CN1715328A - 碳黑树脂研磨组合物、碳黑树脂组合物及应用其的胶印油墨 - Google Patents

碳黑树脂研磨组合物、碳黑树脂组合物及应用其的胶印油墨 Download PDF

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Abstract

本发明涉及碳黑树脂研磨组合物、碳黑树脂组合物以及应用其的胶印油墨。该碳黑树脂研磨组合物是通过把室温下为固态的印刷油墨树脂添加到未经氧化处理的且对于邻苯二甲酸二丁酯的油吸收值为60～105ml/100g的碳黑中，然后进行干式研磨来制备。

Description

碳黑树脂研磨组合物、碳黑树脂组合物及应用其的胶印油墨
                   相关申请的交叉引用
本申请基于并要求在先日本申请P2004-196381(申请日2004年7月2日)的优先权。该申请的全部内容在此引入作为参考。
技术领域
本发明涉及具有良好分散性的碳黑树脂研磨组合物和碳黑树脂组合物，以及具有良好油墨质量和储存稳定性的胶印油墨。
背景技术
胶印用黑色油墨的典型制造方法是，将碳黑混合和分散到印刷油墨溶剂和调墨油(凡立油)的混合物中。将这种印刷油墨印刷到基纸上得到胶印印刷品。
为了保证这种胶印油墨能够展现出应有的油墨特性，比如光泽、颜色等，碳黑必需良好地分散到油墨溶剂和调墨油的混合物中。但要达到这种高度的分散性需要相当的时间，在油墨制造过程中耗费巨大的时间和人力。
为了改善这种状况，在一种公开的制造方法中，对碳黑和室温下为固态的印刷油墨树脂进行干式研磨，然后，将所得的碳黑树脂研磨组合物混合和分散到印刷油墨溶剂和调墨油的混合物中，这样形成碳黑树脂组合物，使得碳黑在混合物中被良好地分散(参见公开号为2002-322407的日本专利申请，公开号为2002-327143的日本专利申请，公开号为2002-322408的日本专利申请)。但该方法在储存稳定性方面需要进一步改进。
发明内容
本发明的目标是：使得油墨在包括分散性、视觉适应性等因素的油墨质量方面，要超过由传统胶印油墨获得的效果，在储存稳定性方面要达到通过干式研磨碳黑和树脂所得到的、传统的碳黑树脂研磨组合物所无法达到的水平。
(1)本发明的第一方面提供碳黑树脂研磨组合物，通过把室温下为固态的印刷油墨树脂添加到未经氧化处理的、对于邻苯二甲酸二丁酯的油吸收值为60～105ml/100g的碳黑中，并将所得组合物进行干式研磨来获得。
(2)本发明的第二方面是第一方面的一个优选实施形式，提供根据第一方面的碳黑树脂研磨组合物，其中，基于每100重量份的碳黑，室温下为固态的印刷油墨树脂的量在1～100重量份范围。
(3)本发明的第三方面是第一方面的另一个优选实施形式，提供根据第一方面或第二方面的碳黑树脂研磨组合物，其中，室温下为固态的印刷油墨树脂至少包含选自松香改性酚醛树脂、松香改性马来酸树脂、石油树脂、醇酸树脂中的一种树脂。
(4)本发明的第四方面提供一种碳黑树脂组合物，包含第一方面至第三方面中任何一项所记载的碳黑树脂研磨组合物，印刷油墨溶剂和调墨油。
(5)本发明的第五方面提供一种胶印油墨，通过使用第四方面的碳黑树脂组合物获得。
具体实施方式
本发明的碳黑树脂研磨组合物是这样获得的：将室温下为固态的印刷油墨树脂添加到未经历氧化处理的、对于邻苯二甲酸二丁酯的油吸收值为60～105ml/100g的碳黑中，然后对所得组合物进行干式研磨。结果是，碳黑的分散性优异。
本发明中的碳黑树脂研磨组合物中，相对于每100重量份的碳黑，室温下为固态的印刷油墨树脂的量最好是在1～100重量份的范围。这样的量，可以使研磨过程顺利进行，降低干式研磨机中树脂粘着的危险，从而产生更佳的分散性。
还有，本发明的碳黑树脂研磨组合物最好使用选自松香改性酚醛树脂、松香改性马来酸树脂、石油树脂、醇酸树脂中的至少一种作为室温下为固态的印刷油墨树脂，这样的组成，提供更佳的分散性和胶印油墨的更好的涂布性。
本发明的碳黑树脂组合物使用了上述碳黑树脂研磨组合物，因而碳黑的分散性优异。
本发明的胶印油墨通过使用上述碳黑树脂组合物，因而，碳黑的分散性良好，因而着色强度和色泽优异。另外，胶印油墨也表现出优秀的储存稳定性和高水平的油墨生成性。油墨的制造成本也低，所以可确保以低成本供应油墨。
<碳黑>
本发明使用的碳黑是未经过氧化处理的，并且对于DBP(邻苯二甲酸二丁酯)的油吸收值为60～105ml/100g。
印刷油墨中的碳黑通常要经过氧化处理以提高其在树脂中的相容性。例如可以进行臭氧氧化，在高浓度氧气流中氧化、硝酸氧化，这些处理提高了碳黑的成本。本发明不进行任何这类的氧化的、低成本的碳黑。
进而，从调和液(分散介质)中的分散性和稳定性的角度来看，本发明所使用的碳黑的DBP(邻苯二甲酸二丁酯)的油吸收值应该在60～105ml/100g的范围，最好在70～105ml/100g的范围。本发明中，DBP(邻苯二甲酸二丁酯)的油吸收值是跟据JIS K6217-4(2001)所记载的方法测定的。
满足上述两项条件的市售碳黑，可以是，例如Nieteron#200LG(NipponSteel Chemical Carbon Co.，Ltd.制造)，BP4302(Cabot Specialty Chemicals Inc.制造)，和HiBlack20B(Degussa AG制造)。
对碳黑的形状没有特别限制，可以是颗粒，也可以是粉末。
<室温下为固态的印刷油墨树脂>
本发明使用的室温下为固态的印刷油墨树脂是用来维持组合物作为印刷油墨的特性。树脂的典型例子包括传统的胶印油墨中使用的室温下为固态的树脂，例如松香改性酚醛树脂、松香改性马来酸树脂、石油树脂、醇酸树脂。其中，最好为松香改性酚醛树脂。
对于这些树脂的重量平均分子量没有特别限制，包括松香改性酚醛树脂，尽管优先选择的范围是10000～120000。
这些树脂可以单独使用，也可以是两种或多种混合使用。
<碳黑树脂研磨组合物>
碳黑树脂研磨组合物是通过把室温下为固态的印刷油墨树脂添加到碳黑中，然后在没有液体材料的过程中研磨碳黑来制备。研磨中，可使用金属球之类的研磨介质。
如果使用研磨介质，研磨介质之间的碰撞产生的力被用于研磨碳黑，如果不使用研磨介质，摩擦研磨力被用于研磨碳黑。
干式磨碎机、球磨机或者震动研磨机之类的设备可用来进行干式研磨。
进行干式研磨的比较适合的各成分的混合量，最好为每100重量份的碳黑，使用1～100重量份的室温下为固态的印刷油墨树脂。如果室温下为固态的印刷油墨的量相对碳黑过高的化，在干式研磨机中树脂粘着的危险就趋于升高。当然这一现象受树脂的软化点和研磨温度所影响，树脂的最佳量必需根据这些条件来确定。
研磨时间可以根据研磨机的种类、研磨后所需要的颗粒尺度来确定。干式研磨的温度最好设定在80～200℃。
干式研磨机中氧的浓度可以根据加工条件，如研磨机类型、研磨温度、碳黑和室温下为固态的印刷油墨树脂等原材料的性质来确定。从防止粉尘的安全角度考虑，在低氧浓度下进行干式研磨也是有效的。
在干式研磨中，干式研磨机中的氧浓度还可以通过向研磨机中通入惰性气体例如氮气，来控制。
在干式研磨中，碳黑的表面被氧化，并且碳黑可以强烈吸收室温下为固态的印刷油墨树脂。这将导致碳黑在碳黑树脂研磨组合物中的分散性提高，并意味着在制造胶印油墨时，印刷后表面的光泽得以改善。
为了获得具有优异流动性和储存稳定性的胶印油墨，碳黑树脂研磨组合物中的碳黑的DBP的油吸收值，在与印刷油墨溶剂和调墨油的混合物进行混合和分散时，优选60～70ml/100g的范围。
如果干式研磨后，本发明的碳黑树脂研磨组合物中的碳黑的DBP的油吸收值处于上述范围，将获得具有优良流动性和储存稳定性的胶印油墨。相应的，为了使研磨后的碳黑的DBP油吸收值降到60～70ml/100g的范围，对研磨条件和方法进行适当的选择。
<碳黑树脂组合物>
本发明的碳黑树脂组合物(原墨)是通过把碳黑树脂研磨组合物与印刷油墨溶剂和调墨油的混合物进行混合和分散制成。
印刷油墨溶剂可以是任何适用于胶印油墨的溶剂，典型的例子包括高沸点石油基溶剂，链烃溶剂和高级醇基溶剂。不包含芳香族的溶剂也可以。
这些溶剂何以是单独使用，也可以是两种或多种共同使用。
“调墨油”(印刷油墨调墨油)由调墨油树脂和调墨油溶剂组成。调墨油树脂的例子可以是那些适用于印刷油墨的传统树脂，例如松香改性酚醛树脂、松香改性马来酸树脂、石油树脂、醇酸树脂。这些树脂可以单独使用，也可以两种或多种共同使用。调墨油树脂最好选择在碳黑树脂研磨组合物中使用的相同种类的、室温下为固态的印刷油墨树脂。
调墨油溶剂不仅可以使用上述的印刷油墨溶剂，也可以使用传统的适合于做印刷油墨的干性油或聚合物干性油，例如大豆油、桐油、亚麻子油。这些溶剂可以单独使用，也可以两种或者多种混合使用。
另外，还可以在调墨油或印刷油墨溶剂和调墨油的混合物中加入印刷油墨添加剂等。
对于在印刷油墨和调墨油的混合物中混合和分散碳黑树脂研磨组合物时的温度，最好在60～130℃的范围，混合的时间最好在20～480分钟，尽管对这些范围没有限制。
<胶印油墨>
本发明的胶印油墨可以通过传统的方法获得，将适当的印刷油墨溶剂和调墨油的混合物添加到上述的碳黑树脂组合物中。
实施例
以下对本发明的实施例进行详细说明，但本发明并不限定于以下的实施例。以下“份”和“％”分别表示“重量份”和“重量％”。
实施例1
在干式磨碎机中放置70份的未氧化的、DBP的油吸收值为100ml/100g的碳黑(Nieteron#200LG，Nippon Steel Chemical Carbon Co.，Ltd.制造)，和11份软化点为160℃、重量平均分子量为80000的松香改性酚醛树脂(同样的树脂也用于以下的实施例，简称为“松香改性酚醛树脂”)。混合物在130℃被研磨一小时，形成碳黑树脂研磨组合物。这种研磨条件下获得的碳黑的DBP的油吸收值为67ml/100g。
把23份碳黑树脂研磨组合物加入到含有50份调墨油(印刷油墨调墨油)(25份松香改性酚醛树脂和25份大豆油)和7份AF溶剂No.7(Nippon OilCorportion制造，在以后也被使用)中，在120℃进行4小时缓慢搅拌，使用三辊研磨机对混合物进行进一步分散，形成原墨(碳黑树脂组合物)。
然后，把9份调墨油(5份松香改性酚醛树脂和4份大豆油)和11份AF溶剂No.7加入原墨中，形成最终油墨(胶印油墨)。
实施例2
在干性粉碎机中放置70份未氧化的、DBP的油吸收值为75ml/100g的碳黑(BP4302，Cabot Specialty Chemicals Inc.制)，和18份松香改性酚醛树脂，混合物在120℃研磨1小时，得到碳黑树脂研磨组合物。在这样研磨条件下得到的碳黑的DBP的油吸收值为62ml/100g。
把24份碳黑树脂研磨组合物加入到含有49份调墨油(25份松香改性酚醛树脂和24份大豆油)和7份AF溶剂No.7的混合物中，在120℃进行4小时缓慢搅拌，使用三辊研磨机对混合物进行进一步分散，形成原墨(碳黑树脂组合物)。
然后，把11份调墨油(6份松香改性酚醛树脂和5份大豆油)和9份AF溶剂No.7加入原墨中，形成最终油墨(胶印油墨)。
比较例1
在干性粉碎机中放入70份未氧化的、DBP的油吸收值为123ml/100g的碳黑(Nieteron#200IS，Nippon Steel Chemical Carbon Co.，Ltd.制造)，和18份松香改性酚醛树脂，混合物在160℃研磨1小时，形成碳黑树脂研磨组合物。在这样研磨条件下得到的碳黑的DBP的油吸收值为75ml/100g。
使用与实施例2同样的方法来制造原墨和最终油墨。
比较例2
将19份氧化后的、DBP的油吸收值为64ml/100g的碳黑(MA11，Mitsubishi Chemical Corporation制造)，和61份调墨油(31份松香改性酚醛树脂和30份大豆油)，在120℃缓慢搅拌4小时，使用三辊研磨机对混合物进行进一步分散，形成原墨(碳黑树脂组合物)。
然后，把12份调墨油(6份松香改性酚醛树脂和6份大豆油)和8份AF溶剂No.7加入到原墨中，形成最终油墨。
比较例3
在干性粉碎机中放入88份氧化后的、DBP的油吸收值为64ml/100g的碳黑(MA11，Mitsubishi Chemical Corporation制造)，将该碳黑在120℃研磨1小时，形成碳黑研磨产物。在此研磨条件下得到的碳黑的DBP的油吸收值为61ml/100g。
把19份碳黑研磨产物加入到61份调墨油(31份松香改性酚醛树脂和30份的大豆油)，之后在120℃进行缓慢搅拌4小时，之后混合物使用3辊研磨机进行进一步分散，形成原墨。
之后，把12份调墨油(6份松香改性酚醛树脂和6份大豆油)和8份AF溶剂No.7加入到原墨中，形成最终油墨。
评价
进行了如下的评价，结果如表1所示。
(1)DBP的油吸收值
DBP的油吸收值由JIS K6217-4(2001)所记载的方法测量。
(2)储存稳定性
各种最终油墨的样品分别在室温和70℃储存15小时。
在其中之一的温度储存后，在室温使用固定式流动性测定仪(HoueiSeiko Co.，Ltd.制造)对各油墨样品的流动性进行测量，然后，将结果与比较例2中得到的油墨的标准流动性(1.00)进行比较。数值越大，表明储存稳定性越好。
(3)油墨质量
(3-1)分散性
在轧辊压力为10bar和60℃等的条件下，通过三辊研磨机的轧辊对固定重量的原墨进行分散。以把研磨度降低到7.5μm时所通过轧辊的次数做为分散性的指标，数值越小表明分散性的水平越高。
(3-2)光学适应性
使用Mitsubishi商用转轮胶印机Lithopia BT2-800NEO(Mitusbishi HeavyIndustries Ltd.制造)，每种最终油墨被印在涂布纸上。印刷后纸的着色强度L*由快速比色光谱仪Spectro Photo Master CMS-35SP(Murakami Color ResearchLaboratory制造)测定，所得结果与作为标准的比较例2的值进行比较。
类似的，对印刷后纸的光泽由光泽测量仪GM-26D(Murakami ColorResearch Laboratory制造)进行测量，数值越大表明光泽水平越高。
表1
      储存稳定性               油墨质量
  室温   70℃   分散性   着色强度   光泽
  实施例1   1.0   1.0   1   相等   63.4
  实施例2   1.0   1.0   1   相等   67.3
  比较例1   0.2   0.2   1   相等   62.7
  比较例2   1.0   1.0   5   标准   62.7
  比较例3   1.0   1.0   3   相等   60.6
本发明的碳黑树脂研磨组合物和碳黑树脂组合物，还可以用于胶印油墨之外的其他油墨，及其他的涂料和树脂成形物等。
需要指出的是，除了上述说明之外，在不脱离本发明的新颖的和有进步性的特征的情况下，还可对上述的实施形式进行改进和变更。相应地，所有这些改进和变更都应包括在权利要求的范围内。

Claims (5)

1.一种碳黑树脂研磨组合物，其特征在于，该碳黑树脂研磨组合物是通过把室温下为固态的印刷油墨树脂添加到未经氧化处理的且对于邻苯二甲酸二丁酯的油吸收值为60～105ml/100g的碳黑中，然后进行干式研磨来制备。
2.根据权利要求1所述的碳黑树脂研磨组合物，其特征在于，相对于每100重量份的碳黑，所述室温下为固态的印刷油墨树脂的量在1～100重量份的范围。
3.根据权利要求1所述的碳黑树脂研磨组合物，其特征在于，所述室温下为固态的印刷油墨树脂至少包含选自松香改性酚醛树脂、松香改性马来酸树脂、石油树脂、醇酸树脂中的一种树脂。
4.一种碳黑树脂组合物，其特征在于，其由权利要求1所记载的碳黑树脂研磨组合物、印刷油墨溶剂和调墨油构成。
5.一种胶印油墨，其特征在于，其通过使用权利要求4所记载的碳黑树脂组合物而获得。
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