專利名稱：模版印刷用乳化油墨的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種模版印刷用乳化油墨，更具體地說，涉及一種有極好乳化液穩(wěn)定性、高印刷密度、低模糊性以及低滲出性的乳化油墨。
通過將模板穿孔制成底版，然后使油墨穿過底版的有孔部分達(dá)到要印刷的制品如印刷用紙上來實(shí)現(xiàn)模版印刷。因?yàn)榈装婧苋菀字瞥?，所以模版印刷被廣泛應(yīng)用。
傳統(tǒng)的模版印刷用乳化油墨通常是由包水(W/O)乳化油墨，其油相中含有顏料作為著色劑，如在日本專利未決公開(Kokai)No255967/86、14284/89、132777/92和117565/93中公開的。一旦這類W/O乳化油墨印刷在要印刷的制品如印刷用紙上，作為乳化液外相的油相首先滲入印刷制品，然后是作為乳化液內(nèi)相的水相滲入印刷制品和/或從印刷制品上蒸發(fā)掉。但是，W/O乳化油墨有許多缺點(diǎn)因?yàn)閃/O乳化油墨的油相含有顏料，滲入和干燥需要相當(dāng)長的時(shí)間；易于產(chǎn)生模糊；以及深深地滲入到印刷用紙中產(chǎn)生滲出。
為了克服上述這些缺點(diǎn)，本申請人提出這樣的W/O乳化油墨，其水相含有水不溶的著色劑，如日本專利未決公開(Kokai)No，188598/95公開的。但是，仍有一點(diǎn)不能令人滿意含在水相中的水不溶的著色劑特別是炭黑常常使乳化液的穩(wěn)定性下降。
本發(fā)明的一個目的是克服在其水相中含有水不溶著色劑的這類W/O乳化油墨的上述缺點(diǎn)，提供一種有極好乳化液穩(wěn)定性、高印刷密度、低模糊性和低滲出性的模版印刷用乳化液油漆。
由于對上述目的的廣泛研究的結(jié)果，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，模版印刷用W/O乳化油墨的穩(wěn)定性受加到油墨水相作為水不溶著色劑的炭黑的pH值影響，從而完成本發(fā)明。
也就是，本發(fā)明涉及這樣一種模版印刷用油包水(W/O)乳化油墨，在其水相中含有炭黑作為水不溶著色劑，其特征在于，所述炭黑的pH值為6～10。
炭黑在其生產(chǎn)過程中通常進(jìn)行氧化處理，因此在其表面上帶有酸性官能基團(tuán)，如羧基、羰基以及帶有羥基。炭黑的pH值隨氧化處理的程度而變化。當(dāng)pH值在弱酸性至弱堿性范圍內(nèi)時(shí)，更具體地說在6～10范圍內(nèi)時(shí)，設(shè)想炭黑有少量酸性基團(tuán)，因此乳化液保持在穩(wěn)定條件下，即在長時(shí)間內(nèi)粘度變化小，同時(shí)炭黑含在水相中。相反，當(dāng)炭黑的pH值超出上述范圍時(shí)，乳化液的水相粒度變大，乳化液常常分離成水相和油相，即乳化液被破壞，或者炭黑常常從水相中轉(zhuǎn)移到油相中。雖然這些問題的原因還不確切知道，但認(rèn)為，當(dāng)有高極性的酸性基團(tuán)的炭黑含在水相中時(shí)，炭黑吸附在乳化液的界面上，從而使乳化液的穩(wěn)定性下降。
因此，據(jù)認(rèn)為在pH值為6～10，優(yōu)選7—9下獲得乳化油墨的最佳穩(wěn)定性，其中炭黑含有很少的極性基團(tuán)，或者不吸附到乳化液的界面上。
在W/O乳化油墨中，作為外相的油相比水相有較高的滲透性和較低的表面張力，因此油相首先滲入印刷的制品，然后水相再滲入印刷的制品和/或從印刷制品上蒸發(fā)掉。在本W(wǎng)/O乳化油墨中，作為水不溶性著色劑的炭黑穩(wěn)定地存在于水相中，因此炭黑不容易通過油相的毛細(xì)管現(xiàn)象滲入印刷用紙中。因?yàn)橛拖嘣谒嘁郧皾B入印刷用紙中也阻止了水相的滲入，炭黑趨于留在紙的印刷表面，從而得到高印刷密度、低滲出性和低模糊性的印刷品。
根據(jù)本發(fā)明，著色劑不必存在于W/O乳化液油黑的油相中，或油相不必含任何作為分散劑的樹脂或著色劑的固定劑，因?yàn)樘亢诜€(wěn)定地保持在水相中，不會轉(zhuǎn)移到油相中。因?yàn)橛拖嗫刹缓瑯渲瑺罱M分，油墨對溫度的依賴關(guān)系可消除，因此可得到對溫度變化是穩(wěn)定的油墨。
本發(fā)明使用的pH值為6～10的炭黑可很容易從用不同方法生產(chǎn)的各種炭黑中選擇，這些生產(chǎn)方法不采用過度的氧化處理或不采用氧化處理。另一方面，在生產(chǎn)過程中可通過改變氧化處理的程度來調(diào)節(jié)炭黑的pH值。炭黑的pH值按JIS(日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn))Z8802規(guī)定，其中將炭黑加到水中并充分?jǐn)嚢?，然后在室溫下測量水的pH值。
在本發(fā)明中用作水不溶性著色劑的炭黑包括爐法炭黑、燈法炭黑、乙炔炭黑、槽法炭黑等。按油墨的總重量計(jì)，本發(fā)明中炭黑的加入量優(yōu)選為1～30％(重)，更優(yōu)選3～10％(重)。炭黑的平均粒度優(yōu)選為10微米或更小，更優(yōu)選3微米或更小。當(dāng)平均粒度超過10微米時(shí)，油黑的W/O乳化液趨于破壞。
通常，本模版印刷用W/O乳化油墨可由約10～70％(重)油相和約90～30％(重)水相構(gòu)成。
由上述可見，水相含有水和炭黑，還可含有樹脂和/或水溶性樹脂的水包油(O/W)乳化液，以改善炭黑在水中的分散，炭黑在要印刷的制品如印刷用紙上的固定等。
樹脂的O/W乳化液的例子包括下列各種樹脂的乳化液，如聚醋酸乙烯酯、乙烯和醋酸乙烯酯的共聚物、醋酸乙烯酯和丙烯酸酯的共聚物、聚甲基丙烯酸酯、聚苯乙烯、苯乙烯和丙烯酸酯的共聚物、苯乙烯—丁二烯共聚物、偏二氯乙烯和丙烯酸酯的共聚物、聚氯乙烯、氯乙烯和醋酸乙烯酯的共聚物以及聚氨酯。
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、聚乙烯和聚乙烯醇共聚物，聚環(huán)氧乙烷、聚乙烯基醚、聚丙烯酰胺、阿拉伯膠、淀粉和水溶性聚氨酯。
按基于油墨的總重的固含量表示，，樹脂和水溶性樹脂的O/W乳化液的加入量優(yōu)選為1～20％(重)，更優(yōu)選為2～10％(重)。如果用量小于1％(重)，水相中的著色劑組分不能充分固定到要印刷的制品上。如果用量超過20％(重)，當(dāng)油墨長時(shí)間留在模版上時(shí)，油墨在模版的穿孔上形成薄膜，使通過穿孔變得困難。
此外，水相可含有離子型表面活性劑、兩性表面活性劑、非離子型表面活性劑，或者聚合的、含硅的或氟化的表面活性劑，以便改善炭黑在水中的潤濕、分散等。如果需要，水相還可含有其他水溶性添加劑，如潤濕劑、電解質(zhì)、防霉劑、抗氧化劑、水蒸發(fā)抑制劑、防凍劑等。
油相可由不揮發(fā)性溶劑、揮發(fā)性溶劑、乳化劑等構(gòu)成，如上所述，因?yàn)樘亢谧鳛橹珓┐嬖谟谒嘀?，油相可不含樹脂?br> 可使用礦物油作為不揮發(fā)性溶劑，如電動機(jī)潤滑油、錠子油、機(jī)油和液體石蠟，也可使用植物油，如橄欖油、蓖麻油和色拉油。可使用已知的礦物油型和植物油型溶劑作為揮發(fā)性溶劑。不揮發(fā)性溶劑與揮發(fā)性溶劑的比例隨油相和水相的摻合比變化，但優(yōu)選在50～95/50～5重量比范圍內(nèi)。
可用乳化劑來形成W/O乳化液，優(yōu)選是非離子型表面活性劑。作為這樣的非離子型表面活性劑，可提到的是脫水山梨糖醇高級脂肪酸酯，如脫水山梨糖醇單月桂酸酯、脫水山梨糖醇單棕櫚酸酯、脫水山梨糖醇單硬脂酸酯、脫水山梨糖醇三硬脂酸酯、脫水山梨糖醇單油酸酯和脫水山梨糖醇倍半油酸酯以及脂肪酸單甘油酯、酯肪酸二甘油酯，和高級醇、烷基酚、脂肪酸等的環(huán)氧乙烷加成物。同時(shí)，因?yàn)楸救榛湍乃喑３：杏糜谑顾苤珓┓稚⒒蛐纬缮鲜鰳渲腛/W乳化液的表面活性劑，優(yōu)選適當(dāng)?shù)剡x擇乳化劑，以致借助存在于水相中的表面活性劑使本油墨的W/O乳化液不破壞。
本W(wǎng)/O乳化液油墨可很容易例如通過將上述水相加到上述油相中，然后攪拌混合物使它乳化的方法制得。
實(shí)施例下文將通過目前優(yōu)選的工作實(shí)施例更詳細(xì)的說明本發(fā)明，但是，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不限于這些實(shí)施例。在以下的實(shí)施例中，術(shù)語“份”指“份重”，除非另加說明。
實(shí)施例1～5和對比例1～3用表1所列炭黑，按表2或3所列配方制備碳分散的水溶液。其間，在裝有直徑9毫米不銹鋼球的球磨機(jī)中，將分散液分散24小時(shí)。分散后炭黑的粒度也列入表1。
油相按表2或3所列的配方通過將各組分摻合和攪拌來制備。然后，在攪拌下，將碳分散液逐漸加到油相中，制得模版印刷用W/O乳化油墨。
表一還列出用上述方法測量的炭黑的pH值。用KabushikiKaisha Horiba Seisakusho生產(chǎn)的離心粒度測量儀CAPA—700測量炭黑的平均粒度。
性能試驗(yàn)用模版印刷設(shè)備RISOGRApH(注冊商標(biāo)，RISO KAGAKUCORPORATION制造)，用上述實(shí)施例制備的油墨進(jìn)行模版印刷。然后，按以下步驟(1)～(4)，就印刷密度、滲出性、模糊性和溫度穩(wěn)定性，測試如此得到的印刷品，結(jié)果列入表4。
(1)印刷密度用Macbeth公司生產(chǎn)的RD920儀測量的反射密度來測量印刷品實(shí)地版區(qū)上的印刷密度。
(2)滲出性用(1)的儀器測量的相同反射密度來測量印刷品實(shí)地版區(qū)相反一側(cè)上的印刷密度。
(3)模糊性用放大80倍的顯微鏡觀測印刷品油墨周圍的模糊性。當(dāng)觀測到很少模糊時(shí)，在表4中結(jié)果用(-)表示。當(dāng)觀測到明顯模糊時(shí)，表4中結(jié)果用(+)表示。
(4)溫度穩(wěn)定性用(1)的儀器測量的相同反射密度來測量在低溫(5℃)下得到的印刷品實(shí)地版區(qū)上的印刷密度。
還按以下方程式計(jì)算粘度下降率評價(jià)油黑在50℃恒溫下放置6月后的乳化液穩(wěn)定性。
粘度下降率＝(V1－V2)/V1其中，V1為油墨放置前的粘度，V2為油墨放置后的粘度，粘度用Brookfield粘度計(jì)測量。結(jié)果也列入表4。
表1 所用炭黑的pH值和平均粒度pH值平均粒度(微米)實(shí)施例1 7.50.15實(shí)施例2 8.00.18實(shí)施例3 8.50.32實(shí)施例4 7.00.12實(shí)施例5 6.00.25雙比例1 3.00.32對比例2 4.00.25
對比例32.5 0.22表2 W/O乳化油墨的配方(份重)實(shí)施例號 1 2 3 4 5油相不揮發(fā)性溶劑#40電動機(jī)潤滑油 13.0 ← ← ← ←揮發(fā)性溶劑5#溶劑(日本石油公司生產(chǎn))5.0← ← ← ←乳化劑脫水山梨糖醇單油酸酯 2.0← ← ← ←水相水不溶性著色劑爐法炭黑 4.0← ← ← ←水離子交換水 60.0 ← ← ← ←分散劑聚乙烯基吡咯烷酮 1.0← ← ← ←樹脂的O/W乳化液丙烯酸酯(固含量50％)10.0 ← ← ← ←潤濕劑乙二醇 5.0← ← ← ←表3 W/O乳化油墨的配方(份重)對比例號 123油相不揮發(fā)性溶劑#40電動機(jī)潤滑油 13.0 ← ←揮發(fā)性溶劑5#溶劑(日本石油公司生產(chǎn))5.0 ← ←乳化劑脫水山梨糖醇單油酸酯 2.0 ← ←水相水不溶性著色劑爐法炭黑 4.0 ← ←水離子交換水 60.0 ← ←分散劑聚乙烯基吡咯烷酮 1.0 ← ←樹脂的O/W乳化液丙烯酸酯(固含量50％)10.0 ← ←潤濕劑乙二醇 5.0 ← ←表4 實(shí)施例和對比例的結(jié)果實(shí)施例1實(shí)施例2實(shí)施例3實(shí)施例4實(shí)施例5對比例1對比例2對比例3印刷密度 1.11 1.13 1.18 1.18 1.15 1.08 1.12 1.11滲出性 0.14 0.12 0.14 0.14 0.13 0.13 0.14 0.12模糊性 (-)(-)(-)(-)(-)(-)(-)(-)溫度穩(wěn)定性 1.05 1.07 1.10 1.08 1.06 1.00 1.01 1.01乳化液穩(wěn)定性 0.11 0.12 0.22 0.15 0.18 0.78 0.56 0.50從表4中的結(jié)果可發(fā)現(xiàn)，當(dāng)炭黑的pH范圍在6至弱堿性內(nèi)，甚至當(dāng)油墨長期存放時(shí)，乳化油墨的粘度不下降，因此得到穩(wěn)定的乳化液。還發(fā)現(xiàn)在水相中炭黑的存在有助于得到有高印刷密度、低滲出性、低模糊性以及極好溫度穩(wěn)定性的印刷品。
根據(jù)本發(fā)明，pH值為6～10的炭黑用于其水相含有炭黑作為水不溶著色劑的W/O乳化油墨中，從而乳化液被穩(wěn)定，甚至油墨長期存放也不破壞。此外，因?yàn)樘亢诜€(wěn)定地存在于水相中，幾乎不轉(zhuǎn)移到油相，所以油墨可干燥，有高印刷密度，不滲出和模糊。另外，因?yàn)橹珓┗蛴米鞣稚┑臉渲蛑珓┯玫墓潭▌┛刹缓谟拖嘀?，可得到?dāng)溫度改變時(shí)不變化粘度的油墨。
權(quán)利要求
1.一種模版印刷用油包水(W/O)乳化油墨，其在水相中含有炭黑作為水不溶性著色劑，其中所述的炭黑的pH值為6～10。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的模版印刷用乳化油墨，其中所述的炭黑的平均粒度為10微米或更小。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的模版印刷用乳化油墨，其中在水相中含有樹脂和/或水溶性樹脂的水包油(O/W)乳化液。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的模版印刷用乳化油墨，其中在油相中不含任何樹脂組分。
全文摘要
提供一種有高印刷密度、低滲出性、低模糊性和極好溫度穩(wěn)定性的模版印刷用油包水(W/O)乳化油墨，在水相含有炭黑作為水不溶著色劑，其中所述的炭黑的pH為6～10。所述的炭黑的平均粒度優(yōu)選為10微米或更小。水相可含有樹脂和/或水溶性樹脂的水包油(O/W)乳化液，以便提高炭黑在水中的分散性和對印刷品的固定性。油相可不含任何樹脂組分。
文檔編號C09D11/10GK1154985SQ9612186
公開日1997年7月23日 申請日期1996年12月4日 優(yōu)先權(quán)日1995年12月5日
發(fā)明者奧田貞直, 林佳宏 申請人:理想科學(xué)工業(yè)株式會社