JP2013189597A - インクジェット記録用水性インキ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】少なくとも水、顔料、水溶性有機溶剤、バインダー樹脂及び特定の構造式を有するシリコン系界面活性剤を2種以上含むインクジェット記録用水性インキであり、かつ、前記シリコン系界面活性剤の含有量が特定の数式を満たすことを特徴とするインクジェット記録用水性インキ。
また、水溶性有機溶剤としてアルカンジオール類、グリコールエーテル類から選ばれる少なくとも一種以上を含むことを特徴とする上記インクジェット記録用水性インキ。
【選択図】 なし
Description
即ち、本発明は、少なくとも水、顔料、水溶性有機溶剤、バインダー樹脂及びシリコン系界面活性剤を2種以上含むインクジェット記録用水性インキにおいて、前記シリコン系界面活性剤のうち、少なくとも1種類は一般式(1)で表されるシリコン系界面活性剤であり、少なくとも1種類は一般式(3)で表されるシリコン系界面活性剤であり、前記一般式(1)及び(3)で表されるシリコン系界面活性剤の含有量の合計が一般式(5)の関係を満たすことを特徴とするインクジェット記録用水性インキに関する。
一般式(1)
(式中R1、R2は炭素数1〜6のアルキル基であり、X1、X2は一般式(2)で表されるポリエーテル(ポリオキシアルキレン)基である。)
一般式(2)
(式中、R3は水素原子または炭素数1〜6のアルキル基または(メタ)アクリル基であり、EOはエチレンオキシド基であり、POはプロピレンオキシド基であり、bが1以上の整数であり、cが0以上の整数であり、さらにb+cが1以上の整数である。EO、POの順序についてはランダムであってよい。式中aは10以上80以下の整数を表す。)
一般式(3)
(式中R4、R5は炭素数1〜6のアルキル基であり、X3は一般式(4)で表されるポリエーテル(ポリオキシアルキレン)基である。)
一般式(4)
5<(A/B)×100
(A=前記一般式(1)及び(3)で表されるシリコン系界面活性剤の含有量の合計、B=前記シリコン系界面活性剤を除く不溶性物質の含有量の合計)
また、前記グリコールエーテル類が(ポリ)アルキレングリコールモノ(またはジ)アルキルエーテルであるインクジェット記録用水性インキに関する。
さらに、上記発明のインクジェット記録用水性インキで印刷してなる印刷物に関する。
本発明のインクジェット記録用水性インキは、上記構造を有するシリコン系界面活性剤を2種以上含むことを特徴とする。先ず、本発明を特徴づけるシリコン系界面活性剤について説明する。
特に、水は水素結合により水分子同士が強く結びついているため、溶媒の中でも極めて表面張力が高いことから、疎水性の高い基材上で水性インキの濡れ性を十分確保するのは非常に難しい。
(式中R1、R2は炭素数1〜6のアルキル基であり、X1、X2は一般式(2)で表されるポリエーテル(ポリオキシアルキレン)基である。)
一般式(4)
5<(A/B)×100
(A=前記一般式(1)及び(3)で表されるシリコン系界面活性剤の含有量の合計、B=前記シリコン系界面活性剤を除く不溶性物質の含有量の合計)
上記一般式(1)で表されるシリコン系界面活性剤の市販品の具体例としては、東レ・ダウコーニング社製のBY16−201、SF8427、ビックケミー社製のBYK−333、BYK−UV3500、エボニック デグサ社製のTEGO GLIDE 410、TEGO GLIDE 432、TEGO GLIDE 435、TEGO GLIDE 440、TEGO GLIDE 450等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
上記一般式(3)で表されるシリコン系界面活性剤の市販品の具体例としては、東レ・ダウコーニング社製のSF8428、FZ−2162、8032 ADDITIVE、SH3749、FZ−77、L7001、L−7002,FZ−2104,FZ−2110、FZ−2123,SH8400、SH3773M、ビックケミー社製のBYK−345、BYK−346、BYK−347、BYK−348、エボニック デグサ社製のTEGO WET 250、TEGO WET 260、TEGO WET 270、TEGO WET 280、信越化学工業社製のKF−351A,KF−352A,KF−353,KF−354L、KF−355A、KF−615A、KF−640、KF−642、KF−643等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
表面張力変化率(%)=(経時試験前後の表面張力差)/(経時試験前の表面張力)
本発明のインキジェット記録用水性インキに含まれる水としては、種々のイオンを含有する一般の水ではなく、イオン交換水(脱イオン水)を使用するのが好ましい。
本発明で使用することができる水の含有量としては、インキの全重量の20〜80重量%、の範囲である。
本発明の水性顔料インキに含まれる顔料としては、従来既知のものが使用できる。
本発明で使用することができるシアンの顔料としては、例えば、C.I.Pigment Blue1、2、3、15:3、15:4、16、22、C.I.Vat Blue 4、6等が挙げられる。
No.33、40、45、52、900、2200B、2300、MA7、MA8、MCF88(以上、三菱化学製)、RAVEN1255(コロンビア製)、REGAL330R、400R、660R、MOGUL L(以上、キャボット製)、Nipex 160IQ、Nipex 170IQ、Nipex 75、Printex 85、Printex 95、Printex 90、Printex 35、Printex U(以上、デグサ製)等があり、何れも好ましく使用することができる。
本発明の水性顔料インキに含まれる顔料分散樹脂としては、従来既知のものが使用できるが、一般に、(メタ)アクリル酸共重合物が使用される。これは、顔料表面に吸着した(メタ)アクリル酸共重合物がイオン化した際の電荷反発により、水性溶媒中で、顔料どうしの電荷反発が起こり、安定した顔料分散状態を保つことができるためと考えられる。
さらに、本発明のインクジェット記録用水性インキは、印字物の塗膜耐性を高めるためにバインダー樹脂を用いることができる。バインダー樹脂としては水分散性樹脂微粒子を含有することが好ましい。水性インキのバインダー樹脂としては大別して水溶性樹脂と樹脂微粒子が知られているが、一般に樹脂微粒子は水溶性樹脂と比較して高分子量であり、高い耐性を実現することができる。また、樹脂微粒子はインキの粘度を低くすることができ、より多量の樹脂をインク中に配合することができることから、インクジェットインキの耐性を高めるのに適していると言える。樹脂微粒子の種類としてはアクリル系、ウレタン系、スチレンブタジエン系、塩化ビニル系、ポリオレフィン系等が挙げられる。
上記したような水性の樹脂微粒子のインキ中における含有量は、固形分でインキの全重量の3〜20重量%の範囲である。
アルカンジオール類の具体例としては、1, 2−プロパンジオール、1, 3−プロパンジオール、1, 2−ブタンジオール、1, 3−ブタンジオール、1, 2−ペンタンジオール、1, 5−ペンタンジオール、1, 2−ヘキサンジオール、1, 6−ヘキサンジオール、2−メチル−2, 4−ペンタンジオール等が挙げられる。アルカンジオール類の中でも1, 2−プロパンジオール、1, 2−ブタンジオール、1, 2−ペンタンジオール、1, 2−ヘキサンジオールといった炭素数3〜6の1, 2−アルカンジオールを使用するのが好ましい。
本発明で使用できる上記グリコールエーテル類のインキ組成中における含有量としては15重量%以下であることが好ましい。含有量が15重量%を超えるとインキの乾燥性が高すぎてしまい、基材上におけるインキの濡れ広がりを損なう可能性がある。
また、本発明のインキは、上記の成分の他に、必要に応じて所望の物性値を持つインクとするために、消泡剤、防腐剤等の添加剤を適宜に添加することができる。これらの添加剤の添加量の例としては、インキの全重量に対して、0.01〜10重量%、好ましくは0.01〜5重量%が好適である。
上記したような成分からなる本発明のインキの調製方法としては、下記のような方法が挙げられるが、本発明は、これらに限定されるものではない。先ず初めに、顔料分散樹脂と、水とが少なくとも混合された水性媒体に顔料を添加し、混合撹拌した後、後述の分散手段を用いて分散処理を行い、必要に応じて遠心分離処理を行って所望の顔料分散液を得る。次に、必要に応じてこの顔料分散液に、水溶性溶剤、或いは、上記で挙げたような適宜に選択された添加剤成分を加え、撹拌、必要に応じて濾過して本発明のインキとする。
ガス導入管、温度計、コンデンサー、攪拌機を備えた反応容器に、トリエチレングリコールモノメチルエーテル93.4部を仕込み、窒素ガスで置換した。反応容器内を110℃に加熱して、ラウリルメタクリレート35.0部、スチレン35.0部、アクリル酸30.0部、およびV−601(和光純薬製)6.0部の混合物を2時間かけて滴下し、重合反応を行った。滴下終了後、さらに110℃で3時間反応させた後、V−601(和光純薬製)0.6部を添加し、さらに110℃で1時間反応を続けて、顔料分散樹脂1の溶液を得た。顔料分散樹脂1の重量平均分子量は約16000であった。
さらに、室温まで冷却した後、ジメチルアミノエタノール37.1部添加し中和した。これは、アクリル酸を100%中和する量である。さらに、水を200部添加し、水性化した。これを1gサンプリングして、180℃20分加熱乾燥して不揮発分を測定し、先に水性化した樹脂溶液の不揮発分が20%になるように水を加えた。これより、顔料分散樹脂1の不揮発分が20%の水性化溶液を得た。
下記顔料を20部、顔料分散樹脂1の水溶液を42.9部、水37.1部をマヨネーズ瓶に仕込み、ディスパーで予備分散した後、分散メディアとして直径0.5mmのジルコニアビーズ1800gを充填した容積0.6Lのダイノーミルを用いて2時間本分散を行い、顔料分散液を得た。このとき、顔料と顔料分散樹脂1の不揮発分の比率は、顔料/分散樹脂(不揮発分)=7/3となっている。下記に顔料分散液の調製に使用した顔料種について示す。
・C.I.Pigment Blue 15:3(シアン顔料分散液の調製に使用)
・C.I.Pigment Red 122(マゼンタ顔料分散液の調製に使用)
・C.I.Pigment Yellow 120(イエロー顔料分散液の調製に使用)
・C.I.Pigment Black 7(ブラック顔料分散液の調製に使用)
攪拌器、温度計、滴下ロート、還流器を備えた反応容器に、イオン交換水40部と界面活性剤としてアクアロンKH−10(第一工業製薬製)0.2部とを仕込み、別途、2−エチルヘキシルアクリレート10部、メチルメタクリレート57部、スチレン30部、ジメチルアクリルアミド2部、メタクリル酸1部、イオン交換水53部および界面活性剤としてアクアロンKH−10(第一工業製薬製)1.8部をあらかじめ混合しておいたプレエマルジョンのうちの1%をさらに加えた。内温を60℃に昇温し十分に窒素置換した後、過硫酸カリウムの5%水溶液10部、および無水重亜硫酸ナトリウムの1%水溶液20部の10%を添加し重合を開始した。反応系内を60℃で5分間保持した後、内温を60℃に保ちながらプレエマルジョンの残りと過硫酸カリウムの5%水溶液、および無水重亜硫酸ナトリウムの1%水溶液の残りを1.5時間かけて滴下し、さらに2時間攪拌を継続した。不揮発分測定にて転化率が98%超えたことを確認後、温度を30℃まで冷却した。ジエチルアミノエタノールを添加して、pHを8.5とし、さらにイオン交換水で不揮発分を40%に調整して樹脂微粒子水分散体を得た。得られた樹脂微粒子水分散体を水分散性樹脂微粒子1とした。水分散性樹脂微粒子1の計算上のガラス転移点温度は80℃である。
<一般式(1)で表されるシリコン系界面活性剤>
・BYK−333(ビックケミー社製)
・BYK−UV3500(ビックケミー社製)
・TEGO GLIDE 440(エボニック デグサ社製)
<一般式(3)で表されるシリコン系界面活性剤>
・TEGO WET 260(エボニック デグサ社製)
・TEGO WET 270(エボニック デグサ社製)
<非シリコン系界面活性剤>
・サーフィノール465 (エアー プロダクツ ジャパン社製)
表1及び2に記載した組成に従い、インクジェットインキを調製した。具体的には、上記の方法で調製した顔料分散液、その他の原料を表1及び2に記載した組成に従いマヨネーズ瓶に仕込み、ハイスピードミキサーにて攪拌混合した。そして、1μmおよび0.45μmのメンブランフィルターにて濾過し、インクジェットインキを得た。調製したシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの4色のインクを1組のインキセットとし、組成の異なる実施例1〜22、比較例1〜9のインクセットを得た。これらのインキセットを用いて以下の評価を行った。
実施例1〜22、比較例1〜9で得られたインキの粘度をE型粘度計(東機産業社製TVE−20L)を用いて、25℃において回転数50rpmという条件で測定した。このインキを50℃の恒温機に保存し、経時促進させた後、経時前後でのインキの粘度変化を評価した。評価基準は下記のとおりであり、AA、A、 B評価が実用可能領域である。
<評価基準>
AA:10週間保存後の粘度変化率が±5%未満
A:8週間保存後の粘度変化率が±5%未満
B:6週間保存後の粘度変化率が±5%未満
C:6週間保存後の粘度変化率が±5%以上
実施例1〜22、比較例1〜9で得られたインキの表面張力値をCBVP−Z(協和界面科学社製)を用いて測定した。このインキを50℃の恒温機に保存し、経時促進させ、経時試験前後でのインキの表面張力の変化を評価した。評価基準は下記のとおりである。
AA、A、B評価が実用可能領域である。
<評価基準>
AA:10週間保存後の表面張力変化率が±5%未満
A:8週間保存後の表面張力変化率が±5%未満
B:6週間保存後の表面張力変化率が±5%未満
C:6週間保存後の表面張力変化率が±5%以上
D:4週間保存後の表面張力変化率が±5%以上
実施例1〜22、比較例1〜9で得られたインキについて、25℃の環境下でピエゾ素子を有するインクジェットヘッドを搭載したインクジェットプリンターに充填し、ポリ塩化ビニルシート(メタマーク社製MD−5)を50℃に加温しながら印字率100%のベタ印刷を行い、印刷物の白抜け度合を目視で確認した。また、このインキを50℃の恒温機に保存し、6週間経時促進させ、経時前後で白抜け度合を評価した。評価基準は下記のとおりであり、AA、A、B評価が実用可能領域である。
<評価基準>
AA:インキが十分に広がり、目視で白抜けがない上に、濃度ムラがなく均一な画像が得られているもの
A:インキが程良く広がり、目視で白抜けがない上に、濃度ムラがなく良好な画像が得られているもの
B:インキが程良く広がり、目視で白抜けがないもの
C:インキの広がりが不十分であり、目視で僅かに白抜けが発生しているもの
D:インキの広がりが不十分であり、目視で明らかに白抜けが発生しているもの
実施例1〜22、比較例1〜9で得られたインキについて、評価3と同様の基材及び印刷条件で印刷を行った。但し、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックを隣り合うように(色の順序はランダムでよい)印刷し、色間の混色度合を評価した。
1.経時試験前のインキの混色評価
経時試験前のインキを上記の通り印刷し、色間の混色度合を評価した。
2.経時試験前後のインキの混色評価
上記のインキを50℃の恒温機に保存し6週間経時促進させ、経時試験前後のインキを上記の通り印刷し、色間の混色度合を評価した。但し、経時試験前のインキと経時促進させた後のインキが交互に隣り合うように印刷した。混色度合いは目視で観察し、ドットのつながりはルーペで観察し評価した。評価基準は下記のとおりであり、AA、A、B評価が実用可能領域である。
<評価基準>
AA:ドットの融着、色間の色混じりや滲みが全くなく、各色の境界が鮮明であるもの。
A:ドットの融着が僅かにあるが、目視で色間の色混じりや滲みが全くなく、各色の境界が鮮明であるもの
B:ドットの融着が僅かにあるが、目視で色間の色混じりや滲みが全くないもの
C:目視で色間の色混じりや滲みが僅かに見られるもの
D:目視で色間の色混じりや滲みが明らかに見られるもの
Claims (6)
- 少なくとも水、顔料、水溶性有機溶剤、バインダー樹脂及びシリコン系界面活性剤を2種以上含むインクジェット記録用水性インキにおいて、前記シリコン系界面活性剤のうち、少なくとも1種類は一般式(1)で表されるシリコン系界面活性剤であり、少なくとも1種類は一般式(3)で表されるシリコン系界面活性剤であり、前記一般式(1)及び(3)で表されるシリコン系界面活性剤の含有量の合計が一般式(5)の関係を満たすことを特徴とするインクジェット記録用水性インキ。
一般式(1)
(式中R1、R2は炭素数1〜6のアルキル基であり、X1、X2は一般式(2)で表されるポリエーテル(ポリオキシアルキレン)基である。)
一般式(2)
(式中、R3は水素原子または炭素数1〜6のアルキル基または(メタ)アクリル基であり、EOはエチレンオキシド基であり、POはプロピレンオキシド基であり、bが1以上の整数であり、cが0以上の整数であり、さらにb+cが1以上の整数である。EO、POの順序についてはランダムであってよい。式中aは10以上80以下の整数を表す。)
一般式(3)
(式中R4、R5は炭素数1〜6のアルキル基であり、X3は一般式(4)で表されるポリエーテル(ポリオキシアルキレン)基である。)
一般式(4)
(式中、R6は炭素数1〜6のアルキル基であり、R7は水素原子または炭素数1〜6のアルキル基であり、EOはエチレンオキシド基であり、POはプロピレンオキシド基であり、fが1以上の整数であり、gが0以上の整数であり、さらにf+gが1以上の整数である。EO、POの順序についてはランダムであってよい。式中d及びeは1以上の整数であり、d+eは3以上50以下の整数を表す。)
一般式(5)
5<(A/B)×100
(A=前記一般式(1)及び(3)で表されるシリコン系界面活性剤の含有量の合計、B=前記シリコン系界面活性剤を除く不溶性物質の含有量の合計) - 前記水溶性有機溶剤としてアルカンジオール類、グリコールエーテル類から選ばれる少なくとも一種以上を含むことを特徴とする請求項1記載のインクジェット記録用水性インキ。
- 前記アルカンジオール類が炭素数3〜6の1,2−アルカンジオールである請求項1〜2いずれか記載のインクジェット記録用水性インキ。
- 前記グリコールエーテル類が(ポリ)アルキレングリコールモノ(またはジ)アルキルエーテルである請求項1〜3いずれか記載のインクジェット記録用水性インキ。
- 請求項1〜4いずれか記載のシアンインキ、マゼンタインキ、イエローインキ、ブラックインキを含む4色以上のインキセット。
- 請求項1〜4いずれか記載のインクジェット記録用水性インキで印刷してなる印刷物。
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