JP2016079241A - インクジェットプリンタ用インク - Google Patents
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Abstract
Description
本発明で使用する顔料としては、顔料表面に一般式(1)で表される化合物を反応させることから、一般式(1)で表される化合物と反応しうる水酸基またはシラノール基を有する顔料であれば特に限定なく使用することができる。あるいは水酸基またはシラノール基を有さなくても、表面処理によって水酸基が化学的に結合した状態の顔料であってもよい。具体的には、無機顔料あるいは有機顔料を使用することができる。
無機顔料としては、酸化チタンや酸化鉄、あるいはコンタクト法、ファーネス法、サーマル法などの公知の方法によって製造されたカーボンブラックを使用することができる。また、有機顔料としては、アゾ顔料(アゾレーキ、不溶性アゾ顔料、縮合アゾ顔料、キレートアゾ顔料などを含む)、多環式顔料(例えば、フタロシアニン顔料、ペリレン顔料、ペリノン顔料、アントラキノン顔料、キナクリドン顔料、ジオキサジン顔料、チオインジゴ顔料、イソインドリノン顔料、キノフラロン顔料など)、染料キレート(例えば、塩基性染料型キレート、酸性染料型キレートなど)、ニトロ顔料、ニトロソ顔料、アニリンブラックなどを使用することができる。
本発明の効果を最大限に発揮できる顔料として、シリカとアルミナで表面処理された酸化チタンが挙げられる。更に、該シリカとアルミナで表面処理後、更にシランカップリング剤によって表面処理した酸化チタンを使用することもできなお好ましい。
また前記酸化チタンの平均粒径としては、100〜500nmのものを使用することが好ましく、150〜400nmのものを使用することがより好ましい。平均粒径が100nm以下であると水性媒体中の非沈降性や分散安定性はより実現し易くなるものの、白色度や隠蔽性が劣ってしまい本来の白色インキとしての実用性が低下するおそれがあり、一方平均粒径が500nm以上になると白色度や隠蔽性の点では問題ないが、吐出安定性が不十分となる傾向にある。粒径について実用的には200〜300nmが更により好ましい。
なお原料としての酸化チタンの平均粒径は電子顕微鏡写真により20個の粒径測定を行って平均をとったものとする。
したがって市販の酸化チタンに対して、その表面に存在するアルミナとシリカの質量比を蛍光X線による測定で確認し、種々の質量比の酸化チタンを使用することができる。
これらシランカップリング剤は加水分解基の加水分解によってシラノールを生じ、シラノール同士が縮合してシロキサン結合となりオリゴマーを形成する。一方、無機化合物の酸化表面あるいは水酸基とも同様のメカニズムで反応し、無機物表面にある水酸基との水素結合を介して無機物表面に移行し、脱水縮合反応を経てポリシロキサン結合を形成する。これら反応は並行して進行し、ポリシロキサン結合を有するオリゴマー、ポリマーによる被覆、すなわちオルガノポリシロキサン被覆を無機物表面に形成する。
これらのシランカップリング剤は、単独で用いても2種以上を併用してもよい。
本発明で使用する一般式(1)で表される化合物とは、具体的には以下の構造で示される、ビニルスルフォン酸である。ビニルスルフォン酸のビニル基と、顔料が有する水酸基とが反応する。
本発明で使用する皮膜形成性樹脂としては、本インクジェットプリンタ用インクに使用する有機溶剤に可溶で、導電性付与剤と相溶性の良好なものであれば全て使用できるが、着色剤の分散安定性や印刷物の被膜性能の点から、ブチラール樹脂を使用することが好ましい。
上述した通りコンティニュアス方式のインクジェットプリンタは着色剤粒子を帯電、偏向させて文字等を形成させる方式であるため、インクに導電性を付与する必要がある。公知な導電性付与剤として硝酸リチウム、チオシアン酸ナトリウム等の無機塩類、アニオンが有機アニオンである第4級アンモニウム塩等の有機塩類があるが、印刷皮膜に優れた耐水性を付与するためには、水不溶性の有機塩類が好ましく、具体的には、ナフトールスルフォン酸の第4級アンモニウ塩を使用する
ことが、良好な保存安定性を得る点で好ましい。導電性付与剤の含有量はインクに適度な電気電導度与える点から、インク全量に対し、1〜5質量%の範囲が好ましく、特に2〜3質量%の範囲が好ましい。
本発明に使用する有機溶剤としては、本発明で使用する皮膜形成性樹脂、導電性付与剤を溶解できるものであれば特に限定されるものではなく、例えば、ジメチルケトン、メチルエチルケトンなどのケトン類、グリコール類、グリコールエーテル類、グリコールエステル類、低級アルコール類などが挙げられ、2種類以上組み合わせて使用することも可能である。特に、本発明に使用する導電性付与剤の溶解性、インクの電気電導度、およびインクの乾燥特性を高める溶剤としてメチル
エチルケトンとメタノールまたはエタノールとの混合溶剤を使用することが好ましい。
その他、被印刷基材に対する接着性の付与等を目的に、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、テルペンフェノール樹脂、ロジンエステル等の非反応性樹脂等を配合することができる。
テイカ株式会社製「TITANIX JR−806」10.0部、旭化成ファインケム株式会社製ビニルスルフォン酸「VSA−H」(スルフォン酸ビニルの脱金属率が95%以上である市販品)1.0部、イソプロピルアルコール89.0部を250mlのポリビンに入れたのちに直径1.2mmのジルコニアビーズ160gを添加してペイントコンディショナ−で2時間分散処理した。得られた分散液を80℃に加熱撹拌しながらウシオ電機株式会社製スポットキュアSP−9を用いて1000mW/cm2の条件で4時間処理し、分散液(ST−1)を得た。得られた分散液(ST−1)はヌッチェを用いて固形分を分離、500gの熱湯に処理着色剤を添加して1時間攪拌後ヌッチェを用いて分離、次に500gのエチルアルコールに処理着色剤を添加して1時間攪拌後ヌッチェを用いて分離し、60℃に加温した減圧乾燥機に入れて12時間乾燥して着色剤(VT−1)を得た。
厚さ0.3mmのステンレス膜を張った直径30cm、高さ8cmの容器1内に、48時間減圧下に80℃で加熱乾燥を行った三菱化学社製カーボンブラック「#45L」50gを入れ、容器1内を窒素ガスで置換後、毎分10mlの酸素ガス流通下で、振動モーターによる機械的振動と、内径20cmのスピーカーによる音波の振動を与えて顔料の攪拌を行いながら253.7nmの紫外線を照射し表面処理を行い水酸基生成無機顔料(P−2)を得た。
厚さ0.3mmのステンレス膜を張った直径30cm、高さ8cmの容器1内に、48時間減圧下に80℃で加熱乾燥を行ったDIC株式会社製「Fastogen Super Magenta RG」を50gを入れ、容器1内を窒素ガスで置換後、毎分10mlの酸素ガス流通下で、振動モーターによる機械的振動と、内径20cmのスピーカーによる音波の振動を与えて顔料の攪拌を行いながら253.7nmの紫外線を照射し表面処理を行い水酸基生成有機顔料(P−3)を得た。
得られた表面処理着色剤(VT−1)40部、ルーブリゾール製の高分子顔料分散剤「ソルスパーズ 39000」6部、積水化学工業社製のブチラール樹脂「エスレックBL−1」10部、メチルエチルケトン44部をビーズミルで2時間処理してミルベース(1)を作製した。
得られた表面処理着色剤(VT−2)14部、ルーブリゾール製の高分子顔料分散剤「ソルスパーズ 39000」6部、積水化学工業社製のブチラール樹脂「エスレックBL−1」10部、メチルエチルケトン70部をビーズミルで2時間処理してミルベース(2)を作製した。
得られた表面処理着色剤(VT−3)10部、ルーブリゾール製の高分子顔料分散剤「ソルスパーズ 39000」6部、積水化学工業社製のブチラール樹脂「エスレックBL−1」10部、メチルエチルケトン74部をビーズミルで2時間処理してミルベース(3)を作製した。
テイカ株式会社製「TITANIX JR−806」40部、ルーブリゾール製の高分子顔料分散剤「ソルスパーズ 39000」6部、積水化学工業社製のブチラール樹脂「エスレックBL−1」10部、メチルエチルケトン44部をビーズミルで2時間処理してミルベース(H1)を作製した。
三菱化学社製カーボンブラック「#45L」14部、ルーブリゾール製の高分子顔料分散剤「ソルスパーズ 39000」6部、積水化学工業社製のブチラール樹脂「エスレックBL−1」10部、メチルエチルケトン70部をビーズミルで2時間処理してミルベース(H1)を作製した。
DIC株式会社製「Fastogen Super Magenta RG」10.0部、ルーブリゾール製の高分子顔料分散剤「ソルスパーズ 39000」6部、積水化学工業社製のブチラール樹脂「エスレックBL−1」10部、メチルエチルケトン74部をビーズミルで2時間処理してミルベース(3)を作製した。
得られた白色ミルベース(1)20.2部にエスレックBL−1を0.8部、ダイヤナールBR−113(三菱レーヨン社製アクリル樹脂)を3部、ベッカサイトP−720(大日本インキ化学工業社製ロジンマレイン酸樹脂)を4.0部、導電性付与剤としてボントロンP−51(オリエント化学社製ナフトールスルフォン酸の第4級アンモニウム塩)2.0部、メチルエチルケトン60.0部、メタノール20.0部を加え、十分に攪拌、溶解した後、5.0μmのメンブランフィルターでろ過することによってインクジェットプリンタ用白色インク(1)を得た。
ミルベースとして黒色ミルベース(2)を使用した以外は実施例4と同様にして、実施例用のインクジェットプリンタ用黒色インク(2)を得た。
ミルベースとしてマゼンタ色ミルベース(3)を使用した以外は実施例4と同様にして、実施例用のインクジェットプリンタ用マゼンタ色インク(3)を得た。
ミルベースとして白色ミルベース(H1)を使用した以外は実施例4と同様にして、実施例用のインクジェットプリンタ用白色インク(H1)を得た。
ミルベースとして黒色ミルベース(H2)を使用した以外は実施例4と同様にして、実施例用のインクジェットプリンタ用黒色インク(H2)を得た。
ミルベースとしてマゼンタ色ミルベース(H3)を使用した以外は実施例4と同様にして、実施例用のインクジェットプリンタ用マゼンタ色インク(H3)を得た。
前記インクジェットプリンタ用インク(1)、(2)、(3)、(H1)、(H2)、(H3)の物性として、粘度を測定した。測定方法を示す。
東機産業社製粘度測定器:TVE−20Lにて、20℃における粘度を測定した。測定回転数は、50rpm/mimとした。なお、本発明の実施例で使用したインクジェット印刷評価装置にて安定に印刷する為に着色組成物の粘度を2〜5mPa・secの間に調整した。
前記インクジェットプリンタ用インク(1)、(2)、(3)、(H1)、(H2)、(H3)をコンティニュアス用インクジェットプリンタ用インクとして、インクジェット印刷したときの印刷被膜の特性は以下のように行った。
日立製作所社製コンティニュアスジェットプリンタ「IJプリンタHX−P型」を使用して、12×16ドットのベタ文字パターンを7文字、50回白色PETフィルムに印刷し試料とした。
試料に印刷された67200ドット中で所定の位置に着弾されなかった粒子数の割合を算出し、このドット抜け率より粒子化安定性の評価を行った。
耐摩耗性用評価板上の硬化塗膜を、旭化成製不織布にて1000g荷重にて擦り試験を行い、表面の傷つき状態を目視で下記の基準で3段階評価した。
○:傷がつかない △:わずかに傷がつく ×:傷が付く
接着性用評価板上の硬化塗膜に、5×5の25マス様にカッターナイフで切り込みを入れた後、ニチバン製セロハンテープを貼り付け、10回程爪で擦りつけた。次いで、剥離速度約1cm/secの速度にて勢い良くテープを剥がし、塗膜の残ったマス目の数を確認した。尚、下記の基準で3段階評価した。
5:25〜21マス 4:20〜16マス 3:15〜11マス 2:10マス〜6マス 1:5マス以下
前記インクジェットプリンタ用インク(1)、(2)、(3)、(H1)、(H2)、(H3)15mlをガラス容器に入れ、恒温槽内にて60℃で4週間静置保存した。静置保存前の組成物(インク)の粘度と静置保存後の粘度を比較し、その変化率を、下記式により求めた。粘度の測定方法は、前述の粘度物性測定方法に準じた。
結果を表1に示す。
これに対し、比較例のインクジェットプリンタ用インクは60℃・4週間静置で沈降した。またいずれも耐摩耗性に劣る結果となった。
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