(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-05-08
(45)【発行日】2023-05-16
(54)【発明の名称】水性グラビアインキセット
(51)【国際特許分類】
C09D 11/037 20140101AFI20230509BHJP
C09D 11/023 20140101ALI20230509BHJP
【FI】
C09D11/037
C09D11/023
(21)【出願番号】P 2019064650
(22)【出願日】2019-03-28
【審査請求日】2021-12-17
(31)【優先権主張番号】P 2018075355
(32)【優先日】2018-04-10
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000000918
【氏名又は名称】花王株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002620
【氏名又は名称】弁理士法人大谷特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】渡邉 和希
(72)【発明者】
【氏名】水島 龍馬
(72)【発明者】
【氏名】尾崎 佑樹
(72)【発明者】
【氏名】松園 拓人
(72)【発明者】
【氏名】植田 泰史
【審査官】松原 宜史
(56)【参考文献】
【文献】特開2016-044282(JP,A)
【文献】特開2015-101074(JP,A)
【文献】特開2015-143019(JP,A)
【文献】特開2011-046874(JP,A)
【文献】国際公開第17/047267(WO,A1)
【文献】特開2017-155186(JP,A)
【文献】米国特許出願公開第2012/0079952(US,A1)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
C09D 11/00-11/54
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
水性グラビアインキと水性メジウムとを含む水性グラビアインキセットであって、
該水性グラビアインキが、顔料
含有ポリマー粒子、
顔料を含有しないポリマー
粒子B、水溶性有機溶剤、界面活性剤及び水を含有し、該水性メジウムが、
顔料を含有しないポリマー
粒子B、水溶性有機溶剤、界面活性剤及び水を含有し、
該顔料含有ポリマー粒子を構成するポリマーaが、水不溶性ポリマーであり、かつ、ビニル系ポリマーであり、
該顔料を含有しないポリマー粒子Bを構成するポリマーbが、水不溶性ポリマーであり、かつ、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、塩化ビニル-アクリル系樹脂、オレフィン系樹脂から選ばれる1種以上であり、
該界面活性剤の1質量%水混合液での静的表面張力が45mN/m以下であり、
かつ、アセチレングリコール系界面活性剤及びシリコーン系界面活性剤から選ばれる1種以上であり、
該水性グラビアインキ中の
該界面活性剤とポリマー
a及びbとの質量比〔水性グラビアインキ中の
該界面活性剤/水性グラビアインキ中のポリマー
a及びb〕が0.1以上0.3以下であり、
該水性メジウム中の
該界面活性剤とポリマー
bとの質量比〔水性メジウム中の
該界面活性剤/水性メジウム中のポリマー
b〕が0.1以上0.3以下である、水性グラビアインキセット。
【請求項2】
20℃における水性メジウムのザーンカップ粘度と20℃における水性グラビアインキのザーンカップ粘度の差が、2秒以下である、請求項1に記載の水性グラビアインキセット。
【請求項3】
水性メジウム中の水溶性有機溶剤の含有量と水性グラビアインキ中の水溶性有機溶剤の含有量の質量比〔水性メジウム中の水溶性有機溶剤/水性グラビアインキ中の水溶性有機溶剤〕が0.5以上1.5以下である、請求項1又は2に記載の水性グラビアインキセット。
【請求項4】
水性メジウム中のポリマー
bの含有量と水性グラビアインキ中のポリマー
a及びbの含有量の質量比〔水性メジウム中のポリマー
b/水性グラビアインキ中のポリマー
a及びb〕が、1.1以上3.8以下である、請求項1~3のいずれかに記載の水性グラビアインキセット。
【請求項5】
水性メジウム中の
前記界面活性剤の含有量と水性グラビアインキ中の
前記界面活性剤の含有量の質量比〔水性メジウム中の
前記界面活性剤/水性グラビアインキ中の
前記界面活性剤〕が1.0以上3.8以下である、請求項1~4のいずれかに記載の水性グラビアインキセット。
【請求項6】
水性グラビアインキ中のポリマー
a及びbの含有量が2質量%以上20質量%以下である、請求項1~5のいずれかに記載の水性グラビアインキセット。
【請求項7】
水性グラビアインキ中の
前記界面活性剤の含有量が0.1質量%以上5質量%以下である、請求項1~6のいずれかに記載の水性グラビアインキセット。
【請求項8】
水性グラビアインキに水性メジウムを配合する希釈水性グラビアインキの製造方法であって、
該水性グラビアインキが、顔料
含有ポリマー粒子、
顔料を含有しないポリマー
粒子B、水溶性有機溶剤、界面活性剤及び水を含有し、該水性メジウムが、
顔料を含有しないポリマー
粒子B、水溶性有機溶剤、界面活性剤及び水を含有し、
該顔料含有ポリマー粒子を構成するポリマーaが、水不溶性ポリマーであり、かつ、ビニル系ポリマーであり、
該顔料を含有しないポリマー粒子Bを構成するポリマーbが、水不溶性ポリマーであり、かつ、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、塩化ビニル-アクリル系樹脂、オレフィン系樹脂から選ばれる1種以上であり、
該界面活性剤の1質量%水混合液での静的表面張力が45mN/m以下であり、
かつ、アセチレングリコール系界面活性剤及びシリコーン系界面活性剤から選ばれる1種以上であり、
該水性グラビアインキ中の
該界面活性剤とポリマー
a及びbとの質量比〔水性グラビアインキ中の
該界面活性剤/水性グラビアインキ中のポリマー
a及びb〕が0.1以上0.3以下であり、
該水性メジウム中の
該界面活性剤とポリマー
bとの質量比〔水性メジウム中の
該界面活性剤/水性メジウム中のポリマー
b〕が0.1以上0.3以下であり、
該水性グラビアインキ100質量部に対して、該水性メジウムを5質量部以上400質量部以下配合する、希釈水性グラビアインキの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、水性グラビアインキセット、及び希釈水性グラビアインキの製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
グラビア印刷は、インキを受容するセルを形成したグラビア版を用いて、インキを印刷基材に転写する印刷方法である。セルの深さやセルの間隔(線数)によって印刷の品質をコントロールすることができ、高精細な印刷が行えることから汎用されている。
グラビア印刷に用いられるグラビアインキは、作業環境の改善を目指し、ノントルエン系油性インキが用いられているが、揮発性有機化合物低減やCO2削減には至っておらず、労働環境、地球環境の観点に加え、防災上の観点、更には食品関連に使用する場合の残留溶剤の観点から問題がある。このため、環境負荷の少ない安心かつ安全な水性グラビアインキが望まれていた。
【0003】
一方、グラビア印刷では、印刷濃度を版によって調整することができるが、印刷環境や印刷枚数等による印刷濃度の変化や、印刷デザインごとに求められる印刷濃度が異なるため、印刷の現場では、印刷前に、グラビアインキに顔料を含まない透明なメジウムや他色インクを添加して色材の濃度調整や調色を行ったり、印刷中にメジウムを追加して色材を薄める濃度調整を行っている。
例えば、特許文献1には、インキ(A)を透明なメジウムで希釈した低濃度インキを用いて一回目のグラビア印刷を行った後、残肉インキに、インキ(A)より高濃度の後添加用インキを混合して得たインキを用いてより色濃度が高い二回目のグラビア印刷を行う、残肉インキの再利用方法が開示されている。この特許文献1の実施例では、混合溶剤(酢酸エチル/n-プロピルアセテート/IPA=40/40/20)ベースのメジウムが用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、特許文献1に記載のインキ及びメジウムは、混合溶剤ベースであることから環境負荷が少ないとはいえない。
一方、低沸点溶剤を含まない水を主成分とするインキでは水の表面張力が高いため、印刷基材に対する濡れ性を向上させるために、顔料やポリマーに加えて水溶性有機溶剤及び界面活性剤が配合される。顔料、ポリマー、水溶性有機溶剤、界面活性剤及び水の配合のバランスによって印刷基材に対する濡れ性を担保しているインキに対して、印刷濃度を調整するためにメジウムで希釈を行うと、メジウムの配合比率によって印刷基材に対する濡れ性が大きく変化し、安定した濡れ性を担保できないという問題がある。
そのため、インキの印刷基材に対する濡れ性、すなわちインキの広がり性(以下、「レベリング性」ともいう)を十分に満たす、環境負荷の少ない水性グラビアインキ及びメジウムを含むインキセットが求められている。
本発明は、環境負荷が少なく、インキをメジウムで希釈して印刷濃度を調整しても、レベリング性に優れ、高精細な印刷物を得ることができる水性グラビアインキセット、及び希釈水性グラビアインキの製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明者らは、顔料、ポリマー、水溶性有機溶剤、界面活性剤及び水を含む水性グラビアインキと、顔料を含有しない水性メジウムとを含む水性グラビアインキセットであって、水性メジウム中のポリマー及び界面活性剤の含有量が特定範囲にある水性グラビアインキが上記課題を解決できることを見出した。
すなわち、本発明は、次の[1]及び[2]を提供する。
[1]水性グラビアインキと水性メジウムとを含む水性グラビアインキセットであって、
該水性グラビアインキが、顔料、ポリマー、水溶性有機溶剤、界面活性剤及び水を含有し、該水性メジウムが、ポリマー、水溶性有機溶剤、界面活性剤及び水を含有し、
該界面活性剤の1質量%水混合液での静的表面張力が45mN/m以下であり、
該水性グラビアインキ中の界面活性剤とポリマーの質量比〔水性グラビアインキ中の界面活性剤/水性グラビアインキ中のポリマー〕が0.1以上0.3以下であり、
該水性メジウム中の界面活性剤とポリマーの質量比〔水性メジウム中の界面活性剤/水性メジウム中のポリマー〕が0.1以上0.3以下である、水性グラビアインキセット。
【0007】
[2]水性グラビアインキに水性メジウムを配合する希釈水性グラビアインキの製造方法であって、
該水性グラビアインキが、顔料、ポリマー、水溶性有機溶剤、界面活性剤及び水を含有し、該水性メジウムが、ポリマー、水溶性有機溶剤、界面活性剤及び水を含有し、
該界面活性剤の1質量%水混合液での静的表面張力が45mN/m以下であり、
該水性グラビアインキ中の界面活性剤とポリマーの質量比〔水性グラビアインキ中の界面活性剤/水性グラビアインキ中のポリマー〕が0.1以上0.3以下であり、
該水性メジウム中の界面活性剤とポリマーの質量比〔水性メジウム中の界面活性剤/水性メジウム中のポリマー〕が0.1以上0.3以下であり、
該水性グラビアインキ100質量部に対して、該水性メジウムを5質量部以上400質量部以下配合する、希釈水性グラビアインキの製造方法。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、環境負荷が少なく、インキをメジウムで希釈して印刷濃度を調整しても、レベリング性に優れ、高精細な印刷物を得ることができる水性グラビアインキセット、及び希釈水性グラビアインキの製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【0009】
[水性グラビアインキセット]
本発明の水性グラビアインキセットは、水性グラビアインキ(以下、単に「グラビアインキ」又は「インキ」ともいう)と水性メジウムとを含むインキセットであって、
該水性グラビアインキが、顔料、ポリマー、水溶性有機溶剤、界面活性剤及び水を含有し、該水性メジウムが、ポリマー、水溶性有機溶剤、界面活性剤及び水を含有し、
該界面活性剤の1質量%水混合液での静的表面張力が45mN/m以下であり、
該水性グラビアインキ中の界面活性剤とポリマーの質量比〔水性グラビアインキ中の界面活性剤/水性グラビアインキ中のポリマー〕が0.1以上0.3以下であり、
該水性メジウム中の界面活性剤とポリマーの質量比〔水性メジウム中の界面活性剤/水性メジウム中のポリマー〕が0.1以上0.3以下である。
以下に述べるグラビアインキ及び水性メジウム中の各成分の含有量は、グラビア印刷時の含有量を示す。本発明のグラビアインキは、各成分を印刷時の含有量、濃度に調整してそのまま用いてもよく、予め調製したベースインキを水等で希釈し、印刷時の含有量、濃度に調整して用いてもよい。
【0010】
本発明のグラビアインキセットによれば、環境負荷が少なく、インキをメジウムで希釈して印刷濃度を調整しても、レベリング性に優れ、高精細な印刷物を得ることができる。その理由は定かではないが、以下のように考えられる。
本発明のグラビアインキセットは、水性グラビアインキと水性メジウムとを含み、両者が、ポリマー、水溶性有機溶剤、界面活性剤及び水を含有し、グラビアインキと水性メジウムに含まれる〔界面活性剤/ポリマー〕の質量比がいずれも0.1以上0.3以下であることにより、グラビア版のセル内でインキが乾燥せず、転写率を高く維持でき、インキの印刷基材に対する濡れ性も維持することができ、レベリング性が向上するため、高精細な印刷物を得ることができ、環境負荷も低減されると考えられる。
【0011】
〔水性グラビアインキ〕
<顔料>
本発明のインキで用いられる顔料は、無機顔料及び有機顔料のいずれであってもよい。
無機顔料としては、例えば、カーボンブラック、金属酸化物等が挙げられ、黒色インキにおいては、カーボンブラックが好ましい。カーボンブラックとしては、ファーネスブラック、サーマルランプブラック、アセチレンブラック、チャンネルブラック等が挙げられる。白色インキにおいては、二酸化チタン、酸化亜鉛、シリカ、アルミナ、酸化マグネシウム等の金属酸化物等が挙げられる。これらの無機顔料は、チタンカップリング剤、シランカップリング剤、高級脂肪酸金属塩等の公知の疎水化処理剤で表面処理されたものであってもよい。
有機顔料としては、例えば、アゾ顔料、ジアゾ顔料、フタロシアニン顔料、キナクリドン顔料、イソインドリノン顔料、ジオキサジン顔料、ペリレン顔料、ペリノン顔料、チオインジゴ顔料、アントラキノン顔料、キノフタロン顔料等が挙げられる。
色相は特に限定されず、有彩色インキにおいては、イエロー、マゼンタ、シアン、レッド、ブルー、オレンジ、グリーン等の有彩色顔料をいずれも用いることができる。
顔料の中でも、レベリング性の観点から、無機顔料が好ましく、金属酸化物がより好ましく、二酸化チタンが更に好ましい。
【0012】
本発明で用いられる顔料の形態は、好ましくは自己分散型顔料及びポリマーで分散させた顔料粒子、即ち顔料含有ポリマー粒子から選ばれる1種以上であり、より好ましくは顔料含有ポリマー粒子である。
なお、自己分散型顔料とは、アニオン性親水基又はカチオン性親水基の1種以上を、直接又は他の原子団を介して顔料の表面に結合することで、界面活性剤やポリマーを用いることなく水系媒体に分散可能である顔料を意味する。
【0013】
<ポリマー>
本発明に用いられるポリマーとしては、水溶性ポリマー及び水不溶性ポリマーのいずれも好ましく用いることができるが、水不溶性ポリマーがより好ましい。
水溶性ポリマーとは、105℃で2時間乾燥させ、恒量に達したポリマーを、25℃の水100gに飽和するまで溶解させたときに、その溶解量が10g以上であるポリマーをいう。アニオン性ポリマーの場合、溶解量は、ポリマーのアニオン性基を水酸化ナトリウムで100%中和した時の溶解量である。
水不溶性ポリマーとは、105℃で2時間乾燥させ、恒量に達したポリマーを、25℃の水100gに飽和するまで溶解させたときに、その溶解量が10g未満であるポリマーをいい、その溶解量は好ましくは5g以下、より好ましくは1g以下である。アニオン性ポリマーの場合、溶解量は、ポリマーのアニオン性基を水酸化ナトリウムで100%中和した時の溶解量である。
【0014】
用いられるポリマーとしては、ポリエステル、ポリウレタン、ビニル系ポリマー等が挙げられるが、顔料の分散安定性の観点から、ビニル化合物、ビニリデン化合物、ビニレン化合物等のビニル単量体の付加重合により得られるビニル系ポリマーが好ましい。また、ポリマーは架橋剤で架橋されたポリマーを用いることができる。
【0015】
本発明に用いられるポリマーは、顔料含有ポリマー粒子又は顔料を含有しないポリマー粒子Bとして、グラビアインキ中に分散して用いることが好ましい。以下、顔料含有ポリマー粒子を構成するポリマーを「ポリマーa」と、顔料を含有しないポリマー粒子Bを構成するポリマーを「ポリマーb」ともいう。
グラビアインキのレベリング性を向上させる観点から、ポリマーaは、顔料分散能を有する顔料分散ポリマーとして、また、ポリマーbは、印刷基材にインキを定着させるための定着助剤ポリマーとして用いられる。
ポリマーaとポリマーbは、異なる組成であってもよく、また、組成も含めて同一のポリマーであって、顔料の有無だけが異なるものであってもよい。
インキ中に顔料含有ポリマー粒子とポリマー粒子Bを含む場合には、インキ中のポリマーの含有量は、ポリマーa及びポリマーbの合計量となる。
グラビアインキ中のポリマーの含有量(ポリマーaとポリマーbの合計量)は、顔料分散性及び定着性の観点から、好ましくは3質量%以上、より好ましくは5質量%以上、更に好ましくは7質量%以上であり、そして、好ましくは30質量%以下、より好ましくは25質量%以下、更に好ましくは20質量%以下である。
【0016】
〔ポリマーa〕
ポリマーaは、顔料分散能を有するポリマーであり、ポリエステル、ポリウレタン、ビニル系ポリマー等が挙げられる。これらの中でも、インキ安定性を向上させる観点から、ビニルモノマーの付加重合により得られるビニル系ポリマーが好ましい。
ビニル系ポリマーとしては、(a1)イオン性モノマー由来の構成単位と、(a2)ノニオン性モノマー由来の構成単位を含むことが好ましい。
【0017】
(a1)イオン性モノマーとしては、アニオン性モノマーが好ましく、カルボン酸モノマー、スルホン酸モノマー等が挙げられる。これらの中では、カルボン酸モノマーがより好ましく、アクリル酸及びメタクリル酸から選ばれる1種以上が更に好ましい。
(a2)ノニオン性モノマーは、水や水溶性有機溶剤との親和性が高いモノマーであり、ポリアルキレングリコール(メタ)アクリレート、アルコキシポリアルキレングリコール(メタ)アクリレートが好ましく、メトキシポリエチレングリコール(n=1~30)(メタ)アクリレートが更に好ましい。ノニオン性モノマーの市販品例としては、新中村化学工業株式会社製のNKエステルMシリーズ、日油株式会社製のブレンマーPEシリーズ、PMEシリーズ、50PEPシリーズ、50POEPシリーズ等が挙げられる。
【0018】
ポリマーaは、更に(a3)疎水性モノマー由来の構成単位を含んでもよい。(a3)疎水性モノマーとしては、アルキル(メタ)アクリレート、芳香族基含有モノマー、片末端に重合性官能基を有するマクロモノマー等が挙げられる。
アルキル(メタ)アクリレートとしては、炭素数6以上18以下のアルキル基を有するものが好ましく、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、(イソ)プロピル(メタ)アクリレート、(イソ又はターシャリー)ブチル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、(イソ)オクチル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
芳香族基含有モノマーとしては、炭素数6以上22以下の芳香族基を有するビニル系モノマーが好ましく、スチレン系モノマー、芳香族基含有(メタ)アクリレート等がより好ましい。スチレン系モノマーとしては、スチレン、2-メチルスチレン、α-メチルスチレン、ビニルトルエン、ジビニルベンゼン等が好ましく、芳香族基含有(メタ)アクリレートとしては、ベンジル(メタ)アクリレート等が好ましい。
【0019】
(ポリマーa中における各構成単位の含有量)
ポリマーa中における(a1)~(a3)成分に由来する構成単位の含有量は、インキの分散安定性を向上させる観点から、次のとおりである。
(a1)成分の含有量は、好ましくは5質量%以上、より好ましくは10質量%以上、更に好ましくは15質量%以上であり、そして、好ましくは40質量%以下、より好ましくは30質量%以下、更に好ましくは20質量%以下である。
(a2)成分の含有量は、好ましくは20質量%以上、より好ましくは40質量%以上、更に好ましくは60質量%以上であり、そして、好ましくは95質量%以下、より好ましくは90質量%以下、更に好ましくは85質量%以下である。
(a3)成分の含有量は、好ましくは15質量%以下、より好ましくは10質量%以下、更に好ましくは5質量%以下である。
【0020】
(ポリマーaの製造)
前記ポリマーaは、(a1)イオン性モノマー、(a2)ノニオン性モノマー等を含むモノマー混合物を公知の溶液重合法等により共重合させることにより製造できる。
ポリマーaの重量平均分子量は、インキの分散安定性、及び印刷基材への定着性を向上させる観点から、好ましくは3千以上、より好ましくは5千以上、更に好ましくは1万以上であり、そして、好ましくは10万以下、より好ましくは5万以下、更に好ましくは3万以下である。
ポリマーaの酸価は、顔料の分散性及びポリマーの吸着性の観点から、好ましくは100mgKOH/g以上、より好ましくは150mgKOH/g以上、更に好ましくは200mgKOH/g以上であり、そして、好ましくは350mgKOH/g以下、より好ましくは300mgKOH/g以下、更に好ましくは250mgKOH/g以下である。
なお、重量平均分子量及び酸価の測定は実施例に記載の方法により行うことができる。
【0021】
(顔料含有ポリマー粒子の製造)
顔料含有ポリマー粒子は、顔料表面にポリマーaが吸着した粒子であり、インキ中で安定に分散させることができる。
顔料含有ポリマー粒子は、分散体として下記工程Iを有する方法により、効率的に製造することができる。更に、下記工程II及び工程IIIを有する方法により製造してもよい。
工程I:ポリマーa、有機溶媒、顔料、及び必要に応じて中和剤、界面活性剤等を含有する混合物を分散処理して、顔料含有ポリマー粒子の分散体を得る工程
工程II:工程Iで得られた分散体から有機溶媒を除去して、顔料含有ポリマー粒子の水分散体を得る工程
工程III:工程Iで得られた分散体又は工程IIで得られた水分散体と架橋剤を混合し、架橋処理して、顔料を含有する架橋ポリマー粒子の水分散体を得る工程
【0022】
ポリマーaがアニオン性ポリマーの場合、中和剤を用いてポリマー中のアニオン性基を中和してもよい。中和剤を用いる場合は、pHが7以上11以下になるように中和することが好ましい。中和剤としては、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニア、各種アミン等の塩基が挙げられる。また、該ポリマーを予め中和しておいてもよい。
ポリマーaのアニオン性基の中和度は、インキの分散安定性を向上させる観点から、アニオン性基に対して10モル%以上100モル%以下が好ましく、20モル%以上90モル%以下がより好ましく、30モル%以上80モル%以下が更に好ましい。
ここで中和度は、ポリマーaがアニオン性基を有する場合、ポリマーaのアニオン性基に対する中和剤の使用当量として下記式によって求めることができる。中和剤の使用当量が100モル%以下の場合、中和度と同義である。中和剤の使用当量が100モル%を超える場合には、中和剤がポリマー分散剤(a)の酸基に対して過剰であることを意味し、この時のポリマー分散剤(a)の中和度は100モル%とみなす。
中和剤の使用当量(モル%)=〔{中和剤の添加質量(g)/中和剤の当量}/[{ポリマー分散剤(a)の加重平均酸価(mgKOH/g)×ポリマー分散剤(a)の質量(g)}/(56×1000)]〕×100
【0023】
架橋剤は、ポリマーaがアニオン性基を有するアニオン性ポリマーである場合、該アニオン性基と反応する官能基を有する化合物が好ましく、該官能基を分子中に2以上有する化合物がより好ましく、分子中に2以上6以下有する化合物が更に好ましい。
架橋剤の好適例としては、分子中に2以上のエポキシ基を有する化合物、分子中に2以上のオキサゾリン基を有する化合物、分子中に2以上のイソシアネート基を有する化合物が挙げられる。これらの中でも、分子中に2以上のエポキシ基を有する化合物が好ましく、トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテルがより好ましい。
ポリマーa中における酸成分の架橋率は、インキの保存安定性の観点から、好ましくは5モル%以上、より好ましくは10モル%以上、更に好ましくは20モル%以上であり、そして、好ましくは80モル%以下、より好ましくは70モル%以下、更に好ましくは60モル%以下である。
【0024】
インキ中のポリマーaの含有量は、定着性の観点から、好ましくは0.1質量%以上、より好ましくは0.2質量%以上、更に好ましくは0.3質量%以上であり、そして、好ましくは10質量%以下、より好ましくは5質量%以下、更に好ましくは2質量%以下である。
インキ中の顔料に対するポリマーaの質量比〔ポリマーa/顔料〕は、インキ安定性を向上させる観点から、好ましくは0.2/99.8~70/30、より好ましくは0.5/99.5~60/40、更に好ましくは1/99~50/50である。
【0025】
商業的に入手しうるビニル系ポリマーの具体例としては、例えば、「アロンAC-10SL」(東亜合成株式会社製)等のポリアクリル酸、「ジョンクリル67」、「ジョンクリル611」、「ジョンクリル678」、「ジョンクリル680」、「ジョンクリル690」、「ジョンクリル819」(以上、BASFジャパン株式会社製)等のスチレン-アクリル系樹脂等が挙げられる。
【0026】
(顔料を含有しないポリマー粒子B)
グラビアインキは、印刷基材上で成膜して定着性を向上する観点から、顔料を含有しないポリマー粒子B(ポリマー粒子B)を含むことが好ましい。ポリマー粒子Bは、顔料を含有せず、ポリマー単独で構成される水不溶性ポリマー粒子である。
ポリマー粒子Bを構成するポリマーbとしては、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、スチレン-アクリル系樹脂、ブタジエン系樹脂、塩化ビニル系樹脂、オレフィン系樹脂等が挙げられるが、インキ転移性を向上し、版かぶりを抑制する観点から、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、塩化ビニル-アクリル系樹脂、オレフィン系樹脂から選ばれる1種以上が好ましく、それらの併用も好ましい。
ポリマー粒子Bは、それが水中に分散した水分散体として用いることが好ましい。ポリマー粒子Bは、適宜合成したものを使用してもよいし、市販品を使用してもよい。
【0027】
〔ポリマーb〕
前記アクリル系樹脂としては、(b1)イオン性モノマーと(b2)疎水性モノマーとを含むモノマー混合物Bを共重合させてなる水不溶性ビニル系ポリマーが好ましい。
(b1)成分は、前記(a1)成分と同様であるが、それらの中でも、分散安定性を向上させる観点から、アニオン性モノマーが好ましく、カルボン酸モノマーがより好ましく、アクリル酸及びメタクリル酸から選ばれる1種以上が更に好ましい。
(b2)成分は、前記(a3)成分と同様のアルキル(メタ)アクリレート、芳香族基含有モノマー、マクロモノマー等が挙げられる。これらの中でも、アルキル(メタ)アクリレートが好ましく、炭素数1以上22以下、好ましくは炭素数1以上10以下のアルキル基を有するものがより好ましく、前記例示化合物が更に好ましく、メチル(メタ)アクリレートと2-エチルヘキシル(メタ)アクリレートとの併用がより更に好ましい。
【0028】
(ポリマーb中における各構成単位の含有量)
ポリマーb中における(b1)及び(b2)成分に由来する構成単位の含有量は、印刷基材への定着性を向上させる観点から、次のとおりである。
(b1)成分の含有量は、好ましくは1質量%以上、より好ましくは3質量%以上、更に好ましくは5質量%以上であり、そして、好ましくは30質量%以下、より好ましくは20質量%以下、更に好ましくは15質量%以下である。
(b2)成分の含有量は、好ましくは50質量%以上、より好ましくは60質量%以上、更に好ましくは70質量%以上であり、そして、好ましくは99質量%以下、より好ましくは97質量%以下、更に好ましくは95質量%以下である。
【0029】
前記ポリマーbは、(b1)イオン性モノマー、(a2)ノニオン性モノマー等を含むモノマー混合物を公知の溶液重合法等により共重合させることにより製造できる。
商業的に入手しうるポリマー粒子Bの分散体としては、例えば、「Neocryl A1127」(DSM Neo Resins社製、アニオン性自己架橋水系アクリル系樹脂)、「ジョンクリル390」(BASFジャパン株式会社製)等のアクリル系樹脂、「WBR-2018」「WBR-2000U」(大成ファインケミカル株式会社製)等のウレタン系樹脂、「SR-100」、「SR102」(以上、日本エイアンドエル株式会社製)等のスチレン-ブタジエン樹脂、「ジョンクリル7100」、「ジョンクリル7600」、「ジョンクリル734」、「ジョンクリル780」、「ジョンクリル537J」、「ジョンクリル538J」、「ジョンクリルPDX-7164」、「ジョンクリルPDX-7775」(以上、BASFジャパン株式会社製)等のスチレン-アクリル系樹脂、「ビニブラン700」、「ビニブラン701」(日信化学工業株式会社製)等の塩化ビニル-アクリル系樹脂、「AQUACER 497」、「AQUACER 507」、「AQUACER 526」(以上、BYK社製、高密度ポリエチレンワックスエマルション)等のポリオレフィンワックスエマルション等が挙げられる。
【0030】
ポリマーbの重量平均分子量は、定着性の観点から、好ましくは10万以上、より好ましくは20万以上、更に好ましくは30万以上であり、そして、好ましくは250万以下、より好ましくは100万以下、更に好ましくは60万以下である。
ポリマーbの酸価は、インキ安定性の観点から、好ましくは1mgKOH/g以上、より好ましくは3mgKOH/g以上、更に好ましくは5mgKOH/g以上であり、そして、好ましくは70mgKOH/g以下、より好ましくは65mgKOH/g以下、更に好ましくは60mgKOH/g以下である。
なお、ポリマーbの重量平均分子量と酸価は、実施例に記載の方法により測定される。
【0031】
インキ中のポリマー粒子Bの含有量は、インキの定着性の観点から、好ましくは1質量%以上、より好ましくは3質量%以上、更に好ましくは5質量%以上であり、そして、好ましくは30質量%以下、より好ましくは20質量%以下、更に好ましくは15質量%以下である。
また、分散体中又はインキ中のポリマー粒子Bの平均粒径は、インキ安定性から、好ましくは10nm以上、より好ましくは20nm以上、更に好ましくは30nm以上であり、そして、好ましくは300nm以下、より好ましくは200nm以下、更に好ましくは150nm以下、より更に好ましくは130nm以下である。
なお、ポリマー粒子Bの平均粒径は、実施例に記載の方法により測定される。
【0032】
<水溶性有機溶剤>
本発明に用いられる水溶性有機溶剤は、常温(25℃)で液体であっても固体であってもよい。水溶性有機溶剤とは、有機溶剤を25℃の水100mlに溶解させたときに、その溶解量が10ml以上である有機溶剤をいう。
インキ中の水溶性有機溶剤の総量は、レベリング性を向上させる観点から、好ましくは1質量%以上、より好ましくは2質量%以上、更に好ましくは4質量%以上であり、そして、環境負荷を少なくする観点から、15質量%以下であり、好ましくは10質量%以下、より好ましくは9質量%以下、更に好ましく8質量%以下である。
水溶性有機溶剤の沸点は、レベリング性を向上させる観点から、好ましくは100℃以上、より好ましくは120℃以上、更に好ましくは130℃以上であり、そして、好ましくは260℃以下、より好ましくは240℃以下、更に好ましくは230℃以下である。ここで、沸点とは標準沸点(1気圧下での沸点)を表す。2種以上の水溶性有機溶剤を用いる場合には、水溶性有機溶剤の沸点は、各水溶性有機溶剤の含有量(質量%)で重み付けした加重平均値とする。以下においても同様である。また、溶剤名の後の( )内の数値は沸点(℃)を示す。
【0033】
水溶性有機溶剤は、レベリング性を向上させる観点から、沸点が100℃以上260℃以下のグリコールエーテルを含むことが好ましい。
前記グリコールエーテルの分子量は、好ましくは70以上、より好ましくは80以上、更に好ましくは100以上であり、そして、好ましくは200以下、より好ましくは190以下、更に好ましくは180以下である。
前記グリコールエーテルの沸点は、レベリング性を向上させる観点から、好ましくは110℃以上、より好ましくは115℃以上、更に好ましくは120℃以上、より更に好ましくは130℃以上であり、そして、好ましくは240℃以下、より好ましくは230℃以下、更に好ましく220℃以下、より更に好ましく200℃以下、より更に好ましくは180℃以下である。
インキ中の前記グリコールエーテルの含有量は、レベリング性を向上させる観点から、好ましくは1質量%以上、より好ましくは2質量%以上、更に好ましくは4質量%以上であり、そして、好ましくは12質量%以下、より好ましくは10質量%以下、更に好ましく8質量%以下である。
インキ中の水溶性有機溶剤の総量に対する前記グリコールエーテルの質量比〔グリコールエーテル/水溶性有機溶剤総量〕は、好ましくは5/10~10/10、より好ましくは6/10~10/10、更に好ましくは7/10~10/10である。
【0034】
前記グリコールエーテルとしては、乾燥性及びレベリング性を向上させる観点から、アルキレングリコールモノアルキルエーテル及びアルキレングリコールジアルキルエーテルから選ばれる1種以上が好ましく、アルキレングリコールモノアルキルエーテルがより好ましい。具体的には、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノイソプロピルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノイソブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテルから選ばれる1種以上が好ましく、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノイソプロピルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル及びジエチレングリコールモノイソブチルエーテルから選ばれる1種以上が更に好ましく、エチレングリコールモノメチルエーテル(MG)、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル(iPG)、エチレングリコールモノブチルエーテル(BG)及びジエチレングリコールモノイソブチルエーテル(iBDG)から選ばれる1種以上がより好ましい。
【0035】
水溶性有機溶剤は、さらに前記グリコールエーテル以外の他の水溶性有機溶剤を含むことができる。他の水溶性有機溶剤としては、アルコール、グリコール等の二価以上の多価アルコール、N-メチル-2-ピロリドン、2-ピロリドン等のピロリドン、アルカノールアミン等が挙げられる。これらの中でも、レベリング性を向上させる観点から、グリコールが好ましい。
前記グリコールの沸点の好適範囲は、前記の水溶性有機溶剤の沸点の好適範囲と同じである。
【0036】
前記グリコールとしては、エチレングリコール(197℃)、プロピレングリコール(1,2-プロパンジオール)(188℃)、1,2-ブタンジオール(194℃)、1,2-ペンタンジオール(210℃)、1,2-ヘキサンジオール(224℃)、1,2-オクタンジオール(131℃)、1,2-デカンジオール(255℃)等の炭素数2以上10以下の1,2-アルカンジオール;1,3-プロパンジオール(230℃)、2-メチル―1,3-プロパンジオール(214℃)、3-メチル―1,3-ブタンジオール(203℃)、2-エチル-1,3-ヘキサンジオール(244℃)等の炭素数3以上8以下の1,3-アルカンジオール;ジプロピレングリコール(231℃)、ジエチレングリコール(244℃)等のポリアルキレングリコール等が挙げられる。これらは単独で又は2つ以上併用してもよい。これらの中でも、乾燥性及びレベリング性を向上させる観点から、炭素数2以上10以下の1,2-アルカンジオールが好ましく、炭素数2以上6以下の1,2-アルカンジオールがより好ましく、炭素数2以上4以下の1,2-アルカンジオールが更に好ましく、プロピレングリコールを含有することがより更に好ましい。
【0037】
インキ中の前記グリコールの含有量は、レベリング性を向上させる観点から、好ましくは0.5質量%以上、より好ましくは1質量%以上、更に好ましくは2質量%以上であり、そして、好ましくは8質量%以下、より好ましく6質量%以下、更に好ましくは4質量%以下である。
前記グリコールエーテルとグリコールを併用する場合、インキ中の前記グリコールエーテルに対するグリコールの質量比〔グリコール/グリコールエーテル〕は、好ましくは10/90~70/30、より好ましくは20/80~60/40、更に好ましくは30/70~50/50、より更に好ましくは30/70~40/60である。
【0038】
インキは、沸点が100℃未満又は260℃を超える水溶性有機溶剤を含有してもよい。100℃未満の水溶性有機溶剤としては、エタノール、2-プロパノール(イソプロピルアルコール)、1-プロパノール(n-プロピルアルコール)等の一価アルコールが挙げられる。260℃を超える水溶性有機溶剤としては、トリエチレングリコール(沸点285℃)、トリプロピレングリコール(沸点273℃)、グリセリン(沸点290℃)等が挙げられる。
インキ中の沸点が100℃未満の水溶性有機溶剤の含有量は、レベリング性を向上させる観点から、好ましくは5質量%未満、より好ましくは3質量%未満、更に好ましくは1質量%未満であり、そして、下限値は0質量%である。沸点が100℃未満の水溶性有機溶剤が5質量%未満であると、乾燥性を抑制することができ、溶剤を追加する必要がなく、高揮発性有機化合物を低減し、環境負荷を少なくできる。
インキ中の沸点が260℃を超える水溶性有機溶剤の含有量は、レベリング性を向上させる観点から、好ましくは5質量%以下、より好ましく3質量%以下、更に好ましくは1質量%以下である。
【0039】
<界面活性剤>
本発明において、界面活性剤とは20℃における化合物の1質量%水混合液での静的表面張力が45mN/m以下である化合物をいう。
本発明に用いられる界面活性剤は、レベリング性の観点から、20℃における界面活性剤の1質量%水混合液での静的表面張力が好ましくは40mN/m以下、より好ましくは35mN/m以下、更に好ましくは32mN/m以下であり、そして、好ましくは15mN/m以上、より好ましくは18mN/m以上、更に好ましくは20mN/m以上である。
本発明においては、2以上の界面活性剤を用いてもよい。2以上の界面活性剤を用いる場合は、それぞれの界面活性剤の1質量%水混合液での静的表面張力が、前記の範囲にあることが好ましい。
用いられる界面活性剤は、印刷基材への濡れ性の観点から、ノニオン性界面活性剤が好ましく、アセチレングリコール系界面活性剤及びシリコーン系界面活性剤から選ばれる1種以上がより好ましく、アセチレングリコール系界面活性剤とシリコーン系界面活性剤とを含有することが更に好ましい。
なお、界面活性剤の静的表面張力は、実施例に記載の方法により測定される。
【0040】
アセチレングリコール系界面活性剤としては、レベリング性を向上させる観点から、炭素数8以上22以下のアセチレングリコール及び該アセチレングリコールのエチレン付加物が好ましく、炭素数8以上22以下のアセチレングリコールがより好ましい。前記アセチレングリコールの炭素数は、好ましくは10以上、より好ましく12以上であり、そして、好ましくは20以下、より好ましくは18以下、更に好ましくは16以下である。具体的には、レベリング性を向上させる観点から、2,4,7,9-テトラメチル-5-デシン-4,7-ジオール、3,6-ジメチル-4-オクチン-3,6-ジオール、及び2,5-ジメチル-3-ヘキシン-2,5-ジオールから選ばれる1種以上のアセチレングリコール、及び該アセチレングリコールのエチレンオキシド付加物が挙げられる。これらの中でも、2,4,7,9-テトラメチル-5-デシン-4,7-ジオールが好ましい。
【0041】
アセチレングリコール系界面活性剤のHLBは、好ましくは0以上、より好ましくは1以上、更に好ましくは2以上、より更に好ましくは2.5以上であり、そして、好ましくは5以下、より好ましくは4.5以下、更に好ましくは4以下、より更に好ましくは3.5以下である。
アセチレングリコール系界面活性剤は、単独で又は2つ以上併用してもよい。
ここで、HLB(親水性親油性バランス;Hydrophile-Lypophile Balance)値は、界面活性剤の水及び油への親和性を示す値であり、グリフィン法により次式から求めることができる。
HLB=20×[(界面活性剤中に含まれる親水基の分子量)/(界面活性剤の分子量)]
界面活性剤中に含まれる親水基としては、例えば、水酸基及びエチレンオキシ基が挙げられる。
【0042】
商業的に入手しうるこれらの具体例としては、Air Products & Chemicals社のサーフィノール104(2,4,7,9-テトラメチル-5-デシン-4,7-ジオール、EO平均付加モル数:0、HLB:3.0)、同104E(サーフィノール104のエチレングリコール50%希釈品)、同104PG-50(サーフィノール104のプロピレングリコール50%希釈品)、サーフィノール420(サーフィノール104のEO平均付加モル数:1.3、HLB:4.7)、川研ファインケミカル株式会社製のアセチレノールE13T(EO平均付加モル数:1.3、HLB:4.7)等が挙げられる。
【0043】
シリコーン系界面活性剤としては、ジメチルポリシロキサン、ポリエーテル変性シリコーン、アミノ変性シリコーン、カルボキシ変性シリコーン、メチルフェニルポリシロキサン、脂肪酸変性シリコーン、アルコール変性シリコーン、脂肪族アルコール変性シリコーン、エポキシ変性シリコーン、フッ素変性シリコーン、環状シリコーン、アルキル変性シリコーン等が挙げられる。これらの中でも、ポリエーテル変性シリコーンが印刷基材への濡れ性の観点から好ましい。
ポリエーテル変性シリコーンとしては、PEG-3ジメチコン、PEG-9ジメチコン、PEG-9PEG-9ジメチコン、PEG-9メチルエーテルジメチコン、PEG-10ジメチコン、PEG-11メチルエーテルジメチコン、PEG/PPG-20/22ブチルエーテルジメチコン、PEG-32メチルエーテルジメチコン、PEG-9ポリジメチルシロキシエチルジメチコン、ラウリルPEG-9ポリジメチルシロキシエチルジメチコン等が挙げられる。これらの中でも、特にPEG-11メチルエーテルジメチコンが好ましい。
商業的に入手しうるとしてシリコーン系界面活性剤の具体例としては、信越化学工業株式会社のシリコーン KF-6011、KF-6012、KF-6013,KF-6015、KF-6016、KF-6017、KF-6028、KF-6038、KF-6043、エボニック・ジャパン株式会社製のTEGO WET240、TEGO WET270等が挙げられる。
【0044】
界面活性剤は、上記以外の他の界面活性剤を含んでもよい。他の界面活性剤としては、好ましくはアニオン性界面活性剤、上記以外のノニオン性界面活性剤、両性界面活性剤から選ばれる1種以上であり、これらを2つ以上併用してもよい。
これらの中でも、アルコール系界面活性剤等のノニオン性界面活性剤が好ましい。
アルコール系界面活性剤としては、印刷基材への濡れ性の観点から、炭素数が6以上30以下のアルコールのアルキレンオキシド付加物が好ましい。該アルコールとしては、一価アルコールが好ましく、該アルコールの炭素数は、上記と同様の観点から、好ましくは8以上、より好ましくは10以上、更に好ましくは12以上であり、そして、好ましくは24以下、より好ましくは22以下、更に好ましくは20以下である。
アルキレンオキシド付加物としては、上記と同様の観点から、エチレンオキシド付加物、エチレンオキシドとプロピレンオキシドの付加物が好ましく、エチレンオキシドの付加物がより好ましい。
【0045】
商業的に入手しうるアルコール系界面活性剤の具体例としては、ラウリルアルコールのエチレンオキシド付加物として、花王株式会社製のエマルゲン108(HLB:12.1、EO平均付加モル数:6)、同109P(HLB:13.6、EO平均付加モル数8)、同120(HLB:15.3、EO平均付加モル数:13)、同147(HLB:16.3、EO平均付加モル数:17)、同150(HLB:18.4、EO平均付加モル数:44)が挙げられる。その他、花王株式会社製のエマルゲン707(炭素数11~15の第2級アルコールのエチレンオキシド付加物、HLB:12.1、EO平均付加モル数:6)、同220(炭素数16~18の直鎖1級アルコールのエチレンオキシド付加物、HLB:14.2、EO平均付加モル数:13)等が挙げられる。
【0046】
(水性グラビアインキ中の各成分の含有量)
インキ中の、顔料、ポリマー、水溶性有機溶剤、界面活性剤の含有量は、レベリング性の観点から、以下のとおりである。ここでいうインキは、希釈することなく印刷に用いることができる状態に調整されたものであり、この状態におけるインキ中の各成分の含有量を示す。
インキ中の顔料の含有量は、好ましくは2質量%以上、より好ましくは5質量%以上、更に好ましくは8質量%以上、より更に好ましくは10質量%以上であり、そして、好ましくは30質量%以下、より好ましくは25質量%以下、更に好ましくは20質量%以下、より更に好ましくは18質量%以下である。
インキ中の顔料含有ポリマー粒子の含有量は、好ましくは1質量%以上、より好ましくは3質量%以上、更に好ましくは5質量%以上、より更に好ましくは8質量%以上であり、そして、好ましくは35質量%以下、より好ましくは30質量%以下、更に好ましくは25質量%以下、より更に好ましくは20質量%以下である。
【0047】
インキ中のポリマーの含有量は、好ましくは2質量%以上、より好ましくは4質量%以上、更に好ましくは5質量%以上であり、そして、好ましくは20質量%以下、より好ましくは15質量%以下、更に好ましくは10質量%以下である。
インキ中の顔料に対するポリマー(ポリマーaとポリマーbの総量)の質量比〔ポリマー/顔料〕は、インキの安定性の観点から、好ましくは0.2以上、より好ましくは0.3以上、更に好ましくは0.4以上であり、そして、好ましくは3以下、より好ましくは2以下、更に好ましくは1以下である。
インキ中の水溶性有機溶剤の含有量は、好ましくは2質量%以上、より好ましくは4質量%以上、更に好ましくは5質量%以上であり、そして、好ましくは15質量%以下、より好ましくは12質量%以下、更に好ましくは10質量%以下である。
【0048】
インキ中の界面活性剤の含有量は、印刷基材への濡れ性を向上させる観点から、好ましくは0.1質量%以上、より好ましくは0.2質量%以上、更に好ましくは0.5質量%以上、より更に好ましくは0.8質量%以上であり、そして、好ましくは5質量%以下、より好ましくは4質量%以下、更に好ましくは3.5質量%以下である。
インキ中のアセチレングリコール系界面活性剤の含有量は、印刷基材への濡れ性を向上させる観点から、好ましくは0.3質量%以上、より好ましくは0.5質量%以上、更に好ましくは0.7質量%以上であり、そして、好ましくは5質量%以下、より好ましくは4質量%以下、更に好ましくは3.5質量%以下である。
インキ中のアセチレングリコール系界面活性剤とシリコーン系界面活性剤の合計量に対するアセチレングリコール系界面活性剤の質量比〔アセチレングリコール系界面活性剤/界面活性剤合計量〕は、好ましくは0.1~1、より好ましくは0.2~0.8、更に好ましくは0.3~0.6である。
インキ中の界面活性剤とポリマーの質量比〔水性グラビアインキ中の界面活性剤/水性グラビアインキ中のポリマー〕は、レベリング性の観点から、0.1以上0.3以下である。前記質量比は、好ましくは0.12以上、より好ましくは0.14以上、更に好ましくは0.15以上であり、そして、好ましくは0.28以下、より好ましくは0.26以下、更に好ましくは0.24以下、より更に好ましくは0.22以下である。
【0049】
<水>
インキ中の水の含有量は、揮発性有機化合物を低減しつつ、レベリング性を向上する観点から、好ましくは50質量%以上、より好ましくは52質量%以上、更に好ましくは55質量%以上であり、そして、良好な乾燥性を有しつつ、レベリング性を向上する観点から、好ましくは70質量%以下、より好ましくは68質量%以下、更に好ましくは65質量%以下である。顔料、ポリマー、水溶性有機溶剤、界面活性剤及び水以外の他の任意成分をインキ中に含有する場合は、水の含有量の一部を他の成分に置き換えて含有することができる。
本発明のインキは、その用途に応じて、任意成分として、pH調整剤、粘度調整剤、消泡剤、防腐剤、防錆剤等の各種添加剤を含有することができる。
【0050】
20℃におけるインキのザーンカップ粘度は、レベリング性を向上させる観点から、好ましくは10秒以上、より好ましくは12秒以上、更に好ましくは13秒以上であり、そして、好ましくは25秒以下、より好ましくは20秒以下、更に好ましくは18秒以下である。ザーンカップ粘度は、実施例に記載の方法により測定される。なお、前記粘度はグラビア印刷時の粘度を示す。
20℃におけるインキのpHは、分散安定性を向上させる観点から、好ましくは5.5以上、より好ましくは6.0以上、更に好ましくは6.5以上、より更に好ましくは7.0以上であり、そして、部材耐性、皮膚刺激性の観点から、好ましくは11.0以下、より好ましくは10.5以下、更に好ましくは10.0以下、より更に好ましくは9.5以下である。pHは、実施例に記載の方法により測定される。
【0051】
〔水性メジウム〕
本発明の水性グラビアインキセットで用いられる水性メジウムは、ポリマー、水溶性有機溶剤、界面活性剤及び水を含有する。この水性メジウムは、水性グラビアインキの希釈に用いられる。
水性メジウムに用いられる、ポリマー、水溶性有機溶剤、界面活性剤及び水は、水性グラビアインキで用いられた、ポリマー、水溶性有機溶剤、界面活性剤及び水と同じであり、それらの化合物の種類の好適範囲も同じである。
水性メジウムは、顔料を含有しないことが好ましいが、シリカ、炭酸カルシウム、タルク等の体質顔料を含有することができる。この場合、水性メジウム中の体質顔料の含有量は、好ましくは15質量%以下、より好ましくは10質量%以下、更に好ましくは5質量%以下である。
【0052】
水性メジウム中のポリマーの含有量は、レベリング性の観点から、水性メジウム中のポリマーの含有量と水性グラビアインキ中のポリマーの含有量の質量比〔水性メジウム中のポリマー/水性グラビアインキ中のポリマー〕で、好ましくは1.1以上、より好ましくは1.2以上、更に好ましくは1.3以上であり、そして、好ましくは3.8以下、より好ましくは3.5以下、更に好ましくは3.2以下である。
水性メジウム中の水溶性有機溶剤の含有量は、レベリング性の観点から、水性メジウム中の水溶性有機溶剤の含有量と水性グラビアインキ中の水溶性有機溶剤の含有量の質量比〔水性メジウム中の水溶性有機溶剤/水性グラビアインキ中の水溶性有機溶剤〕で、好ましくは0.5以上、より好ましくは0.7以上、更に好ましくは0.8以上であり、そして、好ましくは1.5以下、より好ましくは1.3以下、更に好ましくは1.2以下である。
【0053】
水性メジウム中の界面活性剤の含有量は、印刷基材への濡れ性を向上させる観点から、好ましくは0.1質量%以上、より好ましくは0.5質量%以上、更に好ましくは0.8質量%以上であり、そして、好ましくは5質量%以下、より好ましくは4質量%以下、更に好ましくは3.5質量%以下である。
また、水性メジウム中の界面活性剤の含有量は、印刷基材への濡れ性を向上させる観点から、水性メジウム中の界面活性剤の含有量と水性グラビアインキ中の界面活性剤の含有量の質量比〔水性メジウム中の界面活性剤/水性グラビアインキ中の界面活性剤〕で、好ましくは1.0以上、より好ましくは1.2以上、更に好ましくは1.5以上であり、そして、好ましくは3.8以下、より好ましくは3.5以下、更に好ましくは3.2以下である。
水性メジウム中の界面活性剤とポリマーの質量比〔水性メジウム中の界面活性剤/水性メジウム中のポリマー〕は、レベリング性の観点から、0.1以上0.3以下である。前記質量比は、好ましくは0.11以上、より好ましくは0.12以上、更に好ましくは0.13以上であり、そして、好ましくは0.28以下、より好ましくは0.26以下、更に好ましくは0.25以下である。
【0054】
20℃における水性メジウムのザーンカップ粘度と20℃におけるインキのザーンカップ粘度の差が、レベリング性の観点から、好ましくは2秒以下、より好ましくは1秒以下、更に好ましくは1秒未満である。ザーンカップ粘度は、実施例に記載の方法により測定される。なお、前記粘度はグラビア印刷時の粘度を示す。
水性メジウム中の水の含有量は、揮発性有機化合物を低減しつつ、レベリング性を向上させる観点から、好ましくは50質量%以上、より好ましくは52質量%以上、更に好ましくは55質量%以上であり、そして、良好な乾燥性を維持しつつ、レベリング性を向上させる観点から、好ましくは70質量%以下、より好ましくは68質量%以下、更に好ましくは65質量%以下である。
水性メジウムは、その用途に応じて、任意成分として、pH調整剤、消泡剤、防腐剤、防錆剤等の各種添加剤を含有することができる。
【0055】
[希釈水性グラビアインキの製造方法]
本発明の希釈水性グラビアインキの製造方法は、水性グラビアインキに水性メジウムを配合する希釈水性グラビアインキの製造方法であって、
該水性グラビアインキが、顔料、ポリマー、水溶性有機溶剤、界面活性剤及び水を含有し、該水性メジウムが、ポリマー、水溶性有機溶剤、界面活性剤及び水を含有し、
該界面活性剤の1質量%水混合液での静的表面張力が45mN/m以下であり、
該水性グラビアインキ中の界面活性剤とポリマーの質量比〔水性グラビアインキ中の界面活性剤/水性グラビアインキ中のポリマー〕が0.1以上0.3以下であり、
該水性メジウム中の界面活性剤とポリマーの質量比〔水性メジウム中の界面活性剤/水性メジウム中のポリマー〕が0.1以上0.3以下であり、
該水性グラビアインキ100質量部に対して、該水性メジウムを5質量部以上400質量部以下配合する。
水性メジウムの配合量は、レベリング性の観点から、水性グラビアインキに対して、好ましくは8質量部以上、より好ましくは10質量部以上、より好ましくは15質量部以上であり、そして、好ましくは400質量部以下、より好ましくは300質量部以下、より好ましくは200質量部以下である。
水性グラビアインキと水性メジウムの配合方法に特に制限はない。
【0056】
[グラビア印刷方法]
本発明の水性グラビアインキセットは、グラビア版を用いるグラビア印刷に好適に使用することができる。本発明のインキを、グラビア印刷方式により印刷基材に印刷することにより、優れたレベリング性により高精細なグラビア印刷物を得ることができる。
グラビア印刷は、表面に凹状のセルが形成されたグラビアシリンダ(グラビア版)を回転させながらグラビアシリンダ表面に前記インキを供給し、所定の位置に固定されたドクターでインキをかき落としセル内のみにインキを残し、連続的に供給される印刷基材を表面がゴムで形成された圧胴にてグラビアシリンダに圧着させ、グラビアシリンダのセル内のインキのみを印刷基材に転写させることにより、文字や画像を印刷する方法である。
本発明のインキは、グラビア印刷する際に溶剤による希釈が不要であり、インキ中に含まれる水溶性有機溶剤の総量の上限は15質量%であるため、環境負荷が低減できる。
【0057】
(印刷基材)
グラビア印刷で用いる印刷基材としては、コート紙、アート紙、合成紙、加工紙等の紙;ポリエステルフィルム、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリスチレンフィルム、塩化ビニルフィルムナイロンフィルム等の樹脂フィルム等が挙げられる。
印刷基材としては樹脂フィルムが好ましく、印刷物を製造した後の打ち抜き加工等の後加工適性の観点から、ポリエステルフィルム及びポリプロピレンフィルムが好ましい。これらの樹脂フィルムは、二軸延伸フィルム、一軸延伸フィルム、無延伸フィルムであってもよい。
また、グラビア印刷適性を向上させる観点から、コロナ放電処理、プラズマ放電処理等の放電加工による表面処理を行った樹脂フィルムを用いてもよい。
【実施例】
【0058】
以下の実施例等により、本発明をさらに具体的に説明する。以下の実施例等において、各物性は次の方法により測定した。なお、「部」及び「%」は特記しない限り、「質量部」及び「質量%」である。
【0059】
(1)ポリマーの重量平均分子量の測定
N,N-ジメチルホルムアミドに、リン酸及びリチウムブロマイドをそれぞれ60mmol/Lと50mmol/Lの濃度となるように溶解した液を溶離液として、ゲルクロマトグラフィー法〔東ソー株式会社製GPC装置(HLC-8320GPC)、東ソー株式会社製カラム(TSKgel SuperAWM-H、TSKgel SuperAW3000、TSKgel guardcolum Super AW-H)、流速:0.5mL/min〕により、標準物質として分子量既知の単分散ポリスチレンキット〔PStQuick B(F-550、F-80、F-10、F-1、A-1000)、PStQuick C(F-288、F-40、F-4、A-5000、A-500)、東ソー株式会社製〕を用いて測定した。
測定サンプルは、ガラスバイアル中に樹脂0.1gを前記溶離液10mLと混合し、25℃で10時間、マグネチックスターラーで撹拌し、シリンジフィルター(DISMIC-13HP PTFE 0.2μm、アドバンテック株式会社製)で濾過したものを用いた。
【0060】
(2)ポリマーの酸価の測定
電位差自動滴定装置(京都電子工業株式会社製、電動ビューレット、型番:APB-610)に樹脂をトルエンとアセトン(2+1)を混合した滴定溶剤に溶かし、電位差滴定法により0.1N水酸化カリウム/エタノール溶液で滴定し、滴定曲線上の変曲点を終点とした。水酸化カリウム溶液の終点までの滴定量から酸価を算出した。
【0061】
(3)水分散体、エマルションの固形分濃度の測定
赤外線水分計「FD-230」(株式会社ケツト科学研究所製)を用いて、測定試料5gを乾燥温度150℃、測定モード96(監視時間2.5分/変動幅0.05%)の条件にて乾燥させた後、測定試料の水分(%)を測定し、下記式により固形分濃度を算出した。
固形分濃度(%)=100-測定試料の水分(%)
【0062】
(4)顔料含有ポリマー粒子、ポリマー粒子の平均粒径の測定
レーザー粒子解析システム「ELS-8000」(大塚電子株式会社製)を用いてキュムラント解析を行い測定した。測定する粒子の濃度が約5×10-3重量%になるよう水で希釈した分散液を用いた。測定条件は、温度25℃、入射光と検出器との角度90°、積算回数100回であり、分散溶媒の屈折率として水の屈折率(1.333)を入力し、得られたキュムラント平均粒径を顔料含有ポリマー粒子、ポリマー粒子の平均粒径とした。
【0063】
(5)界面活性剤の静的表面張力の測定
界面活性剤をイオン交換水で希釈し、濃度を1質量%に調整した水混合液を得た。
得られた界面活性剤の1質量%混合液5gの入った円柱ポリエチレン製容器(直径3.6cm×深さ1.2cm)に白金プレートを浸漬し、表面張力計(協和界面科学株式会社製、商品名:CBVP-Z)を用いて、20℃で静的表面張力を測定した。
その結果、サーフィノール104PG-50(有効分50%)の1質量%水混合液は29.6mN/m、TEGO WET240の1質量%水混合液は21.0mN/mであった。また、サーフィノール104PG-50(有効分50%)の1質量%水混合液とTEGO WET240の0.5質量%水混合液の混合液は22.5mN/mであった。
なお、アデカノールUH-420(有効分30%)は増粘剤であり、本発明に係る界面活性剤ではないが、その1質量%水混合液の静的表面張力は48.0mN/mであった。
【0064】
(6)インキ及びメジウムのザーンカップ粘度の測定
ザーンカップ粘度計(株式会社離合社製、No.3)を用いて、20℃におけるインキ又はメジウムの粘度を測定した。
(7)インキのpHの測定
pH電極「6337-10D」(株式会社堀場製作所製)を使用した卓上型pH計「F-71」(株式会社堀場製作所製)を用いて、20℃におけるインキのpHを測定した。
【0065】
製造例A1(顔料含有ポリマー粒子の水分散体の製造)
2Lフラスコにイオン交換水236部を計量し、水不溶性スチレン-アクリルポリマー(BASF社製、商品名:ジョンクリル690、重量平均分子量:16500、酸価:240)を60部、及び5N水酸化ナトリウム溶液36.5部(ナトリウム中和度:60モル%)を投入した。アンカー翼を用いて200rpmで2時間撹拌し、スチレン-アクリルポリマー水溶液332.5部(固形分濃度:19.9%)を得た。
ディスパー翼を有する容積が2Lのベッセルに上記水溶液331.7部及びイオン交換水448.3部を添加し、0℃の水浴で冷却しながら、ディスパー(浅田鉄工株式会社製、ウルトラディスパー:商品名)を用いて1400rpmで15分間撹拌した。
次いでシアン顔料(DIC株式会社製、P.B.15:3)220部を加え、6400rpmで1時間撹拌した。その分散液をジルコニアビーズ(株式会社ニッカトー社製、商品名:XTZボール、0.3mmφ)を80%充填した湿式分散機(広島メタル&マシナリー社製、商品名:ウルトラアペックスミル UAM05)に投入し、5℃の冷却水で冷却しながら周速8m/s、流量200g/分で5パス分散後、200メッシュ金網を用いて濾過を行った。
上記で得られた濾液500部(顔料110部、ポリマー33部)にデナコール EX-321L(ナガセケムテックス株式会社製、トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル、エポキシ当量:129)7.3部(ポリマー中のアクリル酸に含有する架橋反応点となるカルボン酸に対し40mol%相当)、プロキセルLV(S)(ロンザジャパン株式会社製、防黴剤、有効分:20%)1部を添加し、更に固形分濃度が28.6%になるようにイオン交換水17.9部を添加し、70℃で3時間攪拌した後、200メッシュ金網で濾過し、顔料含有ポリマー粒子の水分散体(顔料含有ポリマー粒子の含有量:28.6%、平均粒径:164nm)526.2部を得た。
【0066】
製造例B1(水性グラビアインキB1の製造)
表1に記載の組成となるように、製造容器内に製造例A1で得られた顔料水分散体48.0部(インキ中の顔料含有量:11.5部、顔料含有ポリマー粒子の含有量:15.6部)に、中和剤(和光純薬工業株式会社製、1N NaOH溶液)3.8部、アクリルポリマーエマルション(インキ中のポリマー含有量:8.0部、BASFジャパン株式会社製、商品名:ジョンクリル PDX-7775、固形分濃度:45%、平均粒径:80nm)17.8部を加え、150rpmで撹拌を行った。
更にジエチレングリコールモノイソブチルエーテル(和光純薬工業株式会社製、沸点220℃)7.0部、アセチレングリコール系界面活性剤(2,4,7,9-テトラメチル-5-デシン-4,7-ジオール(HLB:3.0);サーフィノール104のプロピレングリコール50%希釈品、エアープロダクツアンドケミカルズ社製、商品名:サーフィノール104PG-50)2.0部、ポリエーテル変性ポリシロキサン系界面活性剤(エボニック・ジャパン株式会社製、商品名:TEGO WET240)0.5部、増粘剤(株式会社ADEKA社製、商品名:アデカノールUH-420、ノニオン高分子界面活性剤、有効分30%水溶液)0.4部、及びイオン交換水20.5部を加え、室温下で30分撹拌を行った後、ステンレス金網(200メッシュ)で濾過し、水性グラビアインキ(ベースインキ)B1を得た。なお、各成分の配合量の合計は100部である。
得られた水性グラビアインキB1の20℃におけるザーンカップ粘度は14秒(ザーン秒)、20℃におけるpHは7.6であった。
結果を表1に示す。なお、表1中の配合量は有効分としての量を示し、配合量の合計は100部である。
【0067】
製造例A2(ポリマー粒子の水分散体の製造)
500mLのポリ容器にスチレンモノマー(富士フィルム和光純薬株式会社製、試薬)200g及び、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸ナトリウム(花王株式会社製、乳化重合用エーテルサルフェート型陰イオン性界面活性剤、商品名:ラテムルE-118B)4.8g、過硫酸カリウム(富士フィルム和光純薬株式会社製、試薬)、0.32g、イオン交換水110gを計量し、滴下用の混合液315.1gを作製した。
1Lフラスコにポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸ナトリウム1.2g、過硫酸カリウム0.08g、イオン交換水190g、滴下用の混合液の一部15.8gを計量し、窒素置換を行いながらウォーターバスを用いて80℃に昇温した。残りの滴下用混合液299.3gを滴下ロートで3時間均等に滴下し、重合を行った。その後、1時間熟成を行い、室温へ冷却後、200メッシュ金網を用いて濾過し、平均粒子径が200nmのポリスチレン乳化重合エマルション506.4g(固形分39.8%)を得た。
【0068】
製造例B2(水性グラビアインキB2の製造)
製造例B1において、アクリルポリマーエマルションを製造例A2で得られたポリスチレン乳化重合エマルションに変更した以外は、製造例B1と同様にして水性グラビアインキB2を得た。
得られた水性グラビアインキB2の20℃におけるザーンカップ粘度は14秒(ザーン秒)、20℃におけるpHは7.4であった。
【0069】
製造例B3(水性グラビアインキB3の製造)
製造例B1において、アクリルポリマーエマルションをワックスエマルション(BYK社製、高密度ポリエチレンワックスエマルション、商品名:AQUACER 507、有効分35%、平均粒径50nm)に変更した以外は、製造例B1と同様にして水性グラビアインキB3を得た。
得られた水性グラビアインキB3の20℃におけるザーンカップ粘度は14秒(ザーン秒)、20℃におけるpHは7.8であった。
【0070】
【0071】
なお、表1中の各表記は下記のとおりである。
・PDX-7775:アクリルポリマーエマルション、ジョンクリル PDX-7775(製造例B1)
・PST:ポリスチレン乳化重合エマルション(製造例A2、B2)
・AQUACER:高密度ポリエチレンワックスエマルション、AQUACER 507(製造例B3)
・iBDG:ジエチレングリコールモノイソブチルエーテル
・PG:プロピレングリコール
・SF104PG-50:サーフィノール104(1質量%水混合液の20℃静的表面張力:29.6mN/m)のプロピレングリコール50%希釈品
・TEGO240:TEGO WET240(1質量%水混合液の20℃静的表面張力:21.0mN/m)
・UH-420:アデカノールUH-420(1質量%水混合液の20℃静的表面張力:48.0mN/m)
【0072】
調製例1~9、比較調製例1~4(水性メジウムA~Mの調製)
製造例B1において、顔料水分散体及び中和剤は用いずに、表2の組成及び量に変更した以外は、製造例B1と同様にして水性メジウムA~Mを調製した。
なお、表2中の配合量は有効分としての量を示す。配合量の合計は100部である。
【0073】
【0074】
実施例1~11及び比較例1~4
製造例B1で得られた水性グラビアインキB1と、調製例及び比較調製例で得られた水性メジウムA~Kを組み合せたインキセットを準備した。
水性グラビアインキB1の100部に水性メジウムA~Kを、表3に記載の割合となるように加え、150rpmで15分間撹拌し、評価用の水性グラビアインキセット1~13を得た。
水性グラビアインキB2の100部に水性メジウムLを、表3に記載の割合となるように加え、150rpmで15分間撹拌し、評価用の水性グラビアインキセット14を得た。
水性グラビアインキB3の100部に水性メジウムMを、表3に記載の割合となるように加え、150rpmで15分間撹拌し、評価用の水性グラビアインキセット15を得た。
得られた水性グラビアインキセット1~15を用いて、下記の印刷試験を行い、レベリング性、印刷濃度を評価した。結果を表3に示す。
【0075】
<印刷試験>
水性グラビアインキセット1~15を用いて、OPPフィルム(フタムラ化学株式会社製、FOR-AQ#20、ラミネートグレード)のコロナ放電処理面にグラビア印刷を行った。印刷は、卓上グラビア印刷テスト機(松尾産業株式会社製、Kプリンティングプルーファー)を用いて付属の電子彫刻プレート(線数175線/インチ、版深度31μm)で印刷濃度100%のベタ印刷を行い、印刷物を得た。
【0076】
<レベリング性の評価>
印刷濃度100%のベタ印刷の色ムラをハンディ型画像評価システムPIAS-II(QEA社製)を用いて評価した。ベタ印刷中の縦横42.3μm角の領域を「タイル」とし、各タイル内の反射濃度を求め、タイル2305個の標準偏差をグレイニネス(graininess)として数値化し、下記評価基準に基づいて評価した。
(評価基準)
A:グレイニネスが0以上0.3未満である。
B:グレイニネスが0.3以上0.5未満である。
C:グレイニネスが0.5以上である。
評価がA又はBであれば実用に供することができる。
【0077】
<印刷濃度の評価>
分光光度計(グレタグマクベス社製、商品名:SpectroEye)を用いて、印刷濃度100%ベタ印刷部を濃度測定モード(DIN、Abs)にて測定を行った。
【0078】
【0079】
表3から明らかなように、水性グラビアインキよりも薄い色を得るために、水性グラビアインキを水性メジウムで希釈した実施例1~11のインキによれば、〔水性グラビアインキ中の界面活性剤/水性グラビアインキ中のポリマー〕の質量比と、〔水性メジウム中の界面活性剤/水性メジウム中のポリマー〕の質量比が共に0.1以上0.3以下の範囲にあるため、グレイニネスが低く、レベリング性に優れ、淡色印刷においても優れた印刷物を得ることができることが分かる。
なお、水性メジウムで希釈する前の水性グラビアインキで印刷した際の印刷濃度は、2.23である。
一方、比較例1~4のインキは、〔水性メジウム中の界面活性剤/水性メジウム中のポリマー〕の質量比が前記範囲外となっているため、実施例1~11のインキと比較して、レベリング性が劣っている。