CN108368368A - 喷墨记录用水性油墨组和喷墨记录方法 - Google Patents
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Abstract
本发明要解决的课题是提供一种喷墨记录用水性墨组和喷墨记录方法,其对非吸收性记录介质或低吸收性记录介质赋予洇渗、混色得以降低的印刷物。本发明涉及一种喷墨记录用水性油墨组,其包含第一喷墨记录用水性油墨~第n喷墨记录用水性油墨,各水性油墨含有颜料、水、表面活性剂、粘结剂树脂、脲类和水溶性有机溶剂(1),所述水溶性有机溶剂(1)的沸点为100℃以上且200℃以下,并且20℃下的蒸气压为0.5hPa以上,该第一水性油墨~第n水性油墨之中,将先喷打的水性油墨的表面张力记作γ1、将后喷打的水性油墨的表面张力记作γ2时,该第一水性油墨~第n水性油墨均满足特定式子。
Description
技术领域
本发明涉及喷墨记录用水性油墨组和其的喷墨记录方法。
背景技术
喷墨记录用水性颜料油墨能够形成耐光性等优异的印刷物,因而研究了用于在例如以普通纸、涂布纸、铜版纸、塑料膜、金属、布帛为代表的各种介质上的印刷。
特别是,近年来随着按需打印市场的飞跃式成长,要求能够在记录介质上高速印刷喷墨记录用水性颜料油墨,并且能够制造与利用平版印刷法得到的印刷物相匹敌的高品质的印刷物。
为了高速印刷高品质的印刷物,需要抑制不同色相的油墨间的色分界的洇渗(有时也称作渗出或混色)。作为防止上述油墨间的洇渗的方法,例如已知一种油墨组,其特征在于,其可用于喷打在媒介上而以650dpi以上的像素密度、0.5m2/分钟以上的记录速度形成图像的成像装置,上述油墨组含有至少包含油墨组合物A和油墨组合物B的油墨组合物,且满足规定的条件;等等(例如参见专利文献1或2)。
然而,例如使用上述油墨在涂布纸、铜版纸、塑料膜等非吸收性记录介质或低吸收性记录介质上进行高速印刷时,在实用上不能充分抑制不同色相的油墨间的色分界的洇渗,其结果,有时得不到高画质的印刷物。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2005-335280号公报
专利文献2:日本特开2011-79952号公报
发明内容
发明要解决的问题
本发明要解决的课题是提供一种喷墨记录用水性油墨组和喷墨记录方法,其能够在不吸收或不易吸收水等溶剂的塑料、金属、涂布纸和铜版纸等非吸收性记录介质或低吸收性记录介质上形成洇渗、混色得以降低的印刷物。
用于解决问题的手段
本发明人等通过使用了含有脲类和具有特定的沸点和蒸气压的水溶性有机溶剂的油墨的油墨组,并对该组中使用的油墨间的表面张力进行限定,由此解决了上述课题。
即,本发明涉及一种喷墨记录用水性油墨组,其特征在于,其是包含第一喷墨记录用水性油墨~第n喷墨记录用水性油墨的油墨组,上述水性油墨各自含有水溶性有机溶剂(1)、颜料、表面活性剂、脲类、粘结剂树脂和水,上述水溶性有机溶剂(1)的沸点为100℃以上且200℃以下,并且20℃下的蒸气压为0.5hPa以上,上述第一水性油墨~第n水性油墨之中,将先喷打的水性油墨的表面张力记作γ1、将后喷打的水性油墨的表面张力记作γ2时,上述第一水性油墨~第n水性油墨均满足下述(a)。
[数学式1]
-3≤γ1-γ2≤3[mN/m] (a)
另外,本发明涉及一种喷墨记录方法,其特征在于,其是对非吸收性记录介质或低吸收性记录介质进行喷墨记录的方法,其使用上述喷墨记录用水性油墨组。
发明的效果
本发明的喷墨记录用水性油墨组能够在不吸收或不易吸收水等溶剂的塑料、金属、涂布纸和铜版纸等非吸收性记录介质或低吸收性记录介质上制造洇渗、混色得以降低的印刷物。
具体实施方式
(第一油墨~第n油墨)
本发明的喷墨记录用水性油墨组包含第一水性油墨~第n水性油墨。
上述第一油墨~第n油墨是指喷墨记录用水性油墨。
在喷墨记录法中,通常使用喷墨打印机。喷墨打印机中有时组配有多种色相、明度和色度中任一项以上不同的油墨。
作为上述第一水性油墨~第n水性油墨,可以组合使用彼此间的色相、明度和色度中任一项不同的水性油墨。
另外,作为上述第一水性油墨~第n水性油墨,可以使用彼此间的色相、明度和色度相同的油墨之中的着色力不同的水性油墨群(具体来说,浓油墨(dark ink)和淡油墨(light ink))。即,作为上述水性油墨,例如可以组合使用含有相同颜料而色相、明度和色度中任一项以上不同的油墨。
作为本发明的油墨组,例如若举出第一水性油墨~第n水性油墨之中的两种水性油墨的组合的一例,则可以举出:(C,M)、(C,Y)、(C,BK)、(M,C)、(Y,C)、(BK,C)、(M,Y)、(Y,M)、(M,BK)、(BK,M)、(Y,BK)、(BK,Y)、(C,LC)、(C,LM)、(LC,C)、(LM,C)、(M,LC)、(M,LM)、(LC,M)、(LM,M)、(Y,LC)、(Y,LM)、(CL,Y)、(LM,Y)、(BK、LC)、(BK,LM)、(LC,BK)、(LM,BK)、(LC,LM)、(LM,LC)。
此处,上述C表示青色油墨,M表示品红色油墨,Y表示黄色油墨,BK表示黑色,LC表示浅青色油墨,LM表示浅品红色油墨。
(表面张力)
对于本发明的喷墨记录用水性油墨组而言,在构成其的第一水性油墨~第n水性油墨之中,将先喷打的水性油墨的表面张力记作γ1、将后喷打的水性油墨的表面张力记作γ2时,上述第一水性油墨~第n水性油墨均包含满足式(a)的油墨。
[数学式2]
-3≤γ1-γ2≤3[mN/m] (a)
上述表面张力γ1和γ2的含义表示动态表面张力和静态表面张力这两者。在本发明的油墨组中,使用上述表面张力γ1和γ2不论是动态表面张力还是静态表面张力均满足上述式(a)的油墨。
本发明的油墨的表面张力优选在25℃为20mN/m~50mN/m,而20mN/m~40mN/m能够更有效地抑制油墨间的色分界发生洇渗,能够抑制须子(ひげ)等画质不良,并且能够抑制在油墨喷出时从喷嘴附近漏出油墨所导致的油墨喷出不良、飞行弯曲的产生,因而是进一步优选的。
作为静态表面张力的测定法,已知毛细管上升法、滴加法、吊环法等,在本发明中,作为静态表面张力的测定法,使用了Wilhelmy法(垂直板法)。
在Wilhelmy法(垂直板法)中,在培养皿内部填充测定介质(油墨等),使检测头与液面接触。由此,在与液面接触的瞬间,检测头由于表面张力而被拉进水中。在求出该表面张力时,若将从检测头的平衡状态起被拉进水中时的力记作P,则根据Wilhelmy原理,式(b)是成立的。需要说明的是,s:检测头截面积、L:检测头周长、m:检测头重量、h:下沉位移量、ρ:液体的密度、g:重力加速度(约9.8m/s2)。
[数学式3]
P=mg+Lγ-shρg (b)
然而,由于浮力shρg也作用于被拉进时的力P,因而,实际上进行将h设为零而使浮力为零的调整。即,拉起检测头而使h为零,由此测量使h为零时的力P1,并根据(式c)求出浮力γ。
[数学式4]
P1=mg+Lγ γ=(P1-mg)/L (c)
上述式(a)中的“γ1-γ2”的范围如上所述,为-3以上且3以下的范围,优选使用满足-1以上且1以下的范围的油墨组,使用满足-0.2以上且0.2以下的范围的油墨组时,可在非吸收性记录介质或低吸收性记录介质上得到洇渗、混色的产生得以更进一步降低的印刷物,因而特别优选。
通过使用满足上述式(a)的第一水性油墨~第n水性油墨,由此喷射至上述记录介质上的水性油墨滴的表面所存在的表面活性剂的量(密度)有容易在油墨滴之间均匀化的倾向。由此可推测:即便在喷射至记录介质上的2滴以上的水性油墨滴发生接触时,由上述表面活性剂的浓度差所导致的水性油墨滴之间的油墨成分的移动也得到抑制,其结果可以得到洇渗、混色得以降低的印刷物。
另外,上述水性油墨含有后述特定的水溶性有机溶剂(1),因此速干性优异。因此可推测:喷射至记录介质上后的水性油墨滴快速发生干燥和增粘,由此能够将油墨滴的扩展抑制在最小限度,其结果,水性油墨滴之间的油墨成分的移动得到抑制,可以得到洇渗、混色得以降低的印刷物。
需要说明的是,本发明中所述的喷打是指,从喷墨头部喷出油墨并喷射至记录介质。先喷打是指,构成第一水性油墨~第n水性油墨的任意2种水性油墨之中,先喷射至记录介质。后喷打是指,在构成第一水性油墨~第n水性油墨的任意2种水性油墨之中,在先喷打一种水性油墨后,之后使另一种水性油墨喷射至记录介质。
上述喷打的间隔根据印刷速度、即记录介质的传送速度、喷墨头的喷嘴间隔进行规定,在本发明中没有特别限定。
上述喷打可以使用具备喷墨头的喷墨记录装置。作为上述喷墨头,可以使用从1个喷头仅可喷出1种油墨的喷墨头,也可以使用在上述喷头内具有2个以上的油墨流道而可从1个喷头中喷出多种第一水性油墨~第n水性油墨的喷墨头。
作为构成本发明的包含喷墨记录用水性油墨的油墨组的第一水性油墨~第n水性油墨,分别使用含有水溶性有机溶剂(1)、颜料、表面活性剂、脲类、粘结剂树脂和水的水性油墨。
(水溶性有机溶剂(1))
作为构成上述水性油墨的水溶性有机溶剂(1),使用沸点为100℃以上且200℃以下、并且20℃下的蒸气压为0.5hPa以上的水溶性有机溶剂。
含有上述水溶性有机溶剂(1)的第一水性油墨~第n水性油墨由于喷射至记录介质后的干燥性优异,因此可以得到能够在非吸收性记录介质或低吸收性记录介质上形成洇渗、混色得以降低的印刷物的喷墨记录用水性油墨组。
作为上述水溶性有机溶剂(1),可以将例如3-甲氧基-1-丁醇、3-甲基-3-甲氧基-1-丁醇、乙酸-3-甲氧基-3-甲基-1-丁酯、乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、乙二醇单丙醚、乙二醇单丁醚、乙二醇单异丁醚、乙二醇叔丁醚、丙二醇单甲醚、丙二醇单乙醚、丙二醇单丙醚、丙二醇单甲醚乙酸酯、二乙二醇二甲醚、二乙二醇甲乙醚、二乙二醇二乙醚、二丙二醇二甲醚、4-甲氧基-4-甲基-2-戊酮、乳酸乙酯等单独使用或组合使用2种以上。
其中,作为上述水溶性有机溶剂(1),从第一水性油墨~第n水性油墨的保存稳定性、与喷墨装置适配的部件适配性的观点出发,优选使用HSP(汉森溶解度参数)的氢键项δH为6~20的范围的水溶性有机溶剂。与喷墨装置适配的部件适配性是指,因喷头部、装置内的流道与油墨长时间接触而导致部件发生溶胀或溶解,从而使喷墨装置劣化。
作为HSP为上述范围内的水溶性有机溶剂,例如优选使用3-甲氧基-1-丁醇、3-甲基-3-甲氧基-1-丁醇、乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、乙二醇单丙醚、乙二醇单丁醚、乙二醇单异丁醚、乙二醇叔丁醚、丙二醇单甲醚、丙二醇单乙醚,特别优选使用3-甲氧基-1-丁醇、3-甲基-3-甲氧基-1-丁醇。
在本发明中,与上述水溶性有机溶剂(1)一起组合使用丙二醇(2)、以及选自由甘油、二甘油、甘油衍生物和二甘油衍生物组成的组中的至少1种有机溶剂(3)时,不会损害水性油墨喷射至上述记录介质后的优异干燥性,能够抑制上述水性油墨在油墨喷出喷嘴附近发生干燥或凝固而形成覆膜,并且,即便在形成了上述覆膜的情况下,也可以再分散于新供给的水性油墨中,确保优异的喷出性,故而优选。
作为上述有机溶剂(3)的甘油衍生物和二甘油衍生物,可以举出聚甘油、脂肪酸二甘油酯、通式(1)所示的聚氧丙烯(n)聚甘油醚、通式(2)所示的聚氧乙烯(n)聚甘油醚等,可以同时使用它们中的2种以上。在本发明中,特别优选选择甘油或n=8~15的聚氧丙烯(n)聚甘油醚。
[化1]
[化2]
通式(1)和通式(2)中,m、n、o和p各自独立地表示1~10的整数。
对于上述水溶性有机溶剂(1)而言,优选在相对于第一水性油墨~第n水性油墨各自的质量为1质量%~20质量%的范围内使用上述水溶性有机溶剂(1),更优选在1质量%~15质量%的范围内使用,在1质量%~10质量%的范围内使用时,可在非吸收性记录介质或低吸收性记录介质上形成洇渗、混色得以进一步降低的印刷物,故而特别优选。
另外,对于上述丙二醇(2)而言,优选在相对于第一水性油墨~第n水性油墨各自的质量为1质量%~30质量%的范围内使用上述丙二醇(2),更优选在1质量%~25质量%的范围内使用,在1质量%~20质量%的范围内使用时,可得到不会对油墨的速干性造成影响且具备良好喷出性的喷墨记录用油墨,故而特别优选。
另外,对于上述有机溶剂(3)而言,优选在相对于第一水性油墨~第n水性油墨各自的质量为1质量%~20质量%的范围内使用上述有机溶剂(3),更优选在2质量%~18质量%的范围内使用,在4质量%~15质量%的范围内使用时,可抑制油墨喷出喷嘴附近的水性油墨的干燥等,故而特别优选。
(颜料)
本发明中使用的颜料没有特别限定,可以使用在水性喷墨记录用水性油墨中使用的有机颜料或无机颜料。作为上述颜料,可以使用未实施用于提高分散性的表面处理的未处理颜料、利用颜料衍生物等增效剂进行了表面处理的所谓处理颜料。
作为上述无机颜料,例如可以使用氧化铁、炭黑等。作为上述炭黑,可以使用例如通过接触法、炉法、热裂法等公知的方法制造的炭黑等。
作为上述有机颜料,可以使用偶氮颜料(包括偶氮色淀、不溶性偶氮颜料、缩合偶氮颜料、螯合偶氮颜料等)、多环式颜料(例如酞菁颜料、苝颜料、紫环酮颜料、蒽醌颜料、喹吖啶酮颜料、二噁嗪颜料、硫靛颜料、异吲哚啉酮颜料、喹酞酮颜料等)、染料螯合物(例如碱性染料型螫合物、酸性染料型螯合物等)、硝基颜料、亚硝基颜料、苯胺黑等。
作为黑色油墨中使用的颜料,可以举出炭黑,可以举出:三菱化学公司制的No.2300、No.2200B、No.900、No.960、No.980、No.33、No.40、No.45、No.45L、No.52、HCF88、MA7、MA8、MA100等;Columbia公司制的Raven5750、Raven5250、Raven5000、Raven3500、Raven1255、Raven700等;Cabot公司制的Regal 400R、Regal 330R、Regal 660R、Mogul L、Mogul700、Monarch800、Monarch880、Monarch900、Monarch1000、Monarch1100、Monarch1300、Monarch1400等;Degussa公司制的Color Black FW1、Color Black FW2、Color Black FW2V、Color Black FW18、Color Black FW200、Color Black S150、ColorBlack S160、Color Black S170、Printex 35、Printex U、Printex V、Printex 1400U、Special Black 6、Special Black 5、Special Black 4、Special Black 4A、NIPEX150、NIPEX160、NIPEX170、NIPEX180等。
作为黄色油墨中使用的颜料的具体例,可以举出C.I.颜料黄1、2、12、13、14、16、17、73、74、75、83、93、95、97、98、109、110、114、120、128、129、138、150、151、154、155、174、180、185等。
作为品红色油墨中使用的颜料的具体例,可以举出C.I.颜料红5、7、12、48(Ca)、48(Mn)、57(Ca)、57:1、112、122、123、146、168、176、184、185、202、209、269、282等、C.I.颜料紫19等。
另外,作为青色油墨中使用的颜料的具体例,可以举出C.I.颜料蓝1、2、3、15、15:3、15:4、16、22、60、63、66等。
作为白色油墨中使用的颜料的具体例,可以举出碱土金属的硫酸盐、碳酸盐、微粉硅酸、合成硅酸盐等二氧化硅类、硅酸钙、氧化铝、氧化铝水合物、氧化钛、氧化锌、滑石、粘土等。另外,上述无机白色颜料可以利用各种表面处理方法进行了表面处理。
在制造构成本发明的喷墨记录用水性油墨组的水性油墨时,优选使用将上述颜料预先分散于水等溶剂中而成的颜料分散体。
在使用上述颜料分散体时,作为上述颜料,优选使用能够稳定分散于上述溶剂中的颜料。
作为上述颜料分散体,例如可以使用上述颜料借助高分子分散剂、表面活性剂、颜料衍生物等颜料分散剂而分散于水等溶剂中而成的颜料分散体。
作为可分散于上述溶剂中的颜料,可以使用在表面具有分散性赋予基团(亲水性基团或其盐基)的颜料。
另外,作为上述颜料,可以使用能够分散于含水溶剂而无需使用上述颜料分散剂的自分散型颜料。
作为自分散型颜料,例如可以使用:通过对上述颜料实施物理性处理或化学性处理而使分散性赋予基团导入(接枝)于颜料表面从而制造的颜料。
作为对上述颜料进行物理性处理或化学性处理的方法,例如可以举出:真空等离子体处理、利用次卤酸和/或次卤酸盐进行的氧化处理或利用臭氧进行的氧化处理等;在水中利用氧化剂对颜料表面进行氧化的湿式氧化法;使对氨基苯甲酸键合于颜料表面由此经由苯基来键合羧基的方法。
含有自分散型颜料的水性油墨无需使用用于对上述颜料赋予分散性的颜料分散剂,因此不易发生由颜料分散剂所导致的发泡等,喷出稳定性优异。另外,抑制由颜料分散剂所导致的大幅粘度上升,因而能够含有更多的颜料,能够充分提高印字浓度,或者容易操作。
作为自分散型颜料,也可以利用市售品,作为这样的市售品,可以举出MicrojetCW-1(商品名:Orient化学工业公司制)、CAB-O-JET200、CAB-O-JET300(以上为商品名:Cabot公司制)。
(表面活性剂)
出于将上述第一水性油墨~第n水性油墨的表面张力调整至上述范围的目的而使用上述表面活性剂。作为上述表面活性剂,例如可以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、两性表面活性剂等。更优选使用非离子性表面活性剂。
作为阴离子性表面活性剂,例如可以举出:烷基苯磺酸盐、烷基苯基磺酸盐、烷基萘磺酸盐、高级脂肪酸盐、高级脂肪酸酯的硫酸酯盐、高级脂肪酸酯的磺酸盐、高级醇醚的硫酸酯盐和磺酸盐、高级烷基磺基琥珀酸盐、聚氧乙烯烷基醚羧酸盐、聚氧乙烯烷基醚硫酸盐、烷基磷酸盐、聚氧乙烯烷基醚磷酸盐等,作为它们的具体例,可列举十二烷基苯磺酸盐、异丙基萘磺酸盐、单丁基苯基苯酚单磺酸盐、单丁基联苯磺酸盐、二丁基苯基苯酚二磺酸盐等。
作为非离子性表面活性剂,例如可列举:聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯烷基苯基醚、聚氧乙烯脂肪酸酯、山梨醇酐脂肪酸酯、聚氧乙烯山梨醇酐脂肪酸酯、聚氧乙烯山梨醇脂肪酸酯、甘油脂肪酸酯、聚氧乙烯甘油脂肪酸酯、聚甘油脂肪酸酯、蔗糖脂肪酸酯、聚氧乙烯烷基胺、聚氧乙烯脂肪酰胺、脂肪酸烷醇酰胺、烷基烷醇酰胺、乙炔二醇、乙炔二醇的氧亚乙基加成物、聚乙二醇聚丙二醇嵌段共聚物等,优选为聚氧乙烯壬基苯基醚、聚氧乙烯辛基苯基醚、聚氧乙烯十二烷基苯基醚、聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯脂肪酸酯、山梨醇酐脂肪酸酯、聚氧乙烯山梨醇酐脂肪酸酯、脂肪酸烷醇酰胺、乙炔二醇、乙炔二醇的氧亚乙基加成物、聚乙二醇聚丙二醇嵌段共聚物,使用乙炔二醇、乙炔二醇的氧亚乙基加成物等乙炔系表面活性剂时,可降低喷射至记录介质后的油墨的接触角,得到白条纹等印刷不均的产生受到抑制的印刷物,因而是更优选的。
作为上述表面活性剂,除了上文描述的表面活性剂以外,可以使用聚硅氧烷氧亚乙基加成物那样的硅酮系表面活性剂;全氟烷基羧酸盐、全氟烷基磺酸盐、氧亚乙基全氟烷基醚那样的氟系表面活性剂;刺孢青霉酸、鼠李糖脂、溶血卵磷脂那样的生物表面活性剂等,从降低喷射至记录介质后的油墨的接触角、得到白条纹等印刷不均的产生受到抑制的印刷物的观点考虑,更优选使用作为聚硅氧烷氧亚乙基加成物的硅酮系表面活性剂。
作为上述表面活性剂,可以将上述表面活性剂单独使用或组合使用2种以上。作为上述表面活性剂,优选使用能够防止在上述油墨中发生凝聚或分离、且稳定溶解于油墨所含的溶剂中的表面活性剂,优选使用HLB为3~20的范围的表面活性剂,更优选使用HLB为3~7的范围的表面活性剂。在使用上述HLB为3~7的范围的表面活性剂的情况下,优选组合使用可将HLB为3~7的范围的表面活性剂溶解的上述有机溶剂(1)等。
上述表面活性剂优选在相对于第一水性油墨~第n水性油墨各自的质量为0.001质量%~4质量%的范围内使用,更优选在0.001质量%~2质量%的范围内使用,从即便在印刷于非吸收性记录介质或低吸收性记录介质的情况下也得到能够进一步降低洇渗、混色的产生的油墨组的观点考虑,进一步优选在0.01质量%~1.5质量%的范围内使用。
(脲类)
作为本发明中使用的脲类,可以举出脲或脲衍生物。脲和脲衍生物的保湿功能高,具有作为固体湿润剂的功能。因此,上述脲类能够防止上述水性油墨在喷出喷嘴附近发生干燥或凝固,确保油墨的良好喷出性。
另外,含有上述脲类的水性油墨在喷射至记录介质后,若经加热等则会快速干燥,因此,即便在印刷至非吸收性记录介质或低吸收性记录介质的情况下,也可以更有效地降低洇渗、混色的产生。
作为上述脲衍生物,例如可以举出:乙烯脲、丙烯脲、二乙基脲、硫脲、N,N-二甲基脲、羟乙基脲、羟丁基脲、乙烯硫脲、二乙基硫脲等,也可以同时使用这些脲衍生物中的2种以上。
作为上述脲类,由于易溶于水、容易获得,因此特别优选使用脲、乙烯脲或2-羟乙基脲。
从提高油墨喷出性和印刷物的干燥性的观点考虑,上述脲类的含量优选在相对于第一水性油墨~第n水性油墨各自的质量为1.0质量%~20.0质量%的范围内使用,优选在2.0质量%~15.0质量%的范围内使用,更优选在3.0质量%~10.0质量%的范围内使用。
上述水溶性有机溶剂(1)与上述脲类优选在相对于第一水性油墨~第n水性油墨各自的质量为1质量%~25质量%的范围内使用,更优选在3质量%~20质量%的范围内使用,在5质量%~18质量%的范围内使用时,即便是刚印刷后油墨也难以附着于其他介质(定形性优异、),因此特别优选。
另外,在使用上述丙二醇(2)和上述有机溶剂(3、)的情况下,上述水溶性有机溶剂(1)、上述脲类、上述丙二醇(2)与上述有机溶剂(3)的总质量优选在相对于第一水性油墨~第n水性油墨各自的质量为20质量%~50质量%的范围内使用,更优选在20质量%~40质量%的范围内使用,在22质量%~35质量%的范围内使用时,即便是刚印刷后油墨也难以附着于其他介质(定形性优异),因此特别优选。
(粘结剂树脂)
作为本发明内使用的粘结剂树脂,例如可以将聚乙烯醇、明胶、聚环氧乙烷、聚乙烯基吡咯烷酮、丙烯酸系树脂、氨基甲酸酯系树脂、葡聚糖、糊精、角叉菜多糖(κ、ι、λ等)、琼脂、普鲁兰多糖、水溶性聚乙烯醇缩丁醛、羟乙基纤维素、羧甲基纤维素等使用1种或合用多种。
其中,作为粘结剂树脂,优选使用丙烯酸系树脂,优选使用具有酰胺基的丙烯酸系树脂,使用具有酰胺基和烷氧基甲硅烷基等的丙烯酸系树脂时,由于在水性油墨中的再分散性优异,因此特别优选。需要说明的是,“丙烯酸系树脂”是指,包含具有(甲基)丙烯酰基的单体作为原料之一的共聚物。
(具有酰胺基的丙烯酸系树脂)
上述具有酰胺基的丙烯酸系树脂具有使本发明的水性油墨的再分散性提高的效果。
上述具有酰胺基的丙烯酸系树脂例如可以通过使包含具有酰胺基的丙烯酸系单体的单体成分发生聚合而得到。从得到再分散性更优异且耐擦性优异的印刷物的观点考虑,上述具有酰胺基的丙烯酸系单体优选在相对于上述单体成分的总量为5质量%以下的范围内使用,优选在0.5质量%~5质量%的范围内使用,更优选在0.5质量%~4质量%的范围内使用,特别优选在1.5质量%~3质量%的范围内使用。
作为上述具有酰胺基的丙烯酸系单体,例如可以举出(甲基)丙烯酰胺、N-甲基(甲基)丙烯酰胺、N-乙基(甲基)丙烯酰胺、N-丙基(甲基)丙烯酰胺、N-羟甲基(甲基)丙烯酰胺、N-异丙基(甲基)丙烯酰胺、N-丁基(甲基)丙烯酰胺、N,N-二甲基(甲基)丙烯酰胺、N,N-二乙基(甲基)丙烯酰胺、N,N-二丙基(甲基)丙烯酰胺、N,N-二甲氨基丙基(甲基)丙烯酰胺、二丙酮(甲基)丙烯酰胺、羟乙基(甲基)丙烯酰胺等。
作为可与上述具有酰胺基的丙烯酸系单体组合使用的其他单体,例如可以举出:(甲基)丙烯酸或其碱金属盐、(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸-2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸环己酯等(甲基)丙烯酸酯系单体、(甲基)丙烯腈、(甲基)丙烯酸-2-二甲基氨基乙酯、(甲基)丙烯酸缩水甘油酯等丙烯酸系单体。
另外,作为上述其他单体,例如可以举出苯乙烯、α-甲基苯乙烯、对叔丁基苯乙烯、乙烯基萘、乙烯基蒽等芳香族乙烯基化合物;乙烯基磺酸、苯乙烯磺酸等乙烯基磺酸化合物;2-乙烯基吡啶、4-乙烯基吡啶、萘基乙烯基吡啶等乙烯基吡啶化合物;乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、对苯乙烯基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷、3-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷等。
作为上述其他单体,从进一步提高与颜料的亲和性的观点考虑,优选使用苯乙烯、(甲基)丙烯酸苄酯等具有芳香族基团的单体。
作为上述具有酰胺基的丙烯酸系树脂,在上文当中,使用具有酰胺基和烷氧基甲硅烷基等的丙烯酸系树脂(B)时,能够抑制上述水性油墨在油墨喷出喷嘴附近发生干燥或凝固而形成覆膜,并且,即便在形成了上述覆膜的情况下,也能够再分散于新供给的水性油墨中而确保优异的喷出性,故而优选。
上述丙烯酸系树脂(B)例如可以通过使上述具有酰胺基的单体与通常被称作硅烷偶联剂的具有烷氧基甲硅烷基等的单体发生聚合而进行制造。
作为上述具有烯属不饱和基团的硅烷偶联剂,例如可以举出:乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、对苯乙烯基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷、3-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷等具有烯属不饱和基团的硅烷偶联剂。
上述具有烯属不饱和基团的硅烷偶联剂可为上述丙烯酸系树脂(B)提供交联结构。上述硅烷偶联剂优选在相对于上述丙烯酸系树脂(B)的制造中使用的单体的总量为0.05质量%~2质量%的范围内使用,更优选在0.05质量%~1.5质量%的范围内使用,从印刷和干燥后的覆膜强度升高、体现使印刷物的耐擦性提高的功能的观点考虑,特别优选0.1质量%~1.0质量%。
另外,从提高本发明中使用的水性油墨在上述非吸收性记录介质、低吸收性记录介质上的附着性的观点考虑,上述丙烯酸系树脂可以含有不溶于在通过凝胶渗透色谱进行分子量测定时作为展开溶剂的四氢呋喃(THF)而难以测定分子量的成分。
需要说明的是,丙烯酸系树脂的不溶于在通过凝胶渗透色谱进行分子量测定时作为展开溶剂的THF的成分可以视为数均分子量至少100000、质均分子量至少500000。
在制造本发明中使用的水性油墨时,可以使用上述丙烯酸系树脂或上述丙烯酸系树脂的水分散体。
作为上述丙烯酸系树脂的水分散体,例如可以举出上述丙烯酸系树脂借助乳化剂而分散于水、水溶性溶剂中而成的分散体;具有亲水性基团的丙烯酸系树脂分散于上述水等溶剂中而成的分散体。
作为上述乳化剂,例如可以举出:聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯烷基苯基醚、聚氧乙烯聚氧丙烯共聚物等非离子系乳化剂、烷基硫酸酯盐、烷基苯磺酸盐、聚氧乙烯烷基醚硫酸酯盐、聚氧乙烯烷基苯基醚硫酸酯盐等阴离子系乳化剂、季铵盐等阳离子系乳化剂等。上述乳化剂优选在相对于上述丙烯酸系树脂100质量份为20质量份以下的范围内使用,此外,从可得到耐水性优异的印刷物的观点出发,更优选在5质量份~15质量份的范围内使用。
上述丙烯酸系树脂的水分散体例如可以利用乳液聚合法进行制造。
作为上述乳液聚合法,可以举出使用自由基聚合引发剂的自由基乳液聚合法。
作为上述自由基聚合引发剂,例如可以举出过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵等过硫酸盐、2,2’-偶氮二异丁腈、二甲基-2,2’-偶氮双异丁酯等偶氮化合物、过氧化苯甲酰、过氧化-2-乙基己酸叔丁酯等有机过氧化物、基于氢过氧化枯烯等有机过氧化物与氧化铁等还原剂的组合的氧化还原系引发剂等。自由基聚合引发剂的使用量通常相对于丙烯酸系树脂的制造中使用的单体的总质量100质量份优选在0.01质量份~5质量份的范围内使用,更优选在0.05质量份~2质量份的范围内使用。
在上述乳液聚合法中,可以根据需要使用链转移剂、pH调节剂等。
另外,上述乳液聚合法可以在相对于上述丙烯酸系树脂的制造中使用的单体的总质量100质量份为100质量份~500质量份的水中进行。
可以在优选为5℃~100℃、更优选为50℃~90℃的温度范围内耗时0.1小时~10小时进行上述乳液聚合。
另外,上述具有亲水性基团的丙烯酸系树脂分散于水等溶剂而成的丙烯酸系树脂分散体中,例如可以使用具有阴离子性基团、阳离子性基团、非离子性基团等亲水性基团的丙烯酸系树脂。
作为上述阴离子性基团,例如可以举出羧基、磷酸基、酸式磷酸酯基、亚磷酸基、磺酸基、亚磺酸基等,优选将它们用碱性化合物中和后使用。
作为对上述阴离子性基团进行中和时使用的碱性化合物,例如可以举出甲胺、二甲胺、三甲胺、乙胺、二乙胺、三乙胺、2-氨基乙醇、2-二甲氨基乙醇、氨、氢氧化钠、氢氧化钾、四甲基氢氧化铵、四正丁基氢氧化铵、三甲基苄基氢氧化铵等。
作为上述阳离子性基团,例如可以举出伯氨基、仲氨基、叔氨基、氢氧化铵基团等,优选将它们用酸性化合物中和而成的基团。
作为对上述阳离子性基团进行中和时使用的酸性化合物,例如可以举出甲酸、乙酸、丙酸、乳酸、磷酸单甲酯、甲磺酸、苯磺酸、十二烷基苯磺酸、盐酸、硫酸、硝酸等。
作为上述非离子性基团,例如可以举出具有聚氧乙烯、聚氧丙烯等聚醚链的非离子性基团。
具有亲水性基团的丙烯酸系树脂例如可以通过使具有亲水性基团的单体与上述具有酰胺基的单体和上述硅烷偶联剂一起聚合而进行制造。
作为上述具有亲水性基团的单体,例如可以举出(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸2-羧基乙酯等具有羧基的丙烯酸系单体或它们的碱金属盐、N,N-二甲基(甲基)丙烯酰胺等具有叔氨基的(甲基)丙烯酰胺、(甲基)丙烯酸二甲氨基乙酯等具有叔氨基的(甲基)丙烯酸酯或它们的季铵化物等,其中,优选使用(甲基)丙烯酸或(甲基)丙烯酸二甲氨基乙酯。
上述具有亲水性基团的丙烯酸系树脂的分散体例如可以如下制造:在有机溶剂中使上述单体聚合由此制造具有亲水性基团的丙烯酸系树脂,接着,使上述丙烯酸系树脂分散于水等溶剂中,由此制造。
作为上述有机溶剂,例如可以将正己烷、正庚烷、正辛烷、环己烷、环戊烷等脂肪族或脂环式烃;甲苯、二甲苯、乙苯等芳香族烃;乙酸乙酯、乙酸正丁酯、乙酸正戊酯、乙二醇单甲醚乙酸酯、乙二醇单乙醚乙酸酯、乙二醇单丁醚乙酸酯等酯类;甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、乙二醇单正丁醚、丙二醇单甲醚、丙二醇单正丙醚、二乙二醇单丁醚等醇类;丙酮、甲乙酮、甲基异丁基酮、甲基正戊基酮、环己酮等酮类;二甲氧基乙烷、四氢呋喃、二氧六环、乙二醇二甲醚、乙二醇二丁醚、二乙二醇二甲醚、二乙二醇二丁醚等醚类;N-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、碳酸亚乙酯等单独使用或组合使用2种以上。
作为在上述有机溶剂中的聚合中可使用的自由基聚合引发剂,可以使用2,2’-偶氮双(异丁基腈)、2,2’-偶氮双(2,4-二甲基戊腈)等各种偶氮化合物类;过氧化新戊酸叔丁酯、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化2-乙基己酸叔丁酯等各种过氧化物等。
作为使所得到的具有亲水性基团的丙烯酸系树脂分散于水性介质中的方法,优选利用转相乳化法进行分散。
转相乳化法为如下方法:将根据需要用碱性化合物或酸性化合物对亲水性基团进行中和而成的丙烯酸系树脂的有机溶剂溶液与水等溶剂进行混合,从而使丙烯酸系树脂分散(转移乳化)于上述溶剂中的方法。上述转相乳化之后,可以根据需要而除去有机溶剂。另外,上述转相乳化时,也可以根据需要在实现本发明目的的范围内使用乳化剂。
作为上述丙烯酸系树脂的分散体的溶剂,可以使用水、水溶性溶剂或它们的混合物。
另外,上述丙烯酸系树脂的粒径没有特别限定,从喷墨头的喷出性的观点出发,优选粒径小。例如,优选具有通过“日机装株式会社制“MICROTRACK粒度分析计UPA-EX150”进行测定的值为10nm~200nm的范围的体积平均粒径。
从得到具备良好光泽的印刷物、且抑制油墨喷出喷嘴堵塞的观点考虑,以上述丙烯酸系树脂为代表的上述粘结剂树脂优选相对于各水性油墨的质量使用3质量%~15质量%(固体成分),更优选使用5质量%~12质量%,特别优选使用7质量%~10质量%。
(水)
作为构成本发明的油墨组的第一水性油墨~第n水性油墨,使用含有水的水性油墨。上述水为上述颜料的分散介质。
作为水,可以使用离子交换水、超滤水、反浸透水、蒸馏水等纯水、或者超纯水。水可以单独使用,也可以为包含水和水溶性溶剂的混合溶剂。
作为上述水溶性溶剂,例如可列举:丙酮、甲乙酮、甲基丁基酮、甲基异丁基酮等酮类;甲醇、乙醇、2-丙醇、2-甲基-1-丙醇、1-丁醇、2-甲氧基乙醇等醇类;四氢呋喃、1,4-二氧六环、1,2-二甲氧基乙烷等醚类;二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、四乙二醇、聚乙二醇、聚丙二醇等二醇类;丁二醇、戊二醇、己二醇、以及与它们同族的二醇等二醇类;月桂酸丙二醇酯等二醇酯;包括二乙二醇单乙醚、二乙二醇单丁醚、二乙二醇单己醚的各醚、丙二醇醚、二丙二醇醚以及三乙二醇醚在内的溶纤剂等二醇醚类;甲醇、乙醇、异丙醇、1-丙醇、2-丙醇、1-丁醇、2-丁醇、丁醇、戊基醇、以及与它们同族的醇等醇类;或者环丁砜;γ-丁内酯等内酯类;N-(2-羟基乙基)吡咯烷酮等内酰胺类;作为水溶性溶剂而已知的其他各种溶剂等。这些水溶性溶剂可以使用1种或混合使用2种以上。
(颜料分散剂)
在制造构成本发明的喷墨记录用水性油墨组的第一水性油墨~第n水性油墨时,根据需要,可以以提高上述颜料的分散稳定性为目的而使用颜料分散剂。
作为上述颜料分散剂,没有特别限定,可以使用公知的高分子分散剂、表面活性剂、颜料衍生物。
作为上述颜料分散剂,可以使用水性树脂,作为其优选例,可以举出:聚乙烯醇类、聚乙烯吡咯烷酮类、丙烯酸-丙烯酸酯共聚物等丙烯酸系树脂、苯乙烯-丙烯酸共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸-丙烯酸酯共聚物、苯乙烯-α-甲基苯乙烯-丙烯酸共聚物、苯乙烯-α-甲基苯乙烯-丙烯酸-丙烯酸酯共聚物等苯乙烯-丙烯酸系树脂、苯乙烯-马来酸共聚物、苯乙烯-马来酸酐共聚物、乙烯基萘-丙烯酸共聚物和该水性树脂的盐。另外,当然也可以使用市售品。作为市售品,可以使用味之素Fine-Techno公司的产品Ajisper PB系列、BYK-CHEMIE Japan公司的Disperbyk系列、BASF公司制的EFKA系列、日本Lubrizol公司制的SOLSPERSE系列、Evonik公司制的TEGO系列等。
在本发明中,若为了得到喷出性更优异的喷墨记录用油墨而使用后述的聚合物(A)作为颜料分散剂,则能够得到粗大粒子的存在显著下降的油墨。
本发明中使用的聚合物(A)为在水中的溶解度为0.1g/100ml以下、数均分子量为1000~6000的范围内、且具有阴离子性基团的聚合物。此外,优选上述阴离子性基团的被碱性化合物中和的中和率为100%时在水中形成微粒。
上述聚合物(A)在水中的溶解度如下定义。将使用网孔250μm和90μm的筛将粒径调整至250μm~90μm的范围的聚合物0.5g封入由400目金属网加工而成的袋中,在水50ml中浸渍,在25℃的温度下缓慢搅拌并放置24小时。浸渍24小时后,将封入聚合物的400目金属网在设定于110℃的干燥机中进行2小时的干燥,由此进行干燥。测定封入聚合物的400目金属网在水中浸渍前后的重量变化,利用下式算出溶解度。
[数学式5]
溶解度(g/100ml)=(浸渍前的封入聚合物的400目金属网(g)-浸渍后的封入聚合物的400目金属网(g))×2
另外,本发明中,对于在阴离子性基团被碱性化合物中和的中和率为100%时是否在水中形成微粒,如下判断。
(1)利用基于JIS试验方法K0070-1992的酸值测定方法,预先测定聚合物的酸值。具体而言,使0.5g聚合物溶解于四氢呋喃(以下有时称为THF)溶剂中,以酚酞作为指示剂,用0.1M氢氧化钾醇溶液进行滴定,求出酸值。
(2)相对于50ml水,添加1g聚合物后,加入刚好将得到的酸值100%中和的0.1mol/L氢氧化钾水溶液,实现100%中和。
(3)将经100%中和的液体在25℃的温度下在超声波清洗器(SND Co.,Ltd.、超声波清洗器US-102、38kHz自激振荡)中照射2小时超声波后,在室温下放置24小时。
放置24小时后,针对自液面起2厘米深的液体进行采样而得到的样品液,使用动态光散射式粒径分布测定装置(日机装株式会社制造的动态光散射式粒径测定装置“MICROTRACK粒度分布计UPA-ST150”),判定是否得到基于微粒形成的光散射信息,由此确认微粒是否存在。
作为包含本发明中使用的聚合物(A)的微粒,从进一步提高在水中的分散稳定性的观点考虑,优选使用体积平均粒径为5nm~1000nm的范围的微粒,更优选使用7nm~700nm的范围的微粒,特别优选使用10nm~500nm的范围的微粒。
存在上述微粒的粒度分布越窄则分散性越优异的倾向,但不妨碍粒度分布宽时的实施。对于上述体积平均粒径和粒度分布,与上述微粒的测定方法同样地,使用动态光散射式粒径分布测定装置(日机装株式会社制造的动态光散射式粒径测定装置“MICROTRACK粒度分布计UPA-ST150”)进行测定。
(聚合物(A)的中和率)
本发明中使用的聚合物(A)的中和率以下式进行确定。
[数学式6]
中和率(%)=((碱性化合物的质量(g)×56×1000)/(上述聚合物(A)的酸值(mgKOH/g)×碱性化合物的当量×上述聚合物(A)的质量(g)))×100
另外,上述聚合物(A)的酸值基于JIS试验方法K 0070-1992进行测定。具体来说,使试样0.5g溶于THF溶剂,以酚酞作为指示剂,利用0.1M氢氧化钾醇溶液进行滴定,由此求出。
上述聚合物(A)的酸值优选为40mgKOH/g~400mgKOH/g,更优选为40mgKOH/g~300mgKOH/g,最优选为40mgKOH/g~190mgKOH/g。
从赋予良好的颜料分散性的观点考虑,上述聚合物(A)的数均分子量优选为1000~6000,数均分子量更优选为1300~5000,最优选为1500~4500。
在本发明中,数均分子量设为利用GPC(凝胶渗透色谱)测定的聚苯乙烯换算的值,具体而言,设为在以下条件下进行测定的值。
(数均分子量(Mn)的测定方法)
通过凝胶渗透色谱(GPC)法,在下述条件下进行测定。
测定装置:高速GPC装置(东曹株式会社制“HLC-8220GPC”)
柱:将东曹株式会社制的下述柱串联连接使用。
“TSKgel G5000”(7.8mmI.D.×30cm)×1根
“TSKgel G4000”(7.8mmI.D.×30cm)×1根
“TSKgel G3000”(7.8mmI.D.×30cm)×1根
“TSKgel G2000”(7.8mmI.D.×30cm)×1根
检测器:RI(差示折射计)
柱温度:40℃
洗脱液:四氢呋喃(THF)
流速:1.0mL/分钟
注入量:100μL(试样浓度0.4质量%的THF溶液)
标准试样:使用下述标准聚苯乙烯制作了标准曲线。
(标准聚苯乙烯)
东曹株式会社制“TSKgel标准聚苯乙烯A-500”
东曹株式会社制“TSKgel标准聚苯乙烯A-1000”
东曹株式会社制“TSKgel标准聚苯乙烯A-2500”
东曹株式会社制“TSKgel标准聚苯乙烯A-5000”
东曹株式会社制“TSKgel标准聚苯乙烯F-1”
东曹株式会社制“TSKgel标准聚苯乙烯F-2”
东曹株式会社制“TSKgel标准聚苯乙烯F-4”
东曹株式会社制“TSKgel标准聚苯乙烯F-10”
东曹株式会社制“TSKgel标准聚苯乙烯F-20”
东曹株式会社制“TSKgel标准聚苯乙烯F-40”
东曹株式会社制“TSKgel标准聚苯乙烯F-80”
东曹株式会社制“TSKgel标准聚苯乙烯F-128”
东曹株式会社制“TSKgel标准聚苯乙烯F-288”
东曹株式会社制“TSKgel标准聚苯乙烯F-550”
作为上述聚合物(A),优选使用在上述阴离子性基团均处于未中和状态下呈现不溶或难溶性、且在上述阴离子性基团均被中和的状态下形成微粒的聚合物。
作为上述聚合物(A),可以使用除了上述亲水性基团的阴离子性基团以外还具有疏水性基团的聚合物。作为上述聚合物,可以举出含有具有疏水性基团的聚合物嵌段和具有阴离子性基团的聚合物嵌段的嵌段聚合物。
对于上述疏水性基团与上述阴离子性基团的数量而言,在水中的溶解度大于0.1g/100ml或者在上述阴离子性基团被碱性化合物中和的中和率为100%时不形成微粒的可能性升高。从该观点出发,优选上述阴离子性基团数量不太高。此外,对于聚合物而言,上述阴离子性基团的数量和在水中的溶解度不一定由酸值、设计聚合物时的阴离子性基团的数量来确定,例如即使是具有相同酸值的聚合物,也存在分子量低者在水中的溶解度升高的倾向,存在分子量高者在水中的溶解度下降的倾向。由此,在本发明中,利用在水中的溶解度来限定聚合物(A)。
上述聚合物(A)可以为均聚物,优选为共聚物,可以为无规聚合物,也可以为嵌段聚合物,也可以为交替聚合物,其中优选为嵌段聚合物。另外,聚合物也可以为支化聚合物,优选为直链聚合物。
另外,从设计的自由度出发,上述聚合物(A)优选为乙烯基聚合物,本发明中,作为制造具有期望的分子量、溶解度特性的乙烯基聚合物的方法,优选使用活性自由基聚合、活性阳离子聚合、活性阴离子聚合之类的“活性聚合”来进行制造。
其中,上述聚合物(A)优选为使用(甲基)丙烯酸酯单体作为原料之一而制造的乙烯基聚合物,作为这样的乙烯基聚合物的制造方法,优选为活性自由基聚合、活性阴离子聚合,此外,从能够对嵌段聚合物的分子量、各链段进行更精密的设计的观点出发,优选为活性阴离子聚合。
作为通过活性阴离子聚合而制造的上述聚合物(A),具体来说,可以使用通式(3)所示的聚合物。
[化3]
式(3)中,A1表示有机锂引发剂残基,A2表示具有芳环或杂环的单体的聚合物嵌段,A3表示包含阴离子性基团的聚合物嵌段,n表示1~5的整数,B表示芳香族基团或烷基。
通式(3)中,A1表示有机锂引发剂残基。作为有机锂引发剂,具体而言,可列举出甲基锂、乙基锂、丙基锂、丁基锂(正丁基锂、仲丁基锂、异丁基锂、叔丁基锂等)、戊基锂、己基锂、甲氧基甲基锂、乙氧基甲基锂等烷基锂;苄基锂、α-甲基苯乙烯基锂、1,1-二苯基-3-甲基戊基锂、1,1-二苯基己基锂、苯基乙基锂等苯基亚烷基锂;乙烯基锂、烯丙基锂、丙烯基锂、丁烯基锂等烯基锂;乙炔基锂、丁炔基锂、戊炔基锂、己炔基锂等炔基锂;苯基锂、萘基锂等芳基锂;2-噻吩基锂、4-吡啶基锂、2-喹啉基锂等杂环锂;三(正丁基)镁锂、三甲基镁锂等烷基锂镁络合物等。
有机锂引发剂中的有机基团与锂的键发生断裂而在有机基团侧产生活性末端,由此处引发聚合。在所得聚合物末端键合有源自有机锂的有机基团。在本发明中,将键合于该聚合物末端的源自有机锂的有机基团称作有机锂引发剂残基。例如,对于使用甲基锂作为引发剂的聚合物,则有机锂引发剂酸基为甲基,对于使用丁基锂作为引发剂的聚合物,则有机锂引发剂酸基为丁基。
上述通式(3)中,A2表示具有疏水性基团的聚合物嵌段。如上文所述,除了取得适度溶解性的平衡这一目的以外,A2优选为与颜料接触时对颜料的吸附高的基团,从该观点出发,A2优选为具有芳环或杂环的单体的聚合物嵌段。
具体来说,具有芳环或杂环的单体的聚合物嵌段是指,将苯乙烯系单体等具有芳香族环的单体、乙烯基吡啶系单体等具有杂环的单体进行均聚或共聚而得到的均聚物或共聚物的聚合物嵌段。
作为具有芳环的单体,可以举出:苯乙烯、对叔丁基二甲基甲硅烷氧基苯乙烯、邻甲基苯乙烯、对甲基苯乙烯、对叔丁基苯乙烯、对叔丁氧基苯乙烯、间叔丁氧基苯乙烯、对叔(1-乙氧基甲基)苯乙烯、间氯苯乙烯、对氯苯乙烯、对氟苯乙烯、α-甲基苯乙烯、对甲基-α-甲基苯乙烯等苯乙烯系单体、乙烯基萘、乙烯基蒽等。
另外,作为具有杂环的单体,可以举出:2-乙烯基吡啶、4-乙烯基吡啶等乙烯基吡啶系单体。
这些单体可以单独使用或混合使用2种以上。
上述通式(3)中,A3表示包含阴离子性基团的聚合物嵌段。除了如上文所述地赋予适度溶解性的目的之外,A3的目的在于在形成颜料分散体时赋予在水中的分散稳定性。
上述聚合物嵌段A3中的阴离子性基团例如可以举出羧基、磺酸基或磷酸基等。其中,从其制备、单体品种的丰富程度、易获得性出发,优选羧基。另外,2个羧基也可以在分子内或分子间发生脱水缩合而形成酸酐基。
上述A3的阴离子性基团的导入方法没有特别限定,例如在该阴离子性基团为羧基的情况下,可以为使(甲基)丙烯酸进行均聚或者与其他单体共聚而得到的均聚物或共聚物的聚合物嵌段(PB1),也可以是使具有能够通过脱保护而再生为阴离子性基团的保护基团的(甲基)丙烯酸酯进行均聚或者与其他单体共聚而得到的均聚物或共聚物的、能够再生为该阴离子性基团的保护基团的一部分或全部再生为阴离子性基团而成的聚合物嵌段(PB2)。
需要说明的是,上述聚合物嵌段A3内使用的(甲基)丙烯酸是指丙烯酸和甲基丙烯酸,(甲基)丙烯酸酯是指丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯。
作为(甲基)丙烯酸酯,具体来说,可以将(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸异丙酯、(甲基)丙烯酸烯丙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸仲丁酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸正戊酯、(甲基)丙烯酸异戊酯、(甲基)丙烯酸正己酯、(甲基)丙烯酸正辛酯、(甲基)丙烯酸-2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸正月桂基酯、(甲基)丙烯酸正十三烷基酯、(甲基)丙烯酸正硬脂基酯、(甲基)丙烯酸苯酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸-4-叔丁基环己酯、(甲基)丙烯酸异冰片酯、(甲基)丙烯酸三环癸酯、(甲基)丙烯酸二环戊二烯酯、(甲基)丙烯酸金刚烷基酯、(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、(甲基)丙烯酸四氢糠酯、(甲基)丙烯酸-2-甲氧基乙酯、(甲基)丙烯酸-2-乙氧基乙酯、(甲基)丙烯酸二甲基氨基乙酯、(甲基)丙烯酸二乙基氨基乙酯、(甲基)丙烯酸三氟乙酯、(甲基)丙烯酸四氟丙酯、(甲基)丙烯酸五氟丙酯、(甲基)丙烯酸八氟戊酯、(甲基)丙烯酸十五氟辛酯、(甲基)丙烯酸十七氟癸酯、N,N-二甲基(甲基)丙烯酰胺、(甲基)丙烯酰基吗啉、(甲基)丙烯腈、聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇-聚丙二醇(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇-聚丁二醇(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇-聚丁二醇(甲基)丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、乙氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、丁氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、辛氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、月桂氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、硬脂氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、苯氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、甲氧基聚丙二醇(甲基)丙烯酸酯、辛氧基聚乙二醇-聚丙二醇(甲基)丙烯酸酯等含有聚环氧烷基的(甲基)丙烯酸酯等单独使用或组合使用2种以上。
在活性阴离子聚合法中,使用的单体为具备阴离子性基团等具有活性质子的基团的单体的情况下,活性阴离子聚合物的活性末端直接与这些具有活性质子的基团反应而失活,因此得不到聚合物。在活性阴离子聚合中,具备具有活性质子的基团的单体难以直接聚合,因此,优选在对具有活性质子的基团进行保护的状态下进行聚合,然后通过将保护基团脱保护来再生为具有活性质子的基团。
由于这样的理由,在上述聚合物嵌段A3中,优选使用包含如下(甲基)丙烯酸酯的单体:上述(甲基)丙烯酸酯具有通过脱保护而能够再生为阴离子性基团的保护基团。通过使用该单体,能够在聚合时防止上述聚合被抑制。另外,被保护基团保护的阴离子性基团在得到嵌段聚合物后进行脱保护,由此能再生为阴离子性基团。
例如,在阴离子性基团为羧基的情况下,可以将羧基酯化,作为之后的工序,通过水解等进行脱保护,由此再生为羧基。作为该情况下的能转化为羧基的保护基团,优选为具有酯键的基团,例如可列举出甲氧基羰基、乙氧基羰基、正丙氧基羰基、正丁氧基羰基等伯烷氧基羰基;异丙氧基羰基、仲丁氧基羰基等仲烷氧基羰基;叔丁氧基羰基等叔烷氧基羰基;苄氧基羰基等苯基烷氧基羰基;乙氧基乙基羰基等烷氧基烷基羰基等。
在阴离子性基团为羧基的情况下,作为可以使用的单体,可列举出(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丙酯、(甲基)丙烯酸异丙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸仲丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸-2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸癸酯、(甲基)丙烯酸十一烷基酯、(甲基)丙烯酸十二烷基酯((甲基)丙烯酸月桂酯)、(甲基)丙烯酸十三烷基酯、(甲基)丙烯酸十五烷基酯、(甲基)丙烯酸十六烷基酯、(甲基)丙烯酸十七烷基酯、(甲基)丙烯酸十八烷基酯((甲基)丙烯酸硬脂酯)、(甲基)丙烯酸十九烷基酯、(甲基)丙烯酸二十烷基酯等(甲基)丙烯酸烷基酯;(甲基)丙烯酸苄酯等(甲基)丙烯酸苯基亚烷酯;(甲基)丙烯酸乙氧基乙酯等(甲基)丙烯酸烷氧基烷基酯等。这些(甲基)丙烯酸酯(c1)可以使用1种,也可以并用2种以上。另外,这些(甲基)丙烯酸酯(c1)之中,使用(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸苄酯时,容易发生向羧基转化的转化反应,因此优选。另外,考虑到工业上的获得容易性时,更优选(甲基)丙烯酸叔丁酯。
通式(3)中,B表示芳香族基团或碳数1~10的烷基。另外,n表示1~5的整数。
在活性阴离子聚合法中,想要使(甲基)丙烯酸酯单体直接聚合在亲核性强的苯乙烯系聚合物的活性末端的情况下,由于向羰基碳的亲核攻击,有时无法聚合物化。因此,在上述A1-A2进行(甲基)丙烯酸酯单体的聚合时,进行如下操作:使用反应调节剂来调整亲核性后,使(甲基)丙烯酸酯单体聚合。通式(3)中的B为来源于该反应调节剂的基团。作为反应调节剂,具体而言,可列举出二苯基乙烯、α-甲基苯乙烯、对甲基-α-甲基苯乙烯等。
(使用了微反应器的活性阴离子聚合)
对于活性阴离子聚合法来说,除了可以通过调整反应条件而利用以往的游离自由基聚合所使用那样的间歇方式来实施以外,也可列举出利用微反应器进行的连续聚合的方法。对于微反应器来说,由于聚合引发剂与单体的混合性良好,因此反应同时开始,温度均匀且能够使聚合速度一致,因此,能够缩窄所制造的聚合物的分子量分布。另外,同时由于生长末端稳定,因此容易制造嵌段的两成分不相混合的嵌段共聚物。另外,由于反应温度的控制性良好,因此容易抑制副反应。
参照作为微反应器示意图的图1,对使用了微反应器的活性阴离子聚合的通常方法进行说明。
将第一单体和引发聚合的聚合引发剂分别从管式反应器P1及P2(图1中的7及8)导入到具备能混合多种液体的流路的T字型微混合器M1(图1中的1)中,在T字型微混合器M1内,使第一单体进行活性阴离子聚合,形成第一聚合物(工序1)。
接着,将得到的第一聚合物移至T字型微混合器M2(图1中的2)中,在该混合器M2内,利用从管式反应器P3(图1中的9)导入的反应调节剂来捕获得到的聚合物的生长末端,进行反应调节(工序2)。
需要说明的是,此时通过反应调节剂的种类、使用量,能够对上述通式(3)中的n的数量进行控制。
接着,将上述T字型微混合器M2内的进行了反应调节的第一聚合物移至T字型微混合器M3(图1中的3)中,在该混合器M3内,使从管式反应器P4导入的第二单体和上述进行了反应调节的第一聚合物连续进行活性阴离子聚合(工序3)。
之后,通过利用甲醇等具有活性质子的化合物对反应进行淬灭,由此制造嵌段共聚物。
利用上述微反应器来制造上述通式(3)所示的聚合物(A)时,使用具有芳环或杂环的单体作为上述第一单体,利用作为上述引发剂的有机锂引发剂使其反应,由此得到上述A2的具有芳环或杂环的单体的聚合物嵌段(在该聚合物嵌段A2的单个末端键合有上述A1的作为有机锂引发剂残基的有机基团)。
接着,使用反应调节剂调整生长末端的反应性后,将包含具有能再生为上述阴离子性基团的保护基团的(甲基)丙烯酸酯的单体作为上述第二单体进行反应,得到聚合物嵌段。
之后,通过水解等脱保护反应而再生为阴离子性基团,由此,可得到上述A3即包含阴离子性基团的聚合物嵌段。
对于将上述可再生为阴离子性基团的保护基团的酯键通过水解等脱保护反应而再生为阴离子性基团的方法进行详细说明。
酯键的水解反应可以在酸性条件下进行,也可以在碱性条件下进行,条件根据具有酯键的基团而稍微不同。例如,具有酯键的基团为甲氧基羰基等伯烷氧基羰基或异丙氧基羰基等仲烷氧基羰基的情况下,通过在碱性条件下进行水解而能够获得羧基。此时,作为制成碱性条件下的碱性化合物,例如可列举出氢氧化钠、氢氧化钾等金属氢氧化物等。
另外,具有酯键的基团为叔丁氧基羰基等叔烷氧基羰基的情况下,通过在酸性条件下进行水解,能够获得羧基。此时,作为制成酸性条件下的酸性化合物,例如可列举出盐酸、硫酸、磷酸等无机酸;三氟乙酸等布朗斯台德酸(Bronsted acid);三氟甲磺酸三甲基硅酯等路易斯酸等。关于叔丁氧基羰基在酸性条件下水解的反应条件,例如公开于“日本化学会编第5版实验化学讲座16有机化合物的合成IV”。
进而,作为将叔丁氧基羰基转化为羧基的方法,也可列举出使用阳离子交换树脂代替上述酸的方法。作为上述阳离子交换树脂,例如可列举出在聚合物链的侧链中具有羧基(-COOH)、磺酸基(-SO3H)等酸基的树脂。这些当中,在该树脂的侧链具有磺酸基的表现出强酸性的阳离子交换树脂由于能够快速地进行反应,因此优选。作为可以在本发明中使用的阳离子交换树脂的市售品,例如可列举出Organo Corporation制造的强酸性阳离子交换树脂“Amberlite”等。对于该阳离子交换树脂的用量来说,从能够有效地水解的方面出发,相对于上述通式(3)所示的聚合物100质量份,优选5质量份~200质量份的范围、更优选10质量份~100质量份的范围。
另外,具有酯键的基团为苄氧基羰基等苯基烷氧基羰基的情况下,通过进行氢化还原反应而能够转化为羧基。此时,作为反应条件,在室温下在乙酸钯等钯催化剂的存在下,使用氢气作为还原剂来进行反应,由此能够定量地使苯基烷氧基羰基再生为羧基。
如上所述,根据具有酯键的基团的种类,向羧基转化时的反应条件不同,因此,例如使用(甲基)丙烯酸叔丁酯和(甲基)丙烯酸正丁酯作为A3的原料进行共聚而得到的聚合物中具有叔丁氧基羰基和正丁氧基羰基。此处,在叔丁氧基羰基会水解的酸性条件下,正丁氧基羰基不会水解,因此能够选择性地仅将叔丁氧基羰基水解而脱保护为羧基。因此,通过适宜选择A3的原料单体、即包含具有能再生为阴离子性基团的保护基团的(甲基)丙烯酸酯的单体,能调整亲水嵌段(A3)的酸值。
另外,在上述通式(3)所示的聚合物(A)中,聚合物嵌段(A2)与聚合物嵌段(A3)明确地分离时,在得到的水性颜料分散体的稳定性方面是有利的。聚合物嵌段(A2)与聚合物嵌段(A3)的摩尔比A2∶A3优选100∶10~100∶500的范围。A3的比率相对于100份A2不足10份的情况下,有颜料的分散稳定性、喷墨喷出时的喷出稳定性差的倾向。另一方面,A3的比率相对于100份A2超过500份时,聚合物的亲水性变得过高,在记录介质为纸等的情况下,变得容易向其中渗透,显色性降低。其中,比率优选为A2∶A3=100∶10~100∶450。
另外,在上述通式(3)所示的聚合物(A)中,构成聚合物嵌段(A2)的具有芳环或杂环的单体数优选5~40的范围、更优选6~30的范围、最优选7~25的范围。另外,构成聚合物嵌段(A3)的阴离子性基团的数量优选3~20的范围、更优选4~17的范围、最优选5~15的范围。
将上述聚合物嵌段(A2)与聚合物嵌段(A3)的摩尔比A2∶A3用构成聚合物嵌段(A2)的具有芳环或杂环的摩尔数与构成(A3)的阴离子性基团的摩尔数的摩尔比表示时,优选100∶7.5~100∶400。
另外,上述通式(3)所示的聚合物(A)的酸值优选40mgKOH/g~400mgKOH/g、更优选为40mgKOH/g~300mgKOH/g、最优选为40mgKOH/g~190mgKOH/g。酸值不足40mgKOH/g的情况下,有颜料的分散稳定性、喷墨喷出时的喷出稳定性不充分的可能性。另一方面,酸值超过400mgKOH/g时,聚合物的亲水性增高,变得容易向记录介质中渗透,因此显色性降低。另外,酸值超过190mgKOH/g时,根据情况,有时会对所得墨的耐水性产生影响。
需要说明的是,本发明中的聚合物的酸值设为利用与上述聚合物(A)的微粒的测定方法同样的酸值测定方法所得的酸值。
(中和剂碱性化合物)
上述聚合物(A)的阴离子性基团优选经过了中和。
作为对上述聚合物(A)的阴离子性基团进行中和的碱性化合物,公知惯用的碱性化合物均可以使用,例如可以使用氢氧化钠、氢氧化钾等碱金属氢氧化物等无机碱性物质;氨、三乙胺、烷醇胺之类的有机碱性化合物。
在本发明中,水性颜料分散体中存在的上述聚合物(A)的中和量不需要相对于聚合物的酸值进行100%中和。具体来说,优选以上述聚合物(A)的中和率为20%~200%的方式进行中和,更优选为80%~150%。
在本发明中,没有特别限定,可以利用公知的方法来制造喷墨记录用水性油墨。
若列举一例,则采用如下方法:将上述颜料、颜料分散剂、水和粘结剂树脂、根据需要的各种添加剂进行搅拌混合后,使用各种分散机、捏合机、例如珠磨机、超声波均质器、高压均质器、涂料摇摆器、球磨机、辊磨机、砂磨机(Sand mill)、砂研磨机(Sand grinder)、卧式砂磨机(dyno-mill)、DISPERMAT分散机、SC磨、纳米超微加工机(Nanomizer)等进行分散捏合,进一步添加其余材料并混合,调整至适当粘度的方法等。
另外,在预先使用上述分散机制作的高浓度分散液(粉碎物料)、自分散型颜料中加入水溶性溶剂和/或水、粘结剂树脂和根据需要的各种添加剂,混合搅拌而稀释至所期望的粘度,由此也可以进行调整。通过改变颜料和颜料浓度,可以制备具有色相、明度和色度中任一项彼此不同的色调的水性油墨。优选使用利用上述聚合物(A)将颜料分散而成的高浓度分散液。
(其他添加剂)
也可以进一步加入水溶性溶剂和/或水、粘结剂树脂等,根据所期望的物性的需要,添加湿润剂(干燥抑制剂)、渗透剂或其他添加剂而制造本发明的喷墨记录用水性油墨。
在制备油墨后,也可以增加离心分离或过滤处理工序。
(湿润剂)
上述湿润剂是以防止油墨干燥为目的而添加的。以防止干燥为目的的湿润剂在油墨中的含量优选为3质量%~50质量%。
作为本发明中使用的湿润剂,没有特别限定,优选具有与水混合的混合性、且可得到防止喷墨打印机的喷头堵塞这一效果的物质。例如,可以举出乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、分子量为2000以下的聚乙二醇、二丙二醇、三丙二醇、1,3-丙二醇、异丙二醇、异丁二醇、1,4-丁二醇、1,3-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、内消旋赤藓糖醇、季戊四醇等。其中,包含1,3-丁二醇时具有安全性,且可观察到油墨干燥性、喷出性能优异的效果。
(渗透剂)
上述渗透剂是以改良向记录介质中渗透的渗透性、调整在记录介质上的网点径为目的而添加的。
作为渗透剂,例如可以举出乙醇、异丙醇等低级醇、乙二醇己醚、二乙二醇丁醚等烷基醇的环氧乙烷加成物、丙二醇丙醚等烷基醇的环氧丙烷加成物等。油墨中的渗透剂的含量优选为0.01质量%~10质量%。
为了确保得到充分图像浓度的必要性以及颜料在油墨中的分散稳定性,上述喷墨记录用油墨中所占的颜料量优选为1质量%~20质量%。
另外,可以根据需要而添加防腐剂、粘度调节剂、pH调节剂、螯合剂、增塑剂、抗氧化剂、紫外线吸收剂等。
作为本发明的喷墨记录用水性油墨组,包含上述的第一水性油墨~第n水性油墨。上述n为2以上,优选为2~20,更优选为2~10。
(记录介质、)
作为喷墨记录用水性油墨的记录介质而使用的记录介质没有特别限定,可以为吸收性的记录介质、具有油墨吸收层的记录介质、不具有油墨吸收性的非吸水性的记录介质、油墨吸收性低的低吸收性的记录介质等。本发明的喷墨记录用水性油墨特别是记录于非吸水性的记录介质或低吸收性的记录介质时,还具有显色性良好的特征。
作为吸收性的记录介质的例子,例如可以举出:复印机中通常使用的复印用纸(PPC纸)、普通纸、布帛、瓦楞纸、木材等。另外,作为具有吸收层的记录介质的例子,可以举出喷墨专用纸等,作为该具体例,例如可以举出:Pictorico公司的Pictorico Pro PhotoPaper等。这样的在表面设置油墨接收层而构成的吸收性记录介质的情况下,有时成本升高。
与此相对,非吸收性记录介质或低吸收性记录介质在耐水性、耐擦性、成本比在表面设置油墨接收层而构成的吸收性记录介质低的方面优异。另一方面,非吸收性记录介质或低吸收性记录介质越是低吸收、乃至非吸收则越容易发生渗出,难以兼顾渗出的产生和记录速度。因此,对于这样的非吸收性记录介质或低吸收性记录介质,使用本实施方式的记录方法是有利的,若对非吸收性记录介质进行使用则更有利。
此处,“低吸收性记录介质”或“非吸收性记录介质”是指,在布里斯托(Bristow)法中从接触开始起至30毫秒为止的水吸收量为10mL/m2以下的记录介质。该布里斯托法是作为短时间内的液体吸收量的测定方法而最为普及的方法,日本纸浆技术协会(JAPANTAPPI)也在采用。试验方法的细节记载于“JAPAN TAPPI纸浆试验方法2000年版”的标准No.51“纸和板纸-液体吸收性试验方法-布里斯托法”。
另外,非吸收性记录介质或低吸收性记录介质也可以根据记录面对水的润湿性进行分类。例如,可以在记录介质的记录面上滴加0.5μL的水滴,测定接触角的下降率(喷附后0.5毫秒时的接触角与5秒时的接触角的比较),由此表征记录介质。更具体而言,作为记录介质的性质,“非吸收性记录介质”的非吸收性是指上述下降率不足1%,“低吸收性记录介质”的低吸收性是指上述下降率为1%以上且不足5%。另外,吸收性是指上述下降率为5%以上。需要说明的是,接触角可以使用便携接触角计PCA-1(协和界面科学株式会社制)等进行测定。
非吸水性的记录介质的例子可以举出:塑料膜、在纸等基材上涂覆有塑料的记录介质、粘接有塑料膜的记录介质等。例如,可以使用用于食品用包装材料的记录介质等,可以使用公知的塑料膜。作为具体例,可以举出聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯等聚酯膜、聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃膜、尼龙等聚酰胺系膜、聚苯乙烯膜、聚乙烯醇膜、聚氯乙烯膜、聚碳酸酯膜、聚丙烯腈膜、聚乳酸膜等。特别优选聚酯膜、聚烯烃膜、聚酰胺系膜,进一步优选为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯、尼龙。另外,也可以为涂覆有用于赋予阻隔性的聚偏二氯乙烯等的上述膜,也可以根据需要而合用层叠有金、银、铜、铝等金属或二氧化硅、氧化铝等金属氧化物的蒸镀层的膜。
上述塑料膜可以为未拉伸膜,也可以为在单轴方向或双轴方向经拉伸的膜。此外,膜的表面可以是未处理,优选实施了电晕放电处理、臭氧处理、低温等离子体处理、火焰处理、辉光放电处理等用于提高粘接性的各种处理。
上述塑料膜的膜厚根据用途适当变更,例如为软包装用途的情况下,作为具有柔软性、耐久性、耐翘曲性的塑料膜,膜厚优选为10μm~100μm。更优选为10μm~30μm。作为该具体例,可以举出东洋纺株式会社的Pylen(注册商标)等。
作为低吸收性记录介质,没有特别限定,例如可以举出:在以纤维素作为主体的通常未经表面处理的优质纸、中性纸等的表面设置用于接收油性油墨的涂敷层而成的涂敷纸。具体来说,可以举出在表面涂布涂料而提高了美感、平滑性的纸,其在日本经济产业省的“生产动态统计分类”中被分类为印刷用涂敷纸。作为涂料,可以举出将粘土(高岭土)、碳酸钙等属于无机化合物的白色颜料与淀粉等粘接剂(粘结剂)混合而制作的涂料。作为涂料的涂布量,优选为10g/m2~40g/m2左右。作为涂敷纸,没有特别限定,例如可以使用印刷版纸等铜版纸、涂布纸、轻量涂布纸、微涂布纸等。这些低吸收性的记录介质可以举出:王子制纸株式会社制的“OK Everlight Coat”和日本制纸株式会社制的“Aurora S”等微涂布纸、王子制纸株式会社制的“OK Coat L”和日本制纸株式会社制的“Aurora L”等轻量涂布纸(A3)、王子制纸株式会社制的“OK TopCoat+”和日本制纸株式会社制的“Aurora Coat”等涂布纸(A2、B2)、王子制纸株式会社制的“OK金藤+”和三菱制纸株式会社制的“特菱ART”等铜版纸(A1)等。
实施例
以下,通过实施例进一步详细说明本发明。
(聚合物(A)的制备方法)
(合成例1)
将作为聚合引发剂的丁基锂(BuLi)和作为第一单体的苯乙烯(St)从图1中的管式反应器P1和P2导入图1中的T字型微混合器M1,进行活性阴离子聚合而形成聚合物。
接着,将所得到的聚合物通过图1中的管式反应器R1而移动至图1中的T字型微混合器M2,用从图1中的管式反应器P3导入的反应调节剂(α-甲基苯乙烯(α-MeSt))来捕捉该聚合物的生长末端。
接着,将作为第二单体的甲基丙烯酸叔丁酯(t-BMA)从图1所示的管式反应器P4导入T字型微混合器M3,与通过图1中的管式反应器R2移动的上述聚合物进行连续的活性阴离子聚合反应。之后,利用甲醇对反应进行淬灭而制造嵌段共聚物(PA-1)。
此时,将微反应器整体埋进恒温槽中,由此将反应温度设定为24℃。另外,导入至微反应器的单体和反应调节剂利用四氢呋喃(THF)进行溶解,另外,对于BuLi而言,利用己烷对市售的2.6M己烷溶液进行稀释,根据其稀释浓度和导入速度,调整构成嵌段共聚物(PA-1)的单体的物质的量(表1)。
将所得到的嵌段共聚物(PA-1)利用阳离子交换树脂进行处理,由此进行水解,在减压下蒸馏掉反应溶液,将所得到的固体粉碎后作为聚合物(P-1)(粉体)。
(聚合物的物性值的测定方法)
所得到的聚合物(P-1)的物性值如下进行测定。
(数均分子量(Mn)和重均分子量(Mw)的测定方法)
通过凝胶渗透色谱(GPC)法在下述条件下进行测定。
测定装置:高速GPC装置(东曹株式会社制“HLC-8220GPC”)
柱:将东曹株式会社制的下述柱串联连接使用。
“TSKgelG5000”(7.8mmI.D.×30cm)×1根
“TSKgel G4000”(7.8mmI.D.×30cm)×1根
“TSKgel G3000”(7.8mmI.D.×30cm)×1根
“TSKgel G2000”(7.8mmI.D.×30cm)×1根
检测器:RI(差示折射计)
柱温度:40℃
洗脱液:四氢呋喃(THF)
流速:1.0mL/分钟
注入量:100μL(试样浓度为0.4质量%的THF溶液)
标准试样:使用下述的标准聚苯乙烯制作了标准曲线。
(标准聚苯乙烯)
东曹株式会社制“TSKgel标准聚苯乙烯A-500”
东曹株式会社制“TSKgel标准聚苯乙烯A-1000”
东曹株式会社制“TSKgel标准聚苯乙烯A-2500”
东曹株式会社制“TSKgel标准聚苯乙烯A-5000”
东曹株式会社制“TSKgel标准聚苯乙烯F-1”
东曹株式会社制“TSKgel标准聚苯乙烯F-2”
东曹株式会社制“TSKgel标准聚苯乙烯F-4”
东曹株式会社制“TSKgel标准聚苯乙烯F-10”
东曹株式会社制“TSKgel标准聚苯乙烯F-20”
东曹株式会社制“TSKgel标准聚苯乙烯F-40”
东曹株式会社制“TSKgel标准聚苯乙烯F-80”
东曹株式会社制“TSKgel标准聚苯乙烯F-128”
东曹株式会社制“TSKgel标准聚苯乙烯F-288”
东曹株式会社制“TSKgel标准聚苯乙烯F-550”
(酸值的测定方法)
依据JIS试验方法K0070-1992进行测定。使聚合物0.5g溶于四氢呋喃(THF)溶剂,以酚酞作为指示剂,利用0.1M氢氧化钾醇溶液进行滴定,由此求出。
(在水中的溶解度的测定方法)
将使用网孔250μm和90μm的筛使粒径集中于250μm~90μm的范围的聚合物0.5g封入由400目金属网加工而成的袋中,在水50ml中浸渍,在25℃的温度下缓慢搅拌并放置24小时。在浸渍24小时后,将封入聚合物的400目金属网在设定于110℃的干燥机中进行2小时的干燥,由此进行了干燥。对封入聚合物的400目金属网在水中浸渍前后的重量变化进行测定,由下式算出溶解度。
[数学式7]
溶解度(g/100ml)=(浸渍前的封入聚合物的400目金属网(g)-浸渍后的封入聚合物的400目金属网(g))×2
(水中的微粒形成的判断方法和平均粒径(bm)的测定方法))
(1)依据上述酸值的测定方法,求出聚合物的酸值。
(2)在水50ml中添加聚合物1g后,加入刚好将上述(1)中得到的聚合物的酸值100%中和的0.1mol/L氢氧化钾水溶液,实现100%中和。
(3)使100%中和后的液体在25℃的温度下在超声波清洗机(SND Co.,Ltd.、超声波清洗器US-102、38kHz自激振荡)中照射2小时超声波而使其分散后,在室温下放置24小时。
放置24小时后,针对自液面起2厘米深的液体进行采样而得到的样品液,使用日机装株式会社制造的动态光散射式粒径测定装置“MICROTRACK粒度分布计UPA-ST150,判定是否得到基于微粒形成的光散射信息,由此确认微粒是否存在。另外,在上述测定时测定平均粒径。
(表面张力的测定方法)
设为如下数值:对于与在上述水中的微粒形成的判断方法中得到的样品液同样的样品液,使用Wilhelmy表面张力计CBVP-Z(协和界面科学株式会社制)进行测定而得到的值。
在上述测定中,将测定样品的温度调整至25℃,利用油墨10g填充直径40mm的培养皿,使用协和界面科学株式会社制的带钩玻璃盘(标准值:厚度0.3mm、宽度23.9mm、周长95.6mm、重量0.54g)作为检测头。
[表1]
表1和2中,BuLi表示正丁基锂,St表示苯乙烯,DPE表示1,1-二苯基乙烯,αMeSt表示α-甲基苯乙烯,tBMA表示甲基丙烯酸叔丁酯。
(制造例水性颜料分散体的制造方法)
利用以下制造例的方法得到水性颜料分散体。原料的使用量记载于后述的表中。
(制造例1水性颜料分散体(C-1)的制造方法)
进行如下工序1:将作为颜料的酞菁系颜料Fastogen Blue颜料(DIC公司制:C.I.颜料15∶3)150质量份、作为聚合物(A)的聚合物(P-1)30质量份、作为水溶性有机溶剂的三乙二醇150质量份、34%氢氧化钾水溶液20质量份投入1.0L的强力混合机(日本Eirich株式会社)中,在转子圆周速度2.94m/s、盘圆周速度1m/s下进行25分钟的混炼。
接着,进行如下工序2:在强力混合机容器内的混炼物中边持续搅拌边缓慢添加离子交换水450质量份后,加入离子交换水185质量份进行混合,从而得到颜料浓度为15.0%的水性颜料分散体(C-1)。
(制造例2水性颜料分散体(Y-1)的制造方法)
除了改变颜料种类以外,与制造例1同样地得到了制造例2的水性颜料分散体。
制造例1~2的组成示于表2。
[表2]
表中,缩写如下所述。
PB15∶3:酞菁系颜料Fastogen Blue颜料(DIC公司制:C.I.颜料15∶3)
PY74:颜料黄74
KOH:34%氢氧化钾水溶液
TEG:三乙二醇
水:离子交换水
(粘结剂树脂的制备方法)
(合成例2)
在设置有搅拌机、温度计、冷凝管、氮导入管的4口烧瓶中,投入“Newcol 707SF”(日本乳化剂株式会社制、阴离子性乳化剂)16质量份、“NOIGEN TDS-200D”(第一工业制药株式会社制、非离子性乳化剂)6.5质量份和去离子水220质量份,在氮气流下升温至80℃后,添加使过硫酸铵0.8质量份溶于去离子水16质量份而成的水溶液。进而,耗时3小时滴加丙烯酸2-乙基己酯60质量份、苯乙烯100质量份、甲基丙烯酸甲酯27质量份、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷0.4g、丙烯酰胺3质量份、甲基丙烯酸6质量份的混合液。滴加结束后,进行2小时反应后,冷却至25℃,利用28质量%氨水1.5质量份进行中和,加入去离子水将不挥发成分调整至45质量%,从而得到玻璃化转变温度(T部)为35℃、平均粒径为60nm的丙烯酸系树脂水分散液(X-1)。丙烯酸系树脂分散液(X-1)的最终固体成分浓度为39质量%。
(添加剂组合物V的制备)
添加8.0质量份的丙二醇、6.0质量份的3-甲氧基丁醇、7.0质量份的甘油、0.7质量份的三乙二醇、2.0质量份的SC-P1000、5.0质量份的乙烯脲、0.012质量份的TEGO WETKL245、0.2份的三乙醇胺、0.1质量份的ACTICIDE B20,制成添加剂组合物V。
(喷墨记录用水性油墨的制备)
添加制造例1或2中得到的水性颜料分散体33.3质量%(油墨中的颜料浓度为5质量%)、合成例3中得到的丙烯酸系树脂水分散液(X-1)17.8质量%(油墨中的丙烯酸系树脂为7质量%)、上述添加剂组合物V29.0质量%、表4~6中记载的表面活性剂0.4质量%,利用纯水调整至总量达到100质量份,由此得到喷墨记录用水性油墨。[表3]
表3 | 制造商名称 | 产品名 | 骨架 | HLB |
A | Air Products公司制 | SURFYNOL440 | 乙炔系 | 8 |
B | Air Products公司制 | SURFYNOL MD-20 | 乙炔系 | 3 |
C | Air Products公司制 | SURFYNOL DF-110D | 乙炔系 | 3 |
D | EV0NIK公司制 | TEGO Wet KL245 | 硅酮系 | ND |
E | EV0NIK公司制 | TEGO Wet270 | 硅酮系 | ND |
F | 日信化学株式会社 | Silfage SAG014 | 硅酮系 | 9 |
G | Air Products公司制 | SURFYNOL104PG50 | 乙炔系 | 4 |
H | Air Products公司制 | SURFYNOL420 | 乙炔系 | 4 |
I | Air Products公司制 | EnviroGemAD01 | 乙炔系 | 4 |
J | Air Products公司制 | SURFYNOL SEF | 乙炔系 | 6 |
[表4]
[表5]
(制造例4喷墨记录用水性油墨的制造方法)
改变添加剂组合物V的组成比,表面活性剂使用表3的样品名“A”,制备喷墨记录用水性油墨。
组成示于表6。
[表6]
另外,表中的缩写如下所述。
PG:和光纯药工业株式会社制丙二醇
MB:Daicel公司制3-甲氧基-1-丁醇
GLY:花王株式会社制纯化甘油
TEG:日本触媒株式会社制三乙二醇
SC-P1000:阪本药品工业株式会社制聚氧丙烯(14)聚甘油醚
乙烯脲:东京化成工业株式会社制2-咪唑啉酮
KL245:Evonik公司制硅酮系表面活性剂TEGOWET KL245
三乙醇胺:三井化学株式会社制
ACTICIDE B20:Thor Japan公司制
(水性油墨的评价)
上文制成的喷墨记录用水性油墨的评价如下进行。
[喷墨记录用水性油墨间的洇渗的评价]
在京瓷公司制的喷墨头KJ4B-YH中,分别填充上文制成的喷墨记录用水性油墨之中的颜色不同的2种,将子油墨罐距喷头喷嘴盘面的水位差设为+35cm、负压-5.0kPa,由此调整了供给压力。另外,将喷墨头与记录介质(王子制纸株式会社制的“OK Top coat+”)的间隙设定为1.2mm。喷头的驱动条件设为喷墨头的标准电压、标准温度,液滴尺寸设定为12pL而实施了印刷。需要说明的是,喷墨头的间隔设为6cm,印刷速度设为利用600dpi喷头进行600pi的图像密度的印刷时的最高速度、即100m/min.而制作了印刷物。在该条件的情况下,自前面的油墨被喷打起至后面的油墨被喷打为止的时间为36毫秒。利用各自的组合制作印刷物,利用印刷物的基于显微镜观察(40倍)的目视,根据以下的判定标准对颜色不同的2种喷墨记录用水性油墨之间的洇渗实施评价(参照图2)。
◎:仅2个不同颜色的网点(dot)的接触部发生混色
○:2个不同颜色的网点的接触部以外也发生相混,但残留有原色。
×:2个不同颜色的网点完全相混而形成了合成色
[油墨的耐粘脏(offset)性]
将上文制成的喷墨记录用水性油墨利用#12的棒涂器在贴附于铜板上的王子制纸株式会社制造的A2涂布纸“OK Top coat+”上进行展色,在加热至150℃的加热板上放置5秒钟,使油墨干燥。之后,立即将展色纸转移至加热至100℃的另一加热板上,从其上方叠合白纸的涂布纸,进而设置重物使得载重达到100g/cm2,放置1分钟。
1分钟后,移除重物,从展色纸剥下白纸的涂布纸,利用图像分析软件“ImageJ”对此时的展色纸上的涂膜的残留率进行分析,利用以下的评价基准进行了评价。
○:展色纸上的涂膜残留率为80%以上
×:展色纸上的涂膜残留率不足80%
[喷出稳定性]
在与上述[喷墨记录用水性油墨之间的洇渗的评价]同样的条件下,对基于喷出试验的喷出稳定性进行确认。步骤利用与[喷墨记录用水性油墨之间的洇渗的评价]同样的方法来实施印刷,确认印字图案不存在喷出延迟、喷嘴缺失。之后,不盖上喷头用盖,将喷头放置30分钟。之后,不进行油墨清扫等恢复操作地制作第二次的印刷物。
利用以下评价基准,对于在第二次的印字图案的印刷起始地点是否存在喷出延迟导致的图像错乱、喷嘴缺失进行评价。
○:在印刷起始地点没有图像的错乱,也没有喷嘴缺失
×:在印刷起始地点存在图像的错乱,也存在因喷嘴缺失导致图像缺失的部位
结果示于下表。
[表7]
[表8]
[表9]
[表10]
[表11]
[表12]
[表13]
[表14]
[表15]
[表16]
[表17]
其结果可确认:实施例的喷墨记录用水性油墨组呈现喷墨记录用水性油墨之间的洇渗、油墨的粘脏受到抑制且喷出稳定性也良好的结果。
另一方面,比较例1~4是表面张力处于本发明范围外的例子,确认到喷墨记录用水性油墨之间的洇渗。另外,比较例5是将不包含作为水溶性有机溶剂(1)的3-甲氧基丁醇的油墨组合而成的油墨组的例子,观测到油墨的粘脏。另外,比较例6是将不含甘油的油墨和不含3-甲氧基丁醇的油墨组合而成的油墨组的例子,确认到因喷墨头部的干燥导致的喷出不良。另外,比较例7是将不含乙烯脲的油墨和不含3-甲氧基丁醇的油墨组合而成的油墨组的例子,确认到喷墨头部的干燥导致的喷出不良。
附图说明
图1为本发明中使用的微反应器的示意图。
图2为对本发明的实施例的喷墨记录用水性油墨之间的洇渗的评价进行图示的图。
附图标记说明
1:T字型微混合器M1
2:T字型微混合器M2
3:T字型微混合器M3
4:管式反应器R1
5:管式反应器R2
6:管式反应器R3
7:用于进行预冷的管式反应器P1
8:用于进行预冷的管式反应器P2
9:用于进行预冷的管式反应器P3
10:用于进行预冷的管式反应器P4
Claims (7)
1.一种喷墨记录用水性油墨组,其特征在于,其是包含第一喷墨记录用水性油墨~第n喷墨记录用水性油墨的油墨组,所述水性油墨各自含有水溶性有机溶剂1、颜料、表面活性剂、脲类、粘结剂树脂和水,所述水溶性有机溶剂1的沸点为100℃以上且200℃以下,并且20℃下的蒸气压为0.5hPa以上,所述第一喷墨记录用水性油墨~第n喷墨记录用水性油墨之中,将先喷打的水性油墨的表面张力记作γ1、将后喷打的水性油墨的表面张力记作γ2时,所述第一喷墨记录用水性油墨~第n喷墨记录用水性油墨均满足下述(a),
-3≤γ1-γ2≤3 [mN/m] (a)。
2.根据权利要求1所述的喷墨记录用水性油墨组,其中,各个所述水性油墨含有丙二醇(2)、以及选自由甘油、二甘油、甘油衍生物和二甘油衍生物组成的组中的至少1种有机溶剂3。
3.根据权利要求1或2所述的喷墨记录用水性油墨组,其中,各个所述水性油墨中含有聚合物A作为颜料分散剂,所述聚合物A具有阴离子性基团,在水中的溶解度为0.1g/100ml以下,数均分子量为1000~6000的范围内,且酸值为40mgKOH/g~400mgKOH/g的范围。
4.根据权利要求3所述的喷墨记录用水性油墨组,其中,所述聚合物A为通式(3)所示的聚合物,
式(3)中,A1表示有机锂引发剂残基,A2表示具有芳环或杂环的单体的聚合物嵌段,A3表示包含阴离子性基团的聚合物嵌段,n表示1~5的整数,B表示芳香族基团或烷基。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的喷墨记录用水性油墨组,其中,所述水溶性有机溶剂1为3-甲氧基-1-丁醇或3-甲基-3-甲氧基-1-丁醇。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的喷墨记录用水性油墨组,其中,所述表面活性剂为乙炔系表面活性剂或硅酮系表面活性剂。
7.一种喷墨记录方法,其特征在于,其是对非吸收性记录介质或低吸收性记录介质进行喷墨记录的方法,其使用权利要求1~6中任一项所述的喷墨记录用水性油墨组。
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