專利名稱：低粘性可水洗的石印印刷油墨的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及低粘性可水洗的石印印刷油墨組合物。
相關(guān)技術(shù)描述為了消除印刷車間的揮發(fā)性有機(jī)化合物(″VOC″)，人們正在試圖尋找通用的水基和油基油墨的替用品。有用的水基苯胺印刷油墨的實(shí)例參見(jiàn)US 4,173,554和R.H.Leach及R.J.Pierce編著的″The Printing InkManual″一書，第5版，571-576頁(yè)，(Blueprint，1993)。有用的水基凹板印刷油墨的實(shí)例參見(jiàn)US 4,954,556和5,098,478。
對(duì)于油墨配方設(shè)計(jì)師來(lái)說(shuō)，石印印刷方法始終存在著獨(dú)特的挑戰(zhàn)性，因?yàn)檫@種方法利用石印印版，其中圖文區(qū)和非圖文區(qū)處在圖文載體的相同平面上，并且同時(shí)利用兩種流體來(lái)確保油墨只附著在圖文區(qū)而不附著在空白印版區(qū)上。在通用的石印印刷方法中，印版在用油基油墨上墨之前要打濕。通常，濕法使用水或者水性潤(rùn)版液，比如美國(guó)專利3,877,372；4,278,467；和4,854,969中描述的那些。在打濕時(shí)，水在印版的親水性區(qū)域(非圖文區(qū))上形成膜，但是在印版的親油性區(qū)域(圖文區(qū))上卻縮小成微小的液滴。當(dāng)包含有油基油墨的油墨輥通過(guò)打濕的印版時(shí)，它沒(méi)有能力印色到被水膜覆蓋的區(qū)域(非圖文區(qū))，但是卻將乳化斥水區(qū)域(圖文區(qū))上的液滴，從而使這一區(qū)域調(diào)色。在″膠版印刷″的過(guò)程中，在印版上印色的影像不直接印到承印紙上，而是首先″膠印″到橡膠墊上，然后再由橡膠墊轉(zhuǎn)印到承印紙上。在印刷過(guò)程中確定并保持準(zhǔn)確的油墨/水平衡是很關(guān)鍵的，這需要高水平的技術(shù)。這是這種印刷方法與苯胺印刷法和凹板印刷法相比的若干缺點(diǎn)之一。此外，通常用于通用的石版印刷方法中的油基油墨和水性潤(rùn)版液包含相當(dāng)大量的不希望的VOC，通常為30-45％。另外，用于洗滌印刷機(jī)的清洗液也可能包含VOC。
美國(guó)專利3,356,030公開(kāi)了水基印刷油墨在使用″無(wú)水″石印印版(即，其非圖文區(qū)被固化的熱固性有機(jī)硅樹脂涂層涂覆)的平版印刷中的用途。但是，該方法需要使用與水性潤(rùn)版液相對(duì)的揮發(fā)性烴，其將用于涂敷非圖文區(qū)并在連續(xù)印刷之間再施用。不幸的是，使用揮發(fā)性烴潤(rùn)版液破壞了使用水基油墨組合物的主要目的，即，破壞了在印刷過(guò)程中避免或者消除VOC逸散的目的。
二十世紀(jì)八十年代，再次出現(xiàn)對(duì)″無(wú)水″石印印刷感興趣的潮流。有關(guān)無(wú)水印版和其方法的詳細(xì)情況可以參見(jiàn)美國(guó)專利5,370,906和5,417,749。DE 41 19 348A1涉及一種使用水基印刷油墨的沒(méi)有濕氣的膠印法。其中描述的油墨是一種將粘附于親水性材料、但不粘附于疏水性材料上的油墨，其包含染料、水、5％-50％的水溶性大分子粘合劑、和吸濕性液體，優(yōu)選多元醇。
制備石印印刷油墨的方法參見(jiàn)US 5,431,721，其中在大量脂肪酸酯油的存在下，用可用水稀釋的短油醇酸樹脂對(duì)松香進(jìn)行改性，從而增強(qiáng)了用這種改性松香制備的油墨的可水洗性。這些油墨存在的問(wèn)題是大量分子量約為300的脂肪酸酯油對(duì)于印刷后緊接著的油墨的粘臟和干燥性能不利，特別是當(dāng)不使用加熱的時(shí)候。另外，用于該方法的短油醇酸樹脂不是最有效的水可分散試劑，因此會(huì)導(dǎo)致油墨具有差的可水洗性，除非使用強(qiáng)堿性的介質(zhì)(pH值為10.5-13)。但是，這將會(huì)對(duì)印刷方法中使用的壓輥和印版產(chǎn)生腐蝕。
已經(jīng)有人提出了其他的方法，即使用濕度可調(diào)室(US 5,725,646)或者特殊的再潤(rùn)濕劑來(lái)防止水分從印輥上蒸發(fā)(US 6,444,021)。再潤(rùn)濕劑影響油墨的適印性，因?yàn)樗鼈冊(cè)诓患訜釙r(shí)不能有效地干燥，因此將其用于印刷時(shí)成本更昂貴。另外，為了實(shí)現(xiàn)油墨的希望的粘性穩(wěn)定性，這些組合物中需要較高濃度的濕潤(rùn)劑或者再潤(rùn)濕劑。此外，在US6,444,022中，水基石印油墨使用某些亞麻子油改性的樹酯和濕潤(rùn)劑，這樣就不再需要與US 5,725,646中所述水基油墨有關(guān)的濕度可調(diào)室，但是油墨卻依然存在光澤度和干燥問(wèn)題。
因此，需要一種具有低VOC含量的可水洗的石印油墨組合物，其中不使用濕潤(rùn)劑，可保持優(yōu)良的適印性，比如優(yōu)良的粘性和動(dòng)態(tài)粘度性能，并且具有高光澤度，在印刷之后緊接著處于室溫下時(shí)不會(huì)產(chǎn)生任何調(diào)色或者粘臟問(wèn)題。
發(fā)明概述現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過(guò)使用一種石印印刷油墨可以實(shí)現(xiàn)上述目的，這種石印印刷油墨由分散在不可用水稀釋的油和可用水稀釋的油的油混合物中的水不溶性松香樹脂、顏料和pH中和劑組成。
發(fā)明詳述根據(jù)本發(fā)明，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)一種可用水稀釋的油/聚酯和不可用水稀釋的油/聚酯，比如亞麻籽基醇酸樹脂的組合可用于分散通用的具有低和高酸值組合的水不溶性松香樹脂，從而提供具有穩(wěn)定的低等級(jí)粘性的油墨清漆。當(dāng)這些清漆同適當(dāng)?shù)念伭仙鼗旌蠒r(shí)，可生成VOC含量低的可水洗的石印印刷油墨，其具有優(yōu)良的粘性和動(dòng)態(tài)粘度以及用于印刷的光澤度。
水不溶性松香樹脂水不溶性松香樹脂由用雙官能的不可用水稀釋的油/聚酯和可用水稀釋的油/聚酯、醇酸樹脂等的混合物改性的松香樹脂制成。水不溶性松香樹脂由低和高酸值的樹脂組成。低酸值樹脂的酸值最多為約45。高酸值樹脂的酸值為約45-約400。合成的水不溶性松香樹脂由最高為約90％的低酸值樹脂和最高為約10％的高酸值樹脂組成，或者其份數(shù)比為低于1份的高酸值樹脂比約9份的低酸值樹脂。水不溶性松香樹脂也可以包括少量的自由流動(dòng)的清漆。該量將根據(jù)清漆或者油墨所需的流動(dòng)性的變化而標(biāo)化，這在本領(lǐng)域技術(shù)人員的判斷能力范圍之內(nèi)。
提議使用的水不溶性松香樹脂包括，但是不局限于，酚醛樹脂、馬來(lái)酸樹脂、反丁烯二酸樹脂、季戊四醇樹脂、烴樹脂、和/或其混合物，水不溶性樹脂、水溶性聚酰胺樹脂、松香樹脂、松香鹽、妥爾(toll)油樹脂、甲基丙烯酸樹脂、苯乙烯-丙烯酸樹脂、聚苯乙烯磺酸及其鹽、以及由選自丙烯酸酯、脂肪酸酯、甲基丙烯酸酯、多元醇的丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、乙烯基苯乙烯、醋酸乙烯酯的單體制備的丙烯酸或者乙烯基乳液聚合物、和其混合物。松香樹脂可以是膠凝的和/或自由流動(dòng)的樹脂。優(yōu)選的松香樹脂是Filtrez 615，F(xiàn)iltrez 681，Albertol KP410，Albertol KP700，Albertol KP767，所有這些都是由Akzo-Nobel Chemicals，Inc.，Chicago，II制造的。上述松香樹脂是高分子量改性松香樹脂的代表，這些樹脂與礦物油具有低相容性，可溶于樹脂酸(2-乙基己基)酯、脂肪酯酸基油中?？梢允褂酶鞣N其他的通用松香樹脂，它們對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是很容易知曉的。
油混合物已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，可以少量使用各種環(huán)境可接受的不可用水稀釋的油，比如脂肪酸酯油，特別是樹脂酸(2-乙基己基)酯，脂肪酯酸基油和Magiesol油，比如Magie Sol 62(Magie Brothers Oil，F(xiàn)ranklin Park II制造)等，以便調(diào)節(jié)可水洗的石印印刷油墨組合物的流動(dòng)性和粘度。這些不可用水稀釋的油具有低的分子量(低于300)，并且很容易被承印物吸附以得到快速固化和干燥的油墨。來(lái)溶解水不溶性松香樹脂時(shí)，不可用水稀釋的油和/或聚酯以其未反應(yīng)的形式使用。如果所得油墨清漆的粘度高，則可以使用油量來(lái)調(diào)節(jié)并促進(jìn)可制造性和適印性。
本發(fā)明可水洗的石印印刷油墨組合物包含由可用水稀釋的油和不可用水稀釋的油組成的油混合物。可用水稀釋的油和/或聚酯混合物包括各種二醇或者聚乙二醇和亞麻籽或者其他植物油的反應(yīng)產(chǎn)物。它們也可以包括蓖麻醇酸鋰、鄰苯二甲酸酐和磷酸三苯酯。用于本發(fā)明的其他可用水稀釋的油包括但是不局限于改性或者未改性的油、亞麻籽油、橄欖油、蓖麻油、大豆油、其他植物油、及其混合物。優(yōu)選的可用水稀釋的油/聚酯是改性的亞麻籽油，比如DV 1469、DVPED200(兩者均由Reichold Inc.，Durham，NC制造)；醇改性的亞麻籽油，比如Resydrol Val 5227W(由Akzo-Nobel Chemicals，Inc.，Chicago，II.制造)；馬來(lái)化亞麻籽油，比如Maleinized ARLO(由Degan Oil，Jersey City，NJ制造)和用甲氧基醇改性的亞麻籽油，比如Maleated ARLO(由SunChemical，F(xiàn)t.Lee，NJ制造)?？捎盟♂尩挠?聚酯可以直接加入到組合物中或者包含在顏料物流中(最高為50％的顏料物流可以含有可用水稀釋的油/聚酯)。本發(fā)明不可用水稀釋的油/聚酯混合物包括，但是不局限于，脂肪酸酯油類和MagieSol油，比如Magie Sol 62(由MagieBrothers制造)，改性的大豆油，鄰苯二甲酸酯油，樹脂酸酯，石油潤(rùn)滑油，和其混合物。優(yōu)選的不可用水稀釋的油包括石油基油，比如MagieOil 500和Magie Sol 62，兩者均由Magie Brothers Oil，F(xiàn)ranklin Park，ll制造；脂肪酸酯油，如Nirez 9012，由Arizona Chemicals，Jacksonville，F(xiàn)l.制造；鄰苯二甲酸酯油，比如Estisol 256和Estisol 312，兩者均由Haltermann GmbH，Hamburg，Germany制造；樹脂酸酯油，比如2EH樹脂酸酯，由Chemol，Inc.，Greensboro，NC制造；以及改性的大豆油，比如Vikoflex，由Elf-Atochem，King of Prussia，Pa.制造。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常將知道怎樣改變石印油墨組合物中可用水稀釋的和不可用水稀釋的油/聚酯的量和比值，以獲得特定的油墨組合物希望的粘性和動(dòng)態(tài)粘度。
顏料可以引入到松香樹脂油墨載體中的顏料包括所有通常使用的那些顏料和任何可以粘結(jié)到松香樹脂上并使得得到的樹脂酸鹽化顏料以任何通用的方式分散、碾壓、混合、共混、或者溶解到形成的油墨組合物中的染料、顏料、填充劑等。除了顏料之外，組合物還可以包含用作顏料粘合劑樹脂的通用樹脂的共混物。通用的顏料粘合劑樹脂可以包括由FitzChemicals Corporation，Elmhurst，Illinois，U.S.A.以商標(biāo)GAXTM銷售的那些產(chǎn)品。這種顏料的實(shí)例包括下表中所列的色度指數(shù)顏料(C.l.Pigments)
顏料可以以干燥粉末、流體、壓縮餅或者水基分散液的形式加入到石印印刷油墨組合物中。
pH中和劑本發(fā)明的組合物還包含中和劑，用于中和水不溶性樹脂的pH值，這種中和劑在性質(zhì)上呈酸性或者堿性。pH中和劑也可以溶解高酸值的水不溶性松香樹脂。酸性pH的中和劑選自伯胺、仲胺和/或叔胺，比如單乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、N-二甲基己胺、二甲基乙醇胺、甲基二乙醇胺、聚乙烯亞胺、三乙醇胺、丙二胺、環(huán)己胺、己二胺、脲、二丁胺、二亞乙基三胺、和其混合物。優(yōu)選的酸性pH中和劑包括單乙醇胺和氫醌。上述pH中和劑是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可能使用的各種堿性和酸性pH中和劑的典型選擇。
添加劑本發(fā)明可水洗的石印印刷油墨中也可以引入水作為油墨組合物的流變學(xué)和/或表面能改性劑并用于增強(qiáng)油墨的可水洗性。水可以是額外加入的組分，或者可以來(lái)自于組合物中的一種其他組分，比如為來(lái)自于顏料物流或者壓縮餅的殘余水。
可水洗的石印印刷油墨也可以包括非離子表面活性劑，其選自油墨以及與油墨有關(guān)的應(yīng)用領(lǐng)域中習(xí)慣性使用的任何非離子表面活性劑。非離子型表面活性劑可以存在于本發(fā)明油墨組合物中的量使得總組合物的動(dòng)態(tài)表面張力大約為20-約40達(dá)因/厘米。適當(dāng)?shù)姆请x子型表面活性劑的實(shí)例包括炔烴鄰二醇、乙氧基化的二醇、脫水山梨糖醇酯、和其混合物。特別優(yōu)選的是乙氧基化的炔烴鄰二醇。優(yōu)選的表面活性劑包括，例如由Air Products and Chemicals，Inc.，Allentown，Pennsylvania，U.S.A.制造的SURFYNOLO和由BYK Chemie，Wesel，Germany制造的DISPERBYKO。
油墨也可以包含粘土，比如天然粘土，或者人造粘土，比如人造層狀硅酸鹽或者鋰蒙脫石，或者其混合物。適當(dāng)?shù)娜嗽煺惩涟ǔ食赡z型或者成溶膠型的粘土，不過(guò)優(yōu)選成凝膠型粘土。用于本發(fā)明的適當(dāng)?shù)娜嗽煺惩涟ê铣射囋硎?一種人造的層狀硅酸鹽)，其可得自例如Laporte Industries，Ltd.，United Kingdom。當(dāng)存在于本發(fā)明中時(shí)，粘土的用量足以使油墨組合物具有希望的流變性能。
油墨組合物也可以包含另外的添加劑，比如但是不局限于，蠟，例如Jon Wax 26、Jon Wax 120(得自S.C.Johnson & Sons，Inc.，Racine，Wisconsin，U.S.A.)，或者Van Wax 35(得自Vantage，Garfield，New Jersey，U.S.A.)；改性劑，例如消泡劑，比如Resydrol(得自Vantage)；Carbowet990(得自Vantage)；氣霧劑(得自Mcintyre，Chicago，Illinois，U.S.A.)。最后，油墨組合物還可以包括醇，比如正丙醇、異丙醇、丙二醇、乙二醇單丁醚、或者乙二醇；殺菌劑；pH穩(wěn)定劑；脂肪酸酯；膠凝劑；干燥劑；分散劑；和增稠劑，比如acrysol RM-825(得自Rohm and Haas，Philadelphia，Pennsylvania，U.S.A.)。
印刷油墨組合物本發(fā)明可水洗的石印印刷油墨組合物包含30％-約50重量％的水不溶性松香樹脂，其分散在不可用水稀釋的油和/或聚酯與可用水稀釋的油和/或聚酯的混合物中。該組合在160-260℃(濕潤(rùn)的或者干燥的)下烘烤大約15-30分鐘。正如先前提到的那樣，松香樹脂的酸值可以為0-200或者更高。不可用水稀釋的和/或可用水稀釋的油的混合物對(duì)于松香樹脂具有“高溶解力”。油墨組合物也包含pH中和劑、顏料和任選最高為約25重量％的水。還可以加入的物質(zhì)包括非離子型表面活性劑和蠟，其中非離子型表面活性劑的量足以使總組合物的動(dòng)態(tài)表面張力降低約20-約40達(dá)因/厘米。為了獲得希望的可印刷性能，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員通常將知道對(duì)印刷油墨組合物的以上各個(gè)組分的量進(jìn)行變化。
印刷油墨組合物可以包含最高約90重量％量的水不溶性松香樹脂。優(yōu)選松香樹脂的存在量最高為約60重量％，最優(yōu)選松香樹脂的存在量為約12重量％-約35重量％。為了獲得對(duì)特定的油墨組合物來(lái)說(shuō)希望的粘性和流變性，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將知道對(duì)油墨組合物中松香樹脂的量進(jìn)行變化。
油混合物可以包含最高為約70％可用水稀釋的油和最高為約90％不可用水稀釋的油。油混合物中可用水稀釋的油與不可用水稀釋的油的比例可以是至少1份可用水稀釋的油比9份不可用水稀釋的油。優(yōu)選油混合物的存在量高達(dá)約70重量％，更優(yōu)選油的存在量高達(dá)約45重量％，最優(yōu)選油的存在量為約15重量％-約45重量％。
一般說(shuō)來(lái)，優(yōu)選水不溶性松香樹脂與顏料的比例在約1份顏料比約8份水不溶性松香樹脂到約1份顏料比約1份水不溶性松香樹脂的范圍之內(nèi)(約1∶8-約1∶1份)。更優(yōu)選顏料與水不溶性松香樹脂的比例為大約1份顏料比約4份水不溶性松香樹脂(約1∶4份)?？偟恼f(shuō)來(lái)，顏料最高可以占總組合物的約50重量％。
優(yōu)選，顏料在油墨組合物中的存在量最高為約40重量％，更優(yōu)選顏料的存在量最高為約30重量％。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將知道，存在于本發(fā)明油墨組合物中的顏料的量將要根據(jù)幾種因素，包括最終產(chǎn)物的希望的不透明度而進(jìn)行變化。
優(yōu)選，油墨組合物中pH中和劑的存在量最高為約10重量％，更優(yōu)選pH中和劑的存在量最高為約8重量％。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將知道，pH中和劑的量要根據(jù)希望的油墨粘度和流變性能而變化。
雖然引入到印刷油墨組合物中的水量可以最高為約25重量％，但優(yōu)選的量最高為約10重量％，更優(yōu)選其量最高為約5重量％。
預(yù)計(jì)，所選定的非離子表面活性劑可以以約0.1重量％-約5重量％的量存在于油墨組合物中。優(yōu)選非離子表面活性劑在油墨組合物中的存在量為約0.1重量％-約2重量％。
優(yōu)選，選定的粘土以最高為約10重量％，或者最高為約5重量％的量存在。
最終的油墨組合物可用水(pH值＝8)或者弱堿性洗滌劑，比如ZEP(ZEP公司制造)、或者用含有可分散表面活性劑的水洗。此外，由于這些油墨組合物具有適當(dāng)?shù)牧髯冃阅埽虼丝色@得高的光澤度(40-70)。根據(jù)組合物的不同，可以存在不同量的VOC。因此，可以制備出具有低于15重量％或者10重量％，或者5重量％，乃至低于1重量％VOC的油墨，其仍然可保持合理的粘性。
油墨組合物的物理性能包括粘性在11-23之間(1200rpm和90°F下)，tan(用于確定光澤度變化的粘性-彈性流體)為約2，粘度在48Pas(在100s-1下)范圍內(nèi)。但是，粘度較高或較低都是可能的。另外，在受控應(yīng)力粘度計(jì)中的連續(xù)流動(dòng)實(shí)驗(yàn)表明，根據(jù)施加于0.1-100s-1剪切率區(qū)域上的H-B模型所測(cè)，具有優(yōu)良光澤度的油墨組合物，其屈服應(yīng)力為0-100Pa。但是，流變參數(shù)的數(shù)值范圍并不局限于這里所報(bào)道的值。
本發(fā)明可水洗的油墨組合物干燥快速，其干燥速率可與用通用的潤(rùn)版液油基溶劑油墨系統(tǒng)所獲得的干燥速率相比，并且其粘性低，揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)的放出量低，光澤度高。在室溫下0-5分鐘后油墨組合物不會(huì)粘臟，這與使用溶劑且VOC含量高的油墨相當(dāng)。因此，本發(fā)明的油墨會(huì)與通用的溶劑基油墨一樣快速干燥，同時(shí)在制備時(shí)對(duì)環(huán)境更安全。相對(duì)于溶劑基油墨來(lái)說(shuō)，它們還更軟，因此在制造過(guò)程中可以更容易地操作，而且在保持優(yōu)良光澤度的同時(shí)具有優(yōu)良的適印性，而不會(huì)產(chǎn)生邊緣翹起或拉紙現(xiàn)象，并且在與通用的溶劑基油墨相比較時(shí)具有優(yōu)良的抗褪色性和擠壓穩(wěn)定性。另外，本發(fā)明的油墨可以用通用的多輥系統(tǒng)轉(zhuǎn)印并且當(dāng)受到動(dòng)態(tài)應(yīng)力時(shí)會(huì)保持開(kāi)放狀態(tài)，從而與現(xiàn)有技術(shù)的油墨相比具有改進(jìn)的印輥穩(wěn)定性。使用油墨組合物印刷的最終產(chǎn)物的凝固時(shí)間可以由最高5分鐘變化到最高15-20分鐘?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，一般說(shuō)來(lái)，最終的印刷油墨組合物在承印物上的高光澤度在快速凝固速度時(shí)可以得到保持，并且在相同的時(shí)幀中可以實(shí)現(xiàn)優(yōu)良的粘臟。
本發(fā)明可水洗的油墨組合物將通過(guò)以下非限定性實(shí)施例得以進(jìn)一步說(shuō)明，其中所有的組分份數(shù)和百分比均以重量計(jì)并以組合物的總重量為基礎(chǔ)，除非另有陳述。
實(shí)施例1(對(duì)比)由以下所示的組分制備對(duì)比的可水洗石印印刷油墨(只包含可用水稀釋的油，而不是油混合物)
在攪拌條件下，將45ml 0.1M硫酸亞鐵(4-水合物)和45ml 0.2M硫酸鐵(n-水合物，n約為10.38)的酸性混合物溶液以速率0.7ml/min滴加入所得溶液中。滴加后，將其在不斷攪拌條件下進(jìn)一步反應(yīng)2小時(shí)。
形成薄膜后，將其用足夠多的純水通過(guò)潷析洗滌以除去電解質(zhì)。將粉末經(jīng)固液分離取出，并在110℃下干燥8小時(shí)。如此干燥后，將其在氮?dú)鈿夥障略谛D(zhuǎn)管式爐中在650℃下加熱，得到二氧化硅/二氧化鈦/赤鐵礦涂布的鋁粉B。
如此獲得的粉末B為鮮艷的黃色，其在606nm處具有70％反射峰。
第1至第5層的各層薄膜厚度、薄膜涂布粉末反射光譜曲線的峰波長(zhǎng)、峰高度(H)、半峰寬度值(W)和比例(H/W)在表2中給出。
表2
(配制涂料組合物)將如下組分按下面的共混比例配制為涂料組合物。
實(shí)施例3(對(duì)比)使用Miehle印刷機(jī)將實(shí)施例1的對(duì)比油墨印刷在涂覆承印物上。使用Tackmaster 92(Kershaw Instrumentation，Swedsboro，NJ制造)測(cè)定油墨的粘性，其中Tackmaster 92以1200rpm的速度操作，操作溫度為70°F。下面列出這些試驗(yàn)結(jié)果表II
施印的承印物在室溫下干燥15-20分鐘，得到的光澤度最多為45-50。品紅色印刷紙張(D、E和F)在卷筒溫度為270°F時(shí)在3-4分鐘內(nèi)不粘指，當(dāng)卷筒溫度為150°F時(shí)，在15-20分鐘內(nèi)具有最低的粘性。但是，品紅色印刷紙張的粘度很高。相反，青色印刷紙張(A、B、C和G)則具有較低的粘度，但是卻具有較高的粘性，這破壞了印刷的有效性。所述油墨可用ZEP公司制造的ZEP清洗液洗。
Miehle印刷試驗(yàn)表明了制備具有極低VOC(＜5％)的快干可水洗系統(tǒng)的可能性。但是，仍然需要具有低粘性的干燥更快的油墨，因此使用可用水稀釋的和不可用水稀釋的油的混合物繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
實(shí)施例4由以下所示組分制備可水洗的石印印刷油墨
表III
(a)Albertol KP410(32.3重量％)(由Akzo-Nobel Chemicals，Inc.，Chicago，II.制造，一種可熔酚醛樹脂改性的松香樹脂)，處于Estisol256(67.7重量％)(由Haltermann GmbH，Hamburg，Germany制造，2-乙基己酸酯椰子油)中。
(b)Albertol KP410(重量％)(由Akzo-Nobel Chemicals，Inc.，Chicago，II.制造，一種可熔酚醛樹脂改性的松香樹脂)，處于Estisol 256(重量％)(由Haltermann GmbH，Hamburg，Germany制造，2-乙基己酸酯椰子油)和DV 1469(重量％)(由Reichold Inc，Durham，NC制造，一種改性的亞麻籽油)中。
(c)Albertol KP410(重量％)(由Akzo-Nobel Chemicals，Inc.，Chicago，II.制造，一種可熔酚醛樹脂改性的松香樹脂)，處于Estisol 256(重量％)(由Haltermann GmbH，Hamburg，Germany制造，2-乙基己酸酯椰子油)和Vikoflex(重量％)(由Elf-Atochem，King of Prussia，PA制造，一種改性的大豆油)中。
(d)Filtrez 681(重量％)(由Akzo-Nobel Chemicals，Inc.，Chicago，II.制造，一種酚醛改性的松香酯)，處于Estisol 256(重量％)(由HaltermannGmbH，Hamburg，Germany制造，2-乙基己酸酯椰子油)和DVPED200(重量％)(由Reichold Inc，Durham，NC制造，一種改性的亞麻籽油)中。
(e)Albertol KP410(重量％)(由Akzo-Nobel Chemicals，Inc.，Chicago，II.制造，一種酚醛改性的松香酯)，處于Estisol 312(重量％)(由HaltermannGmbH，Hamburg，Germany制造，2-乙基己基酯油)和DV 1469(重量％)(由Reichold Inc，Durham，NC制造，一種改性的亞麻籽油)中。
(f)單乙醇胺，由Dow Chemical，Midland，Mi.制造，一種胺。
實(shí)施例5使用Miehle印刷機(jī)將實(shí)施例4的包含可用水稀釋的和不可用水稀釋的油的混合物的油墨組合物施印到承印物上。使用如實(shí)施例3所述的Tackmaster 92測(cè)定粘性。結(jié)果如下所示表IV
油墨中揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)的含量通常低于15重量％，并且在Miehle印刷機(jī)上不發(fā)生調(diào)色。將油墨立即在270°F的Sinvatrol烘箱溫度(卷筒溫度為65℃)下固定在施印的承印物上。實(shí)施例4制備的油墨總的說(shuō)來(lái)，其粘性基本上比對(duì)比實(shí)施例1-3中只含有可用水稀釋的油的油墨粘性要小。另外，與光澤度改進(jìn)的對(duì)比實(shí)施例1-3的固著性能相比，實(shí)施例4的油墨顯示出優(yōu)良的固著性能。
實(shí)施例6如下所示，使用不同的松香樹脂和油混合物制備可水洗的品紅色印刷油墨組合物。
表V
(a)Albertol KP700(45重量％)(由Akzo-Nobel Chemicals，Inc.，Chicago，II.制造，一種高分子量的改性松香樹脂，在礦物油中的相容性低)，處于樹脂酸(2-乙基己基)酯(55重量％)(一種脂肪酸酯酸基油)中。
(b)Albertol KP 767(45重量％)(由Akzo-Nobel Chemicals，Inc.，Chicago，II.制造，一種分子量極高的改性松香樹脂，在礦物油中的相容性極低)，處于樹脂酸(2-乙基己基)酯(55重量％)(一種脂肪酸酯酸基油)中。
(c)Resydrol Val 5227W，由Akzo-Nobel Chemicals，Inc.，Chicago，II.制造，一種醇改性的亞麻籽油。
(d)Maleinized Tung Oil，由Degen Oil，Jersey City，NJ制造。
(e)DV 1469，由Reichold Inc，Durham，NC制造，一種改性的亞麻籽油。
(f)Maleinized ARLO，由Degen Oil，Jersey City，NJ制造，一種馬來(lái)酸化的亞麻籽油。
(g)Maleated ARLO，由Sun Chemical，Carlstadt，NJ制造，一種用甲氧基醇改性的亞麻籽油。
(h)氫醌，由Akzo-Nobel Chemicals，Inc.，Chicago，II.制造，一種胺。
實(shí)施例7使用Miehle印刷機(jī)將上述實(shí)施例6的油墨印刷在涂覆承印物上。如實(shí)施例3所述測(cè)定粘性。使用ExRite密度計(jì)(由ExRite of Granville，Mi.制造)測(cè)定打印密度。這些結(jié)果如下所示
可以看出，實(shí)施例6油墨的粘性與通用的溶劑基油墨相比基本上得以降低，并且其粘度優(yōu)良。另外，實(shí)施例6油墨的固著、干燥和光澤度性能可與通用的溶劑基油墨(具有高的VOC含量)相比。具體地說(shuō)，實(shí)施例6的油墨在使用涂敷和未涂覆的承印物時(shí)在與溶劑基油墨相同的時(shí)幀內(nèi)不會(huì)產(chǎn)生粘臟。此外，油墨的干燥時(shí)幀與對(duì)通用的溶劑基油墨所期待的時(shí)幀相同，并且按照光澤度的變化得到的tan(δ)為1-2。所述油墨的光澤度也比通用的溶劑基油墨要好，并且在印刷時(shí)不會(huì)發(fā)生調(diào)色現(xiàn)象或者是不會(huì)觀察到邊緣翹起現(xiàn)象。如實(shí)施例3所述，對(duì)印刷機(jī)上的油墨進(jìn)行洗滌，觀察到油墨具有優(yōu)良的可水洗性。
總的說(shuō)來(lái)，用于配制實(shí)施例6油墨的下層清漆(不含顏料的松香樹脂和油混合物)對(duì)于脂肪酸單酯具有很低和極其低的相容性，與此同時(shí)具有高的粘度和分子量。油墨的粘性低達(dá)8-10。一般說(shuō)來(lái)，油墨提供的粘度比通用的溶劑基油墨更高。
在使用的油混合物中，用醇改性的亞麻籽油(實(shí)施例7C)顯示出比馬來(lái)化桐油(實(shí)施例7B、7G、7H、和7L)更優(yōu)越的性能。改性的亞麻籽油(實(shí)施例7D和7E)在不降低油墨的光澤度和可水洗性的同時(shí)在低粘性方面獲得最好的結(jié)果。用醇改性的馬來(lái)酸化亞麻籽(實(shí)施例7A)顯示最好的可水洗性。
實(shí)施例8由以下所示的組分制備可水洗的石印印刷油墨
(a)Albertol KP700(45重量％)(由Akzo-Nobel Chemicals，Inc.，Chicago，II.制造，一種高分子量的改性松香樹脂，在礦物油中的相容性低)，處于樹脂酸(2-乙基己基)酯(55重量％)(一種脂肪酯酸基油)中。
(b)DV 1469，由Reichold Inc，Durham，NC制造，一種改性的亞麻籽油；Resydrol Val 5227W，由Akzo-Nobel Chemicals，Inc.，Chicago，II.制造，一種醇改性的亞麻籽油。
(c)2EH Tallate，由Chemol Inc.Greensboro，NC制造，2-乙基己基樹脂酸酯，用作不可用水稀釋的油。
(d)MEA，由Dow Chemical，Midland，Mi.制造，單乙醇胺，一種胺。
在各種印刷機(jī)上試驗(yàn)實(shí)施例8的油墨，所述印刷機(jī)包括Komori40，Heidelberg SM 74，Mitsubishi和OMCSA印刷機(jī)。典型的印刷試驗(yàn)得到1,000-160,000印刷品。在開(kāi)始時(shí)沒(méi)有觀察到著色或者拉紙現(xiàn)象，這使得紙張浪費(fèi)較少。當(dāng)同時(shí)使用涂敷和未涂覆的承印物時(shí)，印刷品不形成粘臟，這可與通用的溶劑基油墨相比。油墨的光澤度水平與通用的溶劑基油墨所提供的相同。油墨允許使用空氣干燥的水基涂料，因?yàn)樗鼈兊腣OC含量低。最后，如實(shí)施例3所述，將油墨從印刷機(jī)上洗滌下來(lái)，觀察到油墨具有優(yōu)良的可水洗性。
本領(lǐng)域技術(shù)人員將懂得，在不背離本發(fā)明的廣義構(gòu)思情況下，可以對(duì)上述實(shí)施方案進(jìn)行改變。因此，應(yīng)該理解，本發(fā)明不局限于所公開(kāi)的特定實(shí)施方案，而是想覆蓋屬于如附加權(quán)利要求中定義的本發(fā)明的精神和范圍的(所有)改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種可水洗的石印印刷油墨組合物，其包括(a)水不溶性松香樹脂；(b)可用水稀釋的油和不可用水稀釋的油的油混合物；(c)顏料；和(d)pH中和劑。
2.權(quán)利要求1的組合物，其中水不溶性松香樹脂的存在量最高為約90重量％。
3.權(quán)利要求1的組合物，其中水不溶性松香樹脂的存在量最高為約60重量％。
4.權(quán)利要求1的組合物，其中水不溶性松香樹脂的存在量最高為約45重量％。
5.權(quán)利要求1的組合物，其中水不溶性松香樹脂是低酸值的松香樹脂和高酸值的松香樹脂的混合物。
6.權(quán)利要求5的組合物，其中低酸值的松香樹脂其酸值最多為45。
7.權(quán)利要求5的組合物，其中高酸值的松香樹脂其酸值為約45-約400。
8.權(quán)利要求1的組合物，其中水不溶性松香樹脂選自酚醛松香樹脂、馬來(lái)酸松香樹脂、反丁烯二酸松香樹脂、季戊四醇松香樹脂、烴松香樹脂和其混合物。
9.權(quán)利要求1的組合物，其中水不溶性松香樹脂選自二聚松香和聚松香、萜類、聚酰胺、松香樹脂、松香鹽、妥爾油樹脂、甲基丙烯酸樹脂、苯乙烯-丙烯酸樹脂、聚苯乙烯磺酸及其鹽、以及由選自丙烯酸酯、脂肪酸酯、甲基丙烯酸酯、多元醇的丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、乙烯基苯乙烯、和醋酸乙烯酯松香樹脂的單體制備的丙烯酸或者乙烯基乳液聚合物及其混合物。
10.權(quán)利要求1的組合物，其中油混合物的量最高為約70重量％。
11.權(quán)利要求1的組合物，其中油混合物的量最高為約55重量％。
12.權(quán)利要求1的組合物，其中油混合物的量為約15重量％-約45重量％。
13.權(quán)利要求1的組合物，其中可用水稀釋的油和不可用水稀釋的油的油混合物選自聚酯、醇酸樹脂、聚烯烴和環(huán)氧酯基油。
14.權(quán)利要求1的組合物，其中可用水稀釋的和不可用水稀釋的油的油混合物選自植物油和脂肪酸酯油。
15.權(quán)利要求14的組合物，其中植物油選自油菜籽油、亞麻籽油、大豆油、蓖麻油、脫水蓖麻油、玉米油、桐油、otticita油、carnuba油、和椰子油及其混合物。
16.權(quán)利要求14的組合物，其中所述脂肪酸酯油選自脂肪酸單酯。
17.權(quán)利要求15的組合物，還包括用來(lái)改性植物油的二醇或者二醇醚。
18.權(quán)利要求15的組合物，還包括用來(lái)改性植物油的聚乙二醇或者聚乙二醇醚。
19.權(quán)利要求1的組合物，其中存在的顏料和水不溶性松香樹脂的份數(shù)比例為約1∶8-約1∶1。
20.權(quán)利要求1的組合物，其中存在的顏料和水不溶性松香樹脂的份數(shù)比例為約1∶4-約1∶1。
21.權(quán)利要求1的組合物，其中pH中和劑的量最高為約10重量％。
23.權(quán)利要求1的組合物，其中pH中和劑的量最高為約5重量％。
24.權(quán)利要求1的組合物，其中pH中和劑是酸中和劑。
25.權(quán)利要求1的組合物，其中pH中和劑選自伯胺、仲胺和叔胺。
26.權(quán)利要求1的組合物，其中中和劑選自單乙醇胺、二乙醇胺、二甲基乙醇胺、甲基二乙醇胺、三乙醇胺、N-二甲基己胺、聚乙烯亞胺、三乙醇胺、丙二胺、環(huán)己胺、脲、二丁胺、二亞乙基三胺、及其混合物。
27.權(quán)利要求1的組合物，還包括水。
28.權(quán)利要求27的組合物，其中水的存在量最高為約25重量％。
29.權(quán)利要求27的組合物，其中水的存在量最高為約10重量％。
30.權(quán)利要求27的組合物，其中水的存在量最高為約5重量％。
全文摘要
本發(fā)明提供一種低粘性、可水洗的石印印刷油墨組合物，其包含水不溶性的松香樹脂、可用水稀釋的油和不可用水稀釋的油的混合物、顏料和pH中和劑。
文檔編號(hào)C09D11/02GK1628159SQ02826872
公開(kāi)日2005年6月15日 申請(qǐng)日期2002年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月9日
發(fā)明者伊曼紐爾·D·迪莫塔基斯, 肯尼迪·史密斯, 小川誠(chéng) 申請(qǐng)人:太陽(yáng)化學(xué)公司