JP2014507305A - インクおよび印刷方法 - Google Patents
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Abstract
【選択図】なし
Description
インクジェット印刷に用いられるインクは、分解したり微細ノズルを詰まらせうる沈殿物を形成することなく、長期間にわたる貯蔵に対し安定であるべきである。
MFFTとは、インク成分の諸成分が例えばインクの乾燥中に融合して皮膜を形成する最低温度である。
好ましいアクリルラテックスバインダーは、水分散性基(例えば、酸性基、ポリ(アルキレングリコール)基、ヒドロキシ基、アミノ基またはカチオン性基)を有する1以上のエチレン不飽和化合物と、水分散性基を有さない1以上のエチレン不飽和化合物との共重合により誘導される。
カチオン性水分散性基を有するエチレン不飽和化合物の例としては、(3−アクリルアミドプロピル)トリメチルアンモニウムクロリド、3−メタクリルアミドプロピルトリメチルアンモニウムクロリド、(ar−ビニルベンジル)トリメチルアンモニウムクロリド、(2−(メタクリロイルオキシ)エチル)トリメチルアンモニウムクロリド、[3−(メタクリロイルアミノ)プロピル]トリメチルアンモニウムクロリド、(2−アクリルアミド−2−メチルプロピル)トリメチルアンモニウムクロリド、3−アクリルアミド−3−メチルブチルトリメチルアンモニウムクロリド、アクリロイルアミノ−2−ヒドロキシプロピルトリメチルアンモニウムクロリドおよびN−(2−アミノエチル)アクリルアミドトリメチルアンモニウムクロリドが挙げられる。
非イオン性界面活性剤の例は、以下である:アルキルエトキシレート;アルキルプロポキシレート;アルキルアリールエトキシレート;アルキルアリールプロポキシレート;およびエチレンオキシド/プロピレンオキシドコポリマー。好ましい態様において、イオン性界面活性剤は、アニオン性界面活性剤、特に、スルホネート、スルフェート、ホスフェートおよび/またはカルボキシレート基を有するアニオン性界面活性剤(例えばスルホまたはカルボキシ官能性アニオン性界面活性剤)を含む。スルホネート基を有するアニオン性界面活性剤は、好ましいタイプの界面活性剤である。カルボキシレート基を含むイオン性界面活性剤の例としては、脂肪酸カルボキシレート、例えば、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸などの塩が挙げられる。さらにもっとも好ましいのは、アルキルアルコキシル化カルボキシレート、例えば、アルキルエトキシル化カルボキシレート、アルキルプロポキシル化カルボキシレートおよびアルキルエトキシル化/プロポキシル化カルボキシレートなどで、特に、アルキルがC8−14−アルキルであるものである。適したアルキルアルコキシル化カルボキシレートは、例えば、Kao CorporationからのAkypoTM種の界面活性剤およびSasolからのMarlowetTM種の界面活性剤で、市販されている。スルホネート基を含むイオン性界面活性剤の例としては、ジオクチルスルホコハク酸ナトリウム、ジ−sec−ブチルナフタレンスルホン酸ナトリウム、ドデシルジフェニルエーテルスルホン酸二ナトリウム、n−オクタデシルスルホコハク酸二ナトリウム、および特にドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムが挙げられる。スルホネート基およびカルボキシレート基を含むイオン性界面活性剤の例としては、ラウレス−3スルホコハク酸二ナトリウムが挙げられる。ホスフェート基を含むイオン性界面活性剤の例としては、リン酸アルキルモノまたはジ−エステル、例えば、エトキシル化ドデシルアルコールリン酸エステルが挙げられる。上記イオン性界面活性剤は、通常、塩の形、例えば、ナトリウム、カリウム、リチウムもしくはアンモニウム塩または前記塩の2以上を含む混合塩の形にある。
好ましいイソシアネート成分は式(I)のものである:
ポリウレタンラテックスは、ジイソシアネートプレポリマーをポリオールと連鎖延長することにより生産することができる。
ポリオールの例として、以下を挙げることができる:
(1)ジオール:例えば、2〜10の炭素原子を有するアルキレンジオール、式:HO(RO)nHのポリアルキレングリコール、および式HO(CO.RO)nHのポリエステル[式中、Rはアルキレン基(例えばC2−10アルキレン鎖)であり、nは2〜15である];
(2)トリオール:例えば、グリセロール、2−エチル−2−ヒドロキシ−メチル−1,3−プロパンジオール、1,11−
3)テトラオール:例えば、ペンタエリトリトール、高級ポリオール、例えばソルビトール。
他の好ましいポリオールとしては、線状ポリエステル、ならびに、エチレンオキシドおよびプロピレンオキシドおよびジアミンを伴うブロックコポリマー、例えば、末端にヒドロキシ基を有するエチレンジアミンが挙げられる。
プレポリマーの乳化は、界面活性剤の存在下で実施することができる。プレポリマーが酸性またはカチオン性基を含有する場合、界面活性剤の添加は必要ない可能性がある。
用いられる連鎖延長剤のモル数は、典型的には、イソシアネートプレポリマーのモル数と同等またはほぼ同等である。
分散剤は、1以上のオリゴマー分散性基を有することが好ましい。
Z−平均粒径は任意の手段により測定することができるが、好ましい方法は、MalvernTMまたはCoulterTMから入手可能な光子相関分光器による。
顔料は、不溶性で有色の微粒子、例えば、有機または無機顔料であることができる。
好ましいカルボキシ官能性分散剤は、1以上の疎水性エチレン不飽和モノマー(好ましくは、重量基準で少なくともその半分はメタクリル酸ベンジルである)と、1以上のカルボキシ基を有する1以上の親水性エチレン不飽和モノマーを含むコポリマーであって、所望により、1以上の親水性非イオン性基を有する親水性エチレン不飽和モノマーを若干含むかまったく含まないものである。
(a)少なくとも50部のメタクリル酸ベンジルを含む1以上の疎水性エチレン不飽和モノマーを75〜97部;
(b)1以上のカルボキシ基を有する1以上の親水性エチレン不飽和モノマーを3〜25部;および
(c)1以上の親水性非イオン性基を有する親水性エチレン不飽和モノマーを0〜1部;
これに関し、部は重量に基づく。
成分a)において、唯一の疎水性エチレン不飽和モノマーがメタクリル酸ベンジルであることが好ましい。
(a)少なくとも50部のメタクリル酸ベンジルを含む1以上の疎水性エチレン不飽和モノマーを80〜93部;
(b)1以上のカルボキシ基を有する1以上の親水性エチレン不飽和モノマーを7〜20部;および
(c)親水性非イオン性基を有する親水性エチレン不飽和モノマーを0〜1部;
これに関し、部は重量に基づく。
疎水性モノマーは、イオン性であるか非イオン性であるかにかかわらず、親水性基を有さないことが好ましい。例えば、それらは、水分散性基を有さないことが好ましい。
Mannhold,R.およびDross,K.による概説(Quant.Struct−Act.Relat.15,403−409,1996)に、LogP値の計算方法が記載されている。
少なくとも50部の(メタ)アクリル酸ベンジルモノマー反復単位を含む分散剤は、良好な安定性および良好な光学濃度を有するポリマー封入顔料分散物をもたらすことができる。
成分b)におけるモノマーは、中和されていない(例えば遊離酸の)形で計算して、好ましくは1未満、より好ましくは0.99〜−2、特に0.99〜0、もっとも特に0.99〜0.5のLogP計算値を有する。
分散剤は、好ましくは3〜25、より好ましくは3〜23、特に7〜20、もっとも特に9〜18重量部の成分b)を共重合することに由来する反復単位を含む。これは、成分b)がメタクリル酸を含むか、より好ましくはメタクリル酸である時に、特に当てはまる。
成分c)は、好ましくは1部未満、より好ましくは0.5部未満、特に0.1部未満、もっとも特に0部(すなわち存在しない)である。このように、該分散剤は、1以上の親水性非イオン性基を有する親水性モノマーに由来する反復単位を含有しない。
架橋剤が1以上のオリゴマー分散性基を有する態様において、分散剤は、少なくとも125mg KOH/gの酸価を有することが好ましい。
好ましいランダムポリマー分散剤は透明な組成物をもたらす傾向があるが、2以上のセグメントを有するあまり好ましくないポリマー分散剤は、液体媒体中に上記のような濁った組成物を生じさせる傾向がある。
オリゴマー分散性基は、好ましくはポリアルキレンオキシド、より好ましくはポリC2−4−アルキレンオキシド、特にポリエチレンオキシドであるか、これを含む。ポリアルキレンオキシド基は、得られる封入粒状固体の安定性を改善する立体安定化をもたらす。
架橋剤は、少なくとも2つのエポキシ基を有することが好ましい。
オキセタン架橋剤の例としては、1,4−ビス[(3−エチル−3−オキセタニルメトキシメチル)]ベンゼン、4,4’−ビス[(3−エチル−3−オキセタニル)メトキシ]ベンゼン、1,4−ビス[(3−エチル−3−オキセタニル)メトキシ]−ベンゼン、1,2−ビス[(3−エチル−3−オキセタニル)−メトキシ]ベンゼン、4,4−ビス[(3−エチル−3−オキセタニル)メトキシ]ビフェニルおよび3,3’,5,5’−テトラメチル−[4,4’−ビス(3−エチル−3−オキセタニル)メトキシ]ビフェニルが挙げられる。
インクは、25℃の温度において、好ましくは25mPa.s未満、より好ましくは20mPa.s未満の粘度を有する。
インクはまた、インクジェット印刷用インクでの使用に適した追加的成分、例えば、粘度調整剤、pH緩衝剤(例えば、1:9クエン酸/クエン酸ナトリウム)、腐敗抑制剤、殺生物剤、染料および/またはコゲーション低減剤(kogation reducing additive)を含んでいてもよい。
(i)架橋剤により顔料コアの周囲に架橋しているカルボキシ官能性分散剤を含むポリマー封入顔料粒子を0.1〜10部;
(ii)1〜20部のラテックスバインダー;
(iii)5〜60部の有機溶媒;および
(iv)20〜80部の水;
を含み、これに関し、部はすべて重量に基づき、インクは70℃未満のMFFTを有する。
(i)および(ii)の部数は固形分100%ベースである。すなわち、ポリマー封入顔料粒子またはラテックスバインダーとともに存在する溶媒の重量は含まれない。
部数(i)+(ii)+(iii)+(iv)=100であることが好ましい。成分(i)〜(iv)に加えて他の成分も存在することができるが、上記量は、成分(i)〜(iv)の全量に対する成分(i)〜(iv)の好ましい範囲を定義するのに役立つ。
インクジェット印刷機は、ノズルを基材と接触させることなく、インクを基材に、ノズルに通して基材上に噴出させる液滴の形で施用することが好ましい。
一態様において、該方法はさらに、基材に施用したインクを70℃以下、より好ましくは65℃以下、特に60℃以下の温度で乾燥することを含む。
段階a)−ラテックスバインダーの調製
ラテックスバインダー1(Tg 50℃)(“LB1”)
ラテックスバインダー1を乳化重合により合成した。用いたモノマーは、スチレン(74.9重量%)、2−ヒドロキシエチルメタクリレート(2.5重量%)および(メタ)アクリルエステルモノマー(22.6重量%)(18.4%のアクリル酸ブチルおよび4.2%のメタクリル酸メチル)であった。過硫酸アンモニウム(モノマーの重量に基づき0.5重量%)を開始剤として用い、チオール連鎖移動剤の混合物(モノマーの重量に基づき2.5重量%)を連鎖移動剤として用いた。界面活性剤(モノマーの重量に基づき3重量%、すなわち、モノマー100重量部に対し界面活性剤3重量部)は、カルボキシル化アルキルエトキシレート、すなわちカルボキシ官能性アニオン性界面活性剤である、AkypoTM RLM100(Kaoから入手可能)であった。得られたラテックスは、CoulterTM LS230 Laser Diffraction Particle Size Analyserにより測定して119nmの樹脂粒径を有していた。ラテックスの試料を、示差走査熱量測定(DSC)およびゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)分析のために乾燥した。DSCにより測定したガラス転移温度(Tg)は50℃であった。ポリスチレン標準液に対するGPC分析は、ラテックスバインダーがMn=5100、Mw=20900、Mw/Mn=4.10を有することを示した。ラテックスバインダーの固形分は29.4重量%であった。
ラテックスバインダー2(Tg 57℃)(“LB2”)
ラテックスバインダーを、上記ラテックスバインダー1と同様であるが、モノマー混合物中のスチレンの割合をより多く、(メタ)アクリルエステルモノマーをより少なくして用いて、乳化重合により合成した。得られたラテックスは、CoulterTM LS230 Laser Diffraction Particle Size Analyserにより測定して119nmの粒径を有していた。ラテックスの試料を、DSCおよびGPC分析のために乾燥した。DSCにより測定したガラス転移温度(Tg)は57℃であった。ポリスチレン標準液に対するGPC分析は、ラテックスの樹脂がMn=5800、Mw=21200、Mw/Mn=3.66を有することを示した。ラテックスの固形分は30.0重量%であった。
段階b)−ポリマー封入顔料の調製
ポリマー封入顔料を、国際公開WO10/038071号の表1に記載されている通りに、該表に記載されている架橋剤を用いて、調製し精製した。
段階c)−インクの調製
インク1〜4を、表1に示す構成成分を混合することにより調製することができる。“封入マゼンタ分散物(1)”などの参照は、国際公開WO10/038071号の表1に記載されている同じ名称のポリマー封入顔料をさす。各成分の部数を、成分名の最後の括弧内に示す。
表1に記載したインクを、インクジェット印刷機用カートリッジの別個の空のチャンバーに入れ、ポリプロピレン基材上に印刷することができる。その後、赤外光源を用いてプリントを60℃の温度で5分間加熱して、基材上に皮膜を形成することができる。
実施例5〜8および比較例C1〜C5
以下の実施例において、Malvern InstrumentsからのZetasizerを用いてz−平均粒径を測定した。Tgは、ラテックスの試料を乾燥し、示差走査熱量測定(DSC)を用いて測定することにより測定した。MnおよびMwは、ポリスチレン標準液に対するゲル浸透クロマトグラフィー分析を用いて決定した。
ラテックスバインダー3
ラテックスバインダー3を乳化重合により合成した。用いたモノマーは、スチレン(58.8重量%)、アクリル酸ブチル(33.0重量%)、メタクリル酸メチル(4.2重量%)および2−ヒドロキシエチルメタクリレート(4.0重量%)であった。過硫酸アンモニウム(モノマーの重量に基づき0.5重量%)を開始剤として用いた。界面活性剤(モノマーの重量に基づき2重量%、すなわち、モノマー100重量部に対し界面活性剤2重量部)は、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、すなわち、スルホネート官能性アニオン性界面活性剤であった。
ラテックスバインダー4
ラテックスバインダー4を、用いたモノマーがスチレン(91.8重量%)、メタクリル酸メチル(4.2重量%)および2−ヒドロキシエチルメタクリレート(4.0重量%)であった点を除き、ラテックスバインダー3と同様に合成した。
ラテックスバインダー5
ラテックスバインダー5を、用いたモノマーがスチレン(87.0重量%)、アクリル酸ブチル(4.8重量%)、メタクリル酸メチル(4.2重量%)および2−ヒドロキシエチルメタクリレート(4.0重量%)であった点を除き、ラテックスバインダー3と同様に合成した。
ポリマー封入顔料粒子
PEP1は、FUJIFILM Imaging Colorants LimitedからのPro−JetTM Black APD1000であった。
CAB−O−JET TM 300
CAB−O−JETTM 300は、固形分15重量%を有するCabot Corporationからの顔料分散物であった。以下の表に示す量は、固形分100%ベースである。
インクの調製および結果
インク5〜8および比較インクC1〜C5を、表2に示す構成成分を混合することにより調製した。インクを、Epson SX218圧電インクジェット印刷機を用いて、表3に記載する基材上に印刷した。得られたプリントを40℃で10分間乾燥した後、さらに60℃のプレスで4分間加熱して、乾燥したプリントを得た。乾燥したプリントを、以下のように3または4つの試験に付した:
“乾燥”−乾燥したプリントを、乾燥している手袋をはめた指で擦り、印刷した領域から印刷していない領域への汚染の程度を採点した。
PGPEは、プロピレングリコールモノプロピルエーテルである
CAB−O−JETは、Cabot Corporationの商標である。
建築物用包装材は、感温性のポリエチレン建築物用包装材料である。
Claims (18)
- ラテックスバインダーと、水および有機溶媒を含む液体媒体と、架橋剤により顔料コアの周囲に架橋しているカルボキシ官能性分散剤を含むポリマー封入顔料粒子とを含むインクを、基材に施用することを含む、基材の印刷方法であって、該インクが70℃未満のMFFTを有する、前記方法。
- インクジェット印刷機によりインクを基材に施用することを含む、請求項1に記載の方法。
- さらに、基材に施用したインクを70℃以下の温度で乾燥することを含む、請求項1〜2のいずれか一項に記載の方法。
- 基材が感温性基材である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。
- 基材が、70℃未満の温度で変形、歪み、または溶融を生じる基材である、請求項1〜4のいずれか一項に基材の方法。
- 基材が変形、歪みまたは溶融を生じる温度未満のMFFTをインクが有するように、インクおよび基材を選択する、請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。
- ラテックスバインダーと、水および有機溶媒を含む液体媒体と、架橋剤により顔料コアの周囲に架橋しているカルボキシ官能性分散剤を含むポリマー封入顔料粒子とを含むインクであって、該インクが70℃未満のMFFTを有する、前記インク。
- 架橋前の分散剤が135〜250mg KOH/gの酸価を有する、請求項7に記載のインク。
- 架橋剤が少なくとも2つのエポキシ基を有する、請求項7または8に記載のインク。
- カルボキシ官能性分散剤がメタクリル酸ベンジルを含む、請求項7〜9のいずれか一項に記載のインク。
- ラテックスバインダーが120℃未満のTgを有する、請求項7〜10のいずれか一項に記載のインク。
- ラテックスバインダーが最高5mg KOH/gの酸価を有する、請求項7〜11のいずれか一項に記載のインク。
- ラテックスバインダーが、アクリル、ポリウレタンおよび/またはポリエステルラテックスバインダーである、請求項7〜12のいずれか一項に記載のインク。
- ラテックスバインダーの平均粒径が少なくとも50nmである、請求項7〜13のいずれか一項に記載のインク。
- 以下を含む、請求項7〜14のいずれか一項に記載のインク:
(i)架橋剤により顔料コアの周囲に架橋しているカルボキシ官能性分散剤を含むポリマー封入顔料粒子を0.1〜10部;
(ii)1〜20部のラテックスバインダー;
(iii)5〜60部の有機溶媒;および
(iv)20〜80部の水;
これに関し、部はすべて重量に基づき、インクは60℃未満のMFFTを有する。 - 融合溶媒を含む、請求項7〜15のいずれか一項に記載のインク。
- 請求項7〜16のいずれか一項で定義したインクを含む、インクジェット印刷機用タンク。
- 請求項7〜16のいずれか一項で定義したインクを含む、インクジェット印刷機。
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