JPH01188575A - 水性インキ組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の背景） 本発明は、水性インキ組成物に関する。特に本発明は、
エマルションポリマーと再湿潤剤を含有する水性インキ
組成物に関する。

（従来技術の簡単な記述）　　　　゛ エマルションポリマーを水性インキ組成物に使用するこ
とはずっと前から提案されてきた。例えば高ガラス転移
温度（Ｔｇ）を有するアクリルエマルションポリマーが
、その速乾性を示すために有用であると考えられてきた
。ここで特に関心のあるグラビア印刷のような用途に於
いては、高Ｔｇアクリルエマルションポリマーを含有す
るインキ組成物は、余りにも速く乾燥してしまう。高Ｔ
ｇアクリルエマルションポリマーを含有するインキ組成
物は、その再湿潤性の低さのため、グラビアシリンダー
のセル中で完全に乾燥してしまう傾向があり、その結果
基材へのインキ転写性が不足する。

従来技術では、この「ドライ・イン（ｄｒｙ　１ｎ）Ｊ
の問題を解決するために、補助溶剤もしくは中和酸含有
オリゴマー物質を使用していた。しかしこの方法は、逆
に印刷されたインキの乾燥速度に悪影響を与えるものと
考えられる。本発明では、紙への転写性が高く、速乾性
を有する優れた良印刷性を示すエマルションポリマーを
含む再湿潤性を有する水性インキ組成物を提供する。

（発明の要旨） 即ち、本発明は、組成物にインキと水の再湿潤性を与え
るために実質上充分な量の界面活性剤を含む再湿潤剤の
有効量と水性ポリマーを含むバインダーとを組合せ、必
要により樹脂水溶液（ａｑｕｅｏｕｓｓｏｌｕｔｉｏｎ
　ｒｅｓｉｎ）を含有する水性インキ組成物に関する。

本明細書中において「再湿潤的」若しくは「再湿潤性」
という用語は、部分的に若しくは完全に乾燥した後にイ
ンキ自体及び水に再分散し得るインキの能力と定義され
る。

＝３＝ 本発明の態様では、バインダーはエマルションポリマー
、好ましくは約５０〜１２０℃という高いガラス転移温
度（Ｔｇ）を有するエマルションポリマーである。再湿
潤剤はここでは界面活性剤、好ましくは非イオン系界面
活性剤であり、これはインキ組成物の全樹脂固形分に対
し、実質上約１０ル５０ 高いＴｇの陰イオンアクリルラテックスと界面活性剤を
有効量使用することにより、水性インキ組成物に所望の
インキと水の再湿潤性と速乾性を与えることが解った。

本発明のインキ組成物は、グラビアシリンダーのセル中
で完全に乾燥することなしに高圧スピードで印刷され得
る。それ故、インキ組成物の転写性は悪影響を受けない
。更に印刷されたインキは、カールすることなしに可成
り短かい時間で乾燥する。「カール」という言葉は、強
制的な力の加っていない一枚の紙の一方の面と他方の面
の塗装の違いによる歪みを意味する。

（発明の詳しい記述） 本発明の水性インキ組成物の主成分は、水性ボリマー、
実質的な量の界面活性剤を含有する再湿潤剤及び任意成
分としての樹脂水溶液である。本発明の態様では、水性
ポリマーはエマルションポリマーである。典型的には有
用なポリマーのＴｇは、該ポリマーを含有する水性イン
キ組成物の使用温度よりも高い。例えばグラビア印刷の
場合、Ｔｇはグラビアシリンダーの温度より高くなくて
はならない。

エマルションポリマーの例は、水性付加重合体、例えば
アクリル若しくはビニルエマルションポリマーである。

これらはエチレン系不飽和モノマーのフリーラジカル付
加重合により調製され得る。

一般にモノマーは、生成するポリマーが約２０°Ｃより
大きいＴｇ，好ましくは約５０〜１２０℃以上のＴｇを
有するように選ばれる。好ましくはエマルションポリマ
ーのＴｇは９０℃以上である。

有用なモノマーの非限定的な例は、環状若しくは多環状
アルコールのアクリル若しくはメタクリル酸エステル、
例えばイソボルニルアクリレート及びイソボルニルメタ
クリレート、アクリル酸若しくはメタクリル酸エステル
、例えばメチルメタクリレート；及びビニルモノマー、
例えばスチレン、メチルスチレン、ビニルトルエン、ビ
ニルアセテート、塩化ビニル、塩化ビニリデンが挙げら
れる。本発明の代表的態様では、高いＴｇのモノマー、
例えばメチルメタクリレートは他の官能性モノマーと重
合化して所望の性質を付与してもよい。

エマルションポリマーは、アクリル若しくはビニルモノ
マーを乳化剤の存在下水性溶媒中に分散させる常套のフ
リーラジカル開始エマルション重合化法により調製して
もよい。

フリーラジカル開始剤の例としては、水に可溶のもの、
例えばペルオキシド（例えば過酸化水素）及びイオンタ
イプのもの、例えば過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリ
ウム若しくはカリウム、若しくはメタ硫酸水素ナトリウ
ムが挙げられる。

乳化剤の例は、界面活性剤であり、好ましくはイオン系
界面活性剤が使用される。非イオン系界面活性剤も、好
ましくはイオン系界面活性剤と共に使用してもよい。イ
オン系界面活性剤は陰イオン性若しくは陽イオン性のも
のであってもよく、好ましくは水に可溶のものである。

使用されるイオン系界面活性剤の量は主に、そのタイプ
、それと共に使用される非イオン系界面活性剤のタイプ
、モノマーの選択、モノマーの相対比及び生成ラテック
スの所望の粒径のような他の要素により変化する。典型
的にはここで乳化剤として有用なイオン系界面活性剤の
総量は、モノマーの全重量に対し、０２５〜５重量パー
セント、好ましくは約０．５〜３重量パーセントである
。

乳化剤としてここで有用な陰イオン系界面活性剤を典型
的な例としては、アルギル若しくはアラルキルスルフェ
ート、スルホネート、ホスフェート及びカルボキシレー
トが挙げられる。ここで直角な陽イオン系界面活性剤を
例示すると、強酸、例えば塩酸、若しくは他の酸、例え
ば、アルキルスルホン酸（具体的には、メタンスルポン
酸）及び酸性のリン化合物（具体的には、リン酸、亜リ
ン酸、次亜リン酸、アルキルホスフェート）から誘導さ
れるカウンターイオンとして用いるアミン塩であって良
い。有用な非イオン系界面活性剤を例示すると、アルキ
ルポリオキシアルキレンポリエーテル、アルキルアリー
ルポリオキシアルキレンポリエーテル、ポリビニルアル
コール、プロピレンオキシド及びエチレンオキシドブロ
ックコポリマーであってもよい。

任意に連鎖移動剤、例えばアルキルメルカプタン（具体
的にはＩ−ドデカンヂオール、３級ドデシルメルカプタ
ン、イソオクチルヂオグリコレート）及びクロロハイド
ロカーボン（例えばクロロホルム）を使用してもよい。

使用し得るフリーラジカル乳化重合化法は、連続的なモ
ノマーの供給による重合化法、半連続的なモノマーの供
給による重合化法、プレエマルション（ｐｒｅ−ｅｍｕ
ｌｓｉｏｎ）重合化法及び／又は播種重合化法であって
もよい。生成ラテックスは架橋してても、してなくても
良く、又その固形分は約１０〜５０パーセントで粒径は
約５００〜５０００人であって長円典型的には有用なエ
マルンヨンボリマーでは、固形分２０パ一セント以上で
５０ポアズ以下の粘性を有することが特徴である。

「再湿潤剤」が、特に印刷された速乾性を低下させるこ
となくインキと水の再湿潤性を持たすために、及び−船
釣に他の所望の性質を持たすために効果的な量で使用さ
れる。本発明の態様では再湿潤剤は、通常よりも多くの
量の界面活性剤を含む。水性インキ組成物の全界面活性
剤の含量は、界面活性剤の重量を含む全樹脂固体分に対
して約１０〜５０パーセント、好ましくは約１５〜３０
パーセントである。通常よりも多くの量の界面活性剤を
使用することが、本発明の水性インキ組成物のはっきり
した特徴である。

合一フィルム（ｃｏａｌｅｓｃｅｎｄ　ｆｉｌｍ）の発
泡性とその感水性のために、ここで使用されるような多
量の界面活性剤を使用することは、通常の乳化重合体を
用いる用途では禁止されていた。驚くべきことに本発明
では、実質的に多量の界面活性剤を使用して、印刷した
際に、素早く乾燥する再湿潤性インキ組成物を得る。従
って、本発明はここで記述したタイプの水性インキ組成
物に於ける改良を提供する。この改良には、再湿潤剤と
しての界面剤の実質的な量が含まれる。

本発明に有用な再湿潤界面活性剤は、それを含むインキ
組成物の使用条件下に揮発性物質を除去した後でも水溶
解性を保持していることを特徴とする。一般に、より親
水性の界面活性剤が好ましい。有用な界面活性剤はイオ
ン性（即ち、陰イオン性及び陽イオン性）若しくは非イ
オン性、好ましくはイオン性と非イオン性界面活性剤の
併用であっても良い。有用な界面活性剤は、上述した乳
化剤として有用な界面活性剤と同じものであっても良い
。

本発明を実施するに際し、界面活性剤の一部若しくは全
てを、上記エマルションポリマーの乳化剤若しくは安定
剤として使用してもよい。典型的には界面活性剤の一部
が重合中に使用され、水性インキ組成物の調製侍史に界
面活性剤を加わえてもよい。例えば後に添加される界面
活性剤の一部は、インキフェス若しくはインキ成分の顔
料ベースの調製に使用され得る。

水性インキ組成物の調製に際し、固形分、印刷性、有効
寿命（ｈｏｌｄ　ｏｕｔ）、光沢及び成る程度の再湿潤
性を改善する手段として「樹脂水溶液」を必要により使
用してもよい。樹脂水溶液の例は、これに限定されない
が、マレイン化ロジン水溶液若しくはマレイン化ロジン
エステル、水溶性アクリルポリマー、ポリエステル若し
くはポリウレタンである。この樹脂溶液は、アミンのよ
うな塩基の存在下、水中で少なくとも部分的に中和する
ことにより調製してもよい。任意成分である樹脂水溶液
に関して、「溶液」という用語は、分散液及びコロイド
という用語と置換し得る。樹脂水溶液は樹脂固形分に対
し約０〜２５パーセント、好ましくは約５〜１５パーセ
ントの量で使用してもよい。

本発明の水性インキ組成物を調製する際に、有機若しく
は無機顔料若しくはその混合物及び典型的インキ添加物
、例えばワックス、脱泡剤及びエキステンダーなどを使
用してもよい。インキ組成物の残りには水を含む。エマ
ルションポリマーの重重パーセント固形分は、全インキ
組成物に対し約１０〜３０重量′パーセント、好ましく
は約１５〜２５重量パーセントである。顔料のパーセン
ト重量は、全インキ組成物の約２〜１２パーセント、好
ましくは約３〜９パーセントである。

生成インキ組成物は、グラビアンリンダーのセル中で完
全に乾燥することなしに高圧スピードで印刷することが
できる。本発明を次の実施例により更に説明するが、本
発明はこれら実施例に限定されない。

実施例Ａ 次は本発明の高Ｔｇ陰イオンアクリルポリマーの実施例
である。

反応容器ヂャージ 成分　　　　　　　　　　　　　　　重量部（ｇ） 脱イオン水　　　　　　　　　　　　７７４．７Ｓ　Ｉ
ＰＥＸ　　ＵＢ’　　　　　　　　　　　５．０炭酸水
素ナトリウム　　　　　　　　　　０．５ＡＥＲＯＳＯ
Ｌ　ＭＡ８０２　　　　　　５．２供給材料Ｉ　　　　
　　　　　　　　重量部（ｇ） 脱イオン水　　　　　　　　　　　　１００．０過硫酸
カリウム　　　　　　　　　　　　４．０メチルメタク
リレート　　　５４．１　　８４１．２スチレン　　　
　　　　　　３９．６　　６１２メタクリル酸　　　　
　　　　０．９　　　１５．０ＩＤＴ３　　　　　　　
　　　　　　　　　４．．０脱イオン水　　　　　　　
　　　　　　７７５．２ＩＧＥＰＡＬＣＯ８９７’　　
　−８０ＳＩＰＥＸ　ＵＢ　　　　　　　　　　　　２
０．２ＡＥＲＯＳＯＬ　ＭＡ　８０　　−　　　　２０
．４１アルコラツク（ＡＬＣＯＬＡＣ）より市販のラウ
リル硫酸ナトリウム（３０％活性）。

２アメリカン・シアナミド・カンパニ （Ａｍｅｒｉｃａｎ　Ｃｙａｎａｍｉｄｅ　Ｃｏｍｐａ
ｎｙ）より市販のジヘキシルナトリウムスルポコハク酸
。

３　Ｉ−ドデカンヂオール。

’　ＧＡＰコーポレーション（Ｇ　Ａ　Ｆ　　Ｃｏｒｐ
ｏｒａｔｉｏｎ）より市販のノニルフェノールポリエヂ
レンオキシド。

供給材料■ 重量部 戚を−（ｇ） 脱イオン水　　　　　　　　　　　２００．４適切に装
着された反応容器の中で、反応容器チャージを、窒素ガ
スシール下７８℃まで加熱し、そこに４９．５グラムの
供給材料Ｂを加えた。次いで、供給材料Ａを加え、その
反応混合物を８２℃で３０分間保持した。その後供給材
料Ｂの残りを加え始め、３時間にわたって継続した。供
給材料Ｃを反応混合物に加え、８０’Ｃで１時間反応さ
せた後、冷却した。分析値：４６９パ一セント固形分（
１０５℃で２時間）；酸価は４．３０．粒径は１１１０
人であった。

実施例Ｂ インキ組成物を、以下のように調製された配合ワニス中
に上述のアクリルラテックスを加えて配合した。

成分　　　　　　　　　　　　　　重量部（ｇ） 上述のラテックス　　　　　　　　　　　７５樹脂水溶
液１　　　　　　　　　　　　１７ＪＯＨＮＷＡＸ２６
２　　　　　　　　　７．５ＦＯＡＭＫＩ　ＬＬ６４９
３　　　　　　　０．５１０ジンの３０パーセント変性
ペンタエリスリトールフマル酸エステル（ＦＲＰプロダ
クツ（ＦＲＰ　　Ｐ　ｒｏｄｕｃｔｓよりＦ　Ｉ　ＬＴ
ＲＥＺ５０１５として市販）、これはアバ−セントモル
ホリンで中和化され、２０パーセントのイソプロパツー
ル及び４３パーセントの水の混合物中に分散される。

”　ｓ、ｃ、ジョンソン＆サンズ（Ｓ　、　Ｃ、Ｊ　ｈ
ｏｎｓｏｎ＆　　５ｏｎｓ）より市販のワックス ３クルージプル・カンパ＝（Ｃｒｕｃｉｂｌｅ　Ｃｏｍ
ｐａｎｙ）より市販の脱泡剤。

実施例Ｃ 本発明に従ってインキ組成物を、次の物質で配＝１５− 合した。

成分　　　　　　　　　　　　　　重量部（ｇ） 配合ワニス’　　　　　　　　　　　　　　５９．５青
色顔料ベース２１１．０ 赤色顔料ベース３　　　　　　　　　　　１．。

クレー　　　　　　　　　　　　　　　　　　９．０尿
素　　　　　　　　　　　　　　　　３．０ＭＡＺＡＷ
ＥＴ　ＤＦ’　　　　　　　　　　４．０ＩＧＥＰＡＬ
　Ｃｏ−８９７１，０ ＦＯＡＭＫＩＬＬ　　６４９　　　　　　　　．５水　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　１１．０
１上述により調製されたもの。

２サン・ケミカル・コーポレーション（ＳｕｎＣｈｅｍ
ｉｃａｌ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）より市販の５ＯＮ
ＳＰＥＲＳＥ　ＢＬＵＥ　ＢＨＤ−６０１７゜３　トル
ー・ケミカル・コーポレーション（Ｄ　ｒｅｗＣｈｅｍ
ｉｃａｌ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）より市販のＲＤ−
５０００Ｌ　ＩＱＶＡＦＬＥＸＲＥＤ（Ｂａミリソール
Ｉ　１ｔｈｏｌ））。

４メーザ−・ケミカル・コーポレーション（Ｍａｚｅｒ
　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）より市
販のアルキルポリオキシアルキレン。

追加実施例 本発明の水性インキ組成物の以下の実施例およびそれに
関連する比較例は、本発明を更に説明するものである。

本水性インキ組成物は、記載した化学種を除いては本質
的に実施例Ｃで述べたと同じ方法で調製した。以下の第
１表〜第■表に、それぞれ（配合ワニス中の）ポリマー
の種類、再湿潤性界面活性剤及び樹脂水溶液を示す。本
インキ組成物（実施例Ａのアクリルラテックスを基礎と
する）は、インキ及び水の両再湿潤性を保持しつつかつ
、乾燥速度が改善されていることを各実施例に於いて示
した。結果は以下の表に示す通りである。

’　ｓ、ｃ、ジョンソン及サイズ・カンパニより市販の
９５℃Ｔｇアクリルラテックス。

２ユニオン・カーバイト・コーポレーション（Ｕｎｉｏ
ｎ　Ｃａｒｂｉｄｅ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）より市
販の２７℃Ｔｇアクリルラテックス。

３Ｂ、Ｆ、グツドリッチ・コーポレーション（Ｂ、Ｆ、
Ｇｏｏｄｒｉｃｈ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）より市販
の７３°ＣＴｇビニルクロライドラテックス。

４水湿潤性は０．２−ミルのくさび板（ｗｅｄｇｅ　ｐ
ｌａｔｅ）上にインキを塗り、続いてそのインキを周囲
条件で２分間乾燥することにより測定される。その乾燥
インキ上にインキを１部落とし、３０秒後にそのくさび
板を水ですすいだ。インキ再湿潤性は、インキを滴下し
た場所が本質的にきれいな領域になっていることにより
示される。乾燥したインキがくさび板上に残っているだ
ろう。

水再湿潤性はくさび板よりインキが本質的に完全に除去
されることにより示される。

５乾燥速度は各サンプルをスプリット粒ゲージに並べて
塗装して、対照と比較することにより測定した。試験に
於ける乾燥時間は、０．８ミル厚のフィルムの表面が目
で見て乾燥のためその光沢を失うのに要する時間として
決定した。

対照乾燥時間（Ｃｏｎｔｒｏｌ　ｄｒｙ　ｔｉｍｅ）は
、１００±１５秒で、その試験の測定誤差は約４パーセ
ントであった。

０　　。　　　曽　　　　　　Ｏ Ｏつ　　　ω　　・寸　　　　　　　０寸　　（１）ｌ
　　　　　　　。

１メーザ−・ケミカル・コーポレーションより市販のア
ルキルポリオキシアルキレン界面活性剤。

２ＧＡＦコーポレーシヨンより市販のポリオキシエヂル
化ノニルフェノール。

３メーザ−・ケミカル・コーポレーションより市販のナ
トリウムジオクチルスルホコハク酸塩溶液（７０％）。

’　ＧＡＦコーポレーションより市販のポリオキシエヂ
ル化アルキルアミン界面活性剤。

５ユニオン・カーバイド・コーポレーションより市販の
ポリプロピレンオキシドポリマー。

８ユニオン・カーバイド・コーポレーションより市販の
ボエチレンオキシド。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、 （ａ）エマルションポリマー （ｂ）インキ組成物に再湿潤性を付与するのに実質上十
   分な量の界面活性剤 を含有する水性速乾性インキ組成物。 ２、エマルションポリマーが約５０〜１２０℃またはそ
   れ以上のＴｇを有する第１項記載の組成物。 ３、エマルションポリマーが２０重量％の固形分含量か
   つ５０ポアズ以下の粘度を有する第１項記載の組成物。 ４、エマルションポリマーがエチレン系不飽和モノマー
   のフリーラジカル開始重合により調製されたアクリル若
   しくはビニルエマルションである第１項記載の組成物。 ５、界面活性剤が陰イオン系界面活性剤と非イオン系界
   面活性剤とを含む第４項記載の組成物。 ６、非イオン系界面活性剤がアルキルポリオキシアルキ
   レンポリエーテル若しくはアルキルアリールポリオキシ
   アルキレンポリエーテルである第５項記載の組成物。 ７、界面活性剤が全樹脂固形分に対し約１０〜５０重量
   パーセントの量で存在する第１項記載の組成物。 ８、界面活性剤が全樹脂固形分に対し１５〜３０重量パ
   ーセントの量で存在する第７項記載の組成物。 ９、更に樹脂水溶液を含む第１項記載の組成物。 １０、水溶液が塩基の存在下に水中分散されたマレイン
   化ロジンエステルを含む第９項記載の組成物。 １１、第１項記載のインキ組成物が塗装された基材を含
   む物品。 １２、第９項記載のインキ組成物が塗装された基材を含
   む物品。 １３、第１項記載のインキ組成物を基材上に印刷する方
   法。 １４、第９項記載のインキ組成物を基材上に印刷する方
   法。