(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】2024-04-02
(45)【発行日】2024-04-10
(54)【発明の名称】版印刷用水性インキ
(51)【国際特許分類】
C09D 11/023 20140101AFI20240403BHJP
C09D 11/03 20140101ALI20240403BHJP
【FI】
C09D11/023
C09D11/03
(21)【出願番号】P 2019191132
(22)【出願日】2019-10-18
【審査請求日】2022-09-12
(31)【優先権主張番号】P 2018203871
(32)【優先日】2018-10-30
(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】尾崎 佑樹
(72)【発明者】
【氏名】植田 泰史
(72)【発明者】
【氏名】水島 龍馬
(72)【発明者】
【氏名】松園 拓人
【審査官】川嶋 宏毅
(56)【参考文献】
【文献】特開2018-028080(JP,A)
【文献】特開2018-083938(JP,A)
【文献】特開2016-210959(JP,A)
【文献】国際公開第2018/173901(WO,A1)
【文献】特開昭53-085606(JP,A)
【文献】特開2013-166364(JP,A)
【文献】特開2015-196789(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
C09D 11/00-13/00
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
顔料を含有する架橋された水不溶性ポリマー粒子A、顔料を含有しない水不溶性ポリマー粒子B、有機アミン化合物、1気圧下での沸点が100℃以上260℃以下の水溶性有機溶媒
1.5質量%以上
15質量%以下、及び水を含有し、
有機アミン化合物が、炭素数3以上8以下のトリアルキルアミンであり、
顔料を含有する架橋された水不溶性ポリマー粒子Aに対する顔料を含有しない水不溶性ポリマー粒子Bの質量比〔顔料を含有しない水不溶性ポリマー粒子B/顔料を含有する架橋された水不溶性ポリマー粒子A〕が、0.4以上2以下である、版印刷用水性インキ。
【請求項2】
有機アミン化合物が、トリエチルアミンである、請求項1に記載の版印刷用水性インキ。
【請求項3】
水溶性有機溶媒がグリコールエーテルである、請求項1又は2に記載の版印刷用水性インキ。
【請求項4】
グリコールエーテルが、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種以上である、請求項3に記載の版印刷用水性インキ。
【請求項5】
アルキレングリコールモノアルキルエーテルが、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プロピルエーテル、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イソブチルエーテル、及びジエチレングリコールモノブチルエーテルから選ばれる1種以上である、請求項4に記載の版印刷用水性インキ。
【請求項6】
更に界面活性剤を含有する、請求項1~5のいずれかに記載の版印刷用水性インキ。
【請求項7】
界面活性剤が、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種以上を含有する、請求項6に記載の版印刷用水性インキ。
【請求項8】
顔料を含有する架橋された水不溶性ポリマー粒子Aが、顔料を含有するポリマー粒子A1を多官能エポキシ化合物で架橋されてなる、請求項1~7のいずれかに記載の版印刷用水性インキ。
【請求項9】
顔料を含有するポリマー粒子A1の架橋率が10モル%以上80モル%以下である、請求項8に記載の版印刷用水性インキ。
【請求項10】
グラビア印刷用である、請求項1~9のいずれかに記載の版印刷用水性インキ。
【請求項11】
請求項1~9のいずれかに記載の水性インキを用いて低吸液性印刷媒体に印刷する、版印刷方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、版印刷用水性インキ、及び該水性インキを用いる版印刷方法に関する。
【背景技術】
【0002】
凹版、平版、凸版等の印刷版を用いるグラビア印刷、フレキソ印刷、活版印刷等は、版の態様を変えることによって印刷の品質をコントロールすることができ、高精細な印刷ができることから広く行われている。
従来、グラビア印刷等の版印刷には油性インキが多用されているが、労働環境、地球環境、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問題等がある。また、グラビア印刷では油性インキの使用量が多いため、多品種、小ロット化の市場ニーズに応えにくいという問題がある。
そのため、水性インキを用いる版印刷が注目されている。しかし、水性インキにおいては、乾燥不良や表面張力による版面へのインキ濡れ不良のために、インキの転写不良等の問題が発生し、高品質の印刷物を得られないという問題がある。
また、包装産業の発展に伴い、印刷媒体として軟包装資材の利用が進んでいる。軟包装資材としては、ポリエチレンテレフタレート(PET)、やポリプロピレン(PP)等の樹脂フィルムが主に用いられるが、包装の印刷画像に傷や剥がれがあると包装された商品の価値を低下させるため、版印刷においてフィルム等の基材に対する印刷画像の高い密着性(以下、「基材密着性」ともいう)が求められている。
【0003】
特許文献1には、非浸透性のプラスチックフィルム基材に対してレベリング性、トラッピング性等の印刷適性が良好なグラビア印刷用水性印刷インキ組成物として、ポリウレタン系樹脂、アセチレングリコール系化合物、10重量%以下のプロピレングリコールエーテルを含有する水性印刷インキ組成物が開示されている。そして、その実施例では、カーボンブラック、ポリウレタン樹脂、n-プロピルアルコール及び水を攪拌練肉した後、ポリウレタン樹脂溶液、水、プロピレングリコールモノメチルエーテル等を混合し、墨色印刷インキを調製し、さらに混合溶剤で粘度を調整し希釈インキを調製している。そして、ポリウレタン樹脂は、溶剤型ポリウレタン樹脂溶液をアンモニア水で中和して水溶化し、溶剤を留去して得たことが記載されている。
【0004】
特許文献2は、環境負荷が少なく、高精細な印刷ができる水性グラビアインキとして、顔料、ポリマー、水溶性有機溶剤、界面活性剤及び水を含むインキであって、水溶性有機溶剤の沸点が100~260℃であり、インキ中に水溶性有機溶剤を10~35質量%、水を50~70質量%含む水性グラビアインキが開示されている。そして、その実施例では、顔料を含有する架橋ポリマー粒子を水酸化ナトリウムで中和し、さらに水不溶性ポリマー粒子と、ジエチレングリコールモノイソブチルエーテル等を配合してインキを調製している。そして、顔料を含有する架橋ポリマー粒子は、水不溶性ポリマーのメチルエチルケトン(MEK)溶液に、水、水酸化ナトリウム及びアンモニア水溶液を添加し、カーボンブラックを加えて分散処理した後、MEKを留去し、さらにトリメチロールプロパンポリグリシジルエーテルで架橋して得たことが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開2016-44282号公報
【文献】国際公開2017/47267号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
特許文献1及び2等の従来の版印刷用水性インキでは、低吸液性印刷媒体に対するインキの転写性、基材密着性について更なる向上が求められる。
本発明は、低吸液性印刷媒体に対してもインキの転写性、基材密着性に優れる版印刷用水性インキ、及び該水性インキを用いる版印刷方法に関する。
【0007】
本発明者らは、水性インキにおいて、色材として、顔料を含有する架橋された水不溶性ポリマー粒子を用い、定着剤として顔料を含有しない水不溶性ポリマー粒子を用い、ポリマーの中和剤として有機アミン化合物を用い、かつ特定の沸点を有する水溶性有機溶媒を1質量%以上30質量%以下含有させることにより、上記課題を解決し得ることを見出した。
すなわち、本発明は、次の[1]及び[2]に関する。
[1]顔料を含有する架橋された水不溶性ポリマー粒子A、顔料を含有しない水不溶性ポリマー粒子B、有機アミン化合物、沸点が100℃以上260℃以下の水溶性有機溶媒1質量%以上30質量%以下、及び水を含有する、版印刷用水性インキ。
[2]前記[1]に記載の水性インキを用いて低吸液性印刷媒体に印刷する、版印刷方法。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、低吸液性印刷媒体に対してもインキの転写性、基材密着性に優れる版印刷用水性インキ、及び該水性インキを用いる版印刷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】
[版印刷用水性インキ]
本発明の版印刷用水性インキ(以下、単に「インキ」ともいう)は、顔料を含有する架橋された水不溶性ポリマー粒子A(以下、「顔料含有架橋ポリマー粒子A」ともいう)、顔料を含有しない水不溶性ポリマー粒子B(以下、「ポリマー粒子B」ともいう)、有機アミン化合物、沸点が100℃以上260℃以下の水溶性有機溶媒1質量%以上30質量%以下、及び水を含有する。
【0010】
なお、「水性」とは、媒体中で、水が最大割合を占めていることを意味する。
「低吸液性」とは、水性インキの低吸液性、非吸液性を含む概念である。低吸液性は、純水の吸水性で評価することができる。より具体的には、印刷媒体と純水との接触時間100m秒における該印刷媒体の表面積あたりの吸水量が0g/m2以上10g/m2以下であることを意味する。該吸水量は、自動走査吸液計を用いて測定することができる。
「印刷」とは、文字や画像を記録する印刷、印字を含む概念である。
「水不溶性」の意義については、後述するポリマーの説明部分で述べる。
【0011】
本発明の版印刷用水性インキは、低吸液性印刷媒体に対してもインキの転写性、基材密着性に優れる。その理由は定かではないが、以下のように考えられる。
本発明においては、顔料が、顔料を含有する架橋された水不溶性ポリマー粒子Aの形態で水性インキに含有され、該ポリマーは架橋剤で架橋されている。そのため、ポリマーが顔料表面に強固に吸着又は固定化されている。
本発明のインキは、沸点が100℃以上260℃以下の水溶性有機溶媒を1質量%以上30質量%以下含有することにより、インキの乾燥が抑制され、印刷媒体に対する転写性が向上すると考えられるが、顔料含有架橋ポリマー粒子Aが架橋されていることによって、印刷版上の水分が蒸発した際でもポリマーの膨潤が抑制され、さらに有機アミン化合物による電荷反発により、インキが低粘度を維持するため、更に高いインキ転移率を維持でき、転写性が向上すると考えられる。
顔料含有架橋ポリマー粒子Aは、インキ中で分散安定性に優れ、印刷した際には更に顔料を含有しないポリマー粒子Bと共に低吸液性印刷媒体上で十分に広がり、印刷媒体表面を覆うことになるが、有機アミン化合物の一部又は全部は、印刷後に印刷媒体から揮散する。有機アミン化合物が揮散することにより、ポリマー粒子A及びBの表面が疎水的となり、低吸液性印刷媒体の疎水的な表面との親和性が高まり、印刷画像と印刷媒体との密着性が向上すると考えられる。
また、印刷媒体上において、顔料含有架橋ポリマー粒子Aの水への分散が抑制され、該粒子Aの凝集が促進されて強固な被膜を形成し、印刷画像と印刷媒体との密着性が向上すると考えられる。さらに、インキ中の水溶性有機溶媒は、低吸液性印刷媒体に対するインキの濡れ性に寄与すると考えられる。
これらの相乗効果により、本発明の版印刷用水性インキは、転写性が優れ、転写後の基材密着性も優れたものになると考えられる。
【0012】
<顔料を含有する架橋された水不溶性ポリマー粒子A>
本発明で用いられる顔料は、顔料を含有する架橋された水不溶性ポリマー粒子A(顔料含有架橋ポリマー粒子A)としてインキ中に含有される。
顔料含有架橋ポリマー粒子Aは、顔料を含有するポリマー粒子A1(以下、「顔料含有ポリマー粒子A1」ともいう)が架橋されてなるが、顔料含有架橋ポリマー粒子Aは、顔料含有ポリマー粒子A1の水分散体を得た後、該水分散体中の顔料を分散しているポリマーを架橋剤で架橋して得ることができる。
架橋剤としては、顔料含有ポリマー粒子A1の官能基と反応しうる官能基を2以上有する化合物が挙げられる。
【0013】
(顔料)
本発明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、アゾレーキ顔料、不溶性モノアゾ顔料、不溶性ジスアゾ顔料、キレートアゾ顔料等のアゾ顔料類;フタロシアニン顔料、ペリレン顔料、ペリノン顔料、アントラキノン顔料、キナクリドン顔料、ジオキサジン顔料、チオインジゴ顔料、イソインドリノン顔料、キノフタロン顔料、ジケトピロロピロール顔料、ベンツイミダゾロン顔料、スレン顔料等の多環式顔料類等が挙げられる。
【0014】
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。
好ましい有機顔料の具体例としては、C.I.ピグメント・イエロー13、17、74、83、93、97、109、110、120、128、139、151、154、155、174、180;C.I.ピグメント・レッド48、57:1、122、146、150、176、184、185、188、202、254;C.I.ピグメント・オレンジ;C.I.ピグメント・バイオレット19、23;C.I.ピグメント・ブルー15、15:1、15:2、15:3、15:4、16、60;C.I.ピグメント・グリーン7、36等から選ばれる1種以上が挙げられる。
前記顔料は単独で又は2種以上を混合して用いることができる。
【0015】
<顔料含有ポリマー粒子A1を構成するポリマーa1>
顔料含有ポリマー粒子A1を構成するポリマーa1(以下、「ポリマーa1」ともいう)は、少なくとも顔料分散能を有するものであれば特に制限はない。顔料含有ポリマー粒子A1を構成するポリマーa1は架橋剤で架橋されて水不溶性架橋ポリマーa2(以下、「ポリマーa2」ともいう)となる。架橋をする前のポリマーであるポリマーa1は、水溶性ポリマー及び水不溶性ポリマーのいずれであってもよいが、架橋により水不溶性ポリマーとなる。
本発明においてポリマーa1の「水不溶性」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に溶解させたときに、その溶解量が10g以下であることを意味し、ポリマーa1の前記溶解量は、好ましくは5g以下、より好ましくは1g以下である。ポリマーa1がアニオン性ポリマーの場合、その溶解量は、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。ポリマーa1がカチオン性ポリマーの場合、その溶解量は、ポリマーのカチオン性基を塩酸で100%中和した時の溶解量である。
架橋前のポリマーa1は架橋されてポリマーa2となるが、インキ中でのポリマーa2の存在形態は、顔料の分散安定性の観点から、ポリマーa2が顔料を含有している顔料内包状態がより好ましい。
【0016】
ポリマーa1は、顔料の分散安定性、保存安定性を向上させる観点から、イオン性基を有するものが好ましい。該イオン性基としては、酸基が好ましく、カルボキシ基(-COOM)、スルホン酸基(-SO3M)、リン酸基(-OPO3M2)等の解離して水素イオンが放出されることにより酸性を呈する基、又はそれらの解離したイオン形(-COO-、-SO3
-、-OPO3
2-、-OPO3
-M)等の酸基がより好ましい。上記化学式中、Mは、水素原子、アルカリ金属、アンモニウム又は有機アンモニウムを示す。これらの中でも、顔料の分散安定性、保存安定性を向上させる観点から、カルボキシ基(-COOM)が好ましい。
【0017】
ポリマーa1の分子中に含まれるイオン性基は、イオン性モノマー(a-1)によりポリマー骨格に導入されてなるものが好ましい。すなわち、ポリマーa1は、イオン性モノマー(a-1)由来の構成単位を含むものが好ましい。ポリマーa1としては、ビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリウレタン系樹脂等が挙げられる。これらの中では、ビニル系樹脂が好ましい。
また、ポリマーa1は、イオン性モノマー(a-1)(以下、「(a-1)成分」ともいう)と、疎水性モノマー(a-2)(以下、「(a-2)成分」ともいう)とを含む原料モノマー(a)(以下、単に「原料モノマー(a)」ともいう)を共重合させてなるビニル系樹脂がより好ましい。
該ビニル系樹脂は、(a-1)成分由来の構成単位と(a-2)成分由来の構成単位とを含むことが好ましい。該ビニル系樹脂は、更にノニオン性モノマー(a-3)(以下、「(a-3)成分」ともいう)由来の構成単位を含むことができる。
【0018】
〔イオン性モノマー(a-1)〕
イオン性モノマー(a-1)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い。
カルボン酸モノマーとしては、(メタ)アクリル酸、クロトン酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸及び2-メタクリロイルオキシメチルコハク酸から選ばれる1種以上が挙げられるが、好ましくは(メタ)アクリル酸である。
本明細書において、「(メタ)アクリル酸」とは、アクリル酸及びメタクリル酸から選ばれる少なくとも1種を意味し、「(メタ)アクリレート」とはアクリレート及びメタクリレートから選ばれる少なくとも1種である。
【0019】
〔疎水性モノマー(a-2)〕
本発明において疎水性モノマー(a-2)の「疎水性」とは、モノマーを25℃のイオン交換水100gへ飽和するまで溶解させたときに、その溶解量が10g未満であることをいう。疎水性モノマー(a-2)の前記溶解量は、顔料の基材密着性の観点から、好ましくは5g以下、より好ましくは1g以下である。
【0020】
疎水性モノマー(a-2)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挙げられ、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、フェノキシエチル(メタ)アクリレート等が挙げられる。これらの中でも、好ましくはスチレン、α-メチルスチレン及びベンジル(メタ)アクリレートから選ばれる1種以上である。
【0021】
〔ノニオン性モノマー(a-3)〕
ノニオン性モノマー(a-3)は、水や水溶性有機溶媒との親和性が高いモノマーである。ノニオン性モノマー(a-3)としては、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)アクリレートがより好ましい。
商業的に入手しうるノニオン性モノマー(a-3)の具体例としては、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。
【0022】
(原料モノマー(a)中の各成分又はビニル系樹脂中における各構成単位の含有量)
ビニル系樹脂製造時における、(a-1)成分、(a-2)成分、及び(a-3)成分の原料モノマー(a)中の含有量(未中和量としての含有量。以下同じ)又はビニル系樹脂中における(a-1)成分由来の構成単位、(a-2)成分由来の構成単位、及び(a-3)成分由来の構成単位の含有量は、顔料の分散安定性を向上させる観点から、次のとおりである。
(a-1)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45質量%以下、より好ましくは40質量%以下、更に好ましくは35質量%以下である。
(a-2)成分の含有量は、好ましくは30質量%以上、より好ましくは40質量%以上、更に好ましくは50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。
(a-3)成分の含有量は0質量%以上であり、(a-3)成分を含有する場合、好ましくは1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10質量%以下である。
【0023】
(ビニル系樹脂の製造)
ビニル系樹脂は、原料モノマー(a)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。
好ましい重合条件は、使用する重合開始剤、モノマー、溶媒の種類等によって異なるが、通常、重合温度は、好ましくは30℃以上、より好ましくは50℃以上であり、そして、好ましくは95℃以下、より好ましくは80℃以下である。重合時間は、好ましくは1時間以上、より好ましくは2時間以上であり、そして、好ましくは20時間以下、より好ましくは10時間以下である。また、重合雰囲気は、好ましくは窒素ガス雰囲気、アルゴン等の不活性ガス雰囲気である。
ビニル系樹脂の重量平均分子量は、顔料への吸着性及び分散安定性を向上させる観点から、好ましくは5,000以上、より好ましくは8,000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。
ビニル系樹脂の酸価は、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270mgKOH/g以下である。
なお、ビニル系樹脂の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。
【0024】
〔顔料含有架橋ポリマー粒子Aの製造〕
顔料含有架橋ポリマー粒子Aは、架橋されたポリマーa2が顔料表面に吸着してなる粒子であり、インキ中で顔料を安定に分散させることができる。
顔料含有架橋ポリマー粒子Aは、効率的に製造する観点から、顔料水分散体として下記の工程1~3を有する方法により製造することが好ましいが、工程1で有機溶媒を含まない場合は、工程2(有機溶媒除去工程)を省略できる。
工程3(架橋工程)は任意である。架橋剤を工程1で添加して、ポリマーの顔料被覆と同時に顔料含有ポリマー粒子A1の表層部に架橋構造を形成させてもよい。
工程1:顔料、ポリマーa1、有機溶媒、及び水を含む顔料混合物を分散処理して分散処理物を得る工程
工程2:工程1で得られた分散処理物から有機溶媒を除去して顔料含有ポリマー粒子A1の水分散体(以下、「顔料水分散体(i)」ともいう)を得る工程
工程3:工程2で得られた顔料水分散体(i)に架橋剤を添加し、顔料含有ポリマー粒子A1を架橋させて、顔料含有架橋ポリマー粒子Aの水分散体(I)(以下、「顔料水分散体(I)」ともいう)を得る工程
【0025】
(工程1)
工程1における顔料混合物は、ポリマーa1を有機溶媒又は水に溶解又は分散させ、次に顔料、水、及び必要に応じて中和剤、界面活性剤等を、得られた溶液に加えて混合し、水中油型の分散液を得る方法により得ることが好ましい。
【0026】
ポリマーa1が酸基を有する場合、該酸基の少なくとも一部は、中和剤を用いて中和されていることが好ましい。これにより、中和後に発現する電荷反発力が大きくなり、水性インキにおける顔料粒子の凝集を抑制し、増粘を抑制することができ、顔料の分散安定性、保存安定性を向上できると考えられる。
中和する場合は、分散処理物の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、好ましくは水酸化ナトリウム及びアンモニア、より好ましくは水酸化ナトリウムである。
中和剤は、単独で又は2種以上を混合して用いることができる。また、ポリマーa1を予め中和しておいてもよい。
中和剤の使用当量は、保存安定性を向上させる観点から、好ましくは10モル%以上、より好ましくは20モル%以上、更に好ましくは30モル%以上であり、また、好ましくは150モル%以下、より好ましくは120モル%以下、更に好ましくは100モル%以下である。
ここで中和剤の使用当量は、中和前のポリマーa1を「ポリマーa1’」とする場合、次式によって求めることができる。
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a1’の酸価(mgKOH/g)×ポリマー(B)の質量(g)}/(56×1,000)]〕×100
【0027】
工程1における分散処理は、剪断応力による本分散だけで顔料粒子を所望の粒径となるまで微粒化することもできるが、均一な顔料水分散体を得る観点から、顔料混合物を予備分散した後、さらに本分散することが好ましい。
予備分散に用いる分散機としては、アンカー翼、ディスパー翼等の一般に用いられている混合撹拌装置を用いることができる。
本分散に用いる剪断応力を与える手段としては、例えば、ロールミル、ニーダー等の混練機、マイクロフルイダイザー等の高圧ホモジナイザー、ペイントシェーカー、ビーズミル等のメディア式分散機が挙げられる。これらの中でも、顔料を小粒子径化する観点から、高圧ホモジナイザー、ビーズミルを用いることが好ましい。
高圧ホモジナイザーを用いて分散処理を行う場合、20MPa以上の分散圧力でパス回数の制御により、顔料を所望の粒径になるように制御することができ、後述する顔料水散体(I)の平均粒径も調整することができる。
【0028】
(工程2)
工程2は、工程1で得られた分散処理物から有機溶媒を除去して、顔料含有ポリマー粒子A1の顔料水分散体(i)を得る工程である。有機溶媒の除去は、公知の方法で行うことができる。得られた顔料水分散体(i)中の有機溶媒は実質的に除去されていることが好ましいが、本発明の目的を損なわない限り、残留していてもよい。残留有機溶媒の量は、好ましくは0.1質量%以下、より好ましくは0.01質量%以下である。
また、粗大粒子等を除去する目的で、有機溶媒を除去した水分散体を、更に遠心分離した後、液層部分をフィルター等で濾過し、該フィルター等を通過してなるものを、顔料水分散体(i)として得ることが好ましい。
商業的に入手しうる顔料含有ポリマー粒子A1の水分散体としては、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。
【0029】
(工程3)
工程3は、工程2で得られた顔料水分散体(i)に架橋剤を添加し、顔料含有ポリマー粒子A1を架橋させて、顔料含有架橋ポリマー粒子Aの顔料水分散体(I)を得る工程である。
工程3で、顔料含有ポリマー粒子A1を構成するポリマーa1のカルボキシ基の一部を架橋し、顔料含有ポリマー粒子A1の表層部に架橋構造を形成させる。これにより、ポリマーa1が架橋されてなるポリマーa2が顔料表面に強固に吸着又は固定化され、顔料の凝集が抑制され、結果として、得られるインキの保存安定性、基材密着性がより向上すると考えられる。
【0030】
(架橋剤)
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以上のカルボジイミド基を有する化合物が好ましい。
エポキシ基を有する化合物の具体例としては、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、グリセロールポリグリシジルエーテル、ポリグリセロールポリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル、ソルビトールポリグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールポリグリシジルエーテル、レゾルシノールジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、1,6-ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、水添ビスフェノールA型ジグリシジルエーテル等のポリグリシジルエーテル等が挙げられる。これらの中でも、好ましくはトリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールポリグリシジルエーテル、及び1,6-ヘキサンジオールジグリシジルエーテルから選ばれる1種以上であり、より好ましくはトリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル、1,6-ヘキサンジオールジグリシジルエーテルである。
オキサゾリン基を有する化合物の市販品例としては、株式会社日本触媒製のエポクロスWSシリーズ製品、Kシリーズ製品等が挙げられる。
カルボジイミド基を有する化合物の具体例としては、カルボジイミド化触媒の存在下でジイソシアネート化合物を脱炭酸縮合反応させることによって生成する高分子量ポリカルボジイミドが挙げられる。その市販品例としては、日清紡ケミカル株式会社製のカルボジライトシリーズ製品等が挙げられる。
【0031】
工程1又は工程3における顔料含有ポリマー粒子A1の架橋率は、保存安定性を向上させる観点から、ポリマーa1のカルボキシ基のモル当量数に対する架橋剤の架橋性官能基のモル当量数の比で、好ましくは10モル%以上、より好ましくは20モル%以上、更に好ましくは30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、より更に好ましくは50モル%以下である。
架橋処理の温度は、前記と同様の観点から、好ましくは40℃以上、より好ましは50℃以上、更に好ましくは60℃以上であり、そして、好ましくは95℃以下、より好ましくは85℃以下、更に好ましくは75℃以下である。
架橋処理の時間は、架橋反応の完結と経済性の観点から、好ましくは0.5時間以上、より好ましくは1時間以上、更に好ましくは1.5時間以上であり、そして、好ましくは12時間以下、より好ましくは10時間以下、更に好ましくは8時間以下、より更に好ましくは5時間以下である。
【0032】
得られる顔料水分散体(I)の不揮発成分濃度(固形分濃度)は、顔料水分散体の分散安定性を向上させる観点及びインキの製造を容易にする観点から、好ましくは10質量%以上、より好ましくは15質量%以上であり、そして、好ましくは55質量%以下、より好ましくは50質量%以下である。
固形分濃度は、実施例に記載の方法により測定される。
顔料水分散体(I)中の顔料の含有量は、分散安定性の観点から、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45質量%以下、より好ましくは40質量%以下、更に好ましくは35質量%以下である。
顔料水分散体(I)中の顔料含有架橋ポリマー粒子Aを構成する架橋ポリマーa2と顔料の質量比[架橋ポリマーa2/顔料]は、好ましくは8/92以上、より好ましくは10/90以上、更に好ましくは12/88以上であり、そして、好ましくは45/55以下、より好ましくは40/60以下、更に好ましくは35/65以下である。
顔料含有架橋ポリマー粒子Aの平均粒径は、保存安定性を向上させる観点から、好ましくは50nm以上、より好ましくは80nm以上、更に好ましくは100nm以上であり、そして、好ましくは400nm以下、より好ましくは350nm以下、更に好ましくは300nm以下である。
ポリマー粒子の平均粒径は、実施例に記載の方法により測定される。
【0033】
<顔料を含有しない水不溶性ポリマー粒子B>
本発明のインキは、印刷媒体上での密着性を向上させる観点から、顔料を含有しない水不溶性ポリマー粒子B(ポリマー粒子B)を含有する。ポリマー粒子Bは、顔料を含有せず、水不溶性ポリマーb(以下、「ポリマーb」ともいう)で構成される水不溶性ポリマー粒子である。
ポリマーbの「水不溶性」とは、前記ポリマーa1における前記定義と同じである。
ポリマーbとしては、ポリウレタン及びポリエステル等の縮合系ポリマー;アクリル系ポリマー、スチレン系ポリマー、スチレン-アクリル系ポリマー、ブタジエン系ポリマー、スチレン-ブタジエン系ポリマー、塩化ビニル系ポリマー、酢酸ビニル系ポリマー、及びアクリルシリコーン系ポリマー等のビニル系ポリマーが挙げられる。ポリマー粒子Bとしては、印刷媒体上での乾燥性を早め、基材密着性を向上させる観点から、水不溶性アクリル系ポリマー粒子B1、水不溶性ポリウレタン樹脂粒子B2がより好ましい。
【0034】
〔水不溶性アクリル系ポリマー粒子B1〕
ポリマーbがアクリル系ポリマーの場合、ポリマーbは、前記のポリマーa1と同一であっても異なっていてもよいが、(メタ)アクリル酸(b-1)由来の構成単位と、(メタ)アクリル酸エステル(b-2)由来の構成単位とを含むことが好ましい。
(メタ)アクリル酸(b-1)は、基材密着性、保存安定性を向上させる観点から、アクリル酸及びメタクリル酸から選ばれる1種以上が好ましく、メタクリル酸がより好ましい。
(メタ)アクリル酸エステル(b-2)は、基材密着性、保存安定性を向上させる観点から、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸イソブチル、(メタ)アクリル酸tert-ブチル、(メタ)アクリル酸2-エチルヘキシル、及び(メタ)アクリル酸シクロヘキシルから選ばれる1種以上が好ましく、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸2-エチルヘキシル、及び(メタ)アクリル酸シクロヘキシルから選ばれる1種以上がより好ましく、(メタ)アクリル酸2-エチルヘキシルがより好ましい。
【0035】
アクリル系ポリマーbは、前記(b-1)、(b-2)以外の他のモノマー由来の構成単位を含んでもよい。他のモノマーとしては、(メタ)アクリル酸以外のイオン性モノマー、芳香族基を有する疎水性モノマー、ノニオン性モノマーが挙げられるが、芳香族基を有する疎水性モノマーが好ましく、前述のスチレン系モノマー、芳香族基含有(メタ)アクリレート、芳香族基含有モノマー系マクロモノマー等が挙げられる。
【0036】
アクリル系ポリマーb中の(メタ)アクリル酸(b-1)由来の構成単位の含有量は、基材密着性、保存安定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1.5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20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。
アクリル系ポリマーb中の(メタ)アクリル酸エステル(b-2)由来の構成単位の含有量は、基材密着性、保存安定性を向上させる観点から、好ましくは80質量%以上、より好ましくは90質量%以上、更に好ましくは95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98.5質量%以下、更に好ましくは98質量%以下である。
【0037】
アクリル系ポリマーbの重量平均分子量は、基材密着性、保存安定性を向上させる観点から、好ましくは1万以上、より好ましくは5万以上、更に好ましくは10万以上であり、そして、好ましくは200万以下、より好ましくは150万以下、更に好ましくは120万以下である。
アクリル系ポリマーbのガラス転移温度(Tg)は、好ましくは0℃以上、より好ましくは10℃以上、更に好ましくは20℃以上、より更に好ましくは30℃以上であり、そして、好ましくは75℃以下であり、より好ましくは70℃以下、更に好ましくは60℃以下である。
水不溶性ポリマー粒子B1の平均粒径は、基材密着性、保存安定性を向上させる観点から、好ましくは30nm以上、より好ましくは50nm以上、更に好ましくは70nm以上であり、そして、好ましくは180nm以下、より好ましくは150nm以下、更に好ましくは120nm以下である。
ポリマーの重量平均分子量、ガラス転移温度(Tg)、及びポリマー粒子の平均粒径は、実施例に記載の方法により測定される。
【0038】
(水不溶性アクリル系ポリマー粒子B1の合成)
水不溶性アクリル系ポリマー粒子B1は、(メタ)アクリル酸及び(メタ)アクリル酸エステルの混合物を、公知の重合方法により共重合させることにより製造することができる。
重合の際には、重合開始剤として、過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウム等の過硫酸塩や水溶性アゾ重合開始剤等を用いることができ、樹脂粒子の分散安定性を向上させる観点から、界面活性剤として、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアリールエーテル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、オキシエチレン/オキシプロピレンブロックコポリマー等の非イオン界面活性剤を用いることができる。
好ましい重合条件は、重合開始剤の種類等によって異なるが、顔料含有ポリマー粒子A1におけるビニル系樹脂の重合条件と同様である。
【0039】
水不溶性アクリル系ポリマー粒子B1は、水性インキへの配合性の観点から、重合反応に用いた溶媒を除去せずに、水を主分散媒とするポリマー粒子の水分散体(エマルション)として用いることが好ましい。該ポリマー粒子は中和剤で中和することが好ましい。
水不溶性アクリル系ポリマー粒子B1の分散体の市販品例としては、「Neocryl A-1127」(DSM社製、アニオン性自己架橋水系ビニル樹脂)、「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」、(以上、BASFジャパン株式会社製)等のスチレン-アクリル樹脂;及び「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・アクリル系樹脂等のエマルションが挙げられる。
【0040】
〔水不溶性ポリウレタン樹脂粒子B2〕
水不溶性ポリウレタン樹脂粒子B2は、ポリオール、ジイソシアネート、及びジアルカノールカルボン酸を付加反応させてポリウレタンAを合成した後、ポリウレタンA中のカルボキシル基を、中和剤で中和して水分散させることにより得ることができる。
上記付加反応では、必要に応じて鎖伸長剤や反応停止剤を併用してもよい。また、ポリウレタンAを多段階法により反応させてウレタンプレポリマーを合成し、次いで、このプレポリマーを中和剤で中和しながら水と混合して水伸長反応を行わせて同時に水中に分散させて製造してもよく、この場合は、粘度調整や溶媒留去が容易であり、製造上好適である。このようにして、平均粒径0.01~1μmの微粒子状ポリウレタンをエマルション形態で得ることができる。
【0041】
ポリオールとしては、1分子中に2個以上の水酸基を有する化合物であれば特に限定はないが、ポリエーテルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリエステルポリオールが好ましく、ポリエーテルポリオール、ポリカーボネートポリオールがより好ましく、ポリエーテルポリオールが更に好ましい。
即ち、水不溶性ポリウレタン樹脂粒子B2は、ポリエーテル系ポリウレタン樹脂粒子、ポリカーボネート系ポリウレタン樹脂粒子が好ましく、ポリエーテル系ポリウレタン樹脂粒子が更に好ましい。
【0042】
ポリエーテルポリオールとしては、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド、スチレンオキシド、テトラヒドロフラン等の環状エーテル化合物を、活性水素原子を有する化合物等を触媒として、単独又は2種以上を混合して開環重合する等して得られる重合体が挙げられる。具体的には、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、及びポリテトラメチレングリコール等が挙げられる。
ポリオールとジイソシアネートとの反応溶媒としては、反応物をエマルション化する観点からは、アセトン、メチルエチルケトン、酢酸エチル等が好ましい。
ポリカーボネートポリオールは、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジフェニルカーボネート、エチレンカーボネート、ジエチレンカーボネート等のカーボネート化合物と、炭素鎖長が4~9の脂肪族ジオール等とを反応させることにより得ることができる。
【0043】
ジイソシアネートとしては、テトラメチレンジイソシアネート、1,6-ヘキサメチレンジイソシアネート、ドデカメチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート等の鎖状の脂肪族イソシアネート、環状の脂肪族イソシアネート、芳香族イソシアネート、及びそれらジイソシアネートの変性物等が挙げられる。これらの中では、脂肪族ジイソシアネートが好ましい。
ジアルカノールカルボン酸は、ポリウレタンを水中に安定に分散させるためのアニオン性親水基を導入するための成分であり、例えば、ジメチロール酢酸、ジメチロールプロピオン酸等が挙げられる。これらのカルボン酸を中和剤で中和することによって水分散体とすることができる。
ポリオールとジイソシアネートとの反応物は、必要に応じて、ポリオールやポリアミン等の公知の鎖伸長剤を用いて、さらに分子量を増加させることができる。また、反応停止剤としては、モノアルコールやモノアミン等を用いることができる。
【0044】
水不溶性ポリウレタン樹脂粒子B2は、水不溶性ポリウレタン樹脂粒子B2を水中に分散した水分散体として用いるのが好ましい。かかる分散体の市販品例としては、DSM社製の「NeoRez R-650」(ポリエーテル系ポリウレタン樹脂粒子含有)、DSM社製の「NeoRez R-9603」(ポリカーボネート系ポリウレタン樹脂粒子含有)、大成ファインケミカル株式会社製の「WBR」シリーズ等が挙げられる。
【0045】
〔顔料を含有しない水不溶性ポリマー粒子Bの中和〕
顔料を含有しない水不溶性ポリマー粒子B(ポリマー粒子B)は、前述したように水分散液として用いることが好ましいが、該水分散液を得る際、ポリマー粒子Bを構成するポリマーbは、中和剤で中和されてなることが好ましい。
中和剤としては、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属の水酸化物;アンモニア;後述する有機アミン化合物等が挙げられるが、好ましくは水酸化ナトリウム、後述する有機アミン化合物、より好ましくは後述する有機アミン化合物である。中和剤は、単独で又は2種以上を混合して用いることができる。
【0046】
本発明の版印刷用水性インキは、インキの転写性、基材密着性を向上させる観点から、中和剤として後述する有機アミン化合物を含有するが、ポリマー粒子Bの調製時に中和剤として有機アミン化合物を使用し、ポリマー粒子Bの水分散液中に、有機アミン化合物を含有させておくことも好ましい。
中和剤の使用当量(モル%)は、ポリマー粒子Bの分散安定性の観点から、好ましくは10モル%以上、より好ましくは30モル%以上であり、そして、好ましくは150モル%以下、より好ましくは120モル%以下である。中和剤の使用当量は、前述と同様の方法によって求めることができる。
水不溶性アクリル系ポリマー、及び水不溶性ポリウレタンの酸価は、分散安定性の観点から、好ましくは5mgKOH/g以上、より好ましくは10mgKOH/g以上であり、そして好ましくは50mgKOH/g以下である。
【0047】
<有機アミン化合物>
本発明の版印刷用水性インキは、インキの転写性、基材密着性を向上させる観点から、中和剤として有機アミン化合物を含有する。
有機アミン化合物は、水溶性有機アミン化合物であることが好ましい。
有機アミン化合物における「水溶性」とは、水100gに対する25℃における溶解度(以下、単に「水溶解度」ともいう)が5g/100gH2O以上であることをいう。例えば、トリエチルアミンは25℃における水溶解度が9g/100gH2Oであり、N,N-ジメチルエタノールアミン(ジメチルアミノエタノール)は25℃における水溶解度が95.4g/100gH2Oである。
【0048】
有機アミン化合物は、版印刷におけるインキの転写性、基材密着性を向上させる観点から、その炭素数が好ましくは2以上、より好ましくは3以上であり、そして、好ましくは8以下、より好ましくは6以下である、水溶性有機アミン化合物が好ましい。
有機アミン化合物の沸点は、版印刷におけるインキの転写性、基材密着性を向上させる観点から、好ましくは85℃以上、より好ましくは100℃以上、更に好ましくは120℃以上であり、そして、耐水性を向上させる観点から、好ましくは250℃以下、より好ましくは200℃以下、更に好ましくは180℃以下である。
有機アミン化合物の具体例としては、トリエチルアミン等の炭素数3以上8以下のトリアルキルアミン;モノエタノールアミン、モノプロパノールアミン、モノブタノールアミン等の第1級アルカノールアミン;N-メチルエタノールアミン、N-エチルエタノールアミン、N-メチルプロパノールアミン、ジエタノールアミン、ジイソプロパノールアミン等の第2級アルカノールアミン;N,N-ジメチルエタノールアミン、N,N-ジメチルプロパノールアミン、N,N-ジエチルエタノールアミン、N-エチルジエタノールアミン、N-メチルジエタノールアミン、トリエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン等の第3級アルカノールアミン等の炭素数2以上8以下の水溶性アルカノールアミン等が挙げられる。
【0049】
上記の有機アミン化合物の中でも、版印刷におけるインキの転写性、基材密着性を向上させる観点から、好ましくは炭素数3以上8以下のトリアルキルアミン、及び炭素数2以上8以下のアルカノールアミンから選ばれる1種以上であり、より好ましくはトリエチルアミン(沸点89℃)、ジエタノールアミン(沸点280℃)、N-メチルジエタノールアミン(沸点247℃)、N,N-ジメチルエタノールアミン(沸点135℃)及びトリエタノールアミン(沸点335℃)から選ばれる1種以上であり、更に好ましくはトリエチルアミン及びN,N-ジメチルエタノールアミンから選ばれる1種以上である。
有機アミン化合物は、単独で又は2種以上を混合して用いることができる。
本発明においては、本発明の効果を損なわない範囲で、有機アミン化合物以外のその他の水溶性塩基化合物を含有してもよい。その他の水溶性塩基化合物としては、水酸化ナトリウム等のアルカリ金属水酸化物が挙げられる。
【0050】
<水溶性有機溶媒>
本発明の版印刷用水性インキは、インキの転写性、基材密着性を向上させる観点から、沸点が100℃以上260℃以下の水溶性有機溶媒を含有する。
水溶性有機溶媒は、常温(25℃)で液体であっても固体であってもよい。水溶性有機溶媒は、有機溶媒を25℃の水100mlに溶解させたときに、その溶解量が10ml以上である有機溶媒をいう。
水溶性有機溶媒の沸点は、上記と同様の観点から、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118℃以上であり、そして、好ましくは250℃以下、より好ましくは240℃以下、更に好ましくは235℃以下である。
ここで、沸点とは標準沸点(1気圧下での沸点)をいい、水溶性有機溶媒を2種以上を用いる場合には、各水溶性有機溶媒の含有量(質量%)で重み付けした加重平均値とする。
【0051】
水溶性有機溶媒としては、(i)グリコールエーテル、(ii)プロピレングリコール等の多価アルコール、(iii)N-メチル-2-ピロリドン、2-ピロリドン等の含窒素複素環化合物、(iv)アルカノールアミン等が挙げられるが、これらの中では、(i)グリコールエーテルがより好ましい。
(i)グリコールエーテルとしては、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。グリコールエーテルが有するアルキル基の炭素数は、1以上であり、好ましくは2以上、より好ましくは3以上であり、そして、好ましくは6以下、より好ましくは5以下、更に好ましくは4以下である。アルキル基は、直鎖であっても、分岐鎖であってもよい。
【0052】
アルキレングリコールモノアルキルエーテルとしては、エチレングリコールモノエチルエーテル(沸点136℃)、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル(沸点142℃)、エチレングリコールモノプロピルエーテル(沸点151℃)、エチレングリコールモノブチルエーテル(沸点171℃)、ジエチレングリコーモノメチルエーテル(沸点194℃)、ジエチレングリコールモノエチルエーテル(沸点202℃)、ジエチレングリコールモノイソプロピルエーテル(沸点207℃)、ジエチレングリコールモノイソブチルエーテル(沸点220℃)、ジエチレングリコールモノブチルエーテル(沸点230℃)、トリエチレングリコールモノメチルエーテル(沸点248℃)、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル(沸点231℃)、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル(沸点189℃)、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル(沸点243℃)等が挙げられる。
これらの中では、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プロピルエーテル、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イソブチルエーテル、及びジエチレングリコールモノブ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イソプロピルエーテル(沸点142℃)、ジエチレングリコールモノイソプロピルエーテル(沸点207℃)、及びジエチレングリコールモノイソブチルエーテル(沸点220℃)から選ばれる1種以上がより好ましい。
【0053】
(ii)多価アルコールとしては、プロピレングリコール(沸点188℃)、ジエチレングリコール(沸点245℃)、1,2-ヘキサンジオール(沸点223℃)等の炭素数2以上6以下のアルカンジオール、及び分子量500~1000のポリプロピレングリコールから選ばれる1種以上が好ましい。
本発明においては、本発明の効果を損なわない範囲で、沸点が100℃以上260℃以下の水溶性有機溶媒以外の他の有機溶媒を含有してもよい。他の有機溶媒としては、エタノール、イソプロピルアルコール、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。沸点が260℃を超える水溶性有機溶媒としては、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。
【0054】
<界面活性剤>
本発明の版印刷用水性インキは、インキの転写性、基材密着性を向上させる観点から、界面活性剤を含有することが好ましい。
界面活性剤としては、ノニオン性界面活性剤が好ましく、インキの転写性、基材密着性を向上させる観点から、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併用することが更に好ましい。
【0055】
(アセチレングリコール系界面活性剤)
アセチレングリコール系界面活性剤としては、例えば、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、3,5-ジメチル-1-ヘキシン-3-オール、2,4-ジメチル-5-ヘキシン-3-オール、2,5-ジメチル-3-ヘキシン-2,5-ジオール、2,5,8,11-テトラメチル-6-ドデシン-5,8-ジオール等のアセチレン系ジオール、及びそれらのエチレンオキシド付加物が挙げられる。
前記エチレンオキシド付加物のエチレンオキシ基(EO)の平均付加モル数の和(n)は、好ましくは1以上、より好ましくは1.5以上であり、そして、好ましくは20以下、より好ましくは10以下である。
アセチレングリコール系界面活性剤の市販品例としては、日信化学工業株式会社製の「サーフィノール」シリーズ、「オルフィン」シリーズ、川研ファインケミカル株式会社製の「アセチレノール」シリーズ等が挙げられる。これらの中でも、サーフィノール104PG50(2,4,7,9-テトラメチル-5-デシン-4,7-ジオールのプロピレングリコール溶液、有効分50%)、サーフィノール420(2,4,7,9-テトラメチル-5-デシン-4,7-ジオールのEO付加物、n:1.3)、サーフィノール440(EO平均付加モル数:3.5)、サーフィノール465(EO平均付加モル数:10)、オルフィンE1010、アセチレノールE100、アセチレノールE200、アセチレノールE40、アセチレノールE60、アセチレノールE81、アセチレノールE100等が好ましい。
【0056】
(シリコーン系界面活性剤)
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等の界面活性剤が挙げられるが、上記と同様の観点から、ポリエーテル変性シリコーン系界面活性剤が好ましい。
ポリエーテル変性シリコーン系界面活性剤は、シリコーンオイルの側鎖及び/又は末端の炭化水素基を、ポリエーテル基で置換された構造を有するものである。該ポリエーテル基としては、ポリエチレンオキシ基、ポリプロピレンオキシ基、エチレンオキシ基(EO)とプロピレンオキシ基(PO)がブロック状又はランダムに付加したポリアルキレンオキシ基が好適であり、シリコーン主鎖にポリエーテル基がグラフトした化合物、シリコーンとポリエーテル基がブロック状に結合した化合物等を用いることができる。
【0057】
ポリエーテル変性シリコーン系界面活性剤のHLB(親水性親油性バランス)値は、インキへの溶解性の観点から、好ましくは2以上、より好ましくは3以上、更に好ましくは4以上である。ここで、HLB値は、グリフィン法により求めることができる。
また、ポリエーテル変性シリコーン系界面活性剤の25℃における動粘度は、好ましくは50mm2/s以上、より好ましくは80mm2/s以上であり、そして、好ましくは500mm2/s以下、より好ましくは300mm2/s以下である。なお、動粘度はウベローデ型粘度計で求めることができる。
ポリエーテル変性シリコーン系界面活性剤の市販品例としては、信越化学工業株式会社製のKFシリーズ;KF-353、KF-355A、KF-642、KF-6011等、日信化学工業株式会社製のシルフェイスSAGシリーズ、ビックケミー・ジャパン株式会社製のBYKシリーズ等が挙げられる。
これらの中では、信越化学工業株式会社製のKFシリーズ製品が好ましい。
【0058】
[版印刷用水性インキの製造]
本発明の版印刷用水性インキは、顔料水分散体(I)と、ポリマー粒子Bの水分散液と、有機アミン化合物と、沸点が100℃以上260℃以下の水溶性有機溶媒と、必要に応じて、界面活性剤と、更にその他の有機溶媒等とを混合することにより、効率的に製造することができる。それらの混合方法に特に制限はない。また、本発明のインキは、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。
【0059】
本発明の版印刷用水性インキの各成分の含有量、インキ物性は以下のとおりである。なお、インキ中の各成分の含有量は、印刷時の含有量を示す。
(顔料の含有量)
インキ中の顔料の含有量は、印字濃度の観点から、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、溶媒揮発時のインキ粘度を低くし、保存安定性を向上させる観点から、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7質量%以下である。
インキの全固形分に対する顔料の質量比[顔料/(インキの全固形分)]は、版印刷におけるインキの転写性、基材密着性を向上させる観点から、好ましくは0.1以上、より好ましくは0.2以上、更に好ましくは0.3以上であり、そして、好ましくは0.8以下、より好ましくは0.7以下、更に好ましくは0.6以下である。
【0060】
(顔料含有架橋ポリマー粒子Aの含有量)
インキ中の顔料含有架橋ポリマー粒子Aの含有量は、印字濃度を向上させる観点から、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、保存安定性を向上させる観点から、好ましくは15質量%以下、より好ましくは13質量%以下、更に好ましくは10質量%以下である。
(ポリマー粒子Bの含有量)
インキ中のポリマー粒子Bの含有量は、版印刷におけるインキの転写性、基材密着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7質量%以下、より好ましくは5質量%以下、更に好ましくは3質量%以下である。
【0061】
顔料含有架橋ポリマー粒子Aに対するポリマー粒子Bの質量比〔ポリマー粒子B/顔料含有架橋ポリマー粒子A〕は、版印刷におけるインキの転写性、基材密着性を向上させる観点から、好ましくは0.2以上、より好ましくは0.4以上、更に好ましくは0.6以上であり、そして、好ましくは2以下、より好ましくは1.8以下、更に好ましくは1.5以下である。
【0062】
インキ中の顔料に対するポリマーの質量比〔ポリマー/顔料〕は、版印刷におけるインキの転写性、基材密着性を向上させる観点から、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2.5以下、更に好ましくは2以下である。
なお、本発明のインキには、顔料含有架橋ポリマー粒子Aとポリマー粒子Bが含まれるため、前記質量比〔ポリマー/顔料〕におけるポリマーの量は、架橋ポリマーa2とポリマーbの合計量である。
【0063】
ポリマー粒子Bを構成するポリマーbに対する架橋ポリマーa2の質量比〔架橋ポリマーa2/ポリマーb〕は、版印刷におけるインキの転写性、基材密着性を向上させる観点から、好ましくは0.1以上、より好ましくは0.12以上、更に好ましくは0.14以上であり、そして、好ましくは1以下、より好ましくは0.8以下、更に好ましくは0.5以下である。
【0064】
(有機アミン化合物の含有量)
インキ中の有機アミン化合物の含有量は、基材密着性を向上させる観点から、好ましくは0.005質量%以上、より好ましくは0.01質量%以上、更に好ましくは0.03質量%以上であり、そして、好ましくは1.5質量%以下、より好ましくは0.8質量%以下、更に好ましくは0.5質量%以下である。
(水溶性有機溶媒の含有量)
インキ中の沸点100℃以上260℃以下の水溶性有機溶媒の含有量は、1質量%以上30質量%以下であり、版印刷におけるインキの転写性、基材密着性を向上させる観点から、好ましくは1.5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15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。
インキは、沸点が100℃未満及び沸点が260℃を超える有機溶媒を含有してもよいが、版印刷におけるインキの転写性、基材密着性を向上させる観点から、その含有量は、好ましくは5質量%以下、より好ましくは3質量%以下、更に好ましくは1質量%以下である。
【0065】
(界面活性剤の含有量)
インキ中の界面活性剤の含有量は、印刷媒体への濡れ性向上の観点から、好ましくは0.1質量%以上であり、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、上記と同様の観点から、好ましくは0.2質量%以上、より好ましくは0.4質量%以上、更に好ましくは0.6質量%以上であり、そして、好ましくは4質量%以下、より好ましくは3質量%以下、更に好ましくは2質量%以下である。
インキ中のシリコーン系界面活性剤の含有量は、上記と同様の観点から、好ましくは0.01質量%以上、より好ましくは0.03質量%以上、更に好ましくは0.05質量%以上であり、そして、好ましくは3質量%以下、より好ましくは2質量%以下、更に好ましくは1質量%以下である。
【0066】
(水の含有量)
インキ中の水の含有量は、版印刷におけるインキの転写性、基材密着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55質量%以上、更に好ましくは60質量%以上、より更に好ましくは66質量%以上であり、そして、好ましくは80質量%以下、より好ましくは78質量%以下、更に好ましくは76質量%以下、より更に好ましくは74質量%以下である。
顔料含有架橋ポリマー粒子A、ポリマー粒子B、有機アミン化合物、沸点が100℃以上260℃以下の水溶性有機溶媒、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任意成分に置き換えて含有させることができる。
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。
【0067】
(インキ物性)
20℃におけるインキのザーンカップNo.3粘度(ザーン秒)は、版印刷におけるインキの転写性、基材密着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。
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以下である。
【0068】
[版印刷方法]
本発明の版印刷方法は、本発明の水性インキを用いて低吸液性印刷媒体に印刷する方法である。
版印刷としては、凹版、平版、凸版等の印刷版を用いるグラビア印刷、フレキソ印刷、活版印刷等が挙げられる。本発明の版印刷用水性インキは、転写性が優れ、転写後の基材密着性も優れるが、この特長を活かす観点から、グラビア印刷が好ましい。
本発明のインキを、グラビア印刷方式により印刷媒体に印刷することにより、転写性、基材密着性に優れた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媒体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媒体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。
【0069】
(印刷媒体)
印刷媒体としては、低吸液性のコート紙、樹脂フィルム等の低吸液性印刷媒体が好ましい。
コート紙としては、汎用光沢紙、多色フォームグロス紙等が挙げられる。
樹脂フィルムとしては、透明合成樹脂フィルムが挙げられ、例えば、ポリエステルフィルム、塩化ビニルフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリエチレンフィルム、ナイロンフィルム等が挙げられる。印刷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。これらの中では、ポリエステルフィルム、延伸ポリプロピレンフィルムがより好ましく、グラビア印刷適性を向上させる観点から、コロナ放電処理されたポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム等のポリエステルフィルム、コロナ放電処理された二軸延伸ポリプロピレン(OPP)フィルム等の延伸ポリプロピレンフィルムがより好ましい。
【実施例】
【0070】
以下の製造例、実施例及び比較例において、「部」及び「%」は特記しない限り「質量部」及び「質量%」である。なお、各物性等の測定方法は以下のとおりである。
【0071】
(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、ゲル浸透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 Super AWM-H、TSKgel Super AW3000、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ポリマー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製、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。
【0072】
(2)顔料含有ポリマー粒子A、ポリマー粒子B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、平均粒径を測定した。測定する粒子の濃度が5×10-3重量%(固形分濃度換算)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A、ポリマー粒子Bの平均粒径とした。
【0073】
(3)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(%)
【0074】
(4)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。
【0075】
(5)水不溶性ポリマーのガラス転移温度(Tg)の測定
示差走査熱量計(Q100、ティー・エイ・インスルメント・ジャパン社製)を用いて、試料を200℃まで昇温し、その温度から降温速度10℃/分で0℃まで冷却した。次に、試料を昇温速度10℃/分で昇温し、200℃まで測定した。
観測される吸熱ピークのうち、ピーク面積が最大のピークの温度を吸熱の最大ピーク温度とし、該ピーク温度をガラス転移温度(Tg)とした。
【0076】
(6)有機溶媒の沸点の測定
JIS K2254に準じて測定を行い、その初留点を沸点とした。
【0077】
製造例1(顔料水分散体A-1の製造)
(1)2Lフラスコにイオン交換水236部を計量し、スチレン-アクリル系ポリマー(BASF社製、商品名:ジョンクリル690、固形分濃度20%、重量平均分子量:16500、酸価:240mgKOH/g、Tg:105℃)60部、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、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2Lの容器に前記ポリマー水溶液331.7部及びイオン交換水150.35部を入れ、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、商品名:ウルトラディスパー)を用いて1400rpmで15分間撹拌した。
(2)次いでマゼンタ顔料(C.I.ピグメント・レッド146)200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体積%充填した湿式分散機(株式会社広島メタル&マシナリー製、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。
(3)上記(2)で得られた濾液500部(顔料150.0部、ポリマー45.0部)に架橋剤(ナガセケムテックス株式会社製、デナコールEX-321L、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)9.93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%)1.2部を添加し、更にイオン交換水91.6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、顔料含有架橋ポリマー粒子の水分散体A-1 602.7部(固形分濃度:34.0%、顔料:24.9%、ポリマー:9.1%、平均粒径:280nm)を得た。
【0078】
製造例2(顔料水分散体A-2の製造)
(1)ディスパー翼を有する容積2Lの容器に製造例1(1)で得られたポリマー水溶液187.7部及びイオン交換水220.9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、商品名:ウルトラディスパー)を用いて1400rpmで15分間撹拌した。
(2)次いでマゼンタ顔料(C.I.ピグメント・レッド146)200部を加え、製造例1(2)と同様にして濾液を得た。
(3)上記(2)で得られた濾液500部(顔料163.8部、ポリマー31.2部)に架橋剤(ナガセケムテックス株式会社製、デナコールEX-321L、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)6.88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%)1.2部を添加し、更にイオン交換水85.7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、顔料含有架橋ポリマー粒子の水分散体A-2 593.8部(固形分濃度:34.0%、顔料:27.6%、ポリマー:6.4%、平均粒径:280nm)を得た。
【0079】
製造例3(顔料分散体A-3の製造)
(1)ディスパー翼を有する容積2Lの容器に製造例1(1)で得られたポリマー水溶液331.3部及びイオン交換水238.7部を入れ、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、商品名:ウルトラディスパー)を用いて1400rpmで15分間撹拌した。
(2)次いでブラック顔料(C.I.ピグメント・ブラック7)180部、架橋剤(ナガセケムテックス株式会社製、デナコールEX-321L、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)14.54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%)1.53部を添加し、6400rpmで1時間撹拌した。
(3)得られた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体積%充填した湿式分散機(株式会社広島メタル&マシナリー製、商品名:ウルトラアペックスミル UAM05)に投入し、15℃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い、顔料含有架橋ポリマー粒子の水分散体A-3 766.1部(固形分濃度:34.0%、顔料:23.5%、ポリマー:10.5%、平均粒径:220nm)を得た。
【0080】
製造例4(顔料分散体A-4の製造)
(1)ディスパー翼を有する容積2Lの容器に製造例1(1)で得られたポリマー水溶液331.3部及びイオン交換水54.7部を入れ、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、商品名:ウルトラディスパー)を用いて1400rpmで15分間撹拌した。
(2)次いでブラック顔料(C.I.ピグメント・ブラック7)180部、架橋剤(ナガセケムテックス株式会社製、デナコールEX-212、1,6-ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、ナガセケムテックス株式会社製、エポキシ当量:150)、16.91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%)0.82部を添加し、6400rpmで1時間撹拌した。
(3)得られた分散液を製造例3(3)と同様にして分散、濾過し、顔料含有架橋ポリマー粒子の水分散体A-4 583.7部(固形分濃度:45.0%、顔料:30.8%、ポリマー:14.2%、平均粒径:200nm)を得た。
【0081】
製造例5(顔料分散体A-5の製造)
(1)ディスパー翼を有する容積2Lの容器に製造例1(1)で得られたポリマー水溶液226.1部及びイオン交換水155.1部を入れ、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、商品名:ウルトラディスパー)を用いて1400rpmで15分間撹拌した。
(2)次いでマゼンタ顔料(C.I.ピグメント・レッド146)180部、架橋剤(日清紡ケミカル株式会社製、カルボジイミド系架橋剤、カルボジライトSV-02、NCN当量(カルボジイミド基1モルあたりの化学式量):430、固形分濃度:40%)82.71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%)0.82部を添加し、6400rpmで1時間撹拌した。
(3)得られた分散液を製造例3(3)と同様にして分散、濾過し、顔料含有架橋ポリマー粒子の水分散体A-5 644.7部(固形分濃度:40.0%、顔料:27.9%、ポリマー:12.1%、平均粒径:230nm)を得た。
【0082】
製造例6(顔料分散体A-6の製造)
(1)ディスパー翼を有する容積2Lの容器に製造例1(1)で得られたポリマー水溶液226.1部及びイオン交換水153.0部を入れ、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、商品名:ウルトラディスパー)を用いて1400rpmで15分間撹拌した。
(2)次いでブラック顔料(C.I.ピグメント・ブラック7)180部、架橋剤(日本触媒株式会社製、オキサゾリン系架橋剤、エポクロスWS-500、オキサゾリン基量:4.5(mmol/g,solid)、固形分濃度:39%)82.26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%)0.82部を添加し、6400rpmで1時間撹拌した。
(3)得られた分散液を製造例3(3)と同様にして分散、濾過し、顔料含有架橋ポリマー粒子の水分散体A-6 642.2部(固形分濃度:40.0%、顔料:28.0%、ポリマー:12.0%、平均粒径:280nm)を得た。
【0083】
製造例7(顔料水分散体A-7の製造)
(1)ディスパー翼を有する容積2Lの容器に製造例1(1)で得られたポリマー水溶液331.7部及びイオン交換水150.35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、商品名:ウルトラディスパー)を用いて1400rpmで15分間撹拌した。
(2)次いでマゼンタ顔料(C.I.ピグメント・レッド146)200部を加え、製造例1(2)と同様にして濾液を得た。
(3)上記(2)で得られた濾液500部(顔料150.0部、ポリマー45.0部)に、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%)1.1部を添加し、更にイオン交換水72.4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A-7 573.5部(固形分濃度:34.0%、顔料:26.2%、ポリマー:7.8%、平均粒径:280nm)を得た。
【0084】
製造例8(顔料を含有しない水不溶性ポリマー粒子B1の水分散液の製造)
滴下ロートを備えた反応容器内に、メタクリル酸0.5部、メタクリル酸メチル(富士フイルム和光純薬株式会社製)14.5部、アクリル酸2-エチルヘキシル(富士フイルム和光純薬株式会社製)5.0部、ラテムルE-118B(ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸ナトリウム11.1部、花王株式会社製、界面活性剤)、重合開始剤である過硫酸カリウム(富士フイルム和光純薬株式会社製)0.2部、イオン交換水282.8部を入れて150prmで混合した後、窒素ガス置換を行い、初期仕込みモノマー溶液を得た。
メタクリル酸9.5部、メタクリル酸メチル275.5部、アクリル酸2-エチルヘキシル95.0部、ラテムルE-118B 35.1部、過硫酸カリウム0.6部、イオン交換水183.0部を150prmで混合した滴下モノマー溶液を滴下ロート内に入れて、窒素ガス置換を行った。
窒素雰囲気下、反応容器内の初期仕込みモノマー溶液を150prmで攪拌しながら室温から80℃まで30分かけて昇温し、80℃に維持したまま、滴下ロート中のモノマーを3時間かけて徐々に反応容器内に滴下した。滴下終了後、反応容器内の温度を維持したまま、1時間攪拌し、イオン交換水204.7部を加えた。次いでステンレス金網(200メッシュ)でろ過し、水不溶性ポリマー粒子B1の水分散体(固形分濃度:40%、平均粒径:100nm)を得た。
ポリマー粒子B1を構成するポリマーb1の酸価は16mgKOH/g、Tgは48℃であった。
【0085】
<グラビア印刷用水性インキの調製>
実施例1(水性インキ1の調製)
表1に記載のインキ組成となるように、容器内に製造例1で得られた顔料水分散体A-1 38.18部(インキ中の顔料濃度9.5%に相当)、及びポリエーテル系ポリウレタン樹脂粒子を含むエマルション(DSM社製、商品名:NeoRez R-650、有効分38.1%、トリエチルアミン1.0%含有)を26.25部(インキ中の濃度10%に相当)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7部、シリコーン系界面活性剤(信越化学工業株式会社製、商品名:KF-6011、PEG-11メチルエーテルジメチコン、25℃における動粘度:130mm2/s、HLB:12)0.5部、及びアセチレングリコール系界面活性剤(日信化学工業株式会社製、商品名:サーフィノール104PG50、2,4,7,9-テトラメチル-5-デシン-4,7-ジオール、有効分50%、プロピレングリコール溶液)2.0部、増粘剤(株式会社ADEKA製、商品名:アデカノールUH-420、有効分30%水溶液)1.1部、及びイオン交換水24.7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、水性インキ1を得た。
水性インキ1の組成を表1に示す。なお、表1中の各成分量は有効量である。
【0086】
実施例2~12、比較例1~4(水性インキ2~12、13~16の調製)
実施例1において、インキ組成を表1に示すように変えた以外は、実施例1と同様にして、水性インキ2~12、13~16を得た。
【0087】
表1中の各成分量の詳細は以下のとおりである。
(水溶性有機溶媒)
・iBDG:ジエチレングリコールモノイソブチルエーテル(富士フイルム和光純薬株式会社製、沸点220℃)
・iPG:エチレングリコールモノイソプロピルエーテル(富士フイルム和光純薬株式会社製、沸点142℃)
・IPA:イソプロピルアルコール(富士フイルム和光純薬株式会社製、沸点83℃)
・BTG:トリエチレングリコールモノブチルエーテル(富士フイルム和光純薬株式会社製、沸点271℃)
(中和剤)
・TEA:トリエチルアミン(富士フイルム和光純薬株式会社製)
・DMAE:ジメチルアミノエタノール(N,N-ジメチルエタノールアミン、富士フイルム和光純薬株式会社製)
・NaOH:水酸化ナトリウム(富士フイルム和光純薬株式会社製)
【0088】
実施例及び比較例で得られた水性インキを用いて、以下のグラビア印刷を行い、評価した。結果を表1に示す。
<印刷試験>
実施例及び比較例のインキを用いて、PETフィルム(フタムラ化学株式会社製、FE2001#12、ラミネートグレード)のコロナ放電処理面に印刷を行った。
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、レーザー製版方式のグラビア250線、8μmのプレート(ナベプロセス株式会社製)で階調印刷を行った。得られた印刷物は、引続き60℃に設定した乾燥機(ヤマト科学株式会社、Drying Oven DSV402)内で10分間乾燥した。
【0089】
<転写性の評価>
得られた印刷物の10%網点部を10mm×10mmで切り取り、東海産業株式会社製、ピーク・ルーペ10×にて拡大し、転写せず欠落しているドットの数を計測し、以下の評価基準で転写性を評価した。
評価結果がB以上であれば、転写性は実用上問題ない。
(評価基準)
A:5個未満
B:5個以上10個未満
C:10個以上
【0090】
<基材密着性の評価>
得られた印刷物の100%網点部(ベタ部)にセロハンテープ(ニチバン株式会社製、12mm幅)を貼り付け、指で擦り強く接着した後、引き剥がしてインキの剥離状況を確認し、以下の評価基準で基材密着性を評価した。
評価結果がB以上であれば、基材密着性は実用上問題ない。
(評価基準)
A:剥がれなし
B:剥がれが20%未満
C:剥がれが20%以上
【0091】
【0092】
表1から、実施例の水性インキは、比較例の水性インキに比べて、版印刷におけるインキの転写性、基材密着性に優れていることが分かる。
【産業上の利用可能性】
【0093】
本発明の版印刷用水性インキは、低吸液性印刷媒体に対してもインキの転写性、基材密着性に優れるため、版印刷用、特にグラビア印刷用として好適に利用することができる。