JP2015124379A - インクジェット記録用インク組成物、インクジェット記録方法、及び印刷物の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
また、例えば、水性インクを用いて疎水性のコート層が形成された塗工紙に印刷した場合には、塗工紙にインクが浸透しにくく、塗工紙表面ではじかれて均一にインクを塗布することができず、印刷物の耐水性・耐溶剤性が不十分となるといった問題があった。
また、特許文献1では、インクジェットプリント上にオーバーコーティングして印刷画像の耐光堅牢性を改善し、耐水保護コーティングするためのトナー組成物が開示されている。
しかしながら、これらの手法は、インクジェット印刷の作業工程を増やすものであり、インクジェット印刷の簡便性、経済性、省エネルギー性等のメリットと相反するものであった。
例えば、特許文献2には、布帛や樹脂材料などの記録媒体に水性インクを用いて記録する場合に摩擦耐性を向上する手法として、顔料と、定着樹脂と、特定の融点を有するワックスを含有する水性インクを加熱しながら吐出する、インクジェット記録方法が開示されている。
特許文献4には、インクジェットノズルが目詰まりしにくい耐摩擦性のインクジェット用インク組成物として、顔料と、バインダ樹脂と、粒径が0.58〜3μmの粒子状ワックスと、保湿剤と、水を含有するインク組成物が開示されている。
また、本発明に係る印刷物の製造方法は、前記本発明に係るインクジェット記録用インク組成物を用いてインクジェット法により印刷する工程を有することを特徴とする。
なお、本発明において(メタ)アクリルとは、アクリル又はメタアクリルの各々を表し、(メタ)アクリレートとは、アクリレート又はメタクリレートの各々を表す。
本発明に係るインクジェット記録用インク組成物は、融点が85〜120℃のポリオレフィン系ワックスを含む平均粒径が140nm以下のワックスエマルジョンと、樹脂エマルジョンと、顔料と、水性溶剤とを含有することを特徴とする。
従来、印刷物の耐擦性向上のため、比較的大きな粒径のワックスエマルジョンを含有するインク組成物が用いられてきた(特許文献3、4等)。しかしながら、粒径の大きなワックスエマルジョンを用いた場合には、インクジェットノズル内で詰まりやすいという問題があった。また、大きな粒径のワックスエマルジョンを含有するインク組成物は、当該組成物内でワックスエマルジョンの分離や凝集が生じやすく、インクの保存安定性が低下するという問題があった。更に、大きな粒径のワックスエマルジョンを含有するインク組成物を用いて印刷された印刷物は、表面に凹凸が生じやすく、光沢が無くなるという問題もあった。
本発明者らは、鋭意検討の結果、融点が85〜120℃のポリオレフィン系ワックスを含むワックスエマルジョンを用いることにより、平均粒径を140nm以下とした場合であっても耐水性や耐擦性に優れるとの知見を得た。上記ワックスエマルジョンは、融点が85℃以上のポリオレフィン系ワックスを含むため、印刷時や乾燥時などの加熱時においても硬度を有するため、粒径を小さくしても耐擦性に優れるものと推定される。一方、融点が120℃以下であるため、界面活性剤の使用量を抑制することができ、インクの耐水性や耐溶剤性を向上することができる。本発明のインク組成物は、このような安定性に優れ、平均粒径が140nm以下のワックスエマルジョンを含有することにより、インクの保存安定性に優れ、また、インクジェットノズル内での詰まりが生じにくく、吐出性を良好にすることができる。更にこのようなインク組成物を用いて印刷された印刷物は、表面に凹凸が生じにくく光沢のある印刷物とすることができる。
以上のことから、本発明のインクジェット記録用インク組成物は、耐水性及び耐擦性に優れた印刷物を製造可能で、吐出安定性に優れたものとすることができる。
本発明のインクジェット記録用インク組成物は、融点が85〜120℃のポリオレフィン系ワックスを含む平均粒径が140nm以下のワックスエマルジョンが用いられる。
本発明においては、上記特定のワックスエマルジョンを含むことにより、保存安定性及び吐出安定性に優れたインク組成物とすることができ、また、耐擦性に優れ、光沢のある印刷物を製造可能なインク組成物とすることができる。
ポリオレフィン系ワックスを構成するオレフィン系モノマーとしては、エチレンの他に、プロピレン、ブテン、ヘキセン、メチルブテン、メチルペンテン、メチルヘキセン等のα−オレフィン、ノルボルネン等の環状オレフィン等があげられる。本発明においては、中でも、鎖状オレフィンを主成分とすることが好ましく、エチレン、又は炭素原子数が3〜20のα−オレフィンを主成分とすることがより好ましく、エチレン、プロピレン又はブテンを主成分とすることが更により好ましい。
なお、本発明において主成分とは、ワックスを構成する成分全体に対して、50質量%以上を占める成分のことをいう。
ワックスエマルジョンを構成するポリオレフィン系ワックスは、1種単独で、又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
ポリオレフィン系ワックスの含有割合がワックス全量100質量部に対して50質量部以上であることが好ましい。
酸化ポリオレフィン系ワックスは、例えば、高分子量のポリオレフィン系樹脂を、熱分解や化学的分解などにより、所望の分子量に調整しながら、分子内に酸素原子等を導入することにより製造することができる。分子内に導入された酸素原子は、例えば、極性を有するカルボキシル基等を構成する。本発明においては、水性溶媒中で容易に乳化可能な点から、酸化ポリオレフィン系ワックスを用いることが好ましい。
本発明において、酸化ポリオレフィン系ワックスを用いる場合、その含有割合は特に限定されないが、ワックスエマルジョンの安定性と印刷物の耐擦性の点から、酸化ポリオレフィン系ワックスの含有割合が、当該酸化ポリオレフィン系ワックスを含むポリオレフィン系ワックス全量100質量部に対して、50質量部以下であることが好ましく、0.1〜40質量部であることがより好ましく、1〜30質量部であることが更により好ましい。
本発明において、前記ワックスエマルジョンが、パラフィンワックス、及びサゾールワックスより選択される1種以上を含有する場合、その含有割合は特に限定されないが、印刷物の光沢や耐摩耗性を向上する点から、ポリオレフィン系ワックス全量100質量部に対して、パラフィンワックス及びサゾールワックスの合計の含有量が5〜30質量部であることが好ましく、10〜25質量部であることがより好ましい。
なお、ワックスエマルジョンの融点は、JIS K 0064に準拠した融点測定装置によって測定することができる。
上記塩基性物質としては、アンモニア、有機アミン、アルカリ金属塩等が挙げられるが、中でも、有機アミンであることが好ましく、アミノアルコールであることが更により好ましい。
また、アミノアルコールが揮発することによるワックスエマルジョンの安定性の悪化を防ぐことができる点から、上記アミノアルコールの沸点は100℃以上が好ましい。
なお、ワックスエマルジョン及び後述する樹脂エマルジョンのpHは、JIS Z 8802に準拠したガラス電極を用いるpHメーターによって測定することができる。本発明においては、東亜ディーケーケー社製pHメーター HM−30Rで25℃にて測定されたものである。
ワックスエマルジョンの平均粒径(平均分散粒径)は、動的光散乱法によって求めることができる。動的光散乱法とは、粒子に対してレーザー光を当てたときに粒子サイズによって回折散乱光の光強度分布が異なることを利用して粒子サイズを測定する方法であり、例えば、日機装株式会社製マイクロトラック粒度分布測定装置UPAや、大塚電子製濃厚系粒径アナライザーFPAR−1000を用いて測定を行うことができる。また、測定は、測定温度25℃、積算時間3分間、測定に用いたレーザーの波長660nmの条件で行い、得られたデータを、CONTIN法で解析することで散乱強度分布を得、最も頻度の高い粒径を平均粒径とすることができる。なお、ここでの平均粒径は、体積平均粒径である。なお、本発明において平均粒径、大塚電子製濃厚系粒径アナライザーFPAR−1000で測定されたものである。
本発明において樹脂エマルジョンは特に限定されず、従来公知の樹脂エマルジョンの中から適宜選択すればよい。なお、本発明において樹脂エマルジョンとは、連続相が水性溶剤であり、分散粒子が樹脂微粒子である分散液を意味する。インク中の樹脂エマルジョンは、連続相である溶剤が蒸発や浸透等により減少し、相対的に濃度が上昇すると、増粘・凝集する性質をもつため、記録媒体上でインクの浸透を抑制して、顔料の記録媒体への定着を促進する。
アクリル樹脂のエマルジョンは分散安定性に優れるとともに、当該アクリル樹脂エマルジョンを含有するインク組成物を用いた印刷物の耐水性及び耐溶剤性が向上する。また、アクリル樹脂は、製造時の収率が高く、残留モノマーが少なく安全性に優れるという利点もある。
なお、本発明において酸性基とは、水中で酸性を示す基をいい、例えば、カルボキシル基、スルホ基、リン酸基、及びこれらの酸無水物、酸ハロゲン化物等が挙げられる。
酸性基を有しないモノマーとしては、単官能の(メタ)アクリル酸エステルモノマーを主成分として用いることが好ましい。中でも、酸性基、アミド基、イミド基、及び水酸基をいずれも有しないモノマーを主成分として用いることが好ましい。単官能の(メタ)アクリル酸エステルモノマーとしては、例えば、(メタ)アクリル酸アルキルエステル、(メタ)アクリル酸アラルキルエステル、(メタ)アクリル酸アルコキシアルキルエステル等が好適に用いられる。具体的には、例えば、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸プロピル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸ペンチル、(メタ)アクリル酸ネオペンチル、(メタ)アクリル酸ヘキシル、(メタ)アクリル酸−2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸オクチル、(メタ)アクリル酸ノニル、(メタ)アクリル酸ドデシル、(メタ)アクリル酸トリデシル、(メタ)アクリル酸ステアリル、(メタ)アクリル酸シクロペンチル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸−2−メチルシクロヘキシル、(メタ)アクリル酸ジシクロペンタニル、(メタ)アクリル酸ジシクロペンテニル、(メタ)アクリル酸ジシクロペンタニルオキシエチル、(メタ)アクリル酸ジシクロペンテニルオキシエチル、(メタ)アクリル酸ジシクロヘキシル、(メタ)アクリル酸イソボルニル、(メタ)アクリル酸アダマンチル、(メタ)アクリル酸アリル、(メタ)アクリル酸プロパギル、(メタ)アクリル酸フェニル、(メタ)アクリル酸ナフチル、(メタ)アクリル酸アントラセニル、(メタ)アクリル酸アントラニノニル、(メタ)アクリル酸ピペロニル、(メタ)アクリル酸フリル、(メタ)アクリル酸フルフリル、(メタ)アクリル酸テトラヒドロフリル、(メタ)アクリル酸テトラヒドロフルフリル、(メタ)アクリル酸ピラニル、(メタ)アクリル酸ベンジル、(メタ)アクリル酸フェネチル、(メタ)アクリル酸クレジル、(メタ)アクリル酸グリシジル、(メタ)アクリル酸−3,4−エポキシシクロヘキシルメチル、(メタ)アクリル酸−3,4−エポキシシクロヘキシルエチル、(メタ)アクリル酸−1,1,1−トリフルオロエチル、(メタ)アクリル酸パーフルオルエチル、(メタ)アクリル酸パーフルオロプロピル、(メタ)アクリル酸ヘプタデカフルオロデシル、(メタ)アクリル酸トリフェニルメチル、(メタ)アクリル酸クミル、(メタ)アクリル酸−3−(N,N−ジメチルアミノ)プロピル、(メタ)アクリル酸メトキシエチル、(メタ)アクリル酸エトキシエチル、(メタ)アクリル酸ブトキシエチル、(メタ)アクリル酸−2−シアノエチル、(メタ)アクリル酸トリメトキシシリルプロピル、(メタ)アクリル酸トリエトキシシリルプロピル、3−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシランなどのモノ(メタ)アクリル酸エステル類等が挙げられる。これらのモノマーは、三菱レイヨン(株)、日本油脂(株)、三菱化学(株)、日立化成工業(株)等から入手することができる。
上記モノマーは、合成時の反応性が良好で分散安定性が良好な低酸価樹脂エマルジョンの合成に適しているため、好ましい。
このようなその他のモノマーとしては、所望の耐水性および耐溶剤性を有するものとすることができるものであれば特に限定されるものではなく、エチレン性不飽和二重結合の数が1つである単官能モノマーであっても、2以上である多官能モノマーであっても良い。
例えば、酢酸ビニル、塩化ビニル、塩化ビニリデン、フッ化ビニル、フッ化ビニリデン、N−ビニルピロリドン、ビニルピリジン、N−ビニルカルバゾール、ビニルイミダゾール、ビニルエーテル、ビニルケトン、ビニルピロリドン等のビニルモノマー;スチレン、スチレンのα−、o−、m−、p−アルキル、ニトロ、シアノ、アミド、エステル誘導体、ビニルトルエン、クロルスチレン等の芳香族ビニルモノマー;エチレン、プロピレン、イソプロピレン等のオレフィンモノマー;ブタジエン、クロロプレン等のジエンモノマー;アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のビニルシアン化合物モノマー等を用いることができる。
また、ポリエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、1,3−ブチレングリコールジアクリレート等のジアクリレート化合物;トリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロールエタントリアクリレート、テトラメチロールメタントリアクリレート等のトリアクリレート化合物;エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート等のジメタクリレート化合物;トリメチロールプロパントリメタクリレート、トリメチロールエタントリメタクリレート等のトリメタクリレート化合物;ジビニルベンゼン等を用いることができる。これらのモノマーは、1種単独で、又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
上記モノマーは、アクリル樹脂に性能を付与したり、合成時の反応性を調整することが可能であるため、好ましい。
アミド基又はイミド基を有するモノマーとしては、例えば、アクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド等のアクリルアミドモノマー、(メタ)アクリル酸アニリド、N−ベンジルマレイミド、N−フェニルマレイミド、N−シクロヘキシルマレイミド、N−ラウリンマレイミド、N−(4−ヒドキシフェニル)マレイミドなどのモノマレイミド、N−(メタ)アクリロイルフタルイミドなどのフタルイミド等が挙げられる。
また、水酸基を有するモノマーとしては、例えば、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレートおよびメチルα−(ヒドロキシメチル)(メタ)アクリレート、エチルα−(ヒドロキシメチル)(メタ)アクリレート、n−ブチルα−(ヒドロキシメチル)(メタ)アクリレート、1,4−シクロヘキサンジメタノールモノ(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
酸性基を有しないモノマーの含有割合は、アクリル樹脂全量100質量部に対して、96質量部以上であることが好ましく、97質量部以上であることがより好ましく、98質量部以上であることが更により好ましい。酸性基を有しないモノマーは、アクリル樹脂全量100質量部に対して99.995質量部以下であることが好ましく、99.99質量部以下であることがより好ましく、99.98質量部以下であることが更により好ましい。中でも、酸性基、アミド基、イミド基及び水酸基をいずれも有しないモノマーの含有割合がアクリル樹脂全量100質量部に対して、96質量部以上であることが好ましく、97質量部以上であることがより好ましく、98質量部以上であることが更により好ましい。また、中でも、酸性基、アミド基、イミド基及び水酸基をいずれも有しないモノマーの含有割合がアクリル樹脂全量100質量部に対して、99.995質量部以下であることが好ましく、99.99質量部以下であることがより好ましく、99.98質量部以下であることが更により好ましい。酸性基、アミド基、イミド基及び水酸基をいずれも有しないモノマーの含有割合が上記範囲内であれば、分散安定性に優れ、且つ耐水性及び耐溶剤性に優れている。
アミド基又はイミド基を有するモノマーを用いる場合、その含有割合は、耐水性、耐溶剤性及び保存安定性を確保し、樹脂の黄変を抑制する点から、アクリル樹脂全量100質量部に対して、1質量部以下であることが好ましく、0.5質量部以下であることがより好ましい。
また、水酸基を有するモノマーの含有割合は、耐水性及び耐溶剤性を確保する点から、アクリル樹脂全量100質量部に対して、3質量部以下であることが好ましく、1質量部以下であることが好ましく、0.5質量%以下であることが更により好ましい。
なお、乳化剤等については、乳化重合に一般的に用いられる界面活性剤等を使用することができる。樹脂エマルジョンに用いられる界面活性剤としては、比較的親水性が高い界面活性剤が好ましく、具体的には、ポリオキシエチレン型の非イオン性および/またはイオン性界面活性剤等が好ましく挙げられる。また、乳化剤として、特開2012−51357号公報等に示されるものを用いてもよい。
当該アクリル樹脂は、ブロックコポリマー、ランダムコポリマー、グラフトコポリマーのいずれであってもよい。
なお、本発明において酸価とは、試料(樹脂の固形分)1g中に含まれる酸性成分を中和するために要する水酸化カリウムの質量(mg)を表し、JIS K 0070に記載の方法に準ずる方法により測定される値である。
なお、本発明においてアミン価とは、樹脂の固形分1gを中和するのに必要な塩酸量に対して当量となる水酸化カリウムの質量(mg)をし、JIS K 7237に記載の方法に準ずる方法により測定される値である。
なお、本発明において水酸基価とは、樹脂の固形分1g中に含まれるOH基をアセチル化するために要する水酸化カリウムのmg数であり、JIS K 0070に記載の方法に準じて、無水酢酸を用いて試料中のOH基をアセチル化し、使われなかった酢酸を水酸化カリウム溶液で滴定することにより測定される。
なお、酸価、アミン価及び水酸基価は、樹脂を構成するモノマーの種類や含有割合によって適宜調整することができる。
なお、重量平均分子量Mwは、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)により測定された値であり(東ソー(株)製、HLC−8120GPC)、溶出溶媒を0.01モル/リットルの臭化リチウムを添加したN−メチルピロリドンとし、校正曲線用ポリスチレンスタンダードをMw377400、210500、96000、50400、20650、10850、5460、2930、1300、580(以上、Polymer Laboratories社製 Easi PS−2シリーズ)及びMw1090000(東ソー(株)製)とし、測定カラムをTSK−GEL ALPHA−M×2本(東ソー(株)製)として測定したものである。
本発明においてアクリル樹脂は、中でも、ガラス転移温度(Tg)が20℃〜90℃の範囲内であることが好ましく、30〜80℃の範囲内であることがより好ましく、40〜70℃であることが更により好ましい。Tgが上記下限値以上であることにより、より印刷面を乾燥した後のベタツキが少なく、印刷物の耐性に優れたものとすることができる。また、Tgが上記上限値以下であることにより、印刷物を乾燥するために高い温度をかけることを回避でき、エネルギーコストを削減することや、印刷基材が熱による損傷を受けないものとすることができる。
なお、このようなTgは、樹脂を構成するモノマーの種類や含有量等によって調整することができる。
本発明においてガラス転移温度(Tg)は、JIS K 6900に準拠して、示差走査熱量測定(DSC)によって測定することができる。なお、本発明においてガラス転移温度(Tg)は、島津製作所(株)製の示差走査熱量計「DSC−50」にて測定されたものである。
本発明において顔料は、水性インクに用いられる公知の顔料の中から適宜選択して用いることができ、有機顔料であっても無機顔料であってもよい。
有機顔料をカラーインデックス(C.I.)ナンバーで例示すると、C.I.ピグメントイエロー1、2、3、12、13、14、16、17、20、24、73、74、75、83、93、95、97、98、109、110、114、117、120、125、128、129、130、137、138、139、147、148、150、151、153、154、155、166、168、180、185、213、214;C.I.ピグメントレッド5、7、9、12、48、49、52、53、57、97、112、122、123、147、149、168、177、180、184、192、202、206、209、215、216、217、220、223、224、226、227、228、238、240、254;C.I.ピグメントオレンジ16、36、43、51、55、59、61、64、 71;C.I.ピグメントバイオレット19、23、29、30、37、40、50;C.I.ピグメントブルー15、15:1、15:3、15:4、15:6、16、22、60、64;C.I.ピグメントグリーン7、36、58;C.I.ピグメントブラウン23、25、26等が挙げられる。
本発明のインクジェット記録用インク組成物は、水性溶剤を含有する。当該水性溶剤は、インク組成物中の各成分とは反応せず、当該各成分を溶解乃至分散可能な溶剤の中から適宜選択して用いることができる。本発明において水性溶剤とは、25℃の水100質量部中に、1気圧下で3質量部以上溶解する溶剤のことをいい、水を含む概念である。
本発明においては、樹脂の分散安定性の点から、水性溶剤、及び水から選択される1種以上の溶剤を、全溶剤中に50質量%以上含むものであることが好ましく、70質量%以上含むものがより好ましく、80質量%以上含むものであることが更により好ましく、95質量%以上含むものであることが更により好ましい。
本発明において用いられる水性溶剤は、25℃の水100質量部中に、1気圧下で5質量部以上溶解する溶剤が好ましい。例えば、モノアルキルエーテル類を含有する場合は、具体的には、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、が好ましい。
溶剤中の水の含有量としては、上記各成分を分散または溶解可能であればよく、適宜調整すればよい。中でも、溶剤全量に対して、10質量%〜95質量%の範囲内であることが好ましく、20質量%〜95質量%の範囲内であることがより好ましく、30質量%〜90質量%の範囲内であることがさらにより好ましい。
上記水および水性溶剤の含有量が上述の範囲内であることにより、保湿性が十分でありノズル詰まり等の少ないものとすることができるからである。また、インクジェットヘッドによる吐出が容易なものとすることができるからである。
なお、本発明において固形分とは、インク中の溶剤以外の全ての成分を示すものである。
本発明のインクジェット記録用インク組成物は、本発明の効果を損なわない範囲で、更に他の成分を含有してもよい。他の成分としては、界面活性剤、浸透剤、湿潤剤、防腐剤、酸化防止剤、導電率調整剤、pH調整剤、粘度調整剤、消泡剤、脱酸素剤などが挙げられる。
界面活性剤は、従来公知のものの中から適宜選択して用いることができる。中でも、表面張力の調整性が優れる点から、アニオン系界面活性剤、非イオン性界面活性剤、シリコーン(シリコン)系界面活性剤、フッ素系界面活性剤、アセチレングリコール系界面活性剤、等が好ましく用いられる。具体例としては、エマール、ラテムル、ペレックス、ネオペレックス、デモール(いずれも、アニオン系界面活性剤;花王株式会社製)、サンノール、リポラン、ライポン、リパール(いずれも、アニオン系界面活性剤;ライオン株式会社製)、ニューコール290−A、290−KS、ニューコール291−M、ニューコール291−PG、ニューコール291−GL、ニューコール292−PG、ニューコール293、ニューコール297(いずれも、アニオン系界面活性剤;日本乳化剤(株)製)、ノイゲン、エパン、ソルゲン(いずれも非イオン性界面活性剤;第一工業製薬株式会社製)エマルゲン、アミート、エマゾール(いずれも非イオン性界面活性剤;花王株式会社製)、ナロアクティー、エマルミン、サンノニック(いずれも非イオン性界面活性剤;三洋化成工業株式会社製)、サーフィノール104、82、465、485、TG、2502、ダイノール604、ダイノール607(いずれも、アセチレングリコール系界面活性剤;エアープロダクツ社製)、オルフィンE1004、E1010、PD−004、PD−501、PD−502、SPC、EXP4300、サーフィノールMD−20(いずれも、アセチレングリコール系界面活性剤;日信化学工業株式会社製)、アセチレノールEH、E40、E60、E81、E100、E200(いずれも、川研ファインケミカル(株)製)、メガファック(フッ素系界面活性剤;DIC株式会社製)、サーフロン(フッ素系界面活性剤;AGCセイミケミカル社製)、BYK−330、BBYK−333、BYK−348、BYK−381、BYK−3455、BYK−3410、BYK−3411、BYK−DYNWET800、BYK−3440(いずれもノニオン系界面活性剤;ビックケミー社製)、シルフェイスSAG503A、シルフェイスSJM−002、シルフェイスSJM−003(いずれもシリコーン(シリコン)系界面活性剤;日信化学工業(株)製)、FZ−2122、FZ−2110、FZ−7006、FZ−2166、FZ−2164、FZ−7001、FZ−2120、SH 8400、FZ−7002、FZ−2104、8029 ADDITIVE、8032 ADDITIVE、57 ADDITIVE、67 ADDITIVE、8616 ADDITIVE(いずれもシリコーン(シリコン)系界面活性剤;東レ・ダウコーニング社製)、KF−6012、KF−6015、KF−6004、KF−6013、KF−6011、KF−6043、KP−104、110、112、323、341、(いずれもシリコーン(シリコン)系界面活性剤;信越化学(株)製)、などが挙げられる。界面活性剤の含有量は、溶剤や他の成分に応じて適宜調整される。界面活性剤の含有量は、インクジェット記録用インク組成物全量に対して、0.01〜10.0質量%程度とすることが好ましく、0.1〜5.0質量%の範囲内であることがより好ましい。
また、pは2以上の整数であれば特に限定されるものではないが、2〜10000の範囲内であることが好ましく、なかでも、2〜2000の範囲内であることが好ましい。上記繰り返し数の構造を有することにより、優れた表面張力低減効果を有するものとすることができるからである。
より具体的には、R6およびR7がメチル基であるジメチルシロキサン構成単位と、R6およびR7の一方がメチル基であり、他方がポリエーテル基であるポリエーテル基含有構成単位とを有するポリエーテル基変性ポリジメチルシロキサン化合物や、R6およびR7がメチル基であるジメチルシロキサン構成単位と、末端にポリエーテル基を含有する末端変性型のポリエーテル基変性ポリジメチルシロキサン化合物等を挙げることができる。
ここで、水溶性であるとは、25℃の水100質量部中に、1気圧下で0.1質量部以上溶解することを示すものである。
なお、ポリシロキサン化合物の水溶性の程度の調整方法としては、上記ポリエーテル基の種類や数、上記ポリシロキサン化合物の分子量等により調整することができる。
上記水溶性を有するポリエーテル基変性ポリシロキサン化合物は、市販品としては、例えば、FZ−2122、FZ−2110、FZ−7006、FZ−2166、FZ−2164、FZ−7001、FZ−2120、SH 8400、FZ−7002、FZ−2104、8029 ADDITIVE、8032 ADDITIVE、57 ADDITIVE、67 ADDITIVE、8616 ADDITIVE(いずれも、東レ・ダウコーニング社製)、KF−6012、KF−6015、KF−6004、KF−6013、KF−6011、KF−6043、KP−104、110、112、323、341、(いずれも、信越化学(株)製)、BYK−300/302、BYK−301、BYK−306、BYK−307、BYK−320、BYK−325、BYK−330、BYK−331、BYK−333、BYK−337、BYK−341、BYK−342、BYK−344、BYK−345/346、BYK−347、BYK−348、BYK−349、BYK−375、BYK−377、BYK−378、BYK−UV3500、BYK−UV3510、BYK−310、BYK−315、BYK−370、BYK−UV3570、BYK−322、BYK−323、BYK−3455、BYK−Silclean3700、(いずれも、ビックケミー社製)、シルフェイスSAG503A、シルフェイスSJM−002、シルフェイスSJM−003(いずれも、日信化学工業(株)製)等を挙げることができる。
また、このような上記一般式(I)で表される化合物と上記ポリシロキサン化合物の合計量としては、インク組成物全量100質量部に対して、0.005質量部以上であることが好ましく、0.01質量部以上であることがより好ましく、更に0.05質量%以上であることがより好ましい。また、上記一般式(I)で表される化合物と上記ポリシロキサン化合物の合計量の上限は、インク組成物全量100質量部に対して、15.0質量部以下であることが好ましく、10.0質量部以下であることがより好ましく、更に、5.0質量%以下であることがより好ましい。上記浸透性および濡れ広がり性の両者に優れたものとすることができるからである。
一方、記録媒体が塗工紙等の吸収性が低いものである場合には、20mN/m〜35mN/mの範囲内であることが好ましく、20mN/m〜32mN/mの範囲内であることが好ましく、20mN/m〜30mN/mの範囲内であることがより好ましく、20mN/m〜28mN/mの範囲内であることが更に好ましい。
上記上限値以下であることにより、インクを吸収しにくく、表面ではじくことから、ドットが広がりにくい塗工紙を使用した場合でも、塗工紙表面で濡れ広がり、ドットを広げて、鮮明な画像を形成することが可能となるからである。また、上記下限値以上であることにより、インクジェットヘッドからのインクの吐出安定性を良好なものとすることができるからである。
なお、本発明における表面張力は、測定温度25℃にてWilhelmy法(協和界面科学製 型式:CBVP−Z)で測定された値である。
なお、本発明においてpH値は、JIS Z 8802−2011「pH測定方法」に準拠して測定された値を用いる。
上記インクジェット記録用インク組成物の製造方法は、特に限定されず、従来公知の方法の中から適宜選択して用いることができる。例えば、溶剤に、顔料に官能基を修飾して分散性を付与した自己分散型顔料の分散液、樹脂エマルジョン、及びポリオレフィン系ワックスを含むワックスエマルジョンをそれぞれ調製し、これらを混合して調製する方法、溶剤に、顔料および分散剤を加えて分散した後、樹脂エマルジョン、ワックスエマルジョン、及び必要に応じて界面活性剤などのその他の成分を添加して調製する方法、等を挙げることができる。
本発明に係るインクジェット記録方法は、前記本発明に係るインクジェット記録用インク組成物を用いてインクジェット法により印刷することを特徴とする。
また、本発明に係る印刷物の製造方法は、記録媒体上に前記本発明に係るインクジェット記録用インク組成物を用いてインクジェット法により印刷する工程を有することを特徴とする。
本発明においては、中でも塗工紙および非吸収性基材を使用することが好ましい。上記本発明に係るインク組成物を用いることにより、本発明の効果をより効果的に発揮できるからである。
Kieczykowski等,J.Org.Chem.,1995,Vol.60,P.8310-8312、および米国特許第4922007号明細書に示された手順と同様の手順を用いて、[2−(4−アミノフェニル)−1−ヒドロキシエタン−1,1−ジイル]ビスホスホン酸−ナトリウム塩を製造した。まず、500mL三つ口フラスコに、凝縮器の頂部にガス出口を備えた凝縮器、温度計および乾燥窒素入口、および100mL均圧添加漏斗を取り付けた。このフラスコに、最初に、32質量部の亜リン酸(380mmol)および160mLのメタンスルホン酸(溶媒)を添加した。この撹拌混合物に、57.4質量部のアミノフェニル酢酸(380mmol)を少しずつ添加した。この撹拌混合物を65℃に1〜2時間加熱して、固体分を完全に溶解させた。この系全体を乾燥窒素でフラッシュし、固体分のすべてが溶解した後に、温度を40℃に減じた。この加熱溶液に、添加漏斗を通じて70mLのPCl3(800mmol)をゆっくり添加した。反応により生じたHClガスは、ガス出口を通じて排出した。添加が完了した後、反応混合物を2時間撹拌かつ40℃にて加熱した。次いで、温度を65〜70℃に上げ、この混合物を一晩撹拌した。生じた清澄な茶色溶液を室温に冷却し、600質量部の氷/水混合物中への添加により急冷した。
この水性混合物を1Lビーカー中に入れ、90〜95℃に4時間加熱した(ビーカーの頂部をガラス板で覆った)。次いで、この混合物を室温に冷却し、この混合物のpHを50%NaOH溶液で4〜5に調整した。この混合物を氷浴で5℃に2時間冷却し、次いで生じた固体分を吸引濾過により集め、1Lの冷脱イオン水で洗浄し、60℃にて一晩乾燥して、白色またはオフホワイト色の固体生成物(収量は48質量部、収率は39%であった。)を得た。得られた固体生成物の1H−NMRデータ(D2O/NaOH)は、次のとおりであった。すなわち、7.3(2H,d)、6.76(2H,d)、3.2(2H,t)。得られた固体生成物の13C−NMRデータ(D2O/NaOH)は、それぞれ、141、130、128、112、73であった。
製造例1において、カーボンブラックの代わりに、C.I.ピグメントレッド122を用いた以外は、製造例1と同様にして、赤色顔料分散体P−2を得た。
イオン交換水80.1質量部に、スチレン−アクリル酸系高分子分散剤(BASFジャパン社製「ジョンクリル682」重量平均分子量1,700、酸価238mgKOH/g)3.0質量部と、N,N−ジメチル−2−アミノエタノール 1.1質量部を溶解させ、カーボンブラックを15質量部と消泡剤(エアープロダクツ社製「サーフィノール104E」)を0.1質量部加え、ジルコニアビースを用いてペイントシェーカーにて分散し、黒色顔料分散体P−3を得た。なお、このスチレン−アクリル酸系高分子分散剤はエマルジョンではなく、本発明における樹脂エマルジョンとは性質が異なるものである。
(1) 機械式攪拌機、温度計、窒素ガス導入管、還流管および滴下ロートを備えたフラスコ内を十分に窒素ガスで置換した後、反応性界面活性剤(花王(株)製、商品名:ラテムルPD−104)0.75質量部と、過硫酸カリウム0.04質量部と、メタクリル酸0.2質量部と、純水150質量部とを仕込み、25℃にて攪拌し混合した。これに、アクリル酸ブチル20.8質量部と、メタクリル酸ブチル39質量部と、メタクリル酸メチル90質量部との混合物を滴下してプレエマルジョン1を調製した。
(2) また、上記(1)とは別に、機械式攪拌機、温度計、窒素ガス導入管、還流管および滴下ロートを備えたフラスコ内を十分に窒素ガスで置換した後、反応性界面活性剤(花王(株)製、商品名:ラテムルPD−104)3質量部と、過硫酸カリウム0.01質量部と、純水200質量部とを70℃にて攪拌し混合した。その後、上記(1)で調製した前記プレエマルジョン1を3時間かけてフラスコ内に滴下した。70℃でさらに3時間加熱熟成した後冷却し、N,N−ジメチル−2−アミノエタノール0.75質量部を加えた後、#150メッシュ(日本織物製)にて濾過し、500質量部の樹脂エマルジョンEM−1(固形分30質量%、Tg48℃、酸価1mgKOH/g)を得た。
(1) 製造例4の(1)において、仕込み量を、ラテムルPD−104 0.75質量部、過硫酸カリウム0.04質量部、メタクリル酸1.5質量部、純水150質量部に変更して、製造例4の(1)と同様に25℃にて攪拌し混合した。これに、アクリル酸ブチル15質量部と、メタクリル酸ブチル21質量部と、メタクリル酸メチル112.5質量部との混合物を滴下してプレエマルジョン2を調製した。
(2) また、上記(1)とは別に、機械式攪拌機、温度計、窒素ガス導入管、還流管および滴下ロートを備えたフラスコ内を十分に窒素ガスで置換した後、反応性界面活性剤(花王(株)製、商品名:ラテムルPD−104)3質量部と、過硫酸カリウム0.01質量部と、純水200質量部とを70℃にて攪拌し混合した。その後、上記(1)で調製した前記プレエマルジョン2を3時間かけてフラスコ内に滴下した。70℃でさらに3時間加熱熟成した後冷却し、2−アミノ−2−メチル−1−プロパノール0.75質量部を加えた後、#150メッシュ(日本織物製)にて濾過し、500質量部の樹脂エマルジョンEM−2(固形分30質量%、Tg67℃、酸価7mgKOH/g)を得た。
(1) 製造例4の(1)において、仕込み量を、ラテムルPD−104 0.75質量部、過硫酸カリウム0.04質量部、メタクリル酸0.6質量部、純水150質量部に変更して、製造例4の(1)と同様に25℃にて攪拌し混合した。これに、アクリル酸ブチル38.4質量部と、メタクリル酸ブチル36質量部と、メタクリル酸メチル75質量部との混合物を滴下してプレエマルジョン3を調製した。
(2) また、上記(1)とは別に、機械式攪拌機、温度計、窒素ガス導入管、還流管および滴下ロートを備えたフラスコ内を十分に窒素ガスで置換した後、反応性界面活性剤(花王(株)製、商品名:ラテムルPD−104)3質量部と、過硫酸カリウム0.01質量部と、純水200質量部を70℃にて攪拌し混合した。その後、上記(1)で調製した前記プレエマルジョン3を3時間かけてフラスコ内に滴下した。70℃でさらに3時間加熱熟成した後冷却し、2−アミノ−2−メチル−1−プロパノール0.75質量部を加えた後、#150メッシュ(日本織物製)にて濾過し、500質量部の樹脂エマルジョンEM−3(固形分30質量%、Tg28℃、酸価3mgKOH/g)を得た。
また、樹脂エマルジョンEM−4として、JONCRYL 1535(BASF製、Tg50℃、酸価98mgKOH/g)を使用した。
融点103℃のポリエチレンワックス15質量部と、融点88℃のパラフィンワックス7.5質量部と、酸価が20mgKOH/gで、融点110℃の酸化ポリエチレンワックス7.5質量部とを混合して85〜95℃で加熱溶解し、次いでこれにイソプロパノールアミン3.0質量部を添加し、攪拌しながら、更に85〜95℃の熱水67質量部を徐々に加え、転相乳化を行った。転相乳化終了後、得られた粗乳化物を保温しながらホモミキサー(特殊機化工株式会社 T.K.ホモミクサー)で2,500〜3,500rpmで高速攪拌し、続いてホモジナイザー(APV GAULIN,INC.15MR−STA)で380〜420kg/cm2の高圧下で処理を行った。その後、攪拌を行いながら38℃まで冷却して、平均粒子径が90nm、融点101℃の、界面活性剤を含有しないワックスエマルジョンW−1を得た。
融点124℃のポリプロピレンワックス15質量部と、酸価が20mgKOH/gで、融点100℃の酸化ポリエチレンワックス10.5質量部と、融点88℃のパラフィンワックス4.5質量部とを混合して85〜95℃で加熱溶解し、次いでこれにイソプロパノールアミンを5.0質量部添加した以外は、製造例7と同様にして、平均粒子径が100nm、融点98℃の、界面活性剤を含有しないワックスエマルジョンW−2を得た。
融点103℃のポリエチレンワックス21質量部と、酸価が20mgKOH/gで、融点110℃の酸化ポリエチレンワックス9質量部とを混合して85〜95℃で加熱溶解し、次いでこれにモノエタノールアミンを5.0質量部添加した以外は、製造例7と同様にして、平均粒子径が110nm、融点102℃の、界面活性剤を含有しないワックスエマルジョンW−3を得た。
また、ワックスエマルジョンW−4として、サンノプコ製 PEM−17(平均粒子径が60nm、融点103℃、ポリエチレン系ワックス100質量部に対し3質量部の界面活性剤を含有するポリエチレン系ワックスエマルジョン)を使用した。
比較ワックスエマルジョンW−5〜W−11として、以下のものを使用した。
W−5:AQUACER498(ビックケミー製、粒子径300nm、融点58℃のパラフィンワックスエマルジョン)
W−6:カルナバワックスエマルジョンA118(岐阜セラック社製、粒子径300nm、融点80℃のカルナバワックスエマルジョン)
W−7:AQUACER513(ビックケミー製、粒子径150nm、融点130℃、ポリエチレン系ワックス100質量部に対して界面活性剤を8質量%含有する、ポリエチレンワックスエマルジョン)
W−8:AQUACER515(ビックケミー製、粒子径150nm、融点130℃、ポリエチレン−変性パラフィン100質量部に対して界面活性剤を15質量%含有する、パラフィンワックスエマルジョン)
W−9:AQUACER539(ビックケミー製、粒子径220nm、融点90℃、パラフィン100質量部に対して界面活性剤を20質量%含有する、パラフィンワックスエマルジョン、)
W−10:ケミパールW4005(三井化学製、粒子径600nm、融点110℃、界面活性剤を含有しない、ポリエチレンワックスエマルジョン)
W−11:JONCRYL WAX 26J(粒子径90nm、融点130℃、ポリエチレン系ワックス100質量部に対して界面活性剤を質量6%含有する、ポリエチレンワックスエマルジョン)
下記表1の組成に従い、それぞれ各成分を混合し、更に水(イオン交換水)を加えて全量を100質量部とし、インク組成物1〜15を得た。
表1中の各成分の数値は質量部を表し、顔料分散体、樹脂エマルジョン、及びワックスエマルジョンの数値は、固形分の質量部を表す。
下記表1の組成に従い、実施例と同様にして、比較インク組成物1〜9を得た。
S−1:プロピレングリコール
S−2:ジエチレングリコール
S−3:グリセリン
S−4:1,3−プロパンジオール
A−1:ジ−2−エチルヘキシルスルフォサクシネートナトリウム;一般式(I)で表される化合物(ニューコール291PG(日本乳化剤(株)製))
A−2:ポリアルコキシポリジメチルポリシロキサン系:一般式(II)で表されるポリシロキサン系化合物(シルフェイスSAG503A(日信化学工業(株)製))
A−3:2,5,8,11−テトラメチル−6−ドデシン−5,8−ジオールエトキシレート(ダイノール604(エアープロダクツジャパン(株)製))
<分散安定性(保存安定性)評価>
実施例及び比較例の各インクジェット記録用インク組成物を、それぞれガラス瓶に密閉して60℃下2週間保管し、保管前後のインク組成物の粘度を測定し、評価した。結果を表1に示す。
(分散安定性評価基準)
A:保管前後における粘度変化率が5%以下であった。
B:保管前後における粘度変化率が5%超過10%以下であった。
C:保管前後における粘度変化率が10%を超えていた。
分散安定性評価がA又はBであれば、保存安定性に優れ、実用上問題なく使用可能と評価される。
実施例及び比較例の各インクジェット記録用インク組成物を、それぞれ720dpiのインクジェットヘッドを搭載したプリンターで、連続して吐出を行い、評価した。
(吐出安定性評価基準)
A:A4用紙100枚以上連続印字を行っても不吐出となるノズルがなかった
B:A4用紙50枚以上100枚未満の連続印字で、不吐出となるノズルがあった。
C:A4用紙50枚未満の連続印字で、、不吐出となるノズルがあった。
吐出安定性評価がA又はBであれば、吐出安定性に優れ、実用上問題なく使用可能と評価される。
実施例及び比較例の各インクジェット記録用インク組成物を、それぞれ720dpiのインクジェットヘッドに充填したまま30分間放置した。その後、インク組成物をインクジェットヘッドから吐出させ、放置後の吐出の状態を評価した。結果を表1に示す。
(間欠吐出性評価基準)
A:全てのノズルから吐出が確認された。
B:不吐出、又は、吐出曲がりの発生したノズルが確認されたが、1〜5回のクリーニングにより回復した。
C:不吐出、又は、吐出曲がりの発生したノズルが確認され、回復するまでに6回以上のクリーニングを要した。
間欠吐出性評価がA又はBであれば、間欠吐出性に優れ、実用上問題なく使用可能と評価される。
なお、上記クリーニングとしては、1回につき、10kPa・sの圧力で3秒間、ノズルからインクを押し出し、ノズル面を拭くという操作を行った。
実施例及び比較例の各インクジェット記録用インク組成物を、それぞれ720dpiのインクジェットヘッドを用いて、塗工紙(OKトップコート+)にベタ印字し、100℃で3分間乾燥した試験片を準備した。当該試験片の一部をイオン交換水中に5分間浸し、浸漬前後の印字物を目視で観察し、耐水性を評価した。結果を表1に示す。
(耐水性評価基準)
A:浸漬前後で、印字物に変化が見られなかった。
B:印字物のつやの変化、又は変色がわずかに見られたが、実用上問題のない範囲であった。
C:印字物のつやの変化がみられ、色が明らかに薄くなっていた。
耐水性評価がA又はBであれば、耐水性に優れ、実用上問題なく使用可能と評価される。
前記耐水性評価と同様にして実施例及び比較例の試験片をそれぞれ準備した。当該試験片を荷重200gで100回、綿布で擦って、耐擦性を評価した。結果を表1に示す。
(耐擦性評価基準)
A:擦り落ちが見られなかった
B:擦り落ちがわずかに見られた。
C:著しい擦り落ちが見られた。
耐擦性評価がA又はBであれば、耐擦性に優れ、実用上問題なく使用可能と評価される。
前記耐水性評価と同様にして実施例及び比較例の試験片をそれぞれ準備した。当該試験片の光沢を目視で評価した。結果を表1に示す。
(光沢評価基準)
A:印字前の塗工紙と同等の光沢が見られた。
B:印字前の塗工紙と比較して光沢の差がわずかに認められた。
C:印字前の塗工紙と比較して明らかに光沢の差が見られ、印字部が平滑でなかった。
光沢評価がA又はBであれば、光沢性に優れていると評価される。
ワックスエマルジョンを含有しない比較例1は耐擦性が悪かった。粒子径が150nm以上のワックスエマルジョンを含有する比較例4〜7は、耐擦性は良好であったものの、インクの保存安定性、吐出安定性、放置後吐出回復性が悪く、光沢も低下した。比較例2、3及び9のように融点の低いワックスエマルジョンは、耐擦性の改善効果もなかった。
粒子径が90nmであるが、融点が130℃のワックスエマルジョンを用いた比較例8はワックスエマルジョンの融点が高く、インクの保存安定性、吐出安定性、放置後吐出回復性が悪かった。
融点が85〜120℃のポリオレフィン系ワックスを含み、平均粒径が140nm以下のワックスエマルジョンと、樹脂エマルジョンと、顔料と、水性溶剤とを含有する、実施例1〜15のインク組成物は、いずれも、インクの保存安定性、及び吐出安定性に優れ、耐水性及び耐擦性に優れた印刷物が得られた。
Claims (7)
- 融点が85〜120℃のポリオレフィン系ワックスを含む平均粒径が140nm以下のワックスエマルジョンと、樹脂エマルジョンと、顔料と、水性溶剤とを含有する、インクジェット記録用インク組成物。
- 前記ワックスエマルジョン中の界面活性剤が、前記ポリオレフィン系ワックス100質量部に対し5質量部以下である、請求項1に記載のインクジェット記録用インク組成物。
- 前記ワックスエマルジョンが、パラフィンワックス、及びサゾールワックスより選択される1種以上を含有する、請求項1又は2に記載のインクジェット記録用インク組成物。
- 前記樹脂エマルジョンが、ガラス転移温度が20℃以上のアクリル樹脂を含む、請求項1乃至3のいずれか一項に記載のインクジェット記録用インク組成物。
- 前記アクリル樹脂の酸価が、25mgKOH/g以下である、請求項1乃至4のいずれか一項に記載のインクジェット記録用インク組成物。
- 請求項1乃至5のいずれか一項に記載のインクジェット記録用インク組成物を用いてインクジェット法により印刷する、インクジェット記録方法。
- 記録媒体上に、請求項1乃至5のいずれか一項に記載のインクジェット記録用インク組成物を用いてインクジェット法により印刷する工程を有する、印刷物の製造方法。
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