JP2004256726A - 白色顔料インク組成物 - Google Patents

Abstract

【課題】インクジェット用白色インクとしては、耐候性のよい二酸化チタン顔料を用いることが好ましいが、比重の大きな二酸化チタン顔料ではすぐに沈降してしまい、貯蔵性に大きな問題があった。本発明の目的は、二酸化チタン顔料を用いた貯蔵安定性のよいインクジェット用白色インクを提供すること。
【解決手段】（Ａ）二酸化チタン顔料１００重量部に対して（Ｂ）微粒子硫酸バリウム１０〜１００重量部及び（Ｃ）水性有機樹脂１〜５０重量部（固形分）を含有してなることを特徴とするインクジェット用白色インク組成物。
【選択図】なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、分散安定性に優れたインクジェット用白色顔料インク組成物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術およびその課題】
従来プリンターなどにおけるインクジェット方式の記録機器には、赤、青、黄の３色又はそれに黒を加えた４色のインクが用いられている。これは、記録用素材として白色の紙を前程としたものであり、記録用素材が濃色であったり、紙以外の素材、例えば缶などの金属や木材などであった場合には、上記の色に加えて白色のインクが有用となってくる。
【０００３】
白色インク用の白顔料として二酸化チタン顔料が考えられるが、インクジェット記録方式においては、極めて微細な吐出口から、インクを吐出するためにインクの粘度は数ｍＰａ・ｓと極めて低く、比重の大きな二酸化チタン顔料ではすぐに沈降してしまい、貯蔵性に大きな問題があった。
【０００４】
このような問題を解決するためアルキレンビスメラミン誘導体等の有機白色顔料を使用することが提案されている（例えば、特許文献１等参照。）。しかしながら、有機白色顔料は、二酸化チタン顔料に比べてコストが大幅に上がるだけでなく、耐候性も劣る。
【０００５】
そこで二酸化チタン顔料の分散性を高めることが検討され、分散剤として無機リン酸化合物を使用することが提案されている（例えば、特許文献２等参照。）。しかしながら、この方法は、貯蔵安定性に改善効果が見られるものの、実用性の面ではまだ十分とはいえない。
【０００６】
本発明の目的は、二酸化チタン顔料を用いた貯蔵安定性のよいインクジェット用白色インクを提供することである。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−３７５９
【特許文献２】
特開２００２−３４８５１３
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意研究を行った結果、微粒子硫酸バリウムを分散したものを二酸化チタン顔料の水分散液に添加することにより、顔料の沈降が著しく抑制されることを見出し本発明を完成するに至った。
【０００９】
かくして本発明は、（Ａ）二酸化チタン顔料１００重量部に対して（Ｂ）微粒子硫酸バリウム１０〜１００重量部及び（Ｃ）水性有機樹脂１〜５０重量部（固形分）を含有してなることを特徴とするインクジェット用白色インク組成物に関する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明のインクジェット用白色インク組成物は、二酸化チタン顔料（Ａ）、微粒子硫酸バリウム（Ｂ）及び水性有機樹脂（Ｃ）を含有してなるものである。
二酸化チタン顔料（Ａ）と微粒子硫酸バリウム（Ｂ）は、同時に分散してもよいが、別々に分散したものを混合しても同じ効果が得られる。このことより微粒子硫酸バリウムの効果は、チタン顔料をより細かい粒子にまで分散する効果（顔料分散性）にあるのではなく、微粒子硫酸バリウムのミクロブラウン運動によるチタン顔料の沈降防止効果にあるものと推測される。
【００１１】
以下、各原料についてさらに詳細に説明する。
【００１２】
二酸化チタン顔料（Ａ）
本発明の白色インク組成物の（Ａ）成分である二酸化チタン顔料は、インク膜に白い色をつける働きと、素地を隠蔽する働きを合わせ持つものである。
【００１３】
二酸化チタン顔料は、従来より塗料等に用いられているものを使用することができ、塩素法、硫酸法等特に製造方法に制限はなく、また、結晶構造はルチル型であってもアナターゼ型であってもよいが、耐候性の点からはルチル型であることが好ましい。さらに二酸化チタン顔料は、アルミニウム、珪素、チタニウム、ジルコニウム等の金属の化合物や、リン酸化合物などで表面処理されたものであってもよい。
【００１４】
二酸化チタン顔料の平均粒子径は、一次粒子で０．１５〜０．３５μｍ、特に０．２０〜０．３０μｍ程度が隠蔽性と沈降性のバランスの点から好ましい。
【００１５】
また、二酸化チタン顔料（Ａ）の含有量は、インク組成物中５〜５０重量％、特に１０〜４０重量％の範囲内が、隠蔽性と沈降性のバランスの点から好ましい。
【００１６】
微粒子硫酸バリウム（Ｂ）
本発明の白色インク組成物の（Ｂ）成分である微粒子硫酸バリウムは、上記二酸化チタン顔料の沈降を防止する働きを持つものであり、ＢａＳＯ４で示される化合物を主成分とする透明性微粒子であって、平均粒子径は、一次粒子で０．０１〜０．１μｍ、特に０．０２〜０．０７μｍ程度が好ましい。これらの市販品として、バリファインＢＦ−２０、同ＢＦ−４０（いずれも堺化学工業社製、商品名）等がある。
【００１７】
微粒子硫酸バリウム（Ｂ）の配合比率は、上記二酸化チタン顔料（Ａ）１００重量部に対して１０〜１００重量部、特に１５〜８０重量部、さらに特に２０〜５０重量部の範囲内が適している。配合量が１０重量部未満ではチタン顔料の沈降防止効果が十分とはいえず、また１００重量部を超えるとインク膜の隠蔽性が低下する。
【００１８】
水性有機樹脂（Ｃ）
本発明の白色インク組成物の（Ｃ）成分である水性有機樹脂は、水溶性又は水分散性の有機樹脂を意味し、二酸化チタン顔料（Ａ）及び微粒子硫酸バリウム（Ｂ）の顔料分散性を高めるとともに、分散された粒子の凝集を防ぐ働きがあり、樹脂の種類としては例えば、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエーテル樹脂、セルロース樹脂、ポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリビニルアルコール等を挙げることができ、これらの樹脂はアンモニア、アミン類等の中和剤で中和してもよい。該アミン類としては、トリエチルアミン、ジメチルエタノールアミン、モノエタノールアミン、２−アミノ−２−メチルプロパノール等が好適なものとして挙げられる。
【００１９】
水性有機樹脂（Ｃ）の配合比率は、二酸化チタン顔料（Ａ）１００重量部に対して樹脂固形分で１〜５０重量部、特に２〜３０重量部程度が好ましい。配合量が１重量部未満ではチタン顔料及び／又は微粒子硫酸バリウムの分散性が低下し、５０重量部を超えるとインク膜の隠蔽性が低下する。
【００２０】
白色インク組成物の製造方法は、二酸化チタン顔料（Ａ）、微粒子硫酸バリウム（Ｂ）及び水性有機樹脂（Ｃ）を混合し、従来公知の分散機を用いて分散することにより得ることができる。分散には水性有機樹脂（Ｃ）以外の従来公知の顔料分散剤を添加してもよい。また、二酸化チタン顔料（Ａ）と微粒子硫酸バリウム（Ｂ）を別々に分散してもさしつかえない。その場合の顔料分散剤は同じであってもよいが、別々のものを用いてもかまわない。
【００２１】
本発明の白色インク組成物には、二酸化チタン顔料（Ａ）、微粒子硫酸バリウム（Ｂ）及び水性有機樹脂（Ｃ）を必須成分として含有するものであるが、さらに、有機溶剤、添加剤（界面活性剤、防黴剤、防腐剤、消泡剤、ｐＨ調製剤等）、二酸化チタン以外の顔料、染料等を含有することができる。
【００２２】
上記有機溶剤は、インク吐出口でのインクの固化を防止したり、インクの乾燥速度の調整、素材へのインクのヌレ性の調整などのために用いられるものであり、用途に応じて種類、量が調整される。
【００２３】
好ましい有機溶剤としては、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール等の一価アルコール類；エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、ブチレングリコール、１，２，６−ヘキサントリオール、グリセリン、トリメチロールエタン等の多価アルコール類；エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル等の多価アルコールのアルキルエーテル類；２−ピロリドン、Ｎ−メチル−２−ピロリドンなどを挙げることができる。
【００２４】
本発明の白色インク組成物は、必要に応じて水や有機溶剤で粘度を調整する。インクジェットに使用される場合の粘度は、２０ｍＰａ・ｓ以下であることが、作業性の面から好適である。
【００２５】
【実施例】
以下、実施例及び比較例を挙げて、本発明をより具体的に説明する。なお、以下、「部」及び「％」はいずれも重量基準によるものとする。
【００２６】
顔料分散体の製造
製造例１
脱イオン水２５．８部、２−アミノ−２−メチルプロパノール０．５部、水酸基含有水溶性アクリル樹脂（固形分５５％、重量平均分子量約５０，０００、酸価５３ｍｇＫＯＨ／ｇ、水酸基価５０ｍｇＫＯＨ／ｇ）１１．３部、ＪＲ−８０６（テイカ社製、商品名、ルチル型二酸化チタン）６１．９部、サーフィノール１０４Ａ（エアープロダクツ社製、商品名、表面調整剤）０．５部を攪拌、混合後に、ビーズミルにて、メディアとしてジルコニアビーズ（１〜１．２ｍｍ径）を用いて分散を行って、平均粒径約０．２４μｍの安定した顔料分散体Ｐ１を得た。
【００２７】
製造例２
脱イオン水４８．０部、２−アミノ−２−メチルプロパノール０．９部、水酸基含有水溶性アクリル樹脂（固形分５５％、重量平均分子量約５０，０００、酸価５３ｍｇＫＯＨ／ｇ、水酸基価５０ｍｇＫＯＨ／ｇ）２１．１部、ＢＦ−２０（テイカ社製、商品名、微粒子硫酸バリウム）２９．３部、サーフィノール１０４Ａ（エアープロダクツ社製、商品名、表面調整剤）０．７部を攪拌、混合後に、製造例１と同様の方法で分散を行って、平均粒径約０．１２μｍの安定した顔料分散体Ｐ２を得た。
【００２８】
製造例３
脱イオン水４０．６部、２−アミノ−２−メチルプロパノール０．７部、水酸基含有水溶性アクリル樹脂（固形分５５％、重量平均分子量約５０，０００、酸価５３ｍｇＫＯＨ／ｇ、水酸基価５０ｍｇＫＯＨ／ｇ）１５．４部、ＢＦ−２０（テイカ社製、商品名、微粒子硫酸バリウム）８．５部、ＪＲ−８０６（テイカ社製、商品名、ルチル型二酸化チタン）３４．１部、サーフィノール１０４Ａ（エアープロダクツ社製、商品名、表面調整剤）０．７部を攪拌、混合後に、製造例１と同様の方法で分散を行って、顔料の凝集がない安定した顔料分散体Ｐ３を得た。
【００２９】
インクジェットプリンター用インクの製造
実施例１〜３及び比較例１〜２
下記表１に示す配合に従って、ポリエチレン製円筒型容器に顔料分散体を規定量配合し、卓上ディスパーにて攪拌しながら、脱イオン水、溶剤、添加剤等を順次添加した後、均一になるまで攪拌を行った。均一になったことを確認した後、ジメチルエタノールアミンを添加してｐＨを８．１となるように調整し、さらにインクの粘度を１４〜１８ｍＰａ・ｓの範囲内に調整した後、ポアサイズ５μｍのミリポアフィルターで濾過を行って、各インクを得た。
【００３０】
【表１】

【００３１】
表１における注（＊１）の原料は、下記の内容のものである。
（＊１）サーフィノール４６５：エアープロダクツ社製、商品名、表面調整剤。
【００３２】
性能試験
インクジェットプリンターＢＪＦ６６０Ｖ（キャノン社製、商品名）を使用して上記実施例及び比較例で製造した各インクについて下記試験方法に従って印字テスト及びインクの保存安定性を評価した。得られた結果を後記表２に示す。
【００３３】
光線透過率：インク製造後３０分以内に、インクジェット用ＯＨＰフィルム（富士ゼロックス社製）にベタ印字を行い、印字されたＯＨＰフィルムの光線透過率を色彩濁度計ＣＯＨ−３００Ａ（日本電色工業社製、商品名）にて測定した。
光線透過率の低いものほどインクの隠蔽性が優れる。
【００３４】
保存安定性：各インクをカートリッジに装填したまま、室温に２４時間放置し、再びインクジェット用ＯＨＰフィルムにベタ印字して、保存安定性の評価を下記基準で行った。
○：インク吐出部の目詰まりがなく、印字部は均一で光線透過率も初期とほとんど変わらない。
×：インク吐出部で目詰まりが発生するか、印字部にブツやムラが発生するか、又は印字部の光線透過率が初期より１０％以上上がる。
【００３５】
【表２】

【００３６】
【発明の効果】
インクジェット用白色インクとしては、耐候性のよい二酸化チタン顔料を用いることが好ましいが、比重の大きな二酸化チタン顔料ではすぐに沈降してしまい、貯蔵性に大きな問題があった。
【００３７】
本発明は、二酸化チタン顔料に対して微粒子硫酸バリウム及び水性有機樹脂を配合することで、上記実施例に見られるように、インクの保存安定性に優れ、隠蔽性にも優れた白色インクを開発できたものであり、インクジェット用白色インクとして極めて有用なものである。

Claims (6)

1. （Ａ）二酸化チタン顔料１００重量部に対して（Ｂ）微粒子硫酸バリウム１０〜１００重量部及び（Ｃ）水性有機樹脂１〜５０重量部（固形分）を含有してなることを特徴とするインクジェット用白色インク組成物。
2. 微粒子硫酸バリウム（Ｂ）の一次粒子の平均粒子径が０．０１〜０．１μｍの範囲内である請求項１に記載のインクジェット用白色インク組成物。
3. 二酸化チタン顔料（Ａ）の一次粒子の平均粒子径が０．２〜０．３μｍの範囲内である請求項１又は２に記載のインクジェット用白色インク組成物。
4. 二酸化チタン顔料（Ａ）の含有量が、インク組成物中５〜５０重量％の範囲内である請求項１〜３のいずれか一項に記載のインクジェット用白色インク組成物。
5. 水性有機樹脂（Ｃ）の少なくとも１種がアクリル系樹脂である請求項１〜４のいずれか一項に記載のインクジェット用白色インク組成物。
6. インク組成物が、さらに界面活性剤を含有するものである請求項１〜５のいずれか一項に記載のインクジェット用白色インク組成物。