TWI651375B - 油墨組成物 - Google Patents

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Abstract

本發明之油墨組成物，其係含有：(A)式(I)之聚醚改質聚矽氧、(B)式(II)所示之聚醚改質聚矽氧、水、水溶性有機溶劑、及著色料； (R1表示H、或烷基或乙醯基，m1表示0以上之整數，n1表示1以上之整數，m1+n1表示1~6之整數，a1×n1表示2~20之整數，b1×n1表示0~100的整數，a1之單元與b1之單元的排列順序不受限制，而可為任意，亦可為嵌段)。
(R2表示H、或烷基或乙醯基，m2表示1以上之整數， n2表示1以上之整數，m2+n2表示15~40之整數，a2×n2表示5~100之整數，b2×n2表示0~100的整數，a2之單元與b2之單元的排列順序不受限制，而可為任意，亦可為嵌段)。
本發明之組成物係於分散性、潤濕性、滲透性優異，且具有水溶解性，並可對應於高速印刷、高速塗佈。

Description

油墨組成物
本發明係有關調配有複數之聚醚改質聚矽氧的油墨組成物，特別係有關作為水/水溶性有機溶劑混合系之噴墨用油墨時可發揮優異之潤濕性、滲透性，亦可因應高速印刷及高速塗布之油墨組成物。
近年，在印刷業界中，因環境問題等，有水系化(水/低揮發性水溶性有機溶劑混合系)發展之趨勢。但，水系之情性，因乾燥速度慢，生產速度較溶劑性慢，故不得不時常因應伴隨提升生產性之高速化，要求對應於高速印刷或高速塗布之油墨性能的提升。
從如此之背景，在油墨及水性塗料業界中，為了對基材賦予濕潤化、滲透性及分散性，必須有可賦予優異之表面張力降低能及低接觸角之界面活性劑。選擇界面活性劑時，系統在靜態狀態時，具有優異之靜態表面張力乃很重要，必須以提升前述生產性所達到的印刷速度提升，其高速度使用時，動態表面張力之指標變得重要。
聚矽氧系界面活性劑其中之一，已知有改質 聚矽氧烷。其中，聚醚改質聚矽氧係自以往如在專利文獻1~4(日本特開2003-253166號、日本特開2007-154021號、日本特開2011-046035號、日本特開2013-203910號公報)，可使用來作為油墨、塗料用濕潤劑、分散助劑等。但，濕潤化、滲透性優異之全部聚醚改質聚矽氧作為油墨組成物時，無色彩滲出且並非展色性、圖像均勻性亦優異，在構造之限定或其中之選擇仍有困難。
於日本特開2005-120181號公報(專利文獻5)中係已揭示併用油墨組成物相異之聚醚改質聚矽氧，但在此組成中，印刷在塗布紙等吸收性比較差之紙時，會產生印字不均或滲入等。因此，以其組合所發揮之效果尚有改良之餘地。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2003-253166號公報
[專利文獻2]日本特開2007-154021號公報
[專利文獻3]日本特開2011-046035號公報
[專利文獻4]日本特開2013-203910號公報
[專利文獻5]日本特開2005-120181號公報
[發明之概要]
本發明係用以改善上述情事者，目的在於提供一種印字於光澤紙等吸收性比較差之介質時，因具有優異之潤濕性、滲透性，故無色彩滲出，展色性、圖像均勻性亦優異，亦可因應高速印刷及高速塗布之油墨組成物。
本發明人等為達成上述目的，進行專心研究之結果，發現併用複數之特定聚醚改質聚矽氧的油墨組成物，因具有優異之潤濕性、滲透性，故無色彩滲出，展色性、圖像均勻性亦優異，亦可因應高速印刷及高速塗布之油墨組成物，終達成本發明。
因此，本發明係提供一種調配有複數之聚醚改質聚矽氧的油墨組成物。
[1]一種油墨組成物，其係含有：(A)以下述平均組成式(I)所示之聚醚改質聚矽氧0.01~5質量%、(B)以下述平均組成式(II)所示之聚醚改質聚矽氧0.01~5質量%、水、水溶性有機溶劑、及著色料； (式(I)中，R1為氫原子、或碳數1~4之烷基或乙醯 基，m1為0以上之整數，n1為1以上之整數，m1+n1為1~6之整數，a1×n1為2~20之整數，b1×n1表示0~100的整數，a1之單元與b1之單元的排列順序不受限制，而可為任意，亦可為嵌段)。
(式(II)中，R2為氫原子、或碳數1~4之烷基或乙醯基，m2為1以上之整數，n2為1以上之整數，m2+n2表示15~40之整數，a2×n2表示5~100之整數，b2×n2表示0~100的整數，a2之單元與b2之單元的排列順序不受限制，而可為任意，亦可為嵌段)。
[2]一種噴墨用油墨，其係含有如[1]項之油墨組成物。
本發明之油墨組成物係因具有優異之潤濕性、滲透性，故無色彩滲出，展色性、圖像均勻性亦優 異、亦可因應高速印刷及高速塗布之油墨組成物。藉此特性，本發明之油墨組成物特別係實用上非常可用來作為水/水溶性有機溶劑混合系之噴墨用油墨。尤其，印字於塗佈紙等吸收性比較差之紙時，無滲入，且印字濃度、印字圖像之色濃度較濃，顯示極良好之印字性能。
本發明之油墨組成物係含有(A)、(B)2種類之特定聚醚改質聚矽氧、水、水溶性有機溶劑、及著色料。
此處，(A)成分之聚醚改質聚矽氧係以下述平均組成式(I)表示者。
式(I)中，R1為氫原子、或碳數1~4之烷基或乙醯基，較佳係氫原子、甲基、乙醯基。m1為0以上之整數，n1為1以上之整數，m1+n1為1~6之整數，較佳係1~3之整數。若m1+n1超過6，有時塗布於紙等之基材後無法發揮潤濕性。
a1×n1為2~20的整數，較佳係5~15的整數。特別，a1以5~10的整數為佳。a1×n1未達2時，不溶解於水，於油墨組成物中有產生不溶解物之虞。a1×n1超過20時，有時於塗佈後無法發揮潤濕性。
b1×n1為0~100的整數，較佳係0~50的整數。特別，b1以0~10的整數為佳。b1×n1超過100時，不溶解於水，而於油墨組成物中有產生不溶解物之虞。又，a1、b1單元之C2H4O、C3H6O不論其排列順序，而可為無規則亦可為嵌段。
調製本發明之油墨組成物時所使用之(A)成分的調配比率係油墨組成物100質量%中，為0.01~5質量%，較佳係0.05~3質量%。調配於油墨時，若未達0.01質量%，產生氣泡，成為印刷時滲入的原因，若超過5質量%，水溶解性變差，成為印刷時滲入的原因。
(B)成分之聚醚改質聚矽氧係以下述平均組成式(II)表示者。
式(II)中，R2為氫原子、或碳數1~4之烷基或乙醯基，較佳係氫原子、甲基、乙醯基。m2為1以上之整數，n2為1以上之整數，m2+n2為15~40之整數，較佳係20~40之整數。若m2+n2未達15，油墨組成物乾燥前，有時無法發揮潤濕性。若m2+n2超過40，有時對於紙等之基材，油墨組成物會有撥水性。
a2×n2為5~100的整數，較佳係20~100的整數。特別，a2以7~30的整數為佳。a2×n2未達5時，不溶解於水，於油墨組成物中有產生不溶解物之虞。 a2×n2超過100時，油墨組成物在乾燥前，有時無法發揮潤濕性。
b2×n2為0~100的整數，較佳係20~100的整數。特別，b2以7~30的整數為佳。b2×n2超過100時，不溶解於水，故於油墨組成物中有產生不溶解物之虞。又，a2、b2單元之C2H4O、C3H6O不論其排列順序，而可為無規則，亦可為嵌段。
調製本發明之油墨組成物時所使用之(B)成分的調配比率係油墨組成物100質量%中，為0.01~5質量%，較佳係0.05~3質量%。調配於油墨時，若未達0.01質量%，滲透性不足，成為印刷時滲入的原因，若超過5質量%，水溶解性變差，成為印刷時滲入的原因。
本發明之油墨組成物係含有水與水溶性有機溶劑。水在油墨組成物100質量%中，可以5~95質量%，較佳係50~90質量%之量使用。水溶性有機溶劑係有乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、丙二醇、二丙二醇、三丙二醇、分子量2000以下之聚乙二醇、1,3-丙二醇、異丙二醇、異丁二醇、1,4-丁二醇、1,3-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、甘油、內消旋丁四醇、新戊四醇、硫甘醇、己二醇等之甘醇類、碳數1~4之烷基醇類、甘醇醚類、甲醯胺、乙醯胺、二甲基亞碸、山梨醣醇、山梨醇苷、甘油三乙酸酯、二甘油三乙酸酯、三甘油三乙酸酯、環丁碸、1,2,6-己烷三醇、三羥甲基丙烷等之多元醇類、尿素、2-吡咯啶酮、N-甲基-2-吡咯啶酮、二乙二醇單甲基 醚、二乙二醇單乙基醚、二乙二醇單丙基醚、二乙二醇單丁基醚、乙二醇單甲基醚、乙二醇單乙基醚、乙二醇單丙基醚、乙二醇單丁基醚等，可適當選擇此等之1種或2種以上而使用。此等之水溶性有機溶劑係在油墨組成物100質量%中，可以1~60質量%，較佳係1~50質量%之量使用。
於本發明之油墨組成物所使用的著色料係可適合使用染料、有機顏料或無機顏料。例如，染料係在色彩指數中分類為酸性染料、直接染料、反應染料、建染染料、硫化染料或食品用色素者以外，亦可使用分類為油溶染料、鹼性染料之著色劑。又，就顏料而言，黑色油墨用係可使用爐黑(色彩黑)、燈黑、乙炔黑、通道黑等之碳黑(C.I.顏料黑7)類，具體上係可舉例如Raven 7000、Raven 5750、Raven 5250、Raven 5000、Raven 3500、Raven 2000、Raven 1500、Raven 1250、Raven 1200、Raven 1190ULTRA-II、Raven 1170、Raven 1255(以上，哥倫比亞公司製)、黑珍珠(Black Pearls)L、Regal 400R、Regal 330R、Regal 660R、Mogul L、Monarch 700、Monarch 800、Monarch 880、Monarch 900、Monarch 1000、Monarch 1100、Monarch 1300、Monarch 1400、Valcan XC-72R(以上，Cabot公司製)、色彩黑(Color Black)FW1、色彩黑FW2、色彩黑FW2V、色彩黑FW18、色彩黑FW200、色彩黑S150、色彩黑S160、色彩黑S170、Printex 35、Printex U、Printex V、Printex 140U、 Printex 140V、特別黑(Special Black)6、特別黑5、特別黑4A、特別黑4(以上，Degussa公司製)、No.25、No.33、No.40、No.47、No.52、No.900、No.2300、MCF-88、MA600、MA7、MA8、MA100(以上，三菱化學公司製)等、或銅氧化物、鐵氧化物(C.I.顏料黑11)、氧化鈦等之金屬類、苯胺黑(C.I.顏料黑1)等之有機顏料。進一步彩色油墨用係可使用C.I.顏料黃1(First Yellow G)、3、12(雙偶氮黃AAA)、13、14、17、24、34、35、37、42(黃色氧化鐵)、53、55、74、81、83(雙偶氮黃HR)、93、94、95、97、98、100、101、104、108、109、110、117、120、128、138、153、180、C.I.顏料紅1、2、3、5、17、22(Brilliant First Scarlet red)、23、31、38、48：2(永久紅2B(Ba))、48：2(永久紅2B(Ca))、48：3(永久紅2B(Sr))、48：4(永久紅2B(Mn))、49：1、52：2、53：1、57：1(Brilliant Carmin 6B)、60：1、63：1、63：2、64：1、81(Rhodamine 6G Lake)、83、88、101、(氧化鐵紅)、104、105、106、108(鉻紅)、112、114、122(Quinacridone Magenta)、123、146、149、166、168、170、172、177、178、179、185、190、193、202、206、209、219、C.I.顏料紫19、23、C.I.顏料橘36、C.I.顏料藍1、2、15(酞青素藍R)、15：1、15：2、15：3(酞青素藍G)、15：4、15：6(酞青素藍E)、16、17：1、56、60、63、C.I.顏料綠1、4、7、8、10、17、18、36等。著色料之使用量係在油墨組成物100質量%中，以0.1~15 質量%為佳，更佳係2~10質量%。
本發明之油墨組成物係例如藉由槳式攪拌機等之公知的混合調製方法而混合上述各成分而得。又，對於在常溫為固體之成分係依需要進行加溫而混合者。
使用本發明之油墨組成物而製造油墨時，除上述各成分以外，可任意地含有樹脂、其他添加劑。
樹脂較佳係形成聚合物之物質的疏水基為至少一種以上選自烷基、環烷基、或芳基。而且，較佳係親水基至少為羧基、磺酸基、羥基、胺基、或醯胺基或其等之鹽。其等形成分散聚合物之物質的具體例係可使用具有雙鍵之丙烯醯基、甲基丙烯醯基、具有乙烯基或烯丙基之單體或寡聚物類。例如苯乙烯、四氫甲基呋喃基丙烯酸酯、丁基甲基丙烯酸酯、(α,2,3或4)-烷基苯乙烯、(α,2,3或4)-烷氧基苯乙烯、3,4-二甲基苯乙烯、α-苯基苯乙烯、二乙烯基苯、乙烯基萘、二甲基胺基(甲基)丙烯酸酯、二甲基胺基乙基(甲基)丙烯酸酯、二甲基胺基丙基丙烯醯胺、N,N-二甲基胺基乙基丙烯酸酯、丙烯醯基嗎福林、N,N-二甲基丙烯醯胺、N-異丙基丙烯醯胺、N,N-二乙基丙烯醯胺、甲基(甲基)丙烯酸酯、乙基(甲基)丙烯酸酯、丙基(甲基)丙烯酸酯、乙基己基(甲基)丙烯酸酯、其他烷基(甲基)丙烯酸酯、甲氧基二乙二醇(甲基)丙烯酸酯、乙氧基、丙氧基、丁氧基之二乙二醇或聚乙二醇之(甲基)丙烯酸酯、環己基(甲基)丙烯酸酯、苯甲基(甲基)丙烯酸酯、苯氧基乙基(甲基)丙烯酸酯、異冰基(甲基)丙烯酸酯、羥 基烷基(甲基)丙烯酸酯、其他含氟、含氯、含矽(甲基)丙烯酸酯、甲基丙烯醯胺、馬來酸醯胺、(甲基)丙烯酸等之1官能基之外導入交聯構造時係可使用(單、二、三、四、聚)乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、1,8-辛二醇及1,10-癸二醇等之(甲基)丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、甘油(二、三)(甲基)丙烯酸酯、雙酚A或F之環氧乙烷加成物之二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二新戊四醇六(甲基)丙烯酸酯等之丙烯酸基或具有甲基丙烯酸基之化合物。
調製油墨時之樹脂的使用量係無特別限定，但在油墨組成物100質量%中，以0~30質量%為佳，更佳係0~20質量%。又，調配時以設為1質量%以上為佳。
其他添加劑係亦可適當調配紫外線吸收劑、抗氧化劑、pH調整劑、防腐劑、黏度調整劑等。此等其他之添加劑係上述之材料之外，可調配作為油墨組成物100質量%中之殘部。
所得到之油墨藉調整黏度(23℃)成4mPa．s以下(不含0)，成為印字特性優異。
油墨之塗佈方法係可舉例如噴墨記錄方式、筆具等之筆記用具之記錄方式、其他各種印刷方法。特別地，本發明之油墨組成物係較宜使用噴墨記錄方式。
被塗佈材係可對於吸收性被記錄媒體、低吸 收性被記錄媒體、及非吸收性被記錄媒體而廣泛使用。
吸收性被記錄媒體係無特別限定，但例如從油墨組成物之滲透性高的電子照相用紙等之普通紙、噴墨用紙(由二氧化矽或氧化鋁粒子所構成之油墨吸收層、或聚乙烯醇(PVA)或聚乙烯基吡咯啶酮(PVP)為代表之親水性聚合物所構成的具備油墨吸收層之噴墨專用紙)，至油墨組成物之滲透性比較低的一般平版印刷所使用之藝術紙、塗佈紙、澆注紙等。
低吸收性被記錄媒體係無特別限定，但例如於表面設有用以容納油性油墨之塗佈層的塗布紙。塗布紙係無特別限定，但可舉例如藝術紙、塗佈紙、消光紙為代表之印刷本紙。
非吸收性被記錄媒體係無特別限定，但可舉例如不具有油墨吸收層之塑膠膜、以紙為代表之基材上塗佈塑膠者或黏著塑膠膜者等。此處所謂之塑膠可舉例如聚氯乙烯(PVC)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚胺基甲酸酯、聚乙烯、聚丙烯等。
此處，所謂「低吸收性被記錄媒體」及「非吸收性被記錄媒體」係在Bri stow法中，從接觸開始至30msec1/2之水吸收量為10mL/m2以下之被記錄媒體。此Bri stow法係就在短時間之液體吸收量之測定方法而言，為普及之方法，已被記載於「JAPANTAPPI紙漿試驗方法2000年版」之規格No.51「紙及板紙-液體吸收性試驗方法-Bri stow法」。
本發明之被塗布材係在Bri stow法中從接觸開始至30msec1/2之水吸收量為15mL/m2以下之油墨組成物的滲透性為比較低之吸收性被記錄媒體之藝術紙、塗佈紙、澆注紙或低吸收性被記錄媒體之藝術紙、塗佈紙、澆注紙、非吸收性被記錄媒體之PET、PVC等為適合。
油墨之塗佈量以0.6~20g/m2為佳，以1~15g/m2為更佳。
[實施例]
以下，表示實施例及比較例，具體說明本發明，但本發明不限制於下述之實施例。又，在下述之例中，份及%分別表示質量份、質量%。
[實施例1]
將黑色顏料之color black S170(Degussa公司製)5份於離子交換水69份中以槳式攪拌機一邊攪拌一邊徐緩添加後，添加(A)聚醚改質聚矽氧(A-1)0.5份、(B)聚醚改質聚矽氧(B-1)0.5份、聚乙二醇(分子量200)10份、甘油15份，攪拌1小時後，得到油墨組成物。
進一步，取代上述黑色顏料，而分別使用洋紅(magenta)顏料(C.I.pigment red 122)、青色(cyan)顏料(C.I.pigment blue 15：3)、黃色顏料(C.I.pigment yellow 74)而與上述同樣之方法，製作洋紅(M)、青色(C)、黃色(Y)油墨。
[實施例2~10、比較例1~17]
與實施例1同樣地，以表1、2及表3、4所示之組成製作油墨。
BYK347係BYK Chemie Japan製聚醚改質聚矽氧系界面活性劑，BYK325係BYK Chemie Japan製聚醚改質聚矽氧系界面活性劑。
又，實施例2~7及比較例1~13係使用OK表塗紙作為油墨之被塗佈材，實施例8~10及比較例14~17係使用平版印刷用塗佈紙(30ms1/2之水吸收量10mL/m2)。
(A)聚醚改質聚矽氧
m1+n1=1，a1×n1=7，b1×n1=1
m1+n1=2，a1×n1=9，b1×n1=1
m1+n1=3，a1×n1=10，b1×n1=10
m1+n1=1，a1×n1=1，b1×n1=0
m1+n1=2，a1×n1=30，b1×n1=1
m1+n1=7，a1×n1=40，b1×n1=4
m1+n1=10，a1×n1=6，b1×n1=6
(B)聚醚改質聚矽氧
m2+n2=37，a2×n2=50，b2×n2=50
m2+n2=30，a2×n2=60，b2×n2=60
m2+n2=20，a2×n2=70，b2×n2=70
m2+n2=50，a2×n2=300，b2×n2=0
m2+n2=70，a2×n2=800，b2×n2=800
m2+n2=70，a2×n2=80，b2×n2=400
又，各特性之測定係如下述般進行。結果表示於表1~4中。
[油墨之評估]
1)印字濃度
關於以Seiko Epson製PX-045A使用黑色油墨而印字於OK表塗紙或平版印刷用塗佈紙之點，Sakura micro densitometer-PDM-5型(Sakura精機公司製)測定印字濃度。印字濃度以0.99~1.10為佳，以1.01~1.10為更佳。
2)點徑
以Seiko Epson製PX-045A使用黑色油墨而印字於OK表塗紙或平版印刷用塗佈紙，放大至100倍，藉電子 顯微鏡測定點徑。點徑係以200~250μm為佳，以220~240μm為更佳。
3)印字圖像之色濃度
以Seiko Epson製PX-045A將黑色(B)、洋紅(M)、青色(C)、黃色(Y)進行Beta印刷於OK表塗紙或平版印刷用塗佈紙，以Macbeth濃度計RD-918(Macbeth公司製)測定。色濃度為1.35~2.00為佳，以1.40~2.00為更佳。
4)圖像均一性
以Seiko Epson製PX-045A將黑色、洋紅、青色、黃色之油墨印字於表塗紙或平版印刷用塗佈紙。
印字物藉電子顯微鏡放大至100倍，觀察平整性。
○：幾乎無濃度差者
△：有少許濃度差者
×：在點內可看到三日月狀之斑點花紋者
5)點的形狀係數
以seiko Epson製PX-045A將黑色、洋紅、青色、黃色之油墨印字於表塗紙或平版印刷用塗佈紙。
依據(圓周長)2/(4π×面積)算出印字圖像之點的形狀係數。形狀係數係使滲入程度定量化之評估值。圓周長及面積係以點分析儀之圖像分析求出。若點形狀之不規則性小，則接近1。
6)光澤度
以Seiko Epson製PX-045A將黑色、洋紅、青色、黃色之油墨印字於表塗紙(光澤度6)或平版印刷用塗佈紙，使用測定裝置(日本電色工業製手攜帶型光澤計PG-IM)測定光澤度(Gs(θ))(測定角度：20°)。可謂光澤度之數值愈高，表示愈優異之光澤。

Claims (2)

  1. 一種油墨組成物，其係含有：(A)以下述平均組成式(I)所示之聚醚改質聚矽氧0.01~5質量%、(B)以下述平均組成式(II)所示之聚醚改質聚矽氧0.01~5質量%、水、水溶性有機溶劑、及著色料； (式(I)中，R1為氫原子、或碳數1~4之烷基或乙醯基，m1為0以上之整數，n1為1以上之整數，m1+n1為1~6之整數，a1×n1為2~20之整數，b1×n1表示0~100的整數，a1之單元與b1之單元的排列順序不受限制，而可為任意，亦可為嵌段)； (式(II)中，R2為氫原子、或碳數1~4之烷基或乙醯基，m2為1以上之整數，n2為1以上之整數，m2+n2表示15~40之整數，a2×n2表示5~100之整數， b2×n2表示0~100的整數，a2之單元與b2之單元的排列順序不受限制，而可為任意，亦可為嵌段)。
  2. 一種噴墨用油墨，其係含有如申請專利範圍第1項之油墨組成物。
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