大きい方の粒子を有するグレードのＴｉＯ２をもっと多く用いて配合され、第２に、このデータから示されるように経時に伴う粘着安定性は、比較例のインクの安定性よりかなり大きかった。
比較例のインク１および２、実施例３のインクについて、６０秒での粘着性の測定値対理論値を図２にまとめている。図２からわかるように、実施例３のインクである本開示に従って調製された白色インクの粘着性の測定値は、予測できないことに、このインクのＴｉＯ２グレードの重量比を基準として計算された粘着性の理論値よりも実質的に高い粘着性を有する。
高い粘着安定性（経時に伴う低い粘着性差）を有する白色インクによって、このような白色インクは、予測可能な粘着性を有し、従って、予測可能なインクの凝集特徴および転写特徴を有し、種々の基材の予測可能な不透明性および遮蔽力が得られる。このような予測可能性は、デジタルオフセット印刷プレス構造へと運ぶ間に望ましく、例えば、幾何形状および速度の差に起因して、異なるインク滞留時間を有することによって変わってもよい。
図３は、６０秒での粘着性の値および６０秒からの粘着性の差分％を示す。図３に示される結果は、本開示の異なる顔料粒子の平均粒径を有するＴｉＯ２顔料を混合することによってインクが調製されるとき、粘着性が増加するだけではなく、粘着安定性が増加した、予測されないが、望ましい結果を示す。
（実施例３）
上述のように調製された白色インクのレオロジーを、周波数が０．１〜１００ラジアン／秒（ｒａｄ／ｓ）の範囲になるような周波数スイーププロトコルを用い、３５℃で、ＲＦＳ−３レオメーター（Ｒｈｅｏｍｅｔｒｉｃｓ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ、現在はＴＡ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ、ニューキャッスル、デラウェアの一部）で試験した。非常に低い周波数（０．１ｒａｄ／ｓ）、中程度の周波数（１〜１０ｒａｄ／ｓ）および計器が測定可能な最も高い周波数（１００ｒａｄ／ｓ）での粘度を含む、選択される粘度基準を以下の表３に示す。種々の周波数での粘度の比率も表３にまとめている。
Figure 0006762098
表３のレオロジーの結果は、同じ混合したＴｉＯ２顔料を含み、同じ比率の実施例３および４の白色インクが、ＣＮ２９４Ｅの配合物においてわずかに変化するが、表２の結果でみられる好ましい粘着挙動を誘発しないことを示す。むしろ、これは、統計学的に異なる平均粒径付近に中央値を有する異なる粒度分布を有する異なるグレードのＴｉＯ２顔料の予想できない相互作用から生じる予測されない挙動および利点である。
上に開示した特徴および機能および他の特徴および機能、またはこれらの改変例を多くの他の異なる組成物または配合物、システムまたは用途と望ましい状態で組み合わせてもよいことは明らかであろう。さらに、現時点で予測されないか、または予期されない種々の改変例、修正例、変形例または改良が、印刷分野およびインク分野において今後当業者によってなされてもよい。

Claims (8)

  1. デジタルオフセット印刷で使用するための白色インク組成物であって、
    第１の複数の白色顔料粒子を含み、前記第１の複数の白色顔料粒子全量中に対する少なくとも４０重量％が２５０ナノメートル〜３５０ナノメートルの範囲の平均直径を有する第１の白色着色剤と、
    第２の複数の白色顔料粒子を含み、前記第２の複数の白色顔料粒子全量中に対する少なくとも４０重量％が４５０ナノメートル〜５５０ナノメートルの範囲の平均直径を有する第２の白色着色剤と、
    少なくとも１つの分散剤と、
    硬化性モノマーおよび硬化性オリゴマーからなる群から選択される少なくとも１つの構成要素と、
    光開始剤とを含み、
    前記第１の複数の白色顔料粒子が二酸化チタン顔料粒子であり、前記第２の複数の白色顔料粒子が二酸化チタン顔料粒子である、白色インク組成物。
  2. 前記第１の複数の白色顔料粒子全量中に対する少なくとも７５重量％が２５０ナノメートル〜３５０ナノメートルの範囲の平均直径を有し、前記第２の複数の白色顔料粒子全量中に対する少なくとも７５重量％が４５０ナノメートル〜５５０ナノメートルの範囲の平均直径を有する、請求項１に記載の白色インク組成物。
  3. 前記第１の複数の白色顔料粒子全量中に対する少なくとも７５重量％が３００ナノメートルの平均直径を有し、前記第２の複数の白色顔料粒子全量中に対する少なくとも７５重量％が５００ナノメートルの平均直径を有する、請求項３に記載の白色インク組成物。
  4. 前記白色インク組成物の粘着性が、１２００ｒｐｍ、３２℃で６０秒後に２６ｇｍ〜３５ｇｍの範囲である、請求項１に記載の白色インク組成物。
  5. 前記白色インク組成物の粘着性は、１２００ｒｐｍ、３２℃で６０秒後に２７ｇｍ〜３１ｇｍの範囲である、請求項１に記載の白色インク組成物。
  6. 前記白色インク組成物の粘着安定性が少なくとも１０分維持される、請求項１に記載の白色インク組成物。
  7. デジタルオフセット印刷方法であって、前記方法は、
    湿し液が配置された再画像作成可能な画像化部材表面に白色インク組成物を塗布することと、
    インク画像を作成することと、
    前記インク画像を、前記画像化部材の前記再画像作成可能な表面から、印刷可能な基材へと転写することとを含み、
    前記白色インク組成物が、
    第１の複数の白色顔料粒子を含み、前記第１の複数の白色顔料粒子全量中に対する少なくとも４０重量％が２５０ナノメートル〜３５０ナノメートルの範囲の平均直径を有する第１の白色着色剤と、
    第２の複数の白色顔料粒子を含み、前記第２の複数の白色顔料粒子全量中に対する少なくとも４０重量％が４５０ナノメートル〜５５０ナノメートルの範囲の平均直径を有する第２の白色着色剤と、
    少なくとも１つの分散剤と、
    硬化性モノマーおよび硬化性オリゴマーからなる群から選択される少なくとも１つの構
    成要素と、
    光開始剤とを含み、
    前記第１の複数の白色顔料粒子が二酸化チタン顔料粒子であり、前記第２の複数の白色顔料粒子が二酸化チタン顔料粒子である、方法。
  8. 前記第１の複数の白色顔料粒子全量中に対する少なくとも４０重量％が３００ナノメートルの平均直径を有し、前記第２の複数の白色顔料粒子全量中に対する少なくとも４０重量％が５００ナノメートルの平均直径を有する、請求項７に記載の方法。
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