JP2016175988A - インクジェット記録用インキ - Google Patents
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Abstract
Description
前記水溶性有機溶剤が、沸点230℃以下で表面張力30mN/m以下の1,2−アルキレングリコール(有機溶剤A)、および、沸点250℃以下の両末端アルキレングリコール(有機溶剤B)を含有し、
インキ中における有機溶剤Aと有機溶剤Bの重量比が1:1〜1:6であることを特徴とするインクジェット記録用インキに関する。
前記インキとして上記インクジェット記録用インキを用いるインクジェット記録方法に関する。
本発明で用いられる有機溶剤Aは、沸点が230℃以下で表面張力が30mN/m以下の1,2−アルキレングリコールであることが好ましい。また、表面張力は25℃の環境下におけるWilhelmy法(プレート法、垂直板法)により測定された表面張力を指す。表面張力が30mN/mを超えると低吸収基材上でインキが十分な濡れ性を確保することが難しく白抜け等の問題につながる。沸点が230℃以下で表面張力が30mN/m以下の1,2−アルキレングリコールであればどのような溶剤でも単独、もしくは複数使用可能である。具体的には1,2−ペンタンジオール、1,2−ヘキサンジオールが好ましく、1,2−ヘキサンジオールが低吸収基材上で優れた濡れ性を確保するという観点から特に好ましい。
本発明で用いられる有機溶剤Bは、沸点が250℃以下の両末端アルキレングリコールであることが好ましい。有機溶剤Bとしては、分岐を有してもよい両末端アルキレングリコールを使用することが好ましく、具体的には1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、2−メチル−1,3−プロパンジオール、2,2−ジメチル−1,3−プロパンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオールが好ましい。高速印刷した際の連続吐出安定性、長時間待機させた後の間欠吐出性に優れ、低吸収基材上で十分な乾燥性を確保するという観点から1,5−ペンタンジオールを使用することが特に好ましい。
本発明のインクジェット記録用インキは、表面張力を調整し低吸収基材上の濡れ性を確保する目的で界面活性剤を使用することができる。界面活性剤としては、アセチレン系、シリコン系、アクリル系、フッ素系など用途に合わせて様々なものが知られているが、最大泡圧法によって算出される50msecにおけるインキの動的表面張力を30mN/m以上確保し、高速印刷時に優れた連続吐出安定性を得るという観点からアセチレン系やアクリル系の界面活性剤を使用することが特に好ましい。シリコン系やフッ素系の界面活性剤を使用した場合は上記した測定方法で算出される動的表面張力が低下しやすく、高速で印刷した際に連続吐出安定性が損なう可能性がある。界面活性剤の含有量は、インキの全重量に対して、0.05重量%以上5重量%以下が好ましい。5重量%を超えるとインキの動的表面張力が低下し高速印刷した際の連続吐出安定性が損なう可能性がある。
本発明のインクジェット記録用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。
本発明のインクジェット記録用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。
これらの顔料を使用する場合には長期間のインキの保存安定性を維持するためにも、インキ媒体中に分散して使用することが好ましい。顔料の分散方法としては、顔料を酸化処理等により表面改質し、分散剤なしで顔料を分散させる方法や、界面活性剤や樹脂を分散剤として顔料を分散させる方法がある。より安定なインキとするためにも分散樹脂を使用して顔料を分散させることが好ましい。
本発明のインクジェット記録用インキは、低吸収基材上でのインキの乾燥性や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使用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キ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。
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キとするために、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重量%以上10重量%以下が好適である。
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。まず初めに、顔料分散剤と、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、水溶性有機溶剤、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。
本発明で用いられる低吸収基材とは、水を吸収し難い、もしくは吸収速度が遅い記録媒体のことである。例えば、コート紙、アート紙、キャスト紙などの紙媒体や、ポリカーボネート、硬質塩ビ、軟質塩ビ、ポリスチレン、発砲スチロール、PMMA、ポリプロピレン、ポリエチレン、PETなどのプラスチック基材やアルミ、ステンレスなどの金属基材、ガラス、木材等が使用できる。
本発明のインクジェット記録用インキを印刷する方法としては、印刷基材を加熱しながら印刷する、または印刷した後に印刷物表面を加熱することが好ましい。加熱する際の基材の表面温度は、40〜90℃が好ましく、さらに好ましくは50〜70℃の範囲である。
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、ブタノール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、重合モノマーであるラウリルメタクリレート30部、スチレン40部、アクリル酸30部、および重合開始剤であるV−601(和光純薬製)6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、分散樹脂Aの溶液を得た。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、水を100部添加し、水性化した。その後、100℃以上に加熱し、ブタノールを水と共沸させてブタノールを留去し、固形分が50%になるように調整した。これより、顔料分散樹脂1の固形分50%の水性化溶液を得た。
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。固形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Aとした。水分散性樹脂微粒子Aの計算上のガラス転移点温度は80℃である。
顔料としてピグメントブルー15:3を20部、顔料分散樹脂1の水性化溶液を12部、水68部を混合し、ディスパーで予備分散した後、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、シアン顔料分散液1を得た。
(有機溶剤A)
・1,2−ペンタンジオール(沸点:206℃、表面張力:27.7mN/m)
・1,2−ヘキサンジオール(沸点:224℃、表面張力:26.4mN/m)
(有機溶剤B)
・1,5−ペンタンジオール(沸点:239℃)
・1,6−ヘキサンジオール(沸点:250℃)
(その他の有機溶剤)
・1,2−ブタンジオール(沸点:191℃、表面張力:31.6mN/m)
・ジエチレングリコールモノエチルエーテル(沸点:196℃)
・グリセリン(沸点:290℃)
(界面活性剤)
・サーフィノール440 (アセチレンジオール系界面活性剤、エアープロダクツジャパン社製)
・TEGO WET 270 (シリコン系界面活性剤、エボニックジャパン社製)
・メガファックF−554(フッ素系界面添加剤、DIC社製)
シアン顔料分散液1を15部、1,2−ヘキサンジオール4部、1,5−ペンタンジオール14部、水分散性樹脂微粒子A(不揮発分40%)を15部、サーフィノール440を0.5部、残りを水としてインキ全体が100部になるように調整し、これをディスパーで十分に均一になるまで攪拌した。その後、メンブランフィルターで濾過を行い、ヘッドつまりの原因となる粗大粒子を除去し実施例1のインキを作成した。
表1、2記載の原料を用いて実施例1の製造例と同様にして実施例2〜20、比較例1〜6のインキの作成を行った。
実施例1〜20、比較例1〜6の各インキについて、最大泡圧法を利用したバブルプレッシャー動的表面張力計 BP100(Kruss製)を用いて、25℃における動的表面張力を測定した。
1:寿命時間50msecにおける動的表面張力が20mN/m以上30mN/m未満
2:寿命時間50msecにおける動的表面張力が30mN/m以上40mN/m未満
実施例1〜20、比較例1〜6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、王子製紙社製OKトップコート+上に印字率100%のベタ印字を30分間行った後にノズルチェックパターンを印字してノズル抜けの有無を確認し評価を行った。
○:駆動周波数30〜40kHzにて30分間印字を行ってもノズル抜け無し
△:駆動周波数20〜30kHzにて30分間印字を行ってもノズル抜け無し
×:駆動周波数20〜30kHzにて30分間印字を行った後にノズル抜けが見られる
評価2の条件で印字した後にインキをプリンターに充填したまま25℃の環境下で各時間静置した後に再び王子製紙社製OKトップコート+上にノズルチェックパターンを印字してノズル抜けの有無を確認し評価を行った。
◎:25℃の環境下で6時間静置後に印字してもノズル抜け無し
○:25℃の環境下で4時間静置後に印字してもノズル抜け無し
△:25℃の環境下で2時間静置後に印字してもノズル抜け無し
×:25℃の環境下で1時間静置後に印字するとノズル抜けが見られる
実施例1〜20、比較例1〜6で得られたインキについて、評価2と同様の条件で王子製紙社製OKトップコート+上に印字率100%のベタ印字を行い、印刷物の白抜け度合を目視で確認した。
◎: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
○: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
△:インキが程良く広がり、目視で白抜けがないもの
×: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
評価2と同様の条件で印字して作成した印刷物を70℃のエアーオーブンで各時間乾燥させた後に印刷物の塗膜表面を指先で擦り、指先にインキが付着するのか目視評価によりインキの乾燥性を評価した。
◎:1分間乾燥した後に印刷物の塗膜表面が十分乾燥し指先へのインキ付着が見られない
○:2分間乾燥した後に印刷物の塗膜表面が十分乾燥し指先へのインキ付着が見られない
△:3分間乾燥した後に印刷物の塗膜表面が十分乾燥し指先へのインキ付着が見られない×:3分間乾燥した後に印刷物の塗膜表面が乾燥せず指先へのインキ付着が見られる
Claims (5)
- 顔料、および、水溶性有機溶剤を含有するインクジェット記録用インキであって、
前記水溶性有機溶剤が、沸点230℃以下で表面張力30mN/m以下の1,2−アルキレングリコール(有機溶剤A)、および、沸点250℃以下の両末端アルキレングリコール(有機溶剤B)を含有し、
インキ中における有機溶剤Aと有機溶剤Bの重量比が1:1〜1:6であることを特徴とするインクジェット記録用インキ。 - 最大泡圧法によって算出される50msecにおけるインキの動的表面張力が30mN/m以上である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インキ。
- 有機溶剤Aおよび有機溶剤Bの含有量の合計が、インキ全量に対し20重量%以上40重量%以下であることを特徴とする請求項1または2記載のインクジェット記録用インキ。
- 有機溶剤Aの含有量が、インキ全量に対し10重量%以上20重量%以下であることを特徴とする請求項1〜3いずれか記載のインクジェット記録用インキ。
- インキの液滴を吐出させて印刷基材上に付着させて印字を行うインクジェット記録方法であって、
前記インキとして請求項1〜4いずれか記載のインクジェット記録用インキを用いるインクジェット記録方法。
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