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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Emulsions-Tinte für
Schablonendruck. Im besonderen bezieht sie sich auf eine Emulsions-Tinte für
Schablonendruck, welche hervorragend in ihrer Trockeneigenschaft und
Temperaturverträglichkeit ist und eine hohe Druckkonzentration und ein geringes
Verlaufen und Durchschlagen bei bedruckten Gegenständen aufweist.
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Ein Schablonendruck wird durchgeführt, indem man eine Druckplatte herstellt,
wobei man eine Schablonenscheibe einsetzt und eine Tinte durch die perforierten
Teile streicht, um einen Gegenstand so zu bedrucken, dass er wie Papier oder
ähnliches bedruckt ist. Der Schablonendruck ist einfach in der Vorbereitung der
Herstellung der Druckplatte und findet deshalb Einsatz in weit verbreiteten
Anwendungsgebieten.
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Als Schablonendruck-Tinte wird gewöhnlich eine Emulsions-Tinte des Wasser-in-
Öl-Typs (W/O) eingesetzt und Pigmente und Harzkomponenten sind als Farbstoff
in der Ölphase der Emulsions-Tinte des W/O-Typs enthalten (Japanische
Patentveröffentlichungen Nos. 61-255967, 64-14284, 4-132777, 5-117565 usw.).
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Wenn eine Emulsion vom W/O-Typ auf einen Gegenstand gedruckt wird, um ihn
wie Papier zu bedrucken, dringt zunächst als äußere Phase der Emulsion eine
Ölphase in den zu bedruckenden Gegenstand und anschließend dringt eine
Wasserphase als ihre innere Phase ein und/oder verteilt sich. Solange die
Ölphase in einer solchen Emulsions-Tinte des W/O-Typs Pigment-Verbindungen
enthält, gibt es dadurch ein Problem, dass es eine lange Zeit vom Eindringen der
Tinte bis zu ihrem Trocknen dauert, so dass es leicht zum Verlaufen der Tinte
kommt, die Bestandteile der Tinte dringen in die tiefen Teile der Papierschicht ein
und deshalb kommt es leicht zum Durchschlagen der Tinte.
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Wenn darüber hinaus die Ölphase eine Harz-Komponente zur Verbesserung der
stabilen Dispersion der Pigmente und ihrer Fixierung auf dem Papier enthält und
diese Harz-Komponente eine breite Änderung ihrer Viskosität in Abhängigkeit von
der Temperatur aufweist, gibt es Nachteile dadurch, dass es schwierig ist, die
Stabilität der Viskosität der Tinte zu garantieren, und die
Permeationsgeschwindigkeit der Tinte in das Papier durch die Gegenwart der
Harz-Komponente verzögert wird.
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Die GB 1 454 899 beschreibt eine Emulsions-Farbe des Wasser-in-Öl-Typs, die
einen zusätzlichen Farbstoff in der wässerigen Phase aufweist. Die US-A-
2,839,412 beschreibt eine Emulsions-Tinte des Wasser-in-Öl-Typs, die ein
Pigment in der wässerigen Phase enthält.
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Es ist eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung eine Emulsions-Tinte für
Schablonendruck anzubieten, welche die oben genannten Probleme des Standes
der Technik löst, die Trockeneigenschaften und die Temperaturverträglichkeit der
Tinte verbessert und hohe Druckkonzentrationen auf dem bedruckten
Gegenstand sowie geringes Verlaufen und Durchschlagen der Tinte aufweist.
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Die Erfindungen, die in der vorliegenden Anmeldung zum Patent beansprucht
werden, sind wie folgt:
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(1) Eine Emulsions-Tinte für Schablonendruck des Wasser-in-Öl-Typs, welche
eine in einer Ölphase dispergierte Wasserphase aufweist, wobei die
Emulsions-Tinte zu 10 bis 70 Gewichtsprozent aus einer Ölphase und zu 90
bis 30 Gewichtsprozent aus einer Wasserphase besteht und diese
Wasserphase einen wasserunlöslichen Farbstoff, der einen mittleren
Teilchendurchmesser von 10 um oder weniger aufweist;
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(2) Eine Emulsions-Tinte für Schablonendruck gemäß Gegenstand (1), worin
der wasserunlösliche Farbstoff im Bereich von 1 bis 30 Gewichtsprozent,
bezogen auf die Gesamtmenge der Emulsions-Tinte, enthalten ist;
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(3) Eine Emulsions-Tinte für Schablonendruck gemäß Gegenstand (1), worin die
Wasserphase zusätzlich eine Harz-Emulsion des Wasser-in-Öl-Typs
und/oder ein wasserlösliches Harz enthält;
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(4) Eine Emulsions-Tinte für Schablonendruck gemäß Gegenstand (1), bei der
in der Ölphase kein Harz enthalten ist; und
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(5) Eine Emulsions-Tinte für Schablonendruck gemäß Gegenstand (3), worin
das wasserlösliche Harz im Bereich von 1 bis 20 Gewichtsprozent,
zurückbezogen auf die Feststoffbasis im Verhältnis zur Gesamtmenge an
Emulsions-Tinte, enthalten ist.
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Wenn die Ölphase als eine äußere Phase der Emulsions-Tinte des Wasser-in-Öl-
Typs eine größere Permeabilität bzw. eine geringere Oberflächenspannung als die
Wasserphase aufweist, dringt die Ölphasen-Komponente vor der Wasserphase in
den zu bedruckenden Gegenstand und anschließend dringt die Wasserphase ein
und/oder sich verteilt.
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Bei der erfindungsgemäßen Emulsions-Tinte des W/O-Typs kann die
Permeabilität der Komponenten der Ölphase in den zu bedruckenden
Gegenstand dadurch verbessert werden, dass, solange der wasserunlösliche
Farbstoff in der Wasserphase vorliegt, keine Notwendigkeit besteht, dass der
wasserunlösliche Farbstoff und auch die Harz-Komponenten, um diesen zu
dispergieren oder zu stabilisieren, in der Ölphase vorliegen. Andererseits können
die Komponenten der Wasserphase nicht in das innere des zu bedruckenden
Gegenstandes eindringen und werden an seiner Oberfläche festgehalten und
getrocknet. Das Resultat ist, dass die Druckkonzentration bei den bedruckten
Gegenständen verbessert ist und das Durchschlagen und Verlaufen der Tinte
verhindert wird.
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In dem Fall, dass irgendein wasserunlöslicher Farbstoff in der Ölphase vorliegt,
wie es der Stand der Technik zeigt, wird die Permeationsgeschwindigkeit
herabgesetzt und die Zeit, die für das Eindringen und Trocknen der Tinte
erforderlich ist, wird länger. Bei der erfindungsgemäßen Emulsions-Tinte dagegen
wird auch die Trockeneigenschaft der Tinte dadurch verbessert, dass das
Eindringen der Komponenten der Ölphase schnell vorangetrieben wird.
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Da darüber hinaus keine Notwendigkeit besteht, dass irgendwelche Harz-
Komponenten in der Ölphase enthalten sind, kann die Temperaturabhängigkeit
der Tinte verringert werden und die daraus resultierende stabile Tinten-Zufuhr
wird trotz jeder Temperaturveränderung ermöglicht.
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Eine erfindungsgemäße Emulsions-Tinte des Wasser-in-Öl-Typs wird durch
stufenweises Hinzugeben einer Wasserphasen-Komponente (W) von 90-30
Gew.-% zu einer Ölphasen-Komponente (O) von 10-70 Gew.-% und Emulgieren
der resultierenden Mischung hergestellt.
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Bei der vorliegenden Erfindung ist in der Wasserphasen-Komponente ein
wasserunlöslicher Farbstoff enthalten. Der mittlere Teilchendurchmesser des
wasserunlöslichen Farbstoffes beträgt 10 um oder weniger, besonders bevorzugt
3 um oder weniger.
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Wenn der mittlere Teilchendurchmesser 10 um überschreitet, wird die Emulsions-
Tinte des W/O-Typs leicht instabil. Ebenso liegt der zugegebene Anteil an
wasserunlöslichem Farbstoff vorzugsweise im Bereich von 1 bis 30 Gew.-%,
bezogen auf die Gesamtmenge an Emulsions-Tinte, besonders bevorzugt im
Bereich von 3 bis 10 Gew.-%.
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Als wasserunlöslicher Farbstoff können die bekannten Pigmente eingesetzt
werden, aber es ist vorteilhaft, etwas einzusetzen, das eine gute Affinität zu
Wasser, welches das Hauptlösungsmittel ist, besitzt. Als Beispiel sollen z. B. Ruß
und ähnliches, wie Ofenruß, Lampenruß, Acetylenruß und Gasruß, für eine
monochrome Farbe Metalle wie Kupfer, Eisen- und Titanoxid und organische
Pigmente, wie Ortho-nitroanilin Schwarz und ähnliches, genannt werden.
Ebenfalls können viele Pigmente, die üblicherweise zur Farbgebung eingesetzt
werden, verwendet werden.
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Vorzugsweise sind in einer Wasserphasen-Komponente eine Harz-Emulsion der
W/O-Typs und/oder ein wasserlösliches Harz enthalten, um so die
Dispergierbarkeit des wasserunlöslichen Farbstoffes und seine Neigung am
Papier zu haften zu verbessern.
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Als eine Harz-Emulsion des O/W-Typs kann zum Beispiel eine Harz-Emulsion, die
Polyvinylacetat, Äthylen-Vinylacetat-Kopolymer, Vinylacetat-Acrylsäureester-
Kopolymer, Polymethacrylat, Polystyren, Styren-Acrylsäureester-Kopolymer,
Styren-Butadien-Kopolymer, Vinylidenchlorid-Acrylsäureester-Kopolymer,
Polyvinylchlorid, Vinchlorid-Vinylacetat-Kopolymer, Polyurethan oder ähnliches
enthält, eingesetzt werden.
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Als ein wasserlösliches Harz kann zum Beispiel Polyvinylalkohol, Methylcellulose,
Carboxymethylcellulose, Hydroxymethylcellulose, Polyvinylpyrrolidon,
Polyäthylen-Polyvinylalkohol-Kopolymer, Polyäthylenoxid, Polyvinyläther,
Polyacrylamid, Gummi Arabicum, Stärke, wasserlösliche Polyurethane oder
ähnliches eingesetzt werden.
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Der jeweilige Anteil dieser zugegebenen Harz-Komponente beträgt vorzugsweise
1-20 Gew.-%, zurückbezogen auf die Feststoffbasis im Verhältnis zur
Gesamtmenge der Emulsions-Tinte, und liegt besonders bevorzugt im Bereich
von 2-10 Gew.-%. in dem Fall, dass ein Anteil dieser zugegebenen Harz-
Komponente zu gering ist, können die Farbstoff-Komponenten in der
Wasserphase nicht vollständig auf dem Gegenstand, der bedruckt werden soll,
fixiert werden. Ebenso bildet die Tinte in dem Fall, dass der Anteil an Harz-
Komponente zu groß ist, einen Film über dem perforierten Teil der Druckplatte,
wenn sie für einen längeren Zeitraum nach der Herstellung der Druckplatte
stehengelassen wird und verhindert somit möglicherweise den Durchfluss der
Tinte.
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Um die Benetzbarkeit, die Dispergierbarkeit und ähnliche Eigenschaften des
wasserunlöslichen Farbstoffes zu verbessern, können die Wasserphasen-
Komponenten zusätzlich einen ionischen oberflächenaktiven Stoff, einen
amphoteren oberflächenaktiven Stoff, einen nicht-ionischen oberflächenaktiven
Stoff oder einen oberflächenaktiven Stoff einer Polymer-, Silikon- oder
Fluorverbindung enthalten.
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Darüber hinaus können die Wasserphasen-Komponenten ein wasserlösliches
Additiv, wie ein Benetzungsmittel, Elektrolyte, ein Desinfektionsmittel, einen
Oxidationsinhibitor, ein Mittel, das die Verdampfung verhindert, und ähnliches,
enthalten.
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Die erfindungsgemäßen Ölphasen-Komponenten können ein nicht-flüchtiges
Lösungsmittel, ein flüchtiges Lösungsmittel, einen Emulgator und ähnliches
enthalten.
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Als nicht-flüchtiges Lösungsmittel kann eine Mineralölsorte, wie Motoröl,
Spindelöl, Maschinenöl, flüssiges Paraffin oder ähnliches, sowie ein pflanzliches
Öl, wie Olivenöl, Rizinusöl, Salatöl, eingesetzt werden. Ebenso kann als flüchtiges
Lösungsmittel ein bekanntes Lösungsmittel des Mineralöl-Typs sowie eines des
pflanzlichen Typs eingesetzt werden. Das Einsatzverhältnis dieser Stoffe
(nichtflüchtiges Mittel/flüchtiges Mittel) ist unterschiedlich in Abhängigkeit von dem
Verhältnis zwischen der Zusammensetzung der Öl- und
der Wasserphase, allerdings ist der Bereich mit dem Gewichtsverhältnis von 50-
95/50-5 bevorzugt.
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Ein Emulgator und vorzugsweise ein nicht-ionischer oberflächenaktiver Stoff wird
zum Aufbau einer Emulsion des W/O-Typs eingesetzt. Als Beispiel können höhere
Fettsäure-Ester der Sorbose (z. B. Sorbose-monolaurat, Sorbose-monopalmitat),
Fettsäure-monoglyceride (z. B. Ölsäure-monoglycerid, Ölsäure-diglycerid), ein
Äthylenoxid-Addukt mit höheren Alkoholen, Alkylphenol, Fettsäure und ähnliches
genannt werden. Die erfindungsgemäßen Wasserphasen-Komponenten enthalten
in einigen Fällen oberflächenaktive Stoffe, um den wasserunlöslichen Farbstoff zu
dispergieren oder solche um eine Harz-Emulsion des O/W-Typs aufzubauen.
Somit wird ein Emulgator bevorzugt richtig so ausgewählt, dass die Emulsion des
W/O-Typs nicht in Abhängigkeit von diesen oberflächenaktiven Stoffen und
ähnlichem kollabiert.
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Die ausführliche Beschreibung der Erfindung erfolgt unter Bezugnahme der
beigefügten Beispiele. Die beiläufig in den Beispielen gezeigten Anteile zeigen
Gewichtsanteile an.
Beispiel 1
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Eine Emulsions-Tinte des W/O-Typs wurde nach dem folgenden Verfahren auf
Grundlage der Zusammensetzung, die in Tabelle 1 gezeigt wird, hergestellt.
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Zunächst wurden deionisiertes Wasser, Äthylenglykol, Ofenruß und ein
oberflächenaktiver Stoff des Sulfonsäure-Typs gründlich gerührt und in einer
Kugelmühle dispergiert. Zu der dispergierten Lösung wurde Polyacrylsäureester
(Emulsion) hinzugegeben und die Mischung wurde wiederum gerührt, um eine
Wasserphase herzustellen. Dann wurden Motoröl No. 40, "Nisseki Solvent No. 5"
und Sorbose-monooleat gründlich verrührt, um ein Ölphase herzustellen. Die
resultierende Ölphase wurde unter Einsatz eines Rührers durch stufenweise
Zugabe der Wasserphase zu der Ölphase emulgiert, um dann eine Emulsions-
Tinte für Schablonendruck zu ergeben.
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Der mittlere Teilchendurchmesser des wasserunlöslichen Farbstoffes, der in der
Tabelle 1 gezeigt wird, wurde mit einem Partikelmessgerät des Zentrifugal-Typs
CAPA-700 (Ein Produkt der Horiba Seisaku Co., Ltd.) gemessen.
Beispiele 2-5
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Jede der Emulsions-Tinten für Schablonendruck wurde analog zu dem Verfahren
in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass die Zusammensetzung der
Tinte, wie in Tabelle 1 aufgezeigt wird, variiert wurde.
Vergleichsbeispiel 1
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Eine Emulsions-Tinte für den Schablonendruck wurde analog zu dem Verfahren in
Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass ein oberflächenaktiver Stoff des
Karbonsäure-Typs als Dispergierhilfe für Beispiel 1 und der mittlere
Teilchendurchmesser des dispergierten wasserunlöslichen Farbstoffes auf 12,0
um festgesetzt wurde. Die Zusammensetzung dieser Emulsions-Tinte ist in
Tabelle 2 wiedergegeben.
Vergleichsbeispiel 2
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Eine Emulsions-Tinte des W/O-Typs wurde nach dem folgenden Verfahren auf
Grundlage der Zusammensetzung, die in Tabelle 2 gezeigt wird, hergestellt.
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Zunächst wurden Alkydharz, Ofenruß, Motoröl No. 40, "Nisseki Solvent No. 5" und
Sorbose-monooleat gründlich gerührt und ausreichend mit Hilfe von Dreifach-
Walzen geknetet, um eine Ölphase zu ergeben. Dann wurde diese Ölphase durch
stufenweise Zugabe einer Mischung von deionisiertem Wasser und Äthylenglykol
emulgiert, um eine Emulsions-Tinte für Schablonendruck zu ergeben.
Vergleichsbeispiele 3-5
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Die jeweilige Emulsions-Tinte für den Schablonendruck wurde analog zu dem
Verfahren in Vergleichsbeispiel 2 hergestellt, mit der Ausnahme, dass die
Zusammensetzung, wie sie in Tabelle 2 gezeigt wird, verwendet wurde.
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*1: Der Klammerausdruck zeigt die mittlere Teilchengröße an (um)
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*1:
Der Klammerausdruck zeigt die mittlere Teilchengröße an (um)
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Beim Einsatz der jeweiligen Emulsions-Tinte, die nach den Beispielen 1 bis 5 und
den Vergleichsbeispielen 1 bis 5 erhalten wurden, wurde der Schablonendruck mit
Hilfe einer Schablonendruck-Maschine Risograph RC115D (Produkt der Riso
Kagaku Corporation, eingetragenes Warenzeichen) durchgeführt. Für jede
gedruckte Tinte wurde anhand der bedruckten Gegenstände die Konzentration,
die Durchschlag-Eigenschaften, die Verlauf-Eigenschaften, die
Temperaturverträglichkeit und die Stabilität der Dispersion gemessen und die so
erhalten Ergebnisse sind in der Tabelle 3 wiedergegeben.
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(1) Druckkonzentration: Die Druckkonzentration auf dem fixierten und festen
bedruckten Abschnitt wurde mit einem OD-Meter, RD920 (Produkt der
Makbeth Co.) gemessen.
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(2) Durchschlag-Eigenschaften: Die Konzentration auf der Oberfläche der
Rückseite des fixierten und festen bedruckten Abschnitts wurde mit dem OD-
Meter (dasselbe Gerät wie oben) gemessen.
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(3) Verlauf-Eigenschaften: Die Verlauf-Bedingungen wurden unter Einsatz eines
Mikroskops mit einer 80-fachen Vergrößerung auf einem Abschnitt, der mit
Tinte behandelt war, untersucht. Für den Fall, dass nahezu kein Verlaufen
festzustellen war, ist als Zeichen ein offener Kreis angegeben, und ein Kreuz
ist für den Fall angegeben, wenn das Verlaufen deutlich erkennbar war.
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(4) Temperaturverträglichkeit: Es wurde ein Schablonendruck bei einer tiefen
Temperatur (5ºC) durchgeführt und die Druckkonzentration wurde auf dem
fixierten und festen bedruckten Abschnitt mit einem OD-Meter (dasselbe
Gerät wie oben) gemessen.
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(5) Dispersionsstabilität: Nachdem die Tinte für eine Woche bei 50ºC
stehengelassen wurde, wurden die Kollabier-Bedingungen der Tinte visuell
untersucht und die daraus resultierende Einschätzung wurde für den Fall,
dass die Tinte nicht kollabiert war, mit einem offenen Kreis gekennzeichnet,
und mit einem Kreuz für den Fall, wenn sie kollabiert war.
Tabelle 3
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Wie aus der Tabelle 3 ersichtlich, wurde gefunden, dass in den Beispielen 1 bis 5
jede Emulsions-Tinte im Vergleich zu denen in den Vergleichsbeispielen 1 bis 5
eine hohe Druckkonzentration, hervorragende Durchschlag- und Verlauf-
Eigenschaften besitzt und weniger Einfluss auf die Druckkonzentration zulässt,
selbst dann wenn der Druck bei tiefen Temperaturen durchgeführt werden sollte.
Auch bei Vergleichsbeispiel 1 ist der wasserunlösliche Farbstoff in der
Wasserphase enthalten. Da der mittlere Teilchendurchmesser jedoch zu groß ist,
wurde gefunden, dass die Emulsions-Tinte eine schlechte Dispersionsstabilität
aufweist.
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Wenn ein wasserunlöslicher Farbstoff gemäß der erfindungsgemäßen Emulsions-
Tinte des W/O-Typs in deren Wasserphase enthalten ist, ist die
Druckkonzentration hoch, die Tinte kann, ohne ein Durchschlagen und ein
Verlaufen der Tinte hervorzurufen und mit dem Resultat, dass Trockenzeit
eingespart wird, getrocknet werden. Da keine Farbstoff-Komponenten in der
Ölphase vorhanden sind, können die Harz-Komponenten als Dispergierhilfe und
Haftmittel für diese Farbstoff-Komponenten aus der Ölphase entfernt werden. In
Übereinstimmung damit wird es möglich, die Permeabilität der Tinte zu verbessern
und der Tinte zu einer geringeren Veränderung der Viskosität in Abhängigkeit von
der Temperatur zu verhelfen.