TWI457406B - 凹版印墨 - Google Patents
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Description
本發明關於一種凹版印刷法(亦稱為刻版鋼模印刷法)用印墨。特別地,本發明揭示包含可熔融蠟與UV硬化黏合劑成分之組合的氧化性硬化墨水。這些墨水可在標準印刷機上印刷,而且可顯著地降低或排除在將印刷材質印刷及堆疊後發生之不欲黏髒。使用本發明之墨水造成較少之黏髒印刷材質,可堆疊較多印刷品,以較挑戰性之凹版設計使用增加之刻版深度,及印刷在較低多孔性基材上,同時可在標準印刷機上印刷,及提供使用低印刷板溫之可行性。
在刻版鋼模印刷法(以下稱為凹版印刷法)中,其藉一或多個模板墨筒,對載有欲印刷圖案或圖像且加熱至80℃級數之溫度的轉動刻版鋼筒供應墨水。在塗墨後,其藉轉動擦拭筒擦拭印刷筒之光滑表面上的任何過量墨水。印刷筒之刻版中的殘留墨水在壓力下轉移至欲印刷之基材,其可為紙或片形式之塑膠材料,同時藉擦拭液清潔擦拭筒。亦可使用其他之擦拭技術,如紙張擦拭或紙巾擦拭(「棉布」)。
凹版印刷法之獨特特點之一為轉移至基材之墨水的膜厚可因對應之印刷板形狀而為數微米至數十微米。此改變膜厚之能力為凹版印刷法之最希望特點,而且可用於產生浮雕效果,即對印刷文件賦與觸感,及使用一種相同墨水
產生陰影變化。
凹版印刷之明顯起伏加重「黏髒」之問題,其為墨水自堆疊中之一張印刷材質轉移至次一印刷材質的背側,或至網式循環材質之背面。影響「黏髒」之因素係由印墨調配物、刻版深度與均勻性、印刷條件、印刷基材、每疊之堆疊材質數量、每疊之印刷與處理間的時間、及印刷後如何處理印刷紙疊之方式決定。
因印墨之殘留膠黏性造成之「黏髒」(其黏附次一材質背面之基材表面)在對堆疊印刷材施壓時加劇。依其程度而定,「黏髒」不可逆地破壞受其影響之印刷產物。一種避免由於「黏髒」造成之印刷品損失的典型方法為在全部印刷材質之間***分離材質;然而其導致印刷法減慢且亦及較昂貴之印刷。
減少氧化性硬化墨水之「黏髒」的問題已在此技藝以數種方式解決:i)使用高分子量可氧化性硬化黏合劑,ii)沸點相當低之溶劑,其在印刷板上部分地蒸發,iii)蠟,其在墨水膜上形成保護層,iv)高填料對黏合劑比例,其降低墨水之殘留膠黏性,及v)有效率之金屬觸媒,其確保印墨膜之快速透硬。
WO 03/066759號專利(及相關之JP 2002-38065與JP 01-289878號專利)揭示一種雙重硬化墨水基質,其包含作為主要成分之可UV硬化材料(約40重量%),及作為次
要成分之氧化性硬化醇酸樹脂(約5重量%)、光引發劑、與氧化性聚合觸媒。揭示之墨水組成物不包含可熔融蠟。
此墨水在印刷操作後立即接受UV硬化,此時其至少在表面處立即乾燥,結果不發生黏髒。其依照氧聚合機構在接著數小時期間發生較緩慢、深入之後硬化,使墨水可良好地黏附基材,即使是在UV不透明性顏料或填料存在下。
依照WO 03/066759號專利之墨水需要設計用於印刷UV硬化墨水之特殊印刷機(例如裝有EPDM橡膠);此墨水無法在裝設用於印刷標準氧聚合硬化油性墨水之凹版印刷機上印刷。
WO 01/38845 A1號專利解決凹版印墨對聚合物基材之「黏髒」。其中揭示之凹版印墨的黏合劑包括具有脂肪酸殘基之可自動氧化聚酯樹脂、及玻璃轉移溫度低於在印刷法期間達到之最高溫度的蠟分散液。揭示之印墨進一步包括溶劑與顏料,而且可在UV照射下硬化。此印墨完全不含丙烯酸酯。
現今使用之大部分凹版印墨仍為醇酸系油性墨水,其依照純氧化性乾燥機構硬化。其傳統上含烴溶劑。結果大部分印刷作業之印刷機械裝有特別地設計以抗這些傳統凹版印墨之醇酸系與烴溶劑系化學性的墨水系統、印刷布與擦拭缸,但是因而不抗更為極性之UV墨水化學性。
然而相較於UV硬化墨水,氧化性乾燥醇酸具有固有
地緩慢乾燥之缺點,其造成較慢之生產速率,需要使用環境不友善有機溶劑(VOC=揮發性有機化合物),及這些墨水如緩慢乾燥之結果產生「黏髒」之固有趨勢。其主要優點因而為氧化性乾燥機構提供之良好深入硬化,造成印刷與所需產物之良好物理及化學抗性。適合其印刷之印刷設備更已遍布各印刷作業。
另一方面,UV硬化凹版印墨具有快速或幾乎立即表面乾燥、排除等待時間、及可得高生產速率之優點。其可避免墨水調配物中揮發性有機化合物之存在,而且由於立即乾燥而不發生黏髒。
UV墨水之缺點進而為深入硬化仍具挑戰性,特別是在墨水中為高顏料負載及/或存在不透明或在UV光譜中具有高吸收度之顏料的情形。可UV硬化凹版印墨進一步顯著地較傳統醇酸為主墨水昂貴,而且甚至更重要為印刷設備需要大幅改變接觸可UV硬化印墨之全部組件,特別是由橡膠或其他聚合物材料製成之輥,其必須重新設計以抗UV墨水之不同化學性。
UV硬化凹版印墨之化學組成物與醇酸/烴溶劑系凹版印墨截然不同。在可UV硬化凹版印墨接觸墨水系統、印刷機械之印刷布與擦拭缸的醇酸/烴溶劑特定性橡膠組件時,其可造成橡膠之膨脹或收縮,進而改變輥與布之幾何。如此造成低印刷品質及降低之輥壽命,同時增加印刷與維護成本。
實務上,為了可印刷UV硬化凹版墨水,印刷機械之
輥必須由指定材料製成或經高抗性化合物(如非極性EPDM橡膠(乙烯丙烯二烯單體橡膠))保護。因此如果由傳統醇酸系凹版墨水變成可能量硬化凹版墨水,則印刷機之額外成本提高,其一方面由較昂貴之可能量硬化(可UV硬化)凹版印墨本身,另一方面由印刷機械變成UV墨水符合性之昂貴升級造成。需要以兩種技術印刷之印刷機造成進一步之缺點,因為每次改變印墨之型式(各為可UV硬化或氧化性硬化),其必須以耗時之操作改變印刷機械之全部對應部分。
因此極希望可得組合UV凹版墨水之有利黏髒性質與醇酸凹版墨水之良好深入硬化的墨水,其造成印刷在文件上之墨水的高物理及化學抗性,而且印刷機之前提為其與現有凹版印刷設備相容(即不必修改而可印刷)。
本發明之目的為提供一種具有非常良好之黏髒抗性及深入硬化值,而且可在對氧化性硬化墨水設計之習知凹版印刷設備上印刷的凹版印墨。
本發明關於一種凹版印墨組成物,其包含可氧化性硬化材料(如醇酸樹脂或經修改醇酸樹脂)作為主要成分,及可UV硬化材料與可熔融蠟之組合作為輔助成分,其特徵為該組成物在25℃至80℃至25℃之熱循環後,及以硬化劑量之UV光照射後顯示複合動態模數增加至少50%,較佳為至少100%。
用於本發明之熱循環對應在習知凹版印刷法期間墨水
之典型溫度變動。印刷操作期間凹版印刷板之溫度傳統上選擇為約80℃,而且墨水係隨其可熔融蠟成分之熔化溫度範圍而調配。具有印刷後增加黏度之特殊機構的本發明墨水在選擇印刷板溫度時可較自由。特別地,含溫度敏感性成分之墨水可調配成可在較低之溫度(如60℃或甚至50℃)印刷,同時仍得到新印材質之良好黏髒抗性。
依照本發明,硬化劑量之UV光表示乾燥硬化UV墨水之對應劑量。
該複合動態模數增加表示印刷之墨水在UV照射後膠化,結果失去大部分其起初膠黏性。動態模數為墨水流變行為之測度;此模數增加50%關於黏髒抗性極為顯著。
特別地,依照本發明之墨水具有全部印墨之20至50重量%間之量的氧化性硬化材料作為主要成分,其提供良好之深入乾燥性質,及至多10重量%,較佳為2至5重量%間之量的可熔融蠟,與2至15重量%間之量的UV硬化材料作為輔助成分。
其發現該可熔融蠟與UV硬化成分之組合可使印刷之墨水在印刷操作後經短暫UV照射而為表面安定,以避免黏髒,同時仍可在標準印刷設備上以最高印刷速度印刷,而可堆疊較多之印刷物品。其維持傳統氧化性硬化凹版墨水之良好深入硬化及物理與化學抗性。
本發明之墨水具有接近傳統凹版墨水之化學抗性,而且因此可在習知凹版印刷機上印刷而不必改變印刷機械上接觸印墨之橡膠部分。對印刷機之唯一要求為在標準凹版
印刷機上額外存在之UV照射單元。
本發明之凹版印墨主要為氧化性硬化凹版墨水,其除了蠟亦包含較佳為全部印墨組成物之2至15重量%,更佳為4至8重量%的可UV硬化成分。經由在印刷操作後立即之UV曝光,印刷之墨水表面安定而可將印刷材質堆貨(堆疊),但是即使是在特別不利之條件下仍不產生「黏髒」。因此可預見顯著地較多之印刷物品堆疊。
然而本發明之墨水在印刷操作後之短暫UV照射後不乾燥。其由在強烈壓力下本發明之印刷及經UV照射墨水不轉移至第二片基材之事實可證明,而印刷及經UV照射UV硬化墨水則否。本發明墨水之表面及深入硬化係在印刷操作後數小時或數日期間,經空氣氧影響下之氧聚合程序發生,如傳統凹版墨水所已知。
氧化性硬化墨水之調配物對熟悉此技藝者為已知的。此墨水包含可氧化性硬化材料及氧聚合觸媒(乾燥劑)。可作為可氧化性硬化成分之可氧化性硬化材料可為天然或合成來源。天然來源之典型可氧化性硬化材料為蔬菜油系寡聚物或聚合物,如亞麻油、桐油、松油、及熟悉此技藝者已知之其他乾燥油。合成來源之典型氧化性硬化材料為醇酸樹脂,其如熟悉此技藝者所已知可藉由例如以下在180℃至240℃之共同縮合而得
i)一或多種多羧酸,如鄰、異或對酞酸、鄰四氫酞酸、反丁烯二酸、順丁烯二酸、或其對應酐;ii)一或多種多羥基醇,如乙二醇、三羥甲基乙烷、異
戊四醇、山梨醇等;及iii)一或多種不飽和脂肪酸,如亞麻油、桐油或松油脂肪酸。
此可氧化性硬化成分係以較佳為全部印墨之20至50重量%,最佳為30至45重量%之量存在於依照本發明之墨水中。
可作為可UV硬化成分之可UV硬化材料可選自丙烯酸酯單體、寡聚物或聚合物,如胺基丙烯酸酯、環氧基丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、胺基甲酸酯丙烯酸酯、自我光引發寡聚物丙烯酸酯、枝狀(dendritic)丙烯酸酯、及其混合物。較佳之可UV硬化成分為丙烯酸酯寡聚物與聚合物。
本發明之凹版印墨進一步包含至少一種乾燥劑,即氧聚合觸媒,其可為長鏈脂肪酸與多價金屬陽離子(如鈷(2+)、釩(2+)、錳(2+)、或鈰(3+))之鹽。該型鹽為油溶性,因此可與脂肪醇酸為主墨水相容。墨水可進一步包含鈣及/或鋯及/或鈰之皂作為乾燥輔劑,以進一步改良深入硬化。乾燥劑通常以全部印墨組成物之至多5重量%,較佳為1至3重量%之量存在。
本發明之凹版印墨進一步包含至少一種光引發劑以引發可UV硬化成分之聚合反應。光引發劑通常以全部印墨組成物之至多5重量%,較佳為1至3重量%之量存在。合適之光引發劑對熟悉此技藝者為已知的,而且為例如苯乙酮型、二苯基酮型、α-胺基酮型、或者較佳為氧化膦型。一種合適之光引發劑為得自Ciba之Irgacure 819。
凹版印墨組成物可進一步包含全部印墨之至多3重量%,較佳為0.5至3重量%,更佳為1.5重量%之量的光引發劑安定劑(UV安定劑)。
發明人進一步發現一方面可熔融蠟(其可減少傳統凹版印墨之「黏髒」)與另一方面可UV硬化丙烯酸酯同時存在以戲劇性及意料外程度造成防止印刷之本發明凹版墨水「黏髒」的增效,如果使墨水在印刷操作後立即接受UV照射。
本發明之凹版印墨因此進一步包含至少一種可熔融蠟,如褐煤蠟為主材料,例如精製褐煤蠟、褐煤酸、褐煤醯胺、或褐煤酯;經修改或皂化褐煤蠟、或棕櫚蠟、或其他類似之合成長鏈酯蠟或其混合物。可熔融蠟係以全部印墨之至多10重量%,較佳為1至10重量%,更佳為1至5重量%,而且甚至更佳為2至5重量%之量包含於本發明之凹版印墨。
在本發明之內文中,可熔融蠟指純產物之熔點或熔化區間為50-120℃之間,較佳為55-100℃之間,更佳為60-85℃之間的蠟或蠟混合物。在印墨組成物中,蠟之對應熔點或熔化區間由於其他化合物之存在而降低。
凹版印墨組成物可進一步包含其他成分,如用於對墨水提供顏色之顏料、填料、乳化劑、溶劑(例如黏度調整用)、與用於保全或法律目的之特殊添加劑及/或標記劑。
本發明之凹版印墨組成物包含至少一種可氧化性地硬
化主要成分,其較佳為全部墨水組成物之20至50重量%間之量,至少一種可UV硬化成分,其較佳為全部墨水組成物之2至15重量%間之量,至少一種氧聚合乾燥劑、至少一種光引發劑、與至少一種可熔融蠟,其較佳為全部墨水組成物之1至10重量%間之量。其可視情況地存在顏料、填料、添加劑、與溶劑、及UV硬化部分用安定劑。
可氧化性硬化成分可選自合成或天然來源之醇酸樹脂與經修改醇酸樹脂,特別是經酚、環氧基、胺基甲酸酯、聚矽氧、丙烯酸、與乙烯基修改醇酸樹脂、中和酸醇酸、及乾燥蔬菜油。合成來源之典型氧化性硬化材料為藉一或多種多羥基羧酸或酸衍生物(如酐及/或其氫化等致物)、及一或多種天然來源不飽和脂肪酸與一或多種多醇(如乙二醇、甘油、異戊四醇等)之混合物的酯化而得之醇酸樹脂。此醇酸樹脂之實例揭示於EP 0 340 163 B1號專利,其各內容在此併入作為參考,特別是實例II及III。
可氧化性硬化成分係以全部印墨之20至50重量%,較佳為25至40重量%之量,而且最佳為30至35重量%之量存在。
加入乾燥劑”siccativating agent”(乾燥劑”drier”),即氧聚合觸媒,以在空氣氧之影響下促進醇酸之深入硬化。該乾燥劑一般基於可溶於油系印墨介質之過渡金屬鹽。原子序為23至29之化學元素、及特定其他化學元素的離子可能可用於乾燥劑。其特佳為羧酸鈷與錳、或鈷、錳與鋯之組合,其中羧酸鹽為長鏈羧酸陰離子。特佳乾燥劑包
含辛酸鈷(II)、辛酸錳(II)與辛酸鋯(II)於烴溶劑中。其他合適之乾燥劑已揭示於本申請人之正在審查專利申請案EP 07112020.8號。乾燥劑係以全部印墨之至多5重量%,較佳為0.5至5重量%,而且更佳為1至3重量%之量存在。
可UV硬化成分較佳為丙烯酸酯,單體或較佳為寡聚物或聚合物。該丙烯酸酯可選自胺基丙烯酸酯、環氧基丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、胺基甲酸酯丙烯酸酯、自我光引發寡聚丙烯酸酯、枝狀丙烯酸酯、及其混合物。合適UV成分之實例示於表1。
可UV硬化成分較佳為以全部印墨之2至15重量%,更佳為4至8重量%,最佳為5至7重量%之量存在。
本發明之凹版印墨進一步包含至少一種光引發劑。該光引發劑一般以全部印墨之至多5重量%,較佳為0.5至5重量%,更佳為1至3重量%,而且最佳為1至2重量%之量存在。
合適之光引發劑可選自α-胺基酮(例如Irgacure 369、Irgacure 907)、α-羥基酮(例如Irgacure 2959)、氧化膦(例如Irgacure 819)、9-氧硫 (例如ITX)、寡聚9-氧硫 (例如Genopol TX-1)、寡聚胺基苯甲酸酯(Genopol AB-1)、寡聚二苯基酮(例如Genopol BP-1)。這些型式之光引發劑對熟悉此技藝者為已知的;其在UV照射時產生自由基,引發可UV硬化成分(如丙烯酸酯)之自由基聚合反應。
適合進行本發明之可熔融蠟可選自精製褐煤蠟、褐煤酸、褐煤醯胺、褐煤酯;經修改或皂化褐煤蠟、棕櫚蠟、長鏈酯蠟、及其混合物。合適蠟之實例示於表2。適合進行本發明之可熔融蠟的熔點或熔化範圍為50至120℃之間,較佳為55至100℃之間,更佳為60至85℃之間。
Licowax係由CLARIANT供應。
Printwax係由DEUREX GmbH,Tglitz供應。
其他型式之蠟(如鏈烷烴、聚丙烯、聚乙烯醯胺、或PET蠟)可進一步包含在本發明之印墨組成物中,而不干擾在印刷後立即之UV照射下,對可熔融蠟與丙烯酸酯之同時存在顯示之黏髒增效。其可用於調整凹版印墨之其他性質,如摩擦抗性或流變行為,如熟悉此技藝者所已知。
依照本發明之進一步態樣,光引發劑-安定劑(UV安定劑)亦可包含在墨水中。此光引發劑-安定劑對熟悉此技藝者為已知的。可用之安定劑為例如Kromachem供應之Florstab UV-1、及Rahn供應之Genorad 16。
該光引發劑-安定劑係以全部印墨重量之至多3%,較佳為0.5至3%,更佳為1至2%之量,最佳為1.5%之量包含在墨水中。
UV安定劑之存在係用以避免墨水在製備期間或在印刷機上使用前之處理期間、及在輻射硬化步驟之前的早熟聚合。此外UV安定劑對印墨提供較長之儲存壽命。
本發明之印墨可進一步包含顏料與填料及礦物溶劑。印墨組成物之顏料含量通常為全部印墨重量之3至30%之範圍,更常為5至15%之範圍。用於凹版墨水之合適顏料對熟悉此技藝者為已知的。
依照本發明之進一步態樣,組成物之填料含量可為全部印墨重量之5至50%之範圍。填料可為例如天然來源,如白堊、瓷土、分層雲母、或滑石,或合成地製備,如沉澱碳酸鈣、硫酸鋇、膨土、氣溶膠、二氧化鈦、或其混合
物。
用於實行本發明之合適礦物溶劑為鏈長為C10
至C15
且沸點為180至290℃間之線形或分支有機烴溶劑,如PKW 1/3、PKW 4/7 AF、PKWF 6/9 neu、或PKW 6/9 AF(例如得自Halterman),及脂肪酸酯。其可加入氧化或極性溶劑(如二醇醚)作為共溶劑。
將墨水之黏度以礦物溶劑與添加劑(例如氣溶膠)調整成在錐板幾何上以40℃及1000秒-1
測量為約1至40 Pa.s,較佳為約3至25 Pa.s,更佳為約6至15 Pa.s。
本發明之凹版印墨較佳為依照以下程序製備,其包含以下步驟:a)將至少一種可氧聚合硬化成分(如醇酸樹脂)、至少一種可UV硬化成分(如丙烯酸酯)、至少一種可熔融蠟、及選用填料與溶劑一起研磨,較佳為在三輥磨機上,而得到均質分散液;b)將至少一種可氧聚合硬化成分(如醇酸樹脂)、至少一種顏料、及選用填料與溶劑一起研磨,較佳為在三輥磨機上,而得到均質分散液;c)將步驟a)之分散液、步驟b)之分散液、氧化性乾燥劑(乾燥劑)、光引發劑、與選用光引發劑安定劑一起將混合及研磨,而得到本發明之印墨。
為了確保各與可UV硬化丙烯酸酯及與顏料之最佳相容性,第一可氧聚合硬化成分(如醇酸樹脂)可用於步驟a),及第二不同之可氧聚合硬化成分(如醇酸樹脂)可用
於步驟b)。
在將印墨成分混合在一起之期間必須小心不使溫度超過50℃,因為可UV硬化成分(如丙烯酸酯成分)可能進行早熟聚合反應,使墨水無法用於進一步之應用。因此墨水成分之混合較佳為在開放三輥磨機系統,而非在球磨機混合設備中進行。
如熟悉此技藝者所已知,依照本發明之墨水之製造不限於指示之程序;然而使用所示程序防止任何無法控制之印墨加熱,因此針對丙烯酸酯成分在墨水製造步驟中之早熟及無法控制聚合提供一些保證。
發明人已發現,凹版印墨顯示之「黏髒」與其內部結構性質(有時亦稱為內聚力或內聚強度,其可視為破壞塗佈之塗層(膜分離)所需之力)之間有固有之關連。
複合動態模數G*
為墨水之該內聚強度的測度,而且定義為:G*
=G’+iG”其中G’為彈性模數(亦稱為儲存模數),及G”為塑性或黏性模數(亦稱為損失模數)。
發明人驚奇地發現,可熔融蠟與適量可UV硬化丙烯酸酯寡聚物之同時存在在熱循環繼而使墨水對UV光曝光後顯著地增加G*
。換言之,墨水之內部內聚增加,其顯然強烈地降低墨水之「黏髒」傾向。
由於可熔融蠟與可UV硬化成分之同時存在,在以涉及墨水之熱循環的印刷操作後以UV光照射本發明之印刷
凹版墨水後不再觀察到「黏髒」,如同經UV照射UV硬化墨水之情形。然而與UV硬化墨水相反,本發明之墨水在UV照射後不「乾燥」,而且僅在以後數小時及數日期間經氧聚合乾燥。本墨水大部分仍為具有良好深入乾燥及長期機械與化學抗性之氧化性硬化凹版墨水,其可使用具設計用於印刷脂質醇酸墨水之橡膠部分的標準印刷設備印刷,只要印刷機上存在UV照射單元。
UV照射在此可藉可發射UV-A、UV-B、及/或UV-C輻射之習知汞UV燈、非電子燈泡UV燈、脈衝UV燈、UV發光二極體(UV-LED)等產生。
使用依照本發明凹版印墨之一種凹板印刷法因此包含a)將墨水凹版印刷在基材上,在此墨水溫度由室溫循環至印刷板溫度且回到室溫;b)使印刷之文件在印刷操作後接受UV照射;及c)將印刷之文件儲存數日,以使印墨氧化性硬化。
依照本發明,室溫表示25℃。如上所述,印刷板溫度一般為80℃,但是特定墨水可低至50℃。
揭示之凹版墨水的特點為印刷商之適切優點,其可以高效率及多變性運作標準凹版印刷機。這些改良係經少量可熔融蠟與可UV硬化丙烯酸酯之印墨對對印刷之墨水的「黏髒」傾向之增效達成。
本發明現在參考非限制實例及圖式而更詳細地敘述。
實例1:本發明之墨水(“Modified 30”)
如下製備依照本發明之凹版墨水(量係以相對最終墨
水組成物之重量%表示):第一部分之墨水係藉由組合以下成分,及在習知三輥磨機(Bhler SDY-2000)上研磨之,如熟悉此技藝者所已知,以形成均質分散液而製備:
第二部分之墨水係藉由組合以下成分,及在三輥磨機上研磨之,以形成均質分散液而製備:
最終墨水係藉由在三輥磨機上組合以上部分I及II與以下額外成分而製備:
將最終墨水之黏度以礦物溶劑與添加劑(例如氣溶膠)調整成在錐板幾何上以40℃及1000秒-1
測量為約1至40 Pa.s,較佳為約3至25 Pa.s,更佳為約6至15 Pa.s。
比較例1:(「Modified 30無蠟」)
如以上實例1所述而製備墨水,除了在部分I中不加入可熔融蠟。另外為了補償缺少之可熔融蠟而將礦物填料(Specialty Minerals之Sturcal L)之量提高至29.5重量%(按最終墨水組成物計)。
比較例2:(「標準品」)
如實例1所述而製備墨水,除了可UV硬化樹脂不存在。
第一部分之墨水係藉由組合以下成分,及在習知三輥磨機上研磨之,以形成均質分散液而製備(量係以相對最終墨水組成物之重量%表示):
第二部分之墨水係藉由組合以下成分,及在三輥磨機上研磨之,以形成均質分散液而製備(其增加部分II中醇酸樹脂與填料之量以補償最終墨水中缺少UV光引發劑與UV安定劑):
最終墨水係藉由在三輥磨機上組合以上部分I及II與
以下額外成分而製備:
將最終墨水之黏度以礦物溶劑與添加劑(例如氣溶膠)調整成在錐板幾何上以40℃及1000秒-1
測量為約1至40 Pa.s,較佳為約3至25 Pa.s,更佳為約6至15 Pa.s。
比較例3:(「無蠟標準品」)
如以上比較例2所述而製備墨水,除了在部分I中不加入可熔融蠟。另外為了補償缺少可熔融蠟而將礦物填料(Specialty Minerals之Sturcal L)之量提高至29.5重量%(按最終墨水組成物計)。
測量
黏髒抗性值係如下測定:使用具細、中及深雕刻(至多120微米)之標準、經加熱凹版印刷板,在具例示墨水之測試印刷機上於鈔票紙(175×145毫米)上完成10個凹版印刷。將10片印刷材質立即彼此堆疊於其上,其間為10片空白夾層,而且將2公斤琺碼置於堆疊上。24小時後將堆疊分離,及藉由以參考黏髒材質之尺度比較各夾層而統計地評估對夾層之黏髒。對各材質給予1(不良)及6(優良)間之值,及取10片之平均值作為所討論墨水之黏
髒代表值。
參考黏髒材質表示由完美複印(黏髒值1)至完全不複印(黏髒值6)之線性序列亮度分級的標準凹版圖像(第3圖)。可用墨水之黏髒值必須接近6。
在得自TA Instruments之AR1000流變計上以25℃、4度圓錐、2公分直徑、1 Hz頻率之振盪模式測定所討論墨水之複合動態模數G*
(Pa值)。
第1圖顯示針對黏髒抗性值(如上測定)測定之複合動態模數G*
(Pa值)之圖。第1圖有關如比較例2(「標準品」)及比較例3(「無蠟標準品」)所示而調配之凹版墨水,其型式及可熔融蠟之量與溶劑含量改變。這些墨水不含任何可UV硬化成分。左方之四種墨水對應比較例3(即無蠟墨水)。右方之四種墨水對應比較例2且含不同種類及濃度之可熔融蠟。對新鮮製備之墨水(如上所述)測定第一組複合動態模數值(第1圖中之三角形點)。在熱循環(其中將墨水溫度提高至80℃(即印刷板之溫度)且再度冷卻至25℃)後對相同之墨水測量第二組黏髒抗性值及複合動態模數值(第1圖中之方形點)。僅方形點表示(動態模數/黏髒)值對;對應未熱循環墨水之三角形點僅表示對應墨水在印刷前之動態模數值,而且已自關於黏髒抗性值之方形點外插。為了測定黏髒值,墨水必須明顯地印刷,因此必須通過熱循環。
第1圖乍看顯示無可熔融蠟之墨水(左方之點)在熱循環後僅顯示G*
稍微增加。這些墨水在印刷後仍膠黏,而
且對應地產生黏髒,如其低黏髒抗性值所示。具可熔融蠟之墨水(右方之點)在熱循環後顯示G*
大幅增加。這些墨水在印刷時失去其膠黏性,而且對應地避免黏髒,如其較高黏髒抗性值所示。
觀察到之加熱/冷卻循環後複合動態模數增加為墨水在印刷時之內部結構變化的指標。其可見到在熱循環時顯示複合動態模數G*
大幅增加之墨水(即圖表右方之墨水組,其包含可熔融蠟)具有較顯示複合動態模數G*
小幅增加之墨水(即圖表左方之墨水組,其無可熔融蠟)高的黏髒抗性值。
第2圖描述凹版墨水中可熔融蠟與可UV硬化丙烯酸酯之組合在印刷後防止黏髒之增效。依照實例1及比較例1至3之墨水係如下塗佈:使用SHINN塗佈器將15微米厚之所討論墨水層塗佈在80℃預熱玻璃板上。將玻璃板置於80℃烤箱中又10秒,然後冷再度冷卻至25℃。如所示然後使玻璃板接受UV照射(1回,50米/分鐘,150瓦/公分,2個UV燈);將此處理稱為”2x100 UV”。繼而以刮勺自玻璃板刮除墨水層且在AR1000流變計上測量。
第2a圖顯示實驗地測定之黏髒抗性值(如上所述而測定)相對複合動態模數G*
(Pa絕對值)之圖。
第2b圖顯示黏髒值相對測量之複合動態模數G*
的彈性分量G’(G*
之實數部分;亦稱為儲存模數)之圖。
第2c圖顯示黏髒值相對測量之複合動態模數G*
的塑性或黏性分量G”(G*
之虛數部分,亦稱為損失模數)之圖
。
實例1之墨水(其包含蠟與可UV硬化丙烯酸酯且接受以上熱循環,繼而為UV照射(“Modified 30+2×100 UV”))具有最高之複合動態模數G*
值(Pa值),而且亦提供全部調查墨水之最佳黏髒抗性值。此外黏髒性質以相同方式與複合動態模數之兩個分量(即與彈性(G’)及塑性(G”)模數)相關;後者對複合動態模數之貢獻較為重要。特別地,以實例1之墨水觀察到以上熱循環後之意料外高黏髒抗性值增加。該增加超過各其他檢驗墨水之黏髒抗性增加。
由第2a圖可推論,本發明墨水之UV照射導致超過兩倍之複合動態模數G*
增加。即使是無蠟之相同墨水,其觀察到約兩倍之複合動態模數G*
增加。另一方面,對於有或無蠟之標準墨水,UV照射對複合動態模數G*
不顯示任何明顯效果。
如下評定蠟與可UV硬化丙烯酸酯對防止黏髒之協同效果:第3圖顯示用於評定墨水之該黏髒與乾燥性質的凹版印刷圖像。此測試凹版印刷板具有不同之雕刻深度,由淺(臉及頭髮部分之細線圖案)至中深(帽子部分)至深雕刻(SICPA guilloches)。深雕刻對評定黏髒性質之印刷圖案產生最敏感部分。後者係使以紙片覆蓋之新鮮印刷品在24小時期間接受2公斤砝碼,然後自印刷品分離紙片而評定。黏髒影像為印刷圖案之相反。
第4a-d圖描述可UV硬化成分與可熔融蠟對墨水之黏髒性質的協同效果。在第4b及4d圖所示情形使用實例1
之墨水,而在第4a及4c圖所示情形使用比較例1之墨水(即以5%礦物填料取代可熔融蠟(棕櫚蠟))。在第4c及4d圖所示之情形進行上述UV照射,而在第4a及4b圖所示之情形不進行UV照射。
無UV照射及蠟(第4a圖,比較例1)得到不良之黏髒值(5.44)。有可熔融蠟(第4b圖,實例1)已大為改良黏髒值(5.60)。無可熔融蠟之UV照射(第4c圖,比較例1)得到類似之結果(5.66)。有可熔融蠟在UV照射後(第4d圖,實例1)完全無黏髒(5.90)。
第1圖顯示針對四種各無及有可熔融蠟成分之不同先行技藝凹版墨水實驗地測定之黏髒抗性值,實驗地測定在墨水之熱循環(25℃-80℃-25℃)前後測量之複合動態模數(G*
,Pa)之圖。
第2a-c圖描述實例1及比較例1至3之可熔融蠟與可UV硬化丙烯酸酯在凹版墨水中同時存在以在印刷後防止黏髒的增效。詳言之:第2a圖顯示實驗地測定之黏髒值相對複合動態模數G*
=G’+iG”[Pa,絕對值]之圖。
第2b圖顯示黏髒值相對彈性分量G’(G*
之實數部分;亦稱為儲存模數)之圖。
第2c圖顯示黏髒值相對塑性或黏性分量G”(G*
之虛數部分,亦稱為損失模數)之圖。
第3圖顯示用於評定墨水之黏髒及乾燥性質的凹版印
刷測試圖(示於第4a-d圖)。
第4a-d圖描述如實例1及比較例1所例示之可UV硬化成分與可熔融蠟對墨水之黏髒性質的協同效果。
Claims (15)
- 一種凹版印墨組成物,其包含至少一種可氧化性硬化主要材料,該材料係選自由合成或天然來源的醇酸樹脂或經修改醇酸樹脂所組成的群組,且其占全部印墨20至50重量%之含量,至少一種可UV硬化丙烯酸酯,其占全部印墨2至15重量%,至少一種熔點或熔化範圍50℃至120℃之間的可熔融蠟,其占全部印墨至多10重量%,至少一種氧聚合乾燥劑,至少一種光引發劑,及視情況地包含顏料、填料、添加劑與溶劑。
- 如申請專利範圍第1項之凹版印墨組成物,其具有在錐板幾何上以1000秒-1 及40℃測量為約1至40Pa.s範圍之黏度。
- 如申請專利範圍第1或2項之凹版印墨組成物,其中合成或天然來源之可氧化性硬化醇酸樹脂與經修改醇酸樹脂係選自由酚、環氧基、胺基甲酸酯、聚矽氧、丙烯基與乙烯基修改之醇酸樹脂、中和酸醇酸、及乾燥蔬菜油所組成之群組。
- 如申請專利範圍第1或2項之凹版印墨組成物,其中可UV硬化丙烯酸酯係選自由胺基丙烯酸酯、環氧基丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、胺基甲酸酯丙烯酸酯、自我光引發寡聚物丙烯酸酯、枝狀(dendrimeric)丙烯酸酯、及其混合物所組成之群組。
- 如申請專利範圍第1或2項之凹版印墨組成物,其中可熔融蠟係選自由精製褐煤蠟、褐煤酸、褐煤醯胺、褐煤 酯;經修改或皂化褐煤蠟、棕櫚蠟、長鏈酯蠟、及其混合物所組成之群組。
- 如申請專利範圍第1或2項之凹版印墨組成物,其中該氧聚合乾燥劑係基於可溶於印墨之過渡金屬鹽及其他化學元素。
- 如申請專利範圍第1或2項之凹版印墨組成物,其中乾燥劑係以全部印墨之至多5重量%之量存在。
- 如申請專利範圍第1或2項之凹版印墨組成物,其中該光引發劑係選自由α-胺基酮、α-羥基酮、氧化膦、9-氧硫、寡聚9-氧硫、寡聚胺基苯甲酸酯、與寡聚二苯基酮所組成之群組。
- 如申請專利範圍第8項之凹版印墨組成物,其中該光引發劑係以印墨重量之至多5%之量包含在墨水中。
- 如申請專利範圍第1或2項之凹版印墨組成物,其進一步包含光引發劑安定劑,該光引發劑安定劑係占全部印墨重量之至多3%之量。
- 一種用於製造如申請專利範圍第1或2項之凹版印墨組成物之方法,其包含以下步驟:a)將至少一種選自由合成或天然來源的醇酸樹脂與經修改醇酸樹脂所組成的群組之可氧聚合硬化成分、至少一種可UV硬化丙烯酸酯至少一種熔點或熔化範圍在50℃至120℃之間的可熔融蠟、及視情況選用填料與溶劑一起研磨,而得到均質分散液;b)將至少一種選自由合成或天然來源的醇酸樹脂與經 修改醇酸樹脂所組成的群組之可氧聚合硬化成分、至少一種顏料、及視情況選用填料與溶劑一起研磨,而得到均質分散液;c)將步驟a)之分散液、步驟b)之分散液、氧化性乾燥劑、光引發劑、與視情況選用光引發劑安定劑一起混合及研磨,而得到本發明之印墨,其中可氧化性硬化主要材料係占全部印墨20至50重量%,可UV硬化材料係占全部印墨2至15重量%,且可熔融蠟係占全部印墨至多10重量%。
- 如申請專利範圍第11項之方法,其中為了確保各與可UV硬化丙烯酸酯及與顏料之相容性,其將第一可氧聚合硬化醇酸樹脂用於步驟a),及將第二不同之可氧聚合硬化醇酸樹脂用於步驟b)。
- 一種如申請專利範圍第1或2項之凹版印墨組成物之用途,其係用於印刷保全文件或有價文件,特別是護照、身分文件、潛水執照、鈔票、股票、印花稅票(tax banderole)、稅票、及保全標籤。
- 一種使用申請專利範圍第1或2項之凹版印墨組成物之凹版印刷方法,其包含以下步驟:a)將墨水凹版印刷在基材上,在此墨水溫度由室溫循環至印刷板溫度且回到室溫;b)使印刷之文件在印刷操作後接受UV照射;及c)將印刷之文件儲存數日,以氧化性硬化。
- 一種保全文件或有價文件,特別是護照、身分文件、潛 水執照、鈔票、股票、印花稅票、稅票、或保全標籤,其包含以申請專利範圍第1或2項之凹版印墨組成物製成之印記。
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