CN112513200A - 喷墨记录用水性组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及:[1]一种喷墨记录用水性组合物,其含有碳化二亚胺化合物、聚酯树脂和水,[2]一种喷墨记录用油墨组件,其包含含有碳化二亚胺化合物和水的水性组合物a以及含有聚酯树脂的水性组合物b,[3]一种喷墨记录用油墨组件,其包含所述喷墨记录用水性组合物和含有着色剂的水性油墨,[4]一种喷墨记录方法,其具有下述工序1和工序2,工序1:将碳化二亚胺化合物、聚酯树脂、着色剂和水利用喷墨方式喷出至记录介质表面,得到记录图像,工序2:将得到的记录图像以50℃~200℃进行加热处理。利用本发明的水性组合物,能够得到耐擦拭性优异的印刷物。
Description
技术领域
本发明涉及一种喷墨记录用水性组合物、喷墨记录用油墨组件和喷墨记录方法。
背景技术
从印刷物的耐水性和耐候性的观点考虑,作为着色剂,提出了不使用染料而使用颜料的油墨。但是,使用颜料油墨而印刷于涂布纸或树脂膜等油墨吸收性低的记录介质时,成为在印刷后颜料颗粒残留于记录介质表面的状态。因此,存在如下问题:在对印刷物表面施加刺激时,颜料颗粒容易从记录介质剥离。为了改善该问题,提出了紫外线固化型油墨(UV油墨)。
一般的UV油墨使颜料分散于单体中,通过在图像形成后利用紫外线使单体成分聚合,能够得到具有高的图像牢固性的印刷物。但是,UV油墨存在使用的单体的独特臭气导致的作业环境的恶化、或来自印刷物的单体或聚合引发剂的迁移导致的对于安全性的问题。
因此,为了提高安全性高的水性颜料油墨的印刷物的图像牢固性,开发了含有碳化二亚胺的水性颜料油墨、与油墨并用的涂敷液等水性组合物。
例如,日本特表2007-514809号(专利文献1)中,以提高对普通纸或布料的印刷图像的耐久性为课题,公开了一种喷墨油墨,其含有媒液和分散和/或溶解于该媒液中的含碳化二亚胺基的成分,包含水性媒液和利用高分子分散剂分散于上述水性媒液中的着色剂。而且,在实施例中,作为分散剂,公开了一种含有甲基丙烯酸的嵌段共聚物和接枝共聚物。
在日本特表2016-505651号(专利文献2)中,以延长自交联型颜料油墨的保管寿命为课题,公开了分散液和含有该分散液的油墨,所述分散液包含颜料、含有羧基的聚合物、能够经过与羧基的交联反应的交联剂、含有叔胺的抑制剂和液体载体。而且,作为含有羧基的聚合物,公开有:苯乙烯-丙烯酸共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸共聚物、马来酸树脂、马来酸酐修饰聚合物、羧基化聚氨酯、羧基化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、羧基化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、羧基化苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物、羧基化聚烯烃,作为交联剂,公开有含有碳化二亚胺基的水分散性聚合物等。
发明内容
本发明涉及一种喷墨记录用水性组合物,其含有碳化二亚胺化合物、聚酯树脂和水。
具体实施方式
在上述的专利文献1和2的技术中,印刷于树脂膜等非吸水性的记录介质的情况下,得到的印刷物的耐擦拭性不充分。
其中,喷墨记录方法与凹版印刷方法等模拟印刷方法相比,适于少量多品种的印刷物,期望利用喷墨记录方法的记录介质的适用范围的扩大。随着这样的适用范围的扩大,在对使用了涂布纸或树脂膜的面向商业印刷或产业印刷的记录介质的印刷中,特别要求印刷物的耐擦拭性的进一步提高。
另外,作为例如PET瓶、塑料盒这样的食品或医疗领域等中所使用的容器的包装用基材,广泛使用热收缩性的树脂膜。这样的包装用基材除包装设计之外,印刷效能说明书等制品信息、使用方法、品尝期限、批号等重要的信息,因此,在使用热收缩性的树脂膜的印刷物中,也期望耐擦拭性的提高。
本发明涉及一种能够得到耐擦拭性优异的印刷物的喷墨记录用水性组合物、喷墨记录用油墨组件和喷墨记录方法。
本发明的发明人发现:含有碳化二亚胺化合物、聚酯树脂和水的水性组合物能够提高通过喷墨记录而得到的印刷物的耐擦拭性。
即,本发明涉及一种以下的[1]~[4]。
[1]一种喷墨记录用水性组合物,其含有碳化二亚胺化合物、聚酯树脂和水。
[2]一种喷墨记录用油墨组件,其包含含有碳化二亚胺化合物和水的水性组合物a以及含有聚酯树脂和水的水性组合物b。
[3]一种喷墨记录用油墨组件,其包含上述[1]所述的喷墨记录用水性组合物和含有着色剂的水性油墨。
[4]一种喷墨记录方法,其具有下述工序1和工序2。
工序1:将碳化二亚胺化合物、聚酯树脂、着色剂和水利用喷墨方式喷出至记录介质表面,得到记录图像的工序,
工序2:将工序1中得到的记录图像以50℃以上200℃以下的温度进行加热处理的工序。
根据本发明,可以提供能够得到耐擦拭性优异的印刷物的喷墨记录用水性组合物、喷墨记录用油墨组件和喷墨记录方法。
[喷墨记录用水性组合物]
本发明的喷墨记录用水性组合物(以下,也简称为“水性组合物”)的第一方式为含有碳化二亚胺化合物、聚酯树脂和水的水性组合物。
另外,第二方式为包含含有碳化二亚胺化合物和水的水性组合物a以及含有聚酯树脂和水的水性组合物b的组合。
在第一方式中,通过将水性组合物和含有着色剂的水性油墨在记录介质表面混合,或者通过使水性组合物还含有着色剂,能够提高所得到的印刷物的耐擦拭性。
在第二方式中,可以使水性组合物a和水性组合物b的至少一方含有着色剂,通过将水性组合物a和水性组合物b在记录介质表面混合,能够提高所得到的印刷物的耐擦拭性。
需要说明的是,在本说明书中,“记录”为包含记录文字、图像的印刷、印字的概念,“印刷物”为包含记录了文字、图像的印刷物、印字物的概念。
另外,“水性”是指:在水性组合物所含的介质中,水占最大比例。
根据本发明的水性组合物,能够得到耐擦拭性优异的印刷物。其理由不确定,但认为如下。
通常,进行喷墨记录时,油墨着墨于树脂膜那样的非吸水性记录介质的表面之后,成为着色剂颗粒没有浸透于内部而残留并附着在记录介质表面的状态。在本发明中,可以认为:水性组合物与油墨接触,水性组合物中所含的碳化二亚胺化合物和聚酯树脂进行交联反应,能够在记录介质上形成具有坚固的交联结构的油墨被膜。另外,可以认为,通过使用聚酯树脂,对记录介质的基材密合性升高,进而能够形成相对于醇等难以膨润的油墨被膜。可以认为,利用该油墨被膜,着色剂颗粒固定于记录介质上,其结果,得到的印刷物的耐擦拭性提高。
<碳化二亚胺化合物>
在本发明的水性组合物中,通过将碳化二亚胺化合物和聚酯树脂并用,能够维持水性组合物的保存稳定性,并且能够在记录介质上形成坚固的被膜,提高印刷物的耐擦拭性。
作为碳化二亚胺化合物,优选1分子中具有2个以上的碳化二亚胺基的聚碳化二亚胺化合物。作为聚碳化二亚胺化合物,优选含有碳化二亚胺基的聚合物(以下,也称为“含碳化二亚胺基的聚合物”)。
从提高印刷物的耐擦拭性的观点考虑,含碳化二亚胺基的聚合物的碳化二亚胺基当量优选为200以上,更优选为250以上,进一步优选为300以上,而且,从水性组合物的保存稳定性的观点考虑,优选为650以下,更优选为500以下,进一步优选为400以下,更进一步优选为360以下。
需要说明的是,碳化二亚胺基当量是指每碳化二亚胺基1摩尔的含碳化二亚胺基的聚合物的质量。
从反应性、稳定性、操作性等观点考虑,聚碳化二亚胺化合物优选水性聚碳化二亚胺化合物。该水性聚碳化二亚胺化合物具有水溶性或水分散性,可以举出例如末端具有亲水性基团的化合物。
该水性聚碳化二亚胺化合物可以通过以下方法制造:通过伴有有机二异氰酸酯化合物的脱二氧化碳的缩合反应而形成异氰酸酯末端聚碳化二亚胺之后,进一步将含有具有与异氰酸酯基的反应性的官能团的公知的亲水性链段进行加成。
作为含碳化二亚胺基的聚合物的市售品,可以举出:Carbodilite E-02、Carbodilite E-03A、Carbodilite E-05、Carbodilite V-02、Carbodilite V-02-L2、Carbodilite V-04、(以上,日清纺化学株式会社制造、商品名)等。
<聚酯树脂>
从提高印刷物的耐擦拭性的观点考虑,本发明的水性组合物含有聚酯树脂。可以认为:碳化二亚胺化合物与聚酯树脂进行交联反应而形成坚固的被膜,印刷物的耐擦拭性提高。
聚酯树脂含有来自醇成分的结构单元和来自羧酸的结构单元,可以通过将醇成分和羧酸成分进行缩聚而得到。
(醇成分)
作为聚酯树脂的原料单体的醇成分,可以举出芳香族多元醇、脂肪族多元醇等多元醇,优选含有芳香族二醇。
作为芳香族二醇,优选双酚A的环氧烷烃加成物。需要说明的是,双酚A的环氧烷烃加成物是指具有在2,2-双(4-羟基苯基)丙烷上加成有氧亚烷基的结构的化合物。
双酚A的环氧烷烃加成物具体而言优选下述通式(I-1)所示的化合物。
通式(I-1)中,OR1、R2O均为氧亚烷基,优选分别独立地为碳原子数1以上4以下的氧亚烷基,更优选为氧亚乙基或氧亚丙基。
x和y相当于环氧烷烃的加成摩尔数。进而,从与羧酸成分的反应性的观点考虑,x和y之和的平均值优选为2以上,而且,优选为7以下,更优选为5以下,进一步优选为3以下。
另外,x个OR1和y个R2O各自可以相同或不同,从对记录介质的密合性的观点考虑,优选为相同。双酚A的环氧烷烃加成物可以单独使用或将2种以上组合使用。该双酚A的环氧烷烃加成物优选双酚A的环氧丙烷加成物和双酚A的环氧乙烷加成物,更优选双酚A的环氧丙烷加成物。
从提高得到的印刷物的耐擦拭性的观点考虑,醇成分中的双酚A的环氧烷烃加成物的含量优选为50摩尔%以上,更优选为60摩尔%以上,进一步优选为70摩尔%以上,而且,优选为100摩尔%以下。
在作为聚酯树脂的原料单体的醇成分中,除双酚A的环氧烷烃加成物之外,可以使用其它的醇成分。作为其它的醇成分,可以举出:乙二醇、丙二醇(1,2-丙二醇)、甘油、季戊四醇、三羟甲基丙烷、氢化双酚A、山梨醇、或它们的环氧烷烃(碳原子数2以上4以下)加成物(平均加成摩尔数1以上16以下)等。
上述的其它醇成分可以单独使用或将2种以上组合使用。
(羧酸成分)
在作为聚酯树脂的原料单体的羧酸成分中,包含羧酸、以及这些酸的酐和它们的烷基(碳原子数1以上3以下)酯等。
作为羧酸成分,可以举出芳香族二羧酸、脂肪族二羧酸、脂环式二羧酸和3元以上的多元羧酸等,优选选自芳香族二羧酸和脂肪族二羧酸中的1种以上。
作为芳香族二羧酸,优选邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸,更优选对苯二甲酸。
作为脂肪族二羧酸,可以举出不饱和脂肪族二羧酸和饱和脂肪族二羧酸,作为不饱和脂肪族二羧酸,优选富马酸、马来酸,更优选富马酸,作为饱和脂肪族二羧酸,优选己二酸、琥珀酸。
作为脂环式二羧酸,优选环己烷二羧酸、萘烷二羧酸、四氢邻苯二甲酸,作为3元以上的多元羧酸,优选偏苯三酸、均苯四酸。
上述羧酸成分可以单独使用或将2种以上组合而使用。
这些羧酸成分中,优选芳香族二羧酸和脂肪族二羧酸,更优选脂肪族二羧酸,进一步优选不饱和脂肪族二羧酸,更进一步优选富马酸。另外,也优选并用不饱和脂肪族二羧酸和芳香族二羧酸和/或脂环式二羧酸,更优选并用富马酸和对苯二甲酸。
羧酸成分中的不饱和脂肪族二羧酸的含量优选为25摩尔%以上,更优选为40摩尔%以上,进一步优选为60摩尔%以上,更进一步优选为70摩尔%以上,而且,优选为100摩尔%以下。
(聚酯树脂的制造)
聚酯树脂可以至少将醇成分和羧酸成分进行缩聚而得到。例如,可以通过将上述醇成分和上述羧酸成分在不活泼气体气氛中、根据需要使用酯化催化剂、以180℃以上250℃以下的温度进行缩聚而制造。该醇成分和该羧酸成分的优选的方式和优选的含量分别如上所述。
从使用得到的聚酯树脂作为树脂颗粒时的粒径控制的观点考虑,聚酯树脂优选具有尖锐(sharp)的分子量分布,优选使用酯化催化剂进行缩聚。
作为酯化催化剂,可以举出锡催化剂、钛催化剂、三氧化锑、醋酸锌、二氧化锗等金属化合物等,从酯化反应效率的观点考虑,优选锡催化剂。作为锡催化剂,优选氧化二丁基锡、二(2-乙基己酸)锡(II)、或它们的盐等,更优选二(2-乙基己酸)锡(II)。
另外,根据需要,可以进一步使用3,4,5-三羟基苯甲酸等酯化助催化剂,也可以并用4-叔丁基邻苯二酚、对苯二酚等自由基阻聚剂。
从提高印刷物的耐擦拭性的观点考虑,聚酯树脂的酸值优选为5mg KOH/g以上,更优选为10mg KOH/g以上,进一步优选为15mg KOH/g以上,而且,优选为70mg KOH/g以下,更优选为55mg KOH/g以下,进一步优选为45mg KOH/g以下,更进一步优选为35mg KOH/g以下。
从提高印刷物的耐擦拭性的观点考虑,聚酯树脂的软化点优选为80℃以上,更优选为85℃以上,进一步优选为90℃以上,而且,优选为160℃以下,更优选为150℃以下,进一步优选为140℃以下。
从提高印刷物的耐擦拭性的观点考虑,聚酯树脂的玻璃化转变温度优选为50℃以上,更优选为55℃以上,而且,优选为90℃以下,更优选为80℃以下,进一步优选为75℃以下,更进一步优选为70℃以下。
从提高印刷物的耐擦拭性的观点考虑,聚酯树脂的重均分子量优选为5,000以上,更优选为7,500以上,进一步优选为10,000以上,而且,从着色剂的分散稳定性的观点考虑,优选为100,000以下,更优选为50,000以下,进一步优选为30,000以下。
酸值、软化点、玻璃化转变温度和重均分子量均可以通过适当调节使用的单体的种类、配合比率、缩聚的温度、反应时间而得到所期望的值。另外,聚酯树脂的酸值、软化点、玻璃化转变温度和重均分子量可以通过实施例中记载的方法进行测定。
<其它树脂>
本发明的水性组合物可以进一步将具有能够与碳化二亚胺化合物进行交联反应的反应性基团的其它树脂(以下,也称为“树脂C”)与聚酯树脂并用。通过并用树脂C,在树脂C的介入下,油墨被膜的交联密度进一步提高,能够形成更坚固的被膜。作为上述反应性基团,只要是与选自异氰酸酯基、碳化二亚胺基和噁唑啉基中的至少1种进行交联反应的反应性基团即可。具体而言,可以举出羧基、羟基、氨基、硫醇基等,优选选自羧基和羟基中的1种以上。
作为树脂C,可以举出:聚氨酯树脂、(甲基)丙烯酸树脂、苯乙烯-(甲基)丙烯酸树脂、(甲基)丙烯酸-聚氨酯树脂等。其中,优选具有羧基的聚氨酯树脂。需要说明的是,树脂C为共聚物的情况下,可以为无规共聚物、嵌段共聚物、交替共聚物和接枝共聚物中的任意种。需要说明的是,“(甲基)丙烯酸”是指选自丙烯酸和甲基丙烯酸中的至少1种。
具有羧基的聚氨酯树脂例如可以通过使包含二链烷醇羧酸的1分子中具有2个以上的醇性羟基的有机化合物(多元醇)与多异氰酸酯进行加聚反应而得到。作为该二链烷醇羧酸,可以举出:二羟甲基丁酸、二羟甲基丙酸和它们的盐等。
作为多元醇,只要是1分子中具有2个以上的醇性羟基的化合物,就没有特别限制,可以举出聚碳酸酯多元醇、聚酯多元醇、聚醚多元醇等。作为多异氰酸酯,可以举出:具有链状或环状结构的脂肪族二异氰酸酯、具有芳香环的脂肪族二异氰酸酯、芳香族二异氰酸酯、这些二异氰酸酯的改性物等。
聚氨酯树脂优选作为分散于水性介质中的乳液使用,该乳液也可以根据需要含有表面活性剂等分散剂。
作为聚氨酯树脂的市售品,可以举出:Superflex系列(第一工业制药株式会社制造)、SunCure系列(Lubrizol公司制造)、TAKELC W系列(三井化学株式会社制造);PERMARIN系列(三洋化成工业株式会社制造)、NeoRez R系列(DSM Coating Resins公司制造)、ADEKABONTIGHTER HUX系列(株式会社ADEKA制造)等。
<其它成分>
(着色剂)
本发明的水性组合物可以含有后述的着色剂。作为着色剂,从提高得到的印刷物的耐水性的观点考虑,优选颜料和疏水性染料,为了表现高耐候性,优选使用颜料。通过在水性组合物中含有着色剂,可以制成后述的水性油墨。
(定影助剂聚合物(Ib))
为了使着色剂定影于记录介质,本发明的水性组合物可以含有后述的定影助剂聚合物(Ib)。
(水溶性有机溶剂)
从提高保存稳定性和喷墨喷出性的观点、通过形成平滑的油墨被膜而提高印刷物的耐擦拭性的观点考虑,本发明的水性组合物优选还含有水溶性有机溶剂。
在此,“水溶性有机溶剂”是指:在使有机溶剂溶解于25℃的水100ml时,其溶解量为10ml以上的有机溶剂。
水溶性有机溶剂的沸点优选为150℃以上,更优选为160℃以上,进一步优选为170℃以上,更进一步优选为180℃以上,而且,优选为250℃以下,更优选为240℃以下,进一步优选为230℃以下。
作为水溶性有机溶剂,在并用2种以上的水溶性有机溶剂的情况下,水溶性有机溶剂的沸点为以各水溶性有机溶剂的含量(质量%)进行了加权的加权平均值。
作为水溶性有机溶剂,可以举出: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。其中,从提高水性组合物的喷出性、保存稳定性、印刷物的耐擦拭性的观点考虑,优选为多元醇。多元醇可以将多元醇的概念中所包含的多个混合而使用,也可以将多元醇的一部分取代为多元醇烷基醚而使用。另外,在使用多元醇烷基醚的情况下,也可以与多元醇同样地将多元醇烷基醚的概念中所包含的多个混合而使用。
作为上述多元醇,可以举出:乙二醇(沸点197℃)、丙二醇(沸点188℃)、二丙二醇(沸点232℃)、聚丙二醇、1,3-丙二醇(沸点210℃)、2-甲基-1,3-丙二醇(沸点214℃)、1,2-丁二醇(沸点192℃)、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℃)、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℃)、3-甲基-1,3,5-戊三醇(petriol)(沸点216℃)等。另外,也可以使用二乙二醇(沸点244℃)、聚乙二醇、1,6-己二醇(沸点250℃)、三乙二醇(沸点285℃)、三丙二醇(沸点273℃)、甘油(沸点290℃)等。这些沸点超过240℃的化合物优选与沸点低于240℃的化合物组合而使用。
作为上述多元醇烷基醚,可以举出:亚烷基二醇单烷基醚、二亚烷基二醇单烷基醚、三亚烷基二醇单烷基醚等。具体而言,可以举出:乙二醇单乙基醚(沸点135℃)、乙二醇单丁基醚(沸点171℃)、二乙二醇单甲基醚(沸点194℃)、二乙二醇单乙基醚(沸点202℃)、二乙二醇单丁基醚(沸点230℃)、三乙二醇单甲基醚(沸点122℃)、三乙二醇单异丁基醚(沸点160℃)、四乙二醇单甲基醚(沸点158℃)、丙二醇单乙基醚(沸点133℃)、二丙二醇单甲基醚(沸点190℃)、二丙二醇单丁基醚(沸点227℃)、三丙二醇单甲基醚(沸点243℃)、三丙二醇单丁基醚等。
从提高印刷物的耐擦拭性的观点考虑,水溶性有机溶剂优选含有多元醇,在多元醇中,优选含有优选碳原子数3以上6以下的二醇、更优选碳原子数3或4的二醇、进一步优选丙二醇。
上述多元醇的含量在水溶性有机溶剂中优选为60质量%以上,更优选为80质量%以上,进一步优选为90质量%以上。
(水性组合物的各成分的含量等)
从提高水性组合物的保存稳定性、印刷物的耐擦拭性的观点考虑,水性组合物的各成分的含量如下所述。
在水性组合物中,碳化二亚胺化合物的含量优选为0.1质量%以上、更优选为0.3质量%以上,进一步优选为0.5质量%以上,而且,优选为10质量%以下,更优选为5质量%以下,进一步优选为3质量%以下。
在水性组合物中,聚酯树脂的含量优选为0.5质量%以上,更优选为1质量%以上,进一步优选为2质量%以上,而且,优选为25质量%以下,更优选为20质量%以下,进一步优选为15质量%以下。
碳化二亚胺化合物相对于聚酯树脂的质量比(碳化二亚胺化合物/聚酯树脂)优选为0.01以上,更优选为0.02以上,进一步优选为0.03以上,而且,优选为0.5以下,更优选为0.4以下,进一步优选为0.3以下。
在水性组合物中,树脂C的含量优选为0.1质量%以上,更优选为0.3质量%以上,进一步优选为0.5质量%以上,而且,优选为10质量%以下,更优选为5质量%以下,进一步优选为3质量%以下。
在水性组合物中,水溶性有机溶剂的含量优选为7质量%以上,更优选为15质量%以上,进一步优选为25质量%以上,而且,优选为48质量%以下,更优选为46质量%以下,进一步优选为44质量%以下。
在水性组合物中,水的含量优选为20质量%以上,更优选为25质量%以上,进一步优选为30质量%以上,而且,优选为90质量%以下,更优选为80质量%以下,进一步优选为70质量%以下,更进一步优选为60质量%以下。
在水性组合物中,着色剂的含量优选为1质量%以下,更优选为0.1质量%以下,进一步优选为0.01质量%以下,更进一步优选为0质量%。如果水性组合物实质上不含着色剂,则在与水性油墨同时使用而印刷时,不会对油墨的色相给予影响。
本发明的水性组合物可以含有以喷墨方式喷出的涂敷液等中通常所使用的分散剂、表面活性剂、粘度调整剂、消泡剂、防腐剂、防霉剂、防锈剂等。
[喷墨记录用油墨组件]
喷墨记录用油墨组件至少含有2种以上的水性组合物。水性组合物可以为水性油墨。
本发明的喷墨记录用油墨组件(以下,也简称为“油墨组件”)包含含有碳化二亚胺化合物和水的水性组合物a以及含有聚酯树脂和水的水性组合物b作为水性组合物。可以在这些水性组合物a和水性组合物b的至少一方中、优选在水性组合物b中含有着色剂而制成含有着色剂的水性油墨。
另外,本发明的喷墨记录用油墨组件包含含有碳化二亚胺化合物、聚酯树脂和水的喷墨记录用水性组合物以及含有着色剂的水性油墨(以下,也简称为“水性油墨”或“油墨”)。
上述油墨组件例如可以在喷墨用记录装置的各色用油墨盒中将(i)含有碳化二亚胺化合物和水的水性组合物a、以及含有聚酯树脂和水、根据需要进一步含有着色剂的水性组合物b分别填充于油墨盒,从对应于各油墨盒的各喷出喷嘴以油墨液滴的形式分别喷出而印刷。另外,可以将(ii)含有碳化二亚胺化合物、聚酯树脂和水的喷墨记录用水性组合物、以及含有着色剂的水性油墨分别填充于油墨盒,从对应于各油墨盒的各喷出喷嘴以油墨液滴的形式分别喷出而印刷。
水性油墨可以单独使用1种色相,或者将2种以上的色相的水性油墨组合而使用。
<水性油墨>
本发明的水性油墨为含有着色剂的水性组合物。
(着色剂)
作为本发明的水性油墨的着色剂,从印刷物的耐水性的观点出发,优选颜料和疏水性染料。其中,为了表现高耐候性,优选使用颜料。
(颜料)
本发明中所使用的颜料可以为无机颜料和有机颜料的任意种,也可以使用色淀颜料、荧光颜料。另外,根据需要,也可以并用这些颜料和体质颜料。
作为无机颜料的具体例,可以举出:炭黑、氧化钛、氧化铁、铁丹(Bengala)、氧化铬等金属氧化物、真珠光泽颜料等。特别是在黑色油墨中,优选炭黑。作为炭黑,可以举出炉黑、热灯黑、乙炔黑、槽法炭黑等。
作为有机颜料的具体例,可以举出:偶氮色淀颜料、不溶性单偶氮颜料、不溶性双偶氮颜料、螯合物偶氮颜料等偶氮颜料类;酞菁颜料、苝颜料、紫环酮(perinone)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、二酮吡咯并吡咯颜料、苯并咪唑酮颜料、士林颜料等多环式颜料类等。
色相没有特别限定,可以使用白色、黑色、灰色等无彩色颜料;黄色、品红、青色、蓝色、红色、橙色、绿色等有彩色颜料的任意种。
作为优选的有机颜料的具体例,可以举出选自C.I.颜料黄13、17、74、83、93、97、109、110、120、128、138、139、151、154、155、174、180;C.I.颜料红48、57:1、122、146、150、176、184、185、188、202、254;C.I.颜料橙;C.I.颜料紫19、23;C.I.颜料蓝15、15:1、15:2、15:3、15:4、16、60;C.I.颜料绿7、36等中的1种以上。
作为体质颜料,可以举出例如:二氧化硅、碳酸钙、滑石等。
上述的颜料可以单独使用或将2种以上混合而使用。
在水性油墨中,颜料可以以自分散型颜料、用聚合物分散剂分散的颜料、或含有颜料的聚合物颗粒的形态含有。
(疏水性染料)
疏水性染料优选能够在聚合物颗粒中含有的染料。作为疏水性染料,可以举出油溶性染料、分散染料等,这些染料中,优选油溶性染料。
从使疏水性染料在水不溶性聚合物颗粒中有效地含有的观点考虑,疏水性染料优选相对于在水分散体的制造时所使用的有机溶剂的溶解度优选为2g/L以上、更优选为20~500g/L的染料。
油溶性染料没有特别限定,从耐水性的观点考虑,可以举出例如:C.I.溶剂黑3、7、27、29、34、45;C.I.溶剂黄14、16、29、56、82、83:1;C.I.溶剂红1、3、8、18、24、27、43、49、51、72、73;C.I.溶剂紫3;C.I.溶剂蓝2、4、11、44、64、70;C.I.溶剂绿3、7、7;C.I.溶剂橙2等,此外,可以使用将水溶性染料进行了油溶化的染料。
在这些颜料中,优选作为黄色的C.I.溶剂黄29和30、作为青色的C.I.溶剂蓝70、作为品红的C.I.溶剂红18和49、作为黑色的C.I.溶剂黑3、7和苯胺黑系的黑色染料。
上述的着色剂可以单独使用或将2种以上组合而使用。
[着色剂分散聚合物(Ia)]
作为用于使着色剂分散的着色剂分散聚合物(Ia),从提高着色剂的分散性、印刷物的耐擦拭性的观点考虑,可以举出:聚酯树脂和聚氨酯树脂等缩合系树脂;通过乙烯基单体(乙烯基化合物、1,1-亚乙烯基化合物、1,2-亚乙烯基化合物)的加聚而得到的乙烯基系树脂等。其中,优选选自聚酯树脂和乙烯基系树脂中的至少1种,更优选聚酯树脂。着色剂分散聚合物(Ia)既可以使用适当合成的物质,也可以使用市售品。
着色剂分散聚合物(Ia)优选以水分散体的形式使用。
(聚酯树脂)
聚酯树脂作为着色剂分散聚合物(Ia),可以在上述的水性组合物中含有而使用。
聚酯树脂如上所述将醇成分和羧酸成分进行缩聚而得到。聚酯树脂的水分散体根据需要可以含有表面活性剂那样的分散剂。
聚酯树脂的水分散体可以通过如下方法得到:将聚酯树脂添加于水性介质而利用分散机等进行分散处理的方法;在聚酯树脂中缓慢地添加水性介质而进行转相乳化的方法等。其中,从生产率和聚合物颗粒的分散稳定性的观点考虑,优选转相乳化法。作为转相乳化法,可以举出例如日本特开2016-222896号公报中记载的方法,优选如下方法:首先,将聚酯树脂溶解于有机溶剂之后,添加水性介质而进行转相,之后,除去有机溶剂。
(乙烯基系树脂)
乙烯基系树脂优选具有选自来自离子性单体的结构单元、来自疏水性单体的结构单元和来自亲水性非离子性单体(以下,也称为“非离子性单体”)的结构单元中的1种以上,这些结构单元中,更优选具有2种以上。可以举出例如:离子性单体和疏水性单体的组合、离子性单体、疏水性单体和非离子性单体的组合。
乙烯基系树脂例如可以通过利用公知的方法将含有离子性单体、疏水性单体和非离子性单体的单体混合物加聚而得到。
水性油墨中所使用的乙烯基系树脂优选为含有来自离子性单体的结构单元和来自疏水性单体的结构单元的乙烯基系树脂,上述离子性单体为选自丙烯酸和甲基丙烯酸中的1种以上,上述疏水性单体为选自来自脂肪族醇的具有烃基的(甲基)丙烯酸酯、含芳香族基团的单体和苯乙烯系大分子单体中的1种以上,更优选为进一步含有来自非离子性单体的结构单元的乙烯基系树脂。
从提高着色剂的分散性、印刷物的耐擦拭性的观点考虑,乙烯基系树脂的重均分子量优选为5,000以上,更优选为10,000以上,进一步优选为30,000以上,而且,优选为100,000以下,更优选为80,000以下,进一步优选为60,000以下。
从提高分散性的观点考虑,乙烯基系树脂的酸值优选为50mg KOH/g以上,更优选为100mg KOH/g以上,进一步优选为150mg KOH/g以上。
作为乙烯基系树脂的市售品,可以举出例如:“Aron AC-10SL”(东亚合成株式会社制造)等聚丙烯酸、“Joncryl 67”、“Joncryl 611”、“Joncryl 678”、“Joncryl 680”、“Joncryl 690”、“Joncryl 819”(以上,BASF日本株式会社制造)等苯乙烯-丙烯酸树脂等。
乙烯基系树脂的重均分子量、酸值可以通过实施例中记载的方法进行测定。
[定影助剂聚合物(Ib)]
本发明中所使用的水性油墨可以含有用于使着色剂定影于记录介质的定影助剂聚合物(Ib)。
定影助剂聚合物(Ib)优选以不含着色剂的聚合物颗粒的形式使用。作为其成分,可以举出:聚氨酯树脂和聚酯树脂等缩合系树脂;丙烯酸系树脂、苯乙烯系树脂、苯乙烯-丙烯酸系树脂、丁二烯系树脂、苯乙烯-丁二烯系树脂、氯乙烯系树脂、醋酸乙烯酯系树脂和丙烯酸有机硅系树脂等乙烯基系树脂。其中,从提高印刷物的耐擦拭性、基材密合性的观点考虑,优选聚酯树脂和丙烯酸系树脂,更优选聚酯树脂。
另外,从提高水性油墨的生产率的观点考虑,定影助剂聚合物(Ib)优选以含有聚合物颗粒的水分散体的形式使用。定影助剂聚合物(Ib)既可以使用适当合成的物质,也可以使用市售品。
作为定影助剂聚合物(Ib)的市售品,可以举出例如:Unitika株式会社制造的“ELITEL KA”系列、“ELITEL KZA”系列等聚酯树脂、大成精密化学株式会社制造的“WBR”系列等聚氨酯树脂、DSM Coating Resins公司制造的“Neocryl A-1127”、BASF日本株式会社制造的“Joncryl”系列等丙烯酸树脂、日本A&L株式会社制造的“SR”系列等苯乙烯-丁二烯树脂、以及日信化学工业株式会社制造的“VINYBLAN”系列等氯乙烯系树脂等。
从提高印刷物的耐擦拭性的观点考虑,定影助剂聚合物(Ib)的重均分子量优选为10,000以上,更优选为15,000以上,而且,优选为100,000以下,更优选为50,000以下。
从油墨的保存稳定性考虑,含有定影助剂聚合物(Ib)颗粒的水性组合物中或油墨中的定影助剂聚合物(Ib)颗粒的平均粒径优选为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。
定影助剂聚合物(Ib)的重均分子量和平均粒径可以通过实施例中记载的方法进行测定。
从油墨的分散稳定性和喷出稳定性的观点考虑,水性油墨优选含有着色剂、特别是含有颜料的水不溶性聚合物颗粒(以下,也简称为“含颜料的聚合物颗粒”)。含颜料的聚合物颗粒利用颜料和水不溶性聚合物形成颗粒即可。
(含颜料的聚合物颗粒的制造)
含有颜料的聚合物颗粒能够优选以水分散体的形式通过具有下述的工序1和工序2的方法而有效地制造。
工序1:将含有颜料和聚合物、进一步含有有机溶剂和水的混合物进行分散处理而得到含颜料的聚合物颗粒的分散体的工序,
工序2:从工序1中得到的含颜料的聚合物颗粒的分散体中除去有机溶剂,得到含颜料的聚合物颗粒的水分散体的工序。
其中,作为用于使颜料分散的颜料分散聚合物,如上所述,优选选自聚酯树脂和乙烯基系树脂中的至少1种,更优选聚酯树脂。以下,作为颜料分散聚合物,对使用聚酯树脂的情况进行说明,但乙烯基系树脂的情况也同样。
在工序1中,优选如下方法:首先,使聚酯树脂溶解于有机溶剂,接着,在该有机溶剂溶液中加入颜料、水和根据需要的中和剂、表面活性剂等而混合,得到水包油型的分散体。对溶解聚酯树脂的有机溶剂没有限制,优选酮类、醚类、酯类、碳原子数1以上3以下的脂肪族醇等,更优选酮类。在用溶液聚合法合成聚酯树脂的情况下,可以直接使用聚合中使用的溶剂。
聚酯树脂具有酸基的情况下,可以使用中和剂将该酸基进行中和。中和剂可以举出氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾、氨、各种胺等碱,优选为氢氧化钠。另外,可以将聚酯树脂预先进行中和。
从聚酯树脂在水介质中的分散稳定性的观点考虑,相对于聚酯树脂中的酸基的中和剂的使用当量(摩尔%)优选为10摩尔%以上,更优选为20摩尔%以上,进一步优选为30摩尔%以上,而且,优选为300摩尔%以下,更优选为200摩尔%以下,进一步优选为150摩尔%以下。
需要说明的是,中和剂的使用当量(摩尔%)可以利用以下的式子求出。中和剂的使用当量在100摩尔%以下的情况下,与中和度同义,在以下的式子中中和剂的使用当量超过100摩尔%的情况下,是指:中和剂相对于树脂的酸基为过剩,此时的聚酯PA的中和度看作100摩尔%。
中和剂的使用当量(摩尔%)=[{中和剂的添加质量(g)/中和剂的当量}/[{聚酯PA的酸值(mg KOH/g)×聚酯PA的质量(g)}/(56×1000)]]×100
对工序1中的分散方法没有特别限制。也可以仅通过主分散将含颜料的聚合物颗粒的平均粒径微粒化至所期望的粒径,优选进行预分散之后,进一步施加剪切应力而进行主分散,将含颜料的聚合物颗粒的平均粒径控制成为所期望的粒径。
进行预分散的装置优选锚固翼、分散翼等通常所使用的混合搅拌装置,其中,优选高速搅拌混合装置。
赋予主分散的剪切应力的装置可以举出例如:辊磨机、捏合机等混炼机、微射流均质机(Microfluidizer)(Microfluidics公司制造、商品名)等高压均质机、涂料振动器、玻珠研磨机等介质型分散机。这些装置也可以组合多个。这些装置中,优选高压均质机。
从将含颜料的聚合物颗粒进行小粒径化的观点和分散处理效率的观点考虑,分散压力优选为50MPa以上,更优选为100MPa以上,进一步优选为120MPa以上,而且,优选为250MPa以下,更优选为200MPa以下。
在工序2中,优选含有工序1中得到的含颜料的聚合物颗粒的水分散体中的有机溶剂实质上被除去,但只要不损害本发明的目的,也可以残存。
含颜料的聚合物颗粒的水分散体为含有颜料的聚酯系树脂颗粒分散于以水为主介质的水介质中的水分散体。
其中,作为该颗粒的形态,例如包含在该聚合物中内包有颜料的颗粒形态、在该聚合物中均匀地分散有颜料的颗粒形态、在该聚合物颗粒表面露出有颜料的颗粒形态等,也包含它们的混合物。
从提高印刷物的耐擦拭性的观点考虑,含颜料的聚合物颗粒的平均粒径优选为40nm以上,更优选为50nm以上,进一步优选为60nm以上,而且,优选为400nm以下,更优选为250nm以下,进一步优选为200nm以下,更进一步优选为170nm以下。
含颜料的聚合物颗粒的平均粒径可以通过实施例中记载的方法进行测定。
(水性油墨的任意成分)
水性油墨可以含有着色剂、着色剂分散聚合物(Ia),进一步根据需要含有定影助剂聚合物(Ib)、有机溶剂。作为有机溶剂,优选上述的水性组合物中所使用的水溶性有机溶剂中举出的有机溶剂。另外,水性油墨可以含有保湿剂、湿润剂、浸透剂、表面活性剂、粘度调整剂、消泡剂、防腐剂、防霉剂、防锈剂等各种添加剂,作为任意成分。
水性油墨可以通过将着色剂、着色剂分散聚合物(Ia)、水、根据需要的中和剂、表面活性剂、有机溶剂等进行混合、搅拌而得到。
在水性油墨含有含颜料的聚合物颗粒的情况下,可以预先将颜料和颜料分散聚合物进行分散处理而得到含颜料的聚合物颗粒的分散体之后,配合到油墨中。
(水性油墨的各成分的含量)
水性油墨的各成分的含量如下所述。
从印刷物的印字浓度的观点考虑,在油墨中,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,从提高印刷物的耐擦拭性的观点考虑,优选为15质量%以下,更优选为10质量%以下,进一步优选为8质量%以下,更进一步优选为6质量%以下。
需要说明的是,在水性油墨含有颜料分散聚合物(Ia)和定影助剂聚合物(Ib)的情况下,树脂I的含量为颜料分散聚合物(Ia)和定影助剂聚合物(Ib)的合计量。
从提高印刷物的耐擦拭性的观点考虑,在油墨中,水的含量优选为30质量%以上,更优选为40质量%以上,进一步优选为50质量%以上,而且,优选为80质量%以下,更优选为75质量%以下,进一步优选为70质量%以下。
水性油墨含有有机溶剂的情况下,从提高油墨的喷出性、印刷物的耐擦拭性的观点考虑,在油墨中,有机溶剂的含量优选为5质量%以上,更优选为10质量%以上,进一步优选为20质量%以上,而且,优选为60质量%以下,更优选为50质量%以下,进一步优选为40质量%以下。
[喷墨记录方法]
在本发明的喷墨记录方法中,在记录介质表面使碳化二亚胺化合物和聚酯树脂进行交联反应,在记录介质表面形成坚固的被膜,提高印刷物的耐擦拭性。
从提高印刷物的耐擦拭性的观点考虑,本发明的喷墨记录方法具有下述工序1和工序2。
工序1:将碳化二亚胺化合物、聚酯树脂、着色剂和水利用喷墨方式喷出至记录介质表面,得到记录图像的工序;
工序2:将工序1中得到的记录图像以50℃以上200℃以下的温度进行加热处理的工序。
作为利用喷墨记录方式喷出至记录介质表面的水性组合物,可以举出:从1个喷出头喷出的第一方式的水性组合物(含有碳化二亚胺化合物、聚酯树脂和水的水性组合物)、以及从2个喷出头分别喷出的第二方式的水性组合物的组合(含有碳化二亚胺化合物和水的水性组合物a以及含有聚酯树脂和水的水性组合物b的组合)。使用第二方式的水性组合物的组合的情况下,在记录介质表面混合各自的水性组合物a和b。在任意方式中,作为水性组合物,可以使用含有着色剂的水性油墨。
(工序1)
工序1为将碳化二亚胺化合物、聚酯树脂、着色剂和水利用喷墨方式喷出至记录介质表面,得到记录图像的工序。
工序1优选包含将水性油墨利用喷墨方式喷出至记录介质的工序1a、和将水性组合物利用喷墨方式喷出至记录介质的工序1b,更优选将工序1a在工序1b之前或与工序1b同时进行,进一步优选将工序1a在工序1b之前进行。
通过将工序1a在工序1b之前进行,可以更有效地得到耐擦拭性优异的印刷物。该情况下,关于将水性油墨赋予给记录介质后至将水性组合物赋予给记录介质的时间,没有特别限制。
着色剂可以包含在水性油墨中,碳化二亚胺化合物可以包含在水性油墨和水性组合物的至少一者中,聚酯树脂可以包含在水性油墨和水性组合物的至少一者中。在这些组合中,优选含有碳化二亚胺化合物的水性组合物和含有聚酯树脂的水性油墨的组合、以及含有碳化二亚胺化合物和聚酯树脂的水性组合物和水性油墨的组合。
作为喷出水性组合物和水性油墨的喷墨方式,从喷出性的观点考虑,优选压电方式。
从提高印刷物的耐擦拭性的观点考虑,相对于记录介质的水性组合物的赋予量以固体成分计,优选为0.1g/m2以上,更优选为0.75g/m2以上,进一步优选为1.5g/m2以上,而且,优选为5.0g/m2以下,更优选为3.5g/m2以下,进一步优选为2.0g/m2以下。
从提高印刷物的耐擦拭性的观点考虑,相对于记录介质的水性油墨的赋予量以固体成分计,优选为0.5g/m2以上,更优选为1.5g/m2以上,进一步优选为2.0g/m2以上,而且,优选为10g/m2以下,更优选为7.5g/m2以下,进一步优选为5.0g/m2以下。
(工序2)
工序2为将工序1中得到的记录图像以50℃以上200℃以下的温度进行加热处理的工序。由此,能够形成坚固的油墨被膜。交联反应优选对形成有记录图像的记录介质进行加热处理。
对加热处理方法没有特别限制,可以举出:(i)在记录图像的表面赋予热风而进行加热的方法;(ii)将加热器接近于记录图像的表面而进行加热的方法;(iii)使加热器接触与记录图像形成面相反侧的面而进行加热的方法;(iv)在常压或高压下利用使用高温蒸气的蒸气养生进行加热的方法等。
加热温度优选为90℃以上,更优选为100℃以上,进一步优选为110℃以上,而且,优选为200℃以下,更优选为170℃以下,进一步优选为150℃以下。记录介质为收缩膜的情况下,也可以在将收缩膜安装于贴附对象物的状态下进行加热,在一个工序中同时进行记录图像的交联反应和膜的收缩引起的贴附。
加热时间优选为1分钟以上,更优选为3分钟以上,进一步优选为5分钟以上,而且,优选为30分钟以下,更优选为20分钟以下,进一步优选为15分钟以下。
进一步而言,在进行工序2之前,优选具有将工序1中得到的记录图像进行干燥的干燥工序。由于在干燥工序中进行碳化二亚胺化合物与聚酯树脂以及其它的树脂的交联反应,因此,可以阶段性且有效地进行记录图像的交联。
干燥温度优选为30℃以上,更优选为40℃以上,而且,优选低于100℃,更优选为80℃以下,进一步优选为60℃以下。干燥温度为50℃以上的情况下,该干燥处理会兼作上述的加热处理。
干燥时间优选为1分钟以上,更优选为2分钟以上,而且,优选为20分钟以下,更优选为10分钟以下,进一步优选为5分钟以下。
本发明的喷墨记录方法中所使用的记录介质没有特别限制。
作为记录介质,可以举出:高吸水性的普通纸、低吸水性的涂布纸、树脂膜,从面向商业印刷或产业印刷的观点考虑,优选低吸水性的涂布纸和树脂膜,更优选低吸水性的树脂膜。
记录介质的“低吸水性”为包含水和/或油墨的低吸水性和非吸水性的概念,低吸水性可以用纯水的吸水性进行评价。更具体而言,是指:记录介质与纯水的接触时间100m秒时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。
作为涂布纸,可以举出通用光泽纸、多色泡沫光泽纸等。
作为树脂膜,优选为选自聚酯膜、聚氯乙烯膜、聚丙烯膜和聚乙烯膜中的至少1种。可以对形成该树脂膜的记录图像的表面进行电晕处理。
作为树脂膜的市售品,可以举出:LUMIRROR T60(东丽株式会社制造、聚酯)、PVC80B P(LINTEC株式会社制造、氯乙烯)、KINATH KEE70CA(LINTEC株式会社制造、聚乙烯)、YUPO SG90 PAT1(LINTEC株式会社制造、聚丙烯)、FOR、FOA(以上,FUTAMURA化学株式会社制造、聚丙烯)、BONYL RX(兴人薄膜&化学株式会社制造、尼龙)、Emblem ONBC(Unitika株式会社制造、尼龙)等。
作为通过加热而收缩的收缩膜,可以举出由选自聚酯系树脂;聚苯乙烯、苯乙烯-丁二烯共聚物等苯乙烯系树脂;聚乳酸;聚乙烯、聚丙烯等烯烃系树脂;氯乙烯系树脂等热塑性树脂中的1种以上的混合物等构成的膜、以及它们的叠层膜。
作为收缩膜的市售品,可以举出:SpaceClean S7042(东洋纺株式会社制造)、DXL系列、HISHIPET系列、PLABIO、HybrexDL(以上,三菱化学株式会社制造)、Bonset系列(C.I.TAKIRON株式会社制造)、Fancy wrap PET系列(郡是株式会社制造)等。
实施例
在以下的制造例、制备例、实施例和比较例中,只要没有特殊说明,“份”和“%”为“质量份”和“质量%”。树脂等的物性的测定利用以下的方法进行。
<聚酯树脂的物性测定>
(1)聚酯树脂的酸值
按照JIS K 0070:1992所记载的中和滴定法进行测定。其中,仅测定溶剂,从乙醇和乙醚的混合溶剂变更为丙酮和甲苯的混合溶剂[丙酮:甲苯=1:1(容量比)]。
(2)聚酯树脂的软化点
使用流动试验仪“CFT-500D”(株式会社岛津制作所制造),一边将1g的试样以升温速度6℃/min进行加热,一边利用柱塞给予1.96MPa的载重,从直径1mm、长度1mm的喷嘴挤出。对于温度,标绘流动试验仪的柱塞下降量,将试样的半量流出的温度设为软化点。
(3)聚酯树脂的玻璃化转变温度
使用差示扫描量热计(Perkin Elmer公司制造、商品名:Pyris 6 DSC),在铝盘中计量试样5mg,升温至200℃,从该温度以降温速度10℃/min冷却至0℃,接着将试样以升温速度10℃/min进行升温。将吸热的最大峰温度以下的基线的延长线与表示从峰的上升部分至峰的顶点的最大倾斜的切线的交点的温度设为玻璃化转变温。
需要说明的是,在水分散体的情况下,将使用东京理化器械株式会社制造的冻结干燥机“FDU-2100”、使水分散体在-10℃冻结干燥9小时后的水分散体作为试样。
(4)聚酯树脂的重均分子量(Mw)
(i)试样溶液的制备
将以浓度成为0.5g/100mL的方式使聚酯树脂溶解于氯仿而得到的溶液使用孔隙尺寸2μm的氟树脂过滤器(住友电气工业株式会社制造、商品名:FP-200)进行过滤,从而除去不溶解成分,作为试样溶液。
(ii)重均分子量的测定
利用凝胶浸透色谱法,在以下的条件下进行测定。
·测定装置:东曹株式会社制造、“CO-8010”
·分析柱:东曹株式会社制造、“GMHXL”+“G3000HXL”
·将作为溶解液的四氢呋喃以1mL/min的流速流动,在40℃的恒温槽中使柱稳定。向其中注入试样溶液100μL而进行测定。
·对于试样的重均分子量,将多种单分散聚苯乙烯[东曹株式会社制造的单分散聚苯乙烯;2.63×103、2.06×104、1.02×105(重均分子量(Mw))、GL Sciences株式会社制造的单分散聚苯乙烯;2.10×103、7.00×103、5.04×104(重均分子量(Mw))]作为标准试样,基于预先制成的标准曲线算出。
<苯乙烯-丙烯酸系树脂的物性测定>
(1)苯乙烯-丙烯酸系树脂的重均分子量(Mw)
在N,N-二甲基甲酰胺中,将以分别成为60mmol/L和50mmol/L的浓度的方式溶解有磷酸和溴化锂的液体作为洗提液,利用凝胶浸透色谱法[东曹株式会社制造GPC装置(HLC-8320GPC)、东曹株式会社制造柱(TSKgel SuperAWM-H、TSKgel SuperAW3000、TSKgelguardcolum Super AW-H)、流速:0.5mL/min],使用作为标准物质的分子量已知的单分散聚苯乙烯试剂盒[PStQuick B(F-550、F-80、F-10、F-1、A-1000)、PStQuick C(F-288、F-40、F-4、A-5000、A-500)、东曹株式会社制造]进行测定。
测定样品使用如下物质:在玻璃瓶中将树脂0.1g与上述洗提液10mL混合,在25℃利用磁力搅拌器搅拌10小时,利用注射器过滤器(DISMIC-13HP PTFE 0.2μm、Advantech株式会社制造)进行过滤,使用过滤后的物质。
(2)苯乙烯-丙烯酸系树脂的酸值
在电位差自动滴定装置(京都电子工业株式会社制造、电动滴定管、型号:APB-610)中将聚合物溶解于混合有甲苯和丙酮(2:1)的滴定溶剂中,利用电位差滴定法用0.1N氢氧化钾/乙醇溶液进行滴定,将滴定曲线上的拐点设为终点。由直至氢氧化钾溶液的终点的滴定量算出酸值。
<其它>
(1)颜料水分散体的固体成分浓度
在30ml的聚丙烯制容器(内径40mm、高度30mm)中量取在干燥器中进行了恒量化的硫酸钠10.0g,向这里添加试样1.0g,进行混合,混合之后,称量该混合物,在105℃维持2小时,除去挥发成分,进一步在干燥器内放置15分钟,测定挥发成分除去后的该混合物的质量。将由挥发成分除去后的混合物的质量减去了硫酸钠的质量所得到的质量作为挥发成分除去后的试样的固体成分,用挥发成分除去前的试样的质量除,设为固体成分浓度(%)。
(2)含颜料的聚合物颗粒和不含颜料的聚合物颗粒的平均粒径
使用激光颗粒分析系统“ELS-8000”(大塚电子株式会社制造)进行累积量分析并测定。使用以测定的颗粒的浓度成为约5×10-3重量%的方式用水稀释而得到的分散液。测定条件为:温度25℃、入射光和检测器的角度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),将得到的累积量平均粒径设为含颜料的聚合物颗粒、聚合物颗粒的平均粒径。
制造例1~2(聚酯树脂P-1~P-2的制造)
将原料单体(醇成分和羧酸成分)、酯化催化剂、酯化助催化剂以表1所示的比例混合,放入装备有温度计、搅拌装置、流下式冷凝器和氮导入管的内容积10L的四口烧瓶中,在氮气氛下使用罩式加热器,在210℃进行10小时反应之后,进一步以-8.3kPa(G)反应至软化点达到表1所示的温度,得到聚酯树脂P-1和P-2。将得到的聚酯树脂的物性示于表1。
[表1]
表1
*1:表示将醇成分的总量设为100摩尔份时的摩尔份。
*2:聚氧亚丙基(2.2)-2,2-双(4-羟基苯基)丙烷
制备例A1(含颜料的聚酯树脂颗粒的水分散体的制备)
(1)工序1(颜料分散工序)
在内容积2L的容器内,在甲乙酮(MEK)198.6g中溶解聚酯树脂P-1 66.7g,其中以中和聚酯树脂P-1的酸值的85摩尔%的方式加入5N氢氧化钠水溶液。进一步用30分钟滴加离子交换水390.5g,在10℃以上15℃以下使用分散翼,以1,500r/min进行15分钟搅拌混合。
接着,加入炭黑(Cabot公司制造、Monarch717)100g,在10℃以上15℃以下使用分散翼,以6,500r/min搅拌混合2小时,得到预分散体。
将得到的预分散体用200网眼过滤,添加离子交换水36.1g而稀释之后,使用微射流均质机(Microfluidics公司制造、高压均质机“M-110EH-30XP”),以150MPa的压力进行分散处理15道次,得到含颜料的聚酯树脂颗粒的水分散液。
(2)工序2(浓缩工序)
将工序1得到的颜料水分散液总量放入2L茄形烧瓶中,以固体成分浓度达到15%的方式添加离子交换水,使用旋转式蒸馏装置(东京理化器械株式会社制造、“旋转式蒸发器N-1000S”),以转速50r/min,在调整为32℃的温浴中,以0.09MPa(abs)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(abs),浓缩至固体成分浓度达到25%,得到浓缩物。
将得到的浓缩物投入500mL角转子中,使用高速冷却离心机(日立工机株式会社制造、“himac CR22G”、设定温度20℃),以3,660r/min离心分离20分钟后,将液层部分用孔径5μm的膜滤器(Sartorius公司制造、“Minisart”)过滤,以固体成分浓度成为22%的方式用水稀释,得到含颜料的聚酯树脂颗粒的水分散体1。
得到的含颜料的聚酯树脂颗粒的平均粒径为97nm。
制备例A2~A6(含颜料的聚酯树脂颗粒的水分散体2~6的制备)
在制备例A1中,除变更聚酯树脂和颜料之外,与制备例A1同样地操作,得到含颜料的聚酯树脂颗粒的水分散体2~6。将结果示于表2。
制备例A7(含颜料的苯乙烯-丙烯酸系树脂颗粒的水分散体7的制备)
将炭黑(Cabot公司制造、Monarch717)150份和作为聚合物分散剂的苯乙烯-丙烯酸系树脂(BASF公司制造、Joncryl 690、氢氧化钠60%中和品、重均分子量16500、酸值240mg KOH/g)的水溶液以固体成分计混合45份,使用氧化锆珠进行分散处理,得到固体成分浓度为19.5%的水分散液7。将结果示于表2。
制备例A8(含颜料的苯乙烯-丙烯酸系树脂颗粒的水分散体8的制备)
在制备例A7中,将炭黑变更为C.I.颜料蓝15:3(大日精化工业株式会社制造、CHROMOFINE BLUE(CFB)6338JC),除此之外,与制备例A7同样地操作,得到水分散体8。将结果示于表2。
[表2]
表2
*苯乙烯-丙烯酸系树脂:Joncryl 690(BASF公司制造、酸值240mgKOH/g)
制备例B1~B9(水性油墨1~9的制备)
将制备例A1~A8中得到的水分散体1~8、市售的颜料水分散体、有机溶剂、表面活性剂和离子交换水以表3所示的方式配合(以总量计为100%),得到水性油墨1~9。需要说明的是,表3中的颜料水分散体的配合量为固体成分量。
[表3]
表3
表3中的颜料水分散体、有机溶剂、表面活性剂的详细如下所述。
·SDP100:自分散型炭黑水分散体、Sensient公司制造、SENSIJET BLACK SDP100
·PG:丙二醇(富士胶片和光纯药株式会社制造)
·BDG:二乙二醇单丁基醚(富士胶片和光纯药株式会社制造)
·KF6011:亚烷基二醇改性聚二甲基硅氧烷(商品名“KF-6011”、信越化学工业株式会社制造、非离子性表面活性剂)
制备例B10(水性油墨10的制备)
将市售的佳能株式会社制造、青色染料油墨、XKI-N11XLC设为水性油墨10。
制备例C1(不含颜料的聚酯树脂P-2乳液的制造)
在装备有氮导入管、回流冷却管、搅拌器和热电偶的四口烧瓶中放入聚酯树脂P-21700g和甲乙酮(MEK)1700g,在60℃溶解于MEK。之后,冷却至25℃。
接着,添加作为中和剂的5%氢氧化钠水溶液408g,在25℃搅拌下加入去离子水5100g,得到不含颜料的聚酯树脂颗粒的分散液。
将得到的分散液放入四口烧瓶中,一边进行搅拌,一边保持在60℃并减压,蒸馏除去MEK和水。
冷却至室温后,以固体成分浓度成为30%的方式加入离子交换水,用200网眼的金属网过滤,得到不含颜料的聚酯树脂P-2乳液。
得到的聚酯树脂颗粒的平均粒径为87nm。
制备例D1~D4(水性组合物1~4的制备)
将表4所示的碳化二亚胺化合物、制备例C1中得到的聚酯树脂P-2乳液、另外制备的Joncryl 690的乳液、有机溶剂、表面活性剂和离子交换水以表4所示的方式配合(以总量计为100%),得到水性组合物1~4。
需要说明的是,表4中的碳化二亚胺化合物、聚酯树脂P-2乳液、Joncryl 690的乳液的配合量为固体成分量。
[表4]
表4
表4中的碳化二亚胺化合物等的详细内容如下所述。
·Carbodilite E-02:聚碳化二亚胺(外观:乳液、碳化二亚胺基当量445、有效成分40%、日清纺化学株式会社制造、商品名)
·Carbodilite V-04:聚碳化二亚胺(外观:水溶液、碳化二亚胺基当量335、有效成分40%、日清纺化学株式会社制造、商品名)
·Joncryl 690乳液:将Joncryl 690(BASF公司制造、苯乙烯-丙烯酸系树脂、重均分子量16500、酸值240mg KOH/g)利用氢氧化钠将酸值的60%进行了中和的水性乳液(固体成分浓度20%)
·PG:丙二醇(富士胶片和光纯药株式会社制造)
·KF6011:亚烷基二醇改性聚二甲基硅氧烷(商品名“KF-6011”、信越化学工业株式会社制造、非离子性表面活性剂)
实施例1~15和比较例1~4(利用油墨组件的记录)
将表4和5所示的水性组合物和表3所示的水性油墨的组合的油墨组件装填于喷墨打印机(株式会社理光制造、IPSiO SG2010L),使用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜(东丽株式会社制造、LUMIRROR(注册商标)T60)作为记录介质,进行10cm×10cm的实地印字。
在实施例1~5、11~15和比较例2~4中,将水性组合物和水性油墨的2种液体装填于喷墨打印机,从2个喷墨头以相同的液滴尺寸喷出,在记录介质上以两者混合的方式进行印字。
在实施例6~10中,将水性组合物和水性油墨以质量比1:1混合,制备含有碳化二亚胺化合物、聚酯树脂、颜料和水的水性油墨,准备另一个相同组成的水性油墨,将2种油墨装填于喷墨打印机,从2个喷墨头以相同的液滴尺寸喷出而进行印字。
就比较例1而言,准备2种相同组成的水性油墨,与实施例6~10同样地从2个喷墨头以相同的液滴尺寸喷出而进行印字。
之后,将得到的印字物在常压下以60℃干燥10分钟,在120℃加热处理10分钟后,在室温下放置10小时而进行干燥,利用下述的方法评价印刷物的耐擦拭性。
需要说明的是,就水性组合物的赋予量而言,相对于100%浓度的实地图像,每1m2以固体成分计为0.2~1.2g,就油墨的赋予量而言,相对于100%浓度的实地图像,每1m2以固体成分计为1.0~2.0g。
[耐擦拭性的评价]
对得到的印刷物的印刷面,使100%乙醇渗入纤维素制无纺布(旭化成纤维株式会社制造、BEMCOT(注册商标)M3-II),施加100g/cm2的载重擦拭得到的印刷物的印刷面,通过目视观察印刷面表面和无纺布的状态,测量在纤维素制无纺布中直至颜色移动的擦拭次数。
如果耐擦拭性(擦拭次数)为5次以上,则耐擦拭性充分。
[表5]
*1:将水性油墨和水性组合物以1:1事先混合而作为1个液装填在打印机之后,从头喷出而进行印字。
实施例1~5和11为第二方式的例子,实施例6~10和12~15为第一方式的例子。
由表5可知:利用使用碳化二亚胺化合物和聚酯树脂的水性组合物、油墨组件、喷墨记录方法,能够得到耐擦拭性优异的印刷物。另一方面,可知:在不使用碳化二亚胺化合物或聚酯树脂的比较例中,无法得到耐擦拭性优异的印刷物。
工业上的可利用性
利用使用本发明的水性组合物的油墨组件、喷墨记录方法,即使在对非吸水性记录介质或具有收缩性的记录介质进行印刷的情况下,也能够得到耐擦拭性优异的印刷物。
Claims (15)
1.一种喷墨记录用水性组合物,其特征在于:
含有碳化二亚胺化合物、聚酯树脂和水。
2.如权利要求1所述的喷墨记录用水性组合物,其特征在于:
聚酯树脂的酸值为5mg KOH/g以上70mg KOH/g以下。
3.如权利要求1或2所述的喷墨记录用水性组合物,其特征在于:
还含有着色剂。
4.如权利要求1~3中任一项所述的喷墨记录用水性组合物,其特征在于:
聚酯树脂含有来自羧酸的结构单元,羧酸成分包含选自芳香族二羧酸和脂肪族二羧酸中的1种以上。
5.如权利要求1~4中任一项所述的喷墨记录用水性组合物,其特征在于:
聚酯树脂含有来自醇成分的结构单元,醇成分包含芳香族二醇。
6.如权利要求1~5中任一项所述的喷墨记录用水性组合物,其特征在于:
聚酯树脂的重均分子量为5,000以上100,000以下。
7.如权利要求1~6中任一项所述的喷墨记录用水性组合物,其特征在于:
聚酯树脂的玻璃化转变温度为50℃以上90℃以下。
8.如权利要求1~7中任一项所述的喷墨记录用水性组合物,其特征在于:
聚酯树脂的含量为0.5质量%以上25质量%以下。
9.如权利要求1~8中任一项所述的喷墨记录用水性组合物,其特征在于:
碳化二亚胺化合物相对于聚酯树脂的质量比以碳化二亚胺化合物/聚酯树脂计为0.01以上0.5以下。
10.一种喷墨记录用油墨组件,其特征在于:
作为水性组合物,包含含有碳化二亚胺化合物和水的水性组合物a以及含有聚酯树脂和水的水性组合物b。
11.一种喷墨记录用油墨组件,其特征在于:
包含权利要求1~9中任一项所述的喷墨记录用水性组合物和含有着色剂的水性油墨。
12.如权利要求11所述的喷墨记录用油墨组件,其特征在于:
含有着色剂的水性油墨的色相为2种以上。
13.一种喷墨记录方法,其特征在于:
具有下述工序1和工序2,
工序1:将碳化二亚胺化合物、聚酯树脂、着色剂和水利用喷墨方式喷出至记录介质表面,得到记录图像的工序,
工序2:将工序1中得到的记录图像以50℃以上200℃以下的温度进行加热处理的工序。
14.权利要求1~9中任一项所述的水性组合物在喷墨记录中的用途。
15.权利要求10~12中任一项所述的油墨组件在喷墨记录中的用途。
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