JP2008223192A - インクジェット捺染用前処理剤、前記前処理剤によって処理した布帛、及びインクジェット捺染方法 - Google Patents

Abstract

【課題】酸性染料を含有する捺染用インクジェットインクと組み合わせて用いる前処理剤であって、インクジェット捺染におけるインク液滴の飛行偏向を防止することのできる前処理剤、その前処理剤によって処理した布帛、及び前記布帛に対するインクジェット捺染方法を提供する。
【解決手段】前処理剤は、帯電防止剤を含有する。
【選択図】なし

Description

本発明は、インクジェット捺染用前処理剤、前記前処理剤によって処理した布帛、及びインクジェット捺染方法に関する。

インクジェット印刷は、インクの小滴を飛翔させ、紙やトランスペアレンシーフィルム等の記録媒体に付着させる方法である。この方法は、比較的安価な装置で、高解像度及び高品位な画像を高速で印刷することができる。

このインクジェット印刷方法を捺染に適用したインクジェット捺染方法は、予め前処理された各種の布帛にインクの小滴を吐出させ、インクを付着させるため、階調性及び多色表現性等に優れた種々の画像を布帛上に容易に形成することができる。また、インクジェット捺染では、従来の印捺工程で発生する余剰のインクが殆ど発生しないので、環境保全にも有効である。

しかしながら、インクジェット捺染では、従来の捺染インクの構成成分をインクに含有させる成分と前処理剤に含有させる成分とに分ける必要があり、しかもその捺染用インクジェットインクをインクジェットに適した低粘性に調整することが必要である。
従来のスクリーン捺染法と同程度の捺染濃度や鮮明性を、インクジェット捺染方法で達成するために種々の前処理剤が提案されている。例えば、通常の前処理剤の基本的配合成分である糊剤と尿素とアルカリ剤に加えて、粘度平均分子量１０万以上のポリエチレンオキサイド樹脂を含む水系前処理剤が提案されており（特許文献１）、布帛に滲みのない深みのある高濃度画像を記録することができるものとされている。
特開平８−１２７９８２号公報

本発明者は、インクジェット捺染の高品質化を目指して鋭意研究を進めていたところ、インクジェット捺染の分野では従来は全く報告されていない印捺斑が発生することを見出し、この印捺斑が、主ドットに付随して発生する副ドットに起因するものであることも見出した。
一般に、インクジェット記録方法では、プリンタヘッドから意図的に吐出される液滴が記録媒体上に付着して形成される主ドットに伴って、意図していない小液滴が発生し、記録媒体上に副ドットが記録される現象が知られている。例えば、図１に示すように、目的とする主ドットＭ１，Ｍ２，Ｍ３が記録紙表面に吐出・形成される際に、それらの主ドットＭ１，Ｍ２，Ｍ３に付随して、それぞれに副ドットＳ１，Ｓ２，Ｓ３が吐出・形成される。これらの副ドットは、主ドットに付随して発生するのでサテライトドットとも称されており、これらの副ドット（サテライトドット）による印捺斑を風紋と称している。こうした現象は、特に高速キャリッジ移動に伴う風圧で微小ドットが影響を受けるために発生する。また、プリンタヘッドと記録紙との距離が大きくなるのに伴って風紋は出やすくなるため、プリンタヘッドと記録紙とを近接させることによって影響を最小限に留めることができる。

一方、本発明者がインクジェット捺染において発見した印捺斑は、図２に示すとおり、主ドットＭ１，Ｍ２，Ｍ３の位置に対して不規則に分布する副ドットＳａ，Ｓｂ，Ｓｃに起因している。しかも、プリンタヘッドと布帛とを近接させると、分布の不規則性が増長
され、印捺品質が劣化してしまう。また、主ドットが小液滴の場合には、主ドット自体の配置の規則性まで乱れてしまうことがある。インクジェット捺染におけるこのようなドット偏向の現象は、従来、全く報告されていないので、本発明者は、その原因を究明したところ、布帛の帯電による静電気作用が原因であることを見出した。

一般に、布帛の製造メーカーは、帯電防止処理を施した状態で布帛を提供しているが、インクジェット捺染においては、布帛に前処理を実施する必要がある。前処理操作では、樹脂（絶縁体）を含有する前処理剤をコーティング法又はパディング法によって布帛に付着させるので、布帛にもともと施されていた帯電防止処理の効果が喪失ないし低下してしまう。また、インクジェット捺染法では、前処理操作の後に長尺状布帛をロール状態に巻回して保存し、インクジェット捺染を実施する際に長尺状布帛をロール状態から巻き戻して捺染機に搬送するので、ロール状態への巻回の際に帯電し、更にロール状態からの巻き戻しの際にも帯電する。

布帛が帯電しているためにインク液滴が飛行曲がりを起こし、印捺斑が発生する。静電気作用は、液滴が小さいほど影響が大きく、プリンタヘッドと布帛とが近接するほど影響が大きくなる。インクジェット捺染では、プリンタヘッドと布帛との距離が２ｍｍ程度であり、極めて近接しているので、静電気作用の大きな影響を受けることになる。液滴を大粒化して、例えば、２０ｐＬ程度にすれば主ドットへの影響を回避することはできるが、インクジェット記録方式では副ドットが必ず発生し、副ドットは通常１０ｐＬ以下であるので、静電気作用の大きな影響を受けることになる。
このような現象及び課題は、従来全く問題にされておらず、従ってその解決手段も提案されたことがない。従って、本発明は、インクジェット捺染におけるインク液滴偏向による捺染品質低下を防止する手段を提供することにある。

前記の課題は、本発明により、酸性染料を含有する捺染用インクジェットインクと組み合わせて用いる前処理剤であって、帯電防止剤を含有することを特徴とする、前処理剤によって解決することができる。

本発明の好ましい態様の前処理剤は、更に、糊剤、酸性化剤、ヒドロトロピー剤、及び水を含む。
本発明は、前記前処理剤によって処理した布帛（特には、綿、羊毛、又はポリアミド系繊維）にも関する。
更に、本発明は、前記前処理剤によって予め処理した布帛に、酸性染料を含有する捺染用インクジェットインクを吐出させる工程を含むことを特徴とする、インクジェット捺染方法にも関する。

本発明によれば、インクジェット捺染におけるインク液滴の飛行偏向による捺染品質低下を防止することができ、プリンタヘッドと布帛とが近接していたり、主ドットの吐出量が少量であったり、あるいは副ドットが発生する場合であっても、高品質の捺染を実現することができる。

［前処理剤］
（帯電防止剤）
本発明の前処理剤は、帯電防止剤を含有する。帯電防止剤としては、布帛の帯電防止処理に通常使用されている帯電防止剤を用いることができる。具体的には、脂肪族スルホン酸塩、高級アルコール硫酸エステル塩、高級アルコールエチレンオキシド付加物硫酸エス
テル塩、高級アルコール燐酸エステル塩、高級アルコールエチレンオキシド付加物燐酸エステル塩、高級アルコールエチレンオキシド付加物ポリエチレングリコール脂肪酸エステル、多価アルコール脂肪酸エステル、第４アンモニウム塩型カチオン界面活性剤、又は高級アルコール燐酸エステル有機アミン類を挙げることができる。
前記の帯電防止剤を単独で又は２種以上を組合せて用いることができる。

本発明の前処理剤において、帯電防止剤の含有量は特に限定されず適宜決定することができるが、前処理剤の全重量に対して０．０１〜１重量％程度が好ましく、より好ましくは０．０５〜０．５重量％程度である。帯電防止剤の含有量を０．０１重量％以上とすることにより充分な帯電防止効果を得ることができ、１重量％以下とすることにより、印捺滲みを抑制することができる。

（ヒドロトロピー剤）
本発明の前処理剤は、ヒドロトロピー剤を含有することができる。ヒドロトロピー剤としては、例えば、尿素、ジメチル尿素、チオ尿素、モノメチルチオ尿素、又はジメチルチオ尿素等のアルキル尿素を用いることができる。
ヒドロトロピー剤の含有量は、特に限定されるものではないが、前処理剤の全重量に対して、好ましくは１〜１５重量％、更に好ましくは３〜１０重量％である。ヒドロトロピー剤の含有量を１重量％以上にすることにより、充分な発色効果を得ることができ、１５重量％以下にすることにより、ヒドロトロピー剤の粉末の浮遊に伴うヘッド詰まり、あるいは飛行曲がりを回避することができる。

（酸性化剤）
本発明の前処理剤は、酸性化剤を含有することができる。酸性化剤としては、好適には、硫酸アンモニウム、酒石酸アンモニウム、又は第二リン酸ナトリウムを挙げることができる。

（糊剤）
本発明の前処理剤は、糊剤（樹脂）を含むことが好ましい。糊剤としては、例えば、グアー、ローカストビーン等の天然ガム類、澱粉類、アルギン酸ソーダ、ふのり等の海草類、ペクチン酸等の植物皮類、メチル繊維素、エチル繊維素、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等の繊維素誘導体、焙焼澱粉、アルファ澱粉、カルボキシメチル澱粉、カルボキシエチル澱粉、ヒドロキシエチル澱粉等の加工澱粉、シラツガム系、ローストビーンガム系等の加工天然ガム、アルギン誘導体、あるいは、ポリビニールアルコール、ポリアクリル酸エステル等の合成糊、エマルジョン等が用いられ、これらの１種又は２種以上を組み合わせて使用することができる。

糊剤の含有量は、特に限定されるものではないが、前処理剤の全重量に対して、好ましくは０．１〜５重量％、更に好ましくは０．３〜２重量％である。糊剤の含有量を０．１重量％以上にすることにより、充分な滲み防止効果を得ることができ、５重量％以下にすることにより、高粘性化、難塗工化、及び難パディング化を回避することができる。

（均染剤）
本発明の前処理剤は、均染剤を含むことが好ましい。均染剤としては、例えば、多価アルコール脂肪酸エステル、グリセリン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、又はペンタエリスリット脂肪酸エステルを用いることができ、多価アルコール脂肪酸エステル〔例えば、日華化学（株）から市販されているサンフローレン〕を用いるのが好ましい。
均染剤の含有量は、インク中の染料量及び種類に依存して適宜決定され、特に限定されるものではないが、均染剤の含有量は、前処理剤の全重量に対して、好ましくは０．１〜５重量％、更に好ましくは０．３〜２重量％である。均染剤の含有量を０．１重量％以上
にすることにより、充分な発色効果を得ることができ、５重量％以下にすることにより、滲みの発生を防止することができる。

（水）
本発明の前処理剤において、水は主溶媒である。水としては、イオン交換水、限外濾過水、逆浸透水、又は蒸留水等の純水、又は超純水を用いることができる。また、紫外線照射、又は過酸化水素添加などにより滅菌した水を用いることにより、前処理剤を長期保存する場合にカビやバクテリアの発生を防止することができるので好適である。

（その他の添加物）
発色を向上させるために前記の各成分に加えて、シリカ及び／又はアルミナを添加することもできる。

［捺染用インクジェットインク］
（染料）
本発明の前処理剤は、酸性染料を含有する捺染用インクジェットインクと組み合わせて用いる。本発明の前処理剤と組み合わせて用いる捺染用インクジェットインクに含まれる酸性染料は、加熱蒸着により布帛と化学接合して定着する性質を有する限り、特に制限されないが、例えば、アゾ染料、アントラキノン染料、カルボニウム染料、ニトロ染料、金属錯塩染料が挙げられる。その具体例としては、印刷の基本４色又はそれに近い色としてＣ．Ｉ．アシッドイエロー１、３、７、１１、１７、１９、２３、２５、２９、３６、３８、４０、４２、４４、４９、５９、６１、７０、７２、７５、７６、７８、７９、９８、９９、１１０、１１１、１１２、１１４、１１６、１１８、１１９、１２７、１２８、１３１、１３５、１４１、１４２、１６１、１６２、１６３、１６４、１６５、１６９、２０７、２１９、２４６、Ｃ．Ｉ．アシッドレッド１、６、８、９、１３、１４、１８、１９、２４、２６、２７、２８、３２、３５、３７、４２、５１、５２、５７、６２、７５、７７、８０、８２、８３、８５、８７、８８、８９、９２、９４、９５、９７、１０６、１１１、１１４、１１５、１１７、１１８、１１９、１２９、１３０、１３１、１３３、１３４、１３８、１４３、１４５、１４９、１５４、１５５、１５８、１６８、１８０、１８３、１８４、１８６、１９４、１９８、１９９、２０９、２１１、２１５、２１６、２１７、２１９、２４９、２５２、２５４、２５６、２５７、２６０、２６２、２６５、２６６、２７４、２７６、２８２、２８３、３０３、３１７、３１８、３２０、３２１、３２２、３６１、Ｃ．Ｉ．アシッドブルー１、７、９、１５、２２、２３、２５、２７、２９、４０、４１、４３、４５、４９、５４、５９、６０、６２、７２、７４、７８、８０、８２、８３、９０、９２、９３、１００、１０２、１０３、１０４、１１２、１１３、１１７、１２０、１２６、１２７、１２９、１３０、１３１、１３３、１３８、１４０、１４２、１４３、１５１、１５４、１５８、１６１、１６６、１６７、１６８、１７０、１７１、１７５、１８２、１８３、１８４、１８５、１８７、１９２、１９９、２０３、２０４、２０５、２２５、２２９、２３４、２３６、３００、Ｃ．Ｉ．アシッドブラック１、２、７、２４、２６、２９、３１、４４、４８、５０、５１、５２、５８、６０、６２、６３、６４、６７、７２、７６、７７、９４、１０７、１０８、１０９、１１０、１１２、１１５、１１８、１１９、１２１、１２２、１３１、１３２、１３９、１４０、１５５、１５６、１５７、１５８、１５９、１９１、２３４等が挙げられる。

また、印捺画像の色表現範囲を広げるために又は特定の色を削減するため、適宜オレンジ、バイオレット、グリーン、ブラウン等基本４色以外の染料を用いることもできる。このような染料の具体例としては、Ｃ．Ｉ．アシッドオレンジ１、７、８、１０、１９、２０、２４、２８、３３、４１、４３、４５、５１、５６、６３、６４、６５、６７、７４、８０、８２、８５、８６、８７、８８、９５、１２２、１２３、１２４、Ｃ．Ｉ．アシッドバイオレット７、１１、１５、３１、３４、３５、４１、４３、４７、４８、４９、
５１、５４、６６、６８、７５、７８、９７、１０６、Ｃ．Ｉ．アシッドグリーン３、７、９、１２、１６、１９、２０、２５、２７、２８、３５、３６、４０、４１、４３、４４、４８、５６、５７、６０、６１、６５、７３、７５、７６、７８、７９、Ｃ．Ｉ．アシッドブラウン２、４、１３、１４、１９、２０、２７、２８、３０、３１、３９、４４、４５、４６、４８、５３、１００、１０１、１０３、１０４、１０６、１６０、１６１、１６５、１８８、２２４、２２５、２２６、２３１、２３２、２３６、２４７、２５６、２５７、２６６、２６８、２７６、２７７、２８２、２８９、２９４、２９５、２９６、２９７、２９９、３００、３０１、３０２等が挙げられる。また好みの色に合わせるためにこれらの染料を適宜混合して使用することもできる。特に良好な黒色を印捺するために補色を加えることも好ましい。

本発明において酸性染料の添加量は適宜決定されてよいが、インク組成物に対して０．１〜１５重量％程度が好ましく、より好ましくは１〜１０重量％程度である。

（水）
本発明の前処理剤と組み合わせて用いるインクジェット捺染インクにおいては、水として任意の水を用いることができるが、純水を用いるのが好ましい。純水は、イオン交換、又は蒸留等で容易に製造することができる。また、純水を更に紫外線等で滅菌処理するのが更に好ましい。

（金属封鎖剤）
更に、本発明の前処理剤と組み合わせて用いるインクジェット捺染インクは、金属イオン封鎖剤を含有することができる。金属封鎖剤としてはエチレンジアミンテトラ酢酸（ＥＤＴＡ）、ＥＤＴＡ塩（例えば、ナトリウム塩）、ヒドロキシエチルエチレンジアミントリ酢酸（ＥＤＴＡ−ＯＨ）等が好適である。

（その他の添加物）
本発明の前処理剤と組み合わせて用いるインクジェット捺染インクには、インクの吐出安定性（特には、ピエゾヘッドでの吐出安定性）を向上させる目的で、アルキレングリコールモノアルキルエーテル（例えば、トリエチレングリコールモノ−ｎ−ブチルエーテル）を添加することができる。
また、本発明の前処理剤と組み合わせて用いるインクジェット捺染インクは、上記成分に加えて、防腐剤を含有することが好ましい。好ましい防腐剤としては、例えば、プロキセルＣＲＬ、プロキセルＢＤＮ、プロキセルＧＸＬ、プロキセルＸＬ−２、プロキセルＩＢ、又はプロキセルＴＮなどを挙げることができる。
更に、前記捺染インクは、ピロリドン系溶媒（例えば、２−ピロリドン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン）又はチオグリコールを含有することによって染料の溶解度を高くし、高濃度染料インクにも優れた吐出安定性を付与することができる。

更に、本発明の前処理剤と組み合わせて用いるインクジェット捺染インクは、上記構成成分を適宜選択して含有するが、粘度が２０℃で８．０ｍ・Ｐａ・ｓ以下、好ましくは１．５〜６．０ｍ・Ｐａ・ｓとすることが好ましい。８．０ｍ・Ｐａ・ｓ以下であれば通常の環境温度で何ら支障なくインク吐出が可能である。２０℃で８．０ｍ・Ｐａ・ｓを超えるインクは低温領域での吐出安定性が悪くなる。

［インクジェット捺染方法］
本発明によるインクジェット捺染方法は、本発明の前処理剤によって予め前処理を施した布帛に、インクジェット捺染インクをインクジェット方式によって吐出させて付着させる工程、定着する工程、及び洗浄する工程により主に構成される。それぞれの工程には、公知の方法及び操作を使用することができる。以下、各工程の具体的な態様を例示する。

（前処理方法）
本発明による前処理剤を布帛に付着させる方法としては、常法通り、コーティング又はパディング法が望ましい。例えば、パディング時のピックアップ率は、布帛の厚さ、繊維の太さ等で適宜決めることができ、５０％以上が望ましく、更に好適には６５％以上である。

（布帛）
本発明方法によって捺染することにできる布帛は、例えば、動物性繊維、又はアミド系繊維からなる布帛又は少なくともこれらの繊維の一つを含む混紡からなる布帛である。好ましくは、アミド系繊維からなる布帛である。好適に使用されるのは、羊毛、絹、又はナイロン等の繊維からなる布帛である。

（定着）
前記の前処理剤で処理された布帛は、インクジェット方法によって、前記の捺染インクによって印捺された後、高熱又は高熱の蒸気により定着される。定着条件は、例えば、セルロース系布帛では、９５〜１０５℃にて飽和蒸気近辺で、４〜１２分間処理するのが好ましい。

（吐出ヘッド）
インクジェット捺染方法は、サーマル方式、コンテティニュアス方式、又はピエゾ方式などの任意のインクジェット方式に適用することができるが、好適にはピエゾ振動子方式である。

捺染用インクジェットインクをピエゾ振動子型インクジェットプリントヘッドに充填して吐出する際には、このプリントヘッドのノズルプレート表層部分に撥インク処理を施してあることが望ましい。撥インク処理を施すことにより、インクの飛行曲がりが発生しにくくなり、布帛上に再現性の優れた所望の画像を印捺することができる。この飛行曲がり防止効果は、前記の捺染インクに１，２−ヘキサンジオールを添加することで著しく向上させることができる。

以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、これらは本発明の範囲を限定するものではない。

＜実施例１〜３及び比較例１〜２：前処理剤の調製＞
表１に示す組成を有する実施例１〜３及び比較例１〜２の前処理剤を調製した。表１において、数値の単位は重量％である。

＜物性評価＞
（１）インクジェット印捺
実施例１〜３及び比較例１〜２で調製した前処理剤を用い、絹１２匁（幅＝１ｍ；長さ＝５０ｍ）に対して常法によりパディングした。このパッディング済み絹を、インクジェット捺染機（イタリア・ロブステリ社：モナリザ）によって印捺した。印捺ドット量は、主ドットが２０ｐＬ及びその副ドット５ｐＬの場合と、主ドット８ｐＬ及びその副ドット３ｐＬ以下の場合とで実施した。インクとしては、純正インク（モナリザ純正ＧＥＮＥＳＴＡインク）を用いた。

（２）飛行曲がりの評価
前項（１）で示した吐出量でノズルチェックパターンを印捺した。印捺範囲は１ｍ×１ｍであった。以下の基準で評価し、結果を表２に示す。
無：目視にて印捺斑は認められない
やや有：目視にて部分的に印捺斑が認められる
有：目視にて印捺パターン全体に印捺斑が認められる

（３）電気抵抗測定
実施例１〜３及び比較例１〜２で調製した前処理剤をパッディングした絹１２匁の試験片（幅＝２．５ｃｍ；長さ＝２０ｃｍ；厚さ＝０．１２ｍｍ）について、電気抵抗を測定した。
具体的には、ＪＩＳ Ｌ ０８４９ II型（乾燥）試験方法において用いるテスター産業学振型摩擦堅牢度試験機Ａ３０１型において、図３に示すように、ステンレススチールドラム２の表面に、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルム２１を被覆し、加圧ヘッド１の先端にもＰＥＴフィルム１１を被覆した。前記加圧ヘッド１の先端に設けたＰＥＴフィルム１１の上にパッディング処理絹布試験片３を固定し、ドラム２上を１００往復させて帯電させ、絹布試験片３の表裏間の電気抵抗を測定した。結果を表２に示す。

本発明は、酸性染料を含有する捺染用インクジェットインクを用いるインクジェット捺染において、布帛を前処理する際に用いることができ、インクジェット捺染におけるインク液滴偏向による捺染品質低下を防止することができる。

インクジェット記録方法において発生する風紋の機構を模式的に示す説明図である。 インクジェット捺染において発生する静電気作用の影響を模式的に示す説明図である。 電気抵抗測定に用いる装置の構造を模式的に示す説明図である。

符号の説明

１・・・加圧ヘッド；２・・・ドラム；３・・・パッディング処理綿布試験片；
１１，２１・・・ＰＥＴフィルム。

Claims (5)

1. 酸性染料を含有する捺染用インクジェットインクと組み合わせて用いる前処理剤であって、帯電防止剤を含有することを特徴とする、前処理剤。
2. 更に、糊剤、酸性化剤、ヒドロトロピー剤、及び水を含む、請求項１に記載の前処理剤。
3. 請求項１又は２に記載の前処理剤によって処理した布帛。
4. 綿、羊毛、又はポリアミド系繊維である、請求項３に記載の布帛。
5. 請求項１又は２に記載の前処理剤によって予め処理した布帛に、酸性染料を含有する捺染用インクジェットインクを吐出させる工程を含むことを特徴とする、インクジェット捺染方法。

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