JP2020117639A - インクジェット用水金液 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、インクジェット印刷を用いた無機基材表面への金加飾を実現する技術を提供することである。
かかるインクジェット用水金液は、金含有量を増加させても、粘度を低い状態に維持できるため、インクジェット印刷による無機基材への金加飾を実現することができる。
ここに開示される製造方法は、上述したいずれかの態様に係るインクジェット用水金液を用いているため、インクジェット印刷によって無機基材の表面に金色の装飾を形成できる。このため、質の高い金色の装飾が施された印刷物を高い生産効率で製造できる。
本実施形態に係るインクジェット用水金液は、インクジェット印刷による無機基材への金加飾に用いられる。かかるインクジェット用水金液は、金樹脂硫化バルサムと、当該金樹脂硫化バルサムを溶解する溶剤とを含む。以下、本実施形態に係るインクジェット用水金液に含まれる各材料について説明する。
金樹脂硫化バルサムは、金(Au)と硫黄(S)とを含む有機化合物である。ここに開示される水金液において金樹脂硫化バルサムを調製する手順は、特に限定されず、従来から知られている方法を特に制限なく適用できる。かかる金樹脂硫化バルサムの調製手順の一例は、次のとおりである。まず、王水(濃塩酸:濃硝酸=3:1)に金を溶解させて塩化金酸(HAuCl4)を得る。次に、テレピン油、ロジン、ラベンダー油等の精油と硫黄とを反応させて硫化バルサムと呼ばれるテルペン系硫化物を調製する。そして、これらの塩化金酸と硫化バルサムを反応させることによって、金樹脂硫化バルサムが得られる。
<XRFの条件>
測定機器 :RIGAKU社製の蛍光X線分析装置(型式:ZSX PrimusII)
測定雰囲気:真空
<金(Au)の分析条件>
X線管球 :Rh管球
管電圧 :50kV
印加電流 :60mA
フィルタ :Be30
スリット :S2
分光結晶 :LiF(反射面200)
検出器 :シンチレーションカウンタ(SC)
PHA条件:波高値100〜300
<硫黄(S)の分析条件>
X線管球 :Rh管球
管電圧 :30kV
印加電流 :100mA
フィルタ :Be30
スリット :S4
分光結晶 :Ge
検出器 :ガスフロー型プロポーショナルカウンタ(PC)
PHA条件:波高値150〜300
溶剤は、金樹脂硫化バルサムを溶解し得る有機溶剤であればよく、水金液の溶剤として使用されているものを特に制限なく使用できる。かかる溶剤は、例えば、1,4−ジオキサン、1,8−シネオール、2−ピロリドン、2−フェニルエタノール、N−メチル−2−ピロリドン、p−トルアルデヒド、安息香酸ベンジル、安息香酸ブチル、オイゲノール、カプロラクトン、ゲラニオール、サリチル酸メチル、シクロヘキサノン、シクロヘキサノール、シクロペンチルメチルエーテル、シトロネラール、ジ(2−クロロエチル)エーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジヒドロカルボン、ジブロモメタン、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、ニトロベンゼン、ピロリドン、プロピレングリコールモノフェニルエーテル、プレゴン、ベンジルアセテート、ベンジルアルコール、ベンズアルデヒド、等を少なくとも一種以上含んでいると好ましい。また、上述の具体例のなかでも、ベンジルアルコール、N−メチル−2−ピロリドン、ベンズアルデヒドは、金樹脂硫化バルサムをより好適に溶解できるため、大粒子による吐出口の目詰まりをより適切に防止できる。なお、溶剤は、上述の具体例に限定されるものではなく、金樹脂硫化バルサムの溶解性が低い材料を一部含んでいてもよい。
上記したように、本実施形態に係る水金液は、IAu/IS比が8.5以上に調整されているため、金含有量を多くしても、粘度を低い状態に維持できる。このとき、水金液の粘度は、25mPa・S以下、好ましくは15mPa・S以下、より好ましくは13mPa・S以下、さらに好ましくは11mPa・S以下、特に好ましくは10mPa・S以下、例えば8mPa・S以下に調節される。これにより、インクジェット装置の吐出口から水金液を好適に吐出することができる。なお、水金液の好適な粘度は、インクジェット装置の性能や吐出口の口径などによって変化するため、これらの点を考慮して適宜調節すると好ましい。本実施形態に係る水金液によると、好適な吐出を行うために求められる粘度に対して、高い濃度の金を含有させることができる。
<粘度の測定条件>
測定機器 :Brookfield社製のデジタル粘度計(型式:LVDV−3T、UL低粘度アダプター付き)
温度 :25℃
回転数 :10rpm
本実施形態に係るインクジェット用水金液の効果は、金含有率を5wt%以上とした場合に特に好適に発揮される。具体的には、美しい発色を呈する金色の装飾を効率良く形成するには、水金液の金含有率を5wt%以上にすることが好ましい。通常、金含有量が多い水金液を調製すると、粘度が大幅に上昇して吐出口から吐出させることが困難になる。しかし、本実施形態に係るインクジェット用水金液は、金含有量の増加による粘度上昇が抑制されているため、5wt%以上という金を含んでいるにもかかわらず、吐出口から好適に吐出させることができる。なお、印刷回数をより少なくして生産効率を向上させるという観点から、金含有量は、5.5wt%以上であるとより好ましく、7.5wt%以上であるとさらに好ましく、10wt%以上であると特に好ましい。また、吐出口からの吐出性をより向上させるという観点から、金含有率の上限は、20wt%以下が好ましく、18wt%以下がより好ましく、17wt%以下がさらに好ましく、16wt%以下が特に好ましい。かかる金含有量は、例えば、15wt%に設定され得る。
本実施形態に係るインクジェット用水金液には、上述した金樹脂硫化バルサムおよび溶剤以外に、種々の添加物が含まれていてもよい。以下、インクジェット用水金液への添加物の一例について説明する。
次に、本発明の一実施形態に係る印刷物の製造方法を図2〜図4を参照しながら説明する。図2は本実施形態に係る製造方法に用いられるインクジェット装置を模式的に示す全体図である。図3は図2に示すインクジェット装置のインクジェットヘッドを模式的に示す断面図である。また、図4は本実施形態に係る製造方法によって製造された印刷物の金装飾部分の拡大写真である。
なお、他の3原色および黒色のインクも、上述した水金液の吐出と同様の手順で無機基材Wに向かって吐出される。なお、水金液以外のインクの吐出は、本発明を限定するものではないため詳細な説明を省略する。
なお、上記焼成の温度は、無機基材Wの軟化温度よりも低い温度に設定される。例えば、無機基材Wが陶磁器である場合の焼成温度は750℃〜850℃の範囲内に設定され、ガラス器である場合の焼成温度は450℃〜600℃の範囲内に設定される。また、無機基材Wの表面に釉薬を塗布している場合には、当該釉薬の軟化温度も考慮して焼成温度を設定することが好ましい。
以下、本発明に関する試験例を説明するが、当該試験例は本発明を限定することを意図したものではない。
1.サンプルの準備
本試験では、後述の表1に示すように、IAu/IS比と金含有率(wt%)とが異なる12種類の水金液(サンプル1〜12)を準備した。
サンプル1〜12の水金液を調製した手順を以下に説明する。
まず、硫黄華22.5g、ロジン100g、テレピン油150gを混合し、165℃で約2時間加熱した。そして、上記混合物の重量が200gになるまで蒸留を行うことにより未反応物を除去し、硫化バルサムを作製した。一方、王水(濃塩酸:濃硝酸=3:1)に純金を溶解させて塩化金酸水溶液を調製した。そして、塩化金酸水溶液に塩化カリウムを添加した後、水分が蒸発するまで加温して塩化金酸カリウムの結晶を得た。次に、塩化金酸カリウムをメタノールに溶解させた後に、溶液を冷却しながら所定量の硫化バルサムを徐々に添加した。ここで、本試験では、サンプル1〜12の各々で、塩化金酸カリウム溶液と硫化バルサムとの混合比を異ならせた。その後、60gの固形物が得られるまで加温し、得られた固形物をクロロホルムに溶解させ、溶液に無水炭酸ナトリウムを添加して遊離塩酸を中和した後、振盪しながら約1日放置した。次に、溶液をろ過して炭酸ナトリウムを除去した後に、加温して未反応のクロロホルムを除去した。そして、不純物を除去した溶液を、約1000mlのメチルアルコールに添加し、金樹脂硫化バルサムを含む沈殿物を生成した。そして、沈殿物を採集して35℃で真空乾燥を行うことによって、硫黄の含有量に対する金の含有量が異なる12種類の金樹脂硫化バルサムの粉末を得た。次に、各々の金樹脂硫化バルサム粉末(5g)を20gのNMP(N−メチル−2−ピロリドン)に溶解させた。さらに、サンプル毎で異なる量のNMPを添加し、金含有率が異なる12種類の水金液(サンプル1〜12)を得た。各サンプルの金含有率を表1に示す。
サンプル1〜12の水金液に使用されている各々の金樹脂硫化バルサム粉末に対して、蛍光X線分析を用いた元素分析を実施し、分析結果に基づいてIAu/IS比を求めた。各サンプルにおけるIAu/IS比を表1に示す。なお、IAu/IS比を求める際の詳細な条件は既に説明しているため、ここでの記載を省略する。
サンプル1〜12の水金液の粘度を測定した。また、本試験では、比較対象として、NMPの粘度も測定し、これをサンプル13とした。なお、粘度の測定条件は既に説明しているため、ここでの説明を省略する。粘度の測定結果を表1に示すと共に、IAu/IS比と金含有率(wt%)と粘度(mPa・S)の関係を図5のグラフに示す。図5中の縦軸が粘度(対数表示)であり、横軸が金含有率である。そして、図5中の「×」のプロットがIAu/IS比=5.8のサンプル1〜3を示し、「○」のプロットがIAu/IS比=8.5のサンプル4〜6を示す。また、「△」のプロットがIAu/IS比=8.9のサンプル7〜9を示し、「□」のプロットがIAu/IS比=19.5のサンプル10〜12を示す。
1.サンプル14〜33の調製
本試験では、溶剤を変更したことを除いて第1の試験と同じ手順に従って、IAu/IS比と金含有率が異なる24種類の水金液(サンプル14〜22およびサンプル24〜32)を調製した。具体的には、サンプル14〜22では、溶剤にベンジルアルコールを使用し、サンプル24〜32では、溶剤にベンズアルデヒドを使用した。また、本試験では、比較対象として、硫化バルサムをベンジルアルコールに溶解させたサンプル23と、硫化バルサムをベンズアルデヒドに溶解させたサンプル33も調製した。なお、各サンプルのIAu/IS比は第1の試験と同じ手順で測定した。ベンジルアルコールを使用したサンプル14〜22のIAu/IS比を表2に示し、ベンズアルデヒドを使用したサンプル24〜32のIAu/IS比を表3に示す。
上記第1の試験と同じ手順で、サンプル14〜33の粘度を測定した。溶剤にベンジルアルコールを使用したサンプル14〜23について、粘度測定の結果を表2に示すと共に、IAu/IS比と金含有率(wt%)と粘度(mPa・S)の関係を図6に示す。なお、図6中の「×」のプロットはIAu/IS比=5.8のサンプル14〜16を示し、「△」のプロットはIAu/IS比=8.9のサンプル17〜19を示し、「□」のプロットはIAu/IS比=19.5のサンプル20〜22を示す。
10 インクジェットヘッド
12 ケース
13 貯蔵部
15 送液経路
16 吐出部
17 吐出口
18 ピエゾ素子
20 ガイド軸
40 印刷カートリッジ
X 平行方向
Y 垂直方向
Claims (5)
- インクジェット印刷による無機基材への金加飾に用いられるインクジェット用水金液であって、
金樹脂硫化バルサムと、前記金樹脂硫化バルサムを溶解する溶剤とを含み、
前記金樹脂硫化バルサムの蛍光X線分析における硫黄元素(S)由来のピーク強度ISに対する金元素(Au)由来のピーク強度IAuの比(IAu/IS比)が8.5以上である、インクジェット用水金液。 - 金含有率が5wt%〜20wt%である、請求項1に記載のインクジェット用水金液。
- 粘度が25mPa・S以下である、請求項1または請求項2に記載のインクジェット用水金液。
- 前記溶剤は、N−メチル−2−ピロリドン、ベンジルアルコール、ベンズアルデヒドからなる群から選択される少なくとも一種を含む、請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のインクジェット用水金液。
- 無機基材を準備する工程と、
請求項1から請求項4のいずれか一項に記載のインクジェット用水金液をインクジェット装置の吐出口から吐出させ、当該インクジェット用水金液を前記無機基材の表面に付着させる工程と、
前記インクジェット用水金液が付着した無機基材を焼成する工程と、
を含む印刷物の製造方法。
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