TWI789416B - 具高可再生成分之水基墨水 - Google Patents

Abstract

本發明提供具有高可再生樹脂成分的水基墨水及塗料組成物。本發明的墨水及塗料組成物包含等於或大於65%(w/w)的可再生樹脂，以樹脂的總結合重量計。可再生樹脂較佳係衍生自松香脂。本發明的墨水及塗料組成物表現出與目前市售墨水(例如不含可再生材料的丙烯酸基墨水)一樣好、或更好的物理性能(例如黏合性及耐受性)。

Description

具高可再生成分之水基墨水

相關申請之交叉引用

本申請案請求2017年8月17日提交之美國臨時申請案第62/546,707號的優先權，其全文特此併入本文中。

本發明涉及印刷墨水及塗料組成物，其包含大量可再生成分，特別是可再生樹脂。可再生成分係衍生於可再生資源(例如基於植物的)，而非化石燃料。

傳統上，墨水及塗料組成物使用聚合物/樹脂作為組合物的黏合劑配製。通常，這些聚合物/樹脂係由不可再生資源製備，例如化石燃料。然而，有努力在替換這些由不可再生資源製備的聚合物/樹脂。它們的製造貴，且，因原料(如化石燃料)僅以有限的數量供應，我們最終會耗盡原料供應。

作為由不可再生資源製備的聚合物/樹脂之替代物，已有努力在製備墨水及塗料組成物，其具有由可再生資源(例如基於植物的)製備的聚合物/樹脂。理想地，由可再生資源製備之墨水及塗料組成物將具有與目前市售墨水及塗料(尤其是丙烯酸墨水及塗料)類似的耐受性。但是，儘管有些由可再生澱粉，特別是玉米澱粉，製成的墨水之例子，這些墨水不具所欲的物理性質。

美國第8,383,705及8,519,022號專利公開用於柔版印刷及其它類型墨水之增量劑組合物。增量劑組合物含有馬鈴薯澱粉、單乙醇胺及可溶於水的溶液樹脂。馬鈴薯澱粉用作最終墨水組合物中的載體及乳液樹脂。馬鈴薯澱粉用作石油及大豆基樹脂之替代物。

美國第9,382,659號專利公開水性印刷墨水及塗料組成物，其含有高分子量澱粉及作為黏合劑樹脂之水溶性丙烯酸聚合物或共聚物。該墨水及塗料組成物用於纖維素基材上印刷。

雖已製備含有澱粉的墨水及塗料，但仍有開發具有更好性能、包含可再生成分的墨水及塗料之需求。例如，仍有與不含可再生成分的現有市售墨水相似、或更好耐受性的墨水及塗料之需求。

本發明涉及具有高可再生樹脂成分(較佳等於或大於65%(w/w))的水基墨水及塗料組成物。發明人發現，與使用可再生澱粉製成之墨水相比，使用衍生自松香脂的高度可再生樹脂製成之墨水提供改進的耐受性。由澱粉，特別是玉米澱粉，製成之墨水係習知為可再生的。然而，這些墨水不具所需的物理性質，例如黏合及摩擦耐受性。

於一特定態樣中，本發明提供一種水基墨水或塗料組成物，其包含：a)一種或多種可再生樹脂；b)一種或多種自交聯丙烯酸；c)一種或多種交聯劑；及d)聚矽氧烷； 其中該可再生樹脂之含量等於或大於65%(w/w)，以該墨水或塗料組成物中樹脂含量的總重量計。

於某些實施例中，該可再生樹脂係可再生松香脂。較佳地該松香脂包含一種或多種馬來酸、富馬酸、或聚酯樹脂。

於某些實施例中，該交聯劑係氧化鋅、碳二亞胺、及其組合。

於某些實施例中，本發明提供包含本發明之墨水或塗料組成物的基材及物件。

於某些實施例中，該基材及物件適用包裝應用，例如食品包裝。

本發明之其他特徵和優點係描述於下。

應理解，前述一般性描述及下述詳細描述僅為示例性及解釋性，並不限制申請專利範圍之任何申請標的。

除非另外定義，本文使用的所有技術及科學術語具有與本發明所屬技術領域中具通常知識者通常所理解的相同含義。除非另有說明，本文整個公開內容中提及的所有專利、專利申請、公開的申請和出版物、網站及其他出版材料，出於任何目的通過引用整體併入。

本發明涉及具有高可再生樹脂成分的水基墨水及塗料組成物。可再生成分定義為自可再生資源(例如植物)獲得的材料，而非化石燃料。為了本發明之目的，可再生材料的百分比係根據可再生樹脂的量佔乾燥/固化膜中墨水或 塗佈中樹脂總含量的百分比來計算。本發明之墨水及塗料組成物較佳包含等於或大於65%(w/w)的可再生樹脂，以乾燥/固化膜中樹脂成分的總重量計。

於一特定態樣中，本發明提供一種水基墨水或塗料組成物，其包含：a)一種或多種可再生樹脂；b)一種或多種自交聯丙烯酸；c)一種或多種交聯劑；及d)聚矽氧烷；其中該可再生樹脂之含量等於或大於65%(w/w)，以該墨水或塗料組成物中樹脂含量的總重量計。

較佳地，可再生樹脂係松香脂，例如，馬來酸、富馬酸、或聚酯樹脂。較佳地，交聯劑係氧化鋅、碳二亞胺、及其組合。

本發明之墨水及塗料可用於各種最終用途，包括各種包裝應用。包裝應用包括食品應用，例如攜帶袋、飲料杯、包覆材料、食物盒、紙箱及重包裝平齊袋。例如，一特定應用為冷飲杯。

本發明之墨水及塗料較佳具有與目前市售不含大量的可再生材料的墨水(尤其係丙烯酸墨水)相似、或更好的耐受性。本發明之墨水及塗料表現出優異的對水、油脂、碳酸飲料、人造汗液、摩擦(摩擦)及熱之耐受性。

定義

於本申請中，除非另外特別說明，否則單數的使用包括複數。如本文所使用的，單數形式「一」、「一個」和「該」旨在也包括複數形式，除非文章另有明確說明。

於本申請中，除非另有說明，否則「或」的使用意味著「及/或」。

如本文所用，術語「包含(comprises)」及/或「包含有(comprising)」指定所述特徵、整數、步驟、操作、元件及/或組件之存在，但不排除存在或添加一個或更多其他特徵、整數、步驟、操作、元件、組件和/或其組。此外，在詳細說明或申請專利範圍中使用術語「包括」、「具有(having)」、「具有(has)」、「具有(with)」、「組成」、「包含」或其變體的範圍，這些術語旨在表達包含的形式而與術語「包含」相似。

如本文所用，範圍和量可表示為「約」一特定值或範圍。「約」還旨在包括確切的數量。因此，「約5%」表示「約5%」也表示「5%」。「約」表示在目標應用或目的之典型實驗誤差範圍內。

如本文所用，術語「(甲基)丙烯酸酯」或「(甲基)丙烯酸」包括丙烯酸酯及甲基丙烯酸酯化合物，及丙烯酸和甲基丙烯酸。

如本文所用，「墨水及塗料組成物」、「墨水及塗料」、「墨水」、「塗料」及「本發明之組合物」可互換使用，且均指本發明之墨水及塗料組成物。

如本文所用，術語「物件(article或articles)」係指基材或製造的產品。物件之實例包括但不限於：基材，例如紙、塑膠，塑膠或聚合物膜、玻璃、陶瓷、金屬、複合材料、及其類似物；及製造的產品，例如出版物(如小冊子)、標籤、及包裝材料(如紙板或瓦楞紙板)、容器(如瓶、罐)、聚烯烴(如聚乙烯或聚丙烯)、聚酯(如聚對苯二甲酸乙二醇酯)、金屬化箔(例如層壓鋁箔)、金屬化聚酯、金屬容器、及其類似物。

於本公開中，除非另有說明，否則所有份數和百分比均以重量計(以總重量的wt%或質量%計)且所有溫度均以℃表示。

組成物

本發明提供水基墨水及塗料組成物，其含有大量可再生材料，特別係可再生樹脂。本發明之墨水及塗料適用於各種最終用途的印刷，包括不同類型的包裝及食品應用。例如，本發明之墨水及塗料可用於印刷和塗佈攜帶袋、飲料杯、包覆材料、食物盒、紙箱及重包裝平齊袋，以及更多的用途。一特定用途為冷飲杯之印刷及/或塗佈。

有利的是，本發明之墨水及塗料與目前市售基於不可再生材料(例如衍生自化石燃料之樹脂)的墨水及塗料表現一樣好、或更好。例如，本發明之墨水及塗料具有與目前可獲得的不含大量可再生材料之丙烯酸墨水相似的耐受性。有利的是，本發明之墨水及塗料表現出優異的對水、油脂、摩擦、熱、碳酸飲料、及人造汗液之耐受性。

本發明之墨水及塗料組成物包含通常作為黏合劑之可再生材料。可再生材料包括來自植物的材料，例如馬鈴薯澱粉、玉米澱粉及松香。可再生材料包括從松樹獲得的產品，例如松香脂、妥爾油松香、及木松香。松香脂由酸所組成，例如樅酸類、及海松酸類、及其衍生物。松香脂酸包括樅酸、新樅酸、長葉松酸、左旋海松酸、二氫樅酸、海松酸、異海松酸、及柏脂海松酸。松香脂通常以改性形式使用。松香脂可用例如季戊四醇酯化，以製備聚酯樹脂。松香脂可與酸及/或酸酐如馬來酸酐或富馬酸反應，以產生改性的可再生樹脂。三種特別有用的可再生松香脂材料係衍生自松香脂原料的馬來酸、富馬酸、及聚酯樹脂，但亦可使用其它可再生松香脂。合適的可再生樹脂包括但不限於：Erkamar 3275、Erkamar 3300、Erkamar 3266及Erkamar 3270，所有所提供的Rokra-Kraemer(均為馬來酸樹脂)；來自Lawter的Reactol 5145A(聚酯樹脂)、HydroRez 3886(富馬酸樹脂)、HydroRez 6200(富馬酸樹脂)及HydroRez 6500(富馬酸樹脂)；其組合及其類似物等。

本發明之墨水及塗料組成物通常包含大於或等於65%(w/w)的可再生樹脂，以組合物中樹脂的總結合重量計。例如，可再生樹脂之含量可以大於或等於70%(w/w)；或大於或等於75%(w/w)；或大於或等於80%(w/w)；或大於或等於85%(w/w)；或大於或等於90%(w/w)；或大於或等於95%(w/w)，以組合物中樹脂的總結合重量計。在一較佳實施例中，組合物中99%(w/w)的樹脂含量係可再生的。有利的是，本發明之組合物可包含約65%(w/w)至約99%(w/w)的可再生樹脂，以組合物中樹脂的總結合重量計。例如，本發明之組合物可包含約65%(w/w)至約95%(w/w)的可再生樹脂，以組合物中樹脂的總結合重量計；或約65%至約90%；或約65%至約85%；或約65%至約80%；或約65%至約75%；或約65%至約70%；或約70%至約99%；或約70%至約95%；或約70%至約90%；或約70%至約85%；或約70%至約80%；或約70%至約75%；或約75%至約99%；或約75%至約95%；或約75%至約90%；或約75%至約85%；或約75%至約80%；或約80%至約99%；或約80%至約95%；或約80%至約90%；或約80%至約85%；或約85%至約99%；或約85%至約95%；或約85%至約90%；或約90%至約99%；或約90%至約95%；或約95%至約99%。

本發明之墨水及塗料組成物通常包含一種或多種自交聯丙烯酸。合適的自交聯丙烯酸包括但不限於Neocryl XK12及XK14(來自DSM)；AC2714VP(來自Alberdingk)；AM00035(來自Synthomer)；Orgal PO86V(來自Organikkimyan)；其組合；及其類似物。

自交聯聚合物含有自反應的官能團，因此本身不需使用單獨的共反應物。自交聯聚合物通常為水分散體或乳液的形式，且通常係至少兩種彼此反應的單體之產物。例如，此種聚合物可含有羰基和胺官能團。自交聯丙烯酸聚合物可包括，例如，選自由下列所組成之群組的黏合劑：苯乙烯-丙烯酸酯共聚物、含丙烯醯胺基團的苯乙烯/丙烯酸酯共聚物、及基於丙烯腈、甲基丙烯醯 胺和丙烯酸酯之共聚物。較佳地，自交聯丙烯酸聚合物由反應性單體形成，該反應性單體包括至少一種選自甲基丙烯酸(MAA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、苯乙烯及甲基苯乙烯的單體。有利的是，自交聯聚合物係苯乙烯/丙烯酸酯共聚物。

本發明之墨水及塗料組成物通常包含大於或等於35%(w/w)的自交聯丙烯酸，以組合物中樹脂的總結合重量計。較佳地，組合物包含約3%(w/w)至約7%(w/w)的自交聯丙烯酸，以組合物中樹脂的總結合重量計。例如，本發明之組合物可包含約1%至約30%(w/w)的自交聯丙烯酸，以組合物中樹脂的總結合重量計；或約1%至約25%；或約1%至約20%；或約1%至約15%；或約1%至約10%；或約1%至約5%；或約5%至約35%；或約5%至約30%；或約5%至約25%；或約5%至約20%；或約5%至約15%；或約5%至約10%；或約10%至約35%；或約10%至約30%；或約10%至約25%；或約10%至約20%；或約10%至約15%；或約15%至約35%；或約15%至約30%；或約15%至約25%；或約15%至約20%；或約20%至約35%；或約20%至約30%；或約20%至約25%；或約25%至約35%；或約25%至約30%；或約30%至約35%。

本發明之組合物通常包含約5%(w/w)至約50%(w/w)的樹脂，以組合物的總重量計。優選地，組合物包含約15%(w/w)至約40%(w/w)的樹脂，以組合物的總重量計。例如，以組合物的總重量計，本發明之組合物可含有量(w/w)為約5%至約45%的樹脂，或約5%至約40%；或約5%至約35%；或約5%至約30%；或約5%至約25%；或約5%至約20%；或約5%至約15%；或約5%至約10%；或約10%至約50%；或約10%至約45%；或約10%至約40%；或約10%至約35%；或約10%至約30%；或約10%至約25%；或約10%至約20%；或約10%至約15%；或約15%至約50%；或約15%至約45%；或約15%至約40%；或約15%至約35%；或約15%至約30%；或約15%至約25%；或約15%至約20%；或約20%至約 50%；或約20%至約45%；或約20%至約40%；或約20%至約35%；或約20%至約25%；或約25%至約50%；或約25%至約45%；或約25%至約40%；或約25%至約35%；或約25%至約30%；或約30%至約50%；或約30%至約45%；或約30%至約40%；或約30%至約35%；或約35%至約50%；或約35%至約45%；或約35%至約40%；或約40%至約50%；或約40%至約45%；或約45%至約50%。

本發明之組合物通常含有約0.65%(w/w)至約50%(w/w)的可再生樹脂，以組合物的總重量計。例如，可再生樹脂可以以約0.65%(w/w)至約45%(w/w)的量存在，以組合物的總重量計；或約0.65%至約40%；或約0.65%至約35%；或約0.65%至約30%；或約0.65%至約25%；或約0.65%至約20%；或約0.65%至約15%；或約0.65%至約10%；或約0.65%至約5%；或約0.65%至約1%；或約1%至約50%；約佔1%至約45%；或約1%至約40%；或約1%至約35%；或約1%至約30%；或約1%至約25%；或約1%至約20%；或約1%至約15%；或約1%至約10%；或約1%至約5%；或約5%至約50%；約5%至約45%；或約5%至約40%；或約5%至約35%；或約5%至約30%；或約5%至約25%；或約5%至約20%；或約5%至約15%；或約5%至約10%；或約10%至約50%；或約10%至約45%；或約10%至約40%；或約10%至約35%；或約10%至約30%；或約10%至約25%；或約10%至約20%；或約10%至約15%；或約15%至約50%；或約15%至約45%；或約15%至約40%；或約15%至約35%；或約15%至約30%；或約15%至約25%；或約15%至約20%；或約20%至約50%；或約20%至約45%；或約20%至約40%；或約20%至約35%；或約20%至約30%；或約20%至約25%；或約25%至約50%；或約25%至約45%；或約25%至約40%；或約25%至約35%；或約25%至約30%；或約30%至約50%；或約30%至約45%；或約30%至約40%；或約30%至約35%；或約35%至約50%；或約35%至約45%；或約35%至約40%；或約40%至約50%；或約40% 至約45%；或約45%至約50%。合適的可再生樹脂包括但不限於Rokra-Kraemer提供的Erkamar 3275。

本發明之組合物通常含有約0.05%(w/w)至約20%(w/w)的自交聯丙烯酸，以組合物的總重量計。較佳地，本發明之組合物包含約3%(w/w)至約7%(w/w)的自交聯丙烯酸。例如，自交聯丙烯酸可以以約0.05%(w/w)至約15%(w/w)的量存在；或約0.05%至約10%；或約0.05%至約5%；或約0.05%至約1%；或約0.05%至約0.5%；或約0.05%至約0.1%；或約0.1%至約20%；或約0.1%至約15%；或約0.1%至約10%；或約0.1%至約5%；或約0.1%至約1%；或約0.1%至約0.5%；或約0.5%至約20%；或約0.5%至約15%；或約0.5%至約10%；或約0.5%至約5%；或約0.5%至約1%；或約1%至約20%；或約1%至約15%；或約1%至約10%；或約1%至約5%；或約5%至約20%；或約5%至約15%；或約5%至約10%；或約10%至約20%；或約10%至約15%；或約15%至約20%。

除可再生樹脂及自交聯丙烯酸外，本發明之組合物亦可進一步包含額外，不可再生，樹脂。合適的額外，不可再生，樹脂包括但不限於丙烯酸、氨基甲酸酯、乙烯基、環氧、其組合、及其類似物。本發明之組合物亦可包含非衍生自松香脂原料之馬來酸、富馬酸及聚酯樹脂，且不包含被認為是配方的可再生樹脂部分的一部分。

當存在時，額外，不可再生，樹脂係以約4%(w/w)至約8%(w/w)的量存在，以組合物的總重量計。例如，不可再生樹脂可以以約4%至約7.5%的量存在；或約4%至約7%；或約4%至約6.5%；或約4%至約6%；或約4%至約5.5%；或約4%至約5%；或約4%至約4.5%；或約4.5%至約8%；或約4.5%至約7.5%；或約4.5%至約7%；或約4.5%至約6.5%；或約4.5%至約6%；或約4.5%至約5.5%；或約4.5%至約5%；或約5%至約8%；或約5%至約7.5%或約5%至約7%；或約5%至約6.5%；或約5%至約6%；或約5%至約5.5%；或約5.5%至約8%；或約5.5%至 約7.5%；或約5.5%至約7%；或約5.5%至約6.5%；或約5.5%至約6%；或約6%至約8%；或約6%至約7.5%；或約6%至約7%；或約6%至約6.5%；或約6.5%至約8%；或約6.5%至約7.5%；或約6.5%至約7%；或約7%至約8%；或約7%至約7.5%；或約7.5%至約8%。

本發明之墨水及塗料組成物含有交聯劑非常有利，其促進可再生樹脂之交聯。合適的交聯劑包括但不限於氧化鋅、碳二亞胺、氧化銅、氧化鎂、氧化鈣、戊二醛、乙二醛、硼酸鹽、過硫酸鉀、氯化鋁、四氫氯化鈦、氯化鋅、其組合、及其類似物。較佳的交聯劑係氧化鋅及碳二亞胺。

本發明之組合物通常含有約0.5%(w/w)至約6%(w/w)的交聯劑，以組合物的總重量計。較佳地，本發明之組合物包含約3.5%(w/w)至約5.5%(w/w)的交聯劑。例如，交聯劑可以以約0.5%(w/w)至約5.5%(w/w)的量存在，以組合物的總重量計；或約0.5%至約5%；或約0.5%至約4.5%；或約0.5%至約4%；或約0.5%至約3.5%；或約0.5%至約3%；或約0.5%至約2.5%；或約0.5%至約2%；或約0.5%至約1.5%；或約0.5%至約1%；或約1%至約6%；或約1%至約5.5%；或約1%至約5%；或約1%至約4.5%；或約1%至約4%；或約1%至約3.5%；或約1%至約3%；或約1%至約2.5%；或約1%至約2%；或約1%至約1.5%；或約1.5%至約6%；或約1.5%至約5.5%；或約1.5%至約5%；或約1.5%至約4.5%；或約1.5%至約4%；或約1.5%至約3.5%；或約1.5%至約3%；或約1.5%至約2.5%；或約1.5%至約2%；或約2%至約6%；或約2%至約5.5%；或約2%至約5%；或約2%至約4.5%；或約2%至約4%；或約2%至約3.5%；或約2%至約3%；或約2%至約2.5%；或約2.5%至約6%；或約2.5%至約5.5%；或約2.5%至約5%；或約2.5%至約4.5%；或約2.5%至約4%；或約2.5%至約3.5%；或約2.5%至約3%；或約3%至約6%；或約3%至約5.5%；或約3%至約5%；或約3%至約4.5%；或約3%至約4%；或約3%至約3.5%；或約3.5%至約6%；或約3.5%至約5.5%；或約3.5%至約5%；或約3.5% 至約4.5%；或約3.5%至約4%；或約4%至約6%；或約4%至約5.5%；或約4%至約5%；或約4%至約4.5%；或約4.5%至約6%；或約4.5%至約5.5%；或約4.5%至約5%；或約5%至約6%；或約5%至約5.5%；或約5.5%至約6%。

本發明之組合物包含聚矽氧烷。聚矽氧烷可為液體或固體形式、或為乳液或分散體。較佳地，聚矽氧烷係聚矽氧烷乳液之形式。合適的聚矽氧烷包括但不限於聚二甲基矽氧烷，及其衍生物。

本發明之組合物通常包含約0.5%(w/w)至約2%(w/w)的聚矽氧烷，以組合物的總重量計。例如，聚矽氧烷可以以約0.5%(w/w)至約1.5%(w/w)的量存在，以組合物的總重量計；或約0.5%至約1%；或約1%至約2%；或約1%至約1.5%；或約1.5%至約2%

本發明之組合物可進一步包含一種或多種聚結劑。聚結劑使模的形成最佳化。聚結劑用作聚合物顆粒的臨時增塑劑，並降低聚合物乳液的最低成膜溫度(MFFT)。常用的聚結劑包括溶劑，例如酯醇、酯、及乙二醇醚。此種溶劑聚結劑的實例包括但不限於Eastman Texanol酯醇、Eastman EEH溶劑及Eastman DB溶劑。低Tg丙烯酸乳液亦可用作聚結劑。有利的是，用於本發明之聚結劑係丙烯酸乳液，通常具有低於20℃，較佳低於0℃的Tg。合適的聚結劑包括但不限於Dow Lucidene 605、DSM NeoCryl A-1125、NeoCryl A-2095、BASF Joncryl 8052及BASF Joncryl ECO 2124。

當存在時，聚結劑通常以約1%(w/w)至約2%(w/w)的量存在，以組合物的總重量計。例如，聚結劑可以以約1%(w/w)至約1.5%(w/w)的量存在，以組合物的總重量計；或約1.5%至約2%。

本發明之組合物可進一步包含著色劑。合適的著色劑包括但不限於有機或無機顏料和染料。染料包括但不限於偶氮染料，氧雜蒽染料、蔥醌染料、吖嗪染料、其組合及其類似物。有機顏料可為一種顏料或顏料之組合，例 如顏料黃第12、13、14、17、74、83、114、126、127、138、150、155、174、180、181、188；顏料紅第2、22、23、48：1、48：2、52、52：1、53、57：1、112、122、166、170、176、184、202、254、266、269；顏料橙第5、16、34、36；顏料藍第15、15：3、15：4；顏料紫第3、19、23、27；無機顏料可為下列非限制性顏料之一：氧化鐵、二氧化鈦、氧化鉻、亞鐵氰化鐵銨、氧化鐵黑，顏料黑第7及/或顏料白第6和7。亦可使用其他有機和無機顏料及染料，以及獲得所需顏色之組合。

當存在時，著色劑通常以約1%(w/w)至約2%(w/w)的量存在，以組合物的總重量計。例如，著色劑可以以約6%至約14%的量存在；或約6%至約13%；或約6%至約12%；或約6%至約11%；或約6%至約10%；或約6%至約9%；或約6%至約8%；或約6%至約7%；或約7%至約15%；或約7%至約14%；或約7%至約13%；或約7%至約12%；或約7%至約11%；或約7%至約10%；或約7%至約9%；或約7%至約8%；或約8%至約15%；或約8%至約14%；或約8%至約13%；或約8%至約12%；或約8%至約11%；或約8%至約10%；或約8%至約9%；或約9%至約15%；或約9%至約14%；或約9%至約13%；或約9%至約12%；或約9%至約11%；或約9%至約10%；或約10%至約15%；或約10%至約14%；或約10%至約13%；或約10%至約12%；或約10%至約11%；或約11%至約15%；或約11%至約14%；或約11%至約13%；或約11%至約12%；或約12%至約15%；或約12%至約14%；或約12%至約13%；或約13%至約15%；或約13%至約14%；約14%至約15%。

本發明之組合物可進一步包含用於墨水及塗料組成物中的典型添加劑。合適的添加劑包括但不限於黏合促進劑、光穩定劑、脫氣添加劑、蠟、氨、流動促進劑、消泡劑、抗氧化劑、穩定劑、表面活性劑、分散劑、增塑劑、流變添加劑、蠟、及其組合。當使用時，添加劑各自獨立地以約0.5%(w/w)至約 9%(w/w)的量被包含，以組合物的總重量計。例如，添加劑可以以約0.5%(w/w)至約8.5%(w/w)的量存在，以組合物的總重量計；或約0.5%至約8%；或約0.5%至約7%；或約0.5%至約6%；或約0.5%至約5%；或約0.5%至約4%；或約0.5%至約3%；或約0.5%至約2%；或約0.5%至約1%；或約1%至約9%；或約1%至約8%；或約1%至約7%；或約1%至約6%；或約1%至約5%；或約1%至約4%；或約1%至約3%；或約1%至約2%；或約2%至約9%；或約2%至約8%；或約2%至約7%；或約2%至約6%；或約2%至約5%；或約2%至約4%；或約2%至約3%；或約3%至約9%；或約3%至約8%；或約3%至約7%；或約3%至約6%；或約3%至約5%；或約3%至約4%；或約4%至約9%；或約4%至約8%；或約4%至約7%；或約4%至約6%；或約4%至約5%；或約5%至約9%；或約5%至約8%；或約5%至約7%；或約5%至約6%；或約6%至約9%；或約6%至約8%；或約6%至約7%；或約7%至約9%；或約7%至約8%；或約8%至約9%。

儘管本發明之墨水及塗料組成物係水基的，但可將少量有機溶劑摻入配方中。較佳地，任何有機溶劑的存在量小於或等於20%(w/w)，更較佳小於或等於10%(w/w)，最較佳小於或等於5%(w/w)，以組合物的總重量計。在某些實施例中，本發明之組合物不含任何有機溶劑。

當應用至基材並乾燥時，與先前技術不含大量可再生材料的墨水(例如丙烯酸基墨水)相比，本發明之墨水及塗料(乾燥墨水膜)優選表現出類似或改善的物理性質(例如黏合性、耐受性)。較佳的耐受性性質的實例包括對水、油脂、摩擦(摩擦)、熱、碳酸液體及人造汗液之耐受性。

實例

以下實例係說明本發明之特定態樣，並不意圖在任何方面限制其範圍，且不應如此解釋。

方法

油膜之製備

將本發明之技術清漆與含有顏料分散體(1-35%固體)之標準丙烯酸基質混合，其量使最終墨水含有65%可再生樹脂，以樹脂的總結合重量(於乾燥/固化之墨水薄膜中)計。注意，亦可通過從頭開始結合所有原料來製備墨水，而非從基質(清漆)加顏料分散體的混合中製備墨水。本發明墨水和對比墨水使用Zahn 3杯通常具有約15秒的黏度。

印刷

使用200目手動網紋輥將本發明及對比墨水印刷至標準聚乙烯塗佈的板上。

膠帶黏合

將Scotch 610膠帶施加至印刷及乾燥樣品上。在垂直於印刷表面的方向，手動拉出膠帶，緩慢拉動，接著快速拉動。一旦施加，膠帶立即被拉下。結果以墨水去除的百分比報告。

Satra濕摩擦

使用Satra摩擦測試儀(型號STM 461)，於特定負載(1.8Kg)下將液體浸泡的氈墊(26mm OD)於印刷品表面上旋轉。以水及鯊烯(人工汗液)測試印刷品。當墊以水浸泡時，結果以除去墨水的摩擦次數報告。當墊以鯊烯(即人工汗液)浸泡時，將墊旋轉30個循環，結果以除墨的百分比報告。

Sutherland摩擦測試(ASTM D5264)

使用Sutherland摩擦測試(品牌，型號？)測試印刷樣品。將測試樣品貼附於摩擦測試儀的基礎橡膠墊上。進行乾摩擦及濕摩擦試驗。

對於乾摩擦試驗，將乾氈墊貼附於摩擦試驗機之頂部(受體)橡膠墊上。摩擦測試儀設定為在4磅重量下進行100次衝程。衝程係一次來回循環。結果以墨水去除的百分比報告。

對於濕摩擦測試，將濕氈墊貼附於摩擦試驗機之頂部(受體)橡膠墊上。氈墊以水、植物油、或番茄醬中的一種濕潤。摩擦測試儀設定為在2磅重量下進行10次衝程。結果以墨水去除的百分比報告。

棉花棒摩擦

將校樣印刷面朝上放置於硬表面上。將棉花棒浸入特定液體(酒精、可樂、或檸檬水)中，接著立即於印刷品表面摩擦10次，其中每次摩擦係在一個方向上的單次摩擦。結果以墨水去除的百分比報告。

材料

Erkamar 3275：可再生馬來酸樹脂(Kraemer)(來自Kraemer的Erkamar 3300及3270亦是如此)

Joncryl 662：丙烯酸乳液，其含有50%可再生原料於固體上(BASF)

Neocryl XK14：自交聯丙烯酸乳液(DSM Coating Resins，LLC)

Joncryl 8052：苯乙烯-丙烯酸共聚物乳液(聚結劑)(BASF)

Fluxair 85S：基於植物油之液體消泡劑(Keyser & Mackay？)

DC209S：高分子量聚二甲基矽氧烷乳液(Dow；現為Xiamter)

Aquacer 531：改性聚乙烯蠟之非離子乳液

Cravallac WW1001：水基高密度聚乙烯蠟分散體

Tego Foamex 1488：聚醚矽氧烷共聚物之乳液

DynWet 800：用於水性墨水、塗料等的醇烷氧基化物潤濕劑

DPA 1480：市售玉米澱粉基墨水(Sun)

Aquathene PC1：市售標準丙烯酸基墨水(Sun)

HydroRez 3886：可再生富馬酸樹脂(Lawter)(來自Lawter的HydroRez 6200和6500亦是如此)

Reactol 5145A：可再生聚酯樹脂(Lawter)

實例1. 技術清漆配方。

根據表1中的配方製備包含自松香脂原料獲得的可再生馬來酸樹脂之清漆(清漆1)。清漆1的樹脂含量為100%可再生的。

可再生馬來酸樹脂，Erkamar 3275係得自Kraemer。亦可使用其他可再生馬來酸樹脂，例如Erkamar 3300及3270(來自Kraemer)。亦可使用其他類型可再生樹脂，例如Reactol 5145A(聚酯)及來自Lawter的HydroRez 3886、6200、及6500(富馬酸)。本發明不限於這些可再生樹脂，可使用任何合適的可再生樹脂。

根據表2中的配方製備包含50%可再生樹脂的丙烯酸清漆，清漆2。

根據表3中的配方製備包含不可再生、自交聯丙烯酸清漆，清漆3。其可以Aquathene PB4清漆獲得(Sun Chemical)。

實例2. 本發明之墨水1至3。

根據表4中的配方製備本發明之墨水1至3。使用的顏料係黃13、橙34、紅122、紅184、紅266、黑15：3、紫23、綠7及藍15：3。

wt%：以百分比(w/w)表示之材料量，以組合物的總重量計

%RS：配方中樹脂固體之百分比，以組合物的總重量計

%RNW：材料中可再生樹脂之百分比

總%RNW：每種材料的[(%RS)x(%RNW)]之和除以總%RS，接著乘以100

墨水1至墨水3及二種對比墨水的性質如上述測試。對比墨水1(對比例1)係商用自Sun Chemical(Aquathene PC1)之不含可再生材料的標準丙烯酸基墨水。對比墨水2(對比例2)係商用自Sun Chemical(DPA 1480)之玉米澱粉基墨水。結果如表5所示。

表5之數據表明，含有可再生松香脂樹脂之本發明墨水表現與不含可再生材料之標準丙烯酸墨水相同或更好，且通常比基於作為黏合劑的可再生玉米澱粉之墨水表現更好。

實例3. 從配方中除去特定組分之效果。

墨水1A至1C與墨水1類似地製備，除不包括特定組分。墨水1A與墨水1類似地製備，除不包括自交聯丙烯酸乳液。墨水1B與墨水1類似地製備，除不包含聚矽氧烷。墨水1C與墨水1類似地製備，除不包含氧化鋅。墨水如上述被測試。結果如表6所示。

表6之數據表明，當墨水中存在所有四種申請專利範圍所要求之組分(可再生樹脂、自交聯丙烯酸、交聯劑及聚矽氧烷)時，墨水表現更好。

實例4. 使用富馬酸及聚酯可再生樹脂製備之墨水4及5。

黃墨水4及5與墨水1類似地製備，除使用不同的可再生樹脂代替清漆1(馬來酸樹脂)。於墨水4中，可再生樹脂係HydroRez 3886，一種可再生富馬酸樹脂(來自Lawter)。墨水5含有Reactol 5145A，一種可再生聚酯樹脂(來自Lawter)。

油墨4及5如上述被測試，並與油墨1比較。結果顯示於表7中。

表7數據顯示可再生富馬酸或聚酯樹脂與可再生馬來酸樹脂一樣好。

本發明已被詳細描述，包括其較佳實施例。然而，應當理解，所屬技術領域中具通常知識者於考慮本公開內容後，可對本發明進行修改及/或改進，這些皆屬於本發明之範圍及精神。

Claims (15)

1. 一種水基墨水或塗料組成物，其包含：a)一種或多種可再生樹脂，其中至少一種可再生樹脂係為可再生松香脂；b)一種或多種自交聯丙烯酸；c)一種或多種交聯劑，其選自由下列所組成之群組：氧化鋅、碳二亞胺、氧化銅、氧化鎂、氧化鈣、戊二醛、乙二醛、過硫酸鉀、氯化鋁、四氫氯化鈦、氯化鋅及其任意組合；及d)聚矽氧烷；e)0%(w/w)至15%(w/w)之一或多種著色劑，以水基墨水或塗料組成物的總重量計；其中以該水基墨水或該塗料組成物中的樹脂含量的總重量計，該一種或多種可再生樹脂之含量等於或大於65%(w/w)；其中以該水基墨水或該塗料組成物的總重量計，該樹脂之含量為5%(w/w)至50%(w/w)。
2. 如請求項1所述之水基墨水或塗料組成物，其中該可再生松香脂包含一種或多種馬來酸樹脂、一種或多種富馬酸樹脂、一種或多種聚酯樹脂、或其組合。
3. 如請求項1所述之水基墨水或塗料組成物，其中以該水基墨水或該塗料組成物的總重量計，該自交聯丙烯酸以0.05%(w/w)至20%(w/w)之含量存在。
4. 如請求項1所述之水基墨水或塗料組成物，其中該交聯劑選自由下列所組成之群組：氧化鋅、碳二亞胺、及其組合。
5. 如請求項1所述之水基墨水或塗料組成物，其中至少一種交聯劑係為氧化鋅。
6. 如請求項1所述之水基墨水或塗料組成物，其中以該水基墨水或該塗料組成物的總重量計，該交聯劑以0.5%(w/w)至6%(w/w)之含量存在。
7. 如請求項1所述之水基墨水或塗料組成物，其中該聚矽氧烷係為聚矽氧烷乳液之形式。
8. 如請求項1所述之水基墨水或塗料組成物，其中以該水基墨水或該塗料組成物的總重量計，該聚矽氧烷以0.5%(w/w)至2%(w/w)之含量存在。
9. 如請求項1所述之水基墨水或塗料組成物，包含6%(w/w)至15%(w/w)之一種或多種著色劑。
10. 如請求項1所述之水基墨水或塗料組成物，其進一步包含一種或多種選自由下列所組成之群組的添加劑：黏合促進劑、光穩定劑、脫氣添加劑、蠟、氨、流動促進劑、消泡劑、抗氧化劑、穩定劑、表面活性劑、分散劑、增塑劑、流變添加劑、蠟、及其組合。
11. 如請求項1所述之水基墨水或塗料組成物，其進一步包含一種或多種聚結劑。
12. 如請求項11所述之水基墨水或塗料組成物，其中該聚結劑包含玻璃轉化溫度(Tg)低於20℃之丙烯酸。
13. 一種基材，其包含如請求項1所述之水基墨水或塗料組成物。
14. 一種物件，包含如請求項13所述之基材，其中該物 件係為包裝物件或飲料杯。
15. 如請求項14所述之物件，其中該包裝物件適用於食品包裝應用。