專利名稱：模版印刷用乳化油墨及它的使用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種乳化油墨，該乳化油墨可供模版印刷使用，尤其是涉及含有植物油的乳化油墨及在模版印刷中使用該乳化油墨的印刷材料。
用作模版的油墨是一種油包水型乳化油墨(W/O)，一種高沸點(diǎn)的溶液，例如非干性油或不發(fā)揮性礦物油被用于乳化油墨中的油相。因此，防止當(dāng)印刷機(jī)在長(zhǎng)時(shí)間使沒(méi)有用時(shí)，在印刷機(jī)的印刷鼓和模版穿孔處，油墨干燥，固化，阻止了油墨通過(guò)蠟紙發(fā)生堵塞。另一方面，當(dāng)油墨在打孔器的印刷鼓處存留時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，油墨中含有的水蒸發(fā)，因此，水相含量較高，使得油相和水相之間的比例失調(diào)，使墨的粘度降低。結(jié)果，再次印刷時(shí)，過(guò)多的油墨被印在了紙上。因此產(chǎn)生了如圖象印刷密度提高及發(fā)生轉(zhuǎn)印現(xiàn)象(油墨印記從一張印刷紙的印刷面上通過(guò)接觸轉(zhuǎn)移到另外一張印刷紙的背面)。
為了解決這些問(wèn)題，在日本專利No.2096338中提出了使用一種沸點(diǎn)在180-270℃范圍內(nèi)的溶液。另外，日本專利No.5-125320中提出了一種方法，該方法是使用一種溶劑，該溶劑中含有10-30wt.％的揮發(fā)性溶劑和初沸點(diǎn)在150-210℃之間，70-90wt.％的非揮發(fā)性溶劑。這些方法的提出是為了阻止乳化油墨中水相和油相比例的變化，同時(shí)，通過(guò)加入定量的某種溶劑來(lái)阻止油墨粘度的降低。其溶劑的熔點(diǎn)或初熔點(diǎn)在特定的范圍內(nèi)。以便在水蒸發(fā)的同時(shí)容許少量的溶劑蒸發(fā)，例如油墨的蒸發(fā)。
然而，即使當(dāng)在常溫下(23℃)連續(xù)使用一星期或一個(gè)月而沒(méi)有發(fā)生上述問(wèn)題，當(dāng)環(huán)境溫度提高時(shí)，由于溶液的蒸發(fā)也會(huì)發(fā)生堵塞。另外，溶液的蒸發(fā)還會(huì)損壞印刷工人及油墨生產(chǎn)者的健康。
另一方面，由于環(huán)境意識(shí)的增強(qiáng)，含有植物油的的油墨已經(jīng)引起了人們的注意。例如，日本專利No.10-245516提出了一種油包水型乳化油墨，它可以應(yīng)于模版印刷中，在印刷中使用的植物油具有小于或等于100的碘值及小于或等于0℃的凝固點(diǎn)(冰點(diǎn))。這種油墨使用一種碘值小于或等于100的非干性油用來(lái)阻止油墨的固化。然而，當(dāng)油墨存放過(guò)長(zhǎng)時(shí)間時(shí)，油墨中的水可能會(huì)蒸發(fā)，油墨的粘度可能會(huì)降低，從而引起油墨的過(guò)量轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)印現(xiàn)象。
本發(fā)明者針對(duì)植物油的氧化現(xiàn)象和它的碘值進(jìn)行研究。其中，碘值是作為植物油不飽和系數(shù)來(lái)研究的。他們發(fā)現(xiàn)，模版印刷所使用的乳化油墨在長(zhǎng)時(shí)間的停歇使用后，不會(huì)有堵塞及轉(zhuǎn)印現(xiàn)象，并具有存放穩(wěn)定性。該乳化油墨是通過(guò)混合一種植物油制成的，在特定含量下，該植物油的碘值范圍是110-150，該碘值與油墨中水含量有很大的關(guān)系。而且，在基于植物油含量的特殊范圍內(nèi)，它可以通過(guò)與抗氧劑的混合制得。
本發(fā)明涉及一種為模版印刷使用的油包水型乳化油墨，這種乳化油墨包括含量為20-50wt.％的油相和含量為80-50wt.％的水相。在油相中，含有至少一種碘值在100-150范圍內(nèi)的植物油，其含量如公式(1)所示或更大。該乳化油墨中還含有一種抗氧劑，其含量為植物油含量的1-10wt.％植物油最小含量wt.％＝油墨水含量wt.％×(100/碘值)×0.09(1)根據(jù)本方法，由于水的蒸發(fā)而引起的油墨粘度的變化可以通過(guò)控制由于油墨中植物油的氧化引起的粘度的提高來(lái)控制。通過(guò)該方法，能夠提供一種供模版印刷使用的乳化油墨，它在長(zhǎng)時(shí)間的停歇使用之后，不會(huì)發(fā)生堵塞及轉(zhuǎn)印現(xiàn)象，并具有良好的存放穩(wěn)定性。進(jìn)一步講，植物油的使用能夠提供一種有利于生態(tài)環(huán)境的油墨，這種油墨能夠降低對(duì)環(huán)境的污染，提高印刷工人及油墨制造者的安全。
本發(fā)明的另一個(gè)方面是一種使用上述乳化油墨的印刷材料，使用本發(fā)明的乳化油墨，該具有理想印刷圖像的印刷材料不會(huì)在長(zhǎng)時(shí)間的停歇使用期間，發(fā)生轉(zhuǎn)印現(xiàn)象在此處，植物油存在于油相中，而抗氧劑存在于任意相中，例如油相，水相，油水混相。應(yīng)根據(jù)抗氧劑的種類和其在水相或油相中的溶解性，選擇抗氧劑存放的相。
含有碘值在110-150范圍內(nèi)的植物油是一種半干性油或干性油。其實(shí)例包括豆油，玉米油，葵花油，菜子油，紅花油，葡萄子油，芝麻油等一類油。每一種植物油都能夠單獨(dú)使用或多種組合使用。
當(dāng)植物油的碘值大于或等于110時(shí)，通過(guò)植物油的氧化可以使油墨的粘度有適當(dāng)?shù)奶岣?。這種粘度的提高能夠得到控制，并且能夠補(bǔ)償長(zhǎng)時(shí)間停歇使用后由于水發(fā)蒸發(fā)而引起的粘度的降低。結(jié)果表明，在停歇使用后的開始印刷時(shí)(上升期)，可以避免大量的油墨轉(zhuǎn)移。進(jìn)一步講，當(dāng)?shù)庵敌∮诨虻扔?50時(shí)，即使在長(zhǎng)時(shí)間停歇使用之后，由于粘度的急劇提高和植物油的固化而引起的堵塞也能夠被避免。碘值超過(guò)150的植物油具有較高的極性，因?yàn)橛拖嗟娜芙馄胶獗黄茐?，乳化油墨的存放穩(wěn)定性也受到破壞。
相對(duì)于油墨中水的含量的植物油含量最小值如下述公式(1)所示植物油最小含量wt.％＝油墨中水含量wt.％×(100/碘值)×0.09(1)碘值表示的是100克脂肪酸的不飽和度(雙鍵的含量)，因此本發(fā)明者用植物油含量×(碘值/100)作為表示提高植物油粘度的一個(gè)系數(shù)。發(fā)明者提出一種新觀點(diǎn)當(dāng)該系數(shù)在相對(duì)水含量的一定比例或更高時(shí)，能夠有效的避免由于水蒸發(fā)而引起的油墨粘度的降低，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)該系數(shù)是0.09。最后，從這里能夠?qū)С錾鲜龉?1)。當(dāng)系數(shù)小于0.09時(shí)，不能充分獲得本發(fā)明的效果。當(dāng)植物油含量符合公式(1)或超過(guò)此值時(shí)，可以有效避免由于長(zhǎng)時(shí)間停歇使用而引起的油墨粘度的降低，同時(shí)阻止了油墨過(guò)量轉(zhuǎn)移及轉(zhuǎn)印現(xiàn)象。植物油的最大含量應(yīng)該得到控制，使植物油中油相比例控制在20-50wt.％范圍內(nèi)。由于含量為1-10wt.％的基于公式(1)所示植物油的含量或更多的抗氧劑被混合，則可以控制植物油粘度的提高，如果有必要，還可以調(diào)整抗氧劑的含量及碘值的大小。為保證乳化的穩(wěn)定，即相對(duì)油墨總重量的植物油的含量最好小于或等于20wt.％，最佳為15wt.％或更少。
適合使用的抗氧劑如下所述二丁基羥基甲苯，丙基棓酸鹽，辛基棓酸鹽，維生素E，丁羥基苯甲醚。每一種抗氧劑可以單獨(dú)使用，也可以組合使用。再者，一種水溶性抗氧劑，例如紅霉素鈉鹽和維生素C鈉鹽可以加入到油墨的水相中，。
抗氧劑加入量為植物油含量的1-10wt或更多。當(dāng)含量大于或等于1wt.％時(shí)，可以避免由于長(zhǎng)時(shí)間停歇使用造成的植物油的固化，從而阻止了堵塞。另一方面，當(dāng)含量超過(guò)10wt.％時(shí)，植物油的氧化可能被過(guò)多的阻止，因此不能獲得為阻止粘度降低而需要的有效的粘度的提高。此外，乳化的穩(wěn)定性被破壞。
除上述提到的植物油和抗氧劑(混合到油相中)，除了上述的植物油外，其它成分也可以混合到油相中，例如表面活性劑，著色劑，混合劑顏料等。進(jìn)一步講，如果含有樹脂將更好。著色劑可以含在水相中，也可以油相及水相中都含有。
油墨的組成當(dāng)中，除了碘值范圍在110-150之間的植物油外，還可以是非于性油，如蓖麻油、粗烘漆油、橄欖油、椰子油和棕櫚油，礦物油，如液體石蠟、錠子油、汽油、煤油、機(jī)器油、潤(rùn)滑油和合成液體，以及一種石油基溶液，如烯烴羰基和芳香羰基。每一種油可以單獨(dú)使用，也可以混合使用。油單元的含量應(yīng)該保證整個(gè)油含量中含有一種碘值在110-150的植物油，而其它填加劑的含量根據(jù)要求應(yīng)調(diào)整到20-50wt.％之間。
表面活性劑的實(shí)例包括陰離子表面活性劑，陽(yáng)離子表面活性劑，醚型非離子表面活性劑，酯型非離子表面活性劑，醚酯型非離子表面活性劑和含氮型非離子表面活性劑。陰離子表面活性劑包括金屬性皂，高醇含量的硫酯鹽和聚氧乙烯型填加劑，陽(yáng)離子表面活性劑包括一價(jià)胺鹽，二價(jià)胺鹽，三價(jià)胺鹽和季胺鹽，醚型非離子表面活性劑包括高醇聚氧乙烯醚，烷基聚氧乙烯醚和聚氧丙烯醚，酯型非離子表面活性劑包括多羥基醇和脂肪酸，例如脫水山梨醇脂肪酸酯和聚甘油脂肪酸酯，醚酯型非離子表面活性劑包括脂肪酸類聚氧乙烯醇醚，聚甘油脂肪酸酯類聚氧乙烯醇醚和蓖麻油類聚氧乙烯醇醚，含氮型非離子表面活性劑包括脂肪酸類烷基酰胺。每一種表面活性劑都可以單獨(dú)使用或多種混合使用。其含量由每一種表面活性劑的摩爾密度，油相和水相的接觸面的面積決定，尤其是油相和例如顏料等固體的接觸面的面積。一般來(lái)講，其含量可以在油墨總含量的0.1-10wt.％之間，最好是介于1-5wt.％之間。
著色劑包括有機(jī)染料，無(wú)機(jī)染料，偶氮基，蒽二酚基或連氮基油溶染料，水溶染料和分散染料。有機(jī)染料包括不溶性偶氮染料，溶解性偶氮染料，鄰苯二甲酸花青，染料湖，異二氫氮茚基，喹丫啶，二氧化連氮紫染料，周萘，苝，無(wú)機(jī)染料包括碳黑，二氧化鈦。每一種原料可以單獨(dú)使用，也可以與一種或更多的類型組合使用以便獲得所希望的色調(diào)，也可以是顏料和染料的混合物。盡管可以設(shè)置適當(dāng)?shù)暮浚话銇?lái)講含量最好小于或等于油墨總含量的20wt.％，最佳為3-10wt.％。
樹脂樣品包括酚樹脂，馬來(lái)酸樹脂，汽油樹脂，橡膠樹脂，醇酸樹脂，松香改性樹脂，每一種樹脂可以單獨(dú)使用，也可以組合使用。該樹脂能夠使油墨粘度增加，乳化穩(wěn)定性提高。再者，當(dāng)油相含有顏料和混合劑顏料時(shí)，在油中的穩(wěn)定性和印在紙上的牢固性將提高。
除上述外，在不影響乳化劑的制備和穩(wěn)定性的前提下，可以在油墨的油相中加入一種顏料分散劑。為調(diào)整流動(dòng)性，可以加入含蠟或類似物的化合物作為輔助劑。
油墨的水相含有已知的成分油包水型(O/W)樹脂乳化劑，水溶性樹脂，潤(rùn)濕劑，電解質(zhì)，抗氧劑，pH值調(diào)節(jié)劑，抗凍劑等。
油包水型樹脂乳化劑的實(shí)例包括聚乙烯基乙酸，乙烯-7烯基乙酸共聚物，乙烯基乙酸-丙烯基酯共聚物，聚甲基丙烯酸甲酯，聚苯乙烯，乙烯-丙烯酸酯共聚物，丁二烯共聚物，乙烯基乙烯氯-丙烯酸酯共聚物，氯乙烯，氯乙烯-乙烯基乙酸共聚物，聚氨酯。每一種原料可以單獨(dú)使用，也可以與一種或多種組合使用。
水溶性樹脂的實(shí)例包括聚乙烯醇，甲基纖維素，羰甲基纖維素，羥乙基纖維素，聚乙烯吡咯烷，聚乙烯-聚乙烯醇共聚物，聚乙烯氧化物，聚乙烯醚，聚丙烯酰胺，阿拉伯樹膠，淀粉和水溶性聚氨酯。每一種原料可以單獨(dú)使用，也可以與一種或多種組合使用。
以固體含量計(jì)算，水包油型樹脂乳化劑和/或樹脂水溶液混合總量最好小于或等于20wt.％，為保證油墨的持久性，含量最佳為小于或等于油墨總重量的10wt.％。這樣的樹脂組成能夠改善顏料和混合劑顏料的濕潤(rùn)性和分散性，以及對(duì)印刷紙的附著性。
潤(rùn)濕劑包括羥基醇類化合物和聚乙烯醇。羥基醇類化合物包括乙烯醇，脫水山梨醇和甘油。
電解質(zhì)的實(shí)例包括硫酸鈉，硫酸鎂，磷酸氫鉀，氯化鈉，酒石酸甲和硼酸鈉。
抗凍劑(一種蒸發(fā)-抑制成分)的實(shí)例包括聚羥基醇，例如乙烯基乙二醇和丙烯基乙二醇，以及聚羥基醇烷基醚，例如乙烯基乙醇單乙基醚。
每一種油相和水相包括上面提到的成分，它們以20-50wt.％的油相比80-50wt.％的水相的比例兩相混合，乳化制成油墨。最好的方法是分別制備水相和油相，然后將水相液體加入到油相液體中，使其發(fā)生乳化。在油墨的生產(chǎn)中可以采用已知的乳化機(jī)，如分散混合器，單體混合器和高壓均化器。
本發(fā)明涉及的印刷材料使用上述提及的油墨進(jìn)行印刷。
印刷材料所需的圖象接受介質(zhì)(印刷的基底)可以是任意的紙張，沒(méi)有特殊的限制。使用本發(fā)明涉及的油墨的模版可以使用現(xiàn)有的模版印刷機(jī)。對(duì)印刷機(jī)的設(shè)計(jì)和操作條件沒(méi)有特殊的要求。
下面，通過(guò)參照實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)介紹。下述說(shuō)明中，“含量”指的是“重量含量”。
1.油墨的制備實(shí)施例1-7，對(duì)比實(shí)施例1-6按照下述程序，使用如表1和表2所示的成分，可以制備每一種實(shí)施例和對(duì)比實(shí)施例。首先，使用三輥磨機(jī)將碳黑(MA100，Mitsubishi化學(xué)公司制造)和醇酸樹脂(ARAKYD No.4 Arakawa化學(xué)工業(yè)公司制造)分散，制成顏料分散劑。隨后，將植物油，錠子油(白色錠子油，NipponMitsubishi Oil公司制造)，溶劑(AF6，Nippon Mitsubishi Oil公司制造，沸點(diǎn)301-321℃)，二丁羥基甲苯，脫水山梨醇倍半油酸鹽加入到分散劑中作為剩余的油相組成，然后混合，這樣就制成了油相。同時(shí)，將乙烯醇和硫酸鎂加入到離子交換水中并混合，由此獲得水相。將水相逐漸加入到油相中，使其發(fā)生乳化，由此可以獲得模版印刷用的油包水型乳化油墨。
2.油墨及印刷品的評(píng)定使用每一種獲取的乳化油，模版印刷機(jī)(RISONRAPH FR275(商標(biāo))，Riso Kagaku公司制造)和印刷紙(非木制紙；RISO-YOSHI，Uskuchi；Riso Kagaku公司制造)，油墨停放后的堵塞性，轉(zhuǎn)印性和高溫儲(chǔ)存穩(wěn)定性的評(píng)定如下所述。A.堵塞在常溫下(23℃，50％RH)或高溫下(40℃)，油墨在印刷機(jī)的印刷鼓中停留一個(gè)月之后，印刷仍然能夠得到控制。下述標(biāo)準(zhǔn)作為評(píng)定依據(jù)。
G在印刷到50張時(shí)，能夠得到理想的印刷圖象M在印刷到50-100張時(shí)，就能夠得到理想的印刷圖象NG發(fā)生堵塞，即使印刷超過(guò)100張后仍不能夠獲得理想的圖象B.轉(zhuǎn)印油墨在印刷機(jī)的印刷鼓中，處于常溫下(23℃，50％RH)停留一個(gè)月之后，進(jìn)行印刷。視覺管察印刷材料第1張到第20張的后表面。下述標(biāo)準(zhǔn)作為評(píng)定依據(jù)。
G不發(fā)生轉(zhuǎn)印M發(fā)生輕微轉(zhuǎn)印NG轉(zhuǎn)印現(xiàn)象明顯C高溫儲(chǔ)存穩(wěn)定性油墨在70℃下的密封系統(tǒng)中停留一星期或一個(gè)月之后，視覺觀察油墨狀況。下述標(biāo)準(zhǔn)作為評(píng)定依據(jù)。
G乳化劑沒(méi)有發(fā)生分解M油墨發(fā)生微小的懸浮(油墨的滲出)NG乳化劑發(fā)生分解結(jié)果如表1和表2所示。
表1

IN碘值植物油的MA根據(jù)公式(1)計(jì)算出的植物油的最小值。
抗氧劑的RA以植物油的量為基數(shù)，所需抗氧劑的量表2

IN碘值植物油的MA根據(jù)公式(1)計(jì)算出的植物油的最小值。
抗氧劑的RA以植物油的量為基數(shù)，所須抗氧劑的量一因堵塞不能作出評(píng)定。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，所有的樣品均具有儲(chǔ)存穩(wěn)定性，并且在給定條件下存放一段時(shí)間后仍然能夠在打印紙上獲得較好的印刷圖像。另一方面，在對(duì)比實(shí)施例1(公式(1)的系數(shù)為0.07)和對(duì)比實(shí)施例2(公式(1)的系數(shù)為0.08)中，由于水分的蒸發(fā)而引起的油墨粘度的降低不能夠被完全的阻止，并且有轉(zhuǎn)印現(xiàn)象的發(fā)生。在上述兩個(gè)比較實(shí)施例的油墨中，植物油的含量均小于公式(1)的計(jì)算值。在對(duì)比實(shí)施例3中，因?yàn)橛湍锌寡鮿┑暮肯鄬?duì)于植物油含量的不充足，因此，油墨在40℃下停留一個(gè)月后，植物油氧化過(guò)多，并發(fā)生堵塞現(xiàn)象。對(duì)比實(shí)施例4的油墨中相對(duì)于植物油的含量含有過(guò)多的抗氧劑，由于植物油的氧化度小，其氧化程度與水蒸發(fā)量有關(guān)，因此油墨的存放穩(wěn)定性差。進(jìn)一步講，含有過(guò)高碘值的植物油的比較實(shí)施例5和含有過(guò)低碘值的對(duì)比實(shí)施例6，盡管植物油的含量都符合公式(1)，并且都含有必要數(shù)量的抗氧劑，當(dāng)由于植物油的氧化都不能夠得到很好的控制，因此結(jié)果是不理想的。
本發(fā)明的涉及發(fā)明主題的公開的內(nèi)容包含在日本專利No.2001-018705中，它是于2001年1月26日申請(qǐng)的，該公開的全部?jī)?nèi)容，在此作為參考。
值得注意的是，除上述提及內(nèi)容外，在不背離本發(fā)明的新穎和有利的特征的條件下，上述實(shí)施例可以有修改和改變。所有的這些修改和改變都包括在后附的權(quán)利要求中。
權(quán)利要求
1.一種模版印刷用乳化油墨，其特征是含有20-50wt.％的油相和50-80wt.％的水相，乳化油墨的油相中至少含有一種碘值在110-150范圍之間的植物油，其最小含量以wt.％為單位可用下述公式表示植物油最小含量wt.％＝油墨中水含量wt.％×(100/碘值)×0.09；乳化油墨還含有一種抗氧劑，抗氧劑含量在植物油含量的1-10wt.％之間。
2.一種印刷材料，其特征是可以使用如權(quán)利要求1的模版印刷用乳化油墨印刷。
全文摘要
一種模版印刷用乳化油墨,其特征是含有20－50wt.%的油相,50－80wt.%的水相,乳化油墨的油相中至少含有一種碘值在110－150范圍之間的植物油,其最小含量可用下述公式表示:植物油最小含量wt.%=油墨中水含量wt.%×(100/碘值)×0.09;乳化油墨還含有一種抗氧劑,抗氧劑含量在植物油含量的1－10wt.%之間,當(dāng)印刷機(jī)停止運(yùn)行,油墨長(zhǎng)時(shí)間存留在印刷鼓中時(shí),油墨不會(huì)堵塞,也不會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)印現(xiàn)象。發(fā)明還提供了一種印刷材料,可以使用該發(fā)明提供的乳化油墨。
文檔編號(hào)C09D11/02GK1367212SQ0210030
公開日2002年9月4日 申請(qǐng)日期2002年1月7日 優(yōu)先權(quán)日2001年1月26日
發(fā)明者小川博之, 高山秀明 申請(qǐng)人:理想科學(xué)工業(yè)株式會(huì)社