JP2012131910A - Nonaqueous inkjet ink - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、インクジェット記録装置の使用に適した非水系インクジェットインクであって、とりわけインクヘッドから循環インクを吐出して印字するインク循環式のインクジェット記録装置に適した非水系インクジェットインクに関するものである。 The present invention relates to a non-aqueous ink jet ink suitable for use in an ink jet recording apparatus, and more particularly to a non-aqueous ink jet ink suitable for an ink circulation type ink jet recording apparatus that prints by ejecting a circulating ink from an ink head. .
インクヘッドのノズルからインクを吐出して印刷用紙などの記録媒体に印字するインクジェット記録装置の使用に適した非水系インクジェットインク（非水系インク）として、例えば特許文献１に記載されているような顔料と顔料分散剤（ポリマー成分）および特定の有機溶剤を含むインクが知られている。このインクは、ノズル目詰まりがしにくく、メンテナンスが容易といった特徴を有している。 As a non-aqueous inkjet ink (non-aqueous ink) suitable for use in an inkjet recording apparatus that discharges ink from nozzles of an ink head and prints on a recording medium such as printing paper, for example, a pigment as described in Patent Document 1 And an ink containing a pigment dispersant (polymer component) and a specific organic solvent are known. This ink has features that nozzle clogging is difficult and maintenance is easy.
ところで、インクジェット記録装置には、インクの冷却やインク流路内のゴミを取り除くために、印字状態のときにインクを絶えず循環しているインク循環式のものがある。循環式ヘッドを搭載していないライン方式インクジェット記録装置の場合、吐出不良が画質に影響を及ぼしやすいが、経路内でインク循環が可能な循環式ヘッドを搭載したライン方式インクジェット記録装置の場合、ヘッド内部のインクが循環されるため、気泡や異物がヘッドノズルに詰まりにくくなり、吐出不良の発生が軽減されるという利点がある。 Ink jet recording apparatuses include an ink circulation type in which ink is continuously circulated during printing in order to cool ink and remove dust in the ink flow path. In the case of a line-type inkjet recording apparatus that does not have a circulation type head, ejection failure can easily affect the image quality, but in the case of a line-type inkjet recording apparatus that has a circulation type head that can circulate ink in the path, the head Since the ink inside is circulated, there is an advantage that bubbles and foreign matters are less likely to clog the head nozzle, and the occurrence of defective ejection is reduced.
ところが、非水系インクは水性インクに比べてインク粘度の温度依存性が高い傾向にあるため、常温におけるインク粘度を吐出可能な粘度範囲の中央値に持ってきた場合、低温におけるインク粘度が吐出可能な粘度範囲をはずれやすく、吐出可能な粘度範囲に調整するためには、インクをウォームアップ（加温）する必要がある。 However, non-aqueous inks tend to have a higher temperature dependency of ink viscosity than water-based inks. Therefore, when the ink viscosity at room temperature is brought to the median of the dischargeable viscosity range, ink viscosity at low temperatures can be discharged. In order to adjust the viscosity range so that the viscosity range can be easily removed and discharged, it is necessary to warm up the ink.
循環式ヘッドを搭載したライン方式インクジェット記録装置は前述したとおり、不吐出がおきにくいといったメリットがある一方、インクがインクジェット記録装置内を循環するために記録装置内のインクが全てヘッドを経由する構造となっており、低温環境時にウォームアップしなければならいインク量が多量となり、ウォームアップに時間がかかるといったデメリットがあった。このような課題を解決するために、出願人は特許文献２において、インク循環経路の循環インクの温度に応じて、この循環インクの量を変更することで循環インクの温度を規定温度にするために要する時間（以下、ウォームアップ所要時間ともいう）を短縮したインクジェット記録装置を提案している。 As described above, the line type ink jet recording apparatus equipped with the circulation type head has the merit that non-ejection is difficult to occur. On the other hand, since the ink circulates in the ink jet recording apparatus, all the ink in the recording apparatus passes through the head. Therefore, there is a demerit that the amount of ink that needs to be warmed up in a low temperature environment becomes large, and it takes time to warm up. In order to solve such a problem, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-228620, the applicant changes the amount of circulating ink to a specified temperature by changing the amount of circulating ink in accordance with the temperature of the circulating ink in the ink circulation path. Has proposed an inkjet recording apparatus that shortens the time required for the above (hereinafter also referred to as warm-up required time).
特許文献２に記載されているインクジェット記録装置を用いれば、ウォームアップ所要時間を短縮することが可能であるが、従来の循環式ヘッドを搭載したインクジェット記録装置を使用している場合には装置を買い替える必要がある。このため、このような買い替えコストをかけることなく、インクの側面からウォームアップ所要時間を短縮したいという要望がある。 If the inkjet recording apparatus described in Patent Document 2 is used, it is possible to shorten the time required for warm-up. However, if an inkjet recording apparatus equipped with a conventional circulation head is used, the apparatus is used. It is necessary to buy a new one. For this reason, there is a demand for reducing the warm-up time from the ink side without incurring such replacement costs.
インクのウォームアップ所要時間を短縮するためには、インクの比熱を小さくすればいいと考えられるが、顔料分散性等を担保するためにはポリマー成分で顔料を分散させる必要がある。しかし、ポリマー成分を多用するとインク粘度が上昇するため、インクの吐出性能を担保することが困難となる。
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、インクのウォームアップ所要時間を短縮することが可能な非水系インクジェットインクを提供することを目的とするものである。
In order to shorten the time required for warming up the ink, it is considered that the specific heat of the ink should be reduced. However, in order to ensure the pigment dispersibility and the like, it is necessary to disperse the pigment with the polymer component. However, if a large amount of polymer component is used, the ink viscosity increases, so that it is difficult to ensure the ink ejection performance.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a non-aqueous inkjet ink that can shorten the time required for warming up the ink while ensuring pigment dispersion stability and ejection stability. To do.
本発明の非水系インクジェットインクは、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み、インク中のポリマー成分の含有量が前記顔料の２０質量％以下の非水系インクジェットインクであって、該インクの比熱が３．０Ｊ／（ｇ・Ｋ）以下であることを特徴とするものである。 The non-aqueous inkjet ink of the present invention is a non-aqueous inkjet ink containing at least a non-aqueous solvent and a pigment that can be self-dispersed in the solvent, and the content of the polymer component in the ink is 20% by mass or less of the pigment. The specific heat of the ink is 3.0 J / (g · K) or less.
前記自己分散可能な顔料は、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。）により処理されてなることが好ましい。 The self-dispersible pigment is a compound represented by R 1 —X or R 2 —Y—R 3 (wherein X is —SH, —NCO, —NH 2 , —NHR (R is an alkyl group)). Y is either —CO—O—O—CO— or —CO—O—O—, and R 1 , R 2 and R 3 are each an alkyl group having 8 to 22 carbon atoms. The alkyl group may be linear or branched, and R 2 and R 3 may be the same or different.
前記インクの比熱は２．５Ｊ／（ｇ・Ｋ）以下であることが好ましい。
前記非水系溶剤は高級脂肪酸エステルおよび／または炭化水素溶剤であって、該溶剤が全溶剤量の５０質量％以上であることが好ましい。前記非水系溶剤は炭化水素溶剤であって、該溶剤が全溶剤量の５０質量％以上であることがより好ましい。
前記顔料はカーボンブラックであることが好ましい。
The specific heat of the ink is preferably 2.5 J / (g · K) or less.
The non-aqueous solvent is a higher fatty acid ester and / or a hydrocarbon solvent, and the solvent is preferably 50% by mass or more of the total amount of the solvent. The non-aqueous solvent is a hydrocarbon solvent, and the solvent is more preferably 50% by mass or more of the total amount of the solvent.
The pigment is preferably carbon black.
本発明の非水系インクジェットインクは、顔料が非水系溶剤に自己分散可能な顔料であるので、非水系インクの顔料分散で一般的に使用されるポリマー成分の含有量が顔料の２０質量％以下であっても顔料の分散安定性、吐出安定性を確保することが可能であるポリマー成分の含有量が低いので、低温環境におけるインク粘度の上昇を抑制することができ、インク粘度の変動を小さくすることができる結果、吐出可能な粘度範囲に調整するためのウォームアップ所要時間を短縮することが可能となる。 Since the non-aqueous ink-jet ink of the present invention is a pigment that can be self-dispersed in a non-aqueous solvent, the content of the polymer component generally used in the pigment dispersion of the non-aqueous ink is 20% by mass or less of the pigment. Even in such a case, since the content of the polymer component that can ensure the dispersion stability and ejection stability of the pigment is low, an increase in the ink viscosity in a low-temperature environment can be suppressed, and the fluctuation of the ink viscosity is reduced. As a result, it is possible to shorten the time required for warm-up for adjusting the viscosity within the dischargeable range.
また、インクの比熱が３．０Ｊ／（ｇ・Ｋ）以下であるので、インクの温度上昇が容易となり、低温環境においても短時間で吐出可能な温度範囲にウォームアップすることができるようになるため、ウォームアップ所要時間の短縮およびウォームアップにかかる電力を節約することができる。 Further, since the specific heat of the ink is 3.0 J / (g · K) or less, the temperature of the ink can be easily increased, and the ink can be warmed up to a temperature range that can be discharged in a short time even in a low temperature environment. Therefore, the time required for warm-up can be shortened and the power required for warm-up can be saved.
とりわけ、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。）により処理されてなる顔料を使用することで、非水系インクの顔料分散で一般的に使用される高分子分散剤の使用量を低減することができ、ポリマー成分の含有量が低減する。 In particular, it is a compound represented by R 1 —X or R 2 —Y—R 3 (wherein X is —SH, —NCO, —NH 2 , —NHR (R is an alkyl group), Y is any one of —CO—O—O—CO— and —CO—O—O—, and R 1 , R 2 and R 3 are alkyl groups having 8 to 22 carbon atoms, In this case, the pigment dispersion of the non-aqueous ink can be achieved by using a pigment that has been treated according to the following formula: R 2 and R 3 may be the same or different. The amount of the polymer dispersant that is generally used can be reduced, and the content of the polymer component is reduced.
本発明の非水系インクジェットインク（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み、インク中のポリマー成分の含有量が顔料の２０質量％以下のインクであって、インクの比熱が３．０Ｊ／（ｇ・Ｋ）以下であることを特徴とする。 The non-aqueous inkjet ink of the present invention (hereinafter also simply referred to as ink) includes at least a non-aqueous solvent and a pigment that can be self-dispersed in the solvent, and the content of the polymer component in the ink is 20% by mass or less of the pigment. The specific heat of the ink is 3.0 J / (g · K) or less.
ポリマー成分の含有量が２０質量％よりも多くなると自己分散可能な顔料であっても顔料分散安定性が得られにくくなる。ポリマー成分の含有量は顔料の１０質量％以下であることがより好ましく、さらには５質量％以下であることがより好ましく、実質的には含まれないことが望ましい。ここで、実質的に含まないとはポリマー成分を全く含まない場合の他、例えばポリマー成分を不可避的不純物として含有する場合を意味する。 When the content of the polymer component is more than 20% by mass, it is difficult to obtain pigment dispersion stability even with a self-dispersible pigment. The content of the polymer component is more preferably 10% by mass or less of the pigment, further preferably 5% by mass or less, and it is desirable that the polymer component is not substantially contained. Here, “substantially not containing” means not only containing no polymer component but also containing, for example, the polymer component as an unavoidable impurity.
上記ポリマー成分としては、例えば市販品として、日本ルーブリゾール株式会社製のソルスパースシリーズ（ソルスパース２００００、２７０００、４１０００、４１０９０、４３０００、４４０００）、ＢＡＳＦジャパン社製のジョンクリルシリーズ（ジョンクリル５７、６０、６２、６３、７１、５０１）、第一工業製薬株式会社製のポリビニルピロリドンＫ−３０、Ｋ−９０等が挙げられる。 Examples of the polymer component include commercially available Solsperse series (Solsperse 20000, 27000, 41000, 41090, 43000, 44000) manufactured by Nippon Lubrizol Co., Ltd. 62, 63, 71, 501), polyvinyl pyrrolidone K-30, K-90 manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd., and the like.
本発明のインクに含まれる顔料は非水系溶剤に自己分散可能な顔料であり、好ましくは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。）により処理されてなる顔料が好ましい。 The pigment contained in the ink of the present invention is a pigment that is self-dispersible in a non-aqueous solvent, and is preferably a compound represented by R 1 —X or R 2 —Y—R 3 (wherein X is —SH, -NCO, -NH 2, -NHR (R is an alkyl group) are either, Y is -CO-O-O-CO - , - CO-O-O- is either, R 1, R 2 and R 3 are each an alkyl group having 8 to 22 carbon atoms, and the alkyl group may be linear or branched, and R 2 and R 3 may be the same or different. The pigments processed by the above are preferred.
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、吐出安定性を確保することが可能である。 By treating the pigment with a compound represented by R 1 —X or R 2 —Y—R 3 , long-chain alkyl groups (R 1 or R 2 and R 3 ) are introduced as graft chains on the pigment surface. . Specifically, in the compound represented by the general formula R 1 -X, R 1 is introduced into the pigment surface as a graft chain when X in the general formula reacts with a functional group on the pigment surface. The compound represented by the general formula R 2 —Y—R 3 has a radical scavenging ability of the pigment by the radical cleavage of Y in the general formula (the condensed aromatic ring in the pigment selectively captures various radicals. R 2 and R 3 are introduced into the pigment surface as graft chains. As a result, the pigment can be self-dispersed in the non-aqueous solvent, and dispersion stability and ejection stability can be ensured.
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。 More specifically, when a hydroxyl group or a carboxylic acid group is present on the pigment surface, X of the compound represented by the general formula R 1 —X is —NCO (isocyanate group), —NH 2 (amino group). ), -NHR (wherein R is an alkyl group having 1 to 22 carbon atoms, and this alkyl group may be linear or branched), in the case of -NCO, an isocyanate. In the case of —NH 2 or —NHR, R 1 is introduced to the pigment surface as a graft chain by urethanization by a group, by salt formation by an amino group.
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。 In the case of the compound represented by the general formula R 2 —Y—R 3 , even if the specific functional group as described above does not exist on the pigment surface, Y in the general formula is radical cleavage, for example, Y is In the case of —CO—O—O—CO—, R 2 —CO—O—O—CO—R 3 is opened to R 2 —COO. And R 3 —COO. Depending on the function, R 2 and R 3 (or R 2 —COO and R 3 —COO) are introduced onto the pigment surface as graft chains. Moreover, even if it is a compound represented by general formula R < 1 > -X, when X is -SH (thiol group), R < 1 > is introduce | transduced into the pigment surface as a graft chain by thiol.
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。 In the general formula, R 1 , R 2 and R 3 are alkyl groups having 8 to 22 carbon atoms. This alkyl group may be linear or branched, and R 2 and R 3 may be the same or different. The alkyl groups of R 1 , R 2 and R 3 may be saturated or unsaturated, but preferably do not contain a functional group that reacts with the coloring functional group of the pigment. Preferred examples of R 1 , R 2 and R 3 include octyl group, 2-ethylhexyl group, dodecyl group, myristyl group, cetyl group, stearyl group, isostearyl group, behenyl group and oleyl group.
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。 The molecular weight of the compound represented by the general formula R 1 —X and the compound represented by R 2 —Y—R 3 is 400 or less. Thus, by the grafting with a relatively low molecular weight compound, stable pigment dispersion is possible without increasing the ink viscosity. The content of the compound represented by the general formula R 1 —X and the compound represented by R 2 —Y—R 3 is preferably in the range of 0.1 to 30 with respect to the pigment 1 by mass ratio, A range of 0.2 to 10 is more preferable.
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。 Examples of the compound represented by the general formula R 1 —X include octyl isocyanate (MW155), dodecyl isocyanate (MW202), stearyl isocyanate (MW296), octylamine (MW129), dodecylamine (MW185), stearylamine (MW270). , Octanethiol (MW146), dodecanethiol (MW202), and octadecanethiol (MW287). The compounds represented by R 2 —Y—R 3 include aliphatic diacyl peroxides such as dilauroyl peroxide and bis (3,5,5-trimethylhexanoyl peroxide) (commercially available from NOF Corporation). Parroyl (registered trademark) L (MW 399), Parroyl 355 (MW 314)), 1,1,3,3-tetramethylbutyl peroxyneodecanoate aliphatic dialkyl peroxy ester (commercially available from NOF Corporation) Peroctane ND (MW300)), aliphatic peroxydicarbonate of di- (2-ethylhexyl) peroxydicarbonate (Nippon Parroyl OPP (MW346)) can be exemplified.
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。 In order to introduce R 1 or R 2 and R 3 as a graft chain on the pigment surface by treating the pigment with a compound represented by R 1 —X or R 2 —Y—R 3 , in an organic solvent under a nitrogen atmosphere The pigment can be reacted with a compound represented by R 1 —X or a compound represented by R 2 —Y—R 3 . Examples of organic solvents include naphthenic solvents such as AF-4, AF-5, AF-6, AF-7 (all of which are JX Nippon Oil & Energy), IOP (isooctyl palmitate: Nikko Chemicals), Exepal MOL ( Ester solvents such as methyl oleate: Kao Corporation) and cethiol A (hexyl laurate: cognis) can be used.
本発明のインクは、比熱が３．０Ｊ／（ｇ・Ｋ）以下であり、好ましくは２．５Ｊ／（ｇ・Ｋ）以下、さらには２．０Ｊ／（ｇ・Ｋ）以下であることが望ましい。比熱が３．０Ｊ／（ｇ・Ｋ）よりも大きくなると、ウォームアップ所要時間の短縮が困難となる。一方で比熱が低すぎるとインクの温度が急激に上昇してしまい、オーバーヒートによる印刷動作停止が起こりやすくなるため、１．５Ｊ／（ｇ・Ｋ）以上とすることがより好ましい。このような比熱のインクとするためには、非水系溶剤により調製することができ、高級脂肪酸エステル、炭化水素溶剤、高級脂肪酸、高級アルコール、エーテル等を適宜選択することができる。但し、ウォームアップ所要時間の短縮という観点からは、全溶剤量に対して５０質量％以上を高級脂肪酸エステルおよび／または炭化水素溶剤とすることが好ましく、さらには全溶剤量の５０質量％以上を炭化水素溶剤とすることがより好ましい。 The ink of the present invention has a specific heat of 3.0 J / (g · K) or less, preferably 2.5 J / (g · K) or less, more preferably 2.0 J / (g · K) or less. desirable. If the specific heat is greater than 3.0 J / (g · K), it is difficult to shorten the warm-up time. On the other hand, if the specific heat is too low, the temperature of the ink rises rapidly, and the printing operation is likely to stop due to overheating. Therefore, it is more preferably 1.5 J / (g · K) or more. In order to obtain such a specific heat ink, it can be prepared with a non-aqueous solvent, and higher fatty acid esters, hydrocarbon solvents, higher fatty acids, higher alcohols, ethers and the like can be appropriately selected. However, from the viewpoint of shortening the time required for warm-up, it is preferable to use 50% by weight or more of the higher fatty acid ester and / or hydrocarbon solvent with respect to the total amount of solvent, and more preferably 50% by weight or more of the total amount of solvent. It is more preferable to use a hydrocarbon solvent.
具体的には、炭化水素溶剤としては、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。 Specifically, preferred examples of the hydrocarbon solvent include aliphatic hydrocarbon solvents, alicyclic hydrocarbon solvents, and aromatic hydrocarbon solvents. Examples of the aliphatic hydrocarbon solvent and alicyclic hydrocarbon solvent include “Tclean N-16, Tclean N-20, Tclean N-22, Nisseki Naphthezol L, Nisseki, manufactured by JX Nippon Mining & Energy Corporation. Naphthezol M, Nisseki Naphthezol H, No. 0 Solvent L, No. 0 Solvent M, No. 0 Solvent H, Nisseki Isosol 300, Nisseki Isosol 400, AF-4, AF-5, AF-6, AF-7 ", Preferred examples include “Isopar G, Isopar H, Isopar L, Isopar M, Exxsol D40, Exxsol D80, Exxsol D100, Exxsol D130, Exxsol D140” manufactured by Exxon. Examples of the aromatic hydrocarbon solvent include “Nisseki Clean Sol G” (alkylbenzene) manufactured by JX Nippon Oil & Energy Corporation, “Solvesso 200” manufactured by Exxon, and the like.
高級脂肪酸エステルとしては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。 As the higher fatty acid ester, an ester solvent having 14 or more carbon atoms in one molecule and a mixed solvent thereof can be used. More specifically, methyl laurate, hexyl laurate, isopropyl myristate, isopropyl palmitate, isostearyl palmitate, isooctyl palmitate, methyl oleate, ethyl oleate, isopropyl oleate, butyl oleate, methyl linoleate , Isobutyl linoleate, ethyl linoleate, isopropyl isostearate, soybean oil methyl, soybean oil isobutyl, tall oil methyl, tall oil isobutyl, diisopropyl adipate, diisopropyl sebacate, diethyl sebacate, propylene glycol monocaprate, tri 2- Examples thereof include trimethylolpropane ethylhexanoate and glyceryl tri-2-ethylhexanoate.
アルコール溶剤としては、イソミリスチルアルコール、イソパルミチルアルコール、イソステアリルアルコール、オレイルアルコール等が挙げられる。
高級脂肪酸溶剤としては炭素数８〜２４の脂肪酸が好ましく、イソノナン酸、イソミリスチン酸、イソパルミチン酸、オレイン酸、イソステアリン酸等が挙げられる。
Examples of the alcohol solvent include isomyristyl alcohol, isopalmityl alcohol, isostearyl alcohol, oleyl alcohol and the like.
The higher fatty acid solvent is preferably a fatty acid having 8 to 24 carbon atoms, and examples thereof include isononanoic acid, isomyristic acid, isopalmitic acid, oleic acid, and isostearic acid.
エーテル溶剤としては、ジエチルグリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールジブチルエーテル等が挙げられる。
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、インク全量に対し７５〜９９．５質量％であることが好ましい。
Examples of the ether solvent include diethyl glycol monobutyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, propylene glycol monobutyl ether, propylene glycol dibutyl ether and the like.
These non-aqueous solvents can be used alone or in combination of two or more. The content of the non-aqueous solvent is preferably 75 to 99.5% by mass with respect to the total amount of the ink.
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することができる。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。 Conventionally known inorganic pigments and organic pigments can be appropriately used in the ink of the present invention. Examples of inorganic pigments include titanium oxide, bengara, cobalt blue, ultramarine blue, bitumen, carbon black, calcium carbonate, kaolin, clay, barium sulfate, talc, and silica. Examples of the organic pigment include insoluble azo pigments, azo lake pigments, condensed azo pigments, condensed polycyclic pigments, and copper phthalocyanine pigments. These pigments may be used alone or in appropriate combination. The addition amount of the pigment is preferably 0.5 to 20% by mass with respect to the total amount of the ink.
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。 In addition to the above components, the ink of the present invention may contain conventional additives. Additives include surfactants such as anionic, cationic, amphoteric or nonionic surfactants, antioxidants such as dibutylhydroxytoluene, propyl gallate, tocopherol, butylhydroxyanisole, and nordihydroguaiare. And tic acid.
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。
The ink of the present invention can be prepared by, for example, supplying all components in a known disperser such as a bead mill in a batch or divided and dispersing them, and if desired, passing them through a known filter such as a membrane filter.
Examples of the non-aqueous inkjet ink of the present invention are shown below.
（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（パルミチン酸イソオクチル（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。
(Preparation of surface-treated pigment P-1)
In a 500 ml four-necked flask, 15.0 g of pigment MA600 (carbon black: Mitsubishi Chemical), 5.6 g of Parroyl L (Nippon Yushi), 135 g of AF-7 (naphthenic solvent: JX Nippon Oil & Energy), IOP (palmitic acid) Isooctyl (ester solvent): Nikko Chemicals (135 g) and zirconia beads (1000 g) having a diameter of 2 mm were added, stirred under a nitrogen atmosphere, sufficiently purged with nitrogen, heated to 100 ° C. and reacted for 6 hours. The zirconia beads were removed, and the obtained dispersion was centrifuged to precipitate the surface-treated pigment (13000 rpm, 5 minutes). Next, the precipitated pigment was forcibly dispersed in methyl ethyl ketone (MEK) with ultrasonic waves, and the obtained dispersion (MEK) was centrifuged again to precipitate the surface-treated pigment. This process was repeated three times, and the obtained surface-treated pigment was dried to completely remove MEK to obtain surface-treated pigment P-1. The ratio of the amount of the component bonded to the pigment surface and the pigment, as measured by TG / DTA (differential thermothermal gravimetric simultaneous measurement device), was 25% by mass.
（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。
(Preparation of surface treatment pigments P-2 to 4)
In the above (preparation of surface-treated pigment P-1), the place where 5.6 g of parroyl L is added is changed to dodecyl isocyanate (Wako Pure Chemical), dodecyl amine (Wako Pure Chemical), and thiocalcol 20 (dodecyl mercaptan: Kao), respectively. Except that, surface-treated pigments P-2 to P-4 were obtained in the same manner. The amount of the component bonded to the pigment surface by TG / DTA of P-2, P-3, and P-4 was 24%, 18%, and 21% in mass ratio, respectively.
（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）で原材料をプレミックスした後、滞留時間約１２分間で分散させ、孔径３μｍのメンブレンフィルターでろ過し、実施例１〜８、比較例１および２のインクを調製した。
(Preparation of ink)
After premixing the raw materials with the formulation shown in Table 1 below (the numerical values shown in Table 1 are parts by mass), the raw materials are dispersed for about 12 minutes and filtered through a membrane filter having a pore size of 3 μm. Inks of Comparative Examples 1 and 2 were prepared.
（比熱測定方法）
ＤＳＣ８２３０Ｌ（リガク社製）でＤＳＣ測定を行い、比熱を式（１）で算出した。
式（１）・・・Ｃｐ＝［（ＳＴＷ×ＳＡＨ）／（ＳＡＷ×ＳＴＨ）］×ＳＴＣＰ
ＳＴＷ ：基準試料（アルミナ）重量
ＳＡＷ ：測定試料重量
ＳＡＨ ：測定試料のベースラインシフト量
ＳＴＨ ：基準試料のベースラインシフト量
ＳＴＣＰ：温度Ｔ１での基準試料比熱容量（アルミナは０．８）
(Specific heat measurement method)
DSC measurement was performed with DSC8230L (manufactured by Rigaku Corporation), and the specific heat was calculated by Equation (1).
Formula (1) ... Cp = [(STW × SAH) / (SAW × STH)] × STCP
STW: Weight of reference sample (alumina) SAW: Weight of measurement sample SAH: Baseline shift amount of measurement sample STH: Baseline shift amount of reference sample STCP: Specific heat capacity of reference sample at temperature T1 (0.8 for alumina)
（評価）
（ウォームアップ所要時間）
循環式ライン方式インクジェット記録装置ＯＲＰＨＩＳ-Ｘ（理想科学社製）に、市販のＸインク（理想科学社製：比熱２．１Ｊ／（ｇ・Ｋ））を充填し、常温（２３℃）における吐出可能な駆動電圧範囲を求め、吐出可能な駆動電圧範囲中央の駆動電圧をＶｃとする。次に、インクジェット記録装置を１５℃環境に２４時間放置する。放置後、１５℃環境において印字動作を指示させ、Ｖｃの駆動電圧で、印字可能になるまでの所要時間（基準）を求めた。
実施例１〜実施例８および比較例１のインクについて上記と同様にウォームアップ所要時間を求め、（基準）に対する相対評価を以下のように行った。
○：所要時間が基準よりも顕著に短くなった
△：所要時間は基準よりも若干短くなった
×：所要時間が基準と同等か基準よりも長くなった
(Evaluation)
(Time required for warm-up)
A circulation type line-type ink jet recording apparatus ORPHIS-X (made by Riso Kagaku) is filled with commercially available X ink (made by Riso Kagaku: specific heat 2.1 J / (g · K)) and discharged at room temperature (23 ° C.). A possible drive voltage range is obtained, and a drive voltage at the center of the dischargeable drive voltage range is defined as Vc. Next, the ink jet recording apparatus is left in a 15 ° C. environment for 24 hours. After leaving, the printing operation was instructed in a 15 ° C. environment, and the required time (reference) until printing was possible was determined with the drive voltage of Vc.
For the inks of Examples 1 to 8 and Comparative Example 1, the required warm-up time was determined in the same manner as described above, and the relative evaluation with respect to (reference) was performed as follows.
○: Time required is significantly shorter than the standard △: Time required is slightly shorter than the standard ×: Time required is equal to or longer than the standard
（分散安定性）
実施例１〜実施例８、比較例１および２のインクをそれぞれＳＶ５０（ガラス容器）に４０ｇ充填し、５０℃環境に１週間放置したのち、沈降の有無を観察し以下の基準で評価した。
○：底面に沈降は確認されない
×：底面に沈降が確認された
各インクの処方と評価の結果を表１に示す。
(Dispersion stability)
Each ink of Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 and 2 was filled with 40 g of SV50 (glass container) and left in a 50 ° C. environment for 1 week, and then the presence or absence of sedimentation was observed and evaluated according to the following criteria.
○: No sedimentation is confirmed on the bottom surface ×: Precipitation is confirmed on the bottom surface Table 1 shows the formulation and evaluation results of each ink.
表１から明らかなように、表面処理顔料を用いた実施例１〜８はいずれも長鎖アルキル基（炭素数１２のアルキル基）が導入されているため、ポリマー成分を添加しなくても、ナフテンなどの極性の低い溶剤中で顔料分散安定性を確保することができた。また、比熱を３．０Ｊ／（ｇ・Ｋ）以下とすることができた。これによって、顔料分散安定性、吐出安定性を確保しながら、インクのウォームアップ所要時間を短縮することが可能となった。 As is clear from Table 1, since all of Examples 1 to 8 using the surface-treated pigment have a long-chain alkyl group (alkyl group having 12 carbon atoms) introduced, the polymer component is not added. The pigment dispersion stability could be secured in a low polarity solvent such as naphthene. Moreover, specific heat could be 3.0 J / (g * K) or less. This makes it possible to shorten the time required for ink warm-up while ensuring pigment dispersion stability and ejection stability.
一方、比較例１に示すようにポリマー成分を添加すると比熱が２．１Ｊ／（ｇ・Ｋ）であっても、ウォームアップ所要時間を短縮することができなかった。これは、ポリマー成分を添加することによって粘度が上昇することにより、吐出可能な粘度範囲に調整するためのウォームアップ所要時間が長くなったためである。比較例１のインクは基準としたＸインクと比熱が同じであることから、比熱のみの調整ではウォームアップ所要時間を短縮できないことがわかる。また、ポリマー成分を添加しなかった比較例２では当然のことながら分散安定性を確保できなかった（このため、比較例２に関してはウォームアップ所要時間は評価していない）。 On the other hand, when the polymer component was added as shown in Comparative Example 1, the required warm-up time could not be shortened even if the specific heat was 2.1 J / (g · K). This is because the time required for warm-up for adjusting the viscosity within the dischargeable range is increased by increasing the viscosity by adding the polymer component. Since the specific heat of the ink of Comparative Example 1 is the same as that of the reference X ink, it can be seen that the warm-up required time cannot be shortened by adjusting only the specific heat. In Comparative Example 2 in which no polymer component was added, it was natural that the dispersion stability could not be ensured (for this reason, the warm-up time was not evaluated for Comparative Example 2).
実施例１〜４は高級脂肪酸エステルおよび炭化水素溶剤が全溶剤の９１．４質量％、炭化水素溶剤が全溶剤の４５．７質量％、実施例５は高級脂肪酸エステルおよび炭化水素溶剤が全溶剤の９１．４質量％、炭化水素溶剤が全溶剤の０質量％、実施例６は高級脂肪酸エステルおよび炭化水素溶剤が全溶剤の４５．７質量％、炭化水素溶剤が全溶剤の０質量％、実施例７および８は高級脂肪酸エステルおよび炭化水素溶剤が全溶剤の１００質量％、炭化水素溶剤が全溶剤の１００質量％である。この結果から高級脂肪酸エステルおよび／または炭化水素溶剤を全溶剤の５０質量％以上含むインクは、比熱を低く抑えることが可能であり、高級脂肪酸エステルと炭化水素溶剤を比較すると、炭化水素溶剤の方がより比熱を低く抑えることが可能であり、炭化水素溶剤を全溶剤の５０質量％以上含むインクは、比熱をより低く抑えることができ、ウォームアップ所要時間の短縮に効果的であると考えられる。 In Examples 1 to 4, the higher fatty acid ester and the hydrocarbon solvent are 91.4% by mass of the total solvent, the hydrocarbon solvent is 45.7% by mass of the total solvent, and in Example 5, the higher fatty acid ester and the hydrocarbon solvent are the total solvent. 91.4% by weight, hydrocarbon solvent is 0% by weight of the total solvent, Example 6 is higher fatty acid ester and hydrocarbon solvent is 45.7% by weight of the total solvent, hydrocarbon solvent is 0% by weight of the total solvent, In Examples 7 and 8, the higher fatty acid ester and the hydrocarbon solvent are 100% by mass of the total solvent, and the hydrocarbon solvent is 100% by mass of the total solvent. From this result, the ink containing 50% by mass or more of the higher fatty acid ester and / or hydrocarbon solvent can keep the specific heat low, and when comparing the higher fatty acid ester and the hydrocarbon solvent, the hydrocarbon solvent The specific heat can be further reduced, and the ink containing the hydrocarbon solvent in an amount of 50% by mass or more of the total solvent can suppress the specific heat lower and is considered to be effective for shortening the warm-up time. .
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。 In this example, carbon black was used as the pigment. However, from the effect of pigment dispersion due to the grafting of long-chain alkyl groups on the pigment surface, it is speculated that the same results can be obtained with other pigments. Is done.
Claims (6)
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