CN107001835A - 水性油墨 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种水性油墨以及使用该水性油墨的喷墨记录方法,所述水性油墨吐出性优异,即使在印刷于低吸水性的记录介质的情况下,也能抑制干燥过程中的油墨的点径的缩小,可得到均匀性优异的图像。该水性油墨含有颜料、水不溶性聚合物、HLB为0以上且5以下的炔二醇类的非离子表面活性剂(A)、HLB为6以上且20以下的非离子表面活性剂(B)、25℃时的动态粘度为30mm2/s以上且190mm2/s以下的聚醚改性硅酮(C)和有机溶剂(D),有机溶剂(D)的沸点的加权平均值为150℃以上且230℃以下。

Description

水性油墨
技术领域
本发明涉及一种水性油墨、以及使用该水性油墨的喷墨记录方法。
背景技术
水性油墨作为柔性版印刷用、凹版印刷用、喷墨记录用的油墨被广泛使用。
喷墨记录方式为从非常微细的喷嘴中将油墨液滴直接吐出于记录介质并使其附着而得到文字或图像的记录方式。该方式具有众多的优点,如全彩色化容易且廉价、可以使用普通纸作为记录介质、相对于被印刷物为非接触的,因此普及显著。
最近,为了对印刷物赋予耐候性或耐水性,在喷墨记录方式中采用的喷墨记录用油墨中使用颜料作为着色剂并使用树脂微粒作为粘合剂。
另外,在喷墨记录用水性油墨中,为了使其适合用于喷嘴头,进一步为了得到印刷物的高品质,而使用表面活性剂或有机溶剂。
例如,在日本专利文献特表2006-524269号(专利文献1)中公开了一种喷墨用油墨,其含有具有特定的容积密度和特定的表面介电常数的胶乳微粒、并且含有有效量的吸附于该胶乳微粒的表面的表面活性剂,其具有优异的分散稳定性和印刷适用性。
在日本专利文献特开2009-155568号(专利文献2)中公开了一种喷墨用记录用水分散体的制造方法,其中,将含有着色剂、在聚合物颗粒中含有非离子性有机化合物、水溶性表面活性剂、及水的混合物在40℃以上进行加热处理,含有该水分散体的喷墨用记录用水性油墨具有优异的吐出性。
在日本专利文献特开2006-282759号(专利文献3)中公开了一种油墨组合物,其含有包含颜料且可以将该颜料分散于油墨组合物中的水不溶性乙烯基聚合物颗粒、表面活性剂和水,并且该表面活性剂以特定的重量比含有炔二醇和炔二醇的环氧乙烷加成物,其对于普通纸的显色性和对于光泽纸的光泽性优异、且具有优异的吐出稳定性等。
在日本专利文献特开2011-195763号(专利文献4)中公开了一种水性油墨组合物,其中至少含有水不溶性的着色剂、HLB值为4.2~8.0的二醇醚类、碳原子数为4~8的1,2-烷基二醇类、树脂颗粒、水、以及硅酮系表面活性剂和/或炔二醇类表面活性剂,其对于油墨非吸收性或低吸收性的记录介质能够形成具有优异的印刷品质和耐擦性的图像。
在日本专利文献特开2006-206688号(专利文献5)中公开了一种组合物,其为含有颜料、水溶性有机溶剂和渗透剂的喷墨记录用油墨组合物,其中,作为水溶性有机溶剂含有1,2-链烷二醇及二醇的碳原子数为3以上的烷基醚衍生物,作为渗透剂含有特定的聚硅氧烷系表面活性剂及特定的炔二醇类表面活性剂,其能够抑制记录图像中的彩虹斑的产生。
在日本专利文献特开2006-282810号(专利文献6)中公开了一种油墨组合物,其含有由2种以上的喹吖啶酮系化合物构成的固溶体颜料、聚醚改性聚二甲基硅氧烷化合物和水,其能够实现高显色图像,并且具有优异的吐出稳定性等。
在日本专利文献特开2015-124238号(专利文献7)中公开了一种喷墨记录用油墨组合物,其为含有炔二醇类表面活性剂3种以上、色材和水的油墨组合物,其中,炔二醇类表面活性剂的含量的合计相对于油墨组合物的总质量为0.1~3质量%,其能够高速记录具有优异的画质和定影性的图像。
另一方面,除了对于上述现有的普通纸、以及被称为复写纸的高吸水性记录介质的印刷之外,正在谋求对于在胶版涂层纸那样的低吸水性的涂层纸、或用聚氯乙烯树脂、聚丙烯树脂、聚酯树脂等非吸水性的合成树脂膜进行了表面处理的用于商业印刷的记录介质的印刷。
发明内容
本发明涉及一种水性油墨,其含有:颜料、水不溶性聚合物、HLB为0以上且5以下的炔二醇类的非离子表面活性剂(A)、HLB为6以上且20以下的非离子表面活性剂(B)、25℃时的动态粘度为30mm2/s以上且190mm2/s以下的聚醚改性硅酮(C)和具有特定的沸点的有机溶剂(D)。
具体实施方式
在上述专利文献1~7中所记载的水性油墨中,在对于记录介质、特别是对于油墨非吸收性或低吸收性的记录介质,在油墨的干燥过程中有时存在油墨的点径缩小的问题,在干燥后的图像的均匀性方面并不能让人充分满足。
本发明涉及一种水性油墨、以及使用该水性油墨的喷墨记录方法,所述水性油墨吐出性优异,即使在印刷于低吸水性的记录介质的情况下,也能抑制干燥过程中的油墨的点径的缩小,能够得到均匀性优异的图像。
本发明者们发现:含有颜料、水不溶性聚合物、HLB值不同的2种非离子表面活性剂(A)和(B)、具有特定的动态粘度的聚醚改性硅酮(C)和具有特定的沸点的有机溶剂(D)的水性油墨可以解决上述技术问题。
即,本发明涉及以下的[1]及[2]。
[1]一种水性油墨,其中,含有颜料、水不溶性聚合物、HLB为0以上且5以下的炔二醇类的非离子表面活性剂(A)、HLB为6以上且20以下的非离子表面活性剂(B)、25℃时的动态粘度为30mm2/s以上且190mm2/s以下的聚醚改性硅酮(C)和有机溶剂(D),有机溶剂(D)的沸点的加权平均值为150℃以上且230℃以下。
[2]一种喷墨记录方法,其中,使用所述[1]的水性油墨记录于记录介质,该记录介质和纯水的接触时间100毫秒中的该记录介质的吸水量为0g/m2以上且10g/m2以下。
根据本发明,可以提供一种水性油墨、以及使用该水性油墨的喷墨记录方法,所述水性油墨吐出性优异,即使在印刷于记录介质、特别低吸水性的记录介质的情况下,也能够抑制在干燥过程中的油墨的点径的缩小,从而能够得到均匀性优异的图像。
另外,在本发明中,“低吸水性”为包含对于水和/或油墨的低吸水性及非吸水性的概念,更具体而言,是指:记录介质和纯水的接触时间100毫秒中的该记录介质的吸水量为0g/m2以上且10g/m2以下。
[水性油墨]
本发明的水性油墨的特征在于,含有颜料、水不溶性聚合物、HLB为0以上且5以下的炔二醇类的非离子表面活性剂(A)(以下,也简称为“非离子表面活性剂(A)”)、HLB为6以上且20以下的非离子表面活性剂(B)(以下,也简称为“非离子表面活性剂(B)”)、25℃时的动态粘度为30mm2/s以上190mm2/s以下的聚醚改性硅酮(C)(以下,也简称为“聚醚改性硅酮(C)”)和有机溶剂(D),有机溶剂(D)的沸点的加权平均值为150℃以上且230℃以下。
本发明的水性油墨吐出性优异,即使在印刷于低吸水性的记录介质的情况下,也能抑制在干燥过程中的油墨的点径(dot diameter)的缩小,能够得到均匀性优异的图像,因此,本发明的水性油墨优选用作喷墨记录用的水性油墨,也可以用作柔性版印刷用以及凹版印刷用的油墨。
另外,“水性”是指:在油墨中所含的介质中占最大比例的是水,也存在作为介质而仅含有水的情况,也包含介质为水和一种以上的有机溶剂的混合溶剂的情况。
本发明的水性油墨发挥如下效果,即,其吐出性优异,即使在印刷于低吸水性的记录介质的情况下,也能够抑制在干燥过程中的油墨的点径的缩小,能够得到均匀性优异的图像,虽然发明人尚不清楚能够发挥这些效果的理由,但发明人认为其理由如下。
喷墨记录(印刷)于低吸水性的记录介质时,水性油墨不被记录介质吸收而成为液滴并滞留于记录介质上。而且推测:HLB为0以上且5以下的炔二醇类的非离子表面活性剂(A)使水性油墨的表面张力降低,促进记录介质上的液滴的扩张,离子液滴中的聚醚改性硅酮(C)在润湿扩散之后的液滴的表面进行取向,由此抑制在干燥过程中的液滴的点径的收缩。发明人认为,聚醚改性硅酮(C)的动态粘度是进行润湿扩散、在干燥过程中向液滴表面进行取向的指标。而且,发明人推测:HLB为6以上且20以下的非离子表面活性剂(B)使非离子表面活性剂(A)和聚醚改性硅酮(C)在水性油墨中稳定地分散。另外,发明人认为:通过含有具有特定的HLB的非离子表面活性剂(A)和(B)以及具有特定的动态粘度的聚醚改性硅酮(C),引起向喷嘴表面的表面活性剂的浓缩,可以抑制水性油墨的干燥,因此,得到优异的吐出性。
进一步,发明人认为:通过含有有机溶剂(D),用喷墨记录方法印刷于低吸水性的记录介质时的点的扩张引起的图像均匀性提高,防止喷墨喷嘴中的油墨的干燥,从而提高了吐出性。
<水性油墨>
本发明的水性油墨含有颜料、水不溶性聚合物、非离子表面活性剂(A)、非离子表面活性剂(B)、聚醚改性硅酮(C)和有机溶剂(D)。
以下,对本发明中所使用的各成分进行说明。
<颜料>
在本发明的水性油墨中,从提高印刷物的耐水性、耐候性的观点出发,作为着色剂而使用颜料。对颜料没有特别限制,可以以(i)自分散型颜料、(ii)用水溶性聚合物进行了分散的颜料、(iii)含有颜料的水不溶性聚合物颗粒等形态使用。其中,优选将颜料以(iii)含有颜料的水不溶性聚合物颗粒的形态使用。另外,在使用(i)自分散型颜料或(ii)用水溶性聚合物进行了分散的颜料作为颜料的情况下,作为用于本发明的油墨的水不溶性聚合物,可以使用后述的水不溶性聚合物颗粒Q。
本发明中所使用的颜料可以为无机颜料及有机颜料的任一种。另外,根据需要,也可以将这些颜料与体质颜料并用。
作为无机颜料,可举出例如:炭黑、金属氧化物、金属硫化物、金属氯化物等。其中,特别是在黑色水性油墨中,优选炭黑。作为炭黑,可举出炉法炭黑、热裂法炭黑、乙炔黑、槽法炭黑等。
作为有机颜料,可举出例如:偶氮颜料、二偶氮颜料、酞菁颜料、喹吖啶酮颜料、异吲哚啉酮颜料、二噁嗪颜料、苝颜料、紫环酮颜料、硫靛颜料、蒽醌颜料、喹酞酮颜料等。对于色相没有特别限定,可以使用黄、品红、青、蓝、红、橙、绿等彩色颜料中的任意种。
作为优选的有机颜料的具体例,可举出选自C.I.颜料黄、C.I.颜料红、C.I.颜料橙、C.I.颜料紫、C.I.颜料蓝、及C.I.颜料绿中的1种以上的各型号制品。
作为体质颜料,可举出二氧化硅、碳酸钙、滑石等。
上述的颜料可以单独使用或混合2种以上而使用。
从在印刷于高吸水性的介质时提高印刷浓度的观点、以及在印刷于低吸水性的记录介质时加快纸面上的干燥性、并且提高印刷浓度的观点出发,水性油墨中的颜料的含量优选为1质量%以上,更优选为2质量%以上,进一步优选为3质量%以上。另外,从降低溶剂挥发时的油墨粘度、抑制印刷于低吸水性的记录介质时的干燥过程中的油墨的点径的缩小、得到均匀性优异的图像的观点、提高印刷浓度的观点、且提高水性油墨的保存稳定性及吐出性的观点出发,优选为15质量%以下,更优选为10质量%以下,进一步优选为6质量%以下。颜料可以作为水分散体使用,将颜料水分散体配合于水性油墨时其配合量可以以颜料的含量成为上述范围的方式确定。
(i)自分散型颜料
可以在本发明中使用的自分散型颜料是指:通过将亲水性官能团(羧基或磺酸基等阴离子性亲水基、或季铵基等阳离子性亲水基)的1种以上直接、或经由碳原子数为1~12的亚烷基(alkanediyl)等其它原子团而结合于颜料的表面,从而可以在不使用表面活性剂或树脂的情况下分散于水性介质中的颜料。为了使颜料成为自分散型颜料,例如将需要量的亲水性官能团通过常规方法化学结合于颜料表面上即可。作为自分散型颜料的市售品,可举出:CAB-O-JET 200、CAB-O-JET 300、CAB-O-JET 352K、CAB-O-JET 250C、CAB-O-JET260M、CAB-O-JET 270Y、CAB-O-JET 450C、CAB-O-JET 465M、CAB-O-JET 470Y、CAB-O-JET480V(Cabot公司制)或BONJET CW-1、BONJET CW-2(Orient化学工业株式会社制)、Aqua-Black162(东海碳株式会社制)、SDP-100、SDP-1000、SDP-2000(SENSIENT公司制)等。自分散型颜料优选作为分散于水中的水分散体使用。
(ii)用水溶性聚合物进行了分散的颜料
用水溶性聚合物进行了分散的颜料优选为将所述颜料用水溶性聚合物进行了分散的水分散体。作为水溶性聚合物,可举出例如包含丙烯酸或甲基丙烯酸的、具有羧基的共聚物。作为可以使用的水溶性聚合物的市售品,可举出JONCRYL 67、JONCRYL 678、JONCRYL683、JONCRYL 60J等。
用水溶性聚合物进行了分散的颜料优选以含有颜料的水分散体的形态使用,该含有颜料的水分散体是在溶解有水溶性聚合物的水中添加颜料并施加剪切应力来进行分散的。作为施加剪切应力的手段,可举出例如:辊磨机、捏合机等的混练机、微流化器(Microfluidizer,Microfluidics公司制)等高压均质机、油漆搅拌器(paint shaker)、砂磨机(beads mill)等介质式分散机。作为市售的介质式分散机,可举出Ultra Apex Mill(寿工业株式会社制)、PicoMill(浅田铁工株式会社制)等。也可以将多个这些装置组合起来使用。
(iii)含有颜料的水不溶性聚合物颗粒
从印刷于低吸水性的记录介质时的定影性的观点出发,本发明的水性油墨优选含有水不溶性聚合物颗粒。通过本发明的油墨中所含的非离子表面活性剂(A)、非离子表面活性剂(B)和聚醚改性硅酮(C),不溶性聚合物颗粒在水性油墨中的分散稳定性得到提高,成为吐出性优异的油墨。作为水不溶性聚合物颗粒的优选的一个方式,从印刷于低吸水性的记录介质时的定影性的观点出发,颜料和水不溶性聚合物更优选以含有颜料的水不溶性聚合物颗粒(以下,也称为“含颜料的聚合物颗粒P”)的形态使用。
对于含颜料的聚合物颗粒P的形态没有特别限制,只要至少由颜料和水不溶性聚合物p形成颗粒即可。例如,包括:颜料被内包于该水不溶性聚合物p中的颗粒形态、颜料被均匀地分散在该水不溶性聚合物p中的颗粒形态、颜料在该水不溶性聚合物颗粒p的表面露出的颗粒形态、以及这些的混合物的形态。
(水不溶性聚合物p)
构成含颜料的聚合物颗粒P的水不溶性聚合物p具有作为分散剂的功能(其用于使颜料分散于水性介质中,并稳定地维持分散)和作为相对于记录介质的定影剂的功能。
在此,水不溶性聚合物是指:使在105℃下干燥2小时达到恒量的聚合物溶解于水时,不溶解于水而发生沉淀的、或被检测到粒径的聚合物,其为观测到优选20nm以上、更优选50nm以上的粒径的聚合物。在水不溶性聚合物为阴离子性聚合物的情况下,其溶解性的判断是在将聚合物的阴离子性基团用氢氧化钠进行100%中和的状态下进行的。
作为本发明中使用的聚合物,可举出聚酯、聚氨酯、乙烯基系聚合物等,从提高油墨的保存稳定性的观点出发,优选通过乙烯基单体(乙烯基化合物(vinyl compound)、亚乙烯基化合物(vinylidene compound)、次亚乙烯基化合物(vinylene compound))的加成聚合而得到的乙烯基系聚合物。
水不溶性聚合物p优选为含有选自源自离子性单体(p-1)的构成单元、源自具有芳香族环的疏水性单体(p-2)的构成单元、及源自后述的式(1)表示的亲水性非离子性单体(p-3)的构成单元中的1种以上的乙烯基系聚合物,更优选含有这些构成单元中的2种以上,进一步优选含有所述3种。
水不溶性聚合物p例如可以通过公知的方法对离子性单体(p-1)、具有芳香族环的疏水性单体(p-2)、及后述的式(1)表示的亲水性非离子性单体(p-3)进行加成聚合而得到。
[离子性单体(p-1)]
在后述的“含颜料的聚合物颗粒P的水分散体”(以下,也称为“颜料水分散体”)的制造时,从提高颜料水分散体的分散稳定性及水性油墨的保存稳定性的观点出发,将离子型单体(p-1)用作水不溶性聚合物p的单体成分。
作为离子型单体(p-1),可举出阴离子型单体及阳离子型单体,从提高颜料水分散体的分散稳定性及水性油墨的保存稳定性的观点、及提高吐出性的观点出发,优选阴离子型单体。另外,在离子型单体中,包含虽然在酸、胺化合物等中性中不是离子型的单体、但是在酸性或碱性的条件下成为离子型的单体。
作为阴离子型单体,可举出选自羧酸单体、磺酸单体、磷酸单体等中的1种以上。
作为羧酸单体,可举出丙烯酸、甲基丙烯酸、丁烯酸、衣康酸、马来酸、富马酸、柠康酸、2-甲基丙烯酰氧基甲基琥珀酸等。
作为磺酸单体,可举出:苯乙烯磺酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸、3-磺基丙基(甲基)丙烯酸酯等。
作为磷酸单体,可举出:乙烯基磺酸、乙烯基磷酸酯、双(甲基丙烯氧基乙基)磷酸酯、二苯基-2-丙烯酰氧基乙基磷酸酯、二苯基-2-甲基丙烯酰氧基乙基磷酸酯等。
在上述阴离子型单体中,从提高颜料水分散体的分散稳定性及水性油墨的保存稳定性的观点出发,优选羧酸单体,更优选丙烯酸及甲基丙烯酸,进一步优选甲基丙烯酸。
另外,(甲基)丙烯酸酯是指选自甲基丙烯酸酯及丙烯酸酯中的1种以上。以下也同样。
作为阳离子型单体,可举出选自含不饱和叔胺的乙烯基单体及含不饱和铵盐的乙烯基单体中的1种以上。
作为含不饱和叔胺的单体,可举出:(甲基)丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯、(甲基)丙烯酸N,N-二甲氨基丙酯、(甲基)丙烯酸N,N-二乙氨基乙酯、N,N-二甲氨基丙基(甲基)丙烯酰胺、N,N-二甲基芳基胺、乙烯基吡咯烷酮、2-乙烯基吡啶、4-乙烯基吡啶、2-甲基-6-乙烯基吡啶、5-乙基-2-乙烯基吡啶等。
作为含不饱和铵盐的单体,可举出:N,N-二甲氨基乙基(甲基)丙烯酸酯季铵、N,N-二乙氨基乙基(甲基)丙烯酸酯季铵、N,N-二甲氨基丙基(甲基)丙烯酸酯季铵等。
在阳离子型单体中,优选(甲基)丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯、N,N-二甲氨基丙基(甲基)丙烯酰胺及乙烯基吡咯烷酮。
[具有芳香族环的疏水性单体(p-2)]
从提高颜料水分散体的分散稳定性及水性油墨的保存稳定性的观点、通过在水性油墨的干燥时抑制增粘而提高吐出性的观点出发,使用具有芳香族环的疏水性单体(p-2)。
作为具有芳香族环的疏水性单体(p-2),可举出选自苯乙烯系单体、含芳香族基团的(甲基)丙烯酸酯、及苯乙烯系大分子单体(macromonomer)中的1种以上。
作为苯乙烯系单体,从与上述同样的观点出发,优选苯乙烯、2-甲基苯乙烯,更优选苯乙烯。
作为含芳香族基团的(甲基)丙烯酸酯,从与上述同样的观点出发,优选(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸苯氧基乙酯,更优选(甲基)丙烯酸苄酯。
苯乙烯系大分子单体为在单末端具有聚合性官能团的数均分子量500以上且100,000以下的化合物,从与上述同样的观点出发,数均分子量优选为1,000以上,更优选为2,000以上,进一步优选为3,000以上,而且,优选为10,000以下,更优选为9,000以下,进一步优选为8,000以下。另外,数均分子量是通过使用含有1mmol/L的十二烷基二甲胺的氯仿作为溶剂的凝胶渗透色谱法、使用聚苯乙烯作为标准物质所测定的值。
作为商业上可以获得的苯乙烯系大分子单体,可举出AS-6(S)、AN-6(S)、HS-6(S)(东亚合成株式会社的商品名)等。
作为具有芳香族环的疏水性单体(p-2),从与上述同样的观点出发,更优选选自苯乙烯系单体、含芳香族基团的(甲基)丙烯酸酯、及苯乙烯系大分子单体中的2种以上的并用,进一步优选苯乙烯和苯乙烯系大分子单体的并用、或(甲基)丙烯酸苄酯和苯乙烯系大分子单体的并用。
[式(1)表示的亲水性非离子性单体(p-3)]
从提高颜料水分散体的分散稳定性及水性油墨的保存稳定性的观点、通过抑制水性油墨干燥时的增粘而提高吐出性的观点出发,使用式(1)表示的亲水性非离子性单体(p-3)。
(式中,R1表示氢原子或甲基,R2表示氢原子、碳原子数为1以上且20以下的烷基、或未取代苯基或氢原子被碳原子数1以上且9以下的烷基取代的苯基,m表示平均加成摩尔数、为2以上且100以下的数。)
上述式(1)中,R1为氢原子或甲基,从提高颜料水分散体的分散稳定性及水性油墨的保存稳定性的观点出发,优选甲基。
从提高颜料水分散体的分散稳定性及水性油墨的保存稳定性的观点出发,R2优选氢原子、碳原子数为1以上且20以下的烷基,更优选碳原子数1以上且10以下的烷基,进一步优选碳原子数1以上且3以下的烷基,更进一步优选甲基。
上述式(1)中,从提高水性油墨的保存稳定性及吐出性的观点出发,m优选为2以上,更优选为3以上,进一步优选为4以上,而且,m优选为50以下,更优选为20以下,进一步优选为10以下。
作为上述式(1)表示的单体(p-3),可举出选自聚乙二醇单(甲基)丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇单(甲基)丙烯酸酯、辛氧基聚乙二醇单(甲基)丙烯酸酯、及硬脂酰氧基聚乙二醇单(甲基)丙烯酸酯等中的1种以上,更优选甲氧基聚乙二醇单(甲基)丙烯酸酯。
作为商业上可以获得的式(1)表示的单体的具体例,可举出:NK Ester M-20G、NKEster M-23G、NK Ester M-40G、NK Ester M-60G、NK Ester M-90G、NK Ester M-230G、NKEster M-450G、NK Ester M-900G(以上,新中村化学工业株式会社制)、BLEMMER PME-200(日本油脂株式会社制)、LIGHT ESTER MTG、LIGHT ESTER 041MA(以上,日本共荣社化学株式会社制)等。
所述单体(p-1)、(p-2)及(p-3)分别可以单独使用或混合2种以上而使用。
本发明中所使用的水不溶性聚合物p可以在不损害本发明的目的的范围内含有源自除所述的单体(p-1)、(p-2)及(p-3)以外的单体的构成单元。
作为其它单体,可举出(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯等碳(甲基)丙烯酸烷基(该烷基的原子数为1~22)酯、(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯、(甲基)丙烯酸3-羟基丙酯等(甲基)丙烯酸羟基烷基酯及在单末端具有聚合性官能团的有机聚硅氧烷等硅酮系大分子单体等。
就制造水不溶性聚合物p时的所述单体(p-1)、(p-2)及(p-3)的单体混合物(以下,也简称为“单体混合物”)中的含量(作为未中和量的含量。以下相同)、或水不溶性聚合物p中的源自所述单体(p-1)、(p-2)及(p-3)成分的构成单元的含量而言,从提高颜料水分散体的分散稳定性及水性油墨的保存稳定性的观点、通过抑制水性油墨干燥时的增粘而提高吐出性的观点出发,如下所述。
含有离子性单体(p-1)的情况下,其含量优选为3质量%以上,更优选为5质量%以上,进一步优选为8质量%以上,更进一步优选为10质量%以上,而且,优选为40质量%以下,更优选为30质量%以下,进一步优选为25质量%以下,更进一步优选为20质量%以下。
含有具有芳香族环的疏水性单体(p-2)的情况下,其含量优选为15质量%以上,更优选为30质量%以上,进一步优选为37质量%以上,更进一步优选为45质量%以上,而且,优选为84质量%以下,更优选为80质量%以下,进一步优选为74质量%以下,更进一步优选为70质量%以下。
另外,含有苯乙烯系大分子单体作为单体(p-2)的情况下,苯乙烯系大分子单体优选与苯乙烯系单体和/或含芳香族基团的(甲基)丙烯酸酯等除单体(p-2)以外的单体并用。苯乙烯系大分子单体的含量优选为5质量%以上,更优选为15质量%以上,进一步优选为20质量%以上,而且,优选为40质量%以下,更优选为35质量%以下,进一步优选为30质量%以下。
含有亲水性非离子性单体(p-3)的情况下,其含量优选为13质量%以上,更优选为15质量%以上,进一步优选为18质量%以上,更进一步优选为20质量%以上,而且,优选为45质量%以下,更优选为40质量%以下,进一步优选为38质量%以下,更进一步优选为35质量%以下。
另外,含有单体(p-1)、(p-2)及(p-3)的情况下,从提高颜料水分散体的分散稳定性及水性油墨的保存稳定性的观点出发,[(p-1)成分/[(p-2)成分+(p-3)成分]]的质量比优选为0.03以上,更优选为0.05以上,进一步优选为0.10以上,而且,优选为0.50以下,更优选为0.40以下,进一步优选为0.30以下。
(水不溶性聚合物p的制造)
水不溶性聚合物p通过利用公知的聚合法使所述单体混合物进行共聚而制造。作为聚合法,优选溶液聚合法。
对溶液聚合法中使用的有机溶剂a没有特别的限制,从提高后述的颜料水分散体的生产率的观点出发,优选选自碳原子数为4以上且8以下的酮、醇、醚及酯中的1种以上的化合物,更优选碳原子数为4以上且8以下的酮,进一步优选甲乙酮。
在聚合时,可以使用聚合引发剂或聚合链转移剂。作为聚合引发剂,更优选偶氮化合物,更优选2,2’-偶氮双(2,4-二甲基戊腈)等。作为聚合链转移剂,优选硫醇类,更优选2-巯基乙醇等。
优选的聚合条件根据聚合引发剂的种类等而不同,聚合温度优选为50℃以上且90℃以下,聚合时间优选为1小时以上且20小时以下。另外,聚合气氛优选为氮气气氛、氩气等惰性气体气氛。
聚合反应结束后,可以通过再沉淀、馏除溶剂等公知的方法从反应溶液中分离出所生成的聚合物。另外,对于得到的聚合物而言,可以通过再沉淀、膜分离、色谱法、萃取法等除去未反应的单体等。
对于水不溶性聚合物p而言,从提高颜料水分散体的生产率的观点出发,为了将含有的有机溶剂a用作后述的有机溶剂b,优选不除去在聚合反应中所使用的溶剂而直接以聚合物溶液的形式使用。
从提高颜料水分散体的生产率的观点出发,水不溶性聚合物p溶液的固体成分浓度优选为25质量%以上,更优选为30质量%以上,而且,优选为60质量%以下,更优选为50质量%以下,进一步更优选为45质量%以下。
从提高颜料水分散体的分散稳定性及水性油墨的保存稳定性的观点出发,本发明中使用的水不溶性聚合物p的重均分子量优选为10,000以上,更优选为15,000以上,进一步优选为20,000以上,更进一步优选为30,000以上。另外,从提高颜料水分散体的分散稳定性及水性油墨的保存稳定性的观点、通过抑制水性油墨干燥时的增粘而提高吐出性的观点出发,优选为150,000以下,更优选为100,000以下。另外,水不溶性聚合物p的重均分子量可以通过实施例中记载的方法进行测定。
[含颜料的聚合物颗粒P的制造]
从提高水性油墨的生产率的观点出发,含颜料的聚合物颗粒P优选制成含颜料的聚合物颗粒P的水分散体(颜料水分散体)。
颜料水分散体可以通过具有以下的工序(1)及工序(2)的方法而得到。
工序(1):对含有水不溶性聚合物p、有机溶剂b、颜料、及水的混合物(以下,也称为“颜料混合物”)进行分散处理,得到分散处理物的工序。
工序(2):从工序(1)中得到的分散处理物中除去所述有机溶剂b,得到颜料水分散体的工序。
<工序(1)>
工序(1)为对含有水不溶性聚合物p、有机溶剂b、颜料、及水的混合物(颜料混合物)进行分散处理、得到分散处理物的工序。
工序(1)中,首先,优选对水不溶性聚合物p、有机溶剂b、颜料、水、以及根据需要而加入的中和剂和表面活性剂等进行混合,得到颜料混合物。对加入的顺序没有限制,优选依次加入水不溶性聚合物p、有机溶剂b、中和剂、水、及颜料。
(有机溶剂b)
对工序(1)中使用的有机溶剂b没有特别限制,优选碳原子数为1以上且3以下的脂肪族醇、碳原子数为4以上且8以下的酮类、醚类、酯类等,从提高对颜料的润湿性、水不溶性聚合物p的溶解性、及水不溶性聚合物p对颜料的吸附性的观点出发,更优选碳原子数为4以上且8以下的酮,进一步优选甲乙酮、甲基异丁基酮,更进一步优选甲乙酮。
用溶液聚合法合成水不溶性聚合物p的情况下,也可以直接使用聚合中使用的剂。
从提高对颜料的润湿性、及水不溶性聚合物p对颜料的吸附性的观点出发,相对于有机溶剂b的水不溶性聚合物p的质量比[水不溶性聚合物p/有机溶剂b]优选为0.10以上,更优选为0.15以上,进一步优选为0.20以上,而且,优选为0.70以下,更优选为0.60以下,进一步优选0.50以下。
(中和剂)
在本发明中,从提高颜料水分散体的分散稳定性及水性油墨的保存稳定性、吐出性的观点出发,可以使用中和剂。使用中和剂的情况下,优选以颜料水分散体的pH成为优选7以上、更优选7.5以上的方式、而且以pH成为优选11以下、更优选9.5以下的方式进行中和。
作为中和剂,可举出碱金属的氢氧化物、氨、有机胺等。
作为碱金属的氢氧化物,可举出氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化铯,优选氢氧化钠。
作为有机胺,可举出三甲胺、乙胺、二乙胺、三乙胺、三乙醇胺等。
从提高颜料水分散体的分散稳定性及水性油墨的保存稳定性、吐出性的观点出发,中和剂优选碱金属的氢氧化物、氨,更优选并用氢氧化钠和氨。另外,可以对水不溶性聚合物p进行预中和。
从充分且均匀地促进中和的观点出发,中和剂优选以中和剂水溶液的形式使用。从上述的观点出发,中和剂水溶液的浓度优选3质量%以上,更优选10质量%以上,进一步优选15质量%以上,而且,优选30质量%以下,更优选25质量%以下。
从促进水不溶性聚合物p对颜料的吸附性和聚合物的中和而提高颜料分散体的分散稳定性及水性油墨的保存稳定性、粗大颗粒的减少、水性油墨的吐出性的观点出发,中和剂水溶液相对于有机溶剂b的质量比[中和剂水溶液/有机溶剂b]优选为0.01以上,更优选为0.05以上,进一步优选为0.10以上,而且优选0.50以下,更优选0.30以下,进一步优选0.20以下。
中和剂及中和剂水溶液可以单独使用或混合2种以上而使用。
从提高颜料水分散体的分散稳定性及水性油墨的保存稳定性、粗大颗粒的减少、水性油墨的吐出性的观点出发,水不溶性聚合物p的中和度优选30摩尔%以上,更优选40摩尔%以上,进一步优选50摩尔%以上,而且,优选300摩尔%以下,更优选200摩尔%以下,进一步优选150摩尔%以下。
另外,从提高水不溶性聚合物p对水的分散性的观点出发,其中由碱金属氢氧化物进行中和的中和度优选为30摩尔%以上,更优选为40摩尔%以上,进一步优选为50摩尔%以上,而且,优选为150摩尔%以下,更优选为125摩尔%以下,进一步优选为100摩尔%以下。
在此,“中和度”是指中和剂的摩尔当量除以水不溶性聚合物p的阴离子性基团的摩尔量所得的值。
(颜料混合物中的各成分的含量等)
从提高颜料水分散体的分散稳定性及水性油墨的保存稳定性、吐出性的观点、且提高颜料水分散体的生产率的观点出发,颜料混合物中的颜料的含量优选为10质量%以上,更优选为12质量%以上,进一步优选为14质量%以上,而且,优选为30质量%以下,更优选为25质量%以下,进一步优选为20质量%以下。
从提高颜料水分散体的分散稳定性及水性油墨的保存稳定性、吐出性的观点出发,颜料混合物中的水不溶性聚合物p的含量优选为2.0质量%以上,更优选为4.0质量%以上,进一步优选为5.0质量%以上,优选为15质量%以下,更优选为10质量%以下,进一步优选为8.0质量%以下。
从提高对颜料的润湿性及水不溶性聚合物p对颜料的吸附性的观点出发,颜料混合物中的有机溶剂b的含量优选为10质量%以上,更优选为12质量%以上,进一步优选为15质量%以上,而且,优选为35质量%以下,更优选为30质量%以下,进一步优选为25质量%以下。
从提高颜料水分散体的分散稳定性的观点及提高颜料水分散体的生产率的观点出发,颜料混合物中的水的含量优选为40质量%以上,更优选为45质量%以上,进一步优选为50质量%以上,而且,优选为75质量%以下,更优选为70质量%以下,进一步优选65质量%以下。
从降低溶剂挥发时的油墨粘度、提高水性油墨的保存稳定性及吐出性的观点出发,颜料相对于水不溶性聚合物p的质量比[颜料/水不溶性聚合物p]优选为0.4以上,更优选为1以上,进一步优选为1.5以上,而且,优选为9以下,更优选为6以下,进一步优选为4以下。
(颜料混合物的分散)
工序(1)中,进一步对颜料混合物进行分散而得到分散处理物。对得到分散处理物的分散方法没有特别限制。可以仅通过主分散将颜料颗粒的平均粒径微粒化至成为所期望的粒径,但优选对颜料混合物进行预分散之后、进一步施加剪切应力以进行主分散,并以颜料颗粒的平均粒径成为所期望的粒径的方式进行控制。
工序(1)的预分散中的温度优选为0℃以上,而且,优选为40℃以下,更优选为30℃以下,进一步优选为20℃以下,分散时间优选为0.5小时以上,更优选为1小时以上,而且,优选为30小时以下,更优选为10小时以下,进一步优选为5小时以下。
在对颜料混合物进行预分散时,可以使用锚翼、分散翼等一般所使用的混合搅拌装置。在混合搅拌装置中,优选高速搅拌混合装置。
工序(1)的主分散中的温度优选为0℃以上,而且,优选为40℃以下,更优选为30℃以下,进一步优选为20℃以下。
作为在主分散中施加剪切应力的手段,可举出例如:辊磨机、捏合机等混练机、微流化器(Microfluidizer,Microfluidics公司制)等高压均质机、油漆搅拌器(PAINTSHAKER)、砂磨机(beads mill)等介质式分散机。作为市售的介质式分散机,可举出UltraApex Mill(寿工业株式会社制)、PicoMill(浅田铁工株式会社制)等。也可以将多个这些装置组合起来使用。其中,从实现颜料的小粒径化的观点出发,优选使用高压均质机。
使用高压均质机进行主分散的情况下,通过控制处理压力或处理次数,可以以颜料成为所期望的粒径的方式进行控制。
从生产率及经济性的观点出发,处理压力优选为60MPa以上,更优选为100MPa以上,进一步优选为130MPa以上,而且,优选为200MPa以下,更优选为180MPa以下,进一步优选为170MPa以下。
另外,处理次数优选为3次以上,更优选为5次以上,进一步优选为7以上,而且,优选为30次以下,更优选为25次以下,进一步优选为15次以下。
<工序(2)>
工序(2)为从工序(1)中得到的分散处理物中除去所述有机溶剂b、得到颜料水分散体的工序。可以用公知的方法除去有机溶剂b。
从在除去有机溶剂b的过程中抑制凝集物的产生、提高颜料水分散体的分散稳定性及水性油墨的保存稳定性、吐出性的观点出发,优选在除去有机溶剂b之前,在工序(1)中得到的分散处理物中添加水,以调整有机溶剂b相对于水的质量比(有机溶剂b/水)。
(有机溶剂b/水)的质量比优选为0.08以上,更优选为0.10以上,而且,优选为0.40以下,更优选为0.20以下。
另外,从在除去有机溶剂b的过程中抑制凝集物的产生的观点、及提高颜料水分散体的生产率的观点出发,调整(有机溶剂b/水)的质量比之后的颜料水分散体的不挥发成分浓度(固体成分浓度)优选为5质量%以上,更优选为8质量%以上,进一步优选为10质量%以上,而且,优选为30质量%以下,更优选为25质量%以下,进一步优选为20质量%以下。另外,上述颜料水分散体中所含的水的一部分可以与有机溶剂b同时被除去。
作为工序(2)中使用的有机溶剂b的除去装置,可举出间歇单蒸馏装置、减压蒸馏装置、闪发蒸发器等薄膜式蒸馏装置、旋转式蒸馏装置、搅拌式蒸发装置等,从有效地除去有机溶剂b的观点出发,优选旋转式蒸馏装置及搅拌式蒸发装置。在旋转式蒸馏装置中,优选旋转式蒸发器等旋转式减压蒸馏装置,在搅拌式蒸发装置中,优选搅拌槽薄膜式蒸发装置等。
除去有机溶剂b时的分散处理物的温度可以根据使用的有机溶剂b的种类而适当选择,但在减压下优选为20℃以上,更优选为25℃以上,进一步优选为30℃以上,而且,优选为80℃以下,更优选为70℃以下,进一步优选为65℃以下。
此时的压力优选为0.01MPa以上,更优选为0.02MPa以上,进一步优选为0.05MPa以上,而且,优选为0.5MPa以下,更优选为0.2MPa以下,进一步优选为0.1MPa以下。
用于除去有机溶剂b的时间优选为1小时以上,更优选为2小时以上,进一步优选为5小时以上,优选为24小时以下,更优选为12小时以下,进一步优选为10小时以下。
有机溶剂b的除去优选进行至固体成分浓度成为优选10质量%以上、更优选20质量%以上,而且,优选进行至固体成分浓度成为优选35质量%以下、更优选30质量%以下。
对于得到的浓缩物而言,优选对其进行离心分离处理,分离成液层部分和固体部分,回收液层部分。所回收的液层部分主要为在水中分散有含颜料的聚合物颗粒P的分散体,固体部分主要为因分散不良或凝集而生成的粗大颗粒构成的固体成分。因此,由该液层部分可以得到颜料水分散体。
就得到的颜料水分散体而言,从防止干燥的观点及防止腐败的观点出发,优选添加甘油等保湿剂或防腐剂、防霉剂等。
得到的颜料水分散体中的有机溶剂b优选实质上被除去,但只要在不损害本发明的目的的前提下,则可以残存。残留的机溶剂b的量优选为0.1质量%以下,更优选为0.01质量%以下。
从提高颜料水分散体的分散稳定性的观点及使水性油墨的制备容易的观点出发,得到的含颜料的聚合物颗粒P的颜料水分散体的不挥发成分浓度(固体成分浓度)优选为10质量%以上,更优选为15质量%以上,而且,优选为30质量%以下,更优选为25质量%以下。
就得到的含颜料的聚合物颗粒P的颜料水分散体而言,颜料和水不溶性聚合物p的固体成分分散于以水为主的介质中。
从提高颜料水分散体的分散稳定性及水性油墨的保存稳定性的观点、通过水性油墨干燥时的抑制增粘而提高吐出性的观点出发,颜料水分散体中的含颜料的聚合物颗粒P的平均粒径优选为40nm以上,更优选为60nm以上,进一步优选为80nm以上,而且,优选为150nm以下,更进一步优选为140nm以下。
另外,含颜料的聚合物颗粒P的平均粒径是通过实施例中记载的方法进行测定的。
另外,使用有含颜料的聚合物颗粒P的水性油墨中的含颜料的聚合物颗粒P的平均粒径与颜料水分散体中的平均粒径相同,优选的平均粒径的形式与颜料水分散体中的平均粒径的优选的形式相同。
(含颜料的聚合物颗粒P的含量)
从加快印刷于低吸水性的记录介质时的纸面上的干燥性、抑制干燥过程中的油墨的点径的缩小、得到均匀性优异的图像的观点、及提高印刷浓度的观点出发,在使用含颜料的聚合物颗粒P作为颜料的情况下,含颜料的聚合物颗粒P在水性油墨中的含量优选为1.4质量%以上,更优选为2.8质量%以上,进一步优选为4.2质量%以上。另外,从降低溶剂挥发时的油墨粘度、抑制印刷于低吸水性的记录介质时的干燥过程中的油墨的点径的缩小、得到均匀性优异的图像的观点、提高印刷浓度的观点、且提高水性油墨的保存稳定性及吐出性的观点出发,含颜料的聚合物颗粒P在水性油墨中的含量优选为21质量%以下,更优选为14质量%以下,进一步优选为8.4质量%以下。
(水不溶性聚合物p的含量)
从提高水性油墨的保存稳定性及吐出性、抑制印刷于低吸水性的记录介质时的干燥过程中的油墨的点径的缩小、得到均匀性优异的图像的观点出发,使用含颜料的聚合物颗粒P的情况下,水不溶性聚合物p在水性油墨中的含量优选为0.4质量%以上,更优选为0.8质量%以上,进一步优选为1.2质量%以上。另外,从降低溶剂挥发时的油墨粘度、增大印刷于低吸水性的记录介质时的点径、提高印刷浓度的观点、且提高水性油墨的保存稳定性及吐出性的观点出发,优选为6质量%以下,更优选为4质量%以下,进一步优选为2.4质量%以下。
[表面活性剂]
本发明中所使用的表面活性剂为HLB为0以上且5以下的炔二醇类的非离子表面活性剂(A)和HLB为6以上且20以下的非离子表面活性剂(B)的至少2种。
<表面活性剂(A)>
本发明中使用的表面活性剂(A)为HLB为0以上且5以下的炔二醇类的非离子表面活性剂。
表面活性剂(A)是为了提高水性油墨的润湿扩散性、抑制印刷于低吸水性的记录介质时的干燥过程中的油墨的点径的缩小、并得到均匀性优异的图像而使用的。从这一观点出发,表面活性剂(A)的HLB优选为5.0以下,更优选为4.9以下,进一步优选为4.8以下。另外,从对水性油墨的溶解性的观点出发,表面活性剂(A)的HLB优选为2.0以上,更优选为2.5以上,进一步优选为2.8以上。
在此,HLB(亲水性亲油性平衡:Hydrophile-Lypophile Balance)值为表示表面活性剂对于水及油的亲和性的值,可以利用格里芬(Griffin)法由下式求出。
HLB=20×[(表面活性剂中所含的亲水基的分子量)/(表面活性剂的分子量)]
作为表面活性剂中所含的亲水基,可举出例如羟基及乙烯氧基。
表面活性剂(A)的环氧乙烷的平均加成摩尔数(以下,也称为“EO平均加成摩尔数”)优选为3.0以下,更优选为2.5以下,进一步优选为2.0以下,更进一步优选为1.5以下。
作为表面活性剂(A)的优选例,可举出选自2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇、3,6-二甲基-4-辛炔-3,6-二醇、及2,5-二甲基-3-己炔-2,5-二醇中的1种以上的炔二醇、及所述炔二醇的环氧乙烷加成物。其中,从提高水性油墨的润湿扩散性、印刷于低吸水性的记录介质时的隐蔽性的观点出发,优选为选自2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇、及2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇的环氧乙烷加成物中的1种以上,更优选为2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇。
2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇、3,6-二甲基-4-辛炔-3,6-二醇、及2,5-二甲基-3-己炔-2,5-二醇可以通过使乙炔和对应于目标炔二醇的酮或醛进行反应来合成,可以通过例如藤本武彦著、全订版“新表面活性剂入门”(三洋化成工业株式会社出版、1992年)94页~107页等中记载的方法得到。
另外,作为(A)成分的市售品,可举出:日信化学工业株式会社及Air Products&Chemicals公司的Surfynol 104(2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇、EO平均加成摩尔数:0、HLB:3.0)、Surfynol 104E(2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇的乙二醇50%稀释品)、Surfynol 104PG-50(2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇的丙二醇50%稀释品)、Surfynol420(2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇的EO平均1.3摩尔加成物、HLB:4.7、)、川研精密化学株式会社制的ACETYLENOL E13T(EO平均加成摩尔数:1.3、HLB:4.7)等。
从提高水性油墨的润湿扩散性、印刷于低吸水性的记录介质时的隐蔽性的观点出发,水性油墨中的(A)成分的含量优选为0.4质量%以上,更优选为0.6质量%以上,进一步优选为0.8质量%以上。
另外,从提高水性油墨的吐出性、印刷于低吸水性的记录介质时的隐蔽性的观点、及提高油墨的保存稳定性的观点出发,(A)成分的含量优选为4.0质量%以下,更优选为3.0质量%以下,进一步优选为2.8质量%以下,更进一步优选为2.0质量%以下。
<表面活性剂(B)>
本发明中使用的表面活性剂(B)为HLB为6以上20以下的非离子表面活性剂。
表面活性剂(B)是为了提高(A)成分对水性油墨的溶解性、抑制油墨的浑浊而使用的。从该观点出发,表面活性剂(B)的HLB优选为8以上,更优选为10以上,进一步优选为12以上,更进一步优选为13以上,而且,从吐出性的观点出发,优选为19以下,更优选为18.5以下,进一步优选为17.5以下,更进一步优选为17以下,更进一步优选为16.5以下,更进一步优选为16以下。
作为表面活性剂(B)的具体例,可举出炔二醇的环氧乙烷加成物、醇的环氧烷烃加成物、脂肪酸链烷醇酰胺等,优选选自炔二醇的环氧乙烷加成物、及醇的环氧烷烃加成物中的1种以上。
作为炔二醇的环氧乙烷加成物,优选EO平均加成摩尔数优选为5.0以上、更优选为6.0以上、进一步优选为7.0以上、更进一步优选为8.0以上、而且优选为40.0以下、更优选为38.0以下、进一步优选为36.0以下、更进一步优选为34.0以下、更进一步优选为32.0以下的环氧乙烷加成物。
表面活性剂(B)可以通过在用与表面活性剂(A)同样的方法得到的炔二醇上将环氧乙烷以成为所期望加成摩尔数的方式进行加成反应而得到。
作为表面活性剂(B)的炔二醇的环氧乙烷加成物的市售品,可举出:日信化学工业株式会社及Air Products&Chemicals公司的Surfynol 465(2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇的EO平均9.7摩尔加成物、HLB:13.1)、Surfynol 485(2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇的EO平均33摩尔加成物、HLB:17.3)、川研精密化学株式会社制的ACETYLENOLE81(2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇的EO平均8.1摩尔加成物、HLB:13.0)、ACETYLENOL E100(2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇的EO平均10摩尔加成物、HLB:13.9)、ACETYLENOL E200(2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇的EO平均20摩尔加成物、HLB:16.4)等。
作为醇的环氧烷烃加成物,从提高(A)成分对水性油墨的溶解性、抑制油墨的浑浊的观点出发,优选碳原子数为6以上且30以下的醇的环氧烷烃加成物。
从与上述同样的观点出发,醇的碳原子数优选为8以上,更优选为10以上,进一步优选为12以上,另外,优选为24以下,更优选为22以下,进一步优选为20以下。
作为环氧烷烃加成物,从与上述同样的观点出发,优选环氧乙烷加成物、环氧乙烷和环氧丙烷的加成物,优选环氧乙烷的加成物。
作为醇的环氧烷烃加成物,进一步优选下述式(2)所示的化合物。
R3O-[(EO)m/(PO)n]-H (2)
(R3表示碳原子数为6以上且30以下的烃基,EO表示氧化乙烯基,PO表示氧化丙烯基。m及n表示平均加成摩尔数,m为4以上且100以下,n为0以上且50以下,m和n的合计为4以上且120以下。“/”表示EO和PO是无规聚合或嵌段聚合,对于EO和PO的加成顺序没有限制。)
从提高(A)成分对水性油墨的溶解性、抑制油墨的浑浊的观点出发,R3烃基的碳原子数优选为8以上,更优选为10以上,进一步优选为12以上,另外,从提高水性油墨的吐出性、印刷于低吸水性的记录介质时的隐蔽性的观点、及提高油墨的保存稳定性的观点出发,优选为24以下,更优选为22以下,进一步优选为20以下,更进一步优选为18以下,更进一步优选为14以下。
从与上述同样的观点出发,所述的烃基优选直链或支链的烷基或链烯基,优选直链的烷基或链烯基。
作为碳原子数为6以上且30以下的烃基,可举出正己基、正庚基、正辛基、2-乙基己基、正壬基、正癸基、2-丙基庚基、月桂基、十四烷基、棕榈基、硬脂基、油基、2-辛基癸基、山嵛基等,优选月桂基、十四烷基、棕榈基、硬脂基、油基、2-辛基癸基、山嵛基,更优选月桂基。
氧化乙烯基的平均加成摩尔数m为4以上且100以下,从提高(A)成分对于水性油墨的溶解性、抑制油墨的浑浊的观点、及提高油墨的保存稳定性的观点出发,优选为6以上,更优选为8以上,进一步优选为10以上,从吐出性的观点出发,优选为80以下,更优选为70以下,进一步优选为60以下,更进一步优选为50以下,更进一步优选为30以下。
氧化丙烯基的平均加成摩尔数n为0以上且50以下,从与上述同样的观点出发,n优选为40以下,更优选为30以下,进一步优选为20以下,更进一步优选为5以下,更进一步优选为0。
m和n的合计量为4以上且120以下,从与上述同样的观点出发,优选为6以上,更优选为8以上,进一步优选为10以上,优选为80以下,更优选为70以下,进一步优选为60以下,更进一步优选为50以下,更进一步优选为30以下。
n为2以上的情况下,式(1)的化合物可以为嵌段体,也可以为无规体。嵌段体的情况下,羟基侧优选为氧化乙烯链、即RO-(PO)(EO)-H。
另外,嵌段体的情况下,也可以为如RO-(EO)(PO)(EO)-H所示的三嵌段体。
作为醇的环氧烷烃加成物的市售品,作为月桂醇的环氧乙烷加成物,可举出:花王株式会社制的EMULGEN 108(HLB:12.1、EO平均加成摩尔数:6)、EMULGEN 109P(HLB:13.6、EO平均加成摩尔数8)、EMULGEN 120(HLB:15.3、EO平均加成摩尔数:13)、EMULGEN 147(HLB:16.3、EO平均加成摩尔数:17)、EMULGEN 150(HLB:18.4、EO平均加成摩尔数:44)。此外,可举出:花王株式会社制的EMULGEN 707(碳原子数为11~15的仲醇的环氧乙烷加成物、HLB:12.1、EO平均加成摩尔数:6)、EMULGEN 220(碳原子数16~18的直链伯醇的环氧乙烷加成物、HLB:14.2、EO平均加成摩尔数:13)等。
从提高(A)成分对于水性油墨的溶解性、抑制油墨的浑浊的观点、及抑制印刷于低吸水性的记录介质时的颜色不均、得到均匀性优异的图像的观点出发,(B)成分的含量优选为0.5质量%以上,更优选为1.0质量%以上,进一步优选为1.5质量%以上,更进一步优选为1.8质量%以上。另外,从提高水性油墨的吐出性、抑制印刷于低吸水性的记录介质时的颜色不均、得到均匀性优异的图像的观点、及提高油墨的保存稳定性的观点出发,(B)成分的含量优选为9.0质量%以下,更优选为6.0质量%以下,进一步优选为5.0质量%以下,更进一步优选为4.5质量%以下,更进一步优选为3.0质量%以下。
(表面活性剂(A)及(B)的合计含量)
从抑制水性油墨的起泡的观点、及抑制油墨粘度的上升而提高驱动频率应答性的观点出发,水性油墨中的表面活性剂(A)及(B)的合计含量优选为1.5质量%以上,更优选为1.8质量%以上,进一步优选为2.0质量%以上,而且,优选为9.0质量%以下,更优选为6.0质量%以下,进一步优选为5.0质量%以下,更进一步优选为4.0质量%以下。
在本发明中,在将表面活性剂(A)及(B)配合于油墨而制备本发明的水性油墨时,可以预先混合表面活性剂(A)及(B)而使用。该情况下,表面活性剂(A)及(B)的配合量成为各自的含量。而且,水性油墨中作为表面活性剂而混合有表面活性剂(A)及(B)。
([表面活性剂(A)/表面活性剂(B)]的质量比)
从抑制水性油墨的起泡和驱动频率应答性的观点出发,表面活性剂(A)相对于表面活性剂(B)的质量比[表面活性剂(A)/表面活性剂(B)]优选为0.1以上,更优选为0.2以上,进一步优选为0.3以上,而且,优选为3.0以下,更优选为2.0以下,进一步优选为1.0以下。
本发明的水性油墨中可以在不损害本发明的效果的范围内含有表面活性剂(A)及(B)以外的其它的表面活性剂。
水性油墨中的表面活性剂(A)、表面活性剂(B)及其它的表面活性剂的合计含量优选为1.5质量%以上,更优选为1.8质量%以上,进一步优选为2.0质量%以上,而且,优选为10.0质量%以下,更优选为7.0质量%以下,进一步优选为5.5质量%以下,更进一步优选为4.0质量%以下。
<聚醚改性硅酮(C)>
本发明中所使用的聚醚改性硅酮(C)在25℃时的动态粘度为30mm2/s以上且190mm2/s以下。
改性硅酮化合物(C)是为了在水性油墨润湿扩散于记录介质上之后抑制干燥过程中的油墨液滴的点径的收缩、及为了向喷嘴表面浓缩表面活性剂、抑制水性油墨的干燥并改善吐出性而使用的。从该观点出发,改性硅酮化合物(C)的25℃时的动态粘度优选40mm2/s以上,更优选为50mm2/s以上,进一步优选为60mm2/s以上,而且,优选为185mm2/s以下,更优选为180mm2/s以下,进一步优选为175mm2/s以下,更进一步优选为160mm2/s以下,更进一步优选为140mm2/s以下。
另外,25℃时的动态粘度可以用乌伯娄德型粘度计求出。
聚醚改性硅酮(C)具有将硅酮油的侧链和/或末端的烃基用聚醚基取代的结构。
作为聚醚改性硅酮化合物(C)的聚醚基,优选聚氧化乙烯基、聚氧化丙烯基、氧化乙烯基(EO)和氧化丙烯基(三亚甲基氧基或丙烷-1,2-二基氧基;PO)以嵌段状或无规方式进行了加成的聚氧化烯基,可以使用在硅酮主链上接枝有聚醚基的化合物、硅酮和聚醚基以嵌段方式结合的化合物等。
作为聚醚改性硅酮化合物(C)的优选例,可举出下述通式(3)或(4)表示的化合物。
(式中,R5表示碳原子数为1~3的烷基或羟基,R6表示碳原子数为2~5的亚烷基,R7表示氢原子、碳原子数为1~3的烷基或羟基,EO表示氧化乙烯基,PO表示氧化丙烯基(三亚甲基氧基或丙烷-1,2-二基氧基)。a、b、c、及d表示各单元的平均加成摩尔数,a为1~50,b为0~10,c为1~500,d为1~50。多个R5相同或不同。)
通式(3)中,a优选为1~30,更优选为1~20,b优选为0~5,更优选为0~3,c优选为3~400,更优选为5~300,d优选为1~40,更优选为1~30。a个、b个、c个或d个各单元分别相同或不同。
平均加成摩尔数a~d优选以通式(3)表示的化合物的25℃时的动态粘度成为30mm2/s以上且190mm2/s以下的范围的方式进行选择。
(式中,R5、R6、R7、EO、PO、a、b及c与上述相同。e表示各单元的平均加成摩尔数,为1~50。多个R5、R6及R7相同或不同。)
通式(4)中,a优选为1~30,进一步优选为1~20,b优选为0~5,进一步优选为0~3,c优选为1~400,进一步优选为1~300,e优选为1~40,进一步优选为1~30。a个、b个、c个或e个各单元分别相同或不同。
平均加成摩尔数a、b、c及e优选以通式(4)表示的化合物的25℃时的动态粘度成为30mm2/s以上且190mm2/s以下的范围的方式进行选择。
作为聚醚改性硅酮(C)的具体例,可举出:信越化学工业株式会社制的KF系列;KF-351(25℃时的动态粘度:70mm2/s、以下相同)、KF-355A(动态粘度:150mm2/s)、KF-642(动态粘度:50mm2/s)、KF-945(动态粘度:130mm2/s)、KF-6011(动态粘度:130mm2/s)、KF-6015(动态粘度:130mm2/s)、KF-6204(动态粘度:70mm2/s)、日信化学工业株式会社制的SILFACE SAG系列;SILFACE SAG005(动态粘度:170mm2/s)、SILFACE SAG503A(动态粘度:80mm2/s)、旧日本Unicar株式会社制的商品名:FZ-2110(动态粘度:128mm2/s)、FZ-2123(动态粘度:90mm2/s)。
作为聚醚改性硅酮(C),优选使用选自上述中的1种或将选自上述中的2种以上组合而使用。
聚醚改性硅酮(C)在水性油墨中的含量优选为0.01质量%以上,更优选为0.02质量%以上,进一步优选为0.03质量%以上,而且,优选为5质量%以下,更优选为3质量%以下,进一步优选为1质量%以下,更进一步优选为0.8质量%以下,更进一步优选为0.3质量%以下,更进一步优选为0.2质量%以下,更进一步优选为0.1质量%以下。
从提高水性油墨的润湿扩散性、抑制印刷于低吸水性的记录介质时的干燥过程中的油墨点径的缩小、得到均匀性优异的图像的观点、及抑制水性油墨的起泡和驱动频率应答性的观点出发,表面活性剂(A)和表面活性剂(B)的合计量相对于聚醚改性硅酮(C)的量的质量比{[(A)+(B)]/(C)}优选为0.5以上,更优选为1以上,进一步优选为2.5以上,更进一步优选为5以上,更进一步优选为10以上,更进一步优选为20以上,而且,优选为400以下,更优选为300以下,进一步优选为200以下,更进一步优选为100以下,更进一步优选为80以下。
[水不溶性聚合物颗粒Q]
从印刷于低吸水性的记录介质时的印刷物的定影性的观点出发,本发明的水性油墨中优选含有水不溶性聚合物颗粒。通过本发明的油墨中所含的非离子表面活性剂(A)和非离子表面活性剂(B)以及聚醚改性硅酮(C),不溶性聚合物颗粒在水性油墨中的分散稳定性提高,且吐出性优异。作为水不溶性聚合物颗粒的一实施方式,可举出不含有颜料的水不溶性聚合物颗粒。即,从印刷于低吸水性的记录介质的印刷物的定影性的观点出发,本发明中使用的水性油墨优选含有水不溶性聚合物颗粒Q(以下,也称为“聚合物颗粒Q”)。
从提高水性油墨的保存稳定性及吐出性的观点出发,聚合物颗粒Q优选不含有着色剂。使用含颜料的聚合物颗粒P作为颜料的情况下,从提高水性油墨的保存稳定性及吐出性的观点出发,优选并用聚合物颗粒Q。另外,从提高水性油墨的生产率的观点出发,聚合物颗粒Q优选以含有聚合物颗粒Q的分散体的形式使用。
本发明的水不溶性聚合物颗粒Q为,包含源自(甲基)丙烯酸酯(q-1)的构成单元及源自(甲基)丙烯酸酯(q-2)的构成单元的、水性油墨中所含的水不溶性聚合物颗粒,并且,
该水不溶性聚合物颗粒的玻璃化转变温度为10℃以上且90℃以下。
在该水不溶性聚合物颗粒的全部构成单元中,该源自(甲基)丙烯酸(q-1)的构成单元占1.0质量%以上且6.0质量%以下,
在制造该水不溶性聚合物颗粒时,导入于反应体系的(甲基)丙烯酸(q-1)和(甲基)丙烯酸酯(q-2)的摩尔比[(q-1)/(q-2)]在反应过程中至少增大至少1次。
作为赋予源自(甲基)丙烯酸(q-1)的构成单元的单体,可举出丙烯酸、及甲基丙烯酸,优选甲基丙烯酸。
从提高水不溶性聚合物颗粒Q的分散稳定性及油墨的保存稳定性、吐出性的观点出发,在聚合物颗粒Q的全部构成单元中,源自(甲基)丙烯酸(q-1)的构成单元的含量为1.0质量%以上,优选为1.5质量%以上,更优选为2.0质量%以上,进一步优选为1.8质量%以上,而且,为6.0质量%以下,优选为5.8质量%以下,更优选为5.5质量%以下,进一步优选为5.3质量%以下。
另外,构成单元中的含量可以由制造聚合物颗粒Q时的单体的进料量进行计算。
作为赋予源自(甲基)丙烯酸酯(q-2)的构成单元的单体,可举出含有烷基的(甲基)丙烯酸酯及含有芳香族基团的(甲基)丙烯酸酯。
作为含有烷基的(甲基)丙烯酸酯,优选具有碳原子数为1~22的烷基的(甲基)丙烯酸酯,可举出例如:(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸(异)丙酯、(甲基)丙烯酸(异或叔)丁酯、(甲基)丙烯酸(异)戊酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸(异)辛酯、(甲基)丙烯酸(异)癸酯、(甲基)丙烯酸(异)十二烷基酯、(甲基)丙烯酸(异)硬脂基酯等。
另外,“(异或叔)”及“(异)”是指包含这些基团存在的情况和不存在的情况这两者,在这些基团不存在的情况下,表示“正(normal)”。
另外,作为含有芳香族基团的(甲基)丙烯酸酯,可举出(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸苯氧基乙酯等。
在赋予上述源自(甲基)丙烯酸酯(q-2)的构成单元的单体中,优选为具有碳原子数为1~10、更优选碳原子数为1~8的烷基的(甲基)丙烯酸酯,更优选甲基丙烯酸甲酯及丙烯酸2-乙基己酯。
从干燥后的油墨膜的定影性的观点出发、及从抑制干燥过程中的油墨的点径的缩小、得到均匀性优异的图像的观点出发,在聚合物颗粒Q的全部构成单元中,源自(甲基)丙烯酸酯(q-2)的构成单元的含量优选为94.0质量%以上,更优选为94.5质量%以上,而且,为99.0质量%以下,优选为98.0质量%以下。
从与上述同样的观点出发,在聚合物颗粒Q的全部构成单元中,源自(甲基)丙烯酸(q-1)的构成单元和源自(甲基)丙烯酸酯(q-2)的构成单元的合计的含量优选为95.0质量%以上,更优选为96.0质量%以上,进一步优选为98.0质量%以上,而且,为100.0质量%以下。
从与上述同样的观点出发,源自(甲基)丙烯酸(q-1)的构成单元相对于源自(甲基)丙烯酸酯(q-2)的构成单元的质量比[(q-1)/(q-2)]优选为0.02以上,更优选为0.03以上,进一步优选为0.04以上,而且,优选为0.20以下,更优选为0.15以下,进一步优选为0.10以下。
从图像的定影性的观点出发,聚合物颗粒Q的玻璃化转变温度优选为10℃以上,更优选为20℃以上,进一步优选为30℃以上,更进一步优选为40℃以上,更进一步优选为45℃以上,而且,优选为90℃以下,更优选为85℃以下,进一步优选为80℃以下,更进一步优选为78℃以下。聚合物颗粒Q的玻璃化转变温度可以通过调整(甲基)丙烯酸(q-1)以外的单体、例如(q-2)的种类或构成的比率而调整为所期望的值。
聚合物颗粒Q既可以使用适当合成的物质,也可以使用市售品。
(聚合物颗粒Q的合成)
聚合物颗粒Q通过利用公知的聚合法使(甲基)丙烯酸(q-1)及(甲基)丙烯酸酯(q-2)的混合物进行共聚而制造。例如,作为聚合法,优选可举出乳液聚合法或悬浮聚合法等,更优选为乳液聚合法。
在聚合时,可以使用聚合引发剂。作为聚合引发剂,可举出过硫酸盐或水溶性偶氮聚合引发剂等,优选过硫酸铵、过硫酸钾等过硫酸盐。
在聚合时,可以使用表面活性剂。作为表面活性剂,可举出非离子性表面活性剂、阴离子性表面活性剂、阳离子性表面活性剂等,从提高树脂颗粒的分散稳定性的观点出发,优选非离子性表面活性剂。作为非离子性表面活性剂的实例,可举出聚氧化乙烯烷基醚、聚氧化乙烯烷基芳基醚、聚氧化乙烯脂肪酸酯、氧化乙烯和氧化丙烯的嵌段共聚物等,从提高树脂颗粒的分散稳定性的观点出发,优选聚氧化乙烯烷基醚。
优选的聚合条件根据聚合引发剂的种类等而不同,聚合温度优选为50℃以上且90℃以下,聚合时间优选为1小时以上且20小时以下。另外,聚合气氛优选为氮气气氛、氩气等惰性气体气氛。
聚合反应的结束后,可以通过再沉淀、馏除溶剂等公知的方法从反应溶液中分离出所生成的聚合物。另外,对于得到的聚合物而言,可以通过再沉淀、膜分离、色谱法、萃取法等除去未反应的单体等。
就聚合物颗粒Q而言,从对油墨的配合性的观点出发,优选不除去聚合反应中使用的溶剂而以水为分散介质的聚合物分散体的形式使用。
从配合于含颜料的聚合物颗粒P和油墨的观点出发,聚合物颗粒Q的分散体的固体成分浓度优选为30质量%以上,更优选为40质量%以上,而且,优选为60质量%以下,更优选为50质量%以下。
(聚合物颗粒Q的重均分子量)
从定影性的观点、及从在印刷于低吸水性的介质时抑制干燥过程中的油墨的点径的缩小、得到均匀性优异的图像的观点出发,本发明中使用的聚合物颗粒Q的重均分子量优选为100,000以上,更优选为200,000以上,进一步优选为500,000以上,优选为2,500,000以下,更优选为1,000,000以下。
(聚合物颗粒Q的平均粒径)
另外,从水性油墨的保存稳定性、印刷于低吸水性的记录介质时提高印刷浓度的观点出发,含有聚合物颗粒Q的分散体中或水性油墨中的聚合物颗粒Q的平均粒径优选为10nm以上,更优选为30nm以上,进一步优选为50nm以上,而且,优选为300nm以下,更优选为200nm以下,进一步优选为150nm以下,更进一步优选为130nm以下。
另外,聚合物颗粒Q的重均分子量和平均粒径是通过实施例中记载的方法进行测定的。
(聚合物颗粒Q的市售的分散体)
作为市售的聚合物颗粒Q的分散体,可举出例如:Neocryl A1127(DSM NeoResins公司制、阴离子性自交联水性丙烯酸树脂);Joncry 1390(BASF日本株式会社制)等丙烯酸树脂;WBR-2018、WBR-2000U(大成精密化学株式会社制)等聚氨酯树脂;SR-100、SR102(以上,NIPPON A&L株式会社制)等苯乙烯-丁二烯树脂;Joncryl 7100、Joncryl 734、Joncryl538(以上,BASF日本株式会社制)等苯乙烯-丙烯酸树脂;以及VINYBLAN 701(日信化学工业株式会社制)等氯乙烯系树脂等。
作为聚合物颗粒Q的形态,可举出将聚合物颗粒Q分散于水中的分散体,可以根据需要含有如表面活性剂这样的分散剂。聚合物颗粒Q的分散体还作为用于使从喷墨喷嘴吐出的油墨液滴定影于记录介质、抑制干燥过程中的油墨的点径的缩小、得到均匀性优异的图像的定影乳液而发挥其作用。
从聚合物颗粒Q的分散稳定性、油墨配合时的便利性的观点出发,含有聚合物颗粒Q的分散体中的聚合物颗粒Q的含量优选为10质量%以上,更优选为20质量%以上,进一步优选为30质量%以上,而且,优选为70质量%以下,更优选为60质量%以下,进一步优选为55质量%以下。
使用水不溶性聚合物颗粒Q的情况下,从定影性的观点、及印刷于低吸水性的记录介质时抑制干燥过程中的油墨的点径的缩小、得到均匀性优异的图像的观点出发,水性油墨中的聚合物颗粒Q的含量为1.0质量%以上,优选为1.2质量%以上,更优选为1.4质量%以上,进一步优选为1.6质量%以上,更进一步优选为1.8质量%以上,而且,优选为4.0质量%以下,更优选为3.8质量%以下,进一步优选为3.6质量%以下,更进一步优选为3.2质量%以下,更进一步优选为3.0质量%以下。
从加快印刷于低吸水性的记录介质时的印刷物的干燥性、抑制干燥过程中的油墨的点径的缩小、得到均匀性优异的图像的观点、提高印刷浓度的观点、及提高干燥油墨在纸面上的定影性的观点出发,颜料相对于水不溶性聚合物颗粒Q的质量比[颜料/水不溶性聚合物颗粒Q]优选为0.3以上,更优选为0.5以上,进一步优选为0.7以上,而且,优选为4.0以下,更优选为3.0以下,进一步优选为2.5以下。
<有机溶剂(D)>
从印刷于低吸水性的记录介质时提高因点(dot)的扩张引起的图像均匀性的观点出发,本发明的水性油墨中含有有机溶剂(D)。
从提高油墨的吐出性的观点出发,水性油墨中的有机溶剂(D)的含量优选为20质量%以上,更优选为25质量%以上,进一步更优选为28质量%以上。另外,从提高水性油墨的保存稳定性的观点、加快印刷于低吸水性的记录介质的印刷物的干燥性、抑制干燥过程中的油墨的点径的缩小、得到均匀性优异的图像的观点出发,优选为60质量%以下,更优选为50质量%以下,进一步更优选为45质量%以下。
从提高印刷于低吸水性的记录介质时的干燥性的观点出发,有机溶剂(D)含有沸点90℃以上的1种以上的有机溶剂,有机溶剂(D)的沸点以各有机溶剂的含量(质量%)加权的加权平均值计为150℃以上且230℃以下。作为有机溶剂(D),使用2种以上的有机溶剂的情况下,优选使用沸点的不同的多个有机溶剂。
从防止喷墨喷嘴中的油墨的干燥的观点出发,有机溶剂(D)的沸点的加权平均值为150℃以上,优选为160℃以上,更优选为180℃以上,而且,从加快印刷于低吸水性的记录介质的印刷物的干燥性、抑制干燥过程中的油墨的点径的缩小、得到均匀性优异的图像的观点出发,为230℃以下,优选为225℃以下,更优选为215℃以下,进一步优选为210℃以下,更进一步优选为200℃以下。
越是沸点低的有机溶剂,特定的温度下的饱和蒸气压越高,蒸发速度也越加快。另外,特定的温度下的蒸发速度快的有机溶剂的比例越多,特定的温度下的混合有机溶剂的蒸发速度越快。因此,有机溶剂(D)的沸点的加权平均值成为混合溶剂的蒸发速度的指标。
作为有机溶剂(D)的化合物,可举出例如多元醇、多元醇烷基醚、含氮杂环化合物、酰胺、胺、含硫化合物等,从提高水性油墨的保存稳定性及吐出性的观点出发,优选选自多元醇及多元醇烷基醚中的1种以上,更优选多元醇。作为多元醇,可以将多元醇的概念中所含的多种混合使用;作为多元醇烷基醚,也可以同样地将多元醇烷基醚的概念中所含的多种混合使用。
有机溶剂(D)中的选自多元醇及多元醇烷基醚中的1种以上的含量优选为80质量%以上,更优选为90质量%以上,进一步优选为95质量%以上,进一步优选实质上为100质量%,更进一步优选100质量%。
作为多元醇,可举出例如:乙二醇(沸点197℃)、二乙二醇(沸点244℃)、聚乙二醇、丙二醇(沸点188℃)、二丙二醇(沸点232℃)、聚丙二醇、1,3-丙烷二醇(沸点210℃)、1,3-丁二醇(沸点208℃)、1,4-丁二醇(沸点230℃)、3-甲基-1,3-丁二醇(沸点203℃)、1,5-戊二醇(沸点242℃)、1,6-己二醇(沸点250℃)、2-甲基-2,4-戊二醇(沸点196℃)、1,2,6-己三醇(沸点178℃)、1,2,4-丁三醇(沸点190℃)、1,2,3-丁三醇(沸点175℃)、戊三醇(沸点216℃)等。另外,可以将三乙二醇(沸点285℃)、三丙二醇(沸点273℃)、甘油(沸点290℃)等与沸点低于250℃的化合物、优选沸点低于230℃的化合物组合而使用。其中,在印刷于低吸水性的记录介质时,从吐出性、纸面上的干燥性的观点出发,优选乙二醇、丙二醇及二乙二醇,更优选乙二醇及丙二醇。
作为多元醇烷基醚,可举出例如:乙二醇单乙醚(沸点135℃)、乙二醇单丁醚(沸点171℃)、二乙二醇单甲醚(沸点194℃)、二乙二醇单乙醚(沸点202℃)、二乙二醇单异丙醚(沸点207℃)、二乙二醇单丁醚(沸点230℃)、三乙二醇单甲醚(沸点122℃)、三乙二醇单异丁醚(沸点160℃)、四乙二醇单甲醚(沸点158℃)、丙二醇单乙醚(沸点133℃)、二丙二醇单丁醚(沸点227℃)、二丙二醇单甲醚(沸点90℃)、三丙二醇单甲醚(沸点100℃)、三丙二醇单丁醚等。另外,可以将三乙二醇单丁醚(沸点276℃)等与沸点低于250℃的化合物、优选沸点低于230℃的化合物组合而使用。其中,在印刷于低吸水性的记录介质时,从吐出性、抑制干燥过程中的油墨的点径的缩小、得到均匀性优异的图像的观点出发,优选二乙二醇单异丙醚、二丙二醇单甲醚,更优选二乙二醇单异丙醚。
作为含氮杂环化合物,可举出例如:N-甲基-2-吡咯烷酮(沸点202℃)、2-吡咯烷酮(沸点245℃)、1,3-二甲基咪唑啉酮(沸点220℃)、ε-己内酰胺(沸点136℃)等。
作为酰胺,可举出例如甲酰胺(沸点210℃)、N-甲基甲酰胺(沸点199℃)、N,N-二甲基甲酰胺(沸点153℃)等。
作为胺,可举出例如单乙醇胺(沸点170℃)、二乙醇胺(沸点217℃)、三乙醇胺(沸点208℃)、三乙胺(沸点90℃)等。
作为含硫化合物,可举出例如二甲基亚砜(沸点189℃)等。另外,可以将环丁砜(沸点285℃)及硫二甘醇(沸点282℃)等与沸点低于250℃的化合物、优选沸点低于230℃的化合物组合而使用。
其中,在印刷于低吸水性的记录介质时,从吐出性、纸面上的油墨的干燥性的观点出发,优选含有选自乙二醇、丙二醇及二乙二醇单异丙醚中的1种以上,更优选含有选自乙二醇及丙二醇中的1种以上。
就水性油墨中的乙二醇、丙二醇及二乙二醇单异丙醚的合计含量而言,在印刷于低吸水性的记录介质时,从吐出性、纸面上的油墨的干燥性的观点出发,优选为15质量%以上,更优选为20质量%以上,进一步优选为23质量%以上,另外,从同样的观点出发,优选为55质量%以下,更优选为45质量%以下,进一步优选为40质量%以下。
另外,在印刷于低吸水性的记录介质时,从吐出性、纸面上的油墨的干燥性的观点出发,优选2种以上的多元醇的并用、2种以上的多元醇烷基醚的并用、以及1种以上的多元醇和1种以上的多元醇烷基醚的并用,更优选2种以上的多元醇的并用、以及1种以上的多元醇和1种以上的多元醇烷基醚的并用,进一步优选2种以上的多元醇的并用,更进一步优选丙二醇和二乙二醇的并用。
就水性油墨中的丙二醇及二乙二醇的合计含量而言,在印刷于低吸水性的记录介质时,从吐出性、纸面上的油墨的干燥性的观点出发,优选为15质量%以上,更优选为20质量%以上,进一步优选为23质量%以上,另外,从同样的观点出发,优选为55质量%以下,更优选为45质量%以下,进一步优选为40质量%以下。
从与上述同样的观点出发,水性油墨中的丙二醇的含量优选为10质量%以上,更优选为13质量%以上,进一步优选为17质量%以上,另外,优选为55质量%以下,更优选为45质量%以下,进一步优选为40质量%以下。
<其它的成分>
在本发明的水性油墨中,可以添加通常使用的湿润剂、渗透剂、分散剂、表面活性剂、粘度调整剂、消泡剂、防腐剂、防霉剂、防锈剂等。
[水性油墨的制造方法]
本发明的水性油墨可以通过将颜料水分散体、非离子表面活性剂(A)、非离子表面活性剂(B)、聚醚改性硅酮(C)、有机溶剂(D)、水、及根据需要加入的聚合物颗粒Q等进行混合并搅拌而得到。
(水的含量)
在印刷于低吸水性的记录介质时,从印刷浓度、吐出性等观点、及提高水性油墨的保存稳定性的观点出发,水性油墨中的水的含量优选为20质量%以上,更优选为30质量%以上,进一步优选为40质量%以上。另外,从提高油墨的吐出性的观点出发,水性油墨中的水的含量优选为75质量%以下。在油墨中含有除了颜料、聚合物颗粒Q、有机溶剂(D)及水以外的其它成分的情况下,可以将水的含量的一部分取代为其它成分的含量。
[油墨的物性]
从提高水性油墨的吐出性的观点出发,水性油墨的32℃的粘度优选为2.0mPa·s以上,更优选为3.0mPa·s以上,进一步更优选为5.0mPa·s以上。另外,从提高水性油墨的保存稳定性及吐出性的观点出发,水性油墨的32℃的粘度优选为12mPa·s以下,更优选为9.0mPa·s以下,进一步优选为7.0mPa·s以下。
就水性油墨的pH而言,从提高水性油墨的保存稳定性及吐出性的观点、以及在印刷于低吸水性的记录介质时提高点径的扩散性、印刷浓度、耐擦性的观点出发,优选为7.0以上,更优选为8.0以上,进一步更优选为8.5以上。另外,从部件的耐性、皮肤刺激性的观点出发,pH优选为11.0以下,更优选为10.0以下,进一步更优选为9.5以下。
[喷墨记录方法]
本发明的喷墨记录方法为使用上述说明中得到的水性油墨记录于记录介质的喷墨记录方法,其特征在于,该记录介质和纯水的接触时间100毫秒中的该记录介质的吸水量为0g/m2以上且10g/m2以下。
作为喷墨记录装置,有热感应式及压电式,但在本发明中,更优选压电式。
就本发明中使用的记录介质的吸水量而言,以该记录介质和纯水的接触时间100毫秒中的该记录介质的吸水量计,为0g/m2以上且10g/m2以下,优选为0g/m2以上且6g/m2以下。
另外,所述的吸水量是通过实施例中记载的方法进行测定的。
作为本发明中使用的记录介质,可举出低吸水性的涂层纸及膜。
作为涂层纸,可举出例如:通用光泽纸“OK TOPCOAT PLUS”(王子制纸株式会社制、单位面积的重量104.7g/m2、接触时间100毫秒中的吸水量(以下的吸水量相同)4.9g/m2)、多色泡沫亮光纸(王子制纸株式会社制、104.7g/m2、吸水量5.2g/m2)、UPMFinesse Gloss(UPM公司制、115g/m2、吸水量3.1g/m2)、UPMFinesse Matt(UPM社制、115g/m2、吸水量4.4g/m2)、TerraPress Silk(Stora Enso公司制、80g/m2、吸水量4.1g/m2)、LumiArt(Stora Enso公司制、90g/m2)等。
作为膜,可举出例如:聚酯膜、氯乙烯膜、聚丙烯膜、聚乙烯膜、尼龙膜等。可以根据需要对这些膜进行电晕处理等表面处理。
作为一般可以获得的膜,可举出例如Lumirror T60(东丽株式会社制、聚对苯二甲酸乙二醇酯、厚度125μm、吸水量2.3g/m2)、PVC80B P(LINTEC株式会社制、氯乙烯、吸水量1.4g/m2)、KINATH KEE70CA(LINTEC株式会社制、聚乙烯)、YUPO SG90PAT1(LINTEC株式会社制、聚丙烯)、BONYL RX(KOHJIN Film&Chemicals Co.,Ltd.制、尼龙)等。
关于上述的实施方式,本发明进一步公开以下的水性油墨、及喷墨记录方法。
<1>一种水性油墨,其中,含有颜料、水不溶性聚合物、HLB为0以上且5以下的炔二醇类的非离子表面活性剂(A)、HLB为6以上且20以下的非离子表面活性剂(B)、25℃时的动态粘度为30mm2/s以上且190mm2/s以下的聚醚改性硅酮(C)和有机溶剂(D),有机溶剂(D)的沸点的加权平均值为150℃以上且230℃以下。
<2>根据上述<1>所述的水性油墨,其中,水性油墨中的颜料的含量优选为1质量%以上,更优选为2质量%以上,进一步优选为3质量%以上,而且,优选为15质量%以下,更优选为10质量%以下,进一步优选为6质量%以下。
<3>根据上述<1>或<2>所述的水性油墨,其中,颜料和水不溶性聚合物p为含有颜料的水不溶性聚合物颗粒P的形态。
<4>根据上述<1>~<3>中任一项所述的水性油墨,其中,水不溶性聚合物p为含有选自源自离子性单体(p-1)的构成单元、源自具有芳香族环的疏水性单体(p-2)的构成单元、及源自所述式(1)表示的亲水性非离子性单体(p-3)的构成单元中的1种以上的乙烯基系聚合物。
<5>根据上述<4>所述的水性油墨,其中,水不溶性聚合物p中的源自离子性单体(p-1)的构成单元的含量优选为3质量%以上,更优选为5质量%以上,进一步优选为8质量%以上,更进一步优选为10质量%以上,而且,优选为40质量%以下,更优选为30质量%以下,进一步优选为25质量%以下,更进一步优选为20质量%以下。
<6>根据上述<4>或<5>所述的水性油墨,其中,水不溶性聚合物p中的源自具有芳香族环的疏水性单体(p-2)的构成单元的含量优选为15质量%以上,更优选为30质量%以上,进一步优选为37质量%以上,更进一步优选为45质量%以上,而且,优选为84质量%以下,更优选为80质量%以下,进一步优选为74质量%以下,更进一步优选为70质量%以下。
<7>根据上述<4>~<6>中任一项所述的水性油墨,其中,水不溶性聚合物p中的源自苯乙烯系大分子单体的构成单元的含量优选为5质量%以上,更优选为15质量%以上,进一步优选为20质量%以上,而且,优选为40质量%以下,更优选为35质量%以下,进一步优选为30质量%以下。
<8>根据上述<4>~<7>中任一项所述的水性油墨,其中,水不溶性聚合物p中的源自亲水性非离子性单体(p-3)的构成单元的含量优选为13质量%以上,更优选为15质量%以上,进一步优选为18质量%以上,更进一步优选为20质量%以上,而且,优选为45质量%以下,更优选为40质量%以下,进一步优选为38质量%以下,更进一步优选为35质量%以下。
<9>根据上述<4>~<8>中任一项所述的水性油墨,其中,水不溶性聚合物p含有单体(p-1)、(p-2)及(p-3),[(p-1)成分/[(p-2)成分+(p-3)成分]]的质量比优选为0.03以上,更优选为0.05以上,进一步优选为0.10以上,而且,优选为0.50以下,更优选为0.40以下,进一步优选为0.30以下。
<10>根据上述<3>~<9>中任一项所述的水性油墨,其中,含有颜料的水不溶性聚合物颗粒P在水性油墨中的含量优选为1.4质量%以上,更优选为2.8质量%以上,进一步优选为4.2质量%以上,而且,优选为21质量%以下,更优选为14质量%以下,进一步优选为8.4质量%以下。
<11>根据上述<3>~<10>中任一项所述的水性油墨,其中,水性油墨中的水不溶性聚合物p的含量优选为0.4质量%以上,更优选为0.8质量%以上,进一步优选为1.2质量%以上,而且,优选为6质量%以下,更优选为4质量%以下,进一步优选为2.4质量%以下。
<12>根据上述<1>~<11>中任一项所述的水性油墨,其中,表面活性剂(A)的HLB优选为5.0以下,更优选为4.9以下,进一步优选为4.8以下,而且,优选为2.0以上,更优选为2.5以上,进一步优选为2.8以上。
<13>根据上述<1>~<12>中任一项所述的水性油墨,其中,表面活性剂(A)的环氧乙烷的平均加成摩尔数优选为0以上,而且,优选为3.0以下,更优选为2.5以下,进一步优选为2.0以下,更进一步优选为1.5以下。
<14>根据上述<1>~<13>中任一项所述的水性油墨,其中,表面活性剂(A)为环氧乙烷的平均加成摩尔数为0以上且3.0以下的炔二醇。
<15>根据上述<1>~<14>中任一项所述的水性油墨,其中,表面活性剂(A)为选自2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇、3,6-二甲基-4-辛炔-3,6-二醇、及2,5-二甲基-3-己炔-2,5-二醇中的1种以上的炔二醇,以及选自所述炔二醇的环氧乙烷加成物中的1种以上,优选为选自2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇、及2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇的环氧乙烷加成物中的1种以上,更优选为2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇。
<16>根据上述<1>~<15>中任一项所述的水性油墨,其中,水性油墨中的表面活性剂(A)的含量优选为0.4质量%以上,更优选为0.6质量%以上,进一步优选为0.8质量%以上,而且,优选为4.0质量%以下,更优选为3.0质量%以下,进一步优选为2.8质量%以下,更进一步优选为2.0质量%以下。
<17>根据上述<1>~<16>中任一项所述的水性油墨,其中,表面活性剂(B)的HLB优选为8以上,更优选为10以上,进一步优选为12以上,更进一步优选为13以上,而且,优选为19以下,更优选为18.5以下,进一步优选为17.5以下,更进一步优选为17以下,更进一步优选为16.5以下,更进一步优选为16以下。
<18>根据上述<1>~<17>中任一项所述的水性油墨,其中,表面活性剂(B)为选自炔二醇的环氧乙烷加成物、醇的环氧烷烃加成物、及脂肪酸链烷醇酰胺中的1种以上,优选为选自炔二醇的环氧乙烷加成物、及醇的环氧烷烃加成物中的1种以上。
<19>根据上述<1>~<18>中任一项所述的水性油墨,其中,表面活性剂(B)为选自环氧乙烷的平均加成摩尔数为5.0以上且40.0以下的炔二醇的环氧乙烷加成物、以及碳原子数为6以上且30以下的醇的环氧烷烃加成物中的1种以上。
<20>根据上述<1>~<19>中任一项所述的水性油墨,其中,表面活性剂(B)为炔二醇的环氧乙烷加成物,其环氧乙烷的平均加成摩尔数为优选5.0以上、更优选6.0以上、进一步优选7.0以上、更进一步优选8.0以上、而且优选40.0以下、更优选38.0以下、进一步优选36.0以下、更进一步优选34.0以下、更进一步优选32.0以下。
<21>根据上述<1>~<20>中任一项所述的水性油墨,其中,表面活性剂(B)为醇的环氧烷烃加成物,其中,醇的碳原子数为6以上、优选8以上、更优选10以上、进一步优选12以上、而且碳原子数为30以下、优选24以下、更优选22以下、进一步优选20以下。
<22>根据上述<1>~<21>中任一项所述的水性油墨,其中,表面活性剂(B)的含量为优选0.5质量%以上,更优选为1.0质量%以上,进一步优选1.5质量%以上,更进一步优选1.8质量%以上,而且,优选为9.0质量%以下,更优选为6.0质量%以下,进一步优选为5.0质量%以下,更进一步优选为4.5质量%以下,更进一步优选为3.0质量%以下。
<23>根据上述<1>~<22>中任一项所述的水性油墨,其中,水性油墨中的表面活性剂(A)及(B)的合计含量优选为1.5质量%以上,更优选为1.8质量%以上,进一步优选为2.0质量%以上,而且,优选为9.0质量%以下,更优选为6.0质量%以下,进一步优选为5.0质量%以下,更进一步优选为4.0质量%以下。
<24>根据上述<1>~<23>中任一项所述的水性油墨,其中,表面活性剂(A)相对于表面活性剂(B)的质量比[表面活性剂(A)/表面活性剂(B)]优选为0.1以上,更优选为0.2以上,进一步优选为0.3以上,而且,优选为3.0以下,更优选为2.0以下,进一步优选为1.0以下。
<25>根据上述<1>~<24>中任一项所述的水性油墨,其中,水性油墨中的表面活性剂(A)、表面活性剂(B)及其它的表面活性剂的合计含量优选为1.5质量%以上,更优选为1.8质量%以上,进一步优选为2.0质量%以上,而且,优选为10.0质量%以下,更优选为7.0质量%以下,进一步优选为5.5质量%以下,更进一步优选为4.0质量%以下。
<26>根据上述<1>~<25>中任一项所述的水性油墨,其中,聚醚改性硅酮(C)的25℃时的动态粘度优选为40mm2/s以上,更优选为50mm2/s以上,进一步优选为60mm2/s以上,而且,优选为185mm2/s以下,更优选为180mm2/s以下,进一步优选为175mm2/s以下,更进一步优选为160mm2/s以下,更进一步优选为140mm2/s以下。
<27>根据上述<1>~<26>中任一项所述的水性油墨,其中,水性油墨中的聚醚改性硅酮(C)的含量优选为0.01质量%以上,更优选为0.02质量%以上,进一步优选为0.03质量%以上,而且,优选为5质量%以下,更优选为3质量%以下,进一步优选为1质量%以下,更进一步优选为0.8质量%以下,更进一步优选为0.3质量%以下,更进一步优选为0.2质量%以下,更进一步优选为0.1质量%以下。
<28>根据上述<1>~<27>中任一项所述的水性油墨,其中,表面活性剂(A)和表面活性剂(B)的合计量相对于聚醚改性硅酮(C)的量的质量比{[(A)+(B)]/(C)}优选为0.5以上,更优选为1以上,进一步优选为2.5以上,更进一步优选为5以上,更进一步优选为10以上,更进一步优选为20以上,而且,优选为400以下,更优选为300以下,进一步优选为200以下,更进一步优选为100以下,更进一步优选为80以下。
<29>根据上述<1>~<28>中任一项所述的水性油墨,其还含有水不溶性聚合物颗粒。
<30>根据上述<1>~<29>中任一项所述的水性油墨,其中,有机溶剂(D)的沸点的加权平均值优选为160℃以上,更优选为180℃以上,而且,优选为225℃以下,更优选为215℃以下,进一步优选为210℃以下,更进一步优选为200℃以下。
<31>根据上述<1>~<30>中任一项所述的水性油墨,其含有优选选自乙二醇、丙二醇及二乙二醇单异丙醚中的1种以上,更优选含有选自乙二醇及丙二醇中的1种以上。
<32>根据上述<30>所述的水性油墨,其中,水性油墨中的乙二醇、丙二醇及二乙二醇单异丙醚的合计含量优选为15质量%以上,更优选为20质量%以上,进一步优选为23质量%以上,而且,优选为55质量%以下,更优选为45质量%以下,进一步优选为40质量%以下。
<33>根据上述<1>~<32>中任一项所述的水性油墨,其中,水性油墨中作为有机溶剂(D)含有丙二醇10质量%以上、优选13质量%以上、更优选17质量%以上、而且优选55质量%以下、更优选45质量%以下、进一步优选40质量%以下。
<34>上述<1>~<33>中任一项所述的水性油墨在喷墨印刷用的水性油墨中的用途。
<35>一种喷墨记录方法,其使用上述<1>~<33>中任一项所述的水性油墨记录于记录介质,其中,该记录介质和纯水的接触时间100毫秒中的该记录介质的吸水量为0g/m2以上10g/m2以下,优选为0g/m2以上6g/m2以下。
实施例
在以下的制造例、实施例及比较例中,只要没有特殊说明,“份”及“%”为“质量份”及“质量%”。另外,水不溶性聚合物的重均分子量、含颜料的聚合物颗粒的平均粒径、颜料水分散体的固体成分浓度、及记录介质的吸水量的测定方法如下所述。
(1)水不溶性聚合物的重均分子量的测定
将在N,N-二甲基甲酰胺中以分别成为60mmol/L和50mmol/L的浓度的方式溶解有磷酸及溴化锂的液体作为洗提液,通过凝胶渗透色谱法[东曹株式会社制GPC装置(HLC-8120GPC)、东曹株式会社制柱(TSK-GEL、α-M×2根)、流速:1mL/min],作为标准物质使用分子量预先已知的单分散的聚苯乙烯进行测定。
(2)含颜料的聚合物颗粒P及聚合物颗粒Q的平均粒径的测定
使用激光颗粒分析系统“ELS-8000”(OTSUKA ELECTRONICS Co.,Ltd.制)进行累积量分析并进行测定。测定条件为:温度25℃、入射光与检测器的角度90°、累积次数100次,作为分散溶剂的折射率,输入水的折射率(1.333)。测定浓度以5×10-3质量%(固体成分浓度换算)进行。
(3)颜料水分散体的固体成分浓度的测定
在30ml的聚丙烯制容器(、高度=30mm)中量取在干燥器中已经恒量化的硫酸钠10.0g,向其中添加样品约1.0g并混合之后,准确地称量,在105℃下维持2小时,除去挥发组分,进一步在干燥器内放置15分钟,测定质量。将除去挥发组分后的样品的质量作为固体成分,除以添加的样品的质量,得到的值设为固体成分浓度。
(4)记录介质和纯水的接触时间100毫秒中的记录介质的吸水量
使用自动扫描吸液计(KUMAGAI RIKI KOGYO Co.,Ltd.制、KM500win),在23℃、相对湿度50%的条件下,测定纯水的接触时间100毫秒中的转移量,将其设为100毫秒的吸水量。测定条件如下。
“螺旋法(Spiral Method)”
接触时间:0.010~1.0(秒)
最高点(mm):7
每采样长度(Length Per Sampling)(度,degree):86.29
起始半径(mm):20
结束半径(mm):60
最小接触时间(毫秒):10
最大接触时间(毫秒):1000
取样模型(1-50):50
采样点个数(>0):19
“四方头”
狭缝间距(mm):1
狭缝宽度(mm):5
制造例1(水不溶性聚合物p溶液的制造)
在备有两个滴液漏斗1及2的反应容器内,加入表1的“初期进料单体溶液”所示的单体、溶剂(甲乙酮)、聚合链转移剂(2-巯基乙醇)并混合,进行氮气置换,得到初期进料单体溶液。
另一方面,将表1的“滴加单体溶液1”所示的单体、溶剂、聚合引发剂(2,2’-偶氮双(2,4-二甲基戊腈)、和光纯药工业株式会社制、商品名:V-65)、聚合链转移剂进行混合,得到滴加单体溶液1,加入到滴液漏斗1中,进行氮气置换。
另外,将表1的“滴加单体溶液2”所示的单体、溶剂、聚合引发剂、聚合链转移剂进行混合,得到滴加单体溶液2,加入到滴液漏斗2中,进行氮气置换。
在氮气气氛下,一边搅拌反应容器内的初期进料单体溶液一边维持在77℃,将滴液漏斗1中的滴加单体溶液1用3小时缓慢地滴加到反应容器内。接着,将滴液漏斗2中的滴加单体溶液2用2小时缓慢地滴加到反应容器内。滴加结束后,将反应容器内的混合溶液在77℃搅拌0.5小时。
接着,制备在甲乙酮27.0份中溶解有所述的聚合引发剂(V-65)0.6份的聚合引发剂溶液,加入到该混合溶液中,通过在77℃下搅拌1小时来进行熟化。进一步进行5次所述聚合引发剂溶液的制备、添加及熟化。接着,将反应容器内的反应溶液在80℃维持1小时,加入甲乙酮,得到水不溶性聚合物p的溶液(固体成分浓度:40.8%)。
得到的水不溶性聚合物p的重均分子量为52,700。另外,对得到的水不溶性聚合物p在105℃下干燥2小时,将达到恒量的聚合物以5×10-3质量%(固体成分浓度换算)溶解于水中时的平均粒径为89nm。
另外,表1中的单体的详细信息如下所述。
苯乙烯大分子单体:东亚合成株式会社制,AS-6(S)、(有效成分浓度50质量%、数均分子量6000)
M-40G:甲氧基聚乙二醇单甲基丙烯酸酯、新中村化学工业株式会社制、NK EsterM-40G(环氧乙烷平均加成摩尔数:4、末端:甲氧基)
[表1]
制造例2(含有炭黑的水不溶性聚合物颗粒的水分散体的制造)
(1)将制造例1中得到的水不溶性聚合物p溶液(固体成分浓度40.8%)157.6g与甲乙酮(MEK)60.4g进行混合,得到水不溶性聚合物p的MEK溶液。在容积为2L的分散机中投入该水不溶性聚合物p的MEK溶液,一边以1400rpm的条件进行搅拌,一边添加离子交换水448.3g、5N氢氧化钠水溶液19.5g、及25%氨水溶液1.5g,以氢氧化钠引起的中和度为85%、以氨实现的中和度成为40%的方式进行调整,一边在0℃的水浴中进行冷却,一边以1400rpm搅拌15分钟。接着加入颜料(炭黑、Cabot公司制“Monarch717”)150g,以7000rpm搅拌3小时。将得到的颜料混合物使用微流化器“M-110EH-30XP”(Microfluidics公司制)以150MPa的压力分散处理20次(pass),获得分散处理物。固体成分浓度为21.0质量%。
(2)将在上述工序中得到的分散处理物1000g放入2L梨形烧瓶中,加入离子交换水400g(固体成分浓度15.0质量%),使用旋转式蒸馏装置“旋转式蒸发器N-1000S”(东京理化器械株式会社制)以转速50rpm在调整为32℃的温浴中以0.09MPa的压力保持3小时,除去有机溶剂。进一步,将温浴调整为62℃,将压力降低至0.07MPa,浓缩至固体成分浓度成为25.0质量%。
(3)将得到的浓缩物投入于500ml角度旋转器中,使用高速冷却离心机“himacCR22G”(日立工机株式会社制、设定温度20℃)以7000rpm离心分离20分钟后,将液层部分用5μm的膜滤器“Minisart”(Sartorius公司制)进行过滤。
在滤液400g(炭黑68.6g、29.4g的水不溶性聚合物p)中添加离子交换水44.56g,进一步添加PROXEL LVS(Arch Chemicals Japan株式会社制:防霉剂、有效成分20%)0.89g,在70℃下搅拌1小时。冷却至25℃后,用所述5μm过滤器进行过滤,进一步以固体成分浓度成为22.0质量%的方式加入离子交换水,得到含有颜料的水不溶性聚合物p的水分散体。
得到的水分散体中的含有颜料的水不溶性聚合物颗粒P的平均粒径为90nm。
制造例3(水不溶性聚合物颗粒Q的制造)
在备有滴液漏斗的反应容器内加入甲基丙烯酸0.5g、甲基丙烯酸甲酯14.5g、丙烯酸2-乙基己酯5.0g、LATEMUL E-118B(聚氧化乙烯烷基醚硫酸钠11.1g、花王株式会社制、表面活性剂)、聚合引发剂过硫酸钾(和光纯药工业株式会社制)0.2g、离子交换水282.8g并混合,进行氮气置换,得到初期进料单体溶液。另外,将甲基丙烯酸9.5g、甲基丙烯酸甲酯275.5g、丙烯酸2-乙基己酯95.0g、LATEMUL E-118B35.1g、过硫酸钾0.6g、离子交换水183.0进行混合,得到滴加单体溶液,加入到滴液漏斗内,进行氮气置换。
在氮气气氛下,一边搅拌反应容器内的初期进料单体溶液,一边从室温用30分钟升温至80℃,并在维持在80度的前提下,将滴液漏斗中的单体用3小时缓慢地滴加到反应容器内。滴加结束后,在维持反应容器内的温度的条件下,搅拌1小时。接着,用200目过滤网过滤,得到水不溶性聚合物颗粒Q(平均粒径100nm)。
实施例1(水性油墨的制造)
使用制造例2中得到的含有炭黑的水不溶性聚合物颗粒的水分散体及制造例3中得到的水不溶性聚合物颗粒Q,在油墨中以颜料成为4质量%、水不溶性聚合物颗粒Q成为2.0质量%的方式按照以下的组成A配合,将得到的混合液用所述5μm过滤器过滤,得到水性油墨。将结果示于表2中。
[组成A]
含有炭黑的水分散体(固体成分22质量%)26.00g
水不溶性聚合物颗粒Q(甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸2-乙基己酯/甲基丙烯酸的共聚物(以下,称为MMA/2-EHA/MAA)、固体成分40.0质量%、平均粒径100nm)5.00g
Surfynol 104PG-50(日信化学工业株式会社制、氧化乙烯的平均加成摩尔数为0的炔二醇(50%)、丙二醇(50%)、有效成分50%)2.0g
非离子表面活性剂(A)1.0g
非离子表面活性剂(B)2.0g
聚醚改性硅酮(C)0.05g
有机溶剂(D):丙二醇(和光纯药工业株式会社制)30.00g
以合计量成为100g的方式添加离子交换水(余量:34.95g)。
表2中所示的非离子表面活性剂(A)、(B)、及聚醚改性硅酮(C)、有机溶剂(D)的详细信息如下所述。
[非离子表面活性剂(A)]
■S104:Surfynol 104;2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇
■S420:Surfynol 420;Surfynol 104的环氧乙烷(20%)加成物、环氧乙烷平均加成摩尔数:1.3
[非离子表面活性剂(B)]
■S465:Surfynol 465;Surfynol 104的环氧乙烷(65%)加成物、环氧乙烷平均加成摩尔数:10
■S485:Surfynol 485;Surfynol 104的环氧乙烷(85%)加成物、环氧乙烷平均加成摩尔数:33
■E120:EMULGEN120、月桂醇的环氧乙烷加成物、HLB:15.3
■E147:EMULGEN147、月桂醇的环氧乙烷加成物、HLB:16.3
■E150:EMULGEN150、月桂醇的环氧乙烷加成物、HLB:18.4
另外,“Surfynol”系列为日信化学工业株式会社及Air Products&Chemicals公司制,“EMULGEN”系列为花王株式会社制。
[聚醚改性硅酮(C)]
■KF-6204:动态粘度:70mm2/s、HLB:10
■KF-351A:动态粘度:70mm2/s、HLB:12
■KF-642:动态粘度:50mm2/s、HLB:12
■KF-6011:动态粘度:130mm2/s、HLB:12
■KF-355A:动态粘度:150mm2/s、HLB:12
■SAG005:日信化学工业株式会社制、SILFACE SAG005、动态粘度:170mm2/s、HLB:7
■KF-354L:动态粘度:200mm2/s、HLB:16
■KF-640:动态粘度:20mm2/s、HLB:12
■KF-643:动态粘度:19mm2/s、HLB:14
另外,“KF”系列为信越化学工业株式会社制的聚醚改性硅酮。
[有机溶剂(D)]
■PG(和光纯药工业株式会社制、丙二醇)
■iPDG(日本乳化剂株式会社制、二乙二醇单异丙醚)
■1,3PDO:和光纯药工业株式会社制、1,3-丙二醇
■EG:和光纯药工业株式会社制、乙二醇
■BTG:日本乳化剂株式会社制、三乙二醇单丁醚
■DEG:和光纯药工业株式会社制、二乙二醇
■GLY:花王株式会社制、化妆品用浓甘油
实施例2~6
在实施例1中,将聚醚改性硅酮(C)的KF-6204变更为KF-351A、KF-642、KF-6011、KF-355A、SAG005,除此之外,与实施例1同样地操作,得到水性油墨。
实施例7
在实施例1中,将非离子表面活性剂(A)的S104变更为S420,除此之外,与实施例1同样地操作,得到水性油墨。
实施例8~11
在实施例1中,将非离子表面活性剂(B)的S465变更为E120、E147、S485、E150,除此之外,与实施例1同样地操作,得到水性油墨。
实施例12
在实施例1中,将非离子表面活性剂(B)的S465变更为E147,将保湿剂从PG30质量%变更为PG15质量%和iPDG15质量%,除此之外,与实施例1同样地操作,得到水性油墨。
实施例13
在实施例1中,将保湿剂从PG30质量%变更为iPDG30质量%,除此之外,与实施例1同样地操作,得到水性油墨。
实施例14~17
在实施例1中,将KF-6204的配合量从0.05质量%变更为0.01质量%、0.5质量%、1质量%、3质量%,除此之外,与实施例1同样地操作,得到水性油墨。
比较例1~5
在实施例1中,如表2所示变更聚醚改性硅酮(C)的种类,将聚醚改性硅酮(C)变更为未添加,将非离子表面活性剂(A)变更为未添加,得到水性油墨。
实施例18~22、以及比较例6~8
在实施例1中,将有机溶剂(D)变更为表2所示的有机溶剂,除此之外,与实施例1同样地操作,得到水性油墨。
<初期点的点径、干燥后点的点径、图像均匀性、吐出性的评价>
将上述中得到的水性油墨的结果示于表2中。
(1)初期点的点径、干燥后点的点径
在通用光泽纸“OK TOPCOAT PLUS”(王子制纸株式会社制、单位面积的重量104.7g/m2、吸水量4.9g/m2)纸上使用水性油墨利用以下的喷墨记录方式形成图像。
(喷墨记录方式)
在温度25±1℃、相对湿度30±5%的环境下,将水性油墨A填充于装备有喷墨头(京瓷株式会社制、“KJ4B-HD06MHG-STDV”、压电式)的印刷评价装置(株式会社京瓷制)。
设定喷墨头电压26V、频率20kHz、吐出液量18pl、喷墨头温度32℃、清晰度600dpi、吐出前闪烁次数200发、负压-4.0kPa,以记录介质的长度方向和输送方向成为相同的方向的方式,将记录介质在减压下固定于输送台。
向所述印刷评价装置传达印刷命令,将印刷幅面(Duty)为0%~100%的图像,使用Quality Engineering Associates(QEA)公司制的携带型图像评价系统“PIAS(注册商标)-II”测定Duty30%份的点。
作为刚着陆之后的初期点径,使用将阈值设定为70%时的点径。这一值表示在伴随点的干燥而发生点径的缩小之前的点径。为了估算干燥后的缩小的干燥后点径,使用将阈值设定为40%时的点径值。点径越大,正面印刷的画质越良好。
(2)画质的均匀性
已知干燥后点径相对于所述(1)中测定的初期点径的比越接近于1.0,画质的均匀性越高,因此,将干燥后的点径/初期点径的比值设为指标。该比值越接近于1.0,画质的均匀性越良好。
(3)吐出性
用与所述(1)相同的喷墨打印机打印后30分钟,不保护喷嘴面而放置,对于将能够辨别是否从全部的喷嘴发生了吐出的印刷核对图案印刷于纸上时的喷嘴欠缺(没有正常地吐出的喷嘴)数目进行计数,利用以下的评价基准评价吐出性。堵塞数目越少,吐出性越良好。
(评价基准)
5:没有喷嘴欠缺
4:喷嘴欠缺1~2个
3:喷嘴欠缺3~5个
2:喷嘴欠缺6~10个
1:喷嘴欠缺11个以上
由表2可知:与比较例1~5的油墨相比,实施例1~17的油墨吐出性优异,即使在印刷于记录介质、特别是低吸水性的记录介质(涂层纸)时,也能抑制干燥过程中的油墨的点径的缩小,能够得到均匀性优异的图像。
工业上利用的可能性
根据本发明,可以提供一种水性油墨以及使用该水性油墨的喷墨记录方法,所述水性油墨吐出性优异,即使在印刷于记录介质、特别是低吸水性的记录介质时,也能抑制干燥过程中的油墨的点径的缩小,可得到均匀性优异的图像。

Claims (15)

1.一种水性油墨,其中,
含有颜料、水不溶性聚合物、HLB为0以上且5以下的炔二醇类的非离子表面活性剂(A)、HLB为6以上且20以下的非离子表面活性剂(B)、25℃时的动态粘度为30mm2/s以上且190mm2/s以下的聚醚改性硅酮(C)和有机溶剂(D),并且,
有机溶剂(D)的沸点的加权平均值为150℃以上且230℃以下。
2.根据权利要求1所述的水性油墨,其中,
颜料和水不溶性聚合物为含有颜料的水不溶性聚合物颗粒的形态。
3.根据权利要求1或2所述的水性油墨,其中,
非离子表面活性剂(A)为环氧乙烷的平均加成摩尔数为0以上且3.0以下的炔二醇。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的水性油墨,其中,
非离子表面活性剂(B)为选自环氧乙烷的平均加成摩尔数为5.0以上且40.0以下的炔二醇的环氧乙烷加成物、以及碳原子数为6以上且30以下的醇的环氧烷烃加成物中的1种以上。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的水性油墨,其中,
在水性油墨中作为有机溶剂(D)含有10质量%以上的丙二醇。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的水性油墨,其中,
在水性油墨中含有0.01质量%以上且5质量%以下的聚醚改性硅酮(C)。
7.根据权利要求1~6中任一项所述的水性油墨,其中,
非离子表面活性剂(A)和非离子表面活性剂(B)的合计量相对于聚醚改性硅酮(C)的量的质量比[(A)+(B)]/(C)为0.5以上且400以下。
8.根据权利要求1~6中任一项所述的水性油墨,其中,
非离子表面活性剂(A)和非离子表面活性剂(B)的合计量相对于聚醚改性硅酮(C)的量的质量比[(A)+(B)]/(C)为2.5以上且400以下。
9.根据权利要求1~8中任一项所述的水性油墨,其中,
还含有水不溶性聚合物颗粒。
10.根据权利要求1~9中任一项所述的水性油墨,其中,
水性油墨中的表面活性剂(A)的含量为0.4质量%以上且4.0质量%以下。
11.根据权利要求1~10中任一项所述的水性油墨,其中,
水性油墨中的表面活性剂(B)的含量为0.5质量%以上且9.0质量%以下。
12.根据权利要求1~11中任一项所述的水性油墨,其中,
水性油墨中的水的含量为20质量%以上且75质量%以下。
13.一种喷墨记录方法,其中,
该喷墨记录方法使用权利要求1~12中任一项所述的水性油墨记录于记录介质,该记录介质和纯水的接触时间100毫秒中的该记录介质的吸水量为0g/m2以上且10g/m2以下。
14.权利要求1~12中的任一项所述的水性油墨在喷墨记录中的用途。
15.权利要求1~12中的任一项所述的水性油墨在记录介质上的喷墨记录中的用途,其中,
在记录介质和纯水的接触时间100毫秒中的该记录介质的吸水量为0g/m2以上且10g/m2以下。
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