CN108624132B - 水系墨水组合物、喷墨记录方法、喷墨记录装置 - Google Patents

水系墨水组合物、喷墨记录方法、喷墨记录装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种可得到具备耐水性和耐擦性、画质卓越的记录物的水系墨水组合物、喷墨记录方法以及喷墨记录装置。本发明所涉及的水系墨水组合物的特征在于,含有聚烯烃蜡、树脂分散体以及水,一种以上的表面活性剂A是分子量小于1万的表面活性剂,并且选自由离子性表面活性剂、非离子性表面活性剂组成的组,所述非离子性表面活性剂选自由聚环氧烷烃的醚类、高级脂肪族酸酯类、高级脂肪族酰胺类组成的组,在将所述树脂分散体的树脂与所述聚烯烃蜡的合计含量设为100质量份时,该表面活性剂A的含量为7质量份以下,该水系墨水组合物用于具备使反应液向记录介质附着的工序的记录方法中,其中,该反应液含有使水系墨水组合物的成分凝结的凝结剂。

Description

水系墨水组合物、喷墨记录方法、喷墨记录装置
技术领域
本发明涉及水系墨水组合物、喷墨记录方法、喷墨记录装置。
背景技术
已知有一种喷墨记录方法,其使微小的墨滴从喷墨记录装置的记录头的喷嘴中喷出而在记录介质上记录图像,也正在研究在标识印刷领域、高速标签印刷领域中的使用。而且,在对墨水低吸收性的记录介质(例如铜版纸、涂布纸)或墨水非吸收性的记录介质(例如塑料薄膜)进行图像记录的情况下,作为墨水,从地球环境面和对人体的安全性等观点出发,正在研究含有树脂乳液的水系树脂墨水组合物(以下也称为“水系墨水”或者“墨水”)的使用。
在水系墨水中,为了提高记录物的耐擦性,已知有一种除使其含有作为定影树脂的树脂微粒以外还使其含有蜡的技术。而且,在使用了水系墨水的、向低非吸收性记录介质的记录中,为了将已附着于记录介质上的墨水尽早固定来减少墨水渗透而使画质提高,已知有一种使用使墨水的成分凝结的反应液来进行记录的技术(例如,参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利特开2015-199882号公报
然而,虽然为了尽早固定墨水而使用了反应液,但当使用该反应液来进行记录时,产生了记录物的耐水性和耐擦性降低这样的问题。推测,这是因为,当使用反应液时,在记录后的记录物的墨水层中,树脂乳液的树脂、蜡的凝结粒子间变稀疏,在该空隙中存在表面活性剂而易于吸水,使耐水性和耐擦性劣化。
因此,本发明所涉及的几个方面就是提供一种通过解决上述的技术问题的至少一部分来得到具备耐水性和耐擦性、画质卓越的记录物的水系墨水组合物及喷墨记录方法、喷墨记录装置。
发明内容
本发明为了解决上述的技术问题的至少一部分而做出,能够作为以下的方面或应用例来实现。
应用例1
本发明所涉及的水系墨水组合物的一方面的特征在于,
含有聚烯烃蜡、树脂分散体以及水,
一种以上的表面活性剂A是分子量小于1万的表面活性剂,并且选自由离子性表面活性剂、非离子性表面活性剂组成的组,所述非离子性表面活性剂选自由聚环氧烷烃的醚类、高级脂肪族酸酯类、高级脂肪族酰胺类组成的组,在将所述树脂分散体的树脂与所述聚烯烃蜡的合计含量设为100质量份时,该表面活性剂A的含量为7质量份以下,
用于具备使反应液向记录介质附着的工序的记录方法中,其中,该反应液含有使水系墨水组合物的成分凝结的凝结剂。
根据上述应用例,将水系墨水组合物中所含的表面活性剂A的含量控制为相对于树脂乳液的树脂与蜡的固形物的总量而为7质量份以下这样地少,从而表面活性剂A难以向记录物的墨水层中吸水,记录物的耐水性和耐擦性提高,能够提供可得到画质卓越的记录物的水系墨水组合物。推测,这是由于以下原因引起的,即表面活性剂A少的一方墨水涂膜的干燥性变良好,记录物充分地干燥而被膜化。
应用例2
在上述应用例中,在将所述树脂分散体的树脂与所述聚烯烃蜡的合计含量设为100质量份时,所述表面活性剂A的含量可以为0.5质量份以上6质量份以下。
根据上述应用例,由于在将树脂分散体的树脂与所述聚烯烃蜡的合计含量设为100质量份时表面活性剂A的含量为0.5质量份以上6质量份以下,所以记录物的耐水性和耐擦性进一步提高,得到画质卓越的记录物。
应用例3
在上述应用例中,作为所述表面活性剂A,可以包括所述离子性表面活性剂和所述非离子性表面活性剂。
根据上述应用例,由于作为表面活性剂A而包括离子性表面活性剂和非离子性表面活性剂两者,所以记录物的耐水性和耐擦性进一步提高,得到画质卓越的记录物。
应用例4
在上述应用例中,作为所述离子性表面活性剂,所述表面活性剂A可以包括选自由羧酸盐、有机磺酸盐、有机硫酸盐、有机磷酸盐组成的组的至少一种。
根据上述应用例,由于表面活性剂A包括选自由羧酸盐、有机磺酸盐、有机硫酸盐以及有机磷酸盐组成的组的至少一种作为离子性表面活性剂,所以能够兼具与反应液的反应性和墨水的喷出可靠性两者,耐水性和耐擦性进一步提高,得到画质卓越的记录物。
应用例5
在上述应用例中,所述聚烯烃蜡可以包括熔点为85℃以上200℃以下的聚烯烃蜡。
根据上述应用例,由于作为聚烯烃蜡而包括熔点为85℃以上200℃以下的聚烯烃蜡,所以耐水性和耐擦性进一步提高,得到画质卓越的记录物。
应用例6
在上述应用例中,所述聚烯烃蜡的通过光散射法测量的质量平均粒径可以为50nm以上600nm以下。
根据上述应用例,由于聚烯烃蜡的通过光散射法测量的质量平均粒径为50nm以上600nm以下,所以耐水性和耐擦性进一步提高,得到画质卓越的记录物。
应用例7
在上述应用例中,所述树脂分散体的树脂可以为(甲基)丙烯酸系树脂。
根据上述应用例,由于树脂分散体的树脂为(甲基)丙烯酸系树脂,所以耐水性和耐擦性进一步提高,得到画质卓越的记录物。
应用例8
在上述应用例中,所述水系墨水组合物可以还包括所述表面活性剂A以外的表面活性剂。
根据上述应用例,即使在水系墨水组合物包括表面活性剂A以外的表面活性剂的情况下,耐水性和耐擦性也提高,也得到画质卓越的记录物。
应用例9
在上述应用例中,所述水系墨水组合物可以包括环状酰胺化合物作为有机溶剂。
根据上述应用例,由于水系墨水组合物包括环状酰胺化合物作为有机溶剂,所以得到耐水性和耐擦性卓越的记录物。
应用例10
在上述应用例中,所述水系墨水组合物与所述反应液的表面张力之差的绝对值可以为15mN/m以下。
根据上述应用例,由于水系墨水组合物与反应液的表面张力之差的绝对值为15mN/m以下,所以确保记录时的润湿性,因此能够进行画质卓越的记录。
应用例11
在上述应用例中,所述水系墨水组合物的标准沸点超过280℃的有机溶剂的含量可以为按质量计3%以下。
根据上述应用例,由于水系墨水组合物的标准沸点超过280℃的有机溶剂的含量为按质量计3%以下,所以反应液在记录介质上的干燥性变高,耐水性和耐擦性提高,得到画质卓越的记录物。
应用例12
在上述应用例中,所述反应液作为凝结剂可以为选自由多价金属盐、阳离子性化合物以及有机酸组成的组的至少一种。
根据上述应用例,由于凝结剂为选自由多价金属盐、阳离子性化合物以及有机酸组成的组的至少一种以上,所以抑制渗色的产生,从而耐水性和耐擦性提高,得到画质卓越的记录物。
应用例13
在上述应用例中,可以是用于向低吸收性记录介质或者非吸收性记录介质进行记录的水系墨水组合物。
根据上述应用例,在为非吸收性或低吸收性的记录介质的情况下,能够抑制渗色的产生,并且能够形成耐擦性卓越的图像。
应用例14
本发明所涉及的喷墨记录方法的一方面的特征在于,
使用了应用例1至应用例13中任一例中所述的水系墨水组合物和反应液,具备:
反应液附着工序,使所述反应液向记录介质附着;以及
墨水组合物附着工序,通过喷墨法来使所述水系墨水组合物向所述记录介质附着。
根据上述应用例,将水系墨水组合物中所含的表面活性剂A的含量控制为相对于树脂乳液的树脂与蜡的固形物的总量而为7质量份以下这样地少,从而表面活性剂A难以向记录物的墨水层中吸水,记录物的耐水性和耐擦性提高,能够提供一种可得到画质卓越的记录物的喷墨记录方法。
应用例15
在上述应用例中,可以具备加热所述记录介质的加热工序,
所述墨水组合物附着工序可以是使所述水系墨水组合物向在所述加热工序中加热后的记录介质附着的工序。
根据上述应用例,即使在墨水组合物附着工序是向加热后的记录介质进行的工序的情况下,记录物的耐水性和耐擦性也提高,能够提供一种可得到画质卓越的记录物并且喷出稳定性卓越的喷墨记录方法。
应用例16
在上述应用例中,所述墨水组合物附着工序可以通过多次进行边使喷墨头变化与记录介质的相对位置边喷出所述墨水组合物而使其向记录介质附着的扫描来执行,在一次的扫描中所述喷墨头与记录介质相对的时间可以为12秒以下。
根据上述应用例,能够抑制喷嘴内的墨水组合物干燥和组成变动,能够减少树脂熔敷于喷嘴的内壁。其结果,能够抑制连续印字时墨水着落偏移,喷嘴的堵塞恢复性也变良好。
应用例17
本发明所涉及的喷墨记录装置的一方面的特征在于,具备喷墨头,执行应用例14至16中任一例所述的喷墨记录方法。
根据上述应用例,将水系墨水组合物中所含的表面活性剂A的含量控制为相对于树脂乳液的树脂与蜡的固形物的总量而为7质量份以下这样地少,从而表面活性剂A难以向记录物的墨水层中吸水,记录物的耐水性和耐擦性提高,能够提供一种可得到画质卓越的记录物的喷墨记录装置。
应用例18
在上述应用例中,可以具备作为将墨水从喷墨头中排出的机构且喷墨头所具备的用于喷出墨水组合物来进行记录的压力产生单元以外的机构。
能够进行如下的控制:不进行通过所述机构来进行的清洁工序而执行一个小时以上的所述喷墨记录方法。
根据上述应用例,由于采用上述的喷墨记录方法来进行记录,所以能够实现不特别进行清洁工序而一个小时以上喷出稳定性卓越的喷墨记录。
附图说明
图1是示意性示出喷墨记录装置的概略截面图。
附图标记说明
1喷墨记录装置、2喷墨头、3 IR加热器、4平板加热器、5固化加热器、6冷却风扇、7预热器、8通气风扇、M记录介质。
具体实施方式
在下面对本发明的优选的实施方式进行说明。在下面说明的实施方式说明本发明的一个例子。另外,本发明并非限定于以下的实施方式,还包括在不变更本发明的宗旨的范围内实施的各种变形例。
本实施方式所涉及的水系墨水组合物的特征在于,含有聚烯烃蜡、树脂分散体以及水,一种以上的表面活性剂A是分子量小于1万的表面活性剂,并且选自由离子性表面活性剂、非离子性表面活性剂组成的组,所述非离子性表面活性剂选自由聚环氧烷烃的醚类、高级脂肪族酸酯类、高级脂肪族酰胺类组成的组,在将所述树脂分散体的树脂与所述聚烯烃蜡的合计含量设为100质量份时,该表面活性剂A的含量为7质量份以下,该水系墨水组合物被用于具备使反应液向记录介质附着的工序的记录方法中,其中,该反应液含有使水系墨水组合物的成分凝结的凝结剂。
另外,本实施方式所涉及的喷墨记录方法的特征在于,是一种使用了本实施方式所涉及的水系墨水组合物和反应液的喷墨记录方法,具备:反应液附着工序,使所述反应液向记录介质附着;以及墨水组合物附着工序,通过喷墨法来使所述水系墨水组合物向所述记录介质附着。
并且,本实施方式所涉及的喷墨记录装置的特征在于,具备喷墨头,执行本实施方式所涉及的喷墨记录方法。
下面,对本实施方式所涉及的水系墨水组合物、喷墨记录方法以及喷墨记录装置,按喷墨记录装置、水系墨水组合物(以下也称为“水系墨水”、“墨水”)、反应液、记录介质、喷墨记录方法的顺序进行说明。
1.各构成
1.1.喷墨记录装置
参照附图来对本实施方式所涉及的喷墨记录装置的一个例子进行说明。需要注意的是,本实施方式所涉及的喷墨记录装置并非限定于以下的方面。
图1是示意性示出喷墨记录装置的概略截面图。如图1所示,喷墨记录装置1具备:喷墨头2、IR加热器3、平板加热器4、固化加热器5、冷却风扇6、预热器7、以及通气风扇8。喷墨记录装置1具备未图示的控制部,通过控制部来控制整个喷墨记录装置1的动作。
喷墨头2是使水系墨水组合物向记录介质M喷出而使其附着的单元。作为喷墨头2,能够使用行式喷墨头、串行式喷墨头任一种。
喷墨头2具备喷嘴(未图示),其喷出含有墨水组合物和使墨水组合物的成分凝结的凝结剂的反应液。作为使墨水从喷嘴中喷出的方式,例如,可列举出:向喷嘴与设置于喷嘴的前方的加速电极之间施加强电场,使液滴状的墨水从喷嘴中连续性喷出,在墨水的液滴于偏转电极间飞翔的期间对应于记录信息信号而使其喷出的方式(静电吸引方式);用小型泵对墨水施加压力,用晶体振荡器等使喷嘴机械性地振动,由此强制性地使墨水的液滴喷出的方式;用压电元件将压力和记录信息信号同时施加于墨水,使墨水的液滴喷出、记录的方式(压电方式);根据记录信息信号而用微小电极使墨水加热发泡,使墨水的液滴喷出、记录的方式(热喷方式)等。
在此,所谓具备有串行式喷墨头的喷墨记录装置,就是通过多次执行边使记录用的喷墨头相对于记录介质相对性地移动边使该墨水组合物喷出的扫描(路径)来进行记录的喷墨记录装置。在串行型的喷墨头的具体例子中,可列举出如下的例子:在沿记录介质的宽度方向(与记录介质的传送方向交叉的方向)移动的滑架上搭载有喷墨头,通过喷墨头随着滑架的移动而移动来将液滴喷出至记录介质上。
另一方面,具备有行式喷墨头的喷墨记录装置是通过执行一次边使记录用的喷墨头相对于记录介质而相对性地移动边使该墨水组合物喷出的扫描(路径)来进行记录的装置。在行型的喷墨头的具体例中,可列举出如下的例子:喷墨头被形成为比记录介质的宽度宽,记录用头不移动而将液滴喷出至记录介质上。
需要说明的是,在本实施方式中,作为喷墨记录装置1,能够使用具备有串行式喷墨头的喷墨记录装置,并使用作为使墨水从喷嘴中喷出的方式而利用了压电方式的喷墨头2。
喷墨记录装置1具备在墨水组合物从喷墨头2中喷出时(墨水组合物附着工序中)用于加热记录介质M的IR加热器3和平板加热器4。在本实施方式中,当在墨水组合物附着工序中加热记录介质M时,使用IR加热器3和平板加热器4中的至少一个即可。
需要说明的是,当使用IR加热器3时,能够从喷墨头2侧加热记录介质M。由此,虽然喷墨头2也易于同时被加热,但与平板加热器4等从记录介质M的背面加热的情况相比,能够不受记录介质M的厚度的影响而进行升温。另外,如果在加热记录介质M时使用平板加热器4,则能够从与喷墨头2侧相反侧加热记录介质M。由此,喷墨头2变得比较难以被加热。
但是,在后述的喷墨记录时的、通过来自IR加热器3和平板加热器4的加热产生的记录介质M的表面温度优选为50℃以下,更优选为45℃以下,进一步优选为40℃以下,更进一步优选为38℃以下。由此,从IR加热器3和平板加热器4中受到的辐射热少或者没有,因此能够抑制喷墨头2内的墨水组合物干燥和组成变动,树脂微粒、蜡等熔敷于喷墨头2的内壁被抑制。需要说明的是,喷墨记录时的记录介质M的表面温度的下限值优选为32℃以上,更优选为34℃以上,进一步优选为36℃以上。通过喷墨记录时的记录介质M的表面温度的下限值为32℃以上,能够使墨水在记录介质M上迅速地干燥,抑制了渗色。
固化加热器5使已记录于记录介质M上的墨水组合物干燥和固化(二次加热工序)。通过使用固化加热器5来加热记录有图像的记录介质M,墨水组合物中所含的水分等更迅速地蒸发飞散,从而通过墨水组合物中所含的树脂微粒形成墨水膜。按这种方式,墨水膜牢固地定影(粘接)在记录介质M上,从而能够在短时间内得到耐擦性卓越的、高画质的图像。通过固化加热器5来加热时的记录介质M的表面温度优选为40℃以上120℃以下,更优选为60℃以上110℃以下,进一步优选为80℃以上100℃以下。
喷墨记录装置1可以具有冷却风扇6。通过在用固化加热器5将记录介质M上已记录的墨水组合物加热和干燥了之后利用冷却风扇6来冷却记录介质M上的墨水组合物,能够将墨水膜紧贴性好地形成于记录介质M上。
另外,喷墨记录装置1可以具备在向记录介质M喷出墨水组合物之前预先加热(预加热)记录介质M的预热器7。并且,记录装置1可以具备通气风扇8以使附着于记录介质M上的墨水组合物更高效地干燥。
1.2.水系墨水组合物
接着,对本实施方式所涉及的水系墨水组合物进行说明。本实施方式所涉及的水系墨水组合物的特征在于,含有聚烯烃蜡、树脂分散体以及水,一种以上的表面活性剂A是分子量小于1万的表面活性剂,并且选自由离子性表面活性剂、非离子性表面活性剂组成的组,所述非离子性表面活性剂选自由聚环氧烷烃的醚类、高级脂肪族酸酯类、高级脂肪族酰胺类组成的组,在将所述树脂分散体的树脂与所述聚烯烃蜡的合计含量设为100质量份时,该表面活性剂A的含量为7质量份以下,该水系墨水组合物用于具备使反应液向记录介质附着的工序的记录方法中,其中,该反应液含有使水系墨水组合物的成分凝结的凝结剂。
通过这样的水系墨水组合物与后述的反应液一起作为墨水组来使用,记录物的耐水性和耐擦性提高,能够得到画质卓越的记录物。下面,对在本实施方式所涉及的水系墨水组合物中所含的成分和能够含有的成分进行详细说明。
1.2.1.聚烯烃蜡
本实施方式所涉及的水系墨水组合物含有聚烯烃蜡。在本实施方式中,通过水系墨水组合物含有聚烯烃蜡,所得到的记录物的耐水性和耐擦性提高。
作为聚烯烃蜡,并非有特别限定,例如由乙烯、丙烯、丁烯等烯烃或其衍生物制造出的蜡及其共聚物,具体而言,可列举出:聚乙烯系蜡、聚丙烯系蜡、聚丁烯系蜡等。在这些之中,从能够更有效地减少图像裂纹的产生这样的观点出发,尤其优选聚乙烯系蜡。聚烯烃蜡能够单独一种或者组合两种以上来使用。
聚烯烃蜡以通过后述的表面活性剂A来使固体蜡粒子已分散于水中的聚烯烃蜡乳液的状态使用。
作为聚烯烃蜡乳液,例如,若例示聚乙烯蜡乳液的制造方法,则通过将乙烯聚合来制造或者由烃化合物合成或者利用热分解将一般成形用的聚乙烯低分子量化来制造,从而制作聚乙烯蜡。然后,将该聚乙烯蜡氧化而附加羧基、羟基,再使用表面活性剂来乳化,从而以稳定性卓越的水性蜡乳液的形态得到聚乙烯蜡乳液。
作为聚烯烃蜡的市售品,可列举出:“ChemipearlW4005”(三井化学股份有限公司生产,聚乙烯系蜡,粒径200以上800nm以下,环球法软化点110℃,针入度法硬度3,固含量40%)等Chemipearl系列。此外,还可列举出:AQUACER513(聚乙烯系蜡,粒径100以上200nm以下,熔点130℃,固含量30%)、AQUACER497、AQUACER513、AQUACER517(以上BYKAdditives&Instruments公司生产)等AQUACER系列;Hitec E-7025P、Hitec E-2213、Hitec E-9460、Hitec E-9015、Hitec E-4A、Hitec E-5403P、Hitec E-8237(以上东邦化学股份有限公司生产)等Hitec系列;Nopcote PEM-17(圣诺普科公司生产,聚乙烯乳液,粒径40nm)等。这些蜡正在以通过常用方法来使聚烯烃蜡已分散于水中的水系乳液的形态市售,能够按水系乳液的形态原样直接添加至墨水组合物中。
聚烯烃蜡的平均粒径的上限优选为600nm以下,更优选为500nm以下,进一步优选为450nm以下。聚烯烃蜡的平均粒径的下限优选为50nm以上,更优选为80nm以上,进一步优选为200nm以上,特别优选为300nm以上。通过聚烯烃蜡的平均粒径在所述范围内,从而能够使所形成的图像的裂纹的产生减少,并且耐水性和耐擦性也进一步提高,还能够提高光泽性。另外,能够满足喷墨头的喷出稳定性和所形成的图像的耐水性、耐擦性两性能。
需要说明的是,上述蜡的平均粒径能够通过以光散射法(激光衍射散射法)为测量原理的粒度分布测量装置来按质量平均测量。作为粒度分布测量装置,能够使用例如以动态光散射法为测量原理的粒度分布仪(例如,“Microtrac UPA”日机装股份有限公司制造)。
在本实施方式中,聚烯烃蜡的熔点优选为80℃以上150℃以下,更优选为85℃以上135℃以下。通过作为聚烯烃蜡而包括熔点为80℃以上150℃以下的蜡,从而耐水性和耐擦性进一步提高,可得到画质卓越的记录物。
需要说明的是,聚烯烃蜡能够通过改变聚烯烃蜡的成分的分子量、种类来调整熔点。另外,在作为聚烯烃蜡而使用两种聚烯烃蜡的混合物的情况下,通过使两种蜡乳状液混合来制成混合蜡乳液或者制备由两种蜡构成的蜡微粒的乳液来进行。
另外,聚烯烃蜡的含量相对于水系墨水组合物的总质量(按质量计100%),优选为按固含量换算以质量计0.1%以上10%以下,更优选为以质量计0.2%以上5.0%以下,进一步优选为以质量计0.3%以上4.0%以下。在聚烯烃蜡的含量处于上述范围内的情况下,可充分地发挥上述的效果。
在本实施方式中,可以除水系墨水组合物中所含的聚烯烃蜡以外还包括例如石蜡、除石蜡以外的蜡。
石蜡是所谓的石油系蜡。在此,所谓石蜡烃,意味着碳原子数为20以上的链烷烃(通式为CnH2n+2的链式饱和烃),在本实施方式中,所谓石蜡,是指以碳原子数为20以上30以下的直链状石蜡系烃(正链烷烃)为主成分的、包括少量的异链烷烃的分子量300~500左右的烃的混合物。通过水系墨水组合物含有石蜡,从而向记录物赋予滑移性,由此耐擦性提高。另外,由于石蜡具有拨水性,因此只要为适量即可使记录物的耐水性提高。
在本实施方式中,优选以微粒状态(即乳浊液状态或者悬浊液状态)含有石蜡。通过以微粒状态含有石蜡,从而易于调整水系墨水组合物的粘度以使其成为在使用了喷墨头的喷出中恰当的范围,并且易于确保墨水的保存稳定性、喷出稳定性。
在将石蜡制成微粒状态的情况下,从确保水系墨水组合物的保存稳定性、喷出稳定性这点出发,其平均粒径优选为5nm以上600nm以下,更优选为50nm以上400nm以下。
作为石蜡,也能够直接利用市售品,例如,可列举出:AQUACER537、AQUACER539(以上为商品名,BYK Additives&Instruments公司生产)等。
另一方面,作为石蜡以外的蜡,与石蜡同样地,具有向所形成的记录物的表面赋予滑移性而使耐擦性提高的功能。石蜡以外的蜡优选以微粒状态(即乳浊液状态或者悬浊液状态)含有在水系墨水组合物中。由此,易于调整墨水的粘度以使其成为在使用了喷墨头的喷出中恰当的范围,并易于确保墨水的保存稳定性、喷出稳定性。
作为构成石蜡以外的蜡的成分,能够单独或混合多种来使用如下的蜡:例如,巴西棕榈蜡、小烛树蜡、蜂蜡、米蜡、羊毛脂等植物/动物系蜡;微晶蜡、褐煤蜡、地蜡等矿物系蜡;碳蜡、赫斯特蜡、硬脂酸酰胺等合成蜡类;α-烯烃/马来酸酐共聚物等天然/合成蜡乳液、调配蜡等。
1.2.2.树脂分散体
本实施方式所涉及的水系墨水组合物含有上述的聚烯烃蜡的同时还含有水溶性和/或者非水溶性的树脂分散体。树脂分散体与蜡一起形成树脂皮膜而使记录物定影于记录介质上,发挥使耐水性和耐擦性提高的效果。因此,树脂分散体优选为热可塑性树脂微粒。由于该效果,用含有树脂分散体的水系墨水组合物进行了记录的记录物在墨水非吸收性或者低吸收性的记录介质上耐水性和耐擦性卓越。
树脂以树脂分散体(即乳浊液状态或者悬浊液状态)含有在水系墨水组合物中。通过以树脂分散体的状态含有树脂,易于将水系墨水组合物的粘度调整为在使用了喷墨头的喷出中恰当的范围,并且易于确保墨水的保存稳定性、喷出稳定性。
作为上述的树脂分散体的树脂成分,可列举出:聚丙烯酸酯或其共聚物、聚甲基丙烯酸酯或其共聚物、聚丙烯腈或其共聚物、聚氰基丙烯酸酯、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚异丁烯、聚苯乙烯或它们的共聚物、石油树脂、苯并二氢吡喃茚树脂、萜树脂、聚乙酸乙烯酯或其共聚物、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩醛、聚乙烯醚、聚氯乙烯或其共聚物、聚偏二氯乙烯、氟树脂、氟橡胶、聚乙烯咔唑、聚乙烯吡咯烷酮或其共聚物、聚乙烯吡啶、聚乙烯咪唑、聚丁二烯或其共聚物、聚氯丁二烯、聚异戊二烯、天然树脂等。其中,特别地可列举出:(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸乙酯、丙烯腈、氰基丙烯酸酯、丙烯酰胺、链烯烃、苯乙烯、乙酸乙烯酯、氯乙烯、乙烯醇、乙烯醚、乙烯基吡咯烷酮、乙烯基吡啶、乙烯基咔唑、乙烯基咪唑、以及偏氯乙烯的均聚物或共聚物;氟树脂、以及天然树脂。在这些之中,尤其优选是由作为(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸酯、丙烯腈、丙烯酰胺等任一个的(甲基)丙烯酸系单体的聚合物或者(甲基)丙烯酸系单体与其它单体的共聚物构成的(甲基)丙烯酸系树脂。作为其它单体,可列举出作为与例如乙烯基系单体的共聚物的乙烯基-(甲基)丙烯酸系树脂。例如,优选使用了苯乙烯作为乙烯基系单体的苯乙烯-(甲基)丙烯酸系树脂。需要说明的是,上述的共聚物可以是无规共聚物、嵌段共聚物、交替共聚物以及接枝共聚物中的任一形式。作为树脂,其它还能够优选使用聚氨酯系树脂、聚醚系树脂、聚酯系树脂。
树脂分散体采用以下所示的方法得到,可以是其任一种方法,也可以根据需要而组合多种方法。作为该方法,可列举出:向构成所希望的树脂成分的单体中混合聚合催化剂(聚合引发剂)和分散剂来进行聚合(即乳化聚合)的方法、使具有亲水性部分的树脂成分溶解于水溶性有机溶剂中并将该溶液混合到水中之后通过蒸馏等除去水溶性有机溶剂而得到的方法、使树脂成分溶解于非水溶性有机溶剂中并将该溶液与分散剂一起混合到水溶液中而得到的方法等。上述的方法可以根据使用的树脂成分的种类、特性而适当选择。作为能够在分散树脂成分时使用的分散剂,没有特别限制,可以列举出:阴离子性表面活性剂(例如十二烷基苯磺酸钠盐、月桂基磷酸钠盐、聚氧乙烯烷基醚硫酸酯铵盐等)、非离子性表面活性剂(例如聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯烷基酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐脂肪酸酯、聚氧乙烯烷基苯基醚等),能够将这些分散剂单独或者混合二种以上来使用。
上述那样的树脂分散体也能够使用采用众所周知的材料、方法得到的分散体。例如,可以使用在日本专利特公昭62-1426号公报、日本专利特开平3-56573号公报、日本专利特开平3-79678号公报、日本专利特开平3-160068号公报、日本专利特开平4-18462号公报等中记载的树脂分散体。另外,也可以使用市售品,例如可列举出:MICROGEL E-1002、MICROGEL E-5002(以上为商品名,日本油漆股份有限公司生产),VONCOAT 4001、VONCOAT5454(以上为商品名,大日本油墨化学工业股份有限公司生产),SAE 1014(商品名,日本瑞翁(Zeon)股份有限公司生产),SAIBINOL SK-200(商品名,赛丹(Saiden)化学工业股份有限公司生产),JONCRYL 7100、JONCRYL 390、JONCRYL 711、JONCRYL 511、JONCRYL 7001、JONCRYL 632、JONCRYL 741、JONCRYL 450、JONCRYL 840、JONCRYL 74J、JONCRYL HRC-1645J、JONCRYL 734、JONCRYL 852、JONCRYL 7600、JONCRYL 775、JONCRYL 537J、JONCRYL1535、JONCRYL PDX-7630A、JONCRYL 352J、JONCRYL 352D、JONCRYL PDX-7145、JONCRYL538J、JONCRYL 7640、JONCRYL 7641、JONCRYL 631、JONCRYL 790、JONCRYL 780、JONCRYL7610(以上为商品名,BASF日本股份有限公司生产)等。
从确保墨水组合物的保存稳定性、喷出稳定性的观点出发,树脂分散体的树脂的平均粒径优选为5nm以上400nm以下的范围,更优选为50nm以上300nm以下的范围。通过树脂微粒的平均粒径在所述范围内,从而成膜性卓越,并且即使凝结也难以形成大块,所以能够减少喷嘴的堵塞。平均粒径能够通过与蜡的平均粒径同样的方式测量。
树脂分散体的树脂的含量相对于墨水的总质量(按质量计100%)以固含量换算优选为按质量计0.1%以上15%以下,更优选为按质量计0.5%以上13%以下,进一步优选为按质量计2%以上11%以下,特别优选为按质量计3%以上10%以下。通过为该范围内,即使在墨水非吸收性或者低吸收性的记录介质上,也能够使墨水固化、定影。
1.2.3.水
本实施方式所涉及的水系墨水组合物含有水。水是水系墨水组合物的主要介质,是通过加热而蒸发飞散的成分。水优选为离子交换水、超滤水、反渗透水、蒸馏水等纯水或者超纯水这样的将离子性杂质极力除去后的水。另外,当使用通过紫外线照射或添加过氧化氢等灭菌过的水时,在长期保存颜料分散液和使用了该分散液的墨水组合物的情况下能够抑制霉和细菌的产生,因而优选。
水的含量相对于水系墨水组合物的总质量(按质量计100%),优选为按质量计50%以上,更优选为按质量计55%以上,特别优选为按质量计60%以上。
1.2.4.色材
本实施方式所涉及的水系墨水组合物可以含有色材。作为色材,能够列举染料、颜料等,由于具有对光、气体等难以褪色的性质,因此优选使用颜料。为此,使用颜料来形成于墨水非吸收性或低吸收性的记录介质上的记录物不仅画质卓越,而且耐水性、耐气体性、耐光性等卓越,保存性变为良好。
作为在本实施方式中能够使用的颜料,没有特别限制,可列举出无机颜料、有机颜料。作为无机颜料,除了氧化钛和氧化铁以外,还能够使用通过接触法、炉法、热裂法等众所周知的方法来制造出的炭黑。另一方面,作为有机颜料,能够使用偶氮颜料(包括偶氮色淀、不溶性偶氮颜料、偶氮缩合颜料、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、喹酞酮颜料)、硝基颜料、亚硝基颜料、苯胺黑等。
在本实施方式中能够使用的颜料的具体例子中,作为黑色颜料,可列举出炭黑,作为炭黑,没有特别限制,例如,可列举出:炉法炭黑、灯黑、乙炔黑、或槽法炭黑等(C.I.颜料黑7),另外作为市售品,可列举出:No.2300、900、MC88、No.20B、No.33、No.40、No.45、No.52、MA7、MA8、MA77、MA100、No.2200B等(以上均为商品名,三菱化学股份有限公司生产);ColorBlack FW1、FW2、FW2V、FW18、FW200、S150、S160、S170、Printex 35、U、V、140U、SpecialBlack 6、5、4A、4、250等(以上均为商品名,赢创日本股份有限公司生产);Conductex SC、Raven 1255、5750、5250、5000、3500、1255、700等(以上均为商品名,哥伦比亚碳公司生产);Regal 400R、330R、660R、Mogul L、Monarch700、800、880、900、1000、1100、1300、1400、Elftex12等(以上均为商品名,卡博特日本股份有限公司生产)。
作为白色颜料,没有特别限制,例如,可列举出:C.I.颜料白6、18、21、氧化钛、氧化锌、硫化锌、氧化锑、氧化镁、以及氧化锆的白色无机颜料。除该白色无机颜料以外,还能够使用白色的中空树脂微粒和高分子粒子等白色有机颜料。
作为在黄色墨水中使用的颜料,没有特别限制,例如,可列举出:C.I.颜料1、2、3、4、5、6、7、10、11、12、13、14、16、17、24、34、35、37、53、55、65、73、74、75、81、83、93、94、95、97、98、99、108、109、110、113、114、117、120、124、128、129、133、138、139、147、151、153、154、167、172、180。
作为在品红色墨水中使用的颜料,没有特别限制,例如,可列举出:C.I.颜料红1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、14、15、16、17、18、19、21、22、23、30、31、32、37、38、40、41、42、48(Ca)、48(Mn)、57(Ca)、57:1、88、112、114、122、123、144、146、149、150、166、168、170、171、175、176、177、178、179、184、185、187、202、209、219、224、245、或者C.I.颜料紫19、23、32、33、36、38、43、50。
作为在青色墨水中使用的颜料,没有特别限制,例如,可列举出:C.I.颜料蓝1、2、3、15、15:1、15:2、15:3、15:34、15:4、16、18、22、25、60、65、66;C.I.还原蓝4、60。
另外,作为品红色、青色、以及黄色以外的用于彩色墨水的颜料,没有特别限制,例如,可列举出:C.I.颜料绿7、10;C.I.颜料棕3、5、25、26;C.I.颜料橙1、2、5、7、13、14、15、16、24、34、36、38、40、43、63。
作为珠光颜料,没有特别限制,例如,可列举出:二氧化钛包覆云母、鱼鳞箔、氯氧化铋等具有珍珠光泽、干涉光泽的颜料。
作为金属颜料,没有特别限制,例如,可列举出:由铝、银、金、铂、镍、铬、锡、锌、铟、钛、铜等单质或合金构成的粒子。
墨水组合物中所含的色材的含量相对于水系墨水组合物的总质量(按质量计100%),优选为按质量计1.5%以上10%以下,更优选为按质量计2%以上7%以下。
为了将上述的颜料应用于水系墨水组合物中,必须使颜料能够在水中保持稳定地分散。作为其方法,可列举出:用水溶性树脂和/或者水分散性树脂等树脂分散剂使其分散的方法(以下,将通过该方法来分散后的颜料称为“树脂分散颜料”)、用水溶性表面活性剂和/或者水分散性表面活性剂等表面活性剂使其分散的方法(以下,将通过该方法来分散后的颜料称为“表面活性剂分散颜料”)、将亲水性官能团在化学上/物理上引入到颜料粒子表面从而不用上述的树脂或表面活性剂等分散剂即可分散和/或者溶解于水中的方法(以下,将通过该方法来分散后的颜料称为“表面处理颜料”)等。在本实施方式中,墨水组合物能够使用上述的树脂分散颜料、表面活性剂分散颜料、表面处理颜料中的任一种,还能够根据需要而以混合了多种的形式使用。
作为用于树脂分散颜料的树脂分散剂,可列举出:聚乙烯基醇类、聚乙烯基吡咯烷酮类、聚丙烯酸、丙烯酸-丙烯腈共聚物、乙酸乙烯酯-丙烯酸酯共聚物、丙烯酸-丙烯酸酯共聚物、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、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、乙烯基萘-马来酸共聚物、乙酸乙烯酯-马来酸酯共聚物、乙酸乙烯酯-巴豆酸共聚物、乙酸乙烯酯-丙烯酸共聚物等以及它们的盐。在这些之中,特别地,优选具有疏水性官能团的单体与具有亲水性官能团的单体的共聚物、由同时具有疏水性官能团和亲水性官能团的单体构成的聚合物。作为共聚物的形式,能够以无规共聚物、嵌段共聚物、交替共聚物、接枝共聚物中的任一形式使用。
作为上述的盐,可列举出与氨、乙胺、二乙胺、三乙胺、丙胺、异丙胺、二丙胺、丁胺、异丁胺、二乙醇胺、三乙醇胺、三异丙醇胺、氨基甲基丙醇、吗啉等碱性化合物的盐。这些碱性化合物的添加量只要是上述树脂分散剂的中和当量以上则就没有特别限制。
上述树脂分散剂的分子量作为重均分子量而言优选为1000~100000的范围,更优选为3000~10000的范围。通过分子量为上述范围,从而得到色材在水中稳定的分散,并且易于进行在应用于墨水组合物时的粘度控制等。
作为以上所述的树脂分散剂,也可以使用市售品。具体而言,可列举出:JONCRYL67(重均分子量:12500,酸值:213)、JONCRYL 678(重均分子量:8500,酸值:215)、JONCRYL586(重均分子量:4600,酸值:108)、JONCRYL 611(重均分子量:8100,酸值:53)、JONCRYL680(重均分子量:4900,酸值:215)、JONCRYL 682(重均分子量:1700,酸值:238)、JONCRYL683(重均分子量:8000,酸值:160)、JONCRYL 690(重均分子量:16500,酸值:240)(以上为商品名,BASF日本股份有限公司生产)等。
另外,作为用于表面活性剂分散颜料的表面活性剂,可列举出:烷基磺酸盐、α-烯烃磺酸盐、烷基苯磺酸盐、烷基萘磺酸盐、酰甲基牛磺酸盐、二烷基磺基琥珀酸盐、烷基硫酸酯盐、硫酸化烯烃、聚氧乙烯烷基醚硫酸酯盐、烷基磷酸酯盐、聚氧乙烯烷基醚磷酸酯盐、甘油单酯磷酸酯盐等阴离子性表面活性剂;烷基吡啶盐、烷基氨基酸盐、烷基二甲基甜菜碱等两性表面活性剂;聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯烷基苯基醚、聚氧乙烯烷基酯、聚氧乙烯烷基酰胺、甘油烷基酯、山梨糖醇烷基酯等非离子性表面活性剂。
上述树脂分散剂或上述表面活性剂对颜料的添加量,相对于颜料100质量份优选为1质量份~100质量份,更优选为5质量份~50质量份。通过为该范围,可以确保颜料向水中的分散稳定性。
另外,对于表面处理颜料,作为亲水性官能团可列举出-OM、-COOM、-CO-、-SO3M、-SO2NH2、-RSO2M、-PO3HM、-PO3M2、-SO2NHCOR、-NH3、-NR3(其中,式中的M表示氢原子、碱金属、铵或有机铵,R表示碳原子数1~12的烷基、可具有取代基的苯基或可具有取代基的萘基)等。这些官能团通过直接和/或者经由其它基团而被接枝到颜料粒子表面来在物理上和/或者化学上引入。作为多价基团,能够列举出碳原子数为1~12的亚烷基、可具有取代基的亚苯基或者可具有取代基的亚萘基等。
另外,作为所述的表面处理颜料,优选是以-SO3M和/或者-RSO2M(M是反离子,表示氢离子、碱金属离子、铵离子或有机铵离子)通过含硫处理剂而化学键合在该颜料粒子表面的方式进行了表面处理的颜料,即所述颜料优选是如下这样的:使颜料分散于无活性质子、不具有与磺酸的反应性、颜料不溶或难溶的溶剂中,接着以-SO3M和/或者-RSO2M通过氨基磺酸或三氧化硫与叔胺的络合物而化学键合在该粒子表面的方式进行表面处理,使其变为能够分散和/或者溶解于水中。
作为使所述官能团或其盐直接或者经由多价基团而接枝到颜料粒子表面的表面处理方法,可以应用各种众所周知的表面处理方法。例如,可列举出将臭氧或次亚氯酸钠溶液与市售的氧化炭黑作用来将炭黑进一步氧化处理而对其表面进一步亲水化处理的方法(例如,日本专利特开平7-258578号公报、日本专利特开平8-3498号公报、日本专利特开平10-120958号公报、日本专利特开平10-195331号公报、日本专利特开平10-237349号公报);用3-氨基-N-烷基取代吡啶鎓溴化物来处理炭黑的方法(例如,日本专利特开平10-195360号公报、日本专利特开平10-330665号公报);使有机颜料分散于有机颜料不溶或难溶的溶剂中,通过磺化剂来将磺酸基引入到颜料粒子表面的方法(例如,日本专利特开平8-283596号公报、日本专利特开平10-110110号公报、日本专利特开平10-110111号公报);使有机颜料分散于与三氧化硫形成络合物的碱性溶剂中,通过添加三氧化硫来处理有机颜料的表面,引入磺酸基或磺酰氨基的方法(例如,日本专利特开平10-110114号公报)等,但是用于在本发明中所使用的表面处理颜料的制作方法并非限定于这些方法。
被接枝到一个颜料粒子的官能团为单一和多种均可。被接枝的官能团的种类及其程度可以考虑到在墨水中的分散稳定性、色浓度以及在喷墨头前面的干燥性等来适当决定。
作为使以上说明过的树脂分散颜料、表面活性剂分散颜料、表面处理颜料分散于水中的方法,可以为如下:对于树脂分散颜料,添加颜料、水和树脂分散剂;对于表面活性剂分散颜料,添加颜料、水和表面活性剂;对于表面处理颜料,添加表面处理颜料和水,另外各自根据需要而添加水溶性有机溶剂、中和剂等并在球磨机、混砂机、磨碎机、辊磨机、搅拌混合机、亨舍尔混合机、胶体磨、超声波均质机、喷射磨、角磨机(Angmill)等以往使用的分散机中进行。在这种情况下,作为颜料的粒径,在确保颜料在水中的分散稳定性这点上优选分散到按平均粒径计而为20nm以上500nm以下,更优选分散到50nm以上200nm以下。
1.2.5.有机溶剂
本实施方式所涉及的水系墨水组合物可以含有有机溶剂。通过墨水组合物含有有机溶剂,已喷出至记录介质上的水系墨水组合物的干燥性变良好,能够得到画质卓越并且耐水性和耐擦性卓越的记录物。
作为用于墨水组合物的有机溶剂,优选为水溶性有机溶剂。通过使用水溶性有机溶剂,墨水组合物的干燥性变得更良好,能够得到耐水性和耐擦性卓越的记录物。
作为有机溶剂,没有特别限制,可列举出:例如甲醇、乙醇、异丙醇等醇类;丙酮、二丙酮醇等酮或酮醇类;四氢呋喃、二氧杂环己烷等醚类;己二醇、乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、聚乙二醇、丙二醇、二丙二醇、三丙二醇、聚丙二醇、丙二醇、丁二醇、戊二醇等二醇类;乙二醇单甲醚、二乙二醇单甲醚、二乙二醇单乙醚、二乙二醇单丁醚等乙二醇的低级烷基醚类;二乙醇胺、三乙醇胺等具有羟基的胺类;甘油。在使水系墨水组合物的干燥性提高这点上,在这些之中尤其优选使用丙二醇、1,2-己二醇、1,3-丁二醇等。
有机溶剂的含量相对于水系墨水组合物的总质量(按质量计100%)优选为按质量计2.0%以上40%以下,更优选为按质量计4.0%以上35%以下,特别优选为按质量计6.0%以上30%以下。
另外,在本实施方式中,作为用于水系墨水组合物的有机溶剂,根据得到耐水性和耐擦性卓越的记录物这点,优选包括环状酰胺化合物。作为环状酰胺化合物,更详细而言,可列举出:例如N-甲基-2-吡咯烷酮、N-乙基-2-吡咯烷酮、N-乙烯基-2-吡咯烷酮、2-吡咯烷酮、N-丁基-2-吡咯烷酮、5-甲基-2-吡咯烷酮等。环状酰胺化合物作为热可塑性树脂的良好的溶解剂而进行作用。
有机溶剂的标准沸点优选180℃以上,更优选200℃以上,进一步优选220℃以上。上限优选300℃以下,更优选270℃以下,进一步优选250℃以下。在有机溶剂的标准沸点为上述的范围的情况下,喷出稳定性、耐擦性和耐水性等更加卓越,在这点上优选。
需要注意的是,标准沸点为280℃以上的有机溶剂存在吸收墨水的水分而使喷墨头附近的墨水增粘的情况,由此,存在使喷墨头的喷出稳定性降低的情况。因此,在本实施方式中,水系墨水组合物的标准沸点280℃以上的有机溶剂的含量优选为按质量计3%以下,更优选为按质量计2%以下,更优选为按质量计1%以下,更优选为按质量计0.5%以下。在这种情况下,墨水组合物在记录介质上的干燥性变高,所以能够形成抑制了渗色的产生的卓越的图像。另外,所得到的记录物的粘性被降低,成为耐水性和耐擦性卓越的记录物。
作为标准沸点为280℃以上的有机溶剂,例如,能够列举出甘油。甘油的吸湿性高,标准沸点高,因此存在成为喷墨头堵塞、动作不良的原因的情况。另外,甘油的防腐性不足,易于使霉和菌类繁殖,所以优选在墨水组合物中不含有。
1.2.6.表面活性剂A
表面活性剂A是分子量小于1万的表面活性剂,选自由离子性表面活性剂、非离子性表面活性剂组成的组,而且所述非离子性表面活性剂是选自由聚环氧烷烃的醚类、高级脂肪族酸酯类、高级脂肪族酰胺类组成的组的物质。
本实施方式所涉及的水系墨水组合物含有表面活性剂A。表面活性剂A并非进行限制,例如,可以是作为用于将上述的聚烯烃蜡、树脂变为分散体(乳浊液)状态的乳化剂来使用的表面活性剂。表面活性剂A是分子量小于1万的离子性表面活性剂、非离子性表面活性剂中的规定的表面活性剂。此外,表面活性剂还既可以为使墨水中所含的聚烯烃蜡和树脂分散体以外的其它成分分散而使用,又可以是为了分散以外的用途例如调整墨水的表面张力、墨水的保存稳定性等而使用的表面活性剂。
表面活性剂的分子量能够通过使用凝胶渗透色谱(GPC)测量装置并将聚苯乙烯作为标准聚合物来进行测量而作为质均分子量得到。另外,可指定化学结构式的表面活性剂能够通过计算求出。
表面活性剂A的分子量的上限优选为7000以下,更优选为5000以下,进一步优选为3000以下,更进一步优选为1000以下。表面活性剂A的分子量的下限优选为100以上,更优选为200以上,进一步优选为300以上。通过表面活性剂A的分子量小于1万,从而表面活性剂A与聚烯烃蜡、树脂成分的亲和性高,因此能够进入在记录后形成的涂膜内部,防止在记录后的记录物的墨水层中树脂分散体的树脂、蜡的凝结粒子间变稀疏。因此,能够兼具与反应液的反应性和墨水的喷出可靠性两者,推测,耐水性和耐擦性将会进一步提高,得到画质卓越的记录物。
作为表面活性剂A,就分子量小于1万的离子性表面活性剂而言,只要是分子量小于1万则就不特别限定,能够使用阳离子性表面活性剂、阴离子性表面活性剂或者两性表面活性剂。
作为阳离子性表面活性剂,例如,可列举出:一级、二级以及三级胺盐型化合物、烷基胺盐、二烷基胺盐、脂肪族胺盐、苄烷铵盐、季铵盐、四级烷基铵盐、烷基吡啶鎓盐、锍盐、磷鎓盐、鎓盐、咪唑鎓盐等。作为阳离子性表面活性剂的具体例子,可列举出:月桂胺、椰子胺、松香胺等的盐酸盐、乙酸盐等;十二烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵、苄基三丁基氯化铵、氯苄烷铵、二甲基乙基月桂基铵乙基硫酸盐、二甲基乙基辛基铵乙基硫酸盐、三甲基月桂基铵盐酸盐、十六烷基氯化吡啶鎓、十六烷基溴化吡啶鎓、二羟乙基月桂基胺、癸基二甲基苄基氯化铵、十二烷基二甲基苄基氯化铵、十四烷基二甲基氯化铵、十六烷基二甲基氯化铵、十八烷基二甲基氯化铵等。
作为阴离子性表面活性剂,例如,可列举出:高级脂肪酸盐、肥皂、α-磺基脂肪酸甲酯盐、直链烷基苯磺酸盐、烷基硫酸酯盐、烷基醚硫酸酯盐、单烷基磷酸酯盐、α-烯烃磺酸盐、烷基苯磺酸盐、烷基萘磺酸盐、萘磺酸盐、链烷基磺酸盐、聚氧乙烯烷基醚硫酸盐、磺基琥珀酸盐、聚氧化亚烷基二醇烷基醚磷酸酯盐等。
作为两性表面活性剂,可列举出:作为氨基酸系的烷基氨基脂肪酸盐、作为甜菜碱系的烷基羧基甜菜碱、作为氧化胺系的烷基氧化胺等。
在上述的离子性表面活性剂之中,作为表面活性剂A,尤其优选使用羧酸盐、有机磺酸盐、有机硫酸盐、有机磷酸盐。有机硫酸盐可以是有机硫酸酯盐。在离子性表面活性剂之中,尤其优选阴离子性表面活性剂。
作为羧酸盐、有机磺酸盐、有机硫酸盐、有机磷酸盐等盐,只要是与正离子的盐即可,但优选钠盐、钾盐、钙盐等金属盐和铵盐等。作为金属盐,优选碱金属、碱土金属的盐。
作为羧酸盐、有机磺酸盐、有机硫酸盐、有机磷酸盐,优选列举出:例如作为具有脂肪族基团和/或者芳香族基团的酸的羧酸、有机磺酸、有机硫酸、有机磷酸的盐。作为脂肪族,优选高级脂肪族。所谓脂肪族、高级脂肪族,是指后述的物质。
作为分子量小于1万的非离子性表面活性剂,可列举出:聚环氧烷烃的醚类、高级脂肪族酸酯类、高级脂肪族酰胺类。
在此,所谓高级是碳原子数为9以上,优选地,碳原子数为9以上30以下,更优选为12以上20以下。另外,脂肪族是非芳香族的意思,包括链式脂肪族、环式脂肪族。在为链式脂肪族的情况下,可以含有碳碳双键,但不包括三键。
聚环氧烷烃的醚类是脂肪族基、芳基等对聚环氧烷烃骨架的末端的醚氧进行了醚键合的物质。聚环氧烷烃是通过醚键重复构成了环氧烷烃的物质。作为聚环氧烷烃,可列举出:聚环氧乙烷、聚环氧丙烷、它们并用等,在并用的情况下,它们的排列顺序并不受限制,可以是任意的。作为环氧烷烃的重复数n,并不进行限制,但优选例如5~50,更优选10~40。聚环氧烷烃骨架由例如以下的通式表示:
H-(O-R)n-O-
(在此,R表示亚烷基,n表示2以上的整数)。作为脂肪族基,优选高级脂肪族基。高级、脂肪族根据上述的定义。作为芳基,可列举出:苯基、萘基等多环芳基;等。脂肪族基和芳基可以由例如羟基、酯基等官能团取代。烷基可以具有分支结构,特别地,可以具有以与聚环氧烷烃骨架的末端的醚氧直接键合的碳原子为始点的分支结构。另外,聚环氧烷烃的醚类可以是在分子中具有多个聚环氧烷烃骨架的化合物,分子中的聚环氧烷烃骨架的个数优选为1~3。
作为聚环氧烷烃的醚类,例如,可列举出:聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯烷基苯基醚、聚氧乙烯烷基葡萄糖苷、聚氧化亚烷基二醇烷基醚、聚氧化亚烷基二醇醚、聚氧化亚烷基二醇烷基苯基醚等。
高级脂肪族酸酯类是高级脂肪族酸的酯。高级脂肪族是基于上述的定义的,可以由例如羟基、其它官能团取代,也可以具有分支结构。高级脂肪族酸酯类的酯部的结构只要是环状、链状的有机基团即可,碳原子数并不进行限制,但优选1~30,更优选2~20,进一步优选3~10。高级脂肪族酸酯类可以是具有聚环氧烷烃骨架的复合型。
作为高级脂肪族酸酯类,例如,可列举出:蔗糖脂肪酸酯、聚氧乙烯脂肪酸酯、聚氧乙烯脱水山梨糖醇脂肪酸酯、脱水山梨糖醇脂肪酸酯、聚氧亚烷基炔二醇等。
高级脂肪族酰胺类是高级脂肪族的酰胺。高级脂肪族是上述的定义的脂肪族,可以由例如羟基、其它官能团取代,也可以具有分支结构。高级脂肪族胺或者酰胺类可以是具有聚环氧烷烃骨架的复合型。
作为高级脂肪族酰胺类,例如,可列举出:脂肪族烷基酰胺、脂肪酸烷醇酰胺、烷基醇酰胺等。
表面活性剂A优选是HLB值为7以上18以下的表面活性剂。
作为HLB值为7以上18以下的、分子量小于1万的非离子性表面活性剂的市售品,例如,可列举出:Adekatol TN-40、TN-80、TN-100、LA-675B、LA-775、LA-875、LA-975、LA-1275、OA-7(以上为商品名,ADEKA股份有限公司生产);CL-40、CL-50、CL-70、CL-85、CL-95、CL-100、CL-120、CL-140、CL-160、CL-200、CL-400(以上为商品名,三洋化成工业股份有限公司生产);Noigen XL-40、-41、-50、-60、-6190、-70、-80、-100、-140、-160、-160S、-400、-400D、-1000、Noigen TDS-30、-50、-70、-80、-100、-120、-200D、-500F、Noigen EA-137、-157、-167、-177、-197D、DKS NL-30、-40、-50、-60、-70、-80、-90、-100、-110、-180、-250、Noigen ET-89、-109、-129、-149、-159、-189、Noigen ES-99D、-129D、-149D、-169D;Sorgen TW-20、-60、-80V、-80DK;Ester F-160、-140、-110、-90、-70(以上为商品名,第一工业制药股份有限公司生产);Latemul PD-450、PD-420、PD-430、PD-430S、Rheodol TW-L106、TW-L120、TW-P120、TW-S106V、TW-S120V、TW-S320V、TW-O106V、TW-O120V、TW-O320V、Rheodol430V、440V、460V、Rheodol Super SP-L10、TW-L120、Emanon 1112、3199V、4110V、3299RV、3299V、Emulgen 109P、1020、123P、130K、147、150、210P、220、306P、320P、350、404、408、409PV、420、430、1108、1118S-70、1135S-70、1150S-60、4085、A-60、A-90、A-500、B-66(以上为商品名,花王股份有限公司生产);SorbonT-20、Sorbon S-10E、Pegnol 24-0(以上为商品名,东邦化学工业股份有限公司生产)等。
在将树脂分散体的树脂与聚烯烃蜡的合计含量设为100质量份时,表面活性剂A的含量的上限为7质量份以下,优选为6质量份以下,更优选为5质量份以下,进一步优选为4质量份以下,更进一步优选为3质量份以下。另外,下限为0质量份以上,但优选为0.5质量份以上,更优选为1质量份以上,进一步优选为1.5质量份以上,特别优选为2质量份以上。通过表面活性剂A的含量处于所述范围内,记录物的耐水性和耐擦性进一步提高,得到画质卓越的记录物。
需要说明的是,为了将表面活性剂A设为上述范围,优选使用表面活性剂A的含量已被调整为规定的范围内的树脂分散体和聚烯烃蜡乳液,但也可以通过调整在制备墨水时添加表面活性剂A的量来使其成为规定的范围。
另外,在将表面活性剂A的合计质量份设为1的情况下,离子性表面活性剂的质量份(含有比)优选为0.1以上0.7以下,更优选为0.2以上0.5以下。非离子性表面活性剂的质量份为其剩余,优选为0.3以上0.9以下,更优选为0.5以上0.8以下。通过作为表面活性剂A而离子性表面活性剂和非离子性表面活性剂的质量份在上述的范围内,能够兼具与反应液的反应性和墨水的保存稳定性两者,耐水性和耐擦性进一步提高,得到画质卓越的记录物。
已知的是,在使用反应液的情况下墨水的反应性优异这点上,优选表面活性剂A中的离子性表面活性剂少。推测这是因为,离子性表面活性剂A与反应液的凝结成分反应,分散不稳定化,因此离子性表面活性剂少的一方由于很少的凝结剂量而分散不稳定化。相反一面,已知的是,在墨水的喷出可靠性这点上而言,优选含有离子性表面活性剂。另一方面,非离子性表面活性剂并非具有使墨水的反应性直接提高的效果,而推测是,具有当存在离子性表面活性剂时阻止其使墨水的反应性降低的作用。离子性表面活性剂会与凝结剂反应,存在使墨水的树脂、颜料与凝结剂反应减少的情况,而非离子表面活性剂被推测为具有阻碍离子性表面活性剂与凝结剂反应的作用。
表面活性剂A相对于墨水组合物的总质量的含量优选按质量计1%以下,更优选按质量计0.6%以下,进一步优选按质量计0.4%以下。该含量的下限虽然为按质量计0%以上,但优选按质量计0.05%以上,更优选按质量计0.1%以上,进一步优选按质量计0.2%以上。当为上述范围时,耐擦性、耐水性以及画质等特别卓越,优选。
1.2.7.表面活性剂A以外的表面活性剂
本实施方式所涉及的水系墨水组合物可以除上述的表面活性剂A以外还含有表面活性剂。该表面活性剂没有特别限制,例如,可列举出:表面活性剂A以外的非离子系表面活性剂、炔二醇系表面活性剂、氟系表面活性剂以及硅酮系表面活性剂,优选含有这些中的至少一种。已知的是,这些表面活性剂在形成于记录物上的墨水涂膜的上表面偏析,推测,不进入墨水的树脂、蜡的内部。因此,是不影响到所得到的记录物的耐水性和耐擦性降低的表面活性剂。
上述以外的非离子系表面活性剂是HLB小于7或者HLB超过18的非离子系表面活性剂,包括消泡剂等。
作为炔二醇系表面活性剂,没有特别限制,但优选选自如下中的一种以上:例如2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇和2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇的环氧烷烃加成物、以及2,4-二甲基-5-癸炔-4-醇和2,4-二甲基-5-癸炔-4-醇的环氧烷烃加成物。作为炔二醇系表面活性剂的市售品,没有特别限制,例如,可列举出:Olfin104系列、Olfin E1010等E系列(商品名,空气产品公司生产);Surfynol 465、Surfynol61、Surfynol DF110D(商品名,日信化学工业股份有限公司生产)等。炔二醇系表面活性剂既可以单独使用一种,也可以同时使用两种以上。
作为氟系表面活性剂,没有特别限制,例如,可列举出:全氟烷基磺酸盐、全氟烷基羧酸盐、全氟烷基磷酸酯、全氟烷基环氧乙烷加成物、全氟烷基甜菜碱、全氟烷基氧化胺化合物。作为氟系表面活性剂的市售品,没有特别限制,例如,可列举出:Surflon S144、S145(以上为商品名,AGC清美化学股份有限公司生产);FC-170C、FC-430、Fluorad FC 4430(以上为商品名,住友3M股份有限公司生产);FSO、FSO-100、FSN、FSN-100、FS-300(以上为商品名,Dupont公司生产);FT-250、251(以上为商品名,股份有限公司Neos生产)。氟系表面活性剂既可以单独使用一种,也可以同时使用两种以上。
作为硅酮系表面活性剂,没有特别限制,例如,可列举出:聚硅氧烷系化合物、聚醚改性有机硅氧烷等。作为硅酮系表面活性剂的市售品,没有特别限制,具体而言,可列举出:BYK-306、BYK-307、BYK-333、BYK-341、BYK-345、BYK-346、BYK-347、BYK-348、BYK-349(以上为商品名,BYK Aditives&Instruments公司生产)、KF-351A、KF-352A、KF-353、KF-354L、KF-355A、KF-615A、KF-945、KF-640、KF-642、KF-643、KF-6020、X-22-4515、KF-6011、KF-6012、KF-6015、KF-6017(以上为商品名,信越化学股份有限公司生产)等。
在这些之中,尤其是炔二醇系表面活性剂能够使喷嘴的堵塞恢复性进一步提高。另一方面,氟系表面活性剂和硅酮系表面活性剂在具有均匀地铺展以免在记录介质上产生墨水的浓淡不均和渗色的作用这点上优选。因此,在本实施方式中,水系墨水组合物更优选含有硅酮系表面活性剂和氟系表面活性剂中的至少一方以及炔二醇系表面活性剂。
表面活性剂A以外的表面活性剂的含量相对于水系墨水组合物的总质量(按质量计100%),优选为按质量计0.1%以上,更优选为按质量计0.3%以上,特别优选为按质量计0.5%以上。另一方面,含量的上限优选为按质量计5%以下,更优选为按质量计3%以下,进一步优选为按质量计2%以下而特别优选为按质量计1.5%以下。当该表面活性剂的含量在所述范围内时,具有均匀地铺展以免在记录介质上产生墨水的浓淡不均和渗色的作用,在这一点上优选。
1.2.8.其它含有成分
本实施方式所涉及的构成墨水组的水系墨水组合物还可以含有pH调节剂、防腐剂/防霉剂、防锈剂、螯合剂、有机溶剂以外的保湿剂等。当添加这些材料时,能够使水系墨水组合物所具有的特性进一步提高。
作为pH调节剂,例如,可列举出:磷酸二氢钾、磷酸氢二钠、氢氧化钠、氢氧化锂、氢氧化钾、氨、二乙醇胺、三乙醇胺、三异丙醇胺、碳酸钾、碳酸钠、碳酸氢钠等。
作为防腐剂/防霉剂,例如,可列举出:苯甲酸钠、五氯苯酚钠、2-巯基吡啶-1-氧化钠、山梨酸钠、脱氢乙酸钠、1,2-二苯并异噻唑啉-3-酮等。市售品可列举出:ProxelXL2、Proxel GXL(以上为商品名,Avecia公司生产),Denicide CSA、NS-500W(以上为商品名,长濑化成股份有限公司生产)等。
作为防锈剂,例如可列举出苯并三唑等。
作为螯合剂,例如,可列举出乙二胺四乙酸以及它们的盐类(乙二胺四乙酸二氢二钠盐等)等。
作为有机溶剂以外的保湿剂,可列举出三羟甲基丙烷、糖等。
1.2.9.水系墨水组合物的制备方法
本实施方式所涉及的水系墨水组合物通过以任意的顺序混合上面已述的成分并根据需要进行过滤等来除去杂质而得到。作为各成分的混合方法,优选采用向具备有机械搅拌器、磁力搅拌器等搅拌装置的容器中依次添加材料并进行搅拌混合的方法。作为过滤方法,可以根据需要而进行离心过滤、过滤器过滤等。
1.2.10.水系墨水组合物的物性
从图像质量与作为喷墨记录用墨水的可靠性平衡的观点出发,本实施方式所涉及的水系墨水组合物在20℃下的表面张力优选为20mN/m以上40mN/m以下,更优选为20mN/m以上35mN/m以下。需要说明的是,表面张力的测量能够通过使用例如自动表面张力仪CBVP-Z(商品名,协和表面科学股份有限公司制造)并确认在20℃的环境下用墨水浸湿了铂板时的表面张力来测量。
需要说明的是,水系墨水组合物与后述的反应液的表面张力之差的绝对值优选为15mN/m以下,更优选为10mN/m以下,进一步优选为7mN/m以下,更进一步优选为5mN/m以下。通过水系墨水组合物与反应液的表面张力之差的绝对值为15mN/m以下,从而确保记录时的润湿性,因此能够进行画质卓越的记录。
另外,从同样的观点出发,本实施方式中所使用的水系墨水组合物在20℃下的粘度优选为3mPa·s以上10mPa·s以下,更优选为3mPa·s以上8mPa·s以下。需要说明的是,能够使用例如粘弹性试验机MCR-300(商品名,Physica公司制造)来测量在20℃的环境下的粘度。
1.3.反应液
接着,对与本实施方式所涉及的水系墨水组合物一起使用的反应液进行说明。在本实施方式中所使用的反应液含有使水系墨水组合物的成分凝结的凝结剂。下面,对在本实施方式中使用的反应液中所含的成分和能够含有的成分进行详细说明。
需要注意的是,在本实施方式中,所谓反应液是色材的含量为按质量计0.2%以下的、并非为了在记录介质上进行着色而使用的上述的水系墨水组合物而是在附着水系墨水组合物之前使其向记录介质附着而使用的辅助液。
1.3.1.凝结剂
在本实施方式中,反应液含有使墨水组合物的成分凝结的凝结剂。通过反应液包含凝结剂,从而在后述的墨水组合物附着工序中凝结剂与水系墨水组合物中所含的树脂迅速地反应。那样的话,水系墨水组合物中的色材、树脂的分散状态被破坏,色材、树脂凝结。进而,该凝结物阻碍色材向记录介质浸透,因此认为在提高记录图像的画质这点上变为卓越。
作为凝结剂,例如,可列举出:多价金属盐、作为阳离子聚合物或者阳离子性表面活性剂的阳离子性化合物、有机酸。这些凝结剂可以单独使用一种,也可以同时使用两种以上。在这些凝结剂之中,从与水系墨水组合物中所含的树脂的反应性优异这一点出发,尤其优选使用选自由多价金属盐和阳离子性化合物组成的组的至少一种凝结剂。
作为多价金属盐,由两价以上的多价金属离子和与这些多价金属离子结合的阴离子构成,是可溶于水的化合物。作为多价金属离子的具体例子,可列举出:Ca2+、Cu2+、Ni2+、Mg2+、Zn2+、Ba2+等二价金属离子;Al3+、Fe3+、Cr3+等三价金属离子。作为阴离子,可列举出:Cl、I、Br、SO4 2-、ClO3-、NO3-、以及HCOO、CH3COO等。在这些多价金属盐之中,从反应液的稳定性、作为凝结剂的反应性的观点出发,尤其优选钙盐和镁盐。
作为有机酸,例如,可优选列举出:硫酸、盐酸、硝酸、磷酸、聚丙烯酸、乙酸、乙醇酸、丙二酸、苹果酸、马来酸、抗坏血酸、琥珀酸、戊二酸、富马酸、柠檬酸、酒石酸、乳酸、磺酸、正磷酸、吡咯烷酮羧酸、吡喃酮羧酸、吡咯羧酸、呋喃羧酸、吡啶羧酸、香豆酸、噻吩羧酸、烟酸或这些化合物的衍生物、或者它们的盐等。有机酸可以单独使用一种,也可以同时使用两种以上。
作为阳离子聚合物,例如,可列举出:阳离子性的氨基甲酸酯树脂、阳离子性的烯烃树脂、阳离子性的烯丙基胺树脂等。
作为阳离子性的氨基甲酸酯树脂,能够适当选择众所周知的树脂来使用。作为阳离子性的氨基甲酸酯树脂,能够使用市售品,例如,能够使用Hydran CP-7010、CP-7020、CP-7030、CP-7040、CP-7050、CP-7060、CP-7610(以上为商品名,大日本油墨化学工业股份有限公司生产)、Superflex 600、610、620、630、640、650(以上为商品名,第一工业制药股份有限公司生产)、氨基甲酸酯乳液WBR-2120C、WBR-2122C(以上为商品名,大成精细化学股份有限公司生产)等。
阳离子性的烯烃树脂是在结构骨架上具有乙烯、丙烯等烯烃的树脂,能够适当选择众所周知的烯烃树脂来使用。另外,阳离子性的烯烃树脂可以是使其已分散于含有水、有机溶剂等的溶剂中的乳浊液状态。作为阳离子性的烯烃树脂,能够使用市售品,例如,可列举出:Arrow base CB-1200、CD-1200(以上为商品名,日本尤尼吉可股份有限公司生产)等。
作为阳离子性的烯丙基胺树脂,能够适当选择众所周知的树脂来使用,例如,可以列举出:聚烯丙基胺盐酸盐、聚烯丙基胺酰胺硫酸盐、烯丙基胺盐酸盐-二烯丙基胺盐酸盐共聚物、烯丙基胺乙酸盐-二烯丙基胺乙酸盐共聚物、烯丙基胺乙酸盐-二烯丙基胺乙酸盐共聚物、烯丙基胺盐酸盐-二甲基烯丙基胺盐酸盐共聚物、烯丙基胺-二甲基烯丙基胺共聚物、聚二烯丙基胺盐酸盐、聚甲基二烯丙基胺盐酸盐、聚甲基二烯丙基胺酰胺硫酸盐、聚甲基二烯丙基胺乙酸盐、聚二烯丙基二甲基氯化铵、二烯丙基胺乙酸盐-二氧化硫共聚物、二烯丙基甲基乙基硫酸乙酯铵-二氧化硫共聚物、甲基二烯丙基胺盐酸盐-二氧化硫共聚物、二烯丙基二甲基氯化铵-二氧化硫共聚物、二烯丙基二甲基氯化铵-丙烯酰胺共聚物等。作为这样的阳离子性的烯丙基胺树脂,能够使用市售品,例如,可列举出:PAA-HCL-01、PAA-HCL-03、PAA-HCL-05、PAA-HCL-3L、PAA-HCL-10L、PAA-H-HCL、PAA-SA、PAA-01、PAA-03、PAA-05、PAA-08、PAA-15、PAA-15C、PAA-25、PAA-H-10C、PAA-D11-HCL、PAA-D41-HCL、PAA-D19-HCL、PAS-21CL、PAS-M-1L、PAS-M-1、PAS-22SA、PAS-M-1A、PAS-H-1L、PAS-H-5L、PAS-H-10L、PAS-92、PAS-92A、PAS-J-81L、PAS-J-81(以上为商品名,日本日东纺医疗公司生产)、HYMO Neo-600、HYMOROCK Q-101、Q-311、Q-501、HIMACS SC-505(以上为商品名,HYMO股份有限公司生产)等。
除此以外,还能够使用阳离子性表面活性剂。作为阳离子性表面活性剂,例如,可列举出:一级、二级以及三级胺盐型化合物、烷基胺盐、二烷基胺盐、脂肪族胺盐、苄烷铵盐、季铵盐、四级烷基铵盐、烷基吡啶鎓盐、锍盐、磷鎓盐、鎓盐、咪唑鎓盐等。作为阳离子型表面活性剂的具体例子,可列举出:月桂胺、椰子胺、松香胺等的盐酸盐、乙酸盐等;十二烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵、苄基三丁基氯化铵、氯苄烷铵、二甲基乙基月桂基铵乙基硫酸盐、二甲基乙基辛基铵乙基硫酸盐、三甲基月桂基铵盐酸盐、十六烷基氯化吡啶鎓、十六烷基溴化吡啶鎓、二羟乙基月桂基胺、癸基二甲基苄基氯化铵、十二烷基二甲基苄基氯化铵、十四烷基二甲基氯化铵、十六烷基二甲基氯化铵、十八烷基二甲基氯化铵等。
反应液的凝结剂的浓度可以为1kg反应液中0.03mol/kg以上。另外,可以为在1kg反应液中0.1mol/kg以上1.5mol/kg以下,也可以为0.2mol/kg以上0.9mol/kg以下。另外,凝结剂的含量例如相对于反应液的总质量(按质量计100%)而可以为按质量计0.1%以上25%以下,可以为按质量计0.2%以上20%以下,可以为按质量计0.3%以上10%以下。
1.3.2.水
在本实施方式中,反应液优选是以水为主溶剂的水系。该水是在使反应液已附着于记录介质上之后通过干燥而蒸发飞散的成分。作为水,优选为离子交换水、超滤水、反渗透水、蒸馏水等纯水或超纯水这样的将离子性杂质极力除去后的水。另外,如果使用通过紫外线照射或添加过氧化氢等灭菌过的水,则在长期保存反应液的情况下能够防止霉和细菌的产生,因而优选。反应液中所含的水的含量相对于反应液的总质量(按质量计100%),能够设为例如按质量计40%以上,优选为按质量计50%以上,更优选为按质量计55%以上,进一步优选为按质量计65%以上。
1.3.3.有机溶剂
在本实施方式中,反应液可以含有有机溶剂。通过含有有机溶剂,能够使反应液对记录介质的润湿性提高等。作为有机溶剂,能够使用与在上述的水系墨水组合物中例示的有机溶剂同样的有机溶剂。有机溶剂的含量并没有特别限制,相对于反应液的总质量(按质量计100%)能够设为例如按质量计1%以上40%以下,优选为按质量计5%以上30%以下。
有机溶剂的标准沸点能够与墨水中所含的有机溶剂的沸点独立地含有在与墨水中所含的有机溶剂的标准沸点的范围同样的范围中。需要说明的是,对于处理液,与上述的水系墨水组合物同样地,作为有机溶剂,标准沸点超过280℃的水溶性有机溶剂的含量优选为按质量计3%以下,更优选为按质量计1%以下,进一步优选为按质量计0.5%以下。在这种情况下,反应液的干燥性优良,因此,除迅速地进行反应液的干燥以外,还降低所得到的记录物的粘性以及耐擦性卓越。
1.3.4.表面活性剂
在本实施方式中,反应液可以含有表面活性剂。通过添加表面活性剂,能够使反应液的表面张力降低,使与记录介质的润湿性提高。在表面活性剂之中,尤其能够优选使用例如炔二醇系表面活性剂、硅酮系表面活性剂、氟系表面活性剂。关于这些表面活性剂的具体例子,能够使用在后述的水系墨水组合物中例示的表面活性剂同样的物质。表面活性剂的含量并不特别限制,能够相对于反应液的总质量(按质量计100%)而设为按质量计0.1%以上1.5%以下。
1.3.5.其它成分
在本实施方式中,反应液可以根据需要而含有pH调节剂、防腐剂/防霉剂、防锈剂、螯合剂等。
1.3.6.反应液的制备方法
在本实施方式中,反应液能够通过利用适当的方法而将上述的各成分进行分散、混合来制造。在充分地搅拌了上述的各成分之后,为除去成为堵塞的原因的粗大粒子和异物而进行过滤,从而能够得到目标反应液。
1.3.7.反应液的物性
在本实施方式中,当使反应液在喷墨头中喷出时,其在20℃下的表面张力优选为20mN/m以上40mN/m以下,更优选为20mN/m以上35mN/m以下。需要说明的是,表面张力的测量能够通过使用例如自动表面张力仪CBVP-Z(商品名,协和表面科学股份有限公司制造)并确认在20℃的环境下用反应液浸湿了铂板时的表面张力来测量。
另外,从同样的观点出发,在本实施方式中反应液在20℃下的粘度优选为3mPa·s以上10mPa·s以下,更优选为3mPa·s以上8mPa·s以下。需要说明的是,能够使用例如粘弹性试验机MCR-300(商品名,Physica公司制造)来测量在20℃的环境下的粘度。
1.4.记录介质
上述的水系墨水组合物具有墨水干燥性,通过与反应液并用,从而不仅是墨水吸收性的记录介质,而且在对墨水非吸收性或低吸收性的记录介质的记录中,耐水性和耐擦性提高,得到画质卓越的记录物。
作为墨水吸收性的记录介质,可列举出:墨水吸收性高的棉、丝绸、聚酯、聚氨基甲酸酯、尼龙等布料;普通纸、喷墨专用纸、中等程度吸收性的高级纸、复印纸等。
作为墨水非吸收性的记录介质,例如,可列举出:在喷墨记录用上未进行表面处理(即未形成墨水吸收层)的塑料薄膜、在纸等基材上涂覆有塑料的记录介质或粘接有塑料薄膜的记录介质等。作为在此所说的塑料,可列举出:聚氯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚氨酯、聚乙烯、聚丙烯等。作为墨水低吸收性的记录介质,可列举出:铜版纸、涂布纸、亚光纸等印刷主纸。需要说明的是,在本说明书中,将墨水非吸收性或低吸收性的记录介质也只称为“塑料介质”。
这里,在本说明书中,所谓“墨水非吸收性或低吸收性的记录介质”表示“在布里斯托(Bristow)法中从接触开始直至30msecl/2为止的水吸收量为10mL/m2以下的记录介质”。该Bristow法是作为短时间内液体吸收量的测量方法而最为普及的方法,在日本纸与纸浆技术协会(JAPAN TAPPI)中也正在被采用。试验方法的详情在“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”中已作阐述。
作为墨水非吸收性的记录介质,例如,可列举出:不具有墨水吸收层的塑料薄膜、在纸等基材上涂覆有塑料的记录介质或粘接有塑料薄膜的记录介质等。作为在此所说的塑料,可列举出:聚氯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚氨酯、聚乙烯、聚丙烯等。
作为墨水低吸收性的记录介质,可列举出在表面上设有用于接受墨水的涂布层的记录介质,例如,作为基材为纸的记录介质,可列举出:铜版纸、涂布纸、亚光纸等印刷主纸,在基材为塑料薄膜的情况下,可列举出:在聚氯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚氨酯、聚乙烯、聚丙烯等的表面上涂布了亲水性聚合物而成的记录介质;将二氧化硅、钛等粒子与粘合剂一起涂布于上述表面而成的记录介质。这些记录介质可以是透明的记录介质。
另外,也能够合适地应用于压花介质等表面具有凹凸的墨水非吸收性或低吸收性的记录介质。
需要说明的是,在喷墨记录装置1为串行式的记录装置的情况下,记录介质的沿串行式头的扫描方向的长度优选为3.2m以下。在这种情况下,在一次的主扫描中记录介质与喷墨头相对的时间也即是在一扫描中未使用的喷嘴从记录介质上接受热的时间成为12秒以下,能够抑制喷嘴内的墨水组合物干燥和组成变动,能够减少树脂熔敷于喷嘴的内壁上。其结果,能够抑制在连续印字时墨水着落偏移,喷嘴的堵塞恢复性也变良好。需要说明的是,记录介质宽度的优选的宽度下限值为30cm以上。
2.记录方法
本实施方式所涉及的记录方法的特征在于,是一种使用了本实施方式所涉及的水系墨水组合物和反应液的记录方法,具备:反应液附着工序,使所述反应液向记录介质附着;以及墨水组合物附着工序,使所述水系墨水组合物向所述记录介质附着。上述的实施方式的水系墨水组合物用于这样的记录方法。
本实施方式所涉及的水系墨水组合物向记录介质的附着除使其从喷墨头中喷出而使其向记录介质附着的喷墨印刷以外,还可列举出:通过胶版印刷、柔版印刷、凹版印刷、活版印刷、丝网印刷进行的附着等。作为记录方法,可列举出通过喷墨印刷来进行水系墨水组合物向记录介质的附着的喷墨记录方法。
下面,参照附图来对本实施方式的一例所涉及的喷墨记录方法进行说明。
2.1.反应液附着工序
反应液附着工序是使含有使墨水组合物的成分凝结的凝结剂的反应液向记录介质附着的工序。通过在墨水组合物的附着之前使含有使墨水组合物的成分凝结的凝结剂的反应液向记录介质附着,能够记录具备耐水性和耐擦性、画质卓越的图像。
优选,在反应液附着工序之前通过图1所示的预热器7或者在反应液附着工序时通过图1所示的IR加热器3或平板加热器4来一直加热记录介质M。通过使反应液附着于已加热的记录介质M上,从而已喷出至记录介质M上的反应液易于在记录介质M上铺展涂布,能够均匀涂布。因此,在后述的墨水组合物附着工序中已附着的墨水与反应液充分地反应,会得到卓越的画质。另外,由于反应液被均匀地涂布在记录介质M上,因此能够减少涂布量。因此,能够防止所得到的记录物的耐水性和耐擦性降低。
在此,使反应液附着时的记录介质M的表面温度与墨水组合物附着工序独立地包含在与后述的墨水组合物附着工序时优选的范围同样的范围内。在使反应液附着时的记录介质M的温度处于所述范围内的情况下,能够将反应液均匀地涂布于记录介质M上,能够使画质提高。另外,能够抑制由热对喷墨头2所造成的影响。
需要说明的是,反应液的附着可以通过经由喷墨头2的喷出来进行,除此以外的方法可列举出例如用辊涂机等涂布反应液的方法、喷射反应液的方法等。
2.2.墨水组合物附着工序
墨水组合物附着工序是使上述的水系墨水组合物从喷墨头2中向进行了反应液附着工序的记录介质喷出而使其附着的工序,通过该工序,墨水组合物的液滴与反应液在记录介质M上反应。由此,在记录介质M的表面上形成由墨水组合物构成的图像。另外,由于反应液含有凝结剂,所以凝结剂在记录介质M上与墨水的成分反应,得到耐水性和耐擦性更卓越的记录物。
这里,在本实施方式中,所谓“图像”,表示由点群形成的记录图案,还包括文本印字、实地图像。需要说明的是,所谓“实地图像”意味着如下的图像图案:对作为由记录分辨率规定的最小记录单位区域的像素的所有像素记录点,通常应是记录介质的记录区域被墨水覆盖而看不到记录介质的基底这样的图像。
在本实施方式中,墨水组合物附着工序和加热工序可以与反应液附着工序同时进行。
水系墨水组合物向记录介质M的每单位面积的最大附着量优选为5mg/inch2以上,更优选为7mg/inch2以上,特别优选为9mg/inch2以上。记录介质的每单位面积的水系墨水组合物的附着量的上限没有特别限制,但优选例如20mg/inch2以下,更优选15mg/inch2以下。
墨水组合物附着工序优选向加热后的记录介质M进行。由此,能够使墨水在记录介质M上迅速地干燥,抑制渗色。另外,能够提供一种可形成耐擦性和光泽性卓越的图像并且喷出稳定性卓越的喷墨记录方法。
需要说明的是,使墨水附着时的记录介质M的表面温度(一次加热温度)优选为50℃以下,更优选为45℃以下,进一步优选为40℃以下,更进一步优选为38℃以下。通过使墨水附着时的记录介质的表面温度在所述范围内,能够抑制由热对喷墨头2所造成的影响,能够防止喷嘴堵塞。另外,喷墨记录时的记录介质M的表面温度的下限值优选为32℃以上,更优选为34℃以上,进一步优选为36℃以上。通过喷墨记录时的记录介质M的表面温度的下限值为32℃以上,能够使墨水在记录介质M上迅速地干燥,抑制渗色,得到耐水性和耐擦性卓越的记录物。
需要说明的是,在喷墨记录装置1为串行式记录装置的情况下,在一次的主扫描中记录介质与喷墨头2相对的时间优选为12秒以下。该时间的上限更优选为10秒以下,特别优选为6秒以下。该时间的下限优选为1秒以上,更优选为2秒以上,特别优选为3秒以上。在一次的主扫描中记录介质M与喷墨头2相对的时间等于在不进行后述的清洁工序的情况下在一扫描中未使用的喷嘴从记录介质M上接受热的时间。也就是说,当该时间在所述范围内时,在一次的主扫描中未使用的喷嘴从记录介质M上接受热的时间十分地短,所以能够抑制喷嘴内的墨水组合物干燥和组成变动,不用进行清洁工序即可减少树脂熔敷于喷嘴的内壁上。其结果,能够抑制连续印字时墨水着落偏移,喷嘴的堵塞恢复性也进一步变良好。
2.3.二次加热工序
本实施方式所涉及的喷墨记录方法可以在上述墨水组合物附着工序之后具有通过图1所示的固化加热器5来加热附着有水系墨水组合物的记录介质M的二次加热工序。由此,记录介质M上的水系墨水组合物中所含的树脂、聚烯烃蜡熔融而形成墨水膜。按这种方式,墨水膜牢固地定影(粘接)于记录介质M上,从而能够在短时间内得到耐水性和耐擦性卓越的、高画质的图像。
通过固化加热器5来加热记录介质M的表面的温度(二次加热温度)优选为40℃以上120℃以下,更优选为60℃以上100℃以下,进一步优选为80℃以上90℃以下。通过加热温度为上述范围内,从而所得到的记录物的耐擦性进一步提高,进而能够将墨水膜紧贴性好地形成于记录介质M上。
需要说明的是,可以在二次加热工序之后具有通过图1所示的冷却风扇6来冷却记录介质M上的墨水组合物的工序。
2.4.清洁工序
本实施方式所涉及的喷墨记录方法可以具备清洁工序,其通过用于喷出墨水来进行记录的压力产生单元以外的单元也即是通过并非喷墨头2所具备的用于为记录而喷出墨水的机构的其它机构来使墨水组合物、反应液排出。
用于喷出墨水来进行记录的压力产生单元是喷墨头2所具备的、用于为了记录而喷出墨水的机构,可列举出压力室中所具备并向墨水赋予压力的压电元件、加热器元件。作为利用除此以外的单元的清洁工序,可列举出从外部向喷墨头2赋予压力而使水系墨水组合物从喷嘴中排出的工序、从喷墨头的喷嘴中吸引墨水而将墨水从喷嘴中排出的吸引清洁工序等。通过具备该工序,从而在具有树脂熔敷于喷墨头2的内壁的担忧的情况下,也能够对其进行抑制,在改善堵塞性这点上能够设为更加卓越。
另外,在本实施方式所涉及的喷墨记录方法中,优选将喷墨记录装置1控制成不进行上述的清洁工序也即是不清洁而进行1小时以上的记录。通过如此地控制,不会因随着清洁工序中断记录等而使记录速度减小。另外,在本实施方式中,即使是无清洁的情况,通过使用上述的墨水组合物,也能够抑制喷墨头2堵塞,能够记录耐擦性卓越的良好的图像。
需要说明的是,作为上述的其它机构,可列举出给予吸引(负压)、从喷头的上游给予正压等给予压力的机构。这些并不是通过喷墨头本身的功能进行的墨水排出(冲洗)。也就是说,并不是在记录时使用使墨水从喷墨头中喷出的功能的排出。
另外,记录的时间可以不是连续的,如果不进行从外部给予喷墨头以压力来使水系墨水组合物从喷嘴中排出,则就可以停止。在此,所谓记录的时间,是扫描和扫描间歇时间也包括在内的记录时间。
记录的时间优选1个小时以上,更优选1.5个小时以上,进一步优选2个小时以上,特别优选3个小时以上。记录时间的上限并不限制,但优选为10个小时以下,更优选为5个小时以下,进一步优选为4个小时以下。
另外,本实施方式所涉及的喷墨记录方法设为在一次的记录时在记录中不进行上述的清洁工序,这在上述的点上优选。另外,即使设为在进行记录之前或者进行了记录之后至少任一时点上进行上述的清洁工序,在上述的点上也优选。
如以上所示的,在本实施方式所涉及的水系墨水组合物、喷墨记录方法以及喷墨记录装置中,将水系墨水组合物中所含的表面活性剂A的含量控制为相对于树脂乳液的树脂与蜡的固形物的总量而为7质量份以下这样地少,从而表面活性剂A难以向记录物的墨水层中吸水,记录物的耐水性和耐擦性提高,能够提供可得到画质卓越的记录物的水系墨水组合物、喷墨记录方法以及喷墨记录装置。另外,即使作为具有上述的本实施方式所涉及的水系墨水组合物和反应液的墨水组,记录物的耐水性和耐擦性也提高,能够作为可得到画质卓越的记录物的本实施方式来提供。
3.实施例
下面,通过实施例和比较例来更具体地说明本发明的实施方式,但本实施方式并非只限定于这些实施例。
3.1.墨水组合物的制备
3.1.1.树脂乳液(EM)的制备
制备了表1中记载的树脂乳液1~4。
表1
表1
Figure BDA0001601867990000421
·树脂乳液1
将具备有机械式搅拌器、温度计、氮气导入管、回流管以及滴液漏斗的烧瓶内用氮气充分地置换了之后,装入表面活性剂(十二烷基硫酸钠,离子性表面活性剂A)0.75质量份、过硫酸钾0.04质量份、甲基丙烯酸0.2质量份以及纯水150质量份,在25℃下搅拌、混合。向其中滴下丙烯酸丁酯20.8质量份与甲基丙烯酸丁酯39质量份、甲基丙烯酸甲酯90质量份的混合物而制备预乳液1。与此分开,将具备有机械式搅拌器、温度计、氮气导入管、回流管以及滴液漏斗的烧瓶内用氮气充分地置换了之后,将表面活性剂(十二烷基硫酸钠)相对于所得到的树脂100质量份而变为1.2质量份的量和过硫酸钾0.01质量份、以及纯水200质量份在70℃下搅拌、混合。其后,将在上述中已制备的所述预乳液1花费三个小时滴下至烧瓶内。在70℃下再用三个小时加热熟成了之后冷却,添加N,N-二甲基乙醇胺0.75质量份,此后,以#150目(日本织物制造)过滤,得到了500质量份的树脂乳液1(固含量按质量计30%,Tg48℃,酸值1mgKOH/g)。
·树脂乳液2
在反应容器上具备滴下装置、温度计、水冷式回流冷凝器、搅拌器,加入离子交换水100份,边搅拌边在氮气氛70℃下预先添加0.2份的聚合引发剂过硫酸铵,将加入了苯乙烯20份、丙烯酸甲酯17份、甲基丙烯酸甲酯30份以及丙烯酸20份的单体溶液滴下至反应容器中而使它们反应,从而聚合制作了壳聚合物。其后,滴下过硫酸钾0.2份、苯乙烯50份以及丙烯酸正丁酯22份混合液并一边在70℃搅拌一边使它们聚合反应了之后,用氢氧化钠进行中和,将pH调整为8~8.5后用0.3μm的过滤器过滤,由此得到了树脂乳液2。
·树脂乳液3
在树脂乳液1中,除了以反应性表面活性剂的量相对于树脂100质量份而成为10质量份的方式使用了以外,均与上述树脂乳液1同样地制备。
·树脂乳液4
在树脂乳液1中,除了以相对于树脂100质量份而成为2质量份的方式使用了琥珀酸二烷酯磺酸钠盐(日本乳化剂股份有限公司生产,商品名:Newcol 290-M,离子性表面活性剂A)作为表面活性剂以外,均与上述树脂乳液1同样地制备。
需要注意的是,在上述的各树脂乳液的调整中,基本设定为表1,但在后述的表4记载的各墨水组合物中以离子性表面活性剂A相对于树脂乳液的树脂的质量份的质量份成为表4的值的方式根据需要而对每个各墨水组合物在制备所使用的树脂乳液时调整了离子性表面活性剂A的添加量。
3.1.2.蜡乳液(EM)
得到了表2中记载的蜡乳液1~8。
表2
Figure BDA0001601867990000441
·蜡乳液1
将熔点103℃的聚乙烯蜡15质量份、熔点88℃的石蜡7.5质量份、以及酸值20mgKOH/g且熔点110℃的氧化聚乙烯蜡7.5质量份混合并在85~95℃下加热溶解,接着向其中添加异丙醇胺3.0质量份,边搅拌边再缓慢地加入85~95℃的热水67质量份,进行了转相乳化。在转相乳化结束后,将所得到的粗乳化物边保温边用均质混合机(特殊机化工股份有限公司T.K.Homomixer)以2500~3500rpm进行高速搅拌,接着用均质机(APVGAULININC.15MR-STA)在380~420kg/cm2的高压下进行处理。其后,边进行搅拌边冷却至38℃,得到了平均粒径400nm、熔点102℃的不含有表面活性剂的蜡乳液1。
·蜡乳液2
向具有搅拌器、温度计、温控器的内容量1.5L的乳化设备中加入熔点103℃、酸值16mgKOH/g的氧化聚乙烯蜡300g、离子交换水650g、表面活性剂(日本乳化剂股份有限公司生产,商品名:Newcol 2310,表2中记载的表面活性剂)9g、48%氢氧化钾水溶液10g并在用氮置换之后密封,在150℃下高速搅拌了一个小时之后冷却至130℃,在400气压下使其通过高压均质机并冷却至40℃,制备了平均粒径60nm、熔点103℃、相对于聚乙烯系蜡100质量份而含有3质量份的上述表面活性剂的聚乙烯系蜡乳液,作为蜡乳液2。
·蜡乳液3
作为蜡乳液3,使用了AQUACER513(商品名,BYK Additives&Instruments公司生产,粒径150nm,熔点135℃,相对于聚乙烯系蜡100质量份而含有8质量份的表2中记载的表面活性剂的聚乙烯蜡乳液)。
·蜡乳液4
作为蜡乳液4,使用了AQUACER517(商品名,BYK Additives&Instruments公司生产,粒径150nm、熔点120℃、相对于聚乙烯系蜡100质量份而含有19质量份的表2中记载的表面活性剂的聚乙烯蜡乳液)。
·蜡乳液5
作为蜡乳液5,使用了AQUACER539(商品名,BYK Additives&Instruments公司生产,粒径220nm、熔点90℃、相对于石蜡100质量份而含有20质量份的表2中记载的表面活性剂的石蜡乳液)。
·蜡乳液6
作为蜡乳液6,使用了ChemipearlW4005”(商品名,三井化学股份有限公司生产,粒径600nm、熔点110℃、不含有表面活性剂的聚乙烯蜡乳液)。
·蜡乳液7
在蜡乳液2中,除使用了熔点135℃、酸值20mgKOH/g的氧化聚乙烯蜡作为蜡并使用了Dianol CDE(第一工业制药公司生产,脂肪族酸酰胺)作为表面活性剂以外,均同样地制备了聚乙烯系蜡乳液。制备了平均粒径150nm、熔点135℃、相对于聚乙烯系蜡100质量份而含有按质量计8%的表面活性剂A的聚乙烯蜡乳液,作为蜡乳液7。
·蜡乳液8
在蜡乳液2中,除使用了熔点135℃、酸值20mgKOH/g的氧化聚乙烯蜡作为蜡并使用了东邦化学工业股份有限公司生产,商品名:Sorbon T-2024g作为表面活性剂以外,均同样地制备聚乙烯系蜡乳液。制备了平均粒径150nm、熔点135℃、相对于聚乙烯系蜡100质量份而含有按质量计8%的表面活性剂的聚乙烯蜡乳液,作为蜡乳液8。
需要注意的是,在上述的各蜡乳液的调整中,基本设定为表2,但在后述的表4记载的各墨水组合物中以非离子性表面活性剂A相对于蜡乳液的树脂的质量份的质量份成为表4的值的方式根据需要而对每个各墨水组合物在调整所使用的蜡乳液时调整了非离子性表面活性剂A的添加量。或者在制备墨水组合物时调整了表面活性剂A的添加量。
3.1.3.反应液的制备
按照表3中记载的组成而将各成分混合、搅拌了之后,用10μm的膜过滤器进行过滤,由此制备了反应液1~7。需要说明的是,表3中的数值均表示质量百分比,纯水以反应液的总质量成为100%的方式添加。对各反应液,与后述的墨水同样地测量了表面张力。
表3
表3
反应液1 反应液2 反应液3 反应液4 反应液5 反应液6 反应液7
乙酸钙 1.5 1 1.5 1.5
泛酸钙 4.5 3
乙酸 4
Catio Master-PD(固含量) 2.5
2-吡咯烷酮 10 10 10 10 10 10 10
Dynol607 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
BYK348 0.5
E1010 0.5
剩余量 剩余量 剩余量 剩余量 剩余量 剩余量 剩余量
合计 100 100 100 100 100 100 100
表面张力(mN/m) 32 30 32 31 30 25 36
需要说明的是,在表3中以商品名记载的物质的详情正如以下这样:
·Catio Master(注册商标)PD(商品名,四日市合成股份有限公司生产,胺-环氧氯丙烷缩聚型的聚合物水溶液,阳离子树脂)
·Dynol607(商品名,空气产品日本公司生产,炔二醇系表面活性剂)
·BYK348(商品名,BYK Additives&Instruments公司生产,硅酮系表面活性剂)
·E1010(商品名“Olfin E1010”,日信化学工业股份有限公司生产,炔二醇系表面活性剂)
3.1.4.墨水组合物的制备
按表4的混合比例那样将各成分混合搅拌,得到了各墨水。需要说明的是,表4中的数值均表示质量百分比,纯水以墨水的总质量成为100%的方式添加。另外,关于颜料分散体、树脂乳液、蜡乳液,分别显示颜料、树脂乳液的树脂、蜡的固含量换算后的值。用于各墨水组合物中的表面活性剂A均是质均分子量小于1万。
表4
Figure BDA0001601867990000481
需要说明的是,在表4中以商品名记载的物质的详情正如以下这样:
<颜料分散体>
·卡博特公司生产,含羰基自我分散颜料,商品名“Cab-O-Jet300”
<表面活性剂>
·Surfynol465(商品名,日信化学工业股份有限公司生产,炔二醇系表面活性剂)
·BYK348(商品名,BYK Additives&Instruments公司生产,硅酮系表面活性剂)
·E1010(商品名“Olfin E1010”,日信化学工业股份有限公司生产,炔二醇系表面活性剂)
·Megafac F114(商品名,DIC股份有限公司生产,全氟丁烷磺酸盐,阴离子系表面活性剂)
3.1.5.墨水的评价
对所得到的各墨水组合物,测量墨水的表面张力,并进行了墨水保存稳定性试验。
<表面张力的测量>
表面张力的测量通过使用自动表面张力仪CBVP-Z(商品名,协和表面科学股份有限公司制造)并确认在20℃的环境下用墨水浸湿了铂板时的表面张力来进行。
<墨水保存稳定性试验>
将墨水组合物装入玻璃瓶中至八成满,在70℃的恒温环境中保持3天时间,观察保管前后的粘度和粒径变化,按以下基准进行了评价。需要说明的是,粘度变化使用粘度计(Physica公司制造,产品名“CR-300”)来测量室温下的墨水粘度,根据下述式算出粘度的变化来进行评价。
[(保管后的粘度-初始粘度)/(初始粘度)]×100(%)
粒径变化通过分别测量保管前后的墨水中所含的粒子的粒径分布中的体积平均直径(MV)并根据下述式算出粘度的变化来评价。
[(保管后的MV-初始MV)/(初始MV)]×100(%)
粒径分布中的体积平均直径的测量使用了以动态光散射法为测量原理的粒度分布计(日机装股份有限公司制造,型号“Nanotrac UPA-EX150”)。
(评价基准)
A:粘度变化≦20%、粒径变化≦30%
B:粘度变化≦20%、30%<粒径变化≦50%
C:粘度变化>20%、粒径变化>50%
3.2.评价试验
3.2.1.记录试验
使用喷墨打印机(商品名“SC-S50650”,精工爱普生股份有限公司制造)改造机。将反应液、墨水填充至喷头中。将记录介质搬入打印机,以1440×1440dpi的分辨率、1.0mg/inch2的附着量喷墨涂布了反应液。接着,在反应液附着面上以1440×1440dpi的分辨率、10.0mg/inch2的附着量喷墨涂布了墨水。在喷墨涂布时使平板加热器工作来进行调整以使记录介质的表面温度成为表5~7中记载的温度。25℃的例子将平板加热器关闭了。记录后,将记录介质从打印机中排出,以80℃×5分钟使其干燥。需要说明的是,作为记录介质,使用了聚氯乙烯簿片(ORAFOL股份有限公司生产,产品编号ORAJET 3164XG-010(1600nm)光泽聚氯乙烯灰浆)。调整搭载喷墨头的滑架的扫描速度来对每个例子进行调整以便在扫描中喷墨头与记录介质相对的时间成为表中的印字时间。
表5
Figure BDA0001601867990000511
表6
Figure BDA0001601867990000521
表7
Figure BDA0001601867990000531
3.2.2.耐擦性的评价
按上述记录试验的印字条件制作20×80mm的实地图案,使用学振型摩擦坚牢度测试仪AB-301(商品名,Tester工业公司制造)来进行了耐擦性评价。具体而言,利用安装有白棉布(按照JIS L 0803)的摩擦件,施加载荷300g而对记录有图像的记录介质的表面往复擦拭30次。然后,通过目视观察记录介质表面上的图像(涂膜)的剥离情况,按以下的基准评价了耐擦性。需要说明的是,在下述基准中,能够使用A、B。
(评价基准)
A:无印字面的剥离
B:印字面的剥离面积小于5%
C:印字面的剥离面积小于10%
D:印字面的剥离面积10%以上
3.2.3.耐水性的评价
与上述3.2.1.记录试验同样地准备印字物,使用学振型摩擦坚牢度测试仪AB-301(商品名,Tester工业公司制造)来进行了耐擦性评价。具体而言,利用使其含有与重量同等的水的白棉布(按照JIS L 0803)并加重100g来对记录有图像的记录介质的表面往复擦拭10次。然后,通过目视观察记录介质表面上的图像(涂膜)的剥离和渗出情况,按以下的基准评价了耐水性。需要说明的是,在下述基准中,能够使用A、B。
(评价基准)
A:无印字面的渗出、剥离
B:无印字面的渗出,但剥离面积小于5%
C:有印字面的渗出或者剥离面积5%以上
3.2.4.画质评价
按与上述3.2.1.记录试验同样的条件制作10×10mm的实地图案,通过目视确认有无印刷斑点,按下述评价基准进行了评价。
(评价基准)
A:在实地图案内未观察到墨水浓度变为不均匀的情况(斑点)
B:在实地图案内发现细斑
C:在实地图案内发现大的斑点
D:在实地图案内发现露白部分
3.2.5.喷出可靠性的评价
按3.2.4.画质评价的记录条件连续地进行了两小时记录。记录中未进行吸引清洁。在记录后,确认360个喷嘴中几个喷嘴不喷出,按以下的基准进行了评价。在评价后进行了吸引清洁,结果,不喷出喷嘴的喷出恢复了。
(评价基准)
A:无不喷出喷嘴
B:不喷出喷嘴的数量为1~10个
C:不喷出喷嘴的数量为11个以上
3.2.6.发色评价
对进行了3.2.4.画质评价的印字物测量光学浓度,按以下的基准进行了评价。测量使用了光学浓度计(GretagMacbeth公司制)。
(评价基准)
A:OD>1.6
B:1.4<OD≦1.6
C:OD≦1.4
3.2.7.光泽的评价
使用光泽度计(柯尼卡美能达公司制造,GM-268Plus)来测量在3.2.4.中得到的记录物的记录部的60°光泽,按下述评价基准进行了评价。
(评价基准)
A:60°光泽为60以上
B:60°光泽为45以上但小于60
C:60°光泽小于45
3.3.评价结果
将评价试验的结果示于表4~7。
在表4所示的墨水保存稳定性试验的结果中,都能够令人满意地制备含有聚烯烃蜡和树脂分散体并且表面活性剂A相对于树脂分散体的树脂与聚烯烃蜡100质量份而为7质量份以下的任一种墨水组合物。其中,特别是含有表面活性剂A的墨水组合物在墨水保存稳定性上特别卓越。另外,在上述的墨水组合物之中,尤其是离子性表面活性剂A相对于表面活性剂A1质量份而为0.2~0.5质量份的墨水2、3、7、9~13、20、21与不是那样的墨水组合物相比墨水保存稳定性特别卓越。
在表5~表7所示的记录试验中,实施例均是耐擦性的评价为C以上,耐水性的评价为B以上,画质评价为C以上,耐擦性、耐水性以及画质均卓越。与此相反,比较例均是耐擦性、耐水性以及画质任一个都较差。
具体来说,从实施例2、4可看到,蜡粒子的平均粒径大的一方耐擦性提高的趋势,可看到蜡粒子的平均粒径小的一方喷出可靠性、光泽提高的趋势。
根据实施例2、3,蜡的熔点低的一方也许由于充分地形成了墨水涂膜,所以具有耐水性、光泽特别卓越的趋势。
由实施例7、6、9、10推测,在墨水含有2-吡咯烷酮作为有机溶剂的情况下,由于墨水向记录介质进行的溶解和浸透,耐擦性进一步提高。
由实施例6等推测,墨水与反应液的表面张力之差的绝对值小的一方画质评价特别卓越。
由实施例7可知,具有还含有其它表面活性剂的一方喷出可靠性和光泽特别卓越的趋势。
由实施例11、12、13可知,具有表面活性剂A的含量少的一方耐擦性特别卓越、表面活性剂A的含量多的一方画质特别卓越的趋势。
由实施例14、15可知,具有墨水中所含有的树脂和蜡量的含量多的一方耐擦性特别卓越、该含量越少喷出可靠性越特别卓越的趋势。
根据实施例1和实施例17~20,反应液含有其它凝结剂的情况也得到了卓越的耐擦性、耐水性以及画质。另外,在含有多价金属盐作为凝结剂的情况下,虽然耐水性稍微降低了,但画质却特别卓越。
根据实施例2、23~27的比较,墨水附着时的记录介质温度高的一方耐擦性、耐水性、画质评价特别卓越,温度低的一方喷出可靠性特别卓越。
根据实施例27,扫描时间短的一方喷出可靠性特别卓越。
对于比较例4,墨水的表面活性剂A的含量相对于树脂乳液的树脂与蜡的合计100质量份而超过了7质量份,耐水性较差。
对于比较例2~5,墨水不含有聚烯烃蜡和树脂分散体任一个,耐擦性较差。
比较例6、7未使用反应液,画质较差。比较例7与比较例1相比,尽管使用了墨水4,但是耐擦性和耐水性却并不差。由这一点可知,在使用反应液来得到卓越的画质的情况下也得到卓越的耐擦性和耐水性这点上,本发明是特别有用的。
根据以上,包含在本发明的范围中的实施例得到了具备耐水性和耐擦性、画质卓越的记录物。
本发明并非限定于前面已述的实施方式,能够进行各种变形。例如,本发明包括与在实施方式中说明过的结构实质上相同的结构(例如功能、方法以及结果相同的结构,或者目的和效果相同的结构)。另外,本发明包括将在实施方式中说明过的结构的非本质部分替换后的结构。另外,本发明包括取得与在实施方式中说明过的结构相同的作用效果的结构或者能够达到相同的目的的结构。另外,本发明包括在实施方式中说明过的结构上追加了公知技术的结构。

Claims (18)

1.一种水系墨水组合物,其特征在于,
含有聚烯烃蜡、树脂分散体、水和表面活性剂,
所述树脂分散体含有相对于所述水系墨水组合物的总质量而言按质量计为3%以上的(甲基)丙烯酸系树脂,
所述表面活性剂是一种以上的表面活性剂A,分子量小于1万,并且包括离子性表面活性剂和非离子性表面活性剂,所述非离子性表面活性剂选自由聚环氧烷烃的醚类、高级脂肪族酸酯类、高级脂肪族酰胺类组成的组,
在将所述树脂分散体的树脂与所述聚烯烃蜡的合计含量设为100质量份时,所述表面活性剂A的含量为3质量份以下,
在将所述表面活性剂A的合计质量份设为1时,所述非离子性表面活性剂的质量份为0.59以上0.9以下,
用于具备使反应液向记录介质附着的工序的记录方法中,其中,所述反应液含有使水系墨水组合物的成分凝结的凝结剂。
2.根据权利要求1所述的水系墨水组合物,其特征在于,
在将所述树脂分散体的树脂与所述聚烯烃蜡的合计含量设为100质量份时,所述表面活性剂A的含量为0.5质量份以上3质量份以下。
3.根据权利要求1或2所述的水系墨水组合物,其特征在于,
所述聚烯烃蜡是利用所述非离子性表面活性剂分散的,所述树脂分散体是利用所述离子性表面活性剂分散的。
4.根据权利要求1或2所述的水系墨水组合物,其特征在于,
作为所述离子性表面活性剂,所述表面活性剂A包括选自由羧酸盐、有机磺酸盐、有机硫酸盐、有机磷酸盐组成的组的至少一种。
5.根据权利要求1或2所述的水系墨水组合物,其特征在于,
所述聚烯烃蜡包括熔点为85℃以上200℃以下的聚烯烃蜡。
6.根据权利要求1或2所述的水系墨水组合物,其特征在于,
所述聚烯烃蜡的通过光散射法测量的质量平均粒径为50nm以上600nm以下。
7.根据权利要求1或2所述的水系墨水组合物,其特征在于,
所述水系墨水组合物还包括所述表面活性剂A以外的表面活性剂。
8.根据权利要求1或2所述的水系墨水组合物,其特征在于,
所述水系墨水组合物包括环状酰胺化合物作为有机溶剂。
9.根据权利要求1或2所述的水系墨水组合物,其特征在于,
所述水系墨水组合物与所述反应液的表面张力之差的绝对值为15mN/m以下。
10.根据权利要求1或2所述的水系墨水组合物,其特征在于,
所述水系墨水组合物的标准沸点超过280℃的有机溶剂的含量为按质量计3%以下。
11.根据权利要求1或2所述的水系墨水组合物,其特征在于,
所述反应液作为凝结剂为选自由多价金属盐、阳离子性化合物以及有机酸组成的组的至少一种。
12.根据权利要求1或2所述的水系墨水组合物,其特征在于,
所述水系墨水组合物是用于向低吸收性记录介质或者非吸收性记录介质进行记录的水系墨水组合物。
13.根据权利要求1或2所述的水系墨水组合物,其特征在于,
所述树脂分散体为(甲基)丙烯酸系树脂。
14.一种喷墨记录方法,使用了权利要求1至13中任一项所述的水系墨水组合物和反应液,其特征在于,具备:
反应液附着工序,使所述反应液向记录介质附着;以及
墨水组合物附着工序,通过喷墨法来使所述水系墨水组合物向所述记录介质附着。
15.根据权利要求14所述的喷墨记录方法,其特征在于,
具备加热所述记录介质的加热工序,
所述墨水组合物附着工序是使所述水系墨水组合物向在所述加热工序中加热后的记录介质附着的工序。
16.根据权利要求14或15所述的喷墨记录方法,其特征在于,
所述墨水组合物附着工序通过多次进行边使喷墨头变化与记录介质的相对位置边喷出所述墨水组合物而使所述墨水组合物向记录介质附着的扫描来执行,在一次的扫描中所述喷墨头与记录介质相对的时间为12秒以下。
17.一种喷墨记录装置,其特征在于,具备喷墨头,执行权利要求14至16中任一项所述的喷墨记录方法。
18.根据权利要求17所述的喷墨记录装置,其特征在于,
具备作为将墨水从喷墨头中排出的机构且喷墨头所具备的用于喷出墨水组合物来进行记录的压力产生单元以外的机构,
进行如下的控制:不进行通过所述机构来进行的清洁工序而执行一个小时以上的所述喷墨记录方法。
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