JP2014224214A - 水性顔料型インクジェット用インク組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
しかしながら、最近環境問題等の点から非水性のインクジェット用インクから水性インクジェット用インクの利用が求められているが、従来、水性インクジェット用インクは主に紙等の吸収性の被記録媒体への印刷に用いられており、一般的な水性インクジェット用インクを非吸収性の被記録媒体へ印刷した際に乾燥性が不十分であるという問題点があった。
しかし、この水性顔料型インクジェット用インク組成物を非吸収性の被記録媒体に印字して得られた印字物は塗膜耐性が劣るという問題を有していた。
さらに、本発明は、顔料分散剤として、質量平均分子量5000〜8万のアニオン性水溶性樹脂を塩基性化合物で中和して得られる高分子樹脂分散剤を含有することが好ましい。
<ガラス転移温度Tg>
ガラス転移温度Tgは、下記のWoodの式により求めた理論ガラス転移温度である。
Woodの式:1/Tg=W1/Tg1+W2/Tg2+W3/Tg3+・・・・・・・・・+Wx/Tgx
(式中、Tg1〜Tgxは共重合体を構成する重合性単量体1、2、3・・・xのそれぞれの単独重合体のガラス転移温度、W1〜Wxは単量体1、2、3・・・xのそれぞれの質量分率、Tgは理論ガラス転移温度を表す。ただし、Woodの式におけるガラス転移温度は絶対温度である)。
以下、本発明についてさらに詳細に説明する。
本発明の水性顔料型インクジェット用インク組成物は、顔料を含有する。
上記顔料としては、一般にインクジェット記録液で使用される各種の無機顔料や有機顔料を挙げることができる。具体的には、上記無機顔料としては、酸化チタン、ベンガラ、アンチモンレッド、カドミニウムイエロー、コバルトブルー、群青、紺青、カーボンブラック、黒鉛等の有色顔料(白色、黒色等の無彩色の着色顔料も含める)、及び、炭酸カルシウム、カオリン、クレー、硫酸バリウム、水酸化アルミニウム、タルク等の体質顔料を挙げることができる。上記有機顔料としては、溶性アゾ顔料、不溶性アゾ顔料、アゾレーキ顔料、縮合アゾ顔料、銅フタロシアニン顔料、縮合多環顔料等を挙げることができる。これらは単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
上記水不溶性樹脂としては、カルボキシル基含有単量体とそれ以外の他の単量体とを公知の方法にて乳化重合して得られたアクリル系エマルションを挙げることができる。上記アクリル系エマルションを用いることで、塗膜耐性向上等の効果を好適に付与することができる。
上記カルボキシル基含有単量体としては、アクリル酸、メタクリル酸、(無水)マレイン酸、マレイン酸モノメチル、マレイン酸モノエチル、マレイン酸モノブチル、マレイン酸モノヘキシル、マレイン酸モノオクチル、マレイン酸モノ−2−エチルヘキシル、マレイン酸モノラウリル等の炭素数8〜13の脂肪族炭化水素基を有するマレイン酸モノエステル化合物、マレイン酸モノミリスチル、マレイン酸モノセチル、マレイン酸モノステアリル、マレイン酸モノオレイル、マレイン酸モノエイコシル等の炭素数14〜20の脂肪族炭化水素基を有するマレイン酸モノエステル化合物、クロトン酸とそのエステル化合物、イタコン酸とそのエステル化合物等を挙げることができる。
上記水性媒体としては、水、主溶剤、必要に応じて補助溶剤から構成される水性媒体を挙げることができる。
上記水としては、イオン交換水ないし蒸留水が好ましい。
上記主溶剤が5質量%未満であると、得られる印字物の乾燥性、レベリング性、塗膜耐性が低下してしまう。一方、上記主溶剤が45質量%を超えると、水性顔料型インクジェット用インク組成物の保存安定性及び得られる印字物の塗膜耐性が低下してしまう。上記主溶剤の含有量の好ましい下限は7質量%、好ましい上限は30質量%である。
上記質量比が1/4未満であると、塗膜耐性不足となる。一方、上記質量比が4/1を超えると、乾燥性不足となる。
上記質量比は、1.5/3〜3.5/1.5であることが好ましい。
上記水溶性補助溶剤としては、例えば、アルコール類、多価アルコール類、多価アルコールの低級アルキルエーテル類、ケトン類、エーテル類、エステル類、窒素含有化合物類等を挙げることができ、これらの1種又は2種以上を併用してもよい。
上記アルコール類の具体例としては、メタノール、エタノール、n−プロパノール、n−ブタノール、n−ペンタノール、n−ヘキサノール、n−ヘプタノール、n−オクタノール、n−ノニルアルコール、n−デカノール、またはこれらの異性体、シクロペンタノール、シクロヘキサノール等が挙げられ、好ましくはアルキル基の炭素数が1〜6のアルコールである。
また、窒素含有化合物類としては、ε−カプロラクタム等が挙げられる。
上記顔料分散剤は、本発明の水性顔料型インクジェット用インク組成物において、上記自己分散顔料、マイクロカプセル型顔料粒子以外の顔料を使用する場合に併用すると好ましい。
上記アニオン性水溶性樹脂としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、無水マレイン酸、マレイン酸モノアルキルエステル、シトラコン酸、無水シトラコン酸、シトラコン酸モノアルキルエステル等のカルボキシル基含有ラジカル重合性不飽和単量体(開環してカルボキシル基を与える酸無水物基含有不飽和単量体を含む)の1種又は2種以上と、スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン等のスチレン系単量体、ベンジルメタクリレート、ベンジルアクリレート等のアラルキルメタクリレート、及び、アクリレート、メチルメタクリレート、ブチルメタクリレート、2−エチルヘキシルメタクリレート、ステアリルメタクリレート、ラウリルメタクリレート、メチルアクリレート、ブチルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、ステアリルアクリレート、ラウリルアクリレート等のアルキルメタクリレート等から選択されるラジカル重合性不飽和単量体の1種あるいは2種以上を、質量平均分子量が5000〜8万となるように反応させて得られた共重合体が好ましい。上記アニオン性水溶性樹脂の質量平均分子量が5000未満の場合は、顔料分散安定性が低下することがあり、一方、8万を超えると、水性媒体中への高分子樹脂分散剤の溶解性が低下することがある。
上記高分子樹脂分散剤の質量平均分子量は、1万〜4万であることがより好ましい。
<主溶剤>
ジエチレングリコール
グリセリン
2−ピロリドン
β−アルコキシプロピオンアミド類(エクアミドM−100、化合物名:3−メトキシ−N,N−ジメチルプロパンアミド、出光興産社製)
<水溶性補助溶剤>
2−エチル−1,3−ヘキサンジオール
ジエチレングリコールモノブチルエーテル
ガラス転移温度40℃、重量平均分子量1万、酸価150mgKOH/gの、アクリル酸/n−ブチルアクリレート/ベンジルメタクリレート/スチレン共重合体25部を水酸化ナトリウム3.2部と水71.8部との混合溶液に溶解させて固形分25%の高分子樹脂分散剤1を得た。
<高分子樹脂分散剤2>
ガラス転移温度40℃、重量平均分子量3万、酸価150mgKOH/gの、アクリル酸/n−ブチルアクリレート/ベンジルメタクリレート/スチレン共重合体25部を水酸化ナトリウム3.2部と水71.8部との混合溶液に溶解させて固形分25%の高分子樹脂分散剤2を得た。
アクリル系エマルションA:Tg100℃、固形分40%
アクリル系エマルションB:Tg 80℃、固形分47%
アクリル系エマルションC:Tg 40℃、固形分47%
シリコン系A(BYK−347、BYK Chemie社製)
アセチレンジオール系B(サーフィノール104、エアープロダクツジャパン社製)
上記高分子樹脂分散剤1の19質量部(固形分で4.75質量部)に水69質量部を加え混合し、顔料分散用樹脂ワニスを調製した。この顔料分散用樹脂ワニスに、更にカーボンブラック(MA−100、三菱化学社製)の12質量部を加え、攪拌混合後、湿式サーキュレーションミルで練肉を行い、水性顔料型インクジェット用インクベース1を調製した。
<水性顔料型インクジェット用インクベース2の調製>
上記高分子樹脂分散剤2の19質量部(固形分で4.75質量部)に水69質量部を加え混合し、顔料分散用樹脂ワニスを調製した。この顔料分散用樹脂ワニスに、更にカーボンブラック(MA−100、三菱化学社製)の12質量部を加え、攪拌混合後、湿式サーキュレーションミルで練肉を行い、水性顔料型インクジェット用インクベース2を調製した。
表1及び表2の質量割合となるように、上記水性顔料型インクジェット用インクベース1〜2、上記アクリル系エマルションA〜C、主溶剤、水溶性補助溶剤、界面活性剤を攪拌混合して、実施例1〜12、比較例1〜9の水性顔料型インクジェット用インク組成物を得た。
ポリ塩化ビニルシート「METAMARK」に、SPECTRA社製ヘッドを搭載した評価用インクジェットプリンターを用いて上記実施例1〜12、比較例1〜9の水性顔料型インクジェット用インク組成物を印字した。
以下の評価方法により評価し、それらの結果を表3及び表4に示す。
(吐出安定性)
実施例1〜12、比較例1〜9の水性顔料型インクジェット用インク組成物を、SPECTRA社製ヘッドを搭載した評価用インクジェットプリンターのカートリッジに詰めて、METAMARKに印字を行い、吐出安定性の評価を行った。
○:印字の乱れがほとんどなく、安定して吐出できるもの
△:多少の印字の乱れがあるものの、吐出はできるもの
×:吐出できないもの
実施例1〜12、比較例1〜9の水性顔料型インクジェット用インク組成物について、それぞれガラス瓶にとり、25℃の粘度を、粘度計(東機産業社製、RE100L型)を用いて測定した。その後、密栓し60℃、1ヵ月保存し、保存後の粘度(25℃)を粘度計により測定した。保存安定性は、粘度変化率(60℃、1ヵ月後の粘度−保存前の粘度/保存前の粘度)で評価した。
○:粘度変化率が10%未満のもの
△:粘度変化率が10%以上、20%未満のもの
×:粘度変化率が20%以上のもの
実施例1〜12、比較例1〜9の水性顔料型インクジェット用インク組成物をMETAMARKにベタ印字した各印刷物を、60℃に加熱したホットプレート上に置き、乾燥までの時間を評価した。
○:5分で乾燥するもの
△:10分で乾燥するもの
×:10分以上でも乾燥しないもの
実施例1〜12、比較例1〜9の水性顔料型インクジェット用インク組成物をMETAMARKにベタ印字した各印刷物のレベリング性を目視にて評価した。
○:ほぼ均一な塗膜を形成できるもの
△:多少のはじきが見られ、塗膜が不均一になるもの
×:はじきが見られ、均一な塗膜が形成できないもの
実施例1〜12、比較例1〜9の水性顔料型インクジェット用インク組成物をMETAMARKにベタ印字した各印刷物に対し、50%エタノール水溶液を浸み込ませた綿棒で擦ったときの塗膜の状態を目視にて評価した。
○:塗膜がほとんど剥がれないもの
△:塗膜が少し剥がれるもの
×:塗膜が全て剥がれるもの
一方、比較例1〜9係る水性顔料型インクジェット用インク組成物では、吐出安定性、保存安定性、乾燥性、レベリング性及び塗膜耐性の全てを満足するものはなかった。
Claims (3)
- 少なくとも、顔料、水不溶性樹脂及び水性媒体を含有する水性顔料型インクジェット用インク組成物であって、
前記水性媒体は、下記一般式(1)で表わされるβ−アルコキシプロピオンアミド類及び2−ピロリドンを5〜45質量%含有し、
前記β−アルコキシプロピオンアミド類と前記2−ピロリドンとの含有比(β−アルコキシプロピオンアミド類/2−ピロリドン)が、質量比で1/4〜4/1であり、
前記水不溶性樹脂は、ガラス転移温度50〜120℃のアクリル系エマルションであり、
前記水不溶性樹脂の含有量が、前記顔料100質量%に対して固形分で150〜400質量%である
ことを特徴とする水性顔料型インクジェット用インク組成物。
- β−アルコキシプロピオンアミド類は、β−メトキシプロピオンアミドであることを特徴とする請求項1記載の水性顔料型インクジェット用インク組成物。
- さらに、顔料分散剤として、質量平均分子量5000〜8万のアニオン性水溶性樹脂を塩基性化合物で中和して得られる高分子樹脂分散剤を含有する請求項1又は2記載の水性顔料型インクジェット用インク組成物。
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