JPH01502244A - 水分散性インキを使用する印刷工程のための廃液処理方法 - Google Patents

水分散性インキを使用する印刷工程のための廃液処理方法

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JPH01502244A
JPH01502244A JP63501591A JP50159188A JPH01502244A JP H01502244 A JPH01502244 A JP H01502244A JP 63501591 A JP63501591 A JP 63501591A JP 50159188 A JP50159188 A JP 50159188A JP H01502244 A JPH01502244 A JP H01502244A
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トートリッチ,フランク ジョウゼフ
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イーストマン コダック カンパニー
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 インキ る のための ′ 法 本発明は、水ベース印刷インキを使用する印刷工程(又は操作)のための廃液処 理方法に関する。
多くの現在の商業的印刷工程では、水の蒸発及びポリマー球の凝結によって耐水 性フィルムを形成するアクリル樹脂、ポリ酢酸ビニル又はブタジェン−スチレン のような水ベースのポリマーラテックスを含むインキを使用する。また、水の蒸 発並びにアンモニア及びアミン成分の消散により耐水性フィルムを形成する、ア ンモニア化又はアミン化カルボキシル含有ポリマーの水溶液をベースとするイン キも一般的である。
これらの全てのインキについて、大量の水が染料、顔料、ポリマー及び他の固体 で汚染され、インキ中に存在する水の単純な再循環を許さないという、非常に重 大なインキ廃液処理問題が存在する。かくして、印刷板、彫刻ロール、ワイピン グブレード、送りロール、計量ロールなどの洗浄のような印刷に含まれる清浄化 工程からのインキ処理を、迅速で、完全で、そして環境に受け入れられる方法で 達成する必要性がある。冗長な方法によって分離され、次いで焼却又は埋め立て しなくてはならない現在の水性インキには、大容量の貯蔵、水溶性有機物の潜在 的浸出及び埋立地への流出並びに高水含量インキ廃液の困難な焼却のような多く の問題点が存在する。
しかしながら、水ベースインキ系は多くの他の面で有利であり、実現すべき水ベ ースインキの全部の潜在力を許容する処理系を開発する明らかな必要性がある。
印刷インキ分野での最近の開発は、スルホ塩−基(sulfo−salt gr oup)を含有するある種の水滴散性(又は撥水性)(water dissi patible)ポリエステル及びポリエステルアミド物質を特徴とする特別の 水性インキに関しており、このイり得るものであり、本発明はこのインキのため の経済的で効率のよい廃液処理方法を提供する。
本発明の廃インキ処理方法は、前記した廃液処理問題の全てを本質的に克服する ものであり、その広い面に於て、攪拌容器中で水と多価カチオンとの実質的に均 一な系を用意し、印刷工程からのポリエステル又はポリエステルアミド物質の水 性分散液の廃液をこの系に添加し、その際、多価カチオンの一価基カチオンに対 する原子比が10,000〜0.001となるようにし、水中で前記物質のイオ ン交換及び水不溶性化を生ぜしめ、そして該不溶性化された物質から水を物理的 に分離することを特徴とする、ポリエステル又はポリエステルアミド物質の水性 分散液を含有し水を含有しスルホ−価基−基を可溶性にするインキを使用する水 ベース印刷操作のための廃液。
処理方法として定義される。この方法に於て、イオン交換の結果、典型的に、最 初水性系の粘度の幾らか速く明らかな増大をもたらすポリマー鎖間での架橋が起 きる。
更に好ましい特別の態様に於て、本発明は、印刷工程を染料及び/又は顔料並び に結合基の80%までがカルボニルアミド結合基である線状分子構造中のカルボ ニルオキシ結合基を有する水分散性ポリマーによって特徴付けられるインキで行 い、該ポリマーが、フェノール/テトラクロロエタンの60/40重量部の溶液 中で、25°C及び溶剤100af中ポリマー〇、25 gの濃度で測定した0 、 1〜1.0の固有粘度を存し、該ポリマーが、酸当量(100モル%)のヒ ドロキシ及びアミノ当量(100モル%)に対する実質的に等モル割合を含有し 、酸ポリマーが、下記成分又はそれらのエステル形成性若しくはエステルアミド 形成性誘導体: (a)少なくとも1個の二官能性ジカルボン酸;(b)200モル%に等しい全 ての酸、ヒドロキシル及びアミノ当量の合計基準で、4〜25モル%の、芳香核 に結合した、少なくとも1個のスルホネート基を含有する少なくとも1個の二官 能性スルホモノマー(但し、該官能基はヒドロキシ、カルボキシル又はアミノで ある);(C)グリコール又はグリコールと2個の−NRI(基を有する。
ジアミンとの混合物から選択され、該グリコールが2個、の−CH2−OH基を 含有し、グリコールは、(A)ヒドロキシ又はヒドロキシとアミノとの当量の全 モル%基準で少なくとも15モル%が、構造式:%式%) (式中、nは2と20との間の整数である)を有するポリ(エチレングリコール )であるか、又は(B)ヒドロキシ又はヒドロキシとアミノとの当量の全モル% 基準で0.1モル%〜15モル%未満が、構造式二〇 (OCHz CHt)− 011 (式中、nは2〜500の整数であるが、前記範囲内の該ポリ(エチレングリコ ール)のモル%が該範囲内のnの量に反比例することを条件とする)を有するポ リ(エチレングリコール)である、少なくとも1個の二官能性反応剤;並びに( d)1個の−cut −OH基を有するヒドロキシカルボン酸、1個の−NRH 基を有するアミノカルボン酸、1個の−cRt−OH基及び1個の−NRH基を 有するアミノアルコール又はそれらの混合物から選択された、零乃至少なくとも 1個の二官能性反応剤、 (但し、上記各R又はR2は、H原子又は炭素数1〜4のアルキル基である) からの(a)、(b)、(c)及び(d)の反応生成物によって特徴付けられる 、前記定義した廃液処理方法によって特徴付けられる。
本発明で使用される好ましいインキは次のような特徴を有する。
前記顔料物質は、ポリマー物質中に、ポリマー物質全量に対して1/100〜4 /1の重量比で分散しており、ポリマー物質は、75〜84モル%のイソフタル 酸と逆に25〜16モル%の5−ソジオスルホイソフタル酸との酸成分(a)及 び40〜60モル%のジエチレングリコールと逆に55〜40モル%の1.4− シクロヘキサンジメタツール又はエチレングリコールとのグリコール成分から製 造される。
前記ポリマー物質の固有粘度は、0.28〜0.35であり、核酸成分は、80 〜83モル%のイソフタル酸と逆に20〜17モル%の5−ソジオスルホイソフ タル酸とによって特徴付けられ、そして、該グリコール成分は、52〜56モル %のジエチレングリコールと逆に48〜44モル%の1.4−シクロヘキサンジ メタツールとによって特徴付けられる。
特別の詳細については、米国特許出願番号筒864 、996号に記載されてい る。C,1,ピグメント イエロー17;C,I。
ピグメント ブルー27;C,1,ピグメント レッド49:2;C,1,ピグ メント レッド81:1;C,1,ピグメント レッド81:3;C,1,ピグ メント レッド81:x;C,1,ピグメント イエロー83;C,1,ピグメ ント レッド57:1;C,I、ピグメント レッド49:1;C,1,ピグメ ント バイオレット23;C,1,ピグメント グ!J−77;C,1,ピグメ ント ブルー61 ; C,I。
ピグメント レッド48:1;C,I、ピグメント レッド52:1;C,1, ピグメント バイオレット1;C−I。
ピグメント ホワイト6;C,1,ピグメント ブルー15;C,1,ピグメン ト イエロー12;C,1,ピグメントブルー56;Cj、ピグメント オレン ジ5;C,1,ピグメント ブラック7;C,!、ピグメント イエロー14; C,I、ピグメント レッド48:2;又はC,’!、ピグメント ブルー15 :3゜ 前記ポリマー物質は水中に分散しており、全水性分散液の1〜50重量%、好ま しくは全水性分散液の10〜40重量%であることにより特徴付けられ、そして 、前記水性分散液は、金属箔、新聞用紙、漂白及び未漂白クラフト紙、クレイコ ート紙、ガラス、光沢紙(カレンダー紙)、不錆紙、ペーパーボード及びポリエ ステル、ポリカーボネート、セルロースエステル、再生セルロース、ポリ(塩化 ヒニリデン)、ポリアミド又はポリスチレンのフィルム又は他の基体から選択さ れた基体上に被覆又は印刷される。
典型的な清浄状況に於て、基本的なインキ固体、ポリマー及び着色剤の全容積は 、大抵生じた清浄洗液の全重量の10%未満であるので、安全な処分のために固 体を除くことができ、大部分の水を環境に返すことができる系にとって明らかな 有利性がある。
本発明の処理方法の手段によって、インキ固体を迅速に完全に分散液の外に出す ことができる。ポリマー沈澱物は、ポリマー中に分散、隠蔽又は含有されている 、着色剤、顔料と染料の両者、を含む全ての水不溶性成分を本質的に運ぶ。
本質的に全ての多価カチオンが作用するが、カチオン/アニオン物質のためにい くつかの好ましい要求がある。(a)それは人に対し一般的に環境に対し無毒性 でなくてはならない:(b)それは水に安定で、水溶性の形態で利用できねばな らない=(C)それは非放射性でな(ではならない:(d)商業的に使用される 金属、合金及びプラスチックに対し非腐食性でなくてはならない、有用な化合物 の具体例には、硫酸アルミニウム、塩化カルシウム、硫酸マグネシウム、塩化亜 鉛及び類似物が含まれるが、これらに限定されるものでないことはいうまでもな い、硫酸アルミニウムが特に好ましい。
一般に、元素周期律表のIIA、![[B、IVB、VB、VIB 。
■B、■、IB、IIB及びmA族の元素のカチオンで、上記要求(a)〜(e )を満たすものであれば適当である。このような不溶性化カチオンは、1976 年8月3日発行の米国防衛公開(υ、S、Defensive Publica tion) T949+001号に開示されている。また、四級化ポリアミン物 質、典型的には四級化ベンゾチアゾール塩基性染料rThioflavin T J (C,1,49005)のような多価カチオン性有機種もを用である。
上記水分散性ポリマーのm個スルホネートヵチオンが、H′″、Na’ 、に’  、Li”の何れか、又は第1級、第2級もしくは第3級の脂肪族アミンもしく は芳香族アミンであり得ることが注目される。水分散性印刷インキは、例えば米 国特許第4,148.779号に開示されたようにして製造できる。ポリマーは 、米国特許第3.734.874号;同第3,779.993号;及び同第4. 233.196号に開示されたようにして製造される。これらのポリマーは、例 えば、水ベースのフレキソ印刷、グラビア及びスクリーンプロセス印刷インキに 配合され、付随的に、印刷機での乾燥時に十分な度合の水分散性を維持し、印刷 機の再開°始時のロール及びプレートの迅速な再濡れをさせ、そして水、特に石 鹸水でのロールの清浄を容易にする。
本発明の方法に於て、容器内での必要な接触時間は非常に短く、存在する多価カ チオンの濃度に依存して、1〜数秒のオーダーにできる。この点に関し、上記原 子比が0.01〜0.5の範囲であることが好ましい、沈澱系の広範囲の希釈、 例えば余水/全ポリマーの重量比が5〜1000で操作できるが、イオン交換の 間のこの系の余水の全ポリマーに対する重量比は20〜80であることが好まし い。
上に定義したポリマーは、水中で安定した分散液を形成し、乾燥により強靭で柔 軟なフィルムを形成する水ベース印刷インキのための優れたフィルム形成物であ る0分散形でのポリマーは、もし必要なら、ある種の水と混和しないフタレート エステルて可塑化され、高度の柔軟性になる。このインキは印刷したとき迅速に 乾燥するが、印刷機インキだめのような大気に容器開放したとき、長い「開放」 時間を有する。このインキは表面をよく濡らし、プラスチックフィルム、アルミ ニウム箔及び紙を含む広範囲の種々の基体に対し優れた接着性を有する。100 %固体ポリマー及びその水性分散液の両者が公知の技術によって着色され1.そ れから高い光沢の印刷物が得られる。
本発明のインキの製造に於て、ポリマーを水に分散させるために下記の方法が好 ましい。水を82°C〜93°C(180’″F〜200’F)に予備加熱し、 ポリマーペレットを高い剪断攪拌下に渦状に迅速に添加すべきである。コーレス ディゾルバ−(Cowles Dissolver)、ワリングプレンダ−(W aring Blender)又はこれらと同様の装置が使用できる。−炭水を 所定の温度に加熱すると、追加の熱補給は必要ではない。製造される容積に依存 して、ペレットの分散は15〜30分間の攪拌内に完結すべきである。水の蒸発 のために表面で濃くなるのを防ぐために、冷却中に攪拌を続けることが望ましい 、これらの最初の分散液の粘度はポリマーレベルの25%〜30%までの低さに 留まっており、そして粘度はこれらのレベル以上に急激に増加する。これらの粘 度は、分散温度、剪断力及び時間により影響される得られたポリマー分散液の程 度に影響される。
ポリマー含量は、典型的に分散液の15〜50重量%の範囲であり、多くの応用 のために好ましい含量は26〜38重量%の範囲である。仕上がったインキのポ リマー含量は、典型的にはインキの15〜40重量%の範囲であり、17〜25 重景%であることが好ましい。
仕上がったインキは次のようにして製造できる。顔料を上記最初のポリマー分散 液に添加し、適当に調節した粘度で、ボールミル、サンドミル、高剪断力液体流 ミル、コーレスディゾルバー、ケティ(Ka ty)ミル又はこれらと類似のも のを用いてその中に分散させる。顔料はまた、加熱した二軸ロールミルで104 ℃〜182℃(220〜360〒)で、所望により溶剤又は可塑剤のような処理 助剤を使用して粉砕することによりポリマー中に直接分散できる。このインキの 粘度及び印刷特性は、特別の印刷要求に合わせて、水、溶剤、可塑剤、封鎖ワッ クス、界面活性剤及び類似物を添加することによって更に変性できる。
本発明の廃液処理方法は、あらゆる種類の染料、顔料、充填材又はこれらの類似 物の分離に限定されず、それらの全ては以下用語「顔料」に含まれ、あらゆる方 法で、ポリマー、水又は水性ポリマー系の何れかに、分散、粉砕、混合、ブレン ド又は溶解することができるような全ての顔料を含む、顔料の有用な種類には、 体質顔料、無機色素、有機色素、カーボンブラック、金属、分散剤並びに酸性及 び塩基性染料が含まれる。典型的な顔料は、クレー、Ti(h、フタロシアニン ブルー、キナクリドン類、炭酸塩類、珪酸塩類、酸化物類、リソールレッド(L ithol Red)、ルピンレッド(Rubine Red)、ボンマルーン (BON Maroon)、ジアリリドイエロー(DiarylideYell ow) 、チャンネルブラック、ファーネスブラック、ボーンブラック、アルミ ニウムフレーク及びブロンズフレークな下記のものは、ウェブトロンフレキソグ ラフィックプレス(Webtron Flexographic Press) からの清浄廃液に、本発明の処理方法を使用した例である。
下記の特徴を有するインキを、上記のようにして製造した。
イソフタル酸88モル、5−ソジオスルホイソフタル酸12モル、エチレングリ コール8モル及びジエチレングリコール92モルから製造した。0.35の1. v、及びNcL3ザーンカップ粘度(NcL3 Zahn Cup visco sity) 25秒を有するポリマー100g、ジアリリドイエロー顔料100 g;水240g;及びエタノール60g。
このインキを印刷機の第一ステーションのインキウェルに入れ、クレイ充填紙の ロールを印刷機にかけ(通し)、印刷機を始動し、そして91m/分(300f  t/分)にセットした。
インキをアニロックス(Anilox)ロール上に取り上げ、それによってロー ル上に装着されたゴム印刷板に移し、それによって祇ウェブ上に印刷する。印刷 された紙を乾燥オーブンを通して49°C(120〒)で1秒間処理し、次いで 紙を巻き取りロールに巻き取る0次に、石鹸水又はアルコール/水混合物でのロ ール、板及び他の印刷機部品の清浄を行う、樹脂被覆した鉄の55ガロンドラム に、ドラムの横に締め付けて電動攪拌機を取り付ける。このドラムに好ましくは 都市下水道に送ることができる性質の水10ガロンを入れる。この水にg酸アル ミニウム1ボンドを添加し、混合物を完全な溶液が得られるまで(普通10分以 内)攪拌する。連続的に攪拌しながら、インキだめからの洗浄、印刷機清浄、ウ ェル及び他のインキ含有水を、系内の全部の水が181kg(4001bs)に なり、その中の全ポリマーが2.7 kg(61bs)になるまでドラムに添加 する。容器内の混合物は、過剰のカチオンが水中に留まっている限り沈澱ポリマ ー中に活性のままで留まっている。この点に関し、理論的には1ボンドの硫酸ア ルミニウムが数千ガロンのこのような廃インキを不溶性化できるが、比較的大過 剰の硫酸アルミニウムが好ましいことが注目される。イオン交換が完結した後、 ドラムの内容物は攪拌された透明な水に@濁した重質固体からなっている。この 固体は多くの技術の何れか一つにより゛透明な水から除去される。このような技 術は、サイホンの外側に取り付けた寒冷紗筒袋(sock)又は類位物のような フィルター内に懸濁液を移すことであり、それによって固体を集め透明な水を下 水道又は大地に流す、この方法により捕集した固体は、筒袋に圧力をかけるなど して更に脱水する。フィルターの脱水された内容物は、次いで容易に焼却又は埋 め立てされる。異なった色のインキは混合でき、清浄は同じ方法で行われる。同 様に、種々の異なった印刷機及び/又はためからの清浄水は容器内で混合でき同 様に優れた結果が得られる。
特に大量又は多系列の印刷工程のために、この処理方法は、多価カチオンのポリ マーの一価基カチオンに対する原子比が、必要により系に多価カチオンを添加す ることによって上記範囲内に維持されるような、連続方法で行われる。このよう な連続方法のために、連続運転濾過装置は、真空操作掻き取りドラムフィルター のような商業的に利用できるものである。
本発明を特にその好ましい態様を参照して詳細に説明したが、本発明の精神及び 範囲内で変更及び修正が有効であることが理解されるべきである。
国際調査報告

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.撹拌容器内で水と多価カチオンとの実質的に均一な系を用意し、印刷工程か らの水可溶化スルホ塩−基を有するポリエステル又はポリエステルアミド物質か ら選択されたポリマーの水性分散廃液をこの系に添加し、その際、多価カチオン の−価塩カチオンに対する原子比が10,000〜0.001となるようにし、 水中で前記物質のイオン交換及び不溶性化を生ぜしめ、そして該不溶性化された 物質から水を物理的に分離することを特徴とする、該ポリマーの水性分散液を含 むインキを使用する水ベース印刷工程のための廃液処理方法。 2.印刷工程で使用されるインキが、染料及び/又は顔料並びに結合基の80% までがカルボニルアミド結合基である線状分子構造中のカルボニルオキシ結合基 を有する水分散性ポリマーによって特徴付けられ、該ポリマーが、フェノール/ テトラクロロエタンの60/40重量部の溶液中で、25℃及び溶剤100ml 中ポリマー0.25gの濃度で測定した少なくとも肇 0.1の固有粘度を有し、該ポリマーが、酸当量(100モル%)のヒドロキシ 及びアミノ当量(100モル%)に対する実質的に等モル割合を含有し、該ポリ マーが、下記成分又はそれらのエステル形成性若しくはエステルアミド形成性誘 導体:(a)少なくとも1個の二官能性ジカルボン酸;(b)200モル%に等 しい全ての酸、ヒドロキシル及びアミノ当量の合計基準で、4〜25モル%の、 芳香核に結合した、少なくとも1個のスルホネート基を含有する少なくとも1個 の二官能性スルホモノマー(但し、該官能基はヒドロキシ、カルボキシル又はア ミノである);(c)グリコール又はグリコールと2個の−NRH基を有するジ アミンとの混合物から選択され、該グリコールが2個の−CH2−OH基を含有 し、グリコールは、(A)ヒドロキシ又はヒドロキシとアミノとの当量の全モル %基準で少なくとも15モル%が、構造式:H−(OCH2−CH2)n−OH (式中、nは2と20との間の整数である)を有するポリ(エチレングリコール )であるか、又は、(B)ヒドロキシ又はヒドロキシとアミノとの当量の全モル %基準で0.1〜15モル%未満が、構造式:H−(OCH2−CH2)n−O H (式中、nは2〜500の整数であるが、前記範囲内の該ポリ(エチレングリコ ール)のモル%が該範囲内のnの量に反比例することを条件とする)を有するポ リ(エチレングリコール)である、少なくとも1個の二官能性反応剤;並びに( d)1個の−CH2−OH基を有するヒドロキシカルボン酸、1個の−NRH基 を有するアミノカルボン酸、1個の−CR2−OH基及び1個の−NRH基を有 するアミノアルコール又はそれらの混合物から選択された、零乃至少なくとも1 個の二官能性反応剤、 (但し、上記各R又はR2は、H原子又は炭素数1〜4のアルキル基である) からの(a),(b),(c)及び(d)の反応生成物によって特徴付けられる 、請求の範囲1記載の処理方法。 3.該二官能性スルホモノマー(b)が、ジカルボン酸であり、全酸当量の合計 基準で8〜50モル%を構成する、請求の範囲1記載の方法。 4.該塩金属がAl,Ni,Ca,Cd,Cu及びFeから選択され、その一価 塩カチオンに対する原子比が100〜2.0であり、系内の全水の全ポリマーに 対する重量比が20〜80である請求の範囲1記載の方法。 5.該塩が硫酸アルミニウムである請求の範囲1記載の方法。 6.該接触時間が1分未満である請求の範囲1記載の方法。 7.該水分散性ポリマーが線状コポリエステルであり、その酸成分が8〜45モ ル%の、炭素数6〜14の芳香族核に結合した−SO3M基(但し、Mは、H+ ,Na+,K+,Li+,NH4+及び第1級、第2級又は第3級の脂肪族アミ ン又はアリールアミンから選択される)を含有する少なくとも1種のジカルボン 酸で、残りが炭素数6〜30の脂肪族、炭素数4〜12の脂環族及び炭素数6〜 14の芳香族から選択される少なくとも1種のジカルボン酸であることで特徴付 けられ、そのジオール成分が、少なくとも20モル%の、構造式:H−(OCH 2−CH2)n−OH (式中、nは2〜14の整数である) を有するポリ(エチレングリコール)であり、炭素数2〜28の少なくとも1種 のジオールである、請求の範囲1記載の方法。 8.該コポリエステル醸が80〜92モル%のイソフタル酸と逆に8〜20モル %の5−ソジオスルホイソフタル酸とにより特徴付けられ、そしてジオールが少 なくとも50モル%のジエチレングリコールであるものである請求の範囲1〜7 の何れかに記載の方法。 9.該コポリエステルは、酸が80〜92モル%のイソフタル酸と8〜20モル %の5−ソジオスルホイソフタル酸とにより特徴付けられ、そしてグリコール成 分が10〜80モル%のジエチレングリコール、20〜40モル%の1,4−シ クロヘキサンジタタノール及び0〜50モル%のエチレングリコールにより特徴 付けられるものである請求の範囲1〜7の何れかに記載の方法。 10.多価カチオンのポリマーの一価塩カチオンに対する原子比が、該多価カチ オンを該系に必要量添加することにより該範囲に維持するように連続方法で行う 請求の範囲1記載の方法。
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