專利名稱：模版印刷用乳液油墨的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及模版印刷用乳液油墨，特別是一種油墨固定性優(yōu)異、印刷密度高且即使在印刷多頁之后印刷密度也較少下降的模版印刷用乳液油墨。
熱敏性模版印刷體系目前能容易迅速地得到優(yōu)質(zhì)印刷品，因為已經(jīng)采用了其中使用熱印刷頭作為具有數(shù)字化圖像處理作用的穿孔設(shè)備的熱敏性模版印刷技術(shù)。因此，該圖像已作為便利的信息處理終端而日益注目。
模版印刷體系的特點(diǎn)是，比起膠印、凹刷和活版印刷體系，可操作性好且簡單，無需任何熟練的操作人員。換句話說，模版印刷體系的優(yōu)點(diǎn)在于，無需任何操作技藝、且在使用結(jié)束之后無需任何特殊的工作，如機(jī)器清洗。即，模版印刷無需任何專業(yè)操作人員，因此非常適用于印刷較少的頁數(shù)。
另外，在使用熱印刷頭的熱敏性模版印刷技術(shù)中，模版中的孔眼的尺寸已標(biāo)準(zhǔn)化，與其中使用紅外光或氙閃光作為熱能源的常規(guī)模版制造方法相比，這有助于控制油墨的轉(zhuǎn)印量。因此，因過量油墨轉(zhuǎn)印出現(xiàn)消色和弄臟之類問題的可能性下降，這樣極大地提高了圖像質(zhì)量。
如上所述，模版印刷體系的優(yōu)點(diǎn)在于，印刷速度快，類似于膠印、凹印和活版印刷體系，而且它容易操作且可安裝成PPC和噴墨打印機(jī)之類的辦公機(jī)器。因此，模版印刷體系的用途迅速擴(kuò)大。
為了提高圖像質(zhì)量，提出將油溶性染料或油溶性染料與顏料的混合物作為著色劑加入油包水(W/O)乳液油墨中，以提高油墨在紙上的固定性并獲得較高的圖像密度(JP-A-06-9912)，將水溶性染料加入水相中以得到?jīng)]有顏色分離的調(diào)色油墨(JP-A-05-117565)，將5.0-12％重量顏料加入油墨中以得到具有高圖像密度和良好固定性的油墨(JP-A-09-328645)，讓乳液油墨包含，例如，平均粒徑為8-30μm的聚酰胺或聚苯乙烯的固體顆?；蛳炓苑老?JP-A-06-116525)，保持分散在油相中的顏料的平均粒徑為0.15-0.4μm、以提高在紙上的固定性和儲存穩(wěn)定性(JP-A-07-179799)等。
這些方案的目的是提高印刷等級，但如果提高顏料含量以增加印刷密度，往往會在油包水(W/O)乳液油墨中出現(xiàn)顏料聚集。如果發(fā)生這種現(xiàn)象，不能獲得由相應(yīng)顏料含量所預(yù)期的顏色，造成印刷密度下降。
此外，油包水(W/O)乳液油墨中的顏料聚集取決于顏料的分散狀態(tài)。分散性差的顏料，如包括酞菁藍(lán)和酞菁綠的酞菁顏料、以及二噁嗪顏料具有大的平均粒徑且包含許多不均勻的粗顆粒。如果使用這些顏料，顏料聚集往往會出現(xiàn)在前述油包水(W/O)乳液油墨中。
如果顏料聚集體生長形成大塊，模版片材的孔眼會發(fā)生堵塞。目前隨著熱印刷頭分辨率的提高，顏料的粒徑需要進(jìn)一步小于30μm。因此，日益需要防止顏料聚集，這樣可盡可能防止模版片材的堵塞，同時保證油墨固定性并保持儲存穩(wěn)定性。
為了提高儲存穩(wěn)定性，提出在生產(chǎn)油墨時，在高剪切速率下，使用例如攪拌葉片或轉(zhuǎn)子定子處理油包水(W/O)乳液油墨，以得到儲存穩(wěn)定性優(yōu)異且溫度依賴性低的油墨(JP-A-06-192606)，將水相乳液的粒徑保持在10μm或更低且分散在油相中的顏料的平均粒徑保持在0.4μm或更低，以獲得在紙上的固定性和儲存穩(wěn)定性(JP-A-07-179799)，以及將油包水型乳液油墨的水相顆粒含量和碳含量的總和保持在基于油墨總重的72％重量或更低，以有效地降低在高溫儲存時的油墨粘度升高(JP-A-09-328645)。但如果該乳液的粒徑為了保持乳液穩(wěn)定而太小，那么又會出現(xiàn)顏料聚集。
另一方面，對于模版印刷用油包水(W/O)乳液油墨，一般保持水相重量與油相重量的高比率(已有許多方案，例如JP-A-61-255967、JP-A-04-132777、JP-A-04-288375、JP-A-05-93161、JP-A-06-33007、JP-A-06-107998、JP-A-07-150091、JP-A-10-245516、等)。但如果提高水相的重量比，也會發(fā)生顏料聚集。
在包含于油相中的顏料的乳液中，即使調(diào)整水相/油相的重量比也似乎不能防止顏料聚集。因此，本發(fā)明的目的是根據(jù)另一指標(biāo)來有效地防止顏料聚集。
為了實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明人已針對各種指標(biāo)深入研究了乳液油墨的物理性能，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，如果水相體積與油相液體組分的體積比率(即，水相體積/油相液體組分的體積)作為一種指標(biāo)，那么可生產(chǎn)出模版印刷用乳液油墨，它具有優(yōu)異的印刷質(zhì)量如印刷密度和固定性，但不會使粗顆?；蚓奂伭?、堵塞穿孔模版片材，即使在已印刷多頁之后。即，本發(fā)明已經(jīng)完成。
本發(fā)明提供了一種模版印刷用乳液油墨，它是一種具有油相和水相的油包水(W/O)乳液油墨，特征在于，水相體積與油相液體組分的體積在23℃下的比率(即，水相體積/油相液體組分的體積)為1.0-3.5。
在用于模版印刷的油包水(W/O)乳液油墨中，水相的加入量一般設(shè)定在較高比例。原因在于這樣可提高各種性能，即，保持小的因油墨溫度變化的粘度變化，升高油墨的滲透速率，增加油墨的結(jié)構(gòu)粘度，防止油墨流出印刷機(jī)，以及降低油墨在將印刷圓筒與印刷介質(zhì)分離時的旋轉(zhuǎn)性。因此，大多數(shù)常規(guī)的油墨具有高水含量。
但已發(fā)現(xiàn)，如果水含量高于在其油相中包含顏料的油包水(W/O)乳液中的某個水平，會發(fā)生顏料聚集。一般來說，最大水含量的狀態(tài)對應(yīng)于就體積而言的最密集填充。但最密集填充包括六角形最密集填充和立方體最密集填充，但實際上并不知道會在各種油包水(W/O)乳液中出現(xiàn)何種最密集填充類型。此外，考慮到最密集填充，假設(shè)填充顆粒，即，油包水(W/O)乳液中的水核是具有相同粒徑的完美球。這樣，油包水(W/O)乳液油墨的最佳水含量可根據(jù)理論值來確定。本發(fā)明人使用體積比作為指標(biāo)對實際的油包水(W/O)乳液油墨進(jìn)行實驗，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，如果水相體積與油相液體組分的體積在23℃下的比率(即，水相體積/油相液體組分的體積)大于3.5，那么包含在油相中的顏料就聚集形成粗顆粒，因此顏料聚集造成顯色效率的下降、固定性的下降以及模版被聚集顆粒的堵塞。還已發(fā)現(xiàn)，如果水相體積與油相液體組分的體積在23℃下的比率(即，水相體積/油相液體組分的體積)低于1.0，那么該油墨不適用于模版印刷，因為如上所述在溫度適應(yīng)性、滲透速率、結(jié)構(gòu)粘度、印刷機(jī)的流出、和旋轉(zhuǎn)性上的改進(jìn)變小。水相體積與油相液體組分的體積比率優(yōu)選為1.0-3.0。
在本發(fā)明中，水相的平均粒徑優(yōu)選為0.1-1.0μm。由于連續(xù)油相的空間取決于水相的粒徑，因此顏料聚集取決于水相的平均粒徑。如果水相的粒徑大，油相不會分成幾部分，這提供使得顏料顆粒能夠存在此空間，這樣顏料聚集不易發(fā)生。但如果水相的粒徑小，可以認(rèn)為，顏料顆粒可存在的空間被分成幾部分，因此具有大平均粒徑的顏料容易聚集。因此，在本發(fā)明中，顏料的平均粒徑優(yōu)選為0.02-1.5μm。另外，如果油相中的顏料含量大，往往容易發(fā)生顏料聚集。因此，在本發(fā)明中，以相對油相總體積的體積比計，顏料含量優(yōu)選為0.19或更低。
本發(fā)明的乳液油墨優(yōu)選包含約10-50％重量的油相和約90-50％重量的水相，更優(yōu)選約25-50％重量的油相和約75-50％重量的水相，且所述油墨可通過在攪拌下將水相滴加到油相中進(jìn)行乳化而制成。
在本發(fā)明中，油相包含液體組分，包括樹脂、溶劑和表面活性劑、以及顏料。
加入樹脂是為了提高溶劑與顏料之間的潤濕性、并保持樹脂和溶劑被顏料良好吸收，這樣可提高乳液油墨的儲存穩(wěn)定性，而且即使該油墨已長期放置，也能防止油墨體系失去平衡。加入它的另一目的是提高油墨中著色劑在紙上的固定性或提高印刷品的整飾效果。樹脂的例子包括醇酸樹脂、酚醛樹脂、馬來樹脂、石油樹脂、等。其中，醇酸樹脂特別優(yōu)選，因為它能夠非常有效地提高對顏料的潤濕性。醇酸樹脂可以進(jìn)行處理，以從中去除低分子量組分，這樣可提高乳液的穩(wěn)定性并消除氣味。
溶劑的例子包括石油溶劑，例如烯烴、液體石蠟和芳烴、植物脂肪如椰子油和棕櫚油、植物油如橄欖油、蓖麻油和亞麻子油、合成油、等。這些溶劑可單獨(dú)或兩種或多種結(jié)合使用。溶劑的加入量可適當(dāng)選擇，以保證油相的粘度調(diào)節(jié)至所需水平。目前從保證安全的角度考慮，最好在選擇溶劑時考慮芳族組分的含量和揮發(fā)性組分的含量。此外，溶劑在選擇時應(yīng)該充分考慮所用樹脂的溶解度，這樣可得到一種穩(wěn)定的乳液體系，它的粘度對溫度的依賴性低，而且即使將該油墨放置在印刷機(jī)中，也不易造成溶劑分離。此外，為了提高樹脂的溶解度，還可以加入溶解助劑。
表面活性劑的例子包括陰離子表面活性劑如金屬皂、高級醇的硫酸酯化鹽以及聚氧亞乙基加成物的硫酸酯化鹽；陽離子表面活性劑如伯-至叔胺鹽和季銨鹽；非離子表面活性劑如多元醇與脂肪酸之間的酯；非離子表面活性劑如脂肪酸的聚氧亞乙基醚、高級醇的氧亞乙基醚、烷基酚聚氧亞乙基醚、脫水山梨醇脂肪酸酯、聚甘油脂肪酸酯的聚氧亞乙基醚、蓖麻油的聚氧亞乙基醚、聚氧亞丙基的聚氧亞乙基醚和脂肪酸的鏈烷醇胺、和類似物。這些物質(zhì)可單獨(dú)或兩種或多種結(jié)合使用。表面活性劑的加入量可根據(jù)所述表面活性劑的摩爾濃度、水相和油相之間的界面面積、以及，根據(jù)情況，油相和固體物質(zhì)如顏料之間的界面面積來確定。
顏料的例子為著色劑，包括有機(jī)顏料如不溶性偶氮顏料、可溶性偶氮顏料、酞菁藍(lán)、染料色淀、異吲哚啉酮、喹吖啶酮、二噁嗪紫和萘環(huán)酮-苝、和無機(jī)顏料如炭黑和二氧化鈦、以及增量劑顏料如白土、滑石、粘土、硅藻土、碳酸鈣、硫酸鋇、氧化鈦、礬土白、硅石、高嶺土、云母和氫氧化鋁。
此外，例如可以將顏料分散劑、抗氧化劑、和另一助劑，包括一種主要包含蠟以調(diào)節(jié)流動性的化合物加入本發(fā)明的油相中，但其量使得該乳液的形成和穩(wěn)定性不受損害。
在本發(fā)明中，水相由水、樹脂的水包油(O/W)乳液、水溶性樹脂、潤濕劑、電解質(zhì)、抗氧化劑和類似物組成。
樹脂的水包油(O/W)乳液的例子包括各種樹脂的乳液，這些樹脂包括聚乙酸乙烯酯、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、乙酸乙烯酯-丙烯酸酯共聚物、聚甲基丙烯酸酯、聚苯乙烯、苯乙烯-丙烯酸酯共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物、偏二氯乙烯-丙烯酸酯共聚物、聚氯乙烯、氯乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、聚氨酯、和類似物。
水溶性樹脂的例子包括聚乙烯醇、甲基纖維素、羧甲基纖維素、羥乙基纖維素、聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙烯-聚乙烯醇共聚物、聚氧化乙烯、聚乙烯基醚、聚丙烯酰胺、阿拉伯樹膠、淀粉、水溶性聚氨酯、等。這些樹脂的加入量優(yōu)選為1-20％重量，更優(yōu)選2-10％重量，以基于乳液油墨總重的固體含量計。如果該量超過20％重量，那么在該油墨長期放置在模版上的情況下，該油墨會在模版的孔眼上成膜并阻止油墨通行。
潤濕劑的例子包括多元醇如乙二醇、山梨醇和甘油、和聚乙二醇。
實施例以下根據(jù)實施例更具體地描述本發(fā)明，但并不局限于此或由其局限。在以下實施例中，“份數(shù)”是指“重量份”實施例1按照表1所示的配方，制備出一種油包水(W/O)乳液油墨。首先，使用砂磨機(jī)將著色劑(銅酞菁)和醇酸樹脂進(jìn)行分散。向分散體中加入錠子油、AF-5溶劑(由Nippon Oil Co.,Ltd.生產(chǎn))和脫水山梨醇一油酸酯，得到一種油相。
此外，將通過向離子交換水中加入乙二醇和硫酸鎂而得到的水相慢慢加入油相，然后攪拌該混合物進(jìn)行乳化，制備出一種用于模版印刷的油包水(W/O)乳液油墨。
在23℃下使用比重計分別測定油相液體組分(除了著色劑的組分)的比重和水相的比重。此外，按照浸漬法，使用比重瓶測定著色劑的真實比重。
著色劑的平均粒徑通過用有機(jī)溶劑稀釋包含著色劑的油相，并使用激光衍射型粒徑分布分析儀(由Shimadzu Corp.生產(chǎn)的SALD-2000A)來測定。
乳液的平均粒徑通過使用掃描電子顯微鏡(低溫體系JSM-6301F，由JEOL Ltd.生產(chǎn))將乳液顆粒照相，處理該圖像，然后計算而得到。
為了評估印刷密度、固定性和堵塞情況，使用模版印刷機(jī)RISOGRApH(注冊商標(biāo))GR377(由RISO KAGAKU CORPORATION生產(chǎn))進(jìn)行實心印刷，然后按照以下方法評估所得印刷品。所用的印刷紙是在23℃和50％的環(huán)境中調(diào)控的中性紙。評估結(jié)果在表2中給出。
印刷密度評估方法將第10和第500份印刷品取樣，然后使用反射型光學(xué)密度計(由Macbeth Corp.生產(chǎn)的RD914)，在印刷品的干燥實心印刷部分測定印刷密度。如果沒有出現(xiàn)堵塞，再繼續(xù)印刷至第3000份印刷品，然后測定印刷品的印刷密度。
固定性評估方法在第500份印刷品的實心印刷部分上，將沾色試驗儀在印刷之后的24小時內(nèi)往復(fù)運(yùn)動5次，用于感性檢查著色劑磨損性。差的固定性表示為×，良好的固定性為○。
堵塞評估方法視覺評估第10份印刷品和第500份印刷品的印刷密度。第500份印刷品的印刷密度明顯較低的情況表示為×，且兩次印刷密度相當(dāng)?shù)那闆r表示為○。
實施例2-4和對比例1-3按照實施例1所述制備出用于模版印刷的油包水(W/O)乳液油墨，只是使用表1列出的配方。
實施例5和對比例4按照實施例1所述制備出用于模版印刷的油包水(W/O)乳液油墨，只是在分散著色劑時，才加入增量劑顏料(碳酸鈣，比重2.57克/厘米3，平均粒徑0.06μm)。
這些油墨按照實施例1所述進(jìn)行評估，結(jié)果在表2中給出。
表1
表2
按照本發(fā)明，由于水相體積與油相液體組分的體積比率(即，水相體積/油相液體組分的體積)被用作指標(biāo)并在23℃下保持在1.0-3.5，優(yōu)選1.0-3.0，因此，可以防止顏料聚集，特別是形狀不均勻且平均粒徑大的有機(jī)顏料、如銅酞菁藍(lán)或二噁嗪紫的聚集，這樣可得到具有良好的印刷密度和固定性、且不會造成堵塞的模版印刷用油包水(W/O)乳液油墨。
權(quán)利要求
1．一種具有油相和水相的模版印刷用油包水(W/O)乳液油墨，它在23℃下的水相體積與油相液體組分的體積比率(即，水相體積/油相液體組分的體積)為1.0-3.5。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的模版印刷用乳液油墨，其中所述比率在23℃下為1.0-3.0。
3．根據(jù)權(quán)利要求1的模版印刷用乳液油墨，其中所述油相液體組分由樹脂、溶劑和表面活性劑組成。
4．根據(jù)權(quán)利要求1的模版印刷用乳液油墨，其中所述油相除了所述液體組分還包含顏料，且以相對油相總體積的體積比計的顏料含量為0.19或更低。
5．根據(jù)權(quán)利要求4的模版印刷用乳液油墨，其中所述顏料的平均粒徑為0.02-1.5μm。
6．根據(jù)權(quán)利要求1的模版印刷用乳液油墨，其中所述水相的平均粒徑為0.1-1.0μm。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種能夠防止顏料聚集并因此油墨固定性優(yōu)異、印刷密度高、且印刷密度即使在印刷多頁之后也較少下降的模版印刷用乳液油墨。該乳液油墨在23℃下的水相體積與油相液體組分的體積比率(即，水相體積/油相液體組分的體積)為1.0－3.5。所述油相液體組分由樹脂、溶劑和表面活性劑組成。所述油相包含與油相總體積的體積比為0.19或更低的顏料。所述顏料的平均粒徑為0.02－1.5μm。所述水相的平均粒徑優(yōu)選為0.1－1.0μm。該油墨適合包含形狀不均勻且平均粒徑大的有機(jī)顏料，如銅酞菁藍(lán)和二噁嗪紫的顆粒。
文檔編號C09D11/02GK1316473SQ0111248
公開日2001年10月10日 申請日期2001年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2000年4月6日
發(fā)明者小川博之, 奧田貞直, 山田弘道 申請人:理想科學(xué)工業(yè)株式會社