JP2019501043A - インクジェット印刷方法 - Google Patents

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Abstract

以下の段階:(I)以下の成分:(a)オキセタン、カルボジイミド、ヒドラジド、オキサゾリン、アジリジン、イソシアネート、N−メチロール、ケテンイミン、イソシアヌレートおよびエポキシ基から選択される少なくとも2つの基を有する架橋剤によって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、1〜8部の自己分散性顔料;(b)アクリルラテックスバインダー、スチレンアクリルラテックスバインダーおよびスチレンブタジエンラテックスバインダーの1以上から選択される、0〜16部のバインダー、該バインダーは、−25℃〜35℃の範囲にTgを有する;(c)1〜30部の1以上の水混和性有機溶媒(d)0.1〜3部の界面活性剤;(e)0〜5部の殺生物剤;(f)0〜10部の粘度調整剤;(g)Tgが−25℃〜35℃の範囲にある0〜10部のポリウレタンラテックスバインダー;(h)0〜6部の架橋剤;および(i)100部までの残余分の水;を含むインクを調製する段階:(II)所望により、i)アクリルラテックスバインダー、スチレンアクリルラテックスバインダーおよびスチレンブタジエンラテックスバインダーから選択される1〜16部の1以上のラテックスバインダー、該ラテックスバインダー(1以上)は、−25℃〜35℃の範囲にTgを有する;ii)0〜6部のポリウレタンラテックスバインダー;およびiii)0〜5部の架橋剤;を含むラテックスバインダー溶液を調製する段階:(III)段階(I)で調製したインクを、シングルパス印刷ヘッドを有するインクジェット印刷機を用いて生地基材上に印刷する段階、および所望により、段階(II)からのラテックスバインダー溶液を予備印刷または重ね刷りする段階:(IV)段階(III)からの印刷生地基材を硬化する段階:ただし、段階(a)で調製されるインクの成分(b)が0である場合、所望による段階(II)は必須である:を含む、生地基材上での印刷方法。同様に、インク、インクセット、インク容器およびインクジェット印刷機。【選択図】なし

Description

本発明は、生地への印刷方法、インクジェット印刷用インク、インクジェットインク容器、インクセットおよび印刷生地に関する。
インクジェット印刷は、ノズルを基材と接触させることなくインクの液滴を微細ノズルに通して基材上に噴出させる、ノンインパクト印刷技術である。インクジェット印刷には基本的に3つのタイプがある:
i)連続式インクジェット印刷では、ノズルからインク液滴の連続的な流れをもたらす加圧インク源が用いられる。インクの液滴は、熱的または静電的手段のいずれかにより、ノズルから名目上一定の距離に誘導される。うまく偏向しない液滴は、溝を経由してインクリザーバーにリサイクルされる。
ii)インクがカートリッジに蓄えられていて、加圧アクチュエーター(通常、熱的または圧電的)を用いて印刷ヘッドノズルから発射される、ドロップ・オン・デマンド式インクジェット印刷。ドロップ・オン・デマンド印刷では、印刷に必要な滴のみがもたらされる。
iii)インクが、高密度で配置されている数百、場合によっては数千のノズルを有する印刷ヘッドによって、基材上方での印刷ヘッドのシングルパス中に発射される、シングルパスインクジェット印刷。これらの印刷ヘッドは、大量の処理量を要する産業界で用いられる。シングルパス印刷ヘッドは、インクがインク貯蔵容器から印刷ヘッドに直接供給されることに依存する可能性があり、または、再循環式シングルパス印刷ヘッドが存在することができる。再循環式シングルパス印刷ヘッドでは、インクは継続的に印刷ヘッドで再循環され、(ドロップ・オン・デマンド印刷と同様に)印刷に必要な滴のみがノズルから出る。
これらのタイプのインクジェット印刷はそれぞれ、特有の課題を示す。したがって、連続式インクジェット印刷では、ノズルから噴出されているが印刷像を生じさせていない液滴の飛行時間(すなわち、ノズルからの噴出と溝でのリサイクルの間の時間)中の溶媒蒸発、および過剰空気(未使用の滴をリサイクルするときにリザーバー中に引き込まれる)を除去するガス抜きプロセスに由来する溶媒蒸発を阻止するために、インク活性溶媒のモニタリングおよび調節が必要である。
ドロップ・オン・デマンド印刷では、インクが長期間カートリッジ内に保持される場合があり、そのときに、インクが劣化して、使用する際に印刷ヘッドの微細ノズルを詰まらせうる沈殿物を形成することがある。この問題は、懸濁している顔料粒子が沈降する可能性がある顔料インクで、とりわけ深刻である。
再循環式インクジェット印刷では、これらの問題が回避されている。インクは絶えず循環しているので、顔料が沈降する可能性が低くなり、像を形成する必要に応じてのみインクはノズルに移動するので、溶媒蒸発は最低限である。
すべての形態のインクジェット印刷に適したインク配合物は、極めて要求が厳しい。これら高速シングルパス印刷ヘッドで作動することができるインクを配合することは、特に難しい。これらの印刷機がこれらの高速で作動することを可能にするために、用いられるインクは低い発泡性および優れた滴形成を示さなければならない。
極めて重大なことには、シングルパス(特に再循環式)インクジェット印刷機で用いられるインクは、印刷ヘッドのフェースプレート(face-plate)の湿潤を引き起こすべきでない。フェースプレートの湿潤は、水がフェースプレートに付着し、印刷ヘッドの1以上のノズルからの噴射を妨げるときに生じる。プリント出力の始めから終わりまで不要な白線が現れて、出力が除かれて印刷される完全に失敗したプリントを引き起こし、印刷ヘッドを掃除することができるようにプロセスが停止するため、工業プロセスにおいてこれは最悪である。造膜温度が低いラテックスがインクに包含されているか、印刷ヘッドを通って印刷される場合、この問題はとりわけ深刻である。
反応性染料のインクジェット印刷は、繊維工業において多種多様な実用性が見いだされている。しかしながら、生地上での顔料インクのインクジェット印刷は、上記問題に起因して、はるかに限定されている。
出願人らは、ある種の低Tgバインダーとの組み合わせでの特定タイプの自己分散性顔料が、シングルパス(特に再循環式)インクジェット印刷機において申し分なく印刷されることができ、光学濃度、彩度、クロック(crock)堅牢度、ならびに変色および染色に対する洗浄堅牢度などで優れた性質を示す印刷生地をもたらすことを見いだした。
したがって、本発明は、以下の段階:
(I)以下の成分:
(a)オキセタン、カルボジイミド、ヒドラジド、オキサゾリン、アジリジン、イソシアネート、N−メチロール、ケテンイミン、イソシアヌレートおよびエポキシ基から選択される少なくとも2つの基を有する架橋剤によって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、1〜8部の自己分散性顔料;
(b)アクリルラテックスバインダー、スチレンアクリルラテックスバインダーおよびスチレンブタジエンラテックスバインダーの1以上から選択される、0〜16部のバインダー、該バインダーは、−25℃〜35℃の範囲にTgを有する;
(c)1〜30部の1以上の水混和性有機溶媒
(d)0.1〜3部の界面活性剤;
(e)0〜5部の殺生物剤;
(f)0〜10部の粘度調整剤;
(g)Tgが−25℃〜35℃の範囲にある、0〜10部のポリウレタンラテックスバインダー;
(h)0〜6部の架橋剤;および
(i)100部までの残余分の水;
を含むインクを調製する段階:
(II)所望により、
i)アクリルラテックスバインダー、スチレンアクリルラテックスバインダーおよびスチレンブタジエンラテックスバインダーから選択される、1〜16部の1以上のラテックスバインダー、該ラテックスバインダー(1以上)は、−25℃〜35℃の範囲にTgを有する;
ii)0〜6部のポリウレタンラテックスバインダー;および
iii)0〜5部の架橋剤;
を含むラテックスバインダー溶液を調製する段階:
(III)段階(I)で調製したインクを、シングルパス印刷ヘッドを有するインクジェット印刷機を用いて生地基材上に印刷する段階、および所望により、段階(II)からのラテックスバインダー溶液を予備印刷(pre-printing)または重ね刷りする段階:
(IV)段階(III)からの印刷生地基材を硬化する段階:
ただし、段階(a)で調製されるインクの成分(b)が0である場合、所望による段階(II)は必須である:
を含む、生地基材上での印刷プロセスに関する。
本明細書中で言及する部および百分率はすべて、特記しない限り重量に基づく。
段階(I)
自己分散性顔料は、Colour Indexの第3版(1971)、およびこれに続くその改訂版、およびその補遺で、“Pigments”という見出しの章に記載されている顔料のクラスのいずれかに由来することが好ましい。
適した有機顔料の例は、アゾ(ジスアゾおよび縮合アゾを含む)、チオインジゴ、インダントロン、イソインダントロン、アンタントロン、アントラキノン、イソジベンズアントロン、トリフェンジオキサジン、キナクリドン、ならびにフタロシアニン系列、特に銅フタロシアニンおよびその核ハロゲン化誘導体からのもののほか、酸性、塩基性および媒染染料のレーキである。カーボンブラックは、無機物とみなされることが多いが、分散特性の点ではより有機顔料のように挙動し、同様に適している。好ましい有機顔料は、フタロシアニン、特に銅フタロシアニン顔料、アゾ顔料、インダントロン、アンタントロン、キナクリドン、およびカーボンブラック顔料である。
顔料は、黄色、シアン、マゼンタ、赤、緑、青または黒色顔料であることが好ましい。顔料は、単一化学種であるか、2種以上の化学種を含む混合物(例えば、2種以上の異なる顔料を含む混合物)であることができる。言い換えれば、2種以上の異なる顔料固体を、本発明のプロセスに用いることができる。好ましくは、顔料は、黄色、シアン、マゼンタ、赤または黒色顔料である。
より好ましくは、自己分散性顔料は、カーボンブラック;ピグメントブルー15:3;ピグメントブルー60;ピグメントイエロー74、ピグメントイエロー155、ピグメントレッド254およびピグメントレッド122の1以上を含む。
分散剤は、架橋剤との架橋前に、少なくとも125mg KOH/gの酸価を有することが好ましい。
分散剤は、1以上のオリゴマー分散基を有することが好ましい。
水分散性を提供するために、ポリマー封入顔料粒子は、カルボキシ基を有することが好ましい(すなわち、分散剤中のカルボキシ基のすべてが架橋してポリマー封入顔料粒子を形成しているわけではない)。
ポリマー封入顔料粒子は、顔料および架橋剤の存在下、好ましくは100℃未満の温度および/または少なくとも6のpHにおいて、カルボキシ官能性分散剤中のカルボキシ基のいくつかを架橋することにより調製することができる。そのような架橋は、通常、水性媒体中、例えば、水および有機溶媒を含む混合物中で実施する。水および有機溶媒を含む適した混合物は、インクに関し上記したとおりである。
ポリマー封入顔料粒子は、好ましくは500nm未満、より好ましくは10〜400nm、特に15〜300nmのZ平均粒子サイズを有する。
Z平均粒子サイズは任意の手段によって測定することができるが、好ましい方法は、Malvern(登録商標)またはCoulter(登録商標)から入手可能な光子相関分光器による。
カルボキシ官能性分散剤は、メタクリル酸ベンジルを含むことが好ましい。
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性不飽和モノマー(好ましくは、重量に基づき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性不飽和モノマーと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性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。
特に好ましいカルボキシ官能性分散剤は、
(i)少なくとも50部のメタクリル酸ベンジルを含む、75〜97部の1以上の疎水性エチレン性不飽和モノマー;
(ii)1以上のカルボキシ基を有する3〜25部の1以上の親水性エチレン性不飽和モノマー;および
(iii)1以上の親水性非イオン性基を有する0〜1部の親水性エチレン性不飽和モノマー;
前記部は重量に基づく;
を含むコポリマーである。
典型的には、部(i)、(ii)および(iii)の合計は100になる。
成分(i)の疎水性エチレン性不飽和モノマーのみがメタクリル酸ベンジルであることが好ましい。
より好ましくは、カルボキシ官能性分散剤は、
(i)少なくとも50部のメタクリル酸ベンジルを含む、80〜93部の1以上の疎水性エチレン性不飽和モノマー;
(ii)1以上のカルボキシ基を有する7〜20部の1以上の親水性エチレン性不飽和モノマー;
(iii)親水性非イオン性基を有する0〜1部の親水性エチレン性不飽和モノマー;
前記部は重量に基づく;
を含むコポリマーである。
典型的には、部(i)、(ii)および(iii)の合計は100になる。
好ましくは、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関わらず、親水性基を有さない。例えば、それらは水分散基を有さないことが好ましい。
疎水性エチレン性不飽和モノマーは、好ましくは少なくとも1、より好ましくは1〜6、特に2〜6のlog P計算値を有する。
Mannhold,R.およびDross,K.による概説(Quant.Struct−Act.Relat.15,403−409,1996)に、log P値の計算方法が記載されている。
好ましい疎水性エチレン性不飽和モノマーは、スチレン系モノマー(例えば、スチレンおよびアルファメチルスチレン)、芳香族(メタ)アクリレート(特に(メタ)アクリル酸ベンジル)、C1−30−ヒドロカルビル(メタ)アクリレート、ブタジエン、ポリ(C3−4)アルキレンオキシド基を含有する(メタ)アクリレート、アルキルシロキサンまたはフッ素化アルキル基を含有する(メタ)アクリレート、およびビニルナフタレンである。
分散剤は、好ましくは75〜97、より好ましくは77〜97、特に80〜93、もっとも特に82〜91重量部の成分(i)を共重合することに由来する反復単位を含む。
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(i)は、重量に基づき好ましくは少なくとも60部、より好ましくは少なくとも70および特に少なくとも75部の(メタ)アクリル酸ベンジルを含む。疎水性モノマーの好ましい総量を得るのに要する残余分は、(メタ)アクリル酸ベンジル以外の上記疎水性モノマーの任意の1以上によってもたらされることができる。(メタ)アクリル酸ベンジルは、メタクリル酸ベンジル(アクリル酸ベンジルではなく)であることが好ましい。
好ましい態様において、成分(i)は、(メタ)アクリル酸ベンジルのみ、より好ましくはメタクリル酸ベンジルのみを含む。
成分(ii)のモノマーは、中和されていない(すなわち遊離酸)形態で計算して、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log p計算値を有する。
1以上のカルボン酸基を有する成分(ii)に好ましい親水性エチレン性不飽和モノマーとしては、ベータカルボキシルエチルアクリレート、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸、クロトン酸、より好ましくはアクリル酸、特にメタクリル酸が挙げられる。これらのエチレン性不飽和モノマーは、重合したときに分散剤中の唯一のイオン性基をもたらすことが好ましい。
好ましい態様において、成分(ii)はメタクリル酸であるか、メタクリル酸を含む。
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(ii)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(ii)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ときに、特に当てはまる。
本発明の目的に関し、イオン性および非イオン性の両方の親水性基を有するモノマーは、成分(iii)に属するとみなす。したがって、成分(ii)のエチレン性不飽和モノマーはすべて、親水性非イオン性基を有さない。
成分(iii)のモノマーは、好ましくは1未満、より好ましくは0.99〜−2のlog P計算値を有する。
成分(iii)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、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。
親水性非イオン性基の例としては、ポリエチレンオキシ、ポリアクリルアミド、ポリビニルピロリドン、ヒドロキシ官能性セルロース、およびポリビニルアルコールが挙げられる。親水性非イオン性基を有するもっとも一般的なエチレン性不飽和モノマーは、ポリエチレンオキシ(メタ)アクリレートである。
成分(iii)に由来する反復単位が分散剤中に存在する(例えば1重量部の成分(iii))態様において、一態様では、成分(iii)の量を成分(i)の好ましい量から差し引く。このように、成分(i)、(ii)および(iii)すべての量は、依然として合計100になる。したがって、1重量部の成分(iii)が存在する態様の場合、上記成分(i)の好ましい量は、74〜96(75−1〜97−1)、より好ましくは76〜96(77−1〜97−1)、特に79〜92(80−1〜93−1)、もっとも特に81〜90(82−1〜91−1)重量部の成分(i)になる。他の態様では、成分(iii)の量を成分(ii)の好ましい量から差し引くことが可能であり、その結果、同様に成分(i)、(ii)および(III)の量の合計は100重量部になる。
分散剤中のカルボン酸基(1以上)の機能は、第一に、架橋剤と架橋することと、続いて、水性インク媒体中に分散する能力を有するポリマー封入顔料粒子をもたらすことである。カルボン酸基(1以上)が、水性媒体中でポリマー封入顔料粒子を安定化するための唯一の基である場合、架橋反応が完了した後に未反応カルボン酸基が確実に残るように、架橋剤中のカルボキシ反応性基(例えばエポキシ基)に対しモル過剰のカルボン酸基を有することが好ましい。一態様において、カルボン酸基のモルと架橋剤中のカルボキシ反応性基(例えばエポキシ基)のモルとの比は、好ましくは10:1〜1.1:1、より好ましくは5:1〜1.1:1、特に好ましくは3:1〜1.1:1である。
分散剤は、他の安定化基を有していてもよい。安定化基の選択およびそのような基の量は、水性媒体の性質に大きく依存する。
架橋剤が1以上のオリゴマー分散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。
架橋剤と架橋する前の分散剤の酸価は、好ましくは130〜320、より好ましくは135〜250mg KOH/gである。われわれは、そのような酸価を有する分散剤により、水性インク中で良好な安定性を示すほか、後続する架橋剤との架橋に十分なカルボキシ基を有する、ポリマー封入顔料粒子が結果としてもたらされることを見いだした。分散剤(架橋前)は、好ましくは500〜100000、より好ましくは1000〜50000、特に1000〜35000の数平均分子量を有する。分子量は、ゲル浸透クロマトグラフィーにより測定することができる。
分散剤は、ポリマー封入顔料粒子を作製するために用いられる液体媒体に完全に溶解する必要はない。すなわち、完全に透明で散乱のない溶液は必須ではない。分散剤が界面活性剤様ミセル状に凝集して、液体媒体中にわずかに濁った溶液をもたらしてもよい。分散剤は、分散剤のいくらかの割合がコロイドまたはミセル相を形成する傾向があるようなものであってもよい。分散剤は、ポリマー封入顔料粒子を作製するのに用いられる液体媒体中に、静置中に沈降または分離することのない均一で安定な分散物をもたらすことが好ましい。
分散剤は、ポリマー封入顔料粒子を作製するのに用いられる液体媒体に実質的に溶解して、透明または濁った溶液を生じさせることが好ましい。
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。
典型的には、分散剤は架橋に先立ち顔料上に吸着して、比較的安定な顔料粒子分散物を形成する。その後、この分散物を架橋剤を用いて架橋して、ポリマー封入顔料粒子を形成する。この予備吸着および予備安定化は、とりわけ、本発明をコアセルベーションのアプローチと区別するものである。コアセルベーションのアプローチでは、ポリマーまたはプレポリマー(分散剤ではない)を顔料、液体媒体および架橋剤と混合し、架橋中または架橋後にのみ、結果として生じる架橋ポリマーが顔料上に沈殿する。
分散剤が少なくとも125mg KOH/gの酸価を有する態様において、架橋剤はオリゴマー分散基を有さなくてもよいが、架橋剤は1以上のオリゴマー分散基を有することが好ましい。
1以上のオリゴマー分散基を有する架橋剤は、インク中のポリマー封入顔料粒子の安定性を向上させる。
オリゴマー分散基は、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、得られる封入顔料の安定性を改善する立体安定化をもたらす。
ポリアルキレンオキシドは、好ましくは3〜200、より好ましくは5〜50のアルキレンオキシド、特に5〜20のアルキレンオキシド反復単位を含有する。
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。
2つのエポキシ基を有しオリゴマー分散基を有さない好ましい架橋剤は、エチレングリコールジグリシジルエーテル、レゾルシノールジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、1,6−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、水素化ビスフェノールAジグリシジルエーテル、およびポリブタジエンジグリシジルエーテルである。
2つのエポキシ基および1以上のオリゴマー分散基を有する好ましい架橋剤は、ジエチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、ジプロピレングリコールジグリシジルエーテル、およびポリプロピレングリコールジグリシジルエーテルである。
3以上のエポキシ基を有しオリゴマー分散基を有さない好ましい架橋剤は、ソルビトールポリグリシジルエーテル、ポリグリセロールポリグリシジルエーテル、ペンタエリトリトールポリグリシジルエーテル、ジグリセロールポリグリシジルエーテル、グリセロールポリグリシジルエーテル、およびトリメチロールプロパンポリグリシジルエーテルである。
一態様において、エポキシ架橋剤はオリゴマー分散基を有さない。
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)メトキシル−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。
カルボジイミド架橋剤の例としては、DSM NeoResinsからの架橋剤CX−300が挙げられる。水に対し良好な溶解性または分散性を有するカルボジイミド架橋剤は、米国特許公報第6124398号の合成例1〜93に記載されているように調製することもできる。
イソシアネート架橋剤の例としては、イソホロンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、トルエンジイソシアネート、メチレンジフェニルジイソシアネート、メチレンジシクロヘキシルジイソシアネート、2−メチル−1,5−ペンタンジイソシアネート、2,2,4−トリメチル−1,6−ヘキサンジイソシアネートおよび1,12−ドデカンジイソシアネート、1,11−ジイソシアナトウンデカン、1,12−ジイソシアナトドデカン、2,2,4−および2,4,4−トリメチル−1,6−ジイソシアナトヘキサン、1,3−ジイソシアナトシクロブタン、4,4’−ビス−(イソシアナトシクロヘキシル)−メタン、ヘキサメチレンジイソシアネート、1,2−ビス−(イソシアナトメチル)−シクロブタン、1,3−および1,4−ビス−(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、ヘキサヒドロ−2,4−および/または−2,6−ジイソシアナトトルエン、1−イソシアナト−2−イソシアナトメチルシクロペンタン、1−イソシアナト−3−イソシアナトメチル−3,5,5−トリメチル−シクロヘキサン、2,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、および1−イソシアナト−4(3)−イソシアナトメチル−1−メチルシクロヘキサン、テトラメチル−1,3−および/または−1,4−キシリレンジイソシアネート、1,3−および/または1,4−フェニレンジイソシアネート、2,4−および/または2,6−トルエンジイソシアネート、2,4−および/または4,4’−ジフェニル−メタンジイソシアネート、1,5−ジイソシアナトナフタレン、およびp−キシリレンジイソシアネートが挙げられる。適したジイソシアネートはまた、2以上のイソシアネート基を含有している限り、ビウレット、ウレトジオン、イソシアヌレート、アロファネートおよび/またはカルボジイミド基などの修飾基を含有するものを包含すると理解する。イソシアネートの場合、液体媒体は非水性であることが好ましいが、場合によってはブロックトイソシアネートで水が許容される可能性がある。
好ましい態様において、ポリイソシアネート架橋剤は3つのイソシアネート基を含有する。トリイソシアネート官能性化合物の好都合な供給源は、ジイソシアネートの公知のイソシアヌレート誘導体である。ジイソシアネートのイソシアヌレート誘導体は、ジイソシアネートを適した三量体化触媒と一緒に反応させることにより作製することができる。3つのイソシアネート基を末端とする有機側鎖を有するイソシアヌレートのコアを含有する、イソシアヌレート誘導体が得られる。ジイソシアネートのイソシアヌレート誘導体は、いくつか市販されている。好ましい一態様において、用いられるイソシアヌレートはイソホロンジイソシアネートのイソシアヌレートである。他の好ましい態様では、ヘキサメチレンジイソシアネートのイソシアヌレートが用いられる。
N−メチロール架橋剤の例としては、ジメトキシジヒドロキシエチレン尿素;N,N−ジメチロールエチルカルバメート;テトラメチロールアセチレン二尿素;ジメチロールウロン;ジメチロールエチレン尿素;ジメチロールプロピレン尿素;ジメチロールアジピン酸アミド(dimethylol adipic amide);および、それらの2以上を含む混合物が挙げられる。
ケテンイミン架橋剤の例としては、式PhC=C=N−C−N=C=CPh[式中、各Phは、独立して、置換されていてもよいフェニル基である]の化合物が挙げられる。
ヒドラジド架橋剤の例としては、マロン酸ジヒドラジド、エチルマロン酸ジヒドラジド、コハク酸ジヒドラジド、グルタル酸ジヒドラジド、アジピン酸ジヒドラジド、イソフタル酸ジヒドラジド、オキサリルジヒドラジドおよびピメリン酸ジヒドラジドが挙げられる。
市販の反応性が高いオキサゾリン架橋剤は、例えば、Nippon ShokubaiからEpocross(登録商標)の商標で入手可能である。これらは、エマルションタイプ(例えば、K−2010E、K−2020EおよびK−2030EなどのEpocross K−2000シリーズ)および水溶性タイプ(例えば、WS−300、WS−500およびWS−700などのEpocross WSシリーズ)を包含する。
アジリジン架橋剤の例としては、エチレンイミンに基づくポリアジリジン(例えば、ニュージャージー州MedfordのPolyAziridine LLCから入手可能なPZ−28およびPZ−33);XC−103三官能性アジリジン、XC−105多官能性アジリジン、および架橋剤XC−113(中国、Shanghai Zealchem CO.,Ltd.から入手可能);多官能性アジリジン液体架橋剤SaC−100(中国、Shanghai UN Chemical Co.,Ltdから入手可能);国際公開WO2009/120420号に開示されているアジリジン架橋剤;NeoCryl(登録商標)CX−100(DSM NeoResinsから入手可能);Xama(登録商標)多官能性アジリジン(Lubrizolから入手可能);トリメチロールプロパントリス(ベータ−アジリジノ)プロピオネート、ネオペンチルグリコールジ(ベータ−アジリジノ)プロピオネート、グリセリルトリス(ベータ−アジリジノ)プロピオネート、ペンタエリトリチルテトラ(ベータ−アジリジノ)プロピオネート、4,4’−イソプロピリデンジフェノールジ(ベータ−アジリジノ)プロピオネート、4,4’−メチレンジフェノールジ(ベータ−アジリジノ);ならびに、それらの2以上を含む混合物が挙げられる。
とりわけ好ましい架橋剤は、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル(例えば、平均分子量526を有し、Aldrichから得ることができるもの)および/またはトリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル(例えば、Nagase Chemtexから得ることができるDenacol(登録商標)EX−321、エポキシあたりの重量は140)である。
自己分散性顔料の好ましい作製方法は、国際公開WO2006/064193号およびWO2010/038071号に記載されている。本質的に、カルボキシ基を有する分散剤を顔料上に吸着させた後、カルボキシ基の一部(すべてではない)を架橋して、顔料が架橋分散剤内に永続的に捕捉されている顔料分散物を生じさせる。これら(本発明に従ったもの)のような自己分散性顔料は、FUJIFILM Imaging Colorants LimitedからPro−Jet(登録商標)APD 1000顔料およびPro−Jet(登録商標)APD 4000顔料として市販されている。
成分(a)は、4〜6部の範囲で存在することが好ましい。
段階(I)で調製されるインクは、1より多くのアクリル、スチレンアクリルラテックスバインダーおよび/またはスチレンブタジエンラテックスバインダーを含有することができる(成分(b))。ラテックスバインダーは、粒子サイズ、ガラス転移温度または分子量などの特性の点で異なっていることができる。
しかしながら、アクリル、スチレンアクリルラテックスバインダーおよび/またはスチレンブタジエンラテックスバインダーは、アクリルラテックスバインダー、スチレンアクリルラテックスバインダーまたはスチレンブタジエンラテックスバインダーのいずれかであることが好ましい。
好ましい一態様において、成分(b)はアクリルラテックスバインダーである。
第2の好ましい態様において、成分(b)はスチレンアクリルラテックスバインダーである。
第3の好ましい態様において、成分(b)はスチレンブタジエンラテックスバインダー、より好ましくはカルボキシル化スチレンブタジエンラテックスバインダーである。
アクリル、スチレンアクリルラテックスバインダーおよびスチレンブタジエンラテックスバインダーは、好ましくは−15℃〜28℃の範囲、より好ましくは−5℃〜10℃の範囲にTgを有する。
Tgは、乾燥ラテックスでの示差走査熱量測定により決定する。Tgは、再加熱示差走査熱量測定の走査(すなわち、最初の加熱および冷却後)からの中間点の値と考えられる。
アクリル、スチレンアクリルラテックスバインダーおよび/またはスチレンブタジエンラテックスバインダーは、乳化重合により調製することが好ましい。
アクリル、スチレンアクリルラテックスバインダーおよびスチレンブタジエンラテックスバインダーの分子量は、当分野で公知の方法、例えば、連鎖移動剤(例えばメルカプタン)の使用および/または乳化重合の場合は開始剤濃度の制御、および/または加熱時間によって、制御することができる。アクリル、スチレンアクリルラテックスバインダーおよびスチレンブタジエンラテックスバインダーは、好ましくは20000ダルトンを超える、より好ましくは100000ダルトンを超える分子量を有する。アクリル、スチレンアクリルラテックスバインダーおよびスチレンブタジエンラテックスバインダーの分子量が200000超〜500000ダルトンであることが、特に好ましい。
アクリル、スチレンアクリルラテックスバインダーおよびスチレンブタジエンラテックスバインダーは単峰性であることができ、好ましくは1000nm未満、より好ましくは200nm未満、特に150nm未満の平均粒子サイズを有する。アクリル、スチレンアクリルラテックスバインダーおよびスチレンブタジエンラテックスバインダーの平均粒子サイズは、好ましくは少なくとも20nm、より好ましくは少なくとも50nmである。したがって、アクリル、スチレンアクリルラテックスバインダーおよびスチレンブタジエンラテックスバインダーは、好ましくは20〜200nmの範囲、より好ましくは50〜150nmの範囲の平均粒子サイズを有することができる。アクリル、スチレンアクリルラテックスバインダーおよびスチレンブタジエンラテックスバインダーの平均粒子サイズは、光子相関分光法を用いて測定することができる。
アクリル、スチレンアクリルラテックスバインダーおよびスチレンブタジエンラテックスバインダーは、二峰性の粒子サイズ分布を示すこともできる。これは、異なる粒子サイズの2種以上のラテックスを混合することによるか、例えば二段階重合によって直接的に二峰性分布を生じさせることにより、達成することができる。二峰性の粒子サイズ分布を用いる場合、粒子サイズの下側ピークは20〜80nmの範囲にあり、粒子サイズの上側ピークは100〜500nmの範囲にあることが好ましい。さらに好ましくは、2つの粒子サイズの比は少なくとも2であり、より好ましくは少なくとも3、もっとも好ましくは少なくとも5である。
アクリル、スチレンアクリルラテックスバインダーおよびスチレンブタジエンラテックスバインダーの分子量は、Agilent HP1100機器を用い、溶離液としてTHF、およびPL混合ゲルCカラムを用いて、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により決定することができる。
一旦形成したアクリル、スチレンアクリルラテックスバインダーまたはスチレンブタジエンラテックスバインダーは、使用前に大きすぎる粒子を除去するために、例えば、3μm未満、好ましくは0.3〜2μm、特に0.5〜1.5μmの平均孔径を有するフィルターに通して篩い分けすることが好ましい。アクリル、スチレンアクリルラテックスバインダーおよびスチレンブタジエンラテックスバインダーは、インクを形成するために他の成分と混合する前、混合中、または混合した後に、篩い分けすることができる。
市販のアクリル、スチレンアクリルラテックスバインダーおよびスチレンブタジエンラテックスバインダーを、本発明に従ったインクに用いてもよい。
本発明のインクに用いることができる市販のアクリルラテックスの例としては、Mallard Creek polymersによって供給されるRovene(登録商標)の種類のアクリルラテックス、とりわけRovene 6014、6015、6016、6102および6112が挙げられる。
本発明のインクに用いることができる市販のアクリル、スチレンアクリルラテックスの例としては、Mallard Creek polymersによって供給されるRovene(登録商標)の種類のスチレンアクリルラテックス、とりわけRovene 6017が挙げられる。
本発明のインクに用いることができる市販のスチレンブタジエンラテックスの例としては、Mallard Creek polymersによって供給されるRovene(登録商標)の種類のスチレンブタジエンラテックス、とりわけRovene 4180、5550および特にカルボキシル化スチレンブタジエンラテックス、例えばRovene 4107が挙げられる。
アクリル、スチレンアクリルラテックスバインダーおよびスチレンブタジエンラテックスバインダーは段階(IV)での加熱により硬化し、それにより顔料を生地基材に結合させる。硬化メカニズムは、アクリルラテックスバインダー、スチレンアクリルラテックスバインダーまたはスチレンブタジエンラテックスバインダー内での内部架橋の形成を含むことが好ましい。アクリルラテックスバインダー、スチレンアクリルラテックスバインダーおよびスチレンブタジエンラテックスバインダーは、自己架橋性であることが好ましい。
成分(b)は、4〜12部の範囲で存在することが好ましい。
成分(c)の水混和性有機溶媒は、グリセロール、2−ピロリドン、エチレングリコール、ジエチレングリコールおよびプロピレングリコールからなるリストから選択される1〜3種の溶媒を含むことが好ましい。より好ましくは、成分(b)は、グリセロール、2−ピロリドン、エチレングリコールおよびジエチレングリコールからなるリストから選択される2または3種の溶媒を含む。成分(b)が、グリセロール、2−ピロリドンおよびエチレングリコールおよびジエチレングリコールを含むことが、特に好ましい。
成分(c)は、5〜15部の範囲にあることが好ましい。
界面活性剤である成分(d)は、アセチレン系界面活性剤であることが好ましい。
任意のアセチレン系界面活性剤を成分(d)として用いることができる。しかしながら、2,4,7,9−テトラメチル−5−デシン−4,7−ジオールおよびそのエチレンオキシド縮合物ならびに2,5,8,11−テトラメチル−6−ドデシン−5,8−ジオールおよびそのエチレンオキシド縮合物が好ましい。
アセチレン系界面活性剤は、4,7,9−テトラメチル−5−デシン−4,7−ジオールまたはそのエチレンオキシド縮合物であることが、とりわけ好ましい。アセチレン系界面活性剤は、4,7,9−テトラメチル−5−デシン−4,7−ジオールであることが、特に好ましい。界面活性剤2,4,7,9−テトラメチル−5−デシン−4,7−ジオールおよびそのエチレンオキシド縮合物は、Air ProductsからSurfynol(登録商標)の種類の界面活性剤として入手可能である。
好ましい界面活性剤2,4,7,9−テトラメチル−5−デシン−4,7−ジオールは、Air ProductsからSurfynol(登録商標)440として市販されている。
成分(d)は、組成物中に、好ましくは0.001〜2.5部の範囲、より好ましくは0.01〜1.5部、特に0.05〜1.0部、さらに特に0.1〜0.5部の範囲で存在する。
界面活性剤は、本発明のインクの重要な成分である。特定インク中の界面活性剤およびその濃度の両方を的確に選択することは、効果的にインクを噴出させ、印刷ヘッドのフェースプレートを湿らせないために不可欠である。
界面活性剤がインクを発泡させないことが、非常に重要である。
インクは、“非湿潤コーティング”で処理されていない印刷ヘッドのフェースプレートを湿らせないように設計されていることも望ましい。これらのフェースプレートは、90°未満、または80°未満の水との接触角を示すことができる。非湿潤性になるように特別に設計されたフェースプレートは、90°を超える、場合によっては95°を超える、場合によってはさらに100°を超える、水との接触角を有することができる。
これらの特性を達成するために、インクは、動的表面張力範囲を示す、すなわち、表面張力が表面寿命(surface age)に依存することが望ましい。新たに作り出される表面の表面張力は高いが、界面活性剤または他の表面活性種のような滴は表面へ移動する。動的表面張力範囲は、気泡張力計での測定により決定することができる。これは、表面張力を表面寿命または気泡頻度の関数として測定するものである。10ms(γ(10))で測定される表面張力が>35ダイン/cmで、1000ms(γ(1000))で測定される表面張力が20〜40ダイン/cmの範囲にあり、γ(10)>γ(1000)であることが好ましい。あるいは、インクの平衡表面張力を、界面活性剤(1以上)を含ませずに作製した同等のインクと比較することができる。界面活性剤なしでの平衡表面張力は、界面活性剤(1以上)が存在する(単数形または複数形)場合より少なくとも10ダイン/cm高いことが好ましい。
成分(e)に関し、インク中で安定な任意の殺生物剤(または殺生物剤の混合物)を用いることができる。殺生物剤は、Proxel(登録商標)GXLとしてLonzaから20%活性溶液として入手可能な1,2−ベンゾイソチアゾリン−3−オン、およびDow Chemical CompanyからのBioban(登録商標)、DXN(2,6−ジメチル−1,3−ジオキサン−4−イルアセテート)を含むことが、とりわけ好ましい。
成分(e)は、0.01〜1の範囲で存在することが好ましい。
粘度調整剤である成分(f)は、ポリエーテル(ポリエチレングリコールおよびポリ(エチレンオキシド)など)、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロースおよびカルボキシメチルセルロースなどのセルロースポリマー、水溶性ポリエステル、2−エチル−オキサゾリンのホモポリマー(例えば、ポリ−2−エチル−2−オキサゾリン)、ポリ(ビニルアルコール)およびポリ(ビニルピロリドン)ならびにそれらの混合物からなる群より選択することが好ましい。
成分f)は、ポリ(エチレングリコール)またはポリ(エチレンオキシド)であることが好ましい。
より好ましくは、成分(f)は、ポリエチレングリコール、特にポリエチレングリコール20000である。
好ましい一態様において、粘度調整剤は3〜8部の量でインク中に存在する。
第2の好ましい態様において、粘度調整剤は0〜5部の量でインク中に存在し、より好ましくは、インクは粘度調整剤を含有しない。
段階1で調製されるインクは、所望によりポリウレタンラテックスバインダーを含有することもできる。
ポリウレタン分散物は、典型的には、
(i)ポリマージオール(ポリオール)、および所望により、イソシアネート基と反応することができる他の成分を、ジイソシアネートと反応させて、プレポリマーを作製し、続いて;
(ii)該プレポリマーを、水および/または水相に存在する連鎖延長剤と反応させることにより所望により連鎖延長して、水中に分散させる;
ことにより作製する。
分散物は、ポリウレタン中に存在するモノマー、例えばイオン性基もしくは非イオン性基によるか、または添加した界面活性剤により、安定化することができる。
ポリウレタンラテックスバインダーのTgは、ポリオール、ジ−イソシアネートおよび連鎖延長剤の選択により制御することができる。ポリウレタンバインダーラテックスのTgは、異なるTgを有するラテックスのバッチを混合することにより制御することも可能である。
ポリウレタンラテックスバインダーは、−30℃〜50℃の範囲のTgを有することが好ましい。
ポリウレタンの重量平均分子量は、好ましくは>20000、より好ましくは>50000、もっとも好ましくは>100000である。
ポリウレタンラテックスバインダーは、好ましくは1000nm未満、より好ましくは200nm未満、特に150nm未満の平均粒子サイズを有する。ラテックスバインダーの平均粒子サイズは、好ましくは少なくとも20nm、より好ましくは少なくとも50nmである。したがって、ラテックスバインダーは、好ましくは20〜200nmの範囲、より好ましくは50〜150nmの範囲の平均粒子サイズを有する。ラテックスバインダーの平均粒子サイズは、光子相関分光法を用いて測定することができる。
市販のポリウレタンラテックスバインダーとしては、IncorezからのW835/177およびW835/397;BASFからのJoncryl(登録商標)U4190およびJoncryl 5200;LubrizolからのSancure(登録商標)20025F、Sancure 2710およびXPD 3110;ならびにDSMからのNeorez R551が挙げられる。
好ましい一態様において、所望による成分(g)は存在しない。
第2の好ましい態様において、成分(g)は1〜5部の範囲で存在する。
本発明の一態様において、段階(III)での印刷後のラテックスは、硬化段階中に架橋剤によって架橋する。この場合、架橋剤はインクに加えることができる(成分(h))。任意の適した架橋剤を用いることができる。好ましい架橋剤の例は、成分(a)に関し上記したとおりである。
一態様において、所望による成分(h)は存在しない。
とりわけ好ましい態様において、所望による成分(g)および(h)は存在しない。
上記成分に加えて、工程1で調製されるインク組成物は、所望により1以上のインク添加剤を含むこともできる。インクジェット印刷用インクに適した好ましい添加剤は、レオロジー改質剤、腐食抑制剤およびキレート化剤である。そのような添加剤すべての合計量は、10重量部以下であることが好ましい。これらの添加剤は、成分(i)、すなわちインクに加えられる水に加えられ、その一部を構成する。
水は、精製、とりわけ脱イオン化されていることが好ましい。
第1の好ましい態様において、段階1で調製したインクの32℃における粘度は、SC4−18スピンドルを150rpmで用いるブルックフィールドDV2Tを用いて測定して、10〜14mPasの範囲にある。
第2の好ましい態様において、段階1で調製したインクの32℃における粘度は、SC4−18スピンドルを150rpmで用いるブルックフィールドDV2Tを用いて測定して、4〜8mPasの範囲にある。
第1の好ましい態様において、段階1で調製したインクは、Kruss K100張力計を用いて25℃で測定して、20〜65ダイン/cm、より好ましくは20〜50ダイン/cm、特に32〜42ダイン/cm、さらに特に34〜38ダイン/cmの表面張力を有する。
第2の好ましい態様において、段階1で調製したインクは、Kruss K100張力計を用いて25℃で測定して、20〜65ダイン/cm、より好ましくは20〜50ダイン/cm、特に30〜40ダイン/cmの表面張力を有する。
段階1で調製したインクは、好ましくは10ミクロン未満、より好ましくは5ミクロン未満、特に1ミクロン未満の平均孔径を有するフィルターに通して濾過される。
インクは、好ましくは7.5〜9.5の範囲、より好ましくは8.2〜9.0の範囲にpHを有する。pHは、適した緩衝剤により調整することができる。
第1のとりわけ好ましいプロセスにおいて、工程1で調製されたインクは、
(a’)オキセタン、カルボジイミド、ヒドラジド、オキサゾリン、アジリジン、イソシアネート、N−メチロール、ケテンイミン、イソシアヌレートおよびエポキシ基から選択される少なくとも2つの基を有する架橋剤によって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、2〜6部の自己分散性顔料;
(b’)Tgが−25℃〜35℃の範囲ににある、5〜15部のアクリルラテックスバインダー、スチレンアクリルラテックスバインダーおよび/またはスチレンブタジエンラテックスバインダー;
(c’)5〜15部の1以上の水混和性有機溶媒
(d’)0.1〜0.5部の界面活性剤;
(e’)0.01〜1部の殺生物剤;
(f’)3〜8部の粘度調整剤;
(g’)100部までの残余分の水;
を含み、該インクは、30℃において、SC4−18スピンドルを150rpmで用いるブルックフィールドDV2Tを用いて測定して10〜14mPasの範囲にある粘度を有する。
第2のとりわけ好ましいプロセスにおいて、工程1で調製されたインクは、
(a’’)オキセタン、カルボジイミド、ヒドラジド、オキサゾリン、アジリジン、イソシアネート、N−メチロール、ケテンイミン、イソシアヌレートおよびエポキシ基から選択される少なくとも2つの基を有する架橋剤によって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、2〜6部の自己分散性顔料;
(b’’)Tgが−25℃〜35℃の範囲ににある、5〜15部のアクリルラテックスバインダー、スチレンアクリルラテックスバインダーおよび/またはスチレンブタジエンラテックスバインダー;
(c’’)5〜15部の1以上の水混和性有機溶媒
(d’’)0.1〜0.5部の界面活性剤;
(e’’)0.01〜1部の殺生物剤;
(f’’)0〜5部の粘度調整剤;
(g’’)100部までの残余分の水;
を含み、該インクは、30℃において、SC4−18スピンドルを150rpmで用いるブルックフィールドDV2Tを用いて測定して4〜8mPasの範囲にある粘度を有する。
段階(II)
所望による段階(II)において、アクリル、スチレンアクリルラテックスバインダー、スチレンブタジエンラテックスバインダーおよびポリウレタンラテックスバインダーは、段階(I)で記載し好ましいとしたとおりである。
本発明のプロセスにおいて、アクリル、スチレンアクリルラテックスバインダー、スチレンブタジエンラテックスバインダーおよびポリウレタンラテックスバインダーは、インクの成分として生地基材上に印刷することが好ましい。すなわち、所望による段階(II)は用いない。
段階(III)
本プロセスの段階(III)において、段階(I)で調製したインク、および所望により、段階(II)で調製したラテックスバインダー溶液を、再循環式印刷ヘッドを有するインクジェット印刷機を用いて生地基材上に印刷する。
本発明のプロセスでは、シングルパス印刷ヘッドを有する任意のインクジェット印刷機を用いることができる。段階(III)では、段階(I)で調製したインクを、インク再循環式印刷ヘッドを有するインクジェット印刷機を用いて生地基材上に印刷することが好ましい。より好ましくは、インク再循環式印刷ヘッドを有するインクジェット印刷機は、インク供給システムにインク再循環チャネルを有する。このチャネルは、未使用インクを噴射に利用できるようにすることを可能にし、インク供給システムの一部であるか、さらに、ノズル板の後ろに延びている特殊加工チャネルであることができる。再始動/待ち時間(latency)の挙動に悪影響を及ぼすことなく、より揮発性が高いインクの使用が可能になるため、インク供給システムはノズル板の後ろに延びていることが、とりわけ好ましい。ノズル板の後ろでの再循環は、市販のFUJIFILM Dimatix印刷ヘッド、例えばSamba(登録商標)またはSG1024(登録商標)が好例である。
本発明に好ましいタイプの再循環式印刷ヘッドは、通常、噴出温度を制御するためのリザーバーヒーターおよびサーミスターを備える。段階(III)において、噴出温度は30℃を超えることが好ましい。
インクジェット印刷機により施用されるインク滴体積は、1〜100pLの範囲にあることが好ましい。
段階(I)で上記した第1の好ましい態様のインクを噴出させる場合、インクジェット印刷機により施用されるインク滴体積は、好ましくは20〜100pLの範囲、より好ましくは20〜40pL、特に25〜35pLの範囲にある。
段階(I)で上記した第2の好ましい態様のインクを噴出させる場合、インクジェット印刷機により施用されるインク滴体積は、好ましくは1〜20pLの範囲、より好ましくは2〜8pLの範囲にある。
段階(III)では、段階(I)で調製したインクを、任意の適した生地基材上に印刷することができる。
生地基材は、天然または合成繊維を、それらの混紡品を含めて、包含することができる。
したがって、生地基材は、綿、ビスコースレーヨンおよび再生ビスコースレーヨンを含むセルロース、羊毛、アクリル、ナイロンなどのポリアミド、ポリエチレングリコールテレフタレートなどのポリエステル、またはポリウレタンを含むことができる。
生地基材は、綿またはその混紡品を含むことが好ましい。
生地基材は、織地もしくは編地であるか、またはドライもしくはウェットレイド(dry or wet-laid)繊維の形態にあることが好ましい。シート、ウェブ、糸または既製衣料品、例えば、ドレープ生地、シャツ地、タオル地、肌着類、靴下およびシーツ地の形態にあってもよい。
生地基材は、前処理なしで印刷することができる。しかしながら、状況によっては、前処理が必要になる可能性がある。的確な前処理は、生地基材の性質に依存し、当業者に周知のものであろう。
段階(IV)
本発明のプロセスの段階(IV)において、任意の硬化メカニズムを利用することができる。しかしながら、段階(III)で印刷した生地基材は、熱硬化することが好ましい。
任意の熱硬化手段を利用することができるが、生地基材は、赤外線および/または温風を含む方法により硬化することが好ましい。
本発明の特定の利点は、生地基材を低温で硬化することができる点である。したがって、段階(IV)では、印刷生地基材を、160℃未満、より好ましくは125℃未満の温度において、5分以下、より好ましくは2分以下にわたり硬化することが好ましい。熱硬化プロセスで用いられる正確な温度および暴露時間は、言うまでもなく、印刷生地基材の性質および特性にも依存する。
硬化のメカニズムは、アクリルラテックスバインダー、スチレンアクリルラテックスバインダーおよびスチレンブタジエンラテックスバインダー内での内部架橋の形成を含むことが好ましい。より好ましくは、アクリルラテックスバインダー、スチレンアクリルラテックスバインダーおよびスチレンブタジエンラテックスバインダーは、自己架橋性である。
本発明の印刷方法は、硬化前に1以上の乾燥段階を含むこともできる。
乾燥は、任意の適した手段により行うことができる。乾燥は、60〜120℃の基材温度を達成するような気流速度を用いて行うことが好ましい。中波長赤外線または近赤外線乾燥およびハイブリッド乾燥技術を用いることもできる。
好ましい一態様では、中波長赤外線乾燥機/衝突空気および/または温風の組み合わせを用いる。
本発明のプロセスはさらに、追加的な生地加工段階、例えば、追加的な仕上げ剤の施用を含むことができる。これらの仕上げ剤は、基材の最終形態に特定の性質をもたらすように、例えば、それを帯電防止性、耐火性または抗微生物性にするように、設計されている。
本発明に従った好ましいプロセスにおいて、段階(III)および段階(IV)は、インラインで行う。
本発明の第2の観点に従って、
(a’)オキセタン、カルボジイミド、ヒドラジド、オキサゾリン、アジリジン、イソシアネート、N−メチロール、ケテンイミン、イソシアヌレートおよびエポキシ基から選択される少なくとも2つの基を有する架橋剤によって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、2〜6部の自己分散性顔料;
(b’)アクリルラテックスバインダー、スチレンアクリルラテックスバインダーおよびスチレンブタジエンラテックスバインダーの1以上から選択される、0〜16部のバインダー、該バインダーは、−25℃〜35℃の範囲にTgを有する;
(c’)5〜15部の1以上の水混和性有機溶媒
(d’)0.1〜0.5部の界面活性剤;
(e’)0.01〜1部の殺生物剤;
(f’)3〜8部の粘度調整剤;
(g’)100部までの残余分の水;
を含むインクであって、該インクが、30℃において、SC4−18スピンドルを150rpmで用いるブルックフィールドDV2Tを用いて測定して10〜14mPasの範囲にある粘度を有する、前記インクを提供する。
本発明の第2の観点のインク中の成分は、本発明の第1の観点に記載し好ましいとしたとおりである。
本発明の第3の観点に従って、
(a’’)オキセタン、カルボジイミド、ヒドラジド、オキサゾリン、アジリジン、イソシアネート、N−メチロール、ケテンイミン、イソシアヌレートおよびエポキシ基から選択される少なくとも2つの基を有する架橋剤によって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、2〜6部の自己分散性顔料;
(b’’)アクリルラテックスバインダー、スチレンアクリルラテックスバインダーおよびスチレンブタジエンラテックスバインダーの1以上から選択される、0〜16部のバインダー、該バインダーは、−25℃〜35℃の範囲にTgを有する;
(c’’)5〜15部の1以上の水混和性有機溶媒
(d’’)0.1〜0.5部の界面活性剤;
(e’’)0.01〜1部の殺生物剤;
(f’’)0〜5部の粘度調整剤;
(g’’)100部までの残余分の水;
を含むインクであって、該インクが、30℃において、SC4−18スピンドルを150rpmで用いるブルックフィールドDV2Tを用いて測定して4〜8mPasの範囲にある粘度を有する、前記インクを提供する。
本発明の第3の観点のインク中の成分は、本発明の第1の観点に記載し好ましいとしたとおりである。
本発明の第4の観点に従って、本発明の第1の観点に記載したようなプロセスにより、または本発明の第2もしくは第3の観点に記載したようなインクを用いて、印刷された生地基材を提供する。生地基材は、本発明の第1の観点に記載し好ましいとしたとおりである。
本発明の第5の観点に従って、本発明の第2または第3の観点に記載したようなインクを含む、インクジェット印刷機用インク容器(カートリッジまたはより大きなインクタンクなど)を提供する。
本発明の第6の観点は、本発明の第5の観点に記載したインクジェット印刷機用インク容器を含有する本発明の第1の観点に記載した再循環式印刷機ヘッドを有する、インクジェット印刷機を提供する。
本発明の第7の観点は、本発明の第2または第3の観点のいずれかに記載し好ましいとした2種以上の異なる着色インクを含むインクセットを提供する。本発明の第7の観点のインクセットは、本発明の第2および第3の観点に定義し記載したもの以外のインクを含有することができる。
好ましい一態様において、本発明の第7の観点は、黒色インク、シアンインク、黄色インクおよびマゼンタインクを含むインクセットであって、該インクが、本発明の第2の観点に記載し好ましいとしたとおりである、前記インクセットを含む。好ましくは、黒色インク中の顔料はカーボンブラックであり;シアンインク中の顔料はピグメントブルー15:3であり;黄色インク中の顔料はピグメントイエロー74またはピグメントイエロー155であり;マゼンタインク中の顔料はピグメントレッド122である。
本発明の第7の観点の他の好ましい態様は、黒色インク、シアンインク、黄色インク、マゼンタインク、青色インクおよび赤色インク、および所望により、橙色インク、ライトシアンインク、ライトマゼンタインクまたは白色インクを含むインクセットであって、該インクが、本発明の第2または第3の観点のいずれかに記載したとおりである、前記インクセットを提供する。このインクセットにおいて、黒色インク中の顔料はカーボンブラックであり;シアンインク中の顔料はピグメントブルー15:3であり;黄色インク中の顔料はピグメントイエロー74またはピグメントイエロー155であり;マゼンタインク中の顔料はピグメントレッド122であり;青色インク中の顔料はピグメントブルー60であり;赤色インク中の顔料はピグメントレッド254であり、白色インク中の顔料は二酸化チタンである。
ここで、本発明を以下の実施例により例示する。これに関し、すべての部は、そうではないと特記しない限り、重量に基づく。
実施例1
ここで、本発明を以下の実施例により例示する。これに関し、すべての部は、そうではないと特記しない限り、重量に基づく。
用いた自己分散性顔料は、Pro−Jet(登録商標) Black APD 4000、Pro−Jet(登録商標) Cyan APD 4000、Pro−Jet(登録商標) Magenta APD 4000、Pro−Jet(登録商標) Red APD 1000、Pro−Jet(登録商標) Blue APD 4000およびPro−Jet(登録商標) Yellow APD 1000であった。Pro−Jet(登録商標)APD顔料分散物は、FUJIFILM Imaging Colorants Limitedから入手可能である。
Surfynol(登録商標)440は、Air Productsからのアセチレン系界面活性剤である。
Rovene(登録商標)4170は、Mallard Creek Polymersからのスチレンブタジエン分散物である。Rovene 4170のTgは4℃であり、酸価は50mgKOH/gである。
1,2−ベンゾイソチアゾリン−3−オンは、LonzaからProxel(登録商標)GXL(20%溶液)として得た。
Figure 2019501043
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FUJIFILM DimatixからのStarFire(登録商標)SG1024再循環式印刷ヘッドを介してインクを印刷した。StarFire(登録商標)SG1024再循環式印刷ヘッドは、水性インクと一緒に用いたときにそのフェースプレートが“湿る”傾向があり、これにより印刷機の性能に悪影響が及ぼされるので、一般に非水性インクとだけ一緒に用いられる。
しかしながら、実施例のインクは支障なく印刷された。JetXpertドロップウォッチャーを用いて印刷ヘッドの写真を撮影した。本発明のインクでフェースプレートが湿った証拠は見られなかった。
また、上記インクを、アセテート、綿、ナイロン、ポリエステル、アクリルおよび毛などのさまざまな生地基材上に印刷し、以下の米国繊維化学技術・染色技術協会(AATCC)基準により評価した。
・洗濯/洗浄に対する色堅牢度−AATCC 61
・光に対する色堅牢度−AATCC 16
・クロッキングに対する色堅牢度−AATCC 116
・ドライクリーニングに対する色堅牢度−AATCC 132
本発明に従ったプロセスにより綿および綿ポリエステル混紡品に印刷し、先に概説したAATCC試験を用いて評価した。結果を表1および2に示す。
表1および2において、洗濯/洗浄に対する色堅牢度、クロッキングに対する色堅牢度、およびドライクリーニングに対する色堅牢度をすべて、1〜5の相対的尺度に基づき採点した。これに関し、1は低い、5は優良であった。光に対する色堅牢度は、1〜8の相対的尺度に基づき評価した。これに関し、1は低い、8は優良であった。
これらの試験のすべてにおいて、本発明のプロセスにより印刷された基材は、極めて優れた特性を示した。
これらの試験のすべてにおいて、本発明に従ったプロセスにより上記インクを印刷した生地基材は、優れた特性を示した。
Figure 2019501043
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本発明は以下の態様を含む。
[1]
以下の段階:
(I)以下の成分:
(a)オキセタン、カルボジイミド、ヒドラジド、オキサゾリン、アジリジン、イソシアネート、N−メチロール、ケテンイミン、イソシアヌレートおよびエポキシ基から選択される少なくとも2つの基を有する架橋剤によって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、1〜8部の自己分散性顔料;
(b)アクリルラテックスバインダー、スチレンアクリルラテックスバインダーおよびスチレンブタジエンラテックスバインダーの1以上から選択される、0〜16部のバインダー、該バインダーは、−25℃〜35℃の範囲にTgを有する;
(c)1〜30部の1以上の水混和性有機溶媒
(d)0.1〜3部の界面活性剤;
(e)0〜5部の殺生物剤;
(f)0〜10部の粘度調整剤;
(g)Tgが−25℃〜35℃の範囲にある、0〜10部のポリウレタンラテックスバインダー;
(h)0〜6部の架橋剤;および
(i)100部までの残余分の水;
を含むインクを調製する段階:
(II)所望により、
i)アクリルラテックスバインダー、スチレンアクリルラテックスバインダーおよびスチレンブタジエンラテックスバインダーから選択される、1〜16部の1以上のラテックスバインダー、該ラテックスバインダー(1以上)は、−25℃〜35℃の範囲にTgを有する;
ii)0〜6部のポリウレタンラテックスバインダー;および
iii)0〜5部の架橋剤;
を含むラテックスバインダー溶液を調製する段階:
(III)段階(I)で調製したインクを、シングルパス印刷ヘッドを有するインクジェット印刷機を用いて生地基材上に印刷する段階、および所望により、段階(II)からのラテックスバインダー溶液を予備印刷または重ね刷りする段階:
(IV)段階(III)からの印刷生地基材を硬化する段階:
ただし、段階(a)で調製されるインクの成分(b)が0である場合、所望による段階(II)は必須である
を含む、生地基材上での印刷方法。
[2]
成分(b)がスチレンブタジエンラテックスバインダーである、[1]に記載の方法。
[3]
成分(b)がカルボキシル化スチレンブタジエンラテックスバインダーである、[2]に記載の方法。
[4]
成分(b)が4〜12部の範囲で存在する、[1]に記載の方法。
[5]
所望による成分(g)および(h)が存在しない、[1]に記載の方法。
[6]
段階1で調製したインクの32℃における粘度が、SC4−18スピンドルを150rpmで用いるブルックフィールドDV2Tを用いて測定して、10〜14mPasの範囲にある、[1]に記載の方法。
[7]
段階1で調製したインクの32℃における粘度が、SC4−18スピンドルを150rpmで用いるブルックフィールドDV2Tを用いて測定して、4〜8mPasの範囲にある、[1]に記載の方法。
[8]
段階(III)において、段階(I)で調製したインクを、インク再循環式印刷ヘッドを有するインクジェット印刷機を用いて生地基材上に印刷する、[1]〜[7]のいずれか一項に記載の方法。
[9]
硬化前に1以上の乾燥段階を含む、[1]〜[8]のいずれか一項に記載の方法。
[10]
(a’)オキセタン、カルボジイミド、ヒドラジド、オキサゾリン、アジリジン、イソシアネート、N−メチロール、ケテンイミン、イソシアヌレートおよびエポキシ基から選択される少なくとも2つの基を有する架橋剤によって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、2〜6部の自己分散性顔料;
(b’)アクリルラテックスバインダー、スチレンアクリルラテックスバインダーおよびスチレンブタジエンラテックスバインダーの1以上から選択される、0〜16部のバインダー、該バインダーは、−25℃〜35℃の範囲にTgを有する;
(c’)5〜15部の1以上の水混和性有機溶媒
(d’)0.1〜0.5部の界面活性剤;
(e’)0.01〜1部の殺生物剤;
(f’)3〜8部の粘度調整剤;
(g’)100部までの残余分の水;
を含むインク、該インクは、30℃において、SC4−18スピンドルを150rpmで用いるブルックフィールドDV2Tを用いて測定して10〜14mPasの範囲にある粘度を有する。
[11]
(a’’)オキセタン、カルボジイミド、ヒドラジド、オキサゾリン、アジリジン、イソシアネート、N−メチロール、ケテンイミン、イソシアヌレートおよびエポキシ基から選択される少なくとも2つの基を有する架橋剤によって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、2〜6部の自己分散性顔料;
(b’’)アクリルラテックスバインダー、スチレンアクリルラテックスバインダーおよびスチレンブタジエンラテックスバインダーの1以上から選択される、0〜16部のバインダー、該バインダーは、−25℃〜35℃の範囲にTgを有する;
(c’’)5〜15部の1以上の水混和性有機溶媒
(d’’)0.1〜0.5部の界面活性剤;
(e’’)0.01〜1部の殺生物剤;
(f’’)0〜5部の粘度調整剤;
(g’’)100部までの残余分の水;
を含むインク、該インクは、30℃において、SC4−18スピンドルを150rpmで用いるブルックフィールドDV2Tを用いて測定して4〜8mPasの範囲にある粘度を有する。
[12]
[1]〜[7]のいずれか一項に記載した方法により、または[10]もしくは[11]のいずれかに記載したインクを用いて、印刷された生地基材。
[13]
[10]および[11]に記載したインクを含む、インクジェット印刷機用インク容器(カートリッジまたはより大きなインクタンクなど)。
[14]
[13]に記載したインクジェット印刷機用インク容器を含有する再循環式印刷機ヘッドを有するインクジェット印刷機。
[15]
[10]または[11]のいずれかに記載した2種以上の異なる着色インクを含むインクセット。

Claims (15)

  1. 以下の段階:
    (I)以下の成分:
    (a)オキセタン、カルボジイミド、ヒドラジド、オキサゾリン、アジリジン、イソシアネート、N−メチロール、ケテンイミン、イソシアヌレートおよびエポキシ基から選択される少なくとも2つの基を有する架橋剤によって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、1〜8部の自己分散性顔料;
    (b)アクリルラテックスバインダー、スチレンアクリルラテックスバインダーおよびスチレンブタジエンラテックスバインダーの1以上から選択される、0〜16部のバインダー、該バインダーは、−25℃〜35℃の範囲にTgを有する;
    (c)1〜30部の1以上の水混和性有機溶媒
    (d)0.1〜3部の界面活性剤;
    (e)0〜5部の殺生物剤;
    (f)0〜10部の粘度調整剤;
    (g)Tgが−25℃〜35℃の範囲にある、0〜10部のポリウレタンラテックスバインダー;
    (h)0〜6部の架橋剤;および
    (i)100部までの残余分の水;
    を含むインクを調製する段階:
    (II)所望により、
    i)アクリルラテックスバインダー、スチレンアクリルラテックスバインダーおよびスチレンブタジエンラテックスバインダーから選択される、1〜16部の1以上のラテックスバインダー、該ラテックスバインダー(1以上)は、−25℃〜35℃の範囲にTgを有する;
    ii)0〜6部のポリウレタンラテックスバインダー;および
    iii)0〜5部の架橋剤;
    を含むラテックスバインダー溶液を調製する段階:
    (III)段階(I)で調製したインクを、シングルパス印刷ヘッドを有するインクジェット印刷機を用いて生地基材上に印刷する段階、および所望により、段階(II)からのラテックスバインダー溶液を予備印刷または重ね刷りする段階:
    (IV)段階(III)からの印刷生地基材を硬化する段階:
    ただし、段階(a)で調製されるインクの成分(b)が0である場合、所望による段階(II)は必須である
    を含む、生地基材上での印刷方法。
  2. 成分(b)がスチレンブタジエンラテックスバインダーである、請求項1に記載の方法。
  3. 成分(b)がカルボキシル化スチレンブタジエンラテックスバインダーである、請求項2に記載の方法。
  4. 成分(b)が4〜12部の範囲で存在する、請求項1に記載の方法。
  5. 所望による成分(g)および(h)が存在しない、請求項1に記載の方法。
  6. 段階1で調製したインクの32℃における粘度が、SC4−18スピンドルを150rpmで用いるブルックフィールドDV2Tを用いて測定して、10〜14mPasの範囲にある、請求項1に記載の方法。
  7. 段階1で調製したインクの32℃における粘度が、SC4−18スピンドルを150rpmで用いるブルックフィールドDV2Tを用いて測定して、4〜8mPasの範囲にある、請求項1に記載の方法。
  8. 段階(III)において、段階(I)で調製したインクを、インク再循環式印刷ヘッドを有するインクジェット印刷機を用いて生地基材上に印刷する、請求項1〜7のいずれか一項に記載の方法。
  9. 硬化前に1以上の乾燥段階を含む、請求項1〜8のいずれか一項に記載の方法。
  10. (a’)オキセタン、カルボジイミド、ヒドラジド、オキサゾリン、アジリジン、イソシアネート、N−メチロール、ケテンイミン、イソシアヌレートおよびエポキシ基から選択される少なくとも2つの基を有する架橋剤によって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、2〜6部の自己分散性顔料;
    (b’)アクリルラテックスバインダー、スチレンアクリルラテックスバインダーおよびスチレンブタジエンラテックスバインダーの1以上から選択される、0〜16部のバインダー、該バインダーは、−25℃〜35℃の範囲にTgを有する;
    (c’)5〜15部の1以上の水混和性有機溶媒
    (d’)0.1〜0.5部の界面活性剤;
    (e’)0.01〜1部の殺生物剤;
    (f’)3〜8部の粘度調整剤;
    (g’)100部までの残余分の水;
    を含むインク、該インクは、30℃において、SC4−18スピンドルを150rpmで用いるブルックフィールドDV2Tを用いて測定して10〜14mPasの範囲にある粘度を有する。
  11. (a’’)オキセタン、カルボジイミド、ヒドラジド、オキサゾリン、アジリジン、イソシアネート、N−メチロール、ケテンイミン、イソシアヌレートおよびエポキシ基から選択される少なくとも2つの基を有する架橋剤によって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、2〜6部の自己分散性顔料;
    (b’’)アクリルラテックスバインダー、スチレンアクリルラテックスバインダーおよびスチレンブタジエンラテックスバインダーの1以上から選択される、0〜16部のバインダー、該バインダーは、−25℃〜35℃の範囲にTgを有する;
    (c’’)5〜15部の1以上の水混和性有機溶媒
    (d’’)0.1〜0.5部の界面活性剤;
    (e’’)0.01〜1部の殺生物剤;
    (f’’)0〜5部の粘度調整剤;
    (g’’)100部までの残余分の水;
    を含むインク、該インクは、30℃において、SC4−18スピンドルを150rpmで用いるブルックフィールドDV2Tを用いて測定して4〜8mPasの範囲にある粘度を有する。
  12. 請求項1〜7のいずれか一項に記載した方法により、または請求項10もしくは請求項11のいずれかに記載したインクを用いて、印刷された生地基材。
  13. 請求項10および請求項11に記載したインクを含む、インクジェット印刷機用インク容器(カートリッジまたはより大きなインクタンクなど)。
  14. 請求項13に記載したインクジェット印刷機用インク容器を含有する再循環式印刷機ヘッドを有するインクジェット印刷機。
  15. 請求項10または請求項11のいずれかに記載した2種以上の異なる着色インクを含むインクセット。
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