JPH11323216A - 高粘性キサンタンガムを含有するインキ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】従来のキサンタンガムでは、これを配合させた
各種のインキにおいてその粘度、チキソトロピー性に由
来するインキの流動性、インキのたれ防止、乳化安定
性、顔料分散性、インキののび、インキの皮膜形成およ
び顔料固着等が不十分であった。 【解決手段】キサンタンガムを特定の条件で加熱して得
た高粘性キサンタンガムを各種インキに含有させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は高粘性キサンタンガ
ムを含有するインキに関する。かかるインキに含有され
る高粘性キサンタンガムは、広くインキ分野において水
性インキおよびエマルションインキの原料として、イン
キの流動性の調節、インキのたれ防止、乳化安定、顔料
の分散、インキの皮膜形成および顔料固着等の目的で用
いられる。

【０００２】

【従来の技術】従来、水性インキおよびエマルションイ
ンキにおいては、インキの流動性の調節、インキのたれ
防止、乳化安定性の改善、顔料分散性の向上、インキの
皮膜形成および顔料固着の向上等を目的に増粘剤または
流動性改良剤が用いられている。増粘剤または流動性改
良剤として、キサンタンガム、アルギン酸ナトリウム、
カゼイン、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロ
ース、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコ
ール、ポリアクリル酸塩、ポリエチレンオキサイド等が
ある。キサンタンガムは様々なｐＨや塩類に対する耐性
が比較的強く、他のインキ中の基材・添加剤による粘度
低下等の機能低下が少ないことのために、増粘剤または
流動性改良剤として単独もしくは他の増粘剤または流動
性改良剤と併用して用いられている。キサンタンガム
は、微生物キサントモナス・カンペストリス（Ｘａｎｔ
ｈｏｍｏａｓ ｃａｍｐｅｓｔｒｉｓ）により、澱粉、
グルコース、ショ糖等の炭水化物からつくられる微生物
多糖類の一種である。キサンタンガムの構造は、主とし
てＤ−グルコース、Ｄ−マンノースおよびＤ−グルクロ
ン酸のナトリウム、カリウムおよびカルシウム塩からな
り、主鎖はＤ−グルコースのβ−１，４結合からなる。
キサンタンガムの製造方法として、発酵工程の後、微生
物を殺菌するために熱処理され、そのアルコールを取り
除き、乾燥、粉砕する方法などが知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】一般にインキは、色料
（顔料および染料）、ビヒクル（色料を分散、溶解させ
る成分）、添加剤の３つの成分から構成され、本発明の
インキは、水性インキおよびエマルションインキを指
す。水性インキとは、色料を分散、溶解させるビヒクル
成分が水を含む連続相であるインキをいい、エマルショ
ンインキとは、ビヒクル成分が水相と油相からなる水中
油滴型エマルションもしくは油中水滴型エマルションで
あるインキをいう。従来のキサンタンガムは、水性イン
キおよびエマルションインキの処方系において、ｐＨや
塩類に対する安定性は比較的満たされているが、粘度や
チキソトロピー性に由来するインキの流動性、インキの
たれ防止、乳化安定性、顔料の分散性、インキののび、
インキの皮膜形成および顔料固着等に関し、十分な機能
を有するものではなく、未だ問題点があった。特に、水
性インキではインキの流動性調節機能、たれ防止、顔料
の分散性が、エマルションインキでは乳化安定性、顔料
の固着性等が要求され、これらを満足するものは得られ
ていなかった。

【０００４】

【発明が解決するための手段】本発明者らは、かかる問
題を達成するために、鋭意研究を重ねた結果、キサンタ
ンガムを特定の乾燥減量を有する固体状態で加熱して得
たキサンタンガムが優れた粘度特性を有し、これを増粘
剤または流動性改良剤として水性インキおよびエマルシ
ョンインキに含有させることにより、予測される以上の
機能を発揮することを見出し、本発明を完成した。即
ち、かかる本発明は、キサンタンガム濃度として０．５
重量％の水溶液とした場合、４０００〜２５０００ｍＰ
ａ・ｓ（Ｂ型粘度計６ｒｐｍ ２５℃）の粘度を示す高
粘性キサンタンガムを含有することを特徴とする。ま
た、本発明で用いる高粘性キサンタンガムは、上記水溶
液をオートクレーブ等を用いて１２０℃で３時間加熱し
た場合に、粘度が加熱前より３０００ｍＰａ・ｓ（Ｂ型
粘度計６ｒｐｍ ２５℃）以上低下するという性質を有
する。

【０００５】本発明で用いる高粘性キサンタンガムは、
一般に、乾燥減量（常圧下、１０５℃、５時間加熱）が
５０重量％以下のキサンタンガムを１００〜１４０℃で
３０分以上加熱することによって得ることができる。上
記加熱は、気体中でも液体中でも行うことができる。気
体中で行う場合、空気中等酸素の存在下で行うと着色す
る恐れがあるので、不活性ガス中で行うのが良い。ま
た、気体中での加熱を減圧下で行うことによっても着色
を回避できる。液体中で加熱を行う場合、キサンタンガ
ムを溶解しない不活性溶剤中にキサンタンガムを分散さ
せた状態で加熱する。液体中で加熱を行う場合も着色は
起こらない。高粘度キサンタンガムを添加物として本発
明の水性インキおよびエマルションインキに用いる場
合、添加量は、概ね０．０１〜５．０重量％である。

【０００６】本発明におけるインキに対する効果とし
て、水性インキでは、インキを塗布した時に書味の改
善、インキの皮膜形成および顔料固着等が高まるととも
に顔料分散性が向上しその結果保存安定性も向上する。
エマルションインキでは、上記の他、インキの系内にお
ける乳化性が向上してインキの保存安定性が著しく向上
することが挙げられる。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下に、本発明を詳細に説明す
る。本発明で用いる高粘性キサンタンガムは、一般に、
乾燥減量（常圧下、１０５℃、５時間加熱、以下別に定
義する場合を除き、「乾燥減量」はこの条件下での乾燥
減量をいうものとする）が５０重量％以下のキサンタン
ガムを１００〜１４０℃で３０分以上加熱することによ
って得ることができる。

【０００８】この高粘性キサンタンガムを製造するのに
使用する原料キサンタンガムは、乾燥減量が５０重量％
以下、好ましくは２０重量％以下、さらに好ましくは１
５重量％以下のキサンタンガムである。かかる原料キサ
ンタンガムとしてはまず市販の粉末状、顆粒状等のキサ
ンタンガムを用いることができる。かかる原料キサンタ
ンガムとしてはまた、トウモロコシ澱粉やグルコース等
を炭素源として、キサントモナス・カンペストリスを液
体培養して得られる培養液から低級アルカノールで分別
沈殿させるキサンタンガムの製造法において、分別沈殿
後の乾燥工程中に乾燥減量が５０重量％以下となったキ
サンタンガムを用いることができる。原料キサンタンガ
ムの乾燥減量が５０重量％より多いとキサンタンガムの
品温が十分に上がらず粘度向上の効果がない。高粘性キ
サンタンガムを製造するために、かかる原料キサンタン
ガムを加熱するが、加熱は１００〜１４０℃、好ましく
は１００〜１３０℃、さらに好ましくは１０５〜１２５
℃で、３０分以上、好ましくは３０分〜１０時間、さら
に好ましくは３０分〜７時間、さらに一層好ましくは３
０分〜６時間である。これらの条件中においても、高温
側では比較的短時間加熱、低温側では比較的長時間加熱
が好ましい。加熱はもっとも好ましくは１０５〜１２５
℃で３０分〜６時間行う。加熱温度が１００℃未満であ
ると粘性の改善が十分でなく、１４０℃を超えると一般
に着色する可能性が大きくなる。

【０００９】上記加熱は気体中でも液体中でも行うこと
ができる。気体中で行う場合、空気中等酸素の存在下で
行うと着色する恐れがあるので、キサンタンガムと反応
しない不活性ガス中で行うのが良い。不活性ガスとして
は窒素ガス、ヘリウムガス、炭酸ガス、水蒸気等を挙げ
ることができる。また、気体中での加熱を減圧下で行う
ことによっても着色を回避できる。この場合の気体とし
ては上記不活性ガスを用いることができるのは勿論であ
るが、減圧の程度によっては空気も着色を生じることな
く用いることができる。減圧の程度は、特に制限ない
が、２００〜０．０１ｍｍＨｇが適当である。

【００１０】液体中で加熱を行う場合、キサンタンガム
を溶解しない不活性溶剤中にキサンタンガムを分散させ
た状態で加熱する。液体中で加熱を行う場合も着色は起
こらない。不活性溶剤としてはキサンタンガムを溶解せ
ず、キサンタンガムと反応しないものであれば特に制限
はない。不活性溶剤の例としてはメタノール、エタノー
ル、ｎ−プロパノール、イソプロパノール、ｎ−ブタノ
ール、ｎ−ペンチルアルコール、ｎ−ヘキシルアルコー
ル等の炭素数１〜６のアルカノール、１，３−ブチレン
グリコール、プロピレングリコール、エチレングリコー
ル等の炭素数１〜４のアルカンジオール、エチレングリ
コールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチル
エーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル（メ
チルセロソルブ）、エチレングリコールモノエチルエー
テル（エチルセロソルブ）等のエチレングリコールのモ
ノもしくはジ低級アルキル（Ｃ＝１〜４、特に１〜２）
エーテル、ジエチレングリコール、ジエチレングリコー
ルジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエ
ーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジ
エチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレング
リコールモノブチルエーテル等のジエチレングリコール
のモノもしくはジ低級アルキル（Ｃ＝１〜４、特に１〜
２）エーテル等の他、植物油脂、動物油脂、脂肪酸、脂
肪酸とグリセリン等のモノ、ジ、トリエステル等の各種
油脂類を挙げることができる。不活性溶剤中での反応は
場合により加圧下で、例えばオートクレーブ中で行うこ
とができる。

【００１１】上述したキサンタンガムの処理方法は、本
特許の対象となる水性インキおよびエマルションインキ
の製造工程の内、キサンタンガムが乾燥状態であればど
の部分でもこの処理を行うことができる。加熱処理後に
得られる高粘性キサンタンガムの単離は、例えば加熱処
理液を濾過し、ケーキを必要に応じエタノール等の低沸
点溶剤で洗浄し、ついで真空乾燥することによって行う
ことができる。上記方法によって製造される高粘性キサ
ンタンガムは、その高い粘性において従来のキサンタン
ガムと異なる。すなわち、本発明の高粘性キサンタンガ
ムは、キサンタンガム濃度として０．５重量％の水溶液
とした場合、４０００〜２５０００ｍＰａ・ｓ（ｍＰａ
・ｓ＝ミリパスカル×秒）（Ｂ型粘度計、６ｒｐｍ、２
５℃。以下別に定義する場合を除き、粘度値はこの条件
下でのものをいうものとする。なお、１ｍＰａ・ｓ＝１
ｃＰ（センチポアズ）である）、好ましくは４５００〜
２３０００ｍＰａ・ｓ、さらに好ましくは５０００〜２
２０００ｍＰａ・ｓ、さらに一層好ましくは６０００〜
２１０００ｍＰａ・ｓの粘度を示す。従来のキサンタン
ガムの０．５重量％水溶液の粘度は１６００〜３３００
ｍＰａ・ｓ程度であることから、本発明の高粘性キサン
タンガムの粘度は、驚異的である。

【００１２】また、この高粘性キサンタンガムは、一般
に、キサンタンガム濃度として０．５重量％とした水溶
液をオートクレーブ等を用いて１２０℃で３時間加熱し
た場合に、粘度が加熱前より３０００ｍＰａ・ｓ以上、
好ましくは３０００〜２３０００ｍＰａ・ｓ、さらに好
ましくは４０００〜２００００ｍＰａ・ｓ、さらに一層
好ましくは５０００〜２００００ｍＰａ・ｓ低下する。
その他の物性については、みかけの分子量が従来のキサ
ンタンガムと比し、大きくなっているが、分子式上の実
質的変化はない。

【００１３】以下水性インキおよびエマルションインキ
についての具体的実施の形態を述べる。高粘性キサンタ
ンガムの添加時期は、特に限定されるものではない。ま
た添加方法についても特に限定されるものではない。本
発明の対象となる水性インキおよびエマルションインキ
とは、特に限定するものではないが、例えば平板用、凸
版・凸版輪転用、ゴム凸版用、ブリキ板用、グラビア
用、包装用グラビア用、建材用グラビア用、孔版用、新
聞用などの各種印刷インキおよび筆記用器具のインクお
よびインクジェットプリンター用インクなどがあげられ
る。さらに水性インキおよびエマルションインキの他の
組成物は特に限定するものではないが、色料成分、ビヒ
クル成分、添加剤成分等が適量配合される。色料成分と
しては無機顔料、有機顔料、染料等があげられるが特に
限定するものではない。ビヒクル成分としては水、植物
油類、加工油類、鉱油類、天然樹脂類、天然物誘導体
類、合成樹脂類、炭化水素溶剤、アルコール類、エステ
ル類、ケトン類、グリコール類、グリコール誘導体、可
塑剤等があげられるが特に限定するものではない。添加
剤成分としてはワックス、金属石鹸などのドライヤ、界
面活性剤、ゲル化剤、安定化剤、防腐剤、各種多価アル
コール類や各種多糖類を含む増粘剤・流動性改良剤等が
あげられるが特に限定するものではない。

【００１４】本発明を以下実施例、比較例および参考例
によって具体的に説明するが、これらは本発明を例証す
るためのものであって、本発明を何等限定するものでは
ない。 （従来のキサンタンガムの比較製造例）市販のキサンタ
ンガムの０．５重量％水溶液を作り、粘度を測定した
（試料Ａ）。さらに、各０．５重量％水溶液をオートク
レーブ（１２０℃、３時間）にかけた後、粘度を測定し
た（試料Ｂ）。結果を表１に示す。

【００１５】

【表１】 測定条件：Ｂ型粘度計、６rpm、２５℃

【００１６】（高粘性キサンタンガムの製造例１）キサ
ンタンガム粉末（ザ・ニュートラスウィート・ケルコカ
ンパニー・ア・ユニット・オブ・モンサントカンパニー
製、乾燥減量１４重量％）１Ｋｇを大豆油中４Ｋｇに分
散させ、１１０〜１２０℃で加熱した。キサンタンガム
分散液をそれぞれ濾過し、ケーキをエタノール４０ｇで
洗浄した。真空乾燥に１２時間付してエタノールを除去
して高粘性キサンタンガム（高粘性品１〜４）を得た。
それぞれの０．５重量％水溶液を調製し、粘度を測定し
た（試料Ａ）。さらに、各０．５重量％水溶液をオート
クレーブ（１２０℃、３時間）にかけた後、粘度を測定
した（試料Ｂ）。結果を表２に示す。

【００１７】

【表２】 ※ 測定条件：Ｂ型粘度計、６rpm、２５℃

【００１８】（高粘性キサンタンガムの製造例２）キサ
ンタンガム粉末（ローヌ・プーラン・ケミカルズ・カン
パニー製、乾燥減量８重量％）１Ｋｇを大豆油中４Ｋｇ
に分散させ、１０５〜１２０℃で加熱した。キサンタン
ガム分散液をそれぞれ濾過し、ケーキをエタノール４０
ｇで洗浄した。真空乾燥に１２時間付してエタノールを
除去して高粘性キサンタンガム（高粘性品５〜８）を得
た。それぞれの０．５重量％水溶液を調製し、粘度を測
定した。さらに、各０．５重量％水溶液をオートクレー
ブ（１２０℃、３時間）にかけた後、粘度を測定した
（試料Ｂ）。結果を表３に示す。

【００１９】

【表３】 ※ 測定条件：Ｂ型粘度計、６rpm、２５℃

【００２０】（高粘性キサンタンガムの製造例３）キサ
ンタンガム粉末（株式会社興人製、乾燥減量１１重量
％）１００ｇを１１０℃の窒素中において加熱した。得
られた高粘性キサンタンガム（高粘性品９〜１１）の
０．５重量％水溶液を作り、粘度を測定した。さらに、
各０．５重量％水溶液をオートクレーブ（１２０℃、３
時間）にかけた後、粘度を測定した（試料Ｂ）。結果を
表４に示す。なお、表４中の加熱時間は、キサンタンガ
ムの品温が１００℃以上で加熱された時間である。

【００２１】

【表４】 測定条件：Ｂ型粘度計、６rpm、２５℃

【００２２】

【実施例】以下本発明の実施例および比較例を説明す
る。 実施例１および比較例１ ＜ゴム凸版印刷用インキ：水性インキ＞表５に示す組成
のインクを製造した。

【００２３】

【表５】 注）◎：優 ○：良 △：やや劣る ×：劣る

【００２４】本発明品１、２により得られたインキは、
比較品と比べ著しく良好な流動性、皮膜形成性、および
保存安定性を有するものであった。保存安定性とは乳化
破壊がなく、沈殿が生じていない状態をいう。以後も同
様である。

【００２５】実施例２および比較例２ ＜凸版印刷用インキおよびグラビアインキ：水性インキ
＞表６に示す組成のインクを製造した。

【００２６】

【表６】 注）◎：優 ○：良 △：やや劣る ×：劣る

【００２７】本発明品１、２により得られたインキは、
著しく良好な流動性、たれ性、顔料分散性、顔料固着性
および保存安定性を有するものであった。

【００２８】実施例３および比較例３ ＜グラビア用エマルションインキ＞表７に示す組成のイ
ンクを製造した。

【００２９】

【表７】 注）◎：優 ○：良 △：やや劣る ×：劣る

【００３０】本発明品１、２により得られたインキは、
比較品と比べ著しく良好な流動性、たれ防止性、顔料分
散性、顔料固着性および保存安定性を有するものであっ
た。

【００３１】実施例４および比較例４ ＜ボールペン用水性インキ＞表８に示す組成のインクを
製造した。

【００３２】

【表８】 注）◎：優 ○：良 △：やや劣る ×：劣る

【００３３】本発明品１、２により得られたインキは良
好な流動性、書味、顔料分散性、および保存安定性を有
するものであった。

【００３４】実施例５および比較例５ ＜インクジェットプリンター用インク：水性インキ＞表
９に示す組成のインクを製造した。

【００３５】

【表９】 注）◎：優 ○：良 △：やや劣る ×：劣る

【００３６】本発明品１、２により得られたインキは、
良好な流動性、分散性、および保存安定性を有するもの
であった。

【００３７】参考例１ 比較製造例のキサンタンガム（未加熱品１、２）と製造
例１、２の高粘性キサンタンガム（高粘性品２、６）の
０．３、０．６，０．９重量％水溶液を作った。各溶液
を光散乱光度計（大塚電子株式会社製 ＤＬＳ−７００
０型）で、２４．５℃における４０、５０、６０、７
０、８０、９０°の角度の静的光散乱測定を行い、Ｚｉ
ｍｍプロット解析を行って見かけの分子量と慣性自乗半
径を求めた。表１０にその結果を示す。表１０に示すと
おり高粘性キサンタンガムは、未加熱品より大きな粒子
で存在することが示された。

【００３８】

【表１０】

【００３９】参考例２ 比較製造例のキサンタンガム（未加熱品１）と製造例１
の高粘性キサンタンガム（高粘性品１）の１重量％水溶
液にそれぞれクエン酸ナトリウム、リン酸L-アスコルビ
ルマグネシウム(VC-PMg)を０〜２重量％添加したときの
粘度を測定した。結果を図１に示す。図１に示すとお
り、高粘性キサンタンガムは、塩に対し強く、各塩濃度
において未加熱品よりも高い粘度であった。

【００４０】参考例３ 比較製造例のキサンタンガム（未加熱品１）と製造例１
の高粘性キサンタンガム（高粘性品１）の１重量％水溶
液の粘弾性を測定した。測定にはＣａｒｒｉ−Ｍｅｄ社
製ストレス制御式レオメーター（ＣＳＬ―１００型）を
用いた。図２に未加熱品１のフローテストの結果を、図
３に高粘性品１のフローテストの結果を示す。図２およ
び図３の比較から、未加熱品より高粘性品の方が降伏値
が高いことが示された。

【００４１】参考例４ キサンタンガム（高粘性キサンタンガム）粉末の０．１
重量％水溶液を調製し、Ｂ型粘度計で回転数を変え粘度
を測定した。チキソトロピー性を下記のように定義し、
比較した（表１１）。 チキソトロピー性＝６ｒｐｍの粘度値（Ａ）／６０ｒｐ
ｍの粘度値（Ｂ） 粘度値（Ａ）：Ｂ型粘度計、６ｒｐｍ，２５℃ 粘度値（Ｂ）：Ｂ型粘度計、６０ｒｐｍ、２５℃

【００４２】

【表１１】

【００４３】表１１から高粘性品は、チキソトロピー性
が高いことがわかる。チキソトロピー性に違いのある未
加熱品１と高粘性品１を実施例２の処方により、凸版印
刷用インキを製造し、評価した。チキソトロピー性の高
い本発明品は、インキののびが良く、たれ防止性、顔料
の分散性も優れていた。

【００４４】

【発明の効果】本発明のインキは、特定の高粘性を有し
た高粘性キサンタンガムを含有することにより、インキ
の流動性調節、たれ防止、乳化安定性、顔料の分散性、
皮膜形成性等が予期以上に改善され、保存安定性が従来
品よりも著しく優れたものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】塩類によるキサンタンガムの粘度の影響を表す
図である。

【図２】キサンタンガム（未加熱品１）のフローテスト
の結果を表す図である。

【図３】高粘性キサンタンガム（高粘性品１）のフロー
テストの結果を表す図である。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】キサンタンガム濃度として０．５重量％の
   水溶液とした場合、４０００〜２５０００ｍＰａ・ｓ
   （Ｂ型粘度計６ｒｐｍ ２５℃）の粘度を示す高粘性キ
   サンタンガムを含有することを特徴とするインキ。
2. 【請求項２】請求項１の水溶液を１２０℃で３時間加熱
   した場合に、粘度が加熱前より３０００ｍＰａ・ｓ（Ｂ
   型粘度計６ｒｐｍ ２５℃）以上低下する高粘性キサン
   タンガムを含有することを特徴とするインキ。
3. 【請求項３】インキが水性インキまたはエマルションイ
   ンキである請求項１または２記載のインキ。
4. 【請求項４】高粘性キサンタンガムが、乾燥減量（常圧
   下、１０５℃、５時間）が５０重量％以下のキサンタン
   ガムを１００〜１４０℃で３０分以上加熱するものであ
   る請求項１〜３のいずれか１項記載のインキ。