JP2012097172A - 非水系顔料インク - Google Patents

Abstract

【課題】非水系顔料インクを、顔料分散安定性、吐出安定性を確保しながら、裏抜けを抑制することができ、高い印刷濃度を実現することが可能なものとする。
【解決手段】少なくとも、非水系溶剤とこの溶剤に自己分散可能な顔料とを含む非水系顔料インクであって、自己分散可能な顔料を、Ｒ¹−ＸまたはＲ²−Ｙ−Ｒ³で表される化合物（一般式中、Ｘは−ＳＨ、−ＮＣＯ、−ＮＨ₂、−ＮＨＲ（Ｒはアルキル基）のいずれかであり、Ｙは−ＣＯ−Ｏ−Ｏ−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｏ−Ｏ−のいずれかであり、Ｒ¹、Ｒ²およびＲ³は炭素数８〜２２のアルキル基であって、アルキル基は、直鎖でも分岐していてもよく、Ｒ²およびＲ³は同じものであっても、異なっているものでもよい。）により処理されているものとする。
【選択図】なし

Description

本発明は、インクジェット記録システムの使用に適した非水系顔料インクであって、詳細には裏抜け抑制効果に優れ、印刷濃度の高い非水系顔料インクに関するものである。

インクジェット記録方式は、流動性の高いインクジェットインクを微細なヘッドノズルからインク粒子として噴射し、上記ノズルに対向して置かれた印刷紙に画像を記録するものであり、低騒音で高速印字が可能であることから、近年急速に普及している。このようなインクジェット記録方式に用いられるインクとして、非水溶性溶剤に顔料を微分散させたいわゆる非水系顔料インクが知られている。

非水系顔料インクは顔料の分散安定性を確保するために一般に顔料分散剤を使用しているため、インクが印刷用紙に転移した後、インク中の溶剤が用紙へ浸透するに伴い、顔料が紙の内部に浸透する結果、印刷濃度が低く、裏抜けが多いものとなってしまうという問題がある。顔料分散剤は溶剤と顔料との親和性が高いために、溶剤が用紙に浸透する際に顔料も用紙内部に引き込まれやすい傾向となる。このため、例えば特許文献１に記載されているような、顔料が高分子によって表面処理されたカプセル型顔料を用いれば、顔料を用紙表面に留め、裏抜けを抑制できるのではないかと考えられる。

特開２００７−３１４６５１号公報

しかし、特許文献１に記載されているカプセル型顔料は、水溶媒中で極性の低沸点溶剤を脱溶剤すること（コアソルベーション法）によりカプセル顔料の製造を行っており、かなり煩雑な工程が必要であるため、実用的ではない。また、カプセル化する高分子は極性が高いものとなるので、インクに用いる非水系溶剤は極性の高い溶剤に限られてくる。そのため低極性溶剤の割合が高いインクの場合、顔料コンテントが高くなるとインク粘度が高くなってしまい安定した吐出性が得られず、印刷濃度も低くなってしまうという新たな問題が生じる。

本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、顔料分散安定性、吐出安定性を確保しながら、裏抜けを抑制することができ、高い印刷濃度を実現することが可能な非水系顔料インクを提供することを目的とするものである。

本発明の非水系顔料インクは、少なくとも、非水系溶剤と該溶剤に自己分散可能な顔料とを含む非水系顔料インクであって、前記自己分散可能な顔料が、Ｒ¹−ＸまたはＲ²−Ｙ−Ｒ³で表される化合物（一般式中、Ｘは−ＳＨ、−ＮＣＯ、−ＮＨ₂、−ＮＨＲ（Ｒはアルキル基）のいずれかであり、Ｙは−ＣＯ−Ｏ−Ｏ−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｏ−Ｏ−のいずれかであり、Ｒ¹、Ｒ²およびＲ³は炭素数８〜２２のアルキル基であって、該アルキル基は、直鎖でも分岐していてもよく、Ｒ²およびＲ³は同じものであっても、異なっているものでもよい。）により処理されているものであることを特徴とするものである。

前記顔料はカーボンブラックであることが好ましい。
前記非水系溶剤は非極性有機溶剤および／または極性有機溶剤であって、５０％留出点が１５０℃以上の溶剤であることが好ましい。

本発明の非水系顔料インクは、少なくとも、非水系溶剤とこの溶剤に自己分散可能な顔料とを含む非水系顔料インクであって、自己分散可能な顔料が、Ｒ¹−ＸまたはＲ²−Ｙ−Ｒ³で表される化合物（一般式中、Ｘは−ＳＨ、−ＮＣＯ、−ＮＨ₂、−ＮＨＲ（Ｒはアルキル基）のいずれかであり、Ｙは−ＣＯ−Ｏ−Ｏ−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｏ−Ｏ−のいずれかであり、Ｒ¹、Ｒ²およびＲ³は炭素数８〜２２のアルキル基であって、このアルキル基は、直鎖でも分岐していてもよく、Ｒ²およびＲ³は同じものであっても、異なっているものでもよい。）により処理されているので、顔料表面に長鎖アルキル基がグラフト鎖として導入される結果、顔料の分散安定性、吐出安定性を確保しながら、裏抜けを抑制し、印刷濃度の高い印刷を実現することができる。

本発明の非水系顔料インク（以下、単にインクともいう）は、少なくとも、非水系溶剤とこの溶剤に自己分散可能な顔料とを含むインクであって、自己分散可能な顔料が、Ｒ¹−ＸまたはＲ²−Ｙ−Ｒ³で表される化合物（一般式中、Ｘは−ＳＨ、−ＮＣＯ、−ＮＨ₂、−ＮＨＲ（Ｒはアルキル基）のいずれかであり、Ｙは−ＣＯ−Ｏ−Ｏ−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｏ−Ｏ−のいずれかであり、Ｒ¹、Ｒ²およびＲ³は炭素数８〜２２のアルキル基であって、このアルキル基は、直鎖でも分岐していてもよく、Ｒ²およびＲ³は同じものであっても、異なっているものでもよい。）により処理されているものであることを特徴とする。

本発明のインクは、顔料がＲ¹−ＸまたはＲ²−Ｙ−Ｒ³で表される化合物により処理されることにより、顔料表面に長鎖アルキル基（Ｒ¹またはＲ²およびＲ³）がグラフト鎖として導入される。詳細には、一般式Ｒ¹−Ｘで表される化合物は、一般式中のＸが顔料表面の官能基と反応することにより、グラフト鎖としてＲ¹が顔料表面に導入される。一般式Ｒ²−Ｙ−Ｒ³で表される化合物は一般式中のＹがラジカル開裂することにより顔料のラジカル補足能（顔料中の縮合芳香族環は各種のラジカルを選択的に補足して結合をする性質がある）によって、Ｒ²およびＲ³がグラフト鎖として顔料表面に導入される。これによって、顔料は非水系溶剤に自己分散が可能となり、分散安定性、吐出安定性を確保しながら、裏抜けを抑制し、印刷濃度の高い印刷を実現することが可能である。

より詳細には、顔料表面に水酸基やカルボン酸基が存在している場合には、一般式Ｒ¹−Ｘで表される化合物の、Ｘが−ＮＣＯ（イソシアネート基）、−ＮＨ₂（アミノ基）、−ＮＨＲ（Ｒは炭素数１〜２２のアルキル基であって、このアルキル基は、直鎖でも分岐していてもよい）である化合物により処理することで、−ＮＣＯの場合にはイソシアネート基によるウレタン化により、−ＮＨ₂、−ＮＨＲの場合にはアミノ基による塩形成により、グラフト鎖としてＲ¹が顔料表面に導入される。

顔料表面に上記のような特定の官能基が存在していなくても、一般式Ｒ²−Ｙ−Ｒ³で表される化合物の場合には、一般式中のＹがラジカル開裂、例えばＹが−ＣＯ−Ｏ−Ｏ−ＣＯ−の場合には、Ｒ²−ＣＯ−Ｏ−Ｏ−ＣＯ−Ｒ³が、Ｒ²−ＣＯＯ・とＲ³−ＣＯＯ・に開列することにより、顔料のラジカル補足能によって、Ｒ²およびＲ³（あるいはＲ²−ＣＯＯおよびＲ³−ＣＯＯ）がグラフト鎖として顔料表面に導入される。また、一般式Ｒ¹−Ｘで表される化合物であっても、Ｘが−ＳＨ（チオール基）である化合物の場合には、チオールによってグラフト鎖としてＲ¹が顔料表面に導入される。

一般式中、Ｒ¹、Ｒ²およびＲ³は炭素数８〜２２のアルキル基である。このアルキル基は、直鎖でも分岐していてもよく、Ｒ²およびＲ³は同じものであっても、異なっているものでもよい。また、Ｒ¹、Ｒ²およびＲ³のアルキル基は飽和であっても不飽和であってもよいが、顔料の発色官能基と反応するような官能基は含まないことが好ましい。Ｒ¹、Ｒ²およびＲ³としては、オクチル基、２−エチルヘキシル基、ドデシル基、ミリスチル基、セチル基、ステアリル基、イソステアリル基、ベヘニル基、オレイル基等を好ましく例示することができる。

一般式Ｒ¹−Ｘで表される化合物およびＲ²−Ｙ−Ｒ³で表される化合物の分子量は４００以下である。このように比較的低分子量の化合物によるグラフト化により、インク粘度を上げることなく、安定した顔料分散が可能である。一般式Ｒ¹−Ｘで表される化合物およびＲ²−Ｙ−Ｒ³で表される化合物の含有量は、質量比で顔料１に対して０．１〜３０の範囲であることが好ましく、０．２〜１０の範囲であることがより好ましい。

上記一般式Ｒ¹−Ｘで表される化合物としては、オクチルイソシアネート（ＭＷ１５５）、ドデシルイソシアネート（ＭＷ２０２）、ステアリルイソシアネート（ＭＷ２９６）、オクチルアミン（ＭＷ１２９）、ドデシルアミン（ＭＷ１８５）、ステアリルアミン（ＭＷ２７０）、オクタンチオール（ＭＷ１４６）、ドデカンチオール（ＭＷ２０２）、オクタデカンチオール（ＭＷ２８７）を例示することができる。また、Ｒ²−Ｙ−Ｒ³で表される化合物としては、ジラウロイルペルオキシド、ビス（３,５,５−トリメチルヘキサノイルペルオキシド）等の脂肪族系ジアシルパーオキサイド（市販品として日油製のパーロイル（登録商標）Ｌ（ＭＷ３９９）、パーロイル３５５（ＭＷ３１４））、１，１，３，３−テトラメチルブチルパーオキシネオデカノエートの脂肪族系ジアルキルパーオキシエステル（市販品として日油製のパーオクタＮＤ（ＭＷ３００））、ジ−（２−エチルヘキシル）パーオキシジカーボネートの脂肪族系パーオキシジカーボネート（市販品として日油製パーロイルＯＰＰ（ＭＷ３４６））を例示することができる。

顔料をＲ¹−ＸまたはＲ²−Ｙ−Ｒ³で表される化合物により処理して顔料表面にグラフト鎖としてＲ¹あるいはＲ²およびＲ³を導入するには、窒素雰囲気下、有機溶剤中で顔料とＲ¹−Ｘで表される化合物またはＲ²−Ｙ−Ｒ³で表される化合物を反応させることにより行うことができる。有機溶剤としては、ＡＦ−４、ＡＦ−５、ＡＦ−６、ＡＦ−７、（いずれもＪＸ日鉱日石エネルギー）等のナフテン系溶剤や、ＩＯＰ（パルミチン酸イソオクチル：日光ケミカルズ）、エキセパールＭＯＬ（オレイン酸メチル：花王株式会社）、セチオールＡ（ラウリン酸ヘキシル：コグニス）等のエステル溶剤等を用いることができる。

非水系溶剤は非極性有機溶剤および／または極性有機溶剤であって、５０％留出点が１５０℃以上３００℃以下の溶剤であることが好ましい。５０％留出点は、ＪＩＳ Ｋ００６６「化学製品の蒸留試験方法」に従って測定される、質量で５０％の溶剤が揮発したときの温度を意味する。安全性の観点からは、５０％留出点が１６０℃以上、好ましくは２３０℃以上のものを用いることが好ましい。

具体的には、非極性有機溶剤としては、脂肪族炭化水素溶剤、脂環式炭化水素系溶剤、芳香族炭化水素溶剤等を好ましく挙げることができる。脂肪族炭化水素溶剤、脂環式炭化水素系溶剤としては、たとえば、ＪＸ日鉱日石エネルギー（株）製「テクリーンＮ−１６、テクリーンＮ−２０、テクリーンＮ−２２、日石ナフテゾールＬ、日石ナフテゾールＭ、日石ナフテゾールＨ、０号ソルベントＬ、０号ソルベントＭ、０号ソルベントＨ、日石アイソゾール３００、日石アイソゾール４００、ＡＦ−４、ＡＦ−５、ＡＦ−６、ＡＦ−７」、Ｅｘｘｏｎ社製「Ｉｓｏｐａｒ（アイソパー）Ｇ、ＩｓｏｐａｒＨ、ＩｓｏｐａｒＬ、ＩｓｏｐａｒＭ、ＥｘｘｓｏｌＤ４０、ＥｘｘｓｏｌＤ８０、ＥｘｘｓｏｌＤ１００、ＥｘｘｓｏｌＤ１３０、ＥｘｘｓｏｌＤ１４０」等を好ましく挙げることができる。芳香族炭化水素溶剤としては、ＪＸ日鉱日石エネルギー（株）製「日石クリーンソルＧ」（アルキルベンゼン）、Ｅｘｘｏｎ社製「ソルベッソ２００」などを例示することができる。

極性有機溶剤としては１分子中の炭素数が１４以上のエステル系溶剤、およびこれらの混合溶剤を用いることができる。より具体的には、ラウリン酸メチル、ラウリン酸ヘキシル、ミリスチン酸イソプロピル、パルミチン酸イソプロピル、パルミチン酸イソステアリル、パルミチン酸イソオクチル、オレイン酸メチル、オレイン酸エチル、オレイン酸イソプロピル、オレイン酸ブチル、リノール酸メチル、リノール酸イソブチル、リノール酸エチル、イソステアリン酸イソプロピル、大豆油メチル、大豆油イソブチル、トール油メチル、トール油イソブチル、アジピン酸ジイソプロピル、セバシン酸ジイソプロピル、セバシン酸ジエチル、モノカプリン酸プロピレングリコール、トリ２−エチルヘキサン酸トリメチロールプロパン、トリ２−エチルヘキサン酸グリセリルなどを例示することができる。

これらの非水系溶剤は単独で、または２種類以上を適宜組み合わせて使用することができる。非水系溶剤の含有量は、インク全量中に７５〜９９．５質量％であることが好ましい。非極性有機溶剤と極性有機溶剤の含有量比は、非極性有機溶剤を１とした場合、極性有機溶剤は０〜５の範囲が好ましい。

本発明のインクには従来公知の無機顔料および有機顔料を適宜使用してもよい。例えば、無機顔料としては、酸化チタン、ベンガラ、コバルトブルー、群青、紺青、カーボンブラック、炭酸カルシウム、カオリン、クレー、硫酸バリウム、タルク、シリカ等が挙げられる。有機顔料としては、不溶性アゾ顔料、アゾレーキ顔料、縮合アゾ顔料、縮合多環顔料、銅フタロシアニン顔料等が挙げられる。これらの顔料は、単独で用いてもよいし、適宜組み合わせて使用することも可能である。顔料の添加量は、インク全量に対して０．５〜２０質量％が好ましい。

上記各成分に加えて、本発明のインクには慣用の添加剤が含まれていてよい。添加剤としては、界面活性剤、例えばアニオン性、カチオン性、両性、もしくはノニオン性の界面活性剤、酸化防止剤、例えばジブチルヒドロキシトルエン、没食子酸プロピル、トコフェロール、ブチルヒドロキシアニソール、及びノルジヒドログアヤレチック酸等、が挙げられる。

本発明のインクは、例えばビーズミル等の公知の分散機に全成分を一括又は分割して投入して分散させ、所望により、メンブレンフィルター等の公知のろ過機を通すことにより調製できる。
以下に本発明の非水系インクジェットインクの実施例を示す。

（表面処理顔料Ｐ−１の準備）
５００ｍｌの４つ口フラスコに顔料ＭＡ６００（カーボンブラック：三菱化学）１５．０ｇ、パーロイルＬ（日本油脂）５．６ｇ、ＡＦ−７（ナフテン系溶剤：ＪＸ日鉱日石エネルギー）１３５ｇ、ＩＯＰ（エステル溶剤：日光ケミカルズ）１３５ｇ、直径２ｍｍのジルコニアビーズ１０００ｇを入れ、窒素雰囲気下で攪拌して充分に窒素置換をし、１００℃に昇温して６時間反応させた。ジルコニアビーズを取り除き、得られた分散液を遠心分離機にかけ表面処理顔料を沈降させた（１３０００ｒｐｍ、５分間）。次に、沈降させた顔料をメチルエチルケトン（ＭＥＫ）に超音波で強制分散させ、得られた分散液（ＭＥＫ）を再度遠心分離機にかけ表面処理顔料を沈降させた。この工程を３回繰り返し、得られた表面処理顔料を乾燥してＭＥＫを完全に除去して表面処理顔料Ｐ−１を得た。ＴＧ／ＤＴＡ（示差熱熱重量同時測定装置）により測定した、顔料表面に結合した成分の量と顔料との割合は質量比で２５％であった。

（表面処理顔料Ｐ−２〜４の準備）
上記（表面処理顔料Ｐ−１の準備）において、パーロイルＬ ５．６ｇを入れるところを、それぞれドデシルイソシアネート（和光純薬）、ドデシルアミン（和光純薬）、チオカルコール２０（ドデシルメルカプタン：花王）に変えた以外は同様に調整して、表面処理顔料Ｐ−２〜Ｐ−４を得た。Ｐ−２、Ｐ−３、Ｐ−４のＴＧ／ＤＴＡによる顔料表面に結合した成分の量は顔料との割合は、質量比でそれぞれ２４％、１８％、２１％であった。

（カプセル顔料の準備）
カーボンブラックをＭＡ６００（カーボンブラック：三菱化学）に変更した以外は、特開２００７−３１４６５１号公報の＜調整例１＞に記載されている手順に従って、カプセル顔料を準備した。

（インクの調製）
下記表１に示す配合（表１に示す数値は質量部である）で原材料を顔料濃度が２０質量％になるようにプレミックスした後、滞留時間１２分間分散させて、表１に示す粘度調整用溶剤で希釈して顔料濃度が１０質量％の実施例１〜４、比較例１および２のインクを調製した。

（評価）
（印刷濃度および裏抜け）
オルフィスＸ９０５０を使用し、各インクを、インクジェット記録装置に装填し、理想用紙薄口（理想科学工業（株））の印刷用紙に対し、３０ｐｌで３００ｄｐｉ×３００ｄｐｉ相当のベタ画像を印刷した。印刷濃度を、ベタ画像の２４時間経過後の印刷用紙の表ＯＤ値を測定し以下の基準により評価した。裏抜けを、ベタ画像の２４時間経過後の裏ＯＤ値を測定し以下の基準により評価した。なおＯＤ値は、マクベス濃度計（マクベス社製ＲＤ９２０）により測定した。
印刷濃度（表ＯＤ）の評価
○：ＯＤ値１．１１以上
△：ＯＤ値１．００以上１．１１未満
×：ＯＤ値１．００未満
裏抜け（裏ＯＤ）の評価
○：ＯＤ値０．２０未満
△：ＯＤ値０．２０以上０．３０未満
×：ＯＤ値０．３０以上

（貯蔵安定性）
実施例１〜４、比較例１および２のインクの粘度を次のようにして測定した。ハーケ社製レオメータＲＳ７５を使用し、直径６ｃｍコーンを用いて、２３℃において、６０秒間でずり応力を０．７〜１００（１／ｓ）まで上昇させたときの、ずり応力が１００（１／ｓ）のときの粘度を測定した。各インクをガラス瓶に５０ｍｌ入れ、７０℃環境下で１ヶ月放置し、その後再び粘度を測定して、以下の基準で評価した。
○：粘度変化率±５％未満
△：粘度変化率±５％以上１０％未満
×：粘度変化率±１０％以上
各インクの処方と評価の結果を表１に示す。

表１に示すように、本発明のインクは従来の顔料分散剤を添加したインク（比較例１）に比べて、印刷用紙表面の印刷濃度を高く、裏抜けを抑制することができた。カプセル顔料を用いた比較例２は、低極性溶剤中では、顔料コンテントが高くなるとインク粘度が高くなってしまい安定した吐出性が得られず、印刷濃度も低くなった。なお、本実施例では顔料としてカーボンブラックを用いた例を示したが、顔料表面の長鎖アルキル基のグラフトによる顔料分散という効果からすれば、その他の顔料でも同様の結果が得られるものと推測される。
以上のように、本発明のインクによれば、顔料分散安定性、吐出安定性を確保しながら、裏抜けを抑制することができ、高い印刷濃度を実現することが可能である。

Claims (3)

1. 少なくとも、非水系溶剤と該溶剤に自己分散可能な顔料とを含む非水系顔料インクであって、前記自己分散可能な顔料が、Ｒ¹−ＸまたはＲ²−Ｙ−Ｒ³で表される化合物（一般式中、Ｘは−ＳＨ、−ＮＣＯ、−ＮＨ₂、−ＮＨＲ（Ｒはアルキル基）のいずれかであり、Ｙは−ＣＯ−Ｏ−Ｏ−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｏ−Ｏ−のいずれかであり、Ｒ¹、Ｒ²およびＲ³は炭素数８〜２２のアルキル基であって、該アルキル基は、直鎖でも分岐していてもよく、Ｒ²およびＲ³は同じものであっても、異なっているものでもよい。）により処理されているものであることを特徴とする非水系顔料インク。
2. 前記顔料がカーボンブラックであることを特徴とする請求項１記載の非水系顔料インク。
3. 前記非水系溶剤が非極性有機溶剤および／または極性有機溶剤であって、５０％留出点が１５０℃以上の溶剤であることを特徴とする請求項１または２記載の非水系顔料インク。