JP2021084979A - インクジェット用インク - Google Patents
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Abstract
Description
以下、本発明のインクジェット用インク(以下、単にインクと記載することがある)を説明する。本発明のインクは、顔料を含む顔料粒子と、バインダー樹脂を含むバインダー樹脂粒子と、ワックスを含むワックス粒子とを含有する。バインダー樹脂粒子の体積中位径DBに対するワックス粒子の体積中位径DWの比(DW/DB)は、1.45以上である。顔料粒子の体積中位径DPに対するワックス粒子の体積中位径DWの比(DW/DP)は、1.45以上である。ワックス粒子の体積中位径DWは、400nm以下である。バインダー樹脂粒子の酸価AVBとワックス粒子の酸価AVWとの差の絶対値ΔAVは、11mgKOH/g以下である。
顔料粒子は、顔料を含む。顔料粒子の体積中位径DPとしては、50nm以上150nm以下が好ましく、70nm以上120nm以下がより好ましい。顔料粒子の体積中位径DPを50nm以上とすることで、顔料粒子の凝集を抑制できる。顔料粒子の体積中位径DPを150nm以下とすることで、比(Dw/DP)を1.45以上とした場合においてもワックス粒子の体積中位径DWが過度に大きくなることを抑制できる。
バインダー樹脂粒子は、バインダー樹脂を含む。バインダー樹脂粒子は、バインダー樹脂のみを含有することが好ましい。バインダー樹脂粒子におけるバインダー樹脂の含有割合としては、80質量%以上が好ましく、95質量%以上がより好ましく、100質量%が更に好ましい。
ワックス粒子は、ワックスを含む。ワックス粒子は、ワックスのみを含有することが好ましい。ワックス粒子におけるワックスの含有割合としては、80質量%以上が好ましく、95質量%以上がより好ましく、100質量%が更に好ましい。
本発明のインクが水を含有する場合、本発明のインクにおいて、水の含有割合としては、50.0質量%以上90.0質量%以下が好ましく、60.0質量%以上80.0質量%以下がより好ましい。
本発明のインクは、保湿剤を含有することが好ましい。保湿剤は、本発明のインクから液体成分が揮発することを抑制する。保湿剤としては、例えば、ポリアルキレングリコール化合物、アルキレングリコール化合物及びグリセリンが挙げられる。
本発明のインクは、浸透剤を含有することが好ましい。浸透剤は、記録媒体に対する本発明のインクの浸透性を向上させる。浸透剤としては、例えば、ジエチレングリコールモノブチルエーテル及びトリエチレングリコールモノブチルエーテルが挙げられる。浸透剤としては、ジエチレングリコールモノブチルエーテルが好ましい。
本発明のインクは、界面活性剤を含有することが好ましい。界面活性剤は、記録媒体に対する本発明のインクの濡れ性を向上させる。界面活性剤としては、例えば、ノニオン界面活性剤、アニオン界面活性剤及びシリコーン界面活性剤が挙げられる。界面活性剤としては、ノニオン界面活性剤が好ましい。ノニオン界面活性剤としては、アセチレングリコール界面活性剤が好ましい。
本発明のインクは、必要に応じて、公知の添加剤(より具体的には、例えば、溶解安定剤、乾燥防止剤、酸化防止剤、粘度調整剤、pH調整剤及び防カビ剤)を更に含有してもよい。
本発明のインクは、例えば、顔料粒子を含む顔料粒子分散液と、バインダー樹脂粒子を含むバインダー樹脂粒子分散液と、ワックス粒子を含むワックス粒子分散液と、必要に応じて用いられる各成分(例えば、水、保湿剤、浸透剤及び界面活性剤)とを混合することにより製造できる。本発明のインクの製造では、各成分を均一に混合した後、フィルター(例えば孔径5μm以下のフィルター)により異物及び粗大粒子を除去してもよい。
顔料粒子分散液は、顔料粒子を含む分散液である。顔料粒子分散液の分散媒としては、水が好ましい。顔料粒子分散液は、顔料を水に分散させることで調製することができる。顔料粒子分散液における顔料粒子の含有割合としては、例えば、5.0質量%以上25.0質量%以下である。
バインダー樹脂粒子分散液は、バインダー樹脂粒子を含む分散液である。バインダー樹脂粒子分散液の分散媒としては、水が好ましい。バインダー樹脂粒子分散液は、乳化剤(例えば、アニオン界面活性剤)を含有することが好ましい。バインダー樹脂粒子分散液は、例えば、水及び乳化剤の存在下、バインダー樹脂の原料モノマーを乳化重合させることで調製することができる。バインダー樹脂粒子分散液におけるバインダー樹脂粒子の含有割合としては、例えば、30.0質量%以上50.0質量%以下である。バインダー樹脂粒子分散液における乳化剤の含有割合としては、例えば、0.3質量%以上4.0質量%以下である。
ワックス粒子分散液は、ワックス粒子を含む分散液である。ワックス粒子分散液の分散媒としては、水が好ましい。ワックス粒子分散液は、乳化剤(例えば、ノニオン界面活性剤)及び塩基(例えば、水酸化カリウム)を含有することが好ましい。ワックス粒子分散液は、例えば、水、乳化剤及び塩基の存在下、ワックスを高速攪拌することで調製することができる。高速攪拌における攪拌条件としては、温度120℃以上200℃以下、圧力100kg/cm2以上600kg/cm2以下とすることができる。ワックス粒子分散液におけるワックス粒子の含有割合としては、例えば、30.0質量%以上50.0質量%以下である。ワックス粒子分散液における乳化剤の含有割合としては、例えば、2.0質量%以上15.0質量%以下である。ワックス粒子分散液における塩基の含有割合としては、例えば、0.1質量%以上3.0質量%以下である。
酸価[mgKOH/g]=(5.611×(b−c)×a)/((X/100)×Y)
X[質量%]:測定試料の固形分濃度(本実施例では40質量%)
Y[g] :測定試料の使用量(本実施例では100g)
a :0.1mol/Lの水酸化カリウム・エタノール溶液の力価
b[mL] :希釈液の滴定において、滴定終点に到達するまでに必要とした0.1mol/Lの水酸化カリウム・エタノール溶液の量
c[mL] :イオン交換水の滴定において、滴定終点に到達するまでに必要とした0.1mol/Lの水酸化カリウム水溶液の量
メタクリル酸メチル70.0質量部と、アクリル酸ブチル30.0質量部と、メタクリル酸3.4質量部とを含むモノマー混合物と、イオン交換水40.0質量部と、アニオン界面活性剤(クラリアント社製「Emulsogen(登録商標)EPA073」、不揮発分28質量%)8.0質量部とを攪拌することにより、乳化モノマー組成物(151.4質量部)を得た。
バインダー樹脂粒子分散液Bの調製では、モノマー混合物において、メタクリル酸の量を10.0質量部に変更した。
バインダー樹脂粒子分散液Cの調製では、モノマー混合物において、メタクリル酸の量を2.6質量部に変更した。
バインダー樹脂粒子分散液Dの調製では、モノマー混合物において、メタクリル酸の使用量を11.0質量部に変更した。
バインダー樹脂粒子分散液Eの調製では、アニオン界面活性剤(クラリアント社製「Emulsogen(登録商標)EPA073」)の使用量を3.0質量部から10.0質量部に変更した。
酸化ポリエチレンワックス(三井化学株式会社製「ハイワックス4502E」、融点:115℃、酸価:20mgKOH/g)200質量部と、イオン交換水450質量部と、ノニオン界面活性剤(三洋化成工業株式会社「ナロアクティー(登録商標)CL−50」)40質量部と、48質量%の水酸化カリウム水溶液10質量部とを、高速乳化分散機(プライミクス株式会社製「ホモミクサーMARK II」、高温及び高圧対応型)に投入した。上述の高速乳化分散機の内部を窒素で置換した後、内容物を圧力350kg/cm2、温度160℃、回転速度10000rpmで1時間高速攪拌した後、冷却した。これにより、ワックス粒子分散液A(ワックス濃度40質量%)を得た。
ワックス粒子分散液B〜D及びFの調製では、高速乳化分散機による高速攪拌の際の圧力を下記表2に示す通りに変更した。
ワックス粒子分散液Eの調製では、酸化ポリエチレンワックスの代わりに同量のカルナバワックス(東亜化成株式会社製、融点82℃、酸価12mgKOH/g)を用いた。また、ワックス粒子分散液Eの調製では、高速乳化分散機の攪拌時の温度を130℃に変更した。
顔料としてのカーボンブラック(三菱化学株式会社製「カーボンブラック♯960」)10質量部と、分散剤(ビッグケミー・ジャパン株式会社製「DISPERBYK(登録商標)180」)5質量部と、グリセリン5質量部と、イオン交換水80質量部とを混合することで、スラリー状の混合物を得た。この混合物を、ナノ分散機(株式会社広島メタル&マシナリー製「ウルトラアペックスミル(登録商標)UAM−015」)を用いて180分間の分散処理を行った。分散処理においては、メディアとして個数平均1次粒子径0.02mmのジルコニアビーズを用いた。分散処理により、カーボンブラックを含有する顔料分散液Aを得た。顔料分散液Aにおいて、顔料粒子のD50は100nmであった。
以下の点を変更した以外は、顔料分散液Aの調製と同様の方法により、顔料分散液Bを調製した。顔料分散液Bの調製では、顔料の種類をシアン顔料(大日精化工業株式会社製「PI−15:3」)に変更し、分散剤の種類をビッグケミー・ジャパン株式会社製「DISPERBYK(登録商標)184」に変更した。また、顔料分散液Bの調製では、分散処理の時間を150分間に変更した。顔料分散液Bにおいて、顔料粒子のD50は90nmであった。
以下の点を変更した以外は、顔料分散液Aの調製と同様の方法により、顔料分散液Cを調製した。顔料分散液Cの調製では、分散剤の種類をビッグケミー・ジャパン株式会社製「DISPERBYK(登録商標)2010」に変更した。また、顔料分散液Cの調製では、分散処理の時間を360分間に変更した。顔料分散液Cにおいて、顔料粒子のD50は80nmであった。
[実施例1]
顔料粒子分散液Aを40.0質量部と、保湿剤としてのグリセリン(花王株式会社製)4.0質量部及び3−メチル−1,5−ペンタンジオール(株式会社クラレ製)10.0質量部と、浸透剤としてのジエン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(登録商標)20」)3.0質量部と、アセチレングリコール界面活性剤(日信化学工業株式会社製「サーフィノール(登録商標)440」)0.5質量部と、イオン交換水32.5質量部と、バインダー樹脂粒子分散液Aを7.5質量部と、ワックス粒子分散液Aを2.5質量部とを混合した。これにより、実施例1のインクを得た。実施例1のインクについて、各原料の添加量と、各成分の有効成分量とを下記表3に示す。
以下の点を変更した以外は、実施例1のインクの製造と同様の方法により、実施例2〜6及び比較例1〜5のインクを製造した。実施例2〜6及び比較例1〜5のインクの製造では、顔料粒子分散液の種類、バインダー樹脂粒子分散液の種類及びワックス粒子分散液の種類を、下記表4に示す通りに変更した。
以下の方法により、実施例1〜6及び比較例1〜5のインクについて、吐出安定性及び形成される画像の耐擦過性を評価した。評価においては、評価機として、ピエゾ方式の記録ヘッドを備えるインクジェットプリンター(京セラドキュメントソリューション株式会社製の試作機、ノズル長さ30μm、開口径10μm)を用いた。評価結果を下記表4に示す。
評価機を用い、全ノズルからインクを吐出することにより、印刷用紙(富士ゼロックス株式会社製「C2(登録商標)」)に4cm×5cmのソリッド画像(インク載せ量:0.5mg/cm2)を形成した。ソリッド画像の形成から3分後、同様の方法でソリッド画像を再度形成した。そして、2回目に形成したソリッド画像を観察し、不吐出ノズルに起因する画像不良の発生の有無を確認した。インクの吐出安定性は、不吐出ノズルに起因する画像不良が発生していない場合を「良好(A)」、発生していた場合を「不良(B)」と評価した。
評価機を用い、印刷用紙(富士ゼロックス株式会社製「C2(登録商標)」)に4cm×5cmのソリッド画像(インク載せ量:0.5mg/cm2)を形成した。形成したソリッド画像を、温度25℃、湿度50%RHの環境下で30分間静置した。次に、4cm×5cmの長方形状の底面を有する直方体状の錘(質量1kg)を用意した。この錘の底面に、未使用の印刷用紙(富士ゼロックス株式会社製「C2(登録商標)」)を貼り付けた。以下、この未使用の印刷用紙を評価用紙と記載することがある。次に、評価用紙の初期画像濃度(ODA)を、蛍光分光濃度計(コニカミノルタ株式会社製「FD−5」)で測定した。次に、ソリッド画像を形成した印刷用紙に上述の錘を載せた。次に、上述の錘をソリッド画像上で5往復水平移動させた。これにより、評価用紙と、ソリッド画像とを、荷重1kgで5往復摩擦させた。次に、評価用紙について、ソリッド画像と摩擦した側の面の試験後画像濃度(ODB)を、上述の蛍光分光濃度計で測定した。次に、「ODB−ODA」を算出し、得られた値ΔODを画像の耐擦過性の評価値とした。ΔODは、その値が低いほど画像の耐擦過性が優れていることを示す。画像の耐擦過性は、ΔODが0.010以下の場合を良好、0.010超の場合を良好でないと評価できる。
2 顔料粒子
3 バインダー樹脂粒子
4 ワックス粒子
M 記録媒体
Claims (5)
- 顔料を含む顔料粒子と、
バインダー樹脂を含むバインダー樹脂粒子と、
ワックスを含むワックス粒子とを含有し、
前記バインダー樹脂粒子の体積中位径DBに対する前記ワックス粒子の体積中位径DWの比(DW/DB)は、1.45以上であり、
前記顔料粒子の体積中位径DPに対する前記ワックス粒子の体積中位径DWの比(DW/DP)は、1.45以上であり、
前記ワックス粒子の体積中位径DWは、400nm以下であり、
前記バインダー樹脂粒子の酸価AVBと前記ワックス粒子の酸価AVWとの差の絶対値ΔAVは、11mgKOH/g以下である、インクジェット用インク。 - 前記顔料粒子の体積中位径DPは、50nm以上150nm以下であり、
前記バインダー樹脂粒子の体積中位径DBは、50nm以上150nm以下であり、
前記ワックス粒子の体積中位径DWは、100nm以上400nm以下である、請求項1に記載のインクジェット用インク。 - 前記バインダー樹脂粒子の酸価AVBは、9mgKOH/g以上31mgKOH/g以下であり、
前記ワックス粒子の酸価AVWは、15mgKOH/g以上25mgKOH/g以下である、請求項1又は2に記載のインクジェット用インク。 - 前記バインダー樹脂粒子の含有割合は、0.5質量%以上10.0質量%以下である、請求項1〜3の何れか一項に記載のインクジェット用インク。
- 前記ワックス粒子の含有割合は、0.1質量%以上3.0質量%以下である、請求項1〜4の何れか一項に記載のインクジェット用インク。
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