JP2019511965A - 前処理組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、水性インクジェット印刷プロセスに使用するための前処理組成物に関する。
特に機械でコーティングされた印刷媒体上で印刷品質を改善するために、水性インクジェット印刷において印刷媒体(例えば、紙)の前処理を使用することが当該技術分野で知られている。公知の前処理組成物は、水と、顔料粒子を不安定化及びピン止めするため、及び/又はフィルム形成を容易にするために分散ポリマー粒子(例えば、ラテックス)の不安定化のための凝集剤(an aggregation agent)と、を含む。凝集剤の例はまた、当該技術分野で公知であり、酸性化合物、(多価)金属化合物及びオリゴマー有機ポリカチオンを含むが、これらに限定されない。
本発明の第1の態様では、この目的は、アルカリ可溶性ラテックス樹脂及び/又は15mg KOH/g〜130mg KOH/gの酸価を有するラテックス樹脂を含む水性アルカリ性インク組成物と組み合わせて使用するための前処理組成物であって、当該前処理組成物は、
・水と混和性である少なくとも1つの有機溶媒を含む有機マトリックスと;
・前記有機マトリックスに可溶性である酸及び/又は酸無水物と;
を含み、当該前処理組成物は実質的に水を含まない、前処理組成物、を提供することにより部分的に達成することができる。
a)水と混和性である少なくとも1つの有機溶媒を含む有機マトリックスと、前記有機マトリックスに可溶性である酸及び/又は酸無水物とを含む、実質的に水を含まない前処理組成物を提供するステップと、
b)アルカリ可溶性ラテックス樹脂及び/又は15mg KOH/g〜130mg KOH/gの酸価を有するラテックス樹脂を含む水性インク組成物を提供するステップであって、前記インク組成物は7より高いpHを有する、ステップと、
c)印刷媒体を提供するステップと、
d)前処理組成物を前記印刷媒体上に適用するステップと、
e)前記水性インク組成物で画像を前記前処理された印刷媒体上に印刷するステップと、
を含む印刷方法に関する。
f)ステップdで得られた前記前処理された印刷媒体を乾燥するステップ、
をさらに含む。
g)ステップeで得られた前記印刷された及び前処理された印刷媒体を乾燥するステップ、
をさらに含む。
本発明は、本明細書の以下の詳細な説明及び説明のみのために与えられ、本発明を限定するものではない添付の概略図からより完全に理解されるであろう。
前処理組成物
有機マトリックス
前記有機マトリックスは、前記前処理組成物中に存在する前記酸無水物と前記インク組成物中に存在する水との間の反応を促進するために、前記インク組成物と前記プライマー組成物との混合を促進するために、水と混和性である有機溶媒を含む。
原則として、前記選択された有機マトリックス中に溶解することができる全ての酸及び酸無水物は、本発明による前処理組成物に使用するのに適している。
本発明による前記前処理組成物は、カール防止剤、粘度調整剤及び界面活性剤などのさらなる添加剤を含んでいてもよい。原則として、前記添加剤は、本発明による前記前処理組成物と相溶性である(compatible)限り、いかなる種類又は種類にも限定されず、本発明による前処理組成物の使用の意図された効果は、有意な影響はない。
インク組成物と組み合わせて使用することができる本発明による前記前処理組成物は、アルカリ可溶性ラテックス樹脂、ラテックス樹脂、水分散性着色剤、水、共溶媒、界面活性剤及び場合により他の添加剤を含むことができる。
原則的に、前記インク中の他の成分と相溶性である全てのラテックス組成物は、インク組成物中での使用に適している。しかしながら、水性(ラテックス)インク組成物の耐水性を改良するための前処理組成物に関する本発明の文脈において、例えば、アルカリ性インク組成物に使用されるアルカリ可溶性ラテックス樹脂及び前記ラテックス樹脂が比較的高い酸価を有するラテックス組成物のような、本質的に十分な耐水性を提供しないラテックスが使用される場合、本発明の最大効果が得られる。したがって、本発明の利点は、インク組成物中での使用に適したラテックスの範囲が、そのようなインクで作られた印刷物の耐水性を維持しながら、又は改善しながら、増大することである。
水分散性着色剤は、前記着色剤が水分散性である限り、顔料又は顔料の混合物、染料又は染料の混合物、又は顔料及び染料を含む混合物であってもよい。
水は、環境に優しく、従って望ましい溶媒として挙げられている。本発明において、インク全体に対する水の含有量は、好ましくは20重量%〜80重量%である。水の含有量は、30重量%〜75重量%、さらにより好ましくは40重量%〜70重量%であることがさらに好ましい。
前記インクの溶媒としては、前記インクの吐出性を向上させたり、前記インクの物性を調整したりする目的で、前記インクは好ましくは、水以外に水溶性の有機溶剤を含有する。本発明の効果を損なわない範囲で、特に前記水溶性有機溶剤の種類に制限はない。
本発明の前記インクは、記録媒体表面のインク吐出性及び/又は濡れ性、及び形成される画像の画像濃度及び彩度を向上させ、及びその中の白点を低減するために、界面活性剤を含有することが好ましい。記録媒体の表面へのインクの広がりを改善するため、パドリングを低減するためには、前記インク組成物の動的表面張力(10Hzで測定)を、前記表面活性剤により35mN/m以下、好ましくは34nN/m以下、より好ましくは33mN/m以下、さらにより好ましくは32mN/m以下に調整することが好ましい。前記インク組成物の静的表面張力は、好ましくは30mN/m未満である(0.1Hzで測定)。
式中、R1及びR4は、炭素原子数3〜10、好ましくは3〜6を有する同一又は異なるアルキル基であり、好ましくはR1及びR4は同一であり、R2及びR3は同一又は異なっており、メチル及びエチルから選択され、好ましくは、R2及びR3の両方がメチルであり、x及びyはともに整数であり、1〜60の範囲の合計を有する。
上記の前処理組成物及びインク組成物で印刷することができる印刷媒体の範囲は、いかなる種類にも限定されない。特に興味深いのは、当業界で知られている普通紙及びマシンコート(すなわちオフセットコート)紙である。
本発明による前記インクを好適に用いることができる印刷処理について、図1及び図2に示す添付図面を参照して説明する。図1及び図2は、それぞれインクジェット印刷システム及びインクジェットマーキング装置の概略図を示す。
前記受容媒体上の、特に機械吸収媒体のような遅い吸収媒体上の、前記インクの広がり及びピンニング(すなわち、顔料及び水分散ポリマー粒子の固定)を改善するために、前記受容媒体は前処理、即ち、前記媒体上に画像を印刷する前に処理されてもよい。前記前処理ステップは、以下のうちの1つ以上を含むことができる。:
−使用済みインクの前記受容媒体への広がりを向上させるため、及び/又は使用済みインクの前記受容媒体への吸収を高めるために前記受容媒体の予熱;
−前記使用済みのインクによる前記受容媒体の濡れ性を改善するため、及び前記インク組成物の分散された固形分率(solid fraction)(すなわち、顔料及び分散ポリマー粒子)の安定性を制御するために、受容媒体の表面張力を増加させるためのプライマー前処理。プライマー前処理は、気相中で、例えば、塩酸、硫酸、酢酸、リン酸及び乳酸などのガス状の酸を用いて、又は前処理液で前記受容媒体をコーティングすることによって液相中で、行うことができる。前記前処理液は、溶媒としての水、1以上の共溶媒、界面活性剤などの添加剤、及び多価金属塩、酸及びカチオン樹脂から選択される少なくとも1つの化合物を含むことができる。;
−コロナ又はプラズマ処理。
前記前処理液の塗布方法としては、いずれの従来公知の方法を用いることができる。塗布方法の具体例は、ローラーコーティング、インクジェット塗布、カーテンコーティング、及びスプレーコーティングを包含する。前記前処理液の塗布回数に特に制限はない。一度に塗布してもよいし、又は2回以上塗布してもよい。2回以上塗布することが好ましい場合がある。被覆された印刷用紙のコックリング(cockling)を防止することができるためと、前記表面前処理液により形成された被膜が2ステップ上で塗布することにより、しわのない均一な乾燥面を形成するためである。
受容媒体のシートをコロナ放電又はプラズマ処理に曝すことによって、コロナ処理又はプラズマ処理を前処理ステップとして使用することができる。特に、ポリエチレン(PE)フィルム、ポリプロピレン(PP)フィルム、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム及びマシンコート媒体のような媒体に対して使用される場合、前記媒体の表面エネルギーを増加させることによって前記インクの接着及び広がりを改善することができる。マシンコート媒体では、水の吸収が促進され得、画像のより速い固定、及び前記受容媒体上でのより少ないパドリングを誘発することができる。前記受容媒体の表面特性は、前記コロナ処理又はプラズマ処理において異なるガス又はガス混合物を媒体として使用することによって調整することができる。例は、空気、酸素、窒素、二酸化炭素、メタン、フッ素ガス、アルゴン、ネオン及びそれらの混合物である。空気中でのコロナ処理が最も好ましい。
画像形成は、インクジェットインクを搭載したインクジェットプリンタを用いると、デジタル信号に基づいてインクジェットヘッドから記録媒体にインク滴が吐出されることにより行われる。
画像が前記受容媒体上に形成された後、プリントは乾燥されなければならず、前記画像は前記受容媒体上に定着されなければならない。乾燥は、溶媒、特に、前記選択された受容媒体に関して劣った吸収特性を有する溶媒の蒸発を含む。
プリントの堅牢性又はプリントのその他の特性、例えば光沢レベルなど、を高めるために、前記プリントを後処理してもよい。これは前記印刷プロセスにおける任意のステップである。
材料
当該実施例で使用した全ての化学物質は、別段の記載がない限り、Sigma Aldrichから入手した。
Sappiから得られたTriple star gloss及びTriple star matt;
Oceから得られたTCPro−silk及びTCPro gloss。
本発明の効果を示すために、以下の実施例に記載の前処理組成物を、例えば図3Aに示すパターンで、25℃で操作したKyoceraプリントヘッド型KJB4で印刷した。ここで、グレースケールは、前記前処理組成物による印刷媒体のカバレージの表示である。500,501,502及び503で示される領域は、それぞれ印刷ヘッド設定DS1(ドットサイズ)、DS2、DS3及びDS4に対応し、これらの領域は100%カバレッジ(coverage)で印刷される。隣接領域504(図3Aの左手側)は、0%カバレッジ(すなわち、505で示されるプライマーなし)から100%カバレッジ(すなわち、506で示されるプライマーによる全面印刷)までのDS3で、等距離のカバレッジステップ(すなわち、100/(60−1) ≒ ステップ当たり1.7%)で印刷された10×6の四角形を含む。
30g硝酸マグネシウム六水和物(Mw=256.4g/mol)(17.4gのMgNO3(Mw=148.3g/mol)及び12.6gの水に相当する);39.2g水;30gグリセリン、1.3g Tomamine(登録商標)(CAS nr 64972−19−6、デシクリロキシプロピル−3−イミノジプロピオン酸の一ナトリウム塩、Air productsから)及び0.5g Dynol 607(AirProductsから得たポリエーテル変性アセチレングリコール界面活性剤)を混合し、以下の組成:
17.2重量%のMgNO3;51.3重量%の水;29.7重量%のグリセリン;1.3重量%のTomamine(登録商標);及び0.5重量%のDynol 607;
を有する噴射可能な前処理組成物を得るため、1μmのPallフィルターで濾過した。
80g 2,5,7,10−テトラ−オキサ−ウンデカンTOU(供給業者: Lambiotte);400g/molのモル質量を有するポリエチレングリコール20g(PEG400、供給業者: Fluka)及び20g ジグリコール酸無水物を混合し、以下の組成:
66.7重量%のTOU;16.7重量%のPEG400及び16.6重量%のジグリコール酸無水物;
を有する噴射可能な前処理組成物を得るため、1μmのPallフィルターで濾過した。
15gのCarboset GA2363E(Lubrizolから入手した水中の40wt%アルカリ可溶性アクリルコポリマーエマルション)及び85gの脱塩水を混合し、混合物のpHが8.0になるまでVantex(登録商標)−T(Tamincoから入手したアルカノールアミン)を添加した。
下記の表1に示す成分を混合し、表1に示す組成を有する噴射可能なインク組成物を得るため、1μmのPallフィルターで濾過した。
製造例iiiで得られたモデル液体5gをジャー内で撹拌し、撹拌しながら製造例iで得られた前処理組成物0.1gを添加した。この結果は、図4に示す写真の左側のジャー600に示されている。沈殿物は形成されず、これは、モデル液体中に存在するアルカリ可溶性樹脂が、従来技術による前処理組成物を添加した後でも、溶解したままであることを示す。したがって、アルカリ可溶性ラテックス樹脂を含むインクと従来の前処理組成物との組み合わせは、そのような前処理組成物及びインクで作製された印刷物の耐水性の顕著な改善を提供することができない。
比較例Aを繰り返した。但し、製造例iで得られた前処理組成物の代わりに製造例iiで得られた前処理組成物を用いた。
2 DSMから得られた、40重量%のポリマーを含む。
3 Lubrizolから得られた、40重量%の固形分を含む。
4 FujiFilmから得られた、15重量% シアン顔料分散液。
5 Michelmanから得られた、35重量% ML190Eワックス分散液。
6 Weifan Sunwinから得られたトリメチルグリシン。
7 Tamincoから得られたpH調整添加剤(アルカノールアミン)。
8 総インク組成に対する重量%固形分(すなわち、樹脂、顔料)。
9 分散液(ラテックス、顔料及びワックス)由来の水を包含する。
製造例iで得られた前処理組成物の4μm層をTriple star glossプリント基板上にロッドコーティングした。続いて、製造例viで得られたインク組成物(インク3)の14μmの層をプライマーの最上部に、及び直接媒体上に塗布した。乾燥させることなく、前処理組成物及びインクを含むサンプルを直ちに温かい(50〜60℃)タブ水ですすぐ。
比較例Bを、製造例iの前処理組成物の代わりに製造例iiで得られた前処理組成物を用いて繰り返した。
上記の印刷物の耐水性を決定する方法は、製造例ii及びインク2で得られた本発明による前処理組成物を用いて行った(表1参照)。
Claims (12)
- アルカリ可溶性ラテックス樹脂及び/又は15mg KOH/g〜130mg KOH/gの酸価を有するラテックス樹脂を含む水性アルカリ性インク組成物と組み合わせて使用するための前処理組成物であって、当該前処理組成物は、
・水と混和性である少なくとも1つの有機溶媒を含む有機マトリックスと;
・前記有機マトリックスに可溶性である酸及び/又は酸無水物と;
を含み、当該前処理組成物は実質的に水を含まない、前処理組成物。 - 請求項1に記載の前処理組成物であって、前記有機マトリックスの前記少なくとも1つの有機溶媒が、2,5,7,10−テトラ−オキサ−ウンデカン;イソソルビド;ジメチルエーテル;n−ブチルピロリドン;1−メチル−2−ピロリドン;ジエチレングリコールジメチルエーテル、炭酸プロピレン;ジメチルスルホキシド;及びジメチルホルムアミド;からなる群から選択される、前処理組成物。
- 請求項1〜2のいずれか一項に記載の前処理組成物であって、前記酸が、p−トルエンスルホン酸;マレイン酸;シュウ酸;酒石酸;及びオリゴ乳酸;からなる群から選択される、前処理組成物。
- 請求項1〜3のいずれか一項に記載の前処理組成物であって、前記酸無水物が、無水ジグリコール酸;無水安息香酸;無水マレイン酸、無水グルタル酸、及び無水コハク酸;からなる群から選択される、前処理組成物。
- 請求項1〜4のいずれか一項に記載の前処理組成物であって、ポリビニルピロリドン;ポリ(2−エチル−2−オキサゾリン);及び(ジメチル)ポリエチレングリコール(PEG)からなる群から選択される少なくとも1つの粘度調整剤を、200〜10000g/molのモル質量範囲で含む、前処理組成物。
- 請求項1〜5のいずれか一項に記載の前処理組成物と、アルカリ可溶性ラテックス樹脂及び/又は15mg KOH/g〜130mg KOH/gの酸価を有するラテックス樹脂を含む水性インク組成物とを含む、パーツのキットであって、前記インク組成物は7より高いpHを有する、キット。
- 印刷する方法であって、以下のステップ:
a)水と混和性である少なくとも1つの有機溶媒を含む有機マトリックスと、前記有機マトリックスに可溶性である酸無水物とを含む、実質的に水を含まない前処理組成物を提供するステップと、
b)アルカリ可溶性ラテックス樹脂及び/又は15mg KOH/g〜130mg KOH/gの酸価を有するラテックス樹脂を含む水性インク組成物を提供するステップであって、前記インク組成物は7より高いpHを有する、ステップと、
c)印刷媒体を提供するステップと、
d)前処理組成物を前記印刷媒体上に適用するステップと、
e)前記水性インク組成物で画像を前記前処理された印刷媒体上に印刷するステップと、
を含む方法。 - 請求項7に記載の方法であって、以下のステップ:
f)ステップdで得られた前記前処理された印刷媒体を乾燥するステップ、
をさらに含む方法。 - 請求項7〜8のいずれか一項に記載の方法であって、以下のステップ:
g)ステップeで得られた前記印刷された及び前処理された印刷媒体を乾燥するステップ、
をさらに含む方法。 - 請求項7〜9のいずれか一項に記載の方法であって、前記前処理組成物がインクジェット印刷で塗布される、方法。
- 請求項7〜10のいずれか一項に記載の方法であって、前記前処理組成物が室温で印刷される、方法。
- 請求項7〜11のいずれか一項に記載の方法であって、前記前処理のカバレッジが15%〜85%の範囲で選択される、方法。
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