JP2020117618A - 油性磁性インク - Google Patents
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Abstract
【課題】長期間に渡り貯蔵安定性を改善する油性磁性インクを提供することである。【解決手段】フェライト粒子と、分散剤と、石油系炭化水素溶剤と、脂肪酸エステル系溶剤と、グリコールエーテル系溶剤及びアルカンジオール系溶剤のうち少なくとも一方とを含み、グリコールエーテル系溶剤は、R1O−(R2O)m−Hで表される化合物であって、R1が炭素数4〜8のアルキル基であり、R2が炭素数2又は3のアルキレン基であり、mが3又は4であり、アルカンジオール系溶剤の炭素数は6〜10である、油性磁性インクである。【選択図】なし
Description
本発明は、油性磁性インクに関する。
小切手や紙幣などの印刷に用いられるセキュリティ印刷の一種として、磁性粒子を含む画像を形成する磁気印刷が知られている。磁気インクで印刷された磁気情報を磁気ヘッドで読み取る方法として、磁気インク文字認識システム(MICR)がある。この磁気インクには磁性粒子が含まれており、一般にフェライト粒子が用いられる。
磁気印刷で用いられる印刷方法としては、従来、磁性インクを用いた方法の他に、磁性トナーや磁性インクリボンを用いた方法が知られているが、近年、印刷コスト等の点から磁性インクを用いたインクジェット印刷方法の開発が進められている。そのため、磁性粒子をインク中に分散する技術が求められている。
磁気印刷で用いられる印刷方法としては、従来、磁性インクを用いた方法の他に、磁性トナーや磁性インクリボンを用いた方法が知られているが、近年、印刷コスト等の点から磁性インクを用いたインクジェット印刷方法の開発が進められている。そのため、磁性粒子をインク中に分散する技術が求められている。
インクジェット印刷方式は、流動性の高いインクジェットインクを微細なノズルから液滴として噴射し、ノズルに対向して置かれた記録媒体に画像を記録するものであり、低騒音で高速印字が可能であることから、近年急速に普及している。このようなインクジェット印刷方式に用いられるインクとして、水を主溶媒として含有する水性インク、重合性モノマーを主成分として高い含有量で含有する紫外線硬化型インク(UVインク)、ワックスを主成分として高い含有量で含有するホットメルトインク(固体インク)とともに、非水系溶剤を主溶媒として含有する、いわゆる非水系インクが知られている。非水系インクは、主溶媒が揮発性有機溶剤であるソルベントインク(溶剤系インク)と、主溶媒が低揮発性あるいは不揮発性の有機溶剤である油性インク(オイル系インク)に分類できる。ソルベントインクは主に有機溶剤の蒸発によって記録媒体上で乾燥するのに対して、油性インクは記録媒体への浸透が主となって乾燥する。
油性インクジェットインクはインク中に含まれる揮発成分が少ないため、開放放置されたヘッドノズル近傍のインクの粘度変化が少なく吐出回復性に優れ、また油成分は印刷用紙の繊維内部への浸透が少なく、用紙のカールが少ない。そのため、高速インクジェットプリンターに適したインクである。
油性インクジェットインクはインク中に含まれる揮発成分が少ないため、開放放置されたヘッドノズル近傍のインクの粘度変化が少なく吐出回復性に優れ、また油成分は印刷用紙の繊維内部への浸透が少なく、用紙のカールが少ない。そのため、高速インクジェットプリンターに適したインクである。
特許文献1(特開2012−193366号公報)には、圧電プリントヘッドを用いて印刷できる磁気インクとして、非水系キャリアとコーティングされた磁気ナノ粒子とを用いたインクが提案されている。特許文献1の記載では、微細な金属ナノ粒子の自然発火を防止するために、水及び空気に曝されないように保護されたコーティングされた磁気ナノ粒子を用いている。
特許文献2(特開2016−150985号公報)には、顔料等の色材と溶剤とを含む溶剤系インクジェットインク組成物において、溶剤として、一般式R1O−(R2O)m−R3で示される化合物の構造中の主骨格であるオキシアルキレン基の付加モル数のみが1個違いであるものを2種以上配合することで、印刷物の乾燥性とインクのメディア上での濡れ拡がりの挙動のバランスを図ることができることが提案されている。
一般に、MICR用の磁気インクでは、文字を読み取るためにフェライト粒子の濃度を高める必要があるが、フェライト粒子が高濃度になると分散安定性も低下し、特に長期に渡る保管では粘度変化が顕著となって、貯蔵安定性が低下する問題がある。また、フェライト粒子は、一般的なインクに用いられる顔料に比べて、比重が大きいため、貯蔵安定性がより問題になる。
特許文献1には、磁気インクの溶媒について各種の溶媒が例示されるが、実施例においては、石油系炭化水素溶剤が用いられている。石油系炭化水素溶剤は、低極性の溶剤であるため、分散剤の溶解性が低く、分散効果が期待するほど得られない問題がある。
特許文献2では、高極性の溶剤のみを用いていることから、長期に渡って顔料粒子の分散安定性を維持するためには問題が発生し得る。また、特許文献2に記載の溶剤構成では、フェライト粒子のような比重が大きい粒子の分散安定性を確保することが難しい問題がある。
特許文献1には、磁気インクの溶媒について各種の溶媒が例示されるが、実施例においては、石油系炭化水素溶剤が用いられている。石油系炭化水素溶剤は、低極性の溶剤であるため、分散剤の溶解性が低く、分散効果が期待するほど得られない問題がある。
特許文献2では、高極性の溶剤のみを用いていることから、長期に渡って顔料粒子の分散安定性を維持するためには問題が発生し得る。また、特許文献2に記載の溶剤構成では、フェライト粒子のような比重が大きい粒子の分散安定性を確保することが難しい問題がある。
本発明の一目的としては、長期間に渡り貯蔵安定性を改善する油性磁性インクを提供することである。
一実施形態としては、フェライト粒子と、分散剤と、石油系炭化水素溶剤と、脂肪酸エステル系溶剤と、グリコールエーテル系溶剤及びアルカンジオール系溶剤のうち少なくとも一方とを含み、前記グリコールエーテル系溶剤は、R1O−(R2O)m−Hで表される化合物であって、R1が炭素数4〜8のアルキル基であり、R2が炭素数2又は3のアルキレン基であり、mが3又は4であり、前記アルカンジオール系溶剤の炭素数は6〜10である、油性磁性インクである。
一実施形態によれば、長期間に渡り貯蔵安定性を改善する油性磁性インクを提供することができる。
以下、本発明を一実施形態を用いて説明する。以下の実施形態における例示が本発明を限定することはない。
一実施形態による油性磁性インク(以下、単にインク又は磁性インクと称することがある。)としては、フェライト粒子と、分散剤と、石油系炭化水素溶剤と、脂肪酸エステル系溶剤と、グリコールエーテル系溶剤及びアルカンジオール系溶剤のうち少なくとも一方とを含み、グリコールエーテル系溶剤は、R1O−(R2O)m−Hで表される化合物であって、R1が炭素数4〜8のアルキル基であり、R2が炭素数2又は3のアルキレン基であり、mが3又は4であり、アルカンジオール系溶剤の炭素数は6〜10であることを特徴とする。
これによれば、長期間に渡り貯蔵安定性を改善する油性磁性インクを提供することができる。
これによれば、長期間に渡り貯蔵安定性を改善する油性磁性インクを提供することができる。
フェライト粒子の表面は高極性であるために、非水系溶剤に対して濡れ性が低下し、また分散剤の吸着性が十分に得られないことから、非水系溶剤中でのフェライト粒子の分散安定性が低下する一因となる。
低極性成分である石油系炭化水素溶剤と高極性成分である脂肪酸エステル系溶剤とを組み合わせて用いることで、非水系溶剤全体の極性バランスを好ましい範囲に調節し、フェライト粒子の分散安定性を改善することができる。
一実施形態によるグリコールエーテル系溶剤及びアルカンジオール系溶剤は、それぞれ高極性成分であるため、分散剤との親和性とフェライト粒子との親和性を向上させると考えられる。そのため、一実施形態によるグリコールエーテル系溶剤及びアルカンジオール系溶剤のうち少なくとも一方を非水系溶剤に含ませることで、非水系溶剤への分散剤の溶解性を高めることができ、また、非水系溶剤に対するフェライト粒子の濡れ性を高めることができる。これによって、フェライト粒子への分散剤の吸着性をより高め、非水系溶剤中でのフェライト粒子の分散安定性をより高めることができる。
また、フェライト粒子は比重が大きいため非水系溶剤中で沈降し、濃度勾配が発生する問題がある。これに対して、一実施形態によるグリコールエーテル系溶剤及びアルカンジオール系溶剤のうち少なくとも一方を添加することで、濃度勾配が発生しても、長期に渡って、フェライト粒子の分散安定性を改善することができる。
低極性成分である石油系炭化水素溶剤と高極性成分である脂肪酸エステル系溶剤とを組み合わせて用いることで、非水系溶剤全体の極性バランスを好ましい範囲に調節し、フェライト粒子の分散安定性を改善することができる。
一実施形態によるグリコールエーテル系溶剤及びアルカンジオール系溶剤は、それぞれ高極性成分であるため、分散剤との親和性とフェライト粒子との親和性を向上させると考えられる。そのため、一実施形態によるグリコールエーテル系溶剤及びアルカンジオール系溶剤のうち少なくとも一方を非水系溶剤に含ませることで、非水系溶剤への分散剤の溶解性を高めることができ、また、非水系溶剤に対するフェライト粒子の濡れ性を高めることができる。これによって、フェライト粒子への分散剤の吸着性をより高め、非水系溶剤中でのフェライト粒子の分散安定性をより高めることができる。
また、フェライト粒子は比重が大きいため非水系溶剤中で沈降し、濃度勾配が発生する問題がある。これに対して、一実施形態によるグリコールエーテル系溶剤及びアルカンジオール系溶剤のうち少なくとも一方を添加することで、濃度勾配が発生しても、長期に渡って、フェライト粒子の分散安定性を改善することができる。
磁性インクには、フェライト粒子が含まれることが好ましい。
フェライト粒子は、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ba、Sr、Pb等の二価遷移金属の鉄(III)酸塩によって形成される粒子であって、フェリ磁性を示すことができる。
フェライト粒子としては、マグネタイト、コバルトフェライト、マンガンコバルトフェライト、バリウムフェライト等を好ましく用いることができる。
フェライト粒子は、表面がポリマー、無機化合物等の固形物でコーティングされていないことが好ましい。フェライト粒子表面がコーティングされておらず、フェライト粒子に分散剤が直接吸着されることで、Mn、Fe、Co等の金属原子と結合しているヒドロキシ基等の官能基が、分散剤の官能基と酸塩基相互作用等をして、フェライト粒子の分散安定性をより改善することができる。
フェライト粒子は、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ba、Sr、Pb等の二価遷移金属の鉄(III)酸塩によって形成される粒子であって、フェリ磁性を示すことができる。
フェライト粒子としては、マグネタイト、コバルトフェライト、マンガンコバルトフェライト、バリウムフェライト等を好ましく用いることができる。
フェライト粒子は、表面がポリマー、無機化合物等の固形物でコーティングされていないことが好ましい。フェライト粒子表面がコーティングされておらず、フェライト粒子に分散剤が直接吸着されることで、Mn、Fe、Co等の金属原子と結合しているヒドロキシ基等の官能基が、分散剤の官能基と酸塩基相互作用等をして、フェライト粒子の分散安定性をより改善することができる。
フェライト粒子の平均粒子径は、例えば5nm〜300nmであってよく、インクジェットノズルからの吐出適性、インク中での分散安定性の観点から、好ましくは5〜200nmであり、より好ましくは5〜150nmである。
ここで、フェライト粒子の平均粒子径は、動的散乱方式による体積基準の平均粒子径であり、例えば、株式会社堀場製作所製のナノ粒子解析装置「SZ−100S」等を用いて測定することができる。以下同じである。
ここで、フェライト粒子の平均粒子径は、動的散乱方式による体積基準の平均粒子径であり、例えば、株式会社堀場製作所製のナノ粒子解析装置「SZ−100S」等を用いて測定することができる。以下同じである。
フェライト粒子は、インク全量に対し、1質量%以上であることが好ましく、より好ましくは10質量%以上であり、さらに好ましくは30質量%以上であり、一層好ましくは35質量%以上である。これによって、印刷画像の視認性とともに磁気強度を高めることができる。
フェライト粒子は、インク全量に対し、50質量%以下であることが好ましく、より好ましくは45質量%以下である。フェライト粒子は、比較的比重が大きいが、一実施形態による3種類の溶剤を組み合わせて用いることで、フェライト粒子を高濃度としても、分散安定性を良好に維持することができる。
フェライト粒子は、インク全量に対し、50質量%以下であることが好ましく、より好ましくは45質量%以下である。フェライト粒子は、比較的比重が大きいが、一実施形態による3種類の溶剤を組み合わせて用いることで、フェライト粒子を高濃度としても、分散安定性を良好に維持することができる。
磁性インクは、グリコールエーテル系溶剤及びアルカンジオール系溶剤のうち少なくとも一方を含むことができる。
グリコールエーテル系溶剤としては、R1O−(R2O)m−Hで表される化合物が好ましい。
ここで、R1は、炭素数4〜8のアルキル基であることが好ましく、より好ましくは炭素数4〜6のアルキル基であり、直鎖又は分岐であってよい。R1の炭素数が4以上であることで、石油系炭化水素溶剤に対する相溶性を高めて、3種類の溶剤の均一性を改善し、インクの貯蔵安定性をより改善することができる。R1の炭素数が8以下であることで、グリコールエーテル系溶剤自体の高粘度化を防止し、インク全体の粘度上昇を防止することができる。
R1は、具体的には、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、イソオクチル基、2−エチルヘキシル基等が挙げられ、好ましくはn−ブチル基である。
グリコールエーテル系溶剤としては、R1O−(R2O)m−Hで表される化合物が好ましい。
ここで、R1は、炭素数4〜8のアルキル基であることが好ましく、より好ましくは炭素数4〜6のアルキル基であり、直鎖又は分岐であってよい。R1の炭素数が4以上であることで、石油系炭化水素溶剤に対する相溶性を高めて、3種類の溶剤の均一性を改善し、インクの貯蔵安定性をより改善することができる。R1の炭素数が8以下であることで、グリコールエーテル系溶剤自体の高粘度化を防止し、インク全体の粘度上昇を防止することができる。
R1は、具体的には、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、イソオクチル基、2−エチルヘキシル基等が挙げられ、好ましくはn−ブチル基である。
また、R2は、炭素数2又は3のアルキレン基であることが好ましく、具体的にはエチレン基、プロピレン基、トリメチレン基等が挙げられ、より好ましくはエチレン基である。
mは、3又は4が好ましい。
一実施形態によるグリコールエーテル系溶剤は、エチレングリコール又はプロピレングリコールの3又は4の繰り返し構造を備えることが好ましい。これによって、溶剤自体の高粘度化を抑制しながら、フェライト粒子と分散剤とに対して親和性を高めることができる。
mは、3又は4が好ましい。
一実施形態によるグリコールエーテル系溶剤は、エチレングリコール又はプロピレングリコールの3又は4の繰り返し構造を備えることが好ましい。これによって、溶剤自体の高粘度化を抑制しながら、フェライト粒子と分散剤とに対して親和性を高めることができる。
グリコールエーテル系溶剤の具体例としては、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、トリエチレングリコールモノペンチルエーテル、トリエチレングリコールモノヘキシルエーテル、トリエチレングリコールモノヘプチルエーテル、トリエチレングリコールモノ−2−エチルヘキシルエーテル、トリエチレングリコールモノオクチルエーテル等のトリエチレングリコールモノアルキルエーテル;テトラエチレングリコールモノブチルエーテル、テトラエチレングリコールモノペンチルエーテル、テトラエチレングリコールモノヘキシルエーテル、テトラエチレングリコールモノヘプチルエーテル、テトラエチレングリコールモノ−2−エチルヘキシルエーテル、テトラエチレングリコールモノオクチルエーテル等のテトラエチレングリコールモノアルキルエーテル;トリプロピレングリコールモノブチルエーテル、トリプロピレングリコールモノペンチルエーテル、トリプロピレングリコールモノヘキシルエーテル、トリプロピレングリコールモノヘプチルエーテル、トリプロピレングリコールモノ−2−エチルヘキシルエーテル、トリプロピレングリコールモノオクチルエーテル等のトリプロピレングリコールモノアルキルエーテル;テトラプロピレングリコールモノブチルエーテル、テトラプロピレングリコールモノペンチルエーテル、テトラプロピレングリコールモノヘキシルエーテル、テトラプロピレングリコールモノヘプチルエーテル、テトラプロピレングリコールモノ−2−エチルヘキシルエーテル、テトラプロピレングリコールモノオクチルエーテル等のテトラプロピレングリコールモノアルキルエーテル等が挙げられる。
上記したグリコールエーテル系溶剤は、それぞれ単独で、又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。
上記したグリコールエーテル系溶剤は、それぞれ単独で、又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。
アルカンジオール系溶剤としては、炭素数が6〜10であるアルカンジオール系溶剤が好ましい。例えば、アルカンジオール系溶剤としては、炭素数6〜10、より好ましくは8〜10の直鎖又は分岐のアルカンに、2個のヒドロキシ基が結合する化合物が好ましい。
アルカンジオール系溶剤の炭素数が6以上であることで、石油系炭化水素溶剤に対する相溶性を高めて、3種類の溶剤の均一性を改善し、インクの貯蔵安定性をより改善することができる。アルカンジオール系溶剤の炭素数が10以下であることで、アルカンジオール系溶剤自体が溶媒としての流動性を備えることができ、インク全体の粘度上昇を防止することができる。
アルカンジオール系溶剤の炭素数が6以上であることで、石油系炭化水素溶剤に対する相溶性を高めて、3種類の溶剤の均一性を改善し、インクの貯蔵安定性をより改善することができる。アルカンジオール系溶剤の炭素数が10以下であることで、アルカンジオール系溶剤自体が溶媒としての流動性を備えることができ、インク全体の粘度上昇を防止することができる。
アルカンジオール系溶剤の具体例としては、1,6−ヘキサンジオール、1,7−ヘプタンジオール、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオール、1,2−ヘキサンジオール、2,5−ヘキサンジオール、1,2−ヘプタンジオール、1,2−オクタンジオール、1,2−ノナンジオール、1,2−デカンジオール、2−メチル−1,5−ペンタンジオール、2−メチル−2,4−ペンタンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、3−エチル−1,5−ペンタンジオール、3−エチル−2,4−ペンタンジオール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、2−エチル−2−メチル−1,3−プロパンジオール、2,4−ジメチル−2,4−ペンタンジオール、2,4−ジエチル−1,5−ペンタンジオール、2,2−ジメチル−1,3−ヘキサンジオール、2,5−ジメチル−2,5−ヘキサンジオール、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール、2,2,4−トリメチル−1,6−ヘキサンジオール、2,4,4−トリメチル−1,6−ヘキサンジオール等が挙げられる。
上記したアルカンジオール系溶剤は、それぞれ単独で、又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。
上記したアルカンジオール系溶剤は、それぞれ単独で、又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。
インクには、上記したグリコールエーテル系溶剤及びアルカンジオール系溶剤のうち少なくとも一方が含まれればよく、両方が含まれてもよい。
一実施形態によるグリコールエーテル系溶剤及びアルカンジオール系溶剤の合計量は、インク全量に対し、0.1質量%以上であることが好ましく、より好ましくは0.5質量%以上であり、さらに好ましくは1質量%以上である。これによって、フェライト粒子と分散剤とに対して親和性を高めて、貯蔵安定性をより改善することができる。
一実施形態によるグリコールエーテル系溶剤及びアルカンジオール系溶剤の合計量は、インク全量に対し、10質量%以下であることが好ましく、より好ましくは8質量%以下であり、さらに好ましくは5質量%以下である。これによって、3種類又は4種類の溶剤の相溶性を維持しながら、貯蔵安定性をより改善することができる。
また、一実施形態によるグリコールエーテル系溶剤及びアルカンジオール系溶剤の合計量は、質量比で、フェライト粒子1に対し0.01以上であることが好ましく、より好ましくは0.02以上であり、さらに好ましくは0.03以上である。
一実施形態によるグリコールエーテル系溶剤及びアルカンジオール系溶剤の合計量は、質量比で、フェライト粒子1に対し1以下であることが好ましく、より好ましくは0.5以下であり、さらに好ましくは0.1以下である。
一実施形態によるグリコールエーテル系溶剤及びアルカンジオール系溶剤の合計量は、インク全量に対し、0.1質量%以上であることが好ましく、より好ましくは0.5質量%以上であり、さらに好ましくは1質量%以上である。これによって、フェライト粒子と分散剤とに対して親和性を高めて、貯蔵安定性をより改善することができる。
一実施形態によるグリコールエーテル系溶剤及びアルカンジオール系溶剤の合計量は、インク全量に対し、10質量%以下であることが好ましく、より好ましくは8質量%以下であり、さらに好ましくは5質量%以下である。これによって、3種類又は4種類の溶剤の相溶性を維持しながら、貯蔵安定性をより改善することができる。
また、一実施形態によるグリコールエーテル系溶剤及びアルカンジオール系溶剤の合計量は、質量比で、フェライト粒子1に対し0.01以上であることが好ましく、より好ましくは0.02以上であり、さらに好ましくは0.03以上である。
一実施形態によるグリコールエーテル系溶剤及びアルカンジオール系溶剤の合計量は、質量比で、フェライト粒子1に対し1以下であることが好ましく、より好ましくは0.5以下であり、さらに好ましくは0.1以下である。
磁性インクは、上記グリコールエーテル系溶剤及びアルカンジオール系溶剤のうち少なくとも一方とともに、石油系炭化水素溶剤と脂肪酸エステル系溶剤とを含むことが好ましい。
石油系炭化水素溶剤及び脂肪酸エステル系溶剤は、それぞれ1気圧20℃において同容量の水と均一に混合しない非水溶性を示す溶剤であることが好ましい。
石油系炭化水素溶剤及び脂肪酸エステル系溶剤は、それぞれ1気圧20℃において同容量の水と均一に混合しない非水溶性を示す溶剤であることが好ましい。
石油系炭化水素溶剤としては、脂肪族炭化水素溶剤、脂環式炭化水素溶剤、芳香族炭化水素溶剤等を挙げることができる。
脂肪族炭化水素溶剤及び脂環式炭化水素溶剤としては、パラフィン系、イソパラフィン系、ナフテン系等の非水系溶剤を挙げることができる。市販品としては、0号ソルベントL、0号ソルベントM、0号ソルベントH、カクタスノルマルパラフィンN−10、カクタスノルマルパラフィンN−11、カクタスノルマルパラフィンN−12、カクタスノルマルパラフィンN−13、カクタスノルマルパラフィンN−14、カクタスノルマルパラフィンN−15H、カクタスノルマルパラフィンYHNP、カクタスノルマルパラフィンSHNP、アイソゾール300、アイソゾール400、テクリーンN−16、テクリーンN−20、テクリーンN−22、AFソルベント4号、AFソルベント5号、AFソルベント6号、AFソルベント7号、ナフテゾール160、ナフテゾール200、ナフテゾール220(いずれもJXTGエネルギー株式会社製);アイソパーG、アイソパーH、アイソパーL、アイソパーM、エクソールD40、エクソールD60、エクソールD80、エクソールD95、エクソールD110、エクソールD130(いずれもエクソンモービル社製);モレスコホワイトP−40、モレスコホワイトP−60、モレスコホワイトP−70、モレスコホワイトP−80、モレスコホワイトP−100、モレスコホワイトP−120、モレスコホワイトP−150、モレスコホワイトP−200、モレスコホワイトP−260、モレスコホワイトP−350P(いずれも株式会社MORESCO製)等を好ましく挙げることができる。
芳香族炭化水素溶剤としては、グレードアルケンL、グレードアルケン200P(いずれもJXTGエネルギー株式会社製)、ソルベッソ100、ソルベッソ150、ソルベッソ200、ソルベッソ200ND(いずれもJXTGエネルギー株式会社製)等を好ましく挙げることができる。
上記した石油系炭化水素溶剤は、それぞれ単独で使用してもよく、単一の相を形成する限り2種以上を組み合わせて用いてもよい。
石油系炭化水素溶剤の蒸留初留点は、100℃以上であることが好ましく、150℃以上であることがより好ましく、200℃以上であることが一層好ましい。蒸留初留点はJIS K0066「化学製品の蒸留試験方法」に従って測定することができる。
脂肪族炭化水素溶剤及び脂環式炭化水素溶剤としては、パラフィン系、イソパラフィン系、ナフテン系等の非水系溶剤を挙げることができる。市販品としては、0号ソルベントL、0号ソルベントM、0号ソルベントH、カクタスノルマルパラフィンN−10、カクタスノルマルパラフィンN−11、カクタスノルマルパラフィンN−12、カクタスノルマルパラフィンN−13、カクタスノルマルパラフィンN−14、カクタスノルマルパラフィンN−15H、カクタスノルマルパラフィンYHNP、カクタスノルマルパラフィンSHNP、アイソゾール300、アイソゾール400、テクリーンN−16、テクリーンN−20、テクリーンN−22、AFソルベント4号、AFソルベント5号、AFソルベント6号、AFソルベント7号、ナフテゾール160、ナフテゾール200、ナフテゾール220(いずれもJXTGエネルギー株式会社製);アイソパーG、アイソパーH、アイソパーL、アイソパーM、エクソールD40、エクソールD60、エクソールD80、エクソールD95、エクソールD110、エクソールD130(いずれもエクソンモービル社製);モレスコホワイトP−40、モレスコホワイトP−60、モレスコホワイトP−70、モレスコホワイトP−80、モレスコホワイトP−100、モレスコホワイトP−120、モレスコホワイトP−150、モレスコホワイトP−200、モレスコホワイトP−260、モレスコホワイトP−350P(いずれも株式会社MORESCO製)等を好ましく挙げることができる。
芳香族炭化水素溶剤としては、グレードアルケンL、グレードアルケン200P(いずれもJXTGエネルギー株式会社製)、ソルベッソ100、ソルベッソ150、ソルベッソ200、ソルベッソ200ND(いずれもJXTGエネルギー株式会社製)等を好ましく挙げることができる。
上記した石油系炭化水素溶剤は、それぞれ単独で使用してもよく、単一の相を形成する限り2種以上を組み合わせて用いてもよい。
石油系炭化水素溶剤の蒸留初留点は、100℃以上であることが好ましく、150℃以上であることがより好ましく、200℃以上であることが一層好ましい。蒸留初留点はJIS K0066「化学製品の蒸留試験方法」に従って測定することができる。
石油系炭化水素溶剤は、インク全量に対し、5質量%以上であることが好ましく、より好ましくは10質量%以上であり、さらに好ましくは30質量%以上である。この範囲で、比較的低粘度の石油系炭化水素溶剤を含むことで、インク全体の高粘度化を防止し、貯蔵安定性をより改善することができる。
石油系炭化水素溶剤は、インク全量に対し、70質量%以下であることが好ましく、より好ましくは50質量%以下であり、さらに好ましくは45質量%以下である。この範囲で、低極性の石油系炭化水素溶剤の配合量を制限することで、溶剤全体の極性を高めて、溶剤への分散剤の溶解性を促進し、フェライト粒子の分散安定性をより改善することができる。
石油系炭化水素溶剤は、インク全量に対し、70質量%以下であることが好ましく、より好ましくは50質量%以下であり、さらに好ましくは45質量%以下である。この範囲で、低極性の石油系炭化水素溶剤の配合量を制限することで、溶剤全体の極性を高めて、溶剤への分散剤の溶解性を促進し、フェライト粒子の分散安定性をより改善することができる。
脂肪酸エステル系溶剤としては、1分子中の炭素数が12〜30、好ましくは14〜24であることが好ましく、例えば、イソノナン酸イソノニル、イソノナン酸イソデシル、イソノナン酸エチルヘキシル、ラウリン酸メチル、ラウリン酸イソプロピル、ラウリン酸ヘキシル、ミリスチン酸イソプロピル、パルミチン酸イソプロピル、パルミチン酸ヘキシル、パルミチン酸イソオクチル、パルミチン酸イソステアリル、オレイン酸メチル、オレイン酸エチル、オレイン酸イソプロピル、オレイン酸ブチル、オレイン酸ヘキシル、リノール酸メチル、リノール酸エチル、リノール酸イソブチル、ステアリン酸ブチル、ステアリン酸ヘキシル、ステアリン酸イソオクチル、イソステアリン酸イソプロピル、ネオペンタン酸イソデシル、ネオペンタン酸2−オクチルデシル、大豆油メチル、大豆油イソブチル、トール油メチル、トール油イソブチル等を好ましく挙げることができる。
上記した脂肪酸エステル系溶剤は、それぞれ単独で使用してもよく、単一の相を形成する限り2種以上を組み合わせて用いてもよい。
脂肪酸エステル系溶剤の沸点は、150℃以上であることが好ましく、200℃以上であることがより好ましく、250℃以上であることがさらに好ましい。なお、沸点が250℃以上の脂肪酸エステル系溶剤には、沸点を示さない溶剤も含まれる。
上記した脂肪酸エステル系溶剤は、それぞれ単独で使用してもよく、単一の相を形成する限り2種以上を組み合わせて用いてもよい。
脂肪酸エステル系溶剤の沸点は、150℃以上であることが好ましく、200℃以上であることがより好ましく、250℃以上であることがさらに好ましい。なお、沸点が250℃以上の脂肪酸エステル系溶剤には、沸点を示さない溶剤も含まれる。
脂肪酸エステル系溶剤は、インク全量に対し、1質量%以上であることが好ましく、より好ましくは5質量%以上であり、さらに好ましくは10質量%以上である。この範囲で、高極性の脂肪酸エステル系溶剤を含むことで、溶剤全体の極性を高めて、溶剤への分散剤の溶解性を促進し、フェライト粒子の分散安定性をより改善することができる。
脂肪酸エステル系溶剤は、インク全量に対し、50質量%以下であることが好ましく、より好ましくは30質量%以下であり、さらに好ましくは20質量%以下である。この範囲で、比較的高粘度の脂肪酸エステル系溶剤の配合量を制限することで、インク全体の高粘度化を防止し、貯蔵安定性をより改善することができる。
脂肪酸エステル系溶剤は、インク全量に対し、50質量%以下であることが好ましく、より好ましくは30質量%以下であり、さらに好ましくは20質量%以下である。この範囲で、比較的高粘度の脂肪酸エステル系溶剤の配合量を制限することで、インク全体の高粘度化を防止し、貯蔵安定性をより改善することができる。
一実施形態によるグリコールエーテル系溶剤及びアルカンジオール系溶剤と、石油系炭化水素溶剤と、脂肪酸エステル系溶剤との合計量は、インク全量に対して90質量%以下が好ましく、80質量%以下がより好ましく、70質量%以下がより好ましい。
また、一実施形態によるグリコールエーテル系溶剤及びアルカンジオール系溶剤と、石油系炭化水素溶剤と、脂肪酸エステル系溶剤との合計量は、インク全量に対して40質量%以上が好ましく、50質量%以上がより好ましい。
また、一実施形態によるグリコールエーテル系溶剤及びアルカンジオール系溶剤と、石油系炭化水素溶剤と、脂肪酸エステル系溶剤との合計量は、インク全量に対して40質量%以上が好ましく、50質量%以上がより好ましい。
一実施形態によるグリコールエーテル系溶剤及びアルカンジオール系溶剤と、石油系炭化水素溶剤と、脂肪酸エステル系溶剤との合計量に対して、一実施形態によるグリコールエーテル系溶剤及びアルカンジオール系溶剤の合計量は、30質量%以下が好ましく、20質量%以下がより好ましく、10質量%以下が好ましい。
また、一実施形態によるグリコールエーテル系溶剤及びアルカンジオール系溶剤と、石油系炭化水素溶剤と、脂肪酸エステル系溶剤との合計量に対して、一実施形態によるグリコールエーテル系溶剤及びアルカンジオール系溶剤の合計量は、0.5質量%以上が好ましく、1質量%以上がより好ましく、3質量%以上がさらに好ましい。
これによって、3種類の溶剤の相溶性を維持しながら、一実施形態によるグリコールエーテル系溶剤及びアルカンジオール系溶剤のうち少なくとも一方によって、フェライト粒子と分散剤とに対する親和性を高めて、フェライト粒子の分散安定性をより改善することができる。
また、一実施形態によるグリコールエーテル系溶剤及びアルカンジオール系溶剤と、石油系炭化水素溶剤と、脂肪酸エステル系溶剤との合計量に対して、一実施形態によるグリコールエーテル系溶剤及びアルカンジオール系溶剤の合計量は、0.5質量%以上が好ましく、1質量%以上がより好ましく、3質量%以上がさらに好ましい。
これによって、3種類の溶剤の相溶性を維持しながら、一実施形態によるグリコールエーテル系溶剤及びアルカンジオール系溶剤のうち少なくとも一方によって、フェライト粒子と分散剤とに対する親和性を高めて、フェライト粒子の分散安定性をより改善することができる。
石油系炭化水素溶剤と脂肪酸エステル系溶剤との質量比は90:10〜30:70であることが好ましく、より好ましくは80:20〜40:60であり、さらに好ましくは70:30〜50:50である。この範囲で、低極性の石油系炭化水素溶剤と高極性の脂肪酸エステル系溶剤との極性のバランスを好ましい範囲として、インク全体の貯蔵安定性をより改善することができる。
石油系炭化水素溶剤と脂肪酸エステル系溶剤との質量比が90:10以上、特に80:20以上で脂肪酸エステル系溶剤の配合量が多くなることで、混合溶剤の極性成分を確保して、分散剤の溶解性を促進して、フェライト粒子の分散安定性をより改善することができる。
石油系炭化水素溶剤と脂肪酸エステル系溶剤との質量比が30:70以下で脂肪酸エステル系溶剤の配合量が少なくなることで、混合溶剤に比較的低粘度の石油系炭化水素溶剤の配合量を確保して、インク全体の高粘度化を防止し、貯蔵安定性をより改善することができる。
石油系炭化水素溶剤と脂肪酸エステル系溶剤との質量比が90:10以上、特に80:20以上で脂肪酸エステル系溶剤の配合量が多くなることで、混合溶剤の極性成分を確保して、分散剤の溶解性を促進して、フェライト粒子の分散安定性をより改善することができる。
石油系炭化水素溶剤と脂肪酸エステル系溶剤との質量比が30:70以下で脂肪酸エステル系溶剤の配合量が少なくなることで、混合溶剤に比較的低粘度の石油系炭化水素溶剤の配合量を確保して、インク全体の高粘度化を防止し、貯蔵安定性をより改善することができる。
インクには、上記したグリコールエーテル系溶剤及びアルカンジオール系溶剤のうち少なくとも一方とともに、石油系炭化水素溶剤と脂肪酸エステル系溶剤との相溶性を損なわずに、単一相を形成できる範囲で、その他の非水系溶剤を含ませてもよい。
その他の非水系溶剤としては、例えば、イソミリスチルアルコール、イソパルミチルアルコール、イソステアリルアルコール、1−オクタデカノール、オレイルアルコール、イソエイコシルアルコール、デシルテトラデカノール等の1分子中の炭素数が6以上、好ましくは12〜20の1価の高級アルコール系溶剤;ラウリン酸、イソミリスチン酸、パルミチン酸、イソパルミチン酸、α−リノレン酸、リノール酸、オレイン酸、イソステアリン酸等の1分子中の炭素数が12以上、好ましくは14〜20の高級脂肪酸系溶剤等が挙げられる。
その他の非水系溶剤としては、例えば、イソミリスチルアルコール、イソパルミチルアルコール、イソステアリルアルコール、1−オクタデカノール、オレイルアルコール、イソエイコシルアルコール、デシルテトラデカノール等の1分子中の炭素数が6以上、好ましくは12〜20の1価の高級アルコール系溶剤;ラウリン酸、イソミリスチン酸、パルミチン酸、イソパルミチン酸、α−リノレン酸、リノール酸、オレイン酸、イソステアリン酸等の1分子中の炭素数が12以上、好ましくは14〜20の高級脂肪酸系溶剤等が挙げられる。
磁性インクは、分散剤を含むことができる。分散剤は、溶剤中にフェライト粒子を安定して分散させることができる。
分散剤としては、アニオン性化合物、カチオン性化合物、両性化合物、非イオン性化合物のいずれであってもよいが、親油性基とともにフェライト粒子に親和性を有する極性基を有する分散剤であることが好ましい。極性基を有する分散剤としては、酸性基、塩基性基、又はこれらの組み合わせを備えることが好ましい。また、分散剤としては、低分子量化合物又は高分子量化合物であってよいが、インク中での安定性の観点から、高分子量化合物である高分子分散剤を好ましく用いることができる。
分散剤としては、アニオン性化合物、カチオン性化合物、両性化合物、非イオン性化合物のいずれであってもよいが、親油性基とともにフェライト粒子に親和性を有する極性基を有する分散剤であることが好ましい。極性基を有する分散剤としては、酸性基、塩基性基、又はこれらの組み合わせを備えることが好ましい。また、分散剤としては、低分子量化合物又は高分子量化合物であってよいが、インク中での安定性の観点から、高分子量化合物である高分子分散剤を好ましく用いることができる。
フェライト粒子表面にはヒドロキシ基が存在すると考えられ、このフェライト粒子表面のヒドロキシ基は、結合する金属元素によって、酸としても塩基としても作用すると推測される。フェライト粒子表面のヒドロキシ基との酸塩基相互作用によって、フェライト粒子への分散剤の吸着性をより高めるために、分散剤としては、酸価、アミン価、又はこれらの組み合わせを有する分散剤を用いることが好ましい。
例えば、コバルトを含むフェライト粒子では、コバルトに結合するヒドロキシ基が酸として作用するか塩基として作用するか定かではないが、酸価を有する分散剤との組み合わせが好適であることから、コバルトに結合するヒドロキシ基は塩基として作用すると推測される。マンガン又は鉄に結合するヒドロキシ基も同様の傾向がある。この場合、酸価を有する分散剤を好ましく用いることができる。一方で、分散剤のアミン価が高すぎるとフェライト粒子と反発するように作用するため、分散剤のアミン価は制限されることが好ましい。
酸価及び/又はアミン価を有する分散剤は、フェライト粒子との酸塩基相互作用が大きい反面で、極性が高くなって非水系溶剤への溶解性が低下する問題がある。このような場合においても、一実施形態によるグリコールエーテル系溶剤及びアルカンジオール系溶剤のうち少なくとも一方を含むことで、非水系溶剤に対して酸価及び/又はアミン価を有する分散剤の溶解性を高め、分散効果をより高めることができる。非水系溶剤への分散剤の溶解性を高める観点から、分散剤は酸価を有することが好ましく、さらに分散剤は酸価がアミン価より大きい範囲でアミン価を有することが好ましい。
分散剤は、酸価を有することが好ましい。
分散剤の酸価は、1mgKOH/g以上が好ましく、より好ましくは5mgKOH/g以上であり、さらに好ましくは10mgKOH/g以上である。分散剤の酸価は、特に限定されないが、120mgKOH/g以下であってよく、100mgKOH/g以下であってよい。
ここで、酸価は、不揮発分1g中の全酸性成分を中和するのに必要な水酸化カリウムのミリグラム数である。以下同じである。
分散剤の酸価は、1mgKOH/g以上が好ましく、より好ましくは5mgKOH/g以上であり、さらに好ましくは10mgKOH/g以上である。分散剤の酸価は、特に限定されないが、120mgKOH/g以下であってよく、100mgKOH/g以下であってよい。
ここで、酸価は、不揮発分1g中の全酸性成分を中和するのに必要な水酸化カリウムのミリグラム数である。以下同じである。
分散剤は、アミン価を有してもよい。
分散剤のアミン価は、15mgKOH/g以下が好ましく、より好ましくは10mgKOH/g以下であり、さらに好ましくは5mgKOH/g以下である。分散剤のアミン価は、特に限定されないが、1mgKOH/g以上であってよい。
ここで、アミン価は、不揮発分1gに含まれる全塩基性成分を中和するのに必要な塩酸と当量の水酸化カリウムのミリグラム数である。以下同じである。
分散剤のアミン価は、15mgKOH/g以下が好ましく、より好ましくは10mgKOH/g以下であり、さらに好ましくは5mgKOH/g以下である。分散剤のアミン価は、特に限定されないが、1mgKOH/g以上であってよい。
ここで、アミン価は、不揮発分1gに含まれる全塩基性成分を中和するのに必要な塩酸と当量の水酸化カリウムのミリグラム数である。以下同じである。
分散剤は、酸価及びアミン価を有してもよい。この場合、分散剤において、酸価はアミン価よりも大きいことが好ましく、酸価とアミン価との差は1mgKOH/g以上が好ましく、3mgKOH/g以上がより好ましく、5mgKOH/g以上がさらに好ましい。
酸価を有する分散剤としては、酸性基を有する分散剤を好ましく用いることができる。
酸性基としては、リン酸基、カルボキシ基、スルホン酸基、リン酸エステル基、硫酸エステル基、硝酸エステル基、亜リン酸基、ホスホン酸基、スルフィン酸基等を挙げることができる。なかでも、リン酸基、カルボキシ基、リン酸エステル基が好ましい。これらは、1分子中に1種、又は2種以上組み合わせて含まれてもよい。
酸性基としては、リン酸基、カルボキシ基、スルホン酸基、リン酸エステル基、硫酸エステル基、硝酸エステル基、亜リン酸基、ホスホン酸基、スルフィン酸基等を挙げることができる。なかでも、リン酸基、カルボキシ基、リン酸エステル基が好ましい。これらは、1分子中に1種、又は2種以上組み合わせて含まれてもよい。
酸性基を有する分散剤は、オリゴマー、ポリマー、低分子量化合物のいずれであってもよい。
オリゴマー又はポリマーとしては、例えば、ポリ(メタ)アクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリビニル系樹脂、ポリエーテル系樹脂等を用いることができる。また、これらの樹脂を構成するモノマー又はオリゴマーの共重合体を用いてもよい。
オリゴマー又はポリマーとしては、例えば、ポリ(メタ)アクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリビニル系樹脂、ポリエーテル系樹脂等を用いることができる。また、これらの樹脂を構成するモノマー又はオリゴマーの共重合体を用いてもよい。
酸性基としては、オリゴマー又はポリマーを構成するモノマーに由来して、各構成単位の主鎖又は側鎖に酸性基が結合して導入されていてもよい。また、酸性基としては、オリゴマー又はポリマーをリン酸エステル等を用いてエステル化して導入されていてもよい。
酸性基を有する分散剤がオリゴマー又はポリマーである場合は、重量平均分子量が500〜10000であることが好ましく、より好ましくは1000〜5000である。
酸性基を有する分散剤がオリゴマー又はポリマーである場合は、重量平均分子量が500〜10000であることが好ましく、より好ましくは1000〜5000である。
酸性基を有する分散剤としては、酸性基を有するポリエステル、酸性基を有するポリエーテルを好ましく用いることができる。
酸性基を有するポリエステルとしては、例えば、ポリエステルのリン酸エステル、硫酸エステル、硝酸エステル、炭酸エステル、カルボン酸エステル等を挙げることができる。なかでも、ポリカプロラクトン、ポリバレロラクトンのリン酸エステル、硫酸エステル、硝酸エステル、炭酸エステル、カルボン酸エステルを好ましく用いることができる。また、酸性基を有するポリエステルとしては、12−ヒドロキシステアリン酸等の水酸基を有する高級脂肪酸の多量体を用いることができる。
酸性基を有するポリエーテルとしては、ポリエチレングリコールやポリプロピレングリコール等のポリエーテルのリン酸エステル、硫酸エステル、硝酸エステル、炭酸エステル、カルボン酸エステル等を挙げることができる。なかでも、ポリエーテルのリン酸エステルを好ましく用いることができる。
酸性基を有するポリエステルとしては、例えば、ポリエステルのリン酸エステル、硫酸エステル、硝酸エステル、炭酸エステル、カルボン酸エステル等を挙げることができる。なかでも、ポリカプロラクトン、ポリバレロラクトンのリン酸エステル、硫酸エステル、硝酸エステル、炭酸エステル、カルボン酸エステルを好ましく用いることができる。また、酸性基を有するポリエステルとしては、12−ヒドロキシステアリン酸等の水酸基を有する高級脂肪酸の多量体を用いることができる。
酸性基を有するポリエーテルとしては、ポリエチレングリコールやポリプロピレングリコール等のポリエーテルのリン酸エステル、硫酸エステル、硝酸エステル、炭酸エステル、カルボン酸エステル等を挙げることができる。なかでも、ポリエーテルのリン酸エステルを好ましく用いることができる。
また、酸性基を有する分散剤として、12−ヒドロキシステアリン酸等の高級脂肪酸等の低分子量化合物を用いることができる。
アミン価を有する分散剤としては、塩基性基を有する分散剤を用いることができる。
塩基性基としては、例えば、一級、二級又は三級アミノ基、アミド基、イミノ基、ピリジル基、ピロリドン基等を挙げることができ、なかでも一級、二級又は三級アミノ基、イミノ基、ピロリドン基であることが好ましい。
塩基性基としては、例えば、一級、二級又は三級アミノ基、アミド基、イミノ基、ピリジル基、ピロリドン基等を挙げることができ、なかでも一級、二級又は三級アミノ基、イミノ基、ピロリドン基であることが好ましい。
塩基性基を有する分散剤としては、例えば、変性ポリウレタン、塩基性基含有ポリ(メタ)アクリレート、塩基性基含有ポリエステル、ポリエステルアミン、ポリエステルポリアミン、ポリエステルポリイミン、ポリエーテルポリアミン、ポリアルキロールアミノアマイドとその塩、ビニルピロリドン系共重合体、長鎖ポリアミノアマイドと高分子量酸エステルの塩、長鎖ポリアミノアマイドと極性酸エステルの塩、ビニルピロリドンと長鎖アルケンとの共重合体、第4級アンモニウム塩、ステアリルアミンアセテート等のアルキルアミン塩、脂肪酸アミン塩等を挙げることができる。
また、塩基性基を有する分散剤としては、親油性ブロックと塩基性ブロックとを有するブロック共重合体を用いることができ、例えば、炭素数12以上のアルキル基を有する単位を含む第1ブロックと、塩基性基を有する単位を含む第2ブロックとを有するブロック共重合体等を用いることができる。
また、塩基性基を有する分散剤としては、親油性ブロックと塩基性ブロックとを有するブロック共重合体を用いることができ、例えば、炭素数12以上のアルキル基を有する単位を含む第1ブロックと、塩基性基を有する単位を含む第2ブロックとを有するブロック共重合体等を用いることができる。
酸価及びアミン価を有する分散剤としては、上記した酸性基及び塩基性基を有する分散剤を用いることができる。
酸価及びアミン価を有する分散剤としては、例えば、酸性基を有する重合体に塩基性基を導入したもの、酸性基を有する重合体の第4級アンモニウム塩、アルキルアミン塩、又は脂肪酸アミン塩;塩基性基を有する重合体に酸性基を導入したもの、塩基性基を有する重合体をリン酸エステル等を用いてエステル化したもの等を挙げることができる。
酸価及びアミン価を有する分散剤としては、例えば、酸性基を有する重合体に塩基性基を導入したもの、酸性基を有する重合体の第4級アンモニウム塩、アルキルアミン塩、又は脂肪酸アミン塩;塩基性基を有する重合体に酸性基を導入したもの、塩基性基を有する重合体をリン酸エステル等を用いてエステル化したもの等を挙げることができる。
市販されているもののなかから、酸価を有する分散剤として用いることができるものとしては、例えば、日本ルーブルゾール株式会社製「ソルスパース3000、21000、36000、41000;クローダジャパン株式会社製「Hypermer KD−4、KD−8」;ビックケミー・ジャパン株式会社製「DISPERBYK2096」等を挙げることができる。
市販されているもののなかから、アミン価を有する分散剤、又は酸価及びアミン価を有する分散剤として用いることができるものとしては、例えば、日本ルーブリゾール株式会社製「ソルスパース9000、11200、13940、16000、17000、18000、19000、24000、32000、38500、39000、71000、22000、28000」(いずれも商品名)、ビックケミー・ジャパン株式会社製「DISPERBYK109、2163、2155、9077」(いずれも商品名);花王株式会社製「アセタミン24、86」(いずれも商品名);楠本化成株式会社製「ディスパロンKS−860、KS−873N4」(いずれも商品名);クローダジャパン株式会社製「Hypermer KD−3」;味の素ファインテクノ株式会社製「アジスパーPB−821」;ISP社製「ANTARON V−216、V−220」;川研ファインケミカル株式会社製「ヒノアクトKF1300M」等を挙げることができる。
上記した酸価及びアミン価を有する分散剤の中でも、酸価がアミン価よりも大きい分散剤として、「ソルスパース9000、16000、17000」、「アジスパーPB−821」等を好ましく用いることができる。
分散剤として、上記した酸価及び/又はアミン価を有する分散剤に代えて、又はこれに加えて、非イオン性分散剤を用いてもよい。
非イオン性分散剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル系分散剤、ポリオキシプロピレンアルキルエーテル系分散剤、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル系分散剤、ポリオキシプロピレンアルキルフェニルエーテル系分散剤、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル系分散剤、ポリオキシプロピレン脂肪酸エステル系分散剤、ソルビタン脂肪酸エステル系分散剤、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル系分散剤、ポリオキシエチレンソルビトール脂肪酸エステル系分散剤、グリセリン脂肪酸エステル系分散剤等を挙げることができる。
非イオン性分散剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル系分散剤、ポリオキシプロピレンアルキルエーテル系分散剤、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル系分散剤、ポリオキシプロピレンアルキルフェニルエーテル系分散剤、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル系分散剤、ポリオキシプロピレン脂肪酸エステル系分散剤、ソルビタン脂肪酸エステル系分散剤、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル系分散剤、ポリオキシエチレンソルビトール脂肪酸エステル系分散剤、グリセリン脂肪酸エステル系分散剤等を挙げることができる。
上記した分散剤は、1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。
分散剤は、上記フェライト粒子を十分にインク中に分散可能な量であれば足り、適宜設定できる。
分散剤は、質量比でフェライト粒子1に対し0.01〜1で配合することができ、好ましくは0.05〜0.5であり、さらに好ましくは0.1〜0.3である。また、分散剤は、インク全量に対し、0.1〜15質量%で配合することができ、好ましくは1〜10質量%である。
分散剤は、上記フェライト粒子を十分にインク中に分散可能な量であれば足り、適宜設定できる。
分散剤は、質量比でフェライト粒子1に対し0.01〜1で配合することができ、好ましくは0.05〜0.5であり、さらに好ましくは0.1〜0.3である。また、分散剤は、インク全量に対し、0.1〜15質量%で配合することができ、好ましくは1〜10質量%である。
上記各成分に加えて、磁性インクには、本発明の効果を損なわない限り、各種添加剤が含まれていてよい。添加剤としては、ノズルの目詰まり防止剤、酸化防止剤、導電率調整剤、粘度調整剤、表面張力調整剤、酸素吸収剤等を適宜添加することができる。これらの種類は、特に限定されることはなく、当該分野で使用されているものを用いることができる。
インクは、上記した各成分を混合することで作製することができる。好ましくは、各成分を一括ないし分割して混合及び撹拌してインクを作製することができる。具体的には、ビーズミル等の分散機に全成分を一括又は分割して投入して分散させ、所望により、メンブレンフィルター等のろ過機を通すことにより調製できる。
油性磁性インクの印刷方法は、特に限定されず、インクジェット印刷方法、オフセット印刷方法、スクリーン印刷方法、グラビア印刷方法、フレキソ印刷方法等のいずれでもよい。なかでも、記録媒体に非接触で、オンデマンドで簡便かつ自在に画像形成をすることができるため、インクジェット印刷方法が好ましい。一実施形態による油性磁性インクは、低粘度で貯蔵安定性が良好であるため、インクジェットインクとして好ましく用いることができる。
インクジェットインクを用いた印刷方法としては、磁性インクを吐出させることができるのであれば特に限定されない。インクジェット記録装置を用いる場合は、デジタル信号に基づいてインクジェットヘッドから本実施形態によるインクを吐出させ、吐出されたインク液滴を記録媒体に付着させるようにすることが好ましい。
インクジェットインクとしての粘度は、インクジェット記録システムの吐出ヘッドのノズル径や吐出環境等によってその適性範囲は異なるが、一般に、23℃において5〜50mPa・sであることが好ましく、10〜40mPa・sであることがより好ましく、10〜35mPa・s程度であることが、一層好ましい。ここで、インク粘度は、23℃においてせん断速度を1s−1から1000s−1に変動させたときの1000s−1における測定値である。
本実施形態において、記録媒体は、特に限定されるものではなく、普通紙、コート紙、特殊紙等の印刷用紙等を用いることができる。
ここで、普通紙とは、通常の紙の上にインクの受容層やフィルム層等が形成されていない紙である。普通紙の一例としては、上質紙、中質紙、PPC用紙、更紙、再生紙等を挙げることができる。普通紙は、数μm〜数十μmの太さの紙繊維が数十から数百μmの空隙を形成しているため、インクが浸透しやすい紙となっている。
ここで、普通紙とは、通常の紙の上にインクの受容層やフィルム層等が形成されていない紙である。普通紙の一例としては、上質紙、中質紙、PPC用紙、更紙、再生紙等を挙げることができる。普通紙は、数μm〜数十μmの太さの紙繊維が数十から数百μmの空隙を形成しているため、インクが浸透しやすい紙となっている。
また、コート紙としては、マット紙、光沢紙、半光沢紙等のインクジェット用コート紙や、いわゆる塗工印刷用紙を好ましく用いることができる。ここで、塗工印刷用紙とは、従来から凸版印刷、オフセット印刷、グラビア印刷等で使用されている印刷用紙であって、上質紙や中質紙の表面にクレーや炭酸カルシウム等の無機顔料と、澱粉等のバインダーを含む塗料により塗工層を設けた印刷用紙である。塗工印刷用紙は、塗料の塗工量や塗工方法により、微塗工紙、上質軽量コート紙、中質軽量コート紙、上質コート紙、中質コート紙、アート紙、キャストコート紙等に分類される。
以下、本発明を実施例により詳細に説明する。本発明は以下の実施例に限定されない。
「インクの作製」
インク処方を表1〜表3に示す。各表に示す成分割合にしたがって、各成分を混合した。その後、ビーズミル(株式会社セイワ技研製「ロッキングミルRM−10」)で60Hzの設定で、2時間分散させて、インクを得た。
インク処方を表1〜表3に示す。各表に示す成分割合にしたがって、各成分を混合した。その後、ビーズミル(株式会社セイワ技研製「ロッキングミルRM−10」)で60Hzの設定で、2時間分散させて、インクを得た。
用いたフェライト粒子は次のように準備した。
(マンガンコバルトフェライト)
二塩化コバルト六水和物(CoCl2・6H2O)、二塩化マンガン四水和物(MnCl2・4H2O)、及び塩化第二鉄六水和物(FeCl3・6H2O)を含む原料水溶液を、水酸化ナトリウム水溶液に添加し、この混合溶液を撹拌し、撹拌後に磁性体粒子を析出させ、単離し、マンガンコバルトフェライトを得た。
(マンガンコバルトフェライト)
二塩化コバルト六水和物(CoCl2・6H2O)、二塩化マンガン四水和物(MnCl2・4H2O)、及び塩化第二鉄六水和物(FeCl3・6H2O)を含む原料水溶液を、水酸化ナトリウム水溶液に添加し、この混合溶液を撹拌し、撹拌後に磁性体粒子を析出させ、単離し、マンガンコバルトフェライトを得た。
(コバルトフェライト)
硝酸コバルト六水塩と硝酸鉄(III)九水塩を含む原料水溶液に、水酸化ナトリウム水溶液を添加し、20分間撹拌し、鉄とコバルトの共沈殿物を生成させた。この共沈殿物をオートクレーブに入れ、260℃で4時間加熱した。水熱処理の終わった沈殿物を水洗し、コバルトフェライトを得た。
硝酸コバルト六水塩と硝酸鉄(III)九水塩を含む原料水溶液に、水酸化ナトリウム水溶液を添加し、20分間撹拌し、鉄とコバルトの共沈殿物を生成させた。この共沈殿物をオートクレーブに入れ、260℃で4時間加熱した。水熱処理の終わった沈殿物を水洗し、コバルトフェライトを得た。
(マグネタイト)
硫酸第1鉄(II)七水塩と硝酸第2鉄(III)九水塩を含む原料水溶液を、水酸化ナトリウム水溶液に滴下し、25℃以下に制御し、窒素ガスによるバブリング処理して、第1鉄と第2鉄の共沈殿物を生成させた。この共沈殿物をオートクレーブに入れ、150℃2時間で水熱処理して、マグネタイトを得た。
硫酸第1鉄(II)七水塩と硝酸第2鉄(III)九水塩を含む原料水溶液を、水酸化ナトリウム水溶液に滴下し、25℃以下に制御し、窒素ガスによるバブリング処理して、第1鉄と第2鉄の共沈殿物を生成させた。この共沈殿物をオートクレーブに入れ、150℃2時間で水熱処理して、マグネタイトを得た。
用いた成分は、以下の通りである。
ソルスパース16000:日本ルーブリゾール株式会社製、酸価20mgKOH/g;アミン価1mgKOH/g、有効成分100質量%。
ソルスパース3000:日本ルーブリゾール株式会社製、酸価33mgKOH/g;アミン価0mgKOH/g、有効成分100質量%。
ソルスパース18000:日本ルーブリゾール株式会社製、酸価<5mgKOH/g;アミン価2mgKOH/g、有効成分100質量%。
ソルスパース9000:日本ルーブリゾール株式会社製、酸価20mgKOH/g;アミン価17mgKOH/g、有効成分100質量%。
アイソパーL:石油系炭化水素溶剤、エクソンモービル社製。
AF-4:石油系炭化水素溶剤、JXTGエネルギー株式会社製。
ソルスパース16000:日本ルーブリゾール株式会社製、酸価20mgKOH/g;アミン価1mgKOH/g、有効成分100質量%。
ソルスパース3000:日本ルーブリゾール株式会社製、酸価33mgKOH/g;アミン価0mgKOH/g、有効成分100質量%。
ソルスパース18000:日本ルーブリゾール株式会社製、酸価<5mgKOH/g;アミン価2mgKOH/g、有効成分100質量%。
ソルスパース9000:日本ルーブリゾール株式会社製、酸価20mgKOH/g;アミン価17mgKOH/g、有効成分100質量%。
アイソパーL:石油系炭化水素溶剤、エクソンモービル社製。
AF-4:石油系炭化水素溶剤、JXTGエネルギー株式会社製。
イソノナン酸エチルヘキシル:高級アルコール工業株式会社製「ES108109」。
ネオペンタン酸イソデシル:高級アルコール工業株式会社製「ネオライト100P」。
トリエチレングリコールモノブチルエーテル:東京化成工業株式会社製。
テトラエチレングリコールモノブチルエーテル:KHネオケム株式会社製「ブチセノール40」。
ジエチレングリコールモノエチルエーテル:東京化成工業株式会社製。
1,5−ペンタンジオール:東京化成工業株式会社製。
1,6−ヘキサンジオール:東京化成工業株式会社製。
2−エチル−1,3−ヘキサンジオール:KHネオケム株式会社製「オクタンジオール」。
1,10−デカンジオール:東京化成工業株式会社製。
ネオペンタン酸イソデシル:高級アルコール工業株式会社製「ネオライト100P」。
トリエチレングリコールモノブチルエーテル:東京化成工業株式会社製。
テトラエチレングリコールモノブチルエーテル:KHネオケム株式会社製「ブチセノール40」。
ジエチレングリコールモノエチルエーテル:東京化成工業株式会社製。
1,5−ペンタンジオール:東京化成工業株式会社製。
1,6−ヘキサンジオール:東京化成工業株式会社製。
2−エチル−1,3−ヘキサンジオール:KHネオケム株式会社製「オクタンジオール」。
1,10−デカンジオール:東京化成工業株式会社製。
「評価」
上記各インクについて、以下の方法により評価を行った。これらの評価結果を各表に併せて示す。
上記各インクについて、以下の方法により評価を行った。これらの評価結果を各表に併せて示す。
(インク粘度)
インク粘度は、インク作製直後に、レオメーターMCR102(Antonpaar社製)を用いて、23℃においてせん断速度を1s−1から1000s−1に60秒間でリニアに変動させて測定した。表中にせん断速度1s−1と1000s−1における粘度を示す。
せん断速度1s−1における粘度から、フェライト粒子への分散剤の初期の吸着性を予測することができると考える。また、せん断速度1000s−1における粘度から、インク全体の粘性を確認することができる。
インク粘度は、インク作製直後に、レオメーターMCR102(Antonpaar社製)を用いて、23℃においてせん断速度を1s−1から1000s−1に60秒間でリニアに変動させて測定した。表中にせん断速度1s−1と1000s−1における粘度を示す。
せん断速度1s−1における粘度から、フェライト粒子への分散剤の初期の吸着性を予測することができると考える。また、せん断速度1000s−1における粘度から、インク全体の粘性を確認することができる。
(貯蔵安定性)
まず、インク作製直後のインク粘度を測定した。次に、インクをスクリューバイアル瓶に入れ、70℃で2週間保管した。その後、インクをサンプリングして保管後のインク粘度を測定した。下記式にしたがって粘度変化率を算出し、下記の基準で評価した。なお、粘度測定は、上記インク粘度と同様の方法で測定し、下記式では1000s−1での粘度値を用いた。
粘度変化率(%)=(保管後の粘度−作製直後の粘度)/作製直後の粘度×100
A:粘度変化率の絶対値が3%以内。
B:粘度変化率の絶対値が3%より大きく5%以内。
C:粘度変化率の絶対値が5%より大きい。
まず、インク作製直後のインク粘度を測定した。次に、インクをスクリューバイアル瓶に入れ、70℃で2週間保管した。その後、インクをサンプリングして保管後のインク粘度を測定した。下記式にしたがって粘度変化率を算出し、下記の基準で評価した。なお、粘度測定は、上記インク粘度と同様の方法で測定し、下記式では1000s−1での粘度値を用いた。
粘度変化率(%)=(保管後の粘度−作製直後の粘度)/作製直後の粘度×100
A:粘度変化率の絶対値が3%以内。
B:粘度変化率の絶対値が3%より大きく5%以内。
C:粘度変化率の絶対値が5%より大きい。
各表に示す通り、各実施例のインクは貯蔵安定性が良好であった。
実施例1〜11では、石油系炭化水素溶剤、脂肪酸エステル系溶剤、及びグリコールエーテル系溶剤を用いている。
実施例3、4では、分散剤の種類が異なるが、良好な結果が得られた。また、実施例1、2と実施例3、4の結果から、分散剤が酸価とともにアミン価を有することで、インクの初期粘度が1s−1の粘度値で低くなり、フェライト粒子への分散剤の吸着性が改善されることが確認できる。
実施例5では、グリコールエーテル系溶剤の種類が異なるが、良好な結果が得られた。
実施例6では、分散剤の種類が異なるが、良好な結果が得られた。また、実施例1と実施例6の結果から、分散剤の酸価が5mgKOH/g以上であることで、貯蔵安定性がさらに改善されることが確認できる。
実施例1〜11では、石油系炭化水素溶剤、脂肪酸エステル系溶剤、及びグリコールエーテル系溶剤を用いている。
実施例3、4では、分散剤の種類が異なるが、良好な結果が得られた。また、実施例1、2と実施例3、4の結果から、分散剤が酸価とともにアミン価を有することで、インクの初期粘度が1s−1の粘度値で低くなり、フェライト粒子への分散剤の吸着性が改善されることが確認できる。
実施例5では、グリコールエーテル系溶剤の種類が異なるが、良好な結果が得られた。
実施例6では、分散剤の種類が異なるが、良好な結果が得られた。また、実施例1と実施例6の結果から、分散剤の酸価が5mgKOH/g以上であることで、貯蔵安定性がさらに改善されることが確認できる。
実施例7では、石油系炭化水素溶剤が多く配合される例であり、良好な結果が得られた。また、実施例1と実施例7の結果から、石油系炭化水素溶剤と脂肪酸エステル系溶剤との質量比が80:20以上で脂肪酸エステル系溶剤の配合量が多いことで、貯蔵安定性がさらに改善されることが確認できる。
実施例8では、石油系炭化水素溶剤及び脂肪酸エステル系溶剤がそれぞれ異なる例であり、良好な結果が得られた。
実施例8では、石油系炭化水素溶剤及び脂肪酸エステル系溶剤がそれぞれ異なる例であり、良好な結果が得られた。
実施例9では、分散剤の種類が異なるが、良好な結果が得られた。また、実施例1と実施例9の結果から、分散剤のアミン価が15mgKOH/g以下であることで、貯蔵安定性がさらに改善されることが確認できる。
実施例10、11では、フェライト粒子の種類が異なるが、良好な結果が得られた。
実施例10、11では、フェライト粒子の種類が異なるが、良好な結果が得られた。
比較例1では、グリコールエーテル系溶剤及びアルカンジオール系溶剤のいずれも含まれず、貯蔵安定性が低下した。
比較例2では、脂肪酸エステル系溶剤が含まれず、フェライト粒子の分散安定性が低下し、貯蔵安定性が低下した。また、初期粘度も高かった。
比較例2では、インクの初期粘度が1s−1の粘度値で高くなっている。これは、脂肪酸エステル系溶剤が含まれないことで、溶剤への分散剤の溶解性が低下し、分散剤とフェライト粒子とのなじみ性が十分に得られずに、初期のフェライト粒子の分散性が低下した結果と考えられる。
比較例3では、石油系炭化水素溶剤が含まれず、脂肪酸エステル系溶剤の配合量が多くなり、インク全体の粘度が上昇し、貯蔵安定性が低下した。
比較例3では、インクの初期粘度が1s−1の粘度値で高くなっている。これは、石油系炭化水素溶剤が含まれないことで、脂肪酸エステル系溶剤の配合量が多くなって初期のインク粘度が上昇した結果と考えられる。
比較例4では、グリコールエーテル系溶剤のR1の炭素数が少ないため、貯蔵安定性を改善する効果が得られなかった。
比較例2では、脂肪酸エステル系溶剤が含まれず、フェライト粒子の分散安定性が低下し、貯蔵安定性が低下した。また、初期粘度も高かった。
比較例2では、インクの初期粘度が1s−1の粘度値で高くなっている。これは、脂肪酸エステル系溶剤が含まれないことで、溶剤への分散剤の溶解性が低下し、分散剤とフェライト粒子とのなじみ性が十分に得られずに、初期のフェライト粒子の分散性が低下した結果と考えられる。
比較例3では、石油系炭化水素溶剤が含まれず、脂肪酸エステル系溶剤の配合量が多くなり、インク全体の粘度が上昇し、貯蔵安定性が低下した。
比較例3では、インクの初期粘度が1s−1の粘度値で高くなっている。これは、石油系炭化水素溶剤が含まれないことで、脂肪酸エステル系溶剤の配合量が多くなって初期のインク粘度が上昇した結果と考えられる。
比較例4では、グリコールエーテル系溶剤のR1の炭素数が少ないため、貯蔵安定性を改善する効果が得られなかった。
実施例12〜16では、石油系炭化水素溶剤、脂肪酸エステル系溶剤、及びアルカンジオール系溶剤を用いている。
実施例12、13、16は、アルカンジオール系溶剤の配合量が異なる例であり、良好な結果が得らえた。また、アルカンジオール系溶剤の配合量が1質量%以上である実施例12、13で貯蔵安定性がさらに改善されることが確認できる。
実施例13〜15は、アルカンジオール系溶剤が異なる例であり、良好な結果が得られた。また、アルカンジオール系溶剤の炭素数が7以上である実施例13、15で貯蔵安定性がさらに改善されることが確認できる。
比較例5では、アルカンジオール系溶剤の炭素数が少ないため、貯蔵安定性を改善する効果が得られなかった。
実施例12、13、16は、アルカンジオール系溶剤の配合量が異なる例であり、良好な結果が得らえた。また、アルカンジオール系溶剤の配合量が1質量%以上である実施例12、13で貯蔵安定性がさらに改善されることが確認できる。
実施例13〜15は、アルカンジオール系溶剤が異なる例であり、良好な結果が得られた。また、アルカンジオール系溶剤の炭素数が7以上である実施例13、15で貯蔵安定性がさらに改善されることが確認できる。
比較例5では、アルカンジオール系溶剤の炭素数が少ないため、貯蔵安定性を改善する効果が得られなかった。
Claims (5)
- フェライト粒子と、分散剤と、石油系炭化水素溶剤と、脂肪酸エステル系溶剤と、グリコールエーテル系溶剤及びアルカンジオール系溶剤のうち少なくとも一方とを含み、前記グリコールエーテル系溶剤は、R1O−(R2O)m−Hで表される化合物であって、R1が炭素数4〜8のアルキル基であり、R2が炭素数2又は3のアルキレン基であり、mが3又は4であり、前記アルカンジオール系溶剤の炭素数は6〜10である、油性磁性インク。
- 前記分散剤の酸価は、5mgKOH/g以上である、請求項1に記載の油性磁性インク。
- 前記分散剤のアミン価は、15mgKOH/g以下である、請求項1又は2に記載の油性磁性インク。
- 前記石油系炭化水素溶剤と前記脂肪酸エステル系溶剤との質量比は80:20〜30:70である、請求項1から3のいずれか1項に記載の油性磁性インク。
- インクジェットインクである、請求項1から4のいずれか1項に記載の油性磁性インク。
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