(57)【要約】【課題】  版かぶりを低減した有機溶剤系グラビア印刷インキを提供することを目的とする。【解決手段】  有機溶剤と樹脂と有機顔料を主成分とする有機溶剤系グラビア印刷インキにおいて、生インキを好適な有機溶剤（レジューサー）を用いて稀釈するか、あるいは場合によっては濃縮することによって、有機顔料濃度を１０．０重量％に調製したときの、該有機溶剤系グラビア印刷インキのザーンカップ＃３による粘度が１４．０〜２０．０ｓとなるように設計する。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機溶剤と樹脂と有機顔料を主成分とする有機溶剤系グラビア印刷インキにおいて、該有機顔料の含有率を１０．０重量％に調製したときの、該有機溶剤系グラビア印刷インキのザーンカップ＃３による粘度が１４．０〜２０．０ｓとなることを特徴とする有機溶剤系グラビア印刷インキ。
【請求項２】
該有機顔料の５０％平均粒子径が１５０ｎｍ以下である請求項１に記載の有機溶剤系グラビア印刷インキ。
【請求項３】
該有機顔料の粒度分布の標準偏差が５０以下である請求項２に記載の有機溶剤系グラビア印刷インキ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機溶剤系グラビア印刷インキに関する。
【背景技術】
【０００２】
グラビア印刷は、フィルムグラビア印刷、紙グラビア印刷、出版グラビア印刷に大別され、これに使用されるグラビア印刷インキは、水性グラビア印刷インキと有機溶剤系グラビア印刷インキに大別することができる。
【０００３】
そして、水性グラビア印刷インキは主として被印刷体が紙である場合に使用され、紙グラビア印刷に広く使用されている。一方、有機溶剤系グラビア印刷インキは包装用フィルム、建材用シート、出版グラビア印刷などの主として被印刷体がプラスチックフィルムである場合に使用され、この被印刷体の種類や性状の違いから、それぞれのインキ組成は異なるものである。
【０００４】
グラビア印刷は図１に示すように、グラビアロール１によってインキ２を掻き揚げ、ドクター３によりグラビアロール１の版胴表面の余分なインキを掻き落とした後に、紙やプラスチックフィルム等の被印刷体４を圧胴５によってプレスしながら印刷を行う印刷方法として知られているが、余分なインキをドクターにより掻き落とすという印刷上のプロセスに起因して、版の非画線部にドクターによって掻き取れない部分６が生じ、本来被印刷体に転移してはならない余白部分にまでインキが付着して汚れとなり、版かぶりといわれる印刷不良が発生することがある。
【０００５】
たとえば有機溶剤系グラビア印刷インキでは、近年包装用フィルムへの定着性の点で優れているウレタン系の樹脂が使われるようになるにつれ、版かぶり性が特に顕著な問題としてクローズアップされるようになってきた。
【０００６】
この版かぶりに対する対策として、種々検討がなされている。例えば、グラビア印刷インキにおいて粒径が０．２μｍ以下の顔料の含有量が高くなるにしたがい版かぶりが生じやすいと考えられており、こうしたインキ特性の観点から、ロゼット状結晶を有する無機顔料を含有させることにより版かぶりを生じ難くしたグラビア印刷インキがある（特許文献１参照）。
【０００７】
また、ドクターの形状や構造、あるいは印刷ロールの版胴などの装置側からの検討もなされている。例えば、グラビア印刷機のドクターを２枚の刃で構成し、その中間に多孔質体を介した吸引装置を備えることにより版のセル外の余分なインキを吸い取って版かぶりを防止するという技術が提案されている（特許文献２参照）。
【０００８】
しかしながら、有機溶剤系グラビア印刷インキに他の成分を含有させることは所望の色濃度が得られないこともあり、すべての色のインキに適用できるわけではない。また、通常のフィルムグラビア印刷では８０ｍ／ｍｉｎから１８０ｍ／ｍｉｎが一般的であるが、生産性の向上を図るために１８０ｍ／ｍｉｎ以上の高速で印刷するような場合（例えば１８０〜３００ｍ／ｍｉｎ）には、これら装置側からの対応によっては十分な効果が得られなかった。
【０００９】
ところで、有機溶剤系グラビア印刷インキの粘度を低くすることにより版かぶりが低減できることは経験的に知られている。通常、インキ缶を開封した状態における有機溶剤系グラビア印刷インキは、ザーンカップ＃３による粘度が２０ｓ以上のものや、あるいはザーンカップ＃４による粘度が１０〜３０ｓなどの種々のものがあるが、これを印刷速度に適応するように所定の溶剤で稀釈することによって調製している。なお、上記したザーンカップ＃３による粘度とは、４４ｃｃのカップに所定量のインキを充填してカップの底に設けられたφ３ｍｍの穴から滴下し、滴下が完了するまでの時間（秒）で表されるものであり、また、ザーンカップ＃４による粘度とは、４４ｃｃのカップに所定量のインキを充填してカップの底に設けられたφ４ｍｍの穴から滴下し、滴下が完了するまでの時間（秒）で表されるものである。
【００１０】
そして、例えば、８０ｍ／ｍｉｎから１２０ｍ／ｍｉｎの印刷速度に適応するようにする場合には、有機溶剤系グラビア印刷インキに好適な有機溶剤（一般にレジューサといわれる）でザーンカップ＃３による粘度を１４〜１８ｓに調製する。ところが、この調製された有機溶剤系グラビア印刷インキをさらに高速の１８０ｍ／ｍｉｎまで印刷速度を早めて使用しようとするときに、顕著な版かぶりを生じることがある。
【００１１】
このような印刷速度を剪断速度領域として考えると、８０ｍ／ｍｉｎから１２０ｍ／ｍｉｎにおいては１０２〜１０３ｓ−１の低剪断速度領域に相当するが、それ以上の印刷速度では１０５〜１０６ｓ−１の高剪断速度領域に相当することとなる。
【００１２】
したがって、版かぶりの発生原因に対しては、高剪断速度領域におけるインキの挙動を考える必要があるが、従来はこのような観点からの検討はなされておらず、実際の印刷速度に対応するように、換言すれば低剪断速度領域に対応するようにザーンカップ＃３による粘度調製を行うにとどまっていた。
【００１３】
一方、版かぶりを生じにくくするように単に粘度を低くするために溶剤等で稀釈するのでは、相対的にインキ中の顔料の量が少なくなるために所望の印刷濃度が得られないということになる。そこで、所望の印刷濃度を確保するためにインキ単位体積当たりの顔料の粒子数を多くするように顔料の粒子径を小さくして分散させることも考えられるが、粒子径を小さくすると却ってドクターを通り抜け易くなり、さらに版かぶりが生じやすくなるのではないかと考えるのが通常であるため、そのような試みがなされていなかった。
【００１４】
したがって、上述したような経験則に頼ったグラビア印刷インキの設計や装置側からの対応しか行われていなかったのである。
【特許文献１】特開平５−５１５４９号公報（特許請求の範囲、段落〔００１０〕−〔００１１〕、〔００２３〕−〔００２４〕）
【特許文献２】特開平９−２３４８５１号公報（特許請求の範囲、段落〔００１３〕−〔００１７〕）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明が解決しようとする課題は、版かぶりを低減した有機溶剤系グラビア印刷インキを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明者等は種々の有機溶剤系グラビア印刷インキについて、低剪断速度領域から高剪断速度領域までの粘度と版かぶりの発生の有無との関係を測定したところ、版かぶりの発生は顔料の粒子径にはよらず、印刷速度に対応した剪断速度域でのインキの粘度に大きく影響されることを知見して、本発明を完成させるに至った。
【００１７】
すなわち、本発明は、有機溶剤と樹脂と有機顔料を主成分とする有機溶剤系グラビア印刷インキにおいて、有機顔料の含有率を１０．０重量％に調製したときの、該有機溶剤系グラビア印刷インキのザーンカップ＃３による粘度が１４．０〜２０．０ｓとなることを特徴とする有機溶剤系グラビア印刷インキを提供するものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、顔料を微粒子化して含有率を上げるとともに低粘度化を実現したことにより、所望の印刷濃度を確保し、分散安定性に優れる、版かぶりを低減した有機溶剤系グラビア印刷インキを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明を詳細に説明する。
高速回転する版胴と固定されたドクターの隙間を液体（インキ）が通過する際、強い剪断力が発生し、その剪断力によりドクターが押し上げられて隙間が広げられることになる。つまり版かぶりは、そのようにしてできた隙間がある臨界値を超えた時に多量のインキが漏れ出す現象と考えられる。
【００２０】
ドクター／版胴間で発生する剪断応力は、インキの粘度と剪断速度（＝印刷速度／ドクターと版胴間の隙間）の積として表すことができる。例えば、版かぶりが印刷速度１００ｍ／ｍｉｎの時に発生するインキの場合、版かぶりが発生する臨界隙間を粒子径レベル（通常、有機溶剤系グラビア印刷インキにおける有機顔料の粒子径は約２００〜８００ｎｍ）であると仮定すると、剪断速度は２×１０６ 〜８×１０６ ｓ−１にまで達すると算出される。
【００２１】
この条件下において、更に印刷速度を上昇させると、より大きな剪断力が生じることとなり、ドクター／版胴間の隙間を一層拡大してしまうことになる。したがって、版かぶり発生の臨界隙間を超えないように印刷速度を上昇させるためには、印刷速度に応じてインキ粘度を低下させることが必要となる。
【００２２】
図２は、版かぶりを生じやすいＡインキと、版かぶりを生じにくいＢインキの低剪断速度領域から高剪断速度領域までの粘度の測定結果である。Ａインキの有機顔料の５０％平均粒子径は約３００ｎｍであり、Ｂインキでは約７００ｎｍである。インキ缶から開封された状態（生インキの状態）では、Ａインキ、Ｂインキともに３０ｓ程度であるが、実際に１２０ｍ／ｍｉｎの速度に対応する印刷機に供給する際にはそれぞれ所定の有機溶剤で稀釈して、ザーンカップ＃３による粘度をＡインキもＢインキも共に１６．０ｓに調製している。
【００２３】
この調製した状態における有機顔料の含有率は、Ａインキでは７．３重量％、Ｂインキでは６．６重量％である。これらのインキの有機顔料の含有率を１０．０重量％に調製したときには、ザーンカップ＃３による粘度は、Ａインキでは２５．２ｓ、Ｂインキでは２８．５ｓとなる。
【００２４】
低剪断速度領域（５×１０−１〜２×１０３ ｓ−１）については市販の応力制御型レオメータ（Ｃａｒｒｉ−Ｍｅｄ社製ＣＳＬ−１００）のコーンプレート（コーン直径：６０ｍｍ、コーン角：１°２９’）を使用し、高剪断速度領域（４×１０３ 〜１×１０６ ｓ−１）は加圧型毛管粘度計（毛管長：５０ｍｍ、毛管直径：０．３ｍｍ、設定流速範囲：１１〜２７００ｍｍ３ ｓ−１、検出圧力範囲：２×１０２ 〜２×１０５ Ｐａ）を使用して、このインキの低剪断速度領域と高剪断速度領域の粘度を測定してみると、図２に示すように、Ａインキでは低剪断速度領域では約０．０２Ｐａ・ｓの粘度であるが、高剪断速度領域に行くにしたがって徐々に減少していく傾向を示し、約０．０１５Ｐａ・ｓまで粘度が低下することがわかる。一方、Ｂインキでは低剪断速度領域ではＡインキと同様に約０．０２Ｐａ・ｓの粘度であるが、高剪断速度領域に行くにしたがって大きく減少し、約０．０１Ｐａ・ｓまで粘度が低下することがわかる。すなわち、Ａインキのように小さい非ニュートン性流動を示すインキと、Ｂインキのように大きな非ニュートン性流動を示すインキに分類することができる。
【００２５】
ところが、図３に示すように、Ｂインキのような大きな非ニュートン性流動を示すインキに剪断速度を連続的に上昇・下降と変化させる（０→１０００→０ｓ−１）と、下降曲線ではほぼニュートン流動を示し、剪断を加える前よりも低粘度になることが判明した（図３実線）。なお、この状態から５分ほど静置した後に、同剪断条件下で粘度変化を測定しても、未だ元の大きな非ニュートン流動には戻らず低粘度を維持する傾向を示した（図３点線）。
【００２６】
図３のようにインキに非ニュートン性があり、剪断履歴が生じる場合は、その原因は顔料の分散不良と考えられる。すなわち、分散が悪く凝集した有機顔料粒子が剪断により凝集破壊を生じて微粒子化されるため、高剪断速度域では粘度低下が起こると説明できる。このことから図２における流動曲線のパターンの違いは、分散性の良悪を直接反映していると考えられる。
【００２７】
つまり、Ａインキのようにもともと平均粒子径が小さい（良分散）インキでは、高剪断速度領域でもほとんど粘度の低下を生じないまま印刷機に供されて版かぶりを生じていたために、粒子径が小さくなるほど版胴とドクターの隙間を通過しやすくなると見えていたと考えられるのである。一方、Ｂインキのように、高剪断速度領域では粘度が大幅に低下して隙間が生じにくかったため、もともと平均粒子径が大きい（悪分散）インキがその領域で凝集破壊が起きるにもかかわらず、版かぶりが生じにくいと考えられていたのである。すなわち、版かぶりは粒子径ではなく主に高剪断速度領域での粘度に支配されるものと考えることができる。
【００２８】
このように実際の印刷速度ではインキの分散性によって粘度が大きく異なってくる。上述したようにドクターを押し上げる力は粘度が高くなると大きくなるため、分散性の良いＡインキは分散性の悪いＢインキよりもドクターの隙間が大きくなってしまうことから、当然インキの通過量も多くなり、版かぶりを生じ易くなる。したがって、Ａインキの粒子径が細かいためにあたかも粒子径の効果で通過量が多くなったように考えられていたが、実は粘度の効果で通過量が決まっていたと考えられる。
【００２９】
事実、Ｂインキをホモディスパーで十分に攪拌した直後に再度粒子径を測定すると、７００ｎｍだった粒子径が半分近くまで小さくなるが、このように高剪断下では、凝集していた粒子がほぐされて粒子径としてはＡインキとあまり差がなくなっているにもかかわらず顕著な通過量の差が見られることから、通過量、すなわち版かぶりの発生のし易さが高剪断下での粘度による隙間の大小によるものと考えることができるのである。
【００３０】
したがって、これらの考察から、もともとのインキの分散性を良好にして微粒子化するとともに印刷時に低粘度化を図れば、印刷濃度を満足するような有機顔料の含有率を確保することが可能となり、しかも版かぶりが生じにくいインキを提供することができるのである。
【００３１】
本発明に使用される有機溶剤系グラビア印刷インキの主たる成分とされる有機溶剤としては、トルエン、キシレン、シクロヘキサン、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸イソプロピル、酢酸ｎプロピル、酢酸ｎブチル、酢酸イソブチル、メタノール、エタノール、ｎプロピルアルコール、イソプロピルアルコール、ｎブチルアルコール、アセトン、ＭＥＫ、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルなどを挙げることができる。
【００３２】
また、樹脂としては、アクリル樹脂、塩ビ酢ビ共重合樹脂、硝化綿（ニトロセルロース）、セルロース系樹脂、ポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ＥＶＡ樹脂、塩素化ポリプロピレン樹脂、ブチラール樹脂などを挙げることができるが、上述したように、包装用フィルムに使用されるウレタン樹脂においては、定着性の点で優れている尿素含有のウレタン系樹脂が好ましい。
【００３３】
また、有機顔料としては、フタロシアニン顔料、アゾ顔料、ペニレン顔料や、カーボンブラックなどを挙げることができる。
【００３４】
上記主たる成分は、有機溶剤系グラビア印刷インキ中に８０重量％以上含有されており、それぞれの含有率としては、有機溶剤が６０重量％以上、樹脂が１０重量％以上、有機顔料が１０重量％以上として生インキとすることができる。
【００３５】
これら主たる成分の他に、適宜、ポリエチレンワックス、ポリエステル系ワックス、フッ化ポリエチレンワックス、可塑剤、界面活性剤、分散剤、消泡剤、レベリング剤、シリコーン等の添加剤を添加することができる。
【００３６】
このようにして製造される有機溶剤系グラビア印刷インキが生インキとなるわけであるが、グラビア印刷では多色の重ね刷りが一般的であり、印刷物性を左右する大きな要因のひとつとして乾燥性も要求されることから、印刷速度が高速になるにつれインキの乾燥性も重要になってくる。
【００３７】
すなわち、フィルムに第１のインキを塗工した場合、第２のインキを塗工する前に第１のインキが乾いていなければならない。また、乾燥速度が速ければ版胴の非画線部にインキが乗ったとしてもフィルムに塗工する前に乾いてしまうので、この影響による版かぶりは生じないが、それ以上に乾燥速度が速すぎると、今度は肝心の画線部のセルに入ったインキが乾いてしまい、画線部の転写性が低下してしまうことになる。
【００３８】
したがって、適度の乾燥性を有するように上記主成分の配合を行って、各種要求特性に好適な有機溶剤系グラビア印刷インキを設計すればよい。
【００３９】
また、版胴上の非画線部に残ったインキが乾燥して被膜を形成し、その被膜が次第に積層していくことによりドクターを押し上げてインキの通過量が増大し、版かぶりを生じやすくなることもあるので、版胴が回転して再度インキに接触する際に、当該インキによってインキ被膜を溶解しやすいように、上記主成分の配合を行うことが好ましい。
【００４０】
以上のように設計した生インキを好適な有機溶剤（レジューサー）を用いて稀釈するか、あるいは場合によっては濃縮することによって、有機顔料濃度を１０．０重量％に調製したときに、ザーンカップ＃３による粘度が１４〜２０ｓとなるように設計することにより、版かぶりの発生を低減した有機溶剤系グラビア印刷インキを提供することができる。
【００４１】
さらに、有機顔料の５０％平均粒子径を１５０ｎｍ以下となるように微粒子化を図り、単位体積当たりの顔料濃度を高くして粘度を下げれば、版かぶりを低減することができるとともに所望の印刷濃度十分に確保することができる。
【００４２】
また、粒度分布についてもシャープな分布が好ましく、５０％平均粒子径が１５０ｎｍ以下であり、かつ、粒度分布の標準偏差が５０以下とすることがよい。
【００４３】
また、このような有機溶剤系グラビア印刷インキにおいては、上記粘度と印刷濃度や印刷適性の点から、樹脂に対する有機顔料の重量比率を１＜（有機顔料／樹脂）＜１．５の範囲とすることが好ましく、上述したグラフからも分かるように高剪断速度領域である１０５ 〜１０６ （ｓ−１）の範囲において有機溶剤系グラビア印刷インキの粘度は０．０１（Ｐａ・ｓ）以下とすることが好ましく、印刷時における有機溶剤系グラビア印刷インキのしぶきの発生を防止する点からは０．００５（Ｐａ・ｓ）以上とすることが好ましい。
【実施例】
【００４４】
（実施例１）
有機溶剤を６０．０重量％（トルエン１８．０重量％、酢酸エチル６．０重量％、ＭＥＫ２４．０重量％、イソプロピルアルコール１２．０重量％）、フタロシアニン顔料を１２．５重量％、尿素含有ウレタン樹脂を１０．０重量％とし、添加剤を１７．５重量％として生インキを製造した。これを十分に分散させて、フタロシアニン顔料の５０％平均粒子径を１１６．２ｎｍとした（図４参照）。なお、粒度分布における標準偏差は３９．３であった。
【００４５】
この生インキを有機溶剤（レジューサ：トルエン３０．０重量％、ＭＥＫ５０．０重量％、イソプロピルアルコール２０．０重量％）で稀釈して、フタロシアニン顔料濃度を１０．０重量％に調製したとき、ザーンカップ＃３による粘度は１５．２ｓであり、これを有機溶剤系グラビア印刷インキＩとした。
【００４６】
これをそのまま１２０ｍ／ｍｉｎの印刷速度に適用させるインキ（Ｉ−１２０）として包装用フィルムに塗工したところ、版かぶりは生じなかった。なお、このインキ（Ｉ−１２０）のフタロシアニン顔料濃度は１０．０重量％であるので、塗工後の印刷濃度は十分に満足できるものであった。
【００４７】
このインキ（Ｉ−１２０）を２００／ｍｉｎの印刷速度で包装用フィルムに塗工したところ、若干の版かぶりが生じた。
【００４８】
そこで、２００ｍ／ｍｉｎの印刷速度に適用させるために、インキ（Ｉ−１２０）をさらに上記レジューサで稀釈してザーンカップ＃３による粘度を１２．５ｓに調製したものをインキ（Ｉ−２００）として包装用フィルムに塗工したところ、１２０ｍ／ｍｉｎの場合と同様に版かぶりは発生しなかった。なお、このインキ（Ｉ−２００）のフタロシアニン顔料濃度は８．２重量％であったので、塗工後の印刷濃度は十分であった。
【００４９】
（比較例１）
フタロシアニン顔料を１０．０重量％、尿素含有ウレタン樹脂を１２．０％、添加剤を１８．０重量％とした以外は、実施例１と同様にして生インキを製造した。これを分散させて、フタロシアニン顔料の５０％平均粒子径を１９９．３ｎｍとした。なお、粒度分布における標準偏差は７０．０であった。
【００５０】
この生インキを実施例１と同様のレジューサで稀釈して、フタロシアニン顔料濃度を１０．０重量％に調製したとき、ザーンカップ＃３による粘度は２８ｓであり、これを有機溶剤系グラビア印刷インキＩＩとした。
【００５１】
これを１２０／ｍｉｎの印刷速度に適用させるために、レジューサで稀釈してザーンカップ＃３による粘度を１５．０ｓとしたインキ（ＩＩ−１２０）を包装用フィルムに塗工したところ、版かぶりは生じなかった。また、このインキ（ＩＩ−１２０）のフタロシアニン顔料濃度は６．６％であったので、塗工後の印刷濃度は実用上は満足できるものであった。
【００５２】
このインキ（ＩＩ−１２０）を２００ｍ／ｍｉｎの印刷速度で包装用フィルムに塗工したところ、顕著な版かぶりが生じた。
【００５３】
そこで、２００ｍ／ｍｉｎの印刷速度に適用させるために、インキ（ＩＩ−１２０）をさらに上記レジューサで稀釈してザーンカップ＃３による粘度を１２．５ｓに調製したものをインキ（ＩＩ−２００）として包装用フィルムに塗工したところ、１２０ｍ／ｍｉｎの場合と同様に版かぶりは発生しなかった。しかしながら、このインキ（ＩＩ−２００）のフタロシアニン顔料濃度は４．４％であったので、塗工後の印刷濃度は実用上全く使用できるものではなかった。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】グラビア印刷の方法を示す模式図。
【図２】版かぶりを生じやすいＡインキと生じにくいＢインキの低剪断速度領域から高剪断速度領域までの流動曲線を示すグラフ。
【図３】ＢインキのＬｏｏｐ測定を行ったときの流動曲線を示すグラフ。
【図４】実施例１に使用した有機溶剤系グラビア印刷インキ中のフタロシアニン顔料の粒度分布測定結果を示すグラフ。
【符号の説明】
【００５５】
１  グラビアロール
２  インキ
３  ドクター
４  被印刷体
５  版胴
６  通過したインキ
【図１】
2005120264.tif 000002
【図２】
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【図３】
2005120264.tif 000004
【図４】
2005120264.tif 000005