印刷油墨組合物的製作方法
2023-06-13 19:16:36 1
專利名稱：印刷油墨組合物的製作方法
技術領域：
本發明涉及環保型印刷油墨組合物，其含有用於溶解油墨樹脂的植物油作為主要成分，並具有降低了的揮發性有機溶劑含量。
迄今為止，作為植物油，已使用了亞麻子油，桐油，大豆油等。通常，通過這些植物油的氧化聚合和揮發性有機溶劑滲透的平衡，可以得到足夠的凝固性能和乾燥速度。但是存在這樣的問題，即揮發性有機溶劑會破壞印刷場所的環境，並進一步地，它們對地球的環境造成壞的影響。因此，需要其中的揮發性有機溶劑含量被儘可能地減少的印刷油墨。
在通常已知的油墨中，已有人建議一種印刷油墨，用於在具有滲透性的材料例如紙上進行印刷，該油墨使用大豆油作為植物油，並且其中的揮發性有機溶劑組分也用植物油代替。但是，沒有得到足夠的凝同性能。在這種情況下，印刷油墨的使用被限定為在降低生產率和可操作性下使用，其原因在於要通過降低印刷速度來儘可能地保證凝固時間，以及通過從印刷機中不斷地取出印刷品，來防止大量的印刷品層疊。這樣，實際上應用於在紙上印刷的油墨被迫一起使用揮發性有機溶劑和植物油，以獲得足夠的凝固速度。
本發明的另一個目的是提供一種印刷油墨組合物，該組合物適於需要高速凝固性能的紙印刷。
本發明的其它目的和效果從下面的描述中將會很清楚。
為解決上述問題本發明人進行了深入的研究，結果發現，通過在植物油中溶解松香改性的酚樹脂得到的印刷油墨組合物解決了該問題。本發明是基於這一發現完成的。
即，通過提供一種印刷油墨組合物，實現了本發明的上述目的，該組合物包括一種植物油；和一種重均分子量至少為30,000的松香改性的酚樹脂，所述的松香改性的酚樹脂溶解於所述的植物油中，其中印刷油墨組合物中揮發性有機溶劑的含量不超過3％(重量)。
在上述組成下，本發明可以提供一種適於紙印刷的印刷油墨組合物，該組合物由於具有降低了的揮發性有機溶劑含量而是環保型的，並且該組合物具有優異的凝固性能。發明詳述所述印刷油墨組合物含有重均分子量至少為30,000的松香改性的酚樹脂和植物油，該松香改性的酚樹脂溶解於植物油中，揮發性有機溶劑的含量不超過3％(重量)。該印刷油墨組合物適於紙印刷，通過滲透乾燥和氧化聚合機理進行乾燥，並且具有優異的凝固性能。
術語「油墨的凝固」是指這樣的狀態通過使油墨中的溶劑組分滲透進入可滲透的基層材料例如紙等中，使載體組分的粘度增加，以增加油墨在紙上的固定力，並且即使在通過具有不飽和鍵的植物油氧化聚合進行乾燥前的階段，油墨也不會轉移到由於層疊印刷品而與其接觸的紙的背面。
高速凝固性能涉及在特定的紙上印刷的印刷油墨凝固所需的時間，並且定義為採用下列方法測定的值。步驟1在JIS K 5701-1(5.3.2)的附件3中所描述的測試印刷裝置(RI測試儀)的有兩個裂口的橡膠滾筒上，均勻印刷0.125cc的測試油墨，並且將該印好的油墨轉移到下列之一的空白紙上(1)Oji Paper Co.，Ltd製造的「OK Kanefuji N Duodecimo/110kg」，(2)Mitsubishi Paper Mills Ltd製造的「Tokubishi Art Double Faced Duodecimo/110kg」，(3)Oji Paper Co.，Ltd製造的「OK Kanefuji single faced Duodecimo/110kg」，和(4)Oji PaperCo.，Ltd製造的「OK Top Coat N Duodecimo/110kg」，包括ISO標準的JapanColor的標準空白紙「Japan Paper」。步驟2按照JIS K 5701-1(6.2.1)所定義的凝固性能，測定每一種紙上印刷的油墨。定義高速凝固性能為測得的凝固時間應該不長於15分鐘。
本發明的印刷油墨組合物通過向油墨清漆中加入顏料，附加的植物油，及需要的添加劑來製備，所述油墨清漆是通過將松香改性的酚樹脂溶解在植物油中製備的。
作為用於本發明的印刷油墨組合物中的松香改性的酚樹脂，可以使用各種重均分子量至少為30,000的松香改性的酚樹脂。優選的重均分子量範圍為約30,000～150,000。
本發明印刷油墨組合物中的松香改性的酚樹脂的含量為20～40％(重量)。其含量更優選為25～30％(重量)。
作為松香改性的酚樹脂，也可以使用用石油樹脂改性的石油樹脂改性的松香改性酚樹脂。在用石油樹脂改性的情況下，松香改性的酚樹脂與石油樹脂的重量比優選為95/5～85/15。石油樹脂改性的松香改性酚樹脂與松香改性酚樹脂組合使用，有助於改善印刷品的光澤，而且石油樹脂改性的松香改性酚樹脂在整個松香改性的酚樹脂中的比例優選不高於50％。
為測定重均分子量，採用下列儀器和條件。
GPC儀器TOSOH CORPORATION製造(NO.SC-8020)柱SUPER H4000溶劑THF標準物質聚苯乙烯樣品濃度0.1～0.5％。
在本發明的印刷油墨組合物中，石油樹脂可以與松香改性的酚樹脂組合使用。其在印刷油墨組合物中的混入量優選為5～10％(重量)。石油樹脂有助於改善印刷品的光澤。
用於本發明印刷油墨組合物的植物油的實例包括天然油，例如大豆油，亞麻子油，桐油，蓖麻油，脫氫蓖麻油，玉米油，紅花油，canol oil等；和合成油。還有，在本發明中，這些植物油可單獨使用，或兩種或多種組合使用。
在本發明的印刷油墨組合物中的植物油含量優選為40～70％(重量)，更優選為50～60％(重量)。
在上述植物油中，由於亞麻子油和大豆油能更大程度地改善乾燥性能，所以優選使用這兩種植物油。
在本發明的印刷油墨組合物中，衍生自植物油的脂肪酸酯也可以與上述的植物油組合使用。衍生自植物油的脂肪酸酯的實例包括亞麻子油脂肪酸甲酯，亞麻子油脂肪酸乙酯，亞麻子油脂肪酸丙酯，亞麻子油脂肪酸丁酯，大豆油脂肪酸甲酯，大豆油脂肪酸乙酯，大豆油脂肪酸丙酯，大豆油脂肪酸丁酯，棕櫚油脂肪酸甲酯，棕櫚油脂肪酸乙酯，棕櫚油脂肪酸丙酯，棕櫚油脂肪酸丁酯，蓖麻油脂肪酸甲酯，蓖麻油脂肪酸乙酯，蓖麻油脂肪酸丙酯，和蓖麻油脂肪酸丁酯。
在上面列舉的衍生自植物油的脂肪酸酯中，優選使用大豆油脂肪酸甲酯，大豆油脂肪酸丁酯等。
在本發明的印刷油墨組合物中，為改善凝固性能，衍生自植物油的脂肪酸酯的含量優選為印刷油墨組合物重量的5～20％。在組合使用衍生自植物油的脂肪酸酯和上述植物油的情況下，為改善凝固性能，印刷油墨組合物中植物油和衍生自植物油的脂肪酸酯的含量優選分別為35～50％(重量)和5～20％(重量)。
本發明的印刷油墨組合物的一個特徵在於，揮發性有機溶劑的含量不超過3％(重量)。該揮發性有機溶劑不是故意加入的，在本發明中所提及的揮發性有機溶劑包括那些起源於根據需要所使用的助劑，例如蠟，乾燥劑(一種乾燥促進劑)，螯合劑等，並可能包含在最終得到的印刷油墨組合物中的溶劑(在使用的助劑含有揮發性有機溶劑的情況下)。更優選使用不含揮發性有機溶劑的助劑，但是不大於約3％(重量)的揮發性有機溶劑含量被認為是在允許的範圍內。
如果需要，本發明的印刷油墨組合物可以含有各種用於印刷油墨的添加劑，例如如上所述的蠟，乾燥劑，螯合劑等，但優選揮發性有機溶劑的含量較低的添加劑。蠟的實例包括聚乙烯蠟，PTFE蠟，和sasol蠟。乾燥劑的實例包括金屬皂，其是金屬，例如鈷，錳，鉛，鋅，鐵，鈣，鈰，稀土金屬等，和羧酸，例如辛酸，環烷酸，新癸酸，桐油酸，亞麻子油酸，樹脂酸等的鹽；和上述金屬的硼酸鹽。螯合劑通常被稱為鋁螯合物，其實例包括正丁氧基鋁，異丁氧基鋁，或二級丁氧基鋁的衍生物，其中正丁氧基，異丁氧基或二級丁氧基之一被乙酸乙酯或乙酸甲酯代替。
在生產本發明的印刷油墨組合物中，清漆的生產可採用已知的方法進行。特別地，例如可按照如下方法生產清漆按順序向燒瓶中加入50～60份(重量)作為植物油的大豆油，35～45份(重量)作為樹脂組分的松香改性的酚樹脂，並根據需要，進一步加入0.5～2份(重量)螯合劑，升溫，並將得到的混合物在200℃條件下蒸煮1小時。
本發明的印刷油墨組合物可採用與那些常規方法類似的方法進行生產。例如，可通過向採用上述方法預先制好的清漆中加入顏料，例如有機顏料或無機顏料，蠟組分，附加的清漆組分，附加的植物油，和例如金屬皂的乾燥促進劑，並用三輥磨等捏合該混合物，來生產印刷油墨組合物。
在生產本發明的含有衍生自植物油的脂肪酸酯的印刷油墨組合物時，也可以採用通常使用的方法。例如，通過加熱用於印刷油墨的樹脂，衍生自植物油的脂肪酸酯，和一部分植物油的混合物，預先製備清漆，然後採用三輥磨捏合下列物質的混合物已知的顏料，例如有機顏料或無機顏料，上述預先製備的清漆，餘下的植物油和例如金屬皂的乾燥促進劑，由此生產印刷油墨組合物。衍生自植物油的脂肪酸酯可在捏合之後向其中加入，但優選脂肪酸酯預先結合進清漆中。
通過在200℃加熱混合物1小時來製備清漆(D)，所述混合物包括29份(重量)松香改性的酚樹脂，Beckasite F-8301(重均分子量為50,000，DAINIPPON INK CHEMICALS，INC.製造)，61份(重量)大豆色拉油(THE NISSHIN OIL MILLS，LTD.製造)，10份(重量)石油樹脂改性的松香改性的酚樹脂，Beckasite F5501(重均分子量為30,000，DAINIPPON INK CHEMICALS，INC.製造)，和0.3份(重量)鋁螯合物，Alumichelate(Hope Seiyaku K.K.製造)。清漆製備實施例E通過在200℃加熱混合物1小時來製備清漆(E)，所述混合物包括29份(重量)松香改性的酚樹脂，Beckasite F-7305(重均分子量為100,000，DAINIPPON INK CHEMICALS，INC.製造)，46份(重量)大豆色拉油(THE NISSHIN OIL MILLS，LTD.製造)，10份(重量)石油樹脂改性的松香改性的酚樹脂，Beckasite F5501(重均分子量為30,000，DAINIPPON INK CHEMICALS，INC.製造)，15份(重量)大豆油脂肪酸甲酯，TOENOL#3120(Toei Chemicl K.K.製造)，和0.3份(重量)鋁螯合物，Alumichelate(Hope Seiyaku K.K.製造)。清漆製備比較實施例F通過在210℃加熱混合物1小時來製備清漆(F)，所述混合物包括40份(重量)松香改性的酚樹脂，Beckasite F-181(重均分子量為15,000，DAINIPPON INK CHEMICALS，INC.製造)，60份(重量)大豆色拉油(THE NISSHIN OIL MILLS，LTD.製造)，和0.3份(重量)鋁螯合物，Alumichelate(Hope Seiyaku K.K.製造)。清漆製備比較實施例G通過在210℃加熱混合物1小時來製備清漆(G)，所述混合物包括40份(重量)松香改性的酚樹脂，Beckasite F-8301(重均分子量為50,000，DAINIPPON INK CHEMICALS，INC.製造)，20份(重量)亞麻子油，40份(重量)AF溶劑No.5(NIPPON MITSUBISHI OIL CORPORATION製造)，和0.3份(重量)鋁螯合物，Alumichelate(Hope Seiyaku K.K.製造)。
為測定重均分子量，採用下列儀器和條件。
GPC儀器TOSOH CORPORATION製造(商品號SC-8020)使用的柱子SUPER H4000使用的溶劑THF標準物質聚苯乙烯樣品濃度0.1～0.5％。
所得的評價結果示於下面的表1中。
表1
採用Roland R-704膠印機，以10,000張/小時的印刷速度，使用在實施例1(油墨1)和2(油墨2)及比較例2(比較油墨2)中得到的每一種平板印刷油墨組合物進行印刷試驗。結果，油墨1和2均顯示出令人滿意的可印刷性，該可印刷性與含有大量揮發性有機溶劑的比較油墨2的可印刷性相當，與比較油墨2相比，油墨1和2沒有損害油墨的性能。
根據本發明，可以提供一種環保型印刷油墨組合物，其含有用於溶解油墨樹脂的植物油作為主要成分，具有儘可能降低的揮發性有機溶劑含量，並具有適合於紙印刷的高速凝固性能。
儘管已參考具體的實施例，詳細地描述了本發明，但對於本領域的技術人員來說，很明顯，在不脫離本發明的精神和範圍下可以做各種改變和修改。
權利要求
1.一種印刷油墨組合物，包括一種植物油；和一種重均分子量至少為30,000的松香改性的酚樹脂，所述的松香改性的酚樹脂溶解於所述的植物油中，其中印刷油墨組合物中揮發性有機溶劑的含量，以重量計，不超過3％。
2.根據權利要求1的印刷油墨組合物，其中所述的印刷油墨組合物，以重量計，含有20～40％的所述的松香改性的酚樹脂，40～70％的所述植物油，和10～20％的顏料。
3.根據權利要求1的印刷油墨組合物，其中所述的印刷油墨組合物，以重量計，含有20～40％的所述的松香改性的酚樹脂，35～50％的所述植物油，5～20％的衍生自植物油的脂肪酸酯，和10～20％的顏料。
4.根據權利要求1的印刷油墨組合物，其中所述的印刷油墨組合物，以重量計，含有15～30％的所述的松香改性的酚樹脂，5～10％的石油樹脂，40～70％的所述植物油，和10～20％的顏料。
5.根據權利要求1的印刷油墨組合物，其中所述的印刷油墨組合物，以重量計，含有15～30％的所述的松香改性的酚樹脂，5～10％的石油樹脂，35～50％的所述植物油，5～20％的衍生自植物油的脂肪酸酯，和10～20％的顏料。
全文摘要
一種印刷油墨組合物，包括一種植物油；和一種重均分子量至少為30,000的松香改性的酚樹脂，松香改性的酚樹脂溶解於植物油中，其中印刷油墨組合物中揮發性有機溶劑的含量，以重量計，不超過3％。
文檔編號C09D11/10GK1408797SQ0113605
公開日2003年4月9日 申請日期2001年9月30日 優先權日2000年4月7日
發明者福田幸一, 白石剛, 松木智裕, 石井秀夫, 堀敏彥 申請人:大日本油墨化學工業株式會社