JP2022146110A - インクジェットインク組成物、インクセット、記録方法、および記録物 - Google Patents

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和彦 北村
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Tomohito Tsubamoto
文彦 中尾
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Abstract

【課題】間欠吐出安定性を満足しながら、耐ブロッキング性に優れ、またフィルム等特に非浸透性記録媒体との密着性(ラミネート強度)に優れたインクジェットインク組成物、インクセット、記録方法、および記録物を提供することを目的とする。【解決手段】ポリオール成分とポリイソシアネート成分とを反応させてなるポリウレタン樹脂(U)と、ブロッキング防止剤(E)と、含有する複合樹脂分散体と、ポリエーテル変性シリコーン系界面活性剤と、顔料と、水と、を含有し、前記ポリウレタン樹脂(U)は、カルボキシル基及び/又はカルボキシレートアニオン基を有し、前記ポリオール成分が、ポリテトラメチレンエーテルグリコールを含有するポリオール成分であるインクジェットインク組成物。【選択図】なし

Description

本発明はインクジェットインク組成物、インクセット、記録方法、および記録物に関する。
記録媒体として普通紙などを用い、文字や図表などを含むビジネス文章などの印刷にもインクジェット記録方法が利用されており、このような用途への利用頻度が増えてきている。このような用途では、高いレベルの画像の発色性や堅牢性(擦過性、耐光性、耐オゾンガス性、耐水性など)が要求されるため、色材として顔料を用いたインクが利用されることが多い。
色材として染料を用いたインクと比べて、顔料インクで印刷される印刷物の発色性は高いがその要因は、記録媒体の表面上に顔料成分が局在化しやすいためである。染料は記録媒体の内部にまで浸透するが、顔料はインクが記録媒体に付着する過程や付着後に起こるビヒクル成分の蒸発や浸透により、凝集しやすることによる。しかし、顔料インクは、色材である顔料が記録媒体の表面上に存在しやすいため、印刷物の擦過性が低いという課題を有している。顔料インクで記録される擦過性などを向上するために、インクにウレタン樹脂を添加することが検討されている(特許文献1~3参照)。
特開2006-022132号公報 特開2012-140602号公報 特開2013-035897号公報
従来のポリウレタン樹脂(粒子)は親水基やウレタン基などの極性基が多いため、水性インクに多量に用いると粘度が上昇してしまう。インクジェット印刷においては、粘度が上昇すると、吐出が不安定になり目詰まりもしやすくなるので、樹脂の添加量が制限され十分な定着性や耐擦過性が得られなかった。また、フィルムのような光沢が要求されるメディアに印刷する場合の光沢性が低いものになっていた。
インクジェット記録方法で記録するとき、インジェットヘッドのノズルから一定時間インクが吐出されない状態が続くと、ノズルからインク中の水の蒸発が起こる。その後、ノズルから次のインクを吐出させようとすると、インクの滴が真っ直ぐに飛ばなかったり、吐出ができなかったりするということが生じる。このような現象が生じるインクは、間欠吐出安定性が低いということになる。
例えば、特許文献1に記載されたインクは、顔料の分散剤としてポリエチレングリコールモノメチルエーテルが付加したアロファネートで変性されたウレタン樹脂を用いている。また特許文献2に記載されたインクは、ポリエチレングリコールモノメチルエーテルが付加したアロファネートで変性されたウレタン樹脂を添加した顔料インクである。これらのインクは、いずれも間欠吐出安定性及び記録される画像の耐擦過性が不十分であった。
また、特許文献3に記載されたインクは、イソシアヌレートで変性されたウレタン樹脂を用いている。このようなインクは、記録される画像の耐擦過性、目詰まり性及びOPPフィルムに印刷したときの光沢性が低いものであった。
このように、間欠吐出安定性が良好で、かつ耐擦過性及び光沢性に優れる画像を記録することができるインクおよび、インクジェットインクに適したポリウレタン樹脂は未だ見出されていない。
したがって、本発明の幾つかの態様に係る目的の一つは、間欠吐出安定性を満足しながら、耐ブロッキング性に優れ、またフィルム等特に非浸透性記録媒体との密着性(ラミネート剥離強度)に優れたインクジェットインク組成物、インクセット、記録方法、および記録物を提供することにある。
本発明は上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の態様又は適用例として実現することができる。
本発明者は、鋭意検討した結果、本発明に至った。すなわち本発明は、ポリオール成分とポリイソシアネート成分とを反応させてなるポリウレタン樹脂(U)と、ブロッキング防止剤(E)と、含有する複合樹脂分散体と、ポリエーテル変性シリコーン系界面活性剤と、顔料と、水と、を含有し、前記ポリウレタン樹脂(U)は、カルボキシル基及び/又はカルボキシレートアニオン基を有し、前記ポリオール成分が、ポリテトラメチレンエーテルグリコールを含有するポリオール成分であるインクジェットインク組成物、インクセット、記録方法、及び記録物を提供することである。
したがって、本発明の幾つかの態様に係る目的の一つは、間欠吐出安定性を満足しながら、耐ブロッキング性に優れ、またフィルム等特に非浸透性記録媒体との密着性(ラミネート強度)に優れたインクジェットインク組成物、インクセット、記録方法、および記録物を提供することにある。
以下、本発明の実施の形態(以下、「本実施形態」という。)について詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。
1.インクジェットインク組成物
本実施形態のインクジェットインク組成物(以下、単に「インク組成物」ともいう。)は、ポリオール成分とポリイソシアネート成分とを反応させてなるポリウレタン樹脂(U)と、ブロッキング防止剤(E)と、含有する複合樹脂分散体と、ポリエーテル変性シリコーン系界面活性剤と、顔料と、水と、を含有し、前記ポリウレタン樹脂(U)は、カルボキシル基及び/又はカルボキシレートアニオン基を有し、前記ポリオール成分が、ポリテトラメチレンエーテルグリコールを含有するポリオール成分である。
1.1.複合樹脂分散体
本実施形態における複合樹脂分散体は、インクジェットインク組成物用ブロッキング防止剤(E)とポリウレタン樹脂(U)とを含有する複合樹脂粒子を含有する水性分散体である。
複合樹脂粒子はインクジェットインク組成物用ブロッキング防止剤(E)とポリウレタン樹脂(U)とを含有していればどのような状態でも構わないが、インクジェットインク組成物用ブロッキング防止剤(E)がポリウレタン樹脂粒子(U)の水性分散体と別の水性分散体として存在する場合、インクジェットインク組成物用ブロッキング防止剤(E)が樹脂および顔料の水性分散体の分散安定性を阻害し、生成する凝集物によりインクジェットヘッドの目詰まりを引き起こすことがある。
複合樹脂粒子とは、例えば、ポリウレタン樹脂(U)にインクジェットインク組成物用ブロッキング防止剤(E)が完全相溶した粒子であったり、ポリウレタン樹脂(U)とインクジェットインク組成物用ブロッキング防止剤(E)がミクロ相分離構造を形成した粒子であったり、コア層に(E)を含有し、シェル層をポリウレタン樹脂(U)で被覆した粒子であったり、コア層にポリウレタン樹脂(U)を含有し、シェル層をインクジェットインク組成物用ブロッキング防止剤(E)で被覆した粒子のことである。好ましくはポリウレタン樹脂(U)とインクジェットインク組成物用ブロッキング防止剤(E)が完全相溶した粒子およびコア層にインクジェットインク組成物用ブロッキング防止剤(E)を含有し、シェル層をポリウレタン樹脂(U)で被覆した粒子である。
1.1.1.ポリウレタン樹脂(U)
ポリウレタン樹脂(U)は、特に制限されないが、例えば、ポリオール成分とポリイソシアネート成分とを反応させてえることができる。
1.1.1.1.ポリオール成分
本実施形態におけるポリオール成分は、記録媒体、特にはポリプロピレンフィルムあるいはポリエチレンテレフタレートフィルムへの密着性の観点から、ポリテトラメチレンエーテルグリコールを必須成分として含有する。
1.1.1.1.1.ポリテトラメチレンエーテルグリコール
ポリテトラメチレンエーテルグリコールは単独で用いても他のポリオール成分と併用してもよく、1種を単独で用いても2種以上を併用してもよい。ポリテトラメチレンエーテルグリコールとしては、特に制限されないが、例えば、ポリテトラメチレンエーテルグリコール及び3-メチル-テトラヒドロフランで変性したポリテトラメチレンエーテルグリコール等が挙げられる。
このようなポリテトラメチレンエーテルグリコールの具体例としては、PTMG1000[Mn=1000のポリ(オキシテトラメチレン)グリコール、三菱化学(株)製]、PTMG2000[Mn=2000のポリ(オキシテトラメチレン)グリコール、三菱化学(株)製]、PTMG3000[Mn=3000のポリ(オキシテトラメチレン)グリコール、三菱化学(株)製]、PTGL2000[Mn=2000の変性ポリ(オキシテトラメチレン)グリコール、保土谷化学工業(株)製]、及びPTGL3000[Mn=3000の変性ポリ(オキシテトラメチレン)グリコール、保土谷化学工業(株)製]等が挙げられる。なお、本実施形態において「Mn」は数平均分子量を意味する。
ポリウレタン樹脂(U)中のポリテトラメチレンエーテルグリコールの重量割合は、記録媒体、特にはOPPフィルム等との密着性および耐ブロッキング性の観点から、ポリウレタン樹脂(U)の重量を基準として、10~75重量%であり、好ましくは35~75重量%であり、さらに好ましくは45~75重量%である。
1.1.1.1.2.その他のポリオール成分
上記以外のその他のポリオール成分としては、特に制限されないが、例えば、ポリテトラメチレンエーテルグリコールを除く高分子ジオール(A)、カルボキシル基及び/又はカルボキシレートアニオン基を有するジオール(B)、並びに低分子ポリオール(C)等が挙げられる。
また、ポリウレタン樹脂(U)はカルボキシル基及び/又はカルボキシレートアニオン基を有するポリウレタン樹脂であるため、ポリオール成分は、ポリウレタン樹脂(U)にカルボキシル基及び/又はカルボキシレートアニオン基を導入する観点から、カルボキシル基及び/又はカルボキシレートアニオン基を有するジオール(B)を含有することが好ましい。
1.1.1.1.2.1.高分子ジオール(A)
高分子ジオール(A)としては、特に制限されないが、例えば、ポリテトラメチレンエーテルグリコール以外のポリエーテルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリエステルポリオール及びポリオレフィンポリオール等が挙げられる。
ポリテトラメチレンエーテルグリコール以外のポリエーテルポリオールとしては、特に限定されないが、例えば、脂肪族ポリエーテルジオール及び芳香族ポリエーテルジオールが挙げられる。
脂肪族ポリエーテルジオールとしては、炭素数2~20の脂肪族多価アルコールへの炭素数2~12のアルキレンオキシ付加物等が挙げられ、具体的にはポリオキシアルキレングリコール(ポリエチレングリコール等)、ポリオキシプロピレングリコール(ポリプロピレングリコール等)及びポリオキシエチレン/プロピレングリコール共重合体等が挙げられる。
脂肪族ポリエーテルジオールの市販品としては、サンニックスPP-2000[Mn=2000のポリオキシプロピレングリコール、三洋化成工業(株)製]等が挙げられる。
芳香族ポリエーテルジオールとしては、特に制限されないが、例えば、ビスフェノールAのエチレンオキサイド(以下、エチレンオキシと略記)付加物(ビスフェノールAのエチレンオキシ2モル付加物、ビスフェノールAのエチレンオキシ4モル付加物、ビスフェノールAのエチレンオキシ6モル付加物、ビスフェノールAのエチレンオキシ8モル付加物、ビスフェノールAのエチレンオキシ10モル付加物及びビスフェノールAのエチレンオキシ20モル付加物等)及びビスフェノールAのプロピレンオキサイド(以下、プロピレンオキシと略記)付加物(ビスフェノールAのプロピレンオキシ2モル付加物、ビスフェノールAのプロピレンオキシ3モル付加物及びビスフェノールAのプロピレンオキシ5モル付加物等)等のビスフェノール骨格を有するジオール並びにレゾルシンのエチレンオキシ又はプロピレンオキシ付加物等が挙げられる。
ポリカーボネートポリオールとしては、特に制限されないが、例えば、炭素数2~20の多価アルコールの1種又は2種以上と、低分子カーボネート化合物(例えば、アルキル基の炭素数1~6のジアルキルカーボネート、炭素数2~6のアルキレン基を有するアルキレンカーボネート及び炭素数6~9のアリール基を有するジアリールカーボネート)とを、脱アルコール反応させながら縮合させることによって製造されるポリカーボネートポリオールが挙げられる。
このようなポリカーボネートポリオールとしては、特に制限されないが、例えば、ポリヘキサメチレンカーボネートジオール、ポリペンタメチレンカーボネートジオール、3-メチル-5-ペンタン-カーボネートジオール、ポリテトラメチレンカーボネートジオール及びポリ(テトラメチレン/ヘキサメチレン)カーボネートジオール(1,4-ブタンジオールと1,6-ヘキサンジオールをジアルキルカーボネートと脱アルコール反応させながら縮合させて得られるジオール等)等が挙げられる。
ポリカーボネートポリオールの市販品としては、ニッポラン980R[1,6-ヘキサンジオールを用いたMn=2000のポリカーボネートポリオール、日本ポリウレタン工業(株)製]、デュラノール T6002[1,6-ヘキサンジオールを用いたMn=2000のポリカーボネートポリオール、旭化成ケミカルズ(株)製]、ETERNACOLLUH-300[1,6-ヘキサンジオールを用いたMn=3000のポリカーボネートポリオール、宇部興産(株)製]、ETERNACOLL UH-200[1,6-ヘキサンジオールを用いたMn=2000のポリカーボネートポリオール、宇部興産(株)製]、ETERNACOLL UM-90(1/3)[1,4-シクロヘキサンジメタノール/1,6-ヘキサンジオール=1/3(モル比)を用いたMn=900のポリカーボネートポリオール、宇部興産(株)製]、デュラノール G4672[1,4-ブタンジオール/1,6-ヘキサンジオール=70/30(モル比)を用いたMn=2000のポリカーボネートポリオール、旭化成ケミカルズ(株)製]、デュラノール T5652[1,5-ペンタンジオール/1,6-ヘキサンジオール=50/50(モル比)を用いたMn=2000のポリカーボネートポリオール、旭化成ケミカルズ(株)製]、T4672[1,4-ブタンジオール/1,6-ヘキサンジオールを用いたMn=2000のポリカーボネートポリオール、旭化成ケミカルズ(株)製]、クラレポリオール C-2090[3-メチル-1,5-ペンタンジオール/1,6-ヘキサンジオール=90/10(モル比)を用いたMn=2000のポリカーボネートポリオール、クラレ(株)製]、クラレポリオールC-3090[3-メチル-1,5-ペンタンジオール/1,6-ヘキサンジオールを用いたMn=3000のポリカーボネートポリオール、クラレ(株)製]、及びクラレポリオール C-2050[3-メチル-1,5-ペンタンジオール/1,6-ヘキサンジオール=50/50(モル比)を用いたMn=2000のポリカーボネートポリオール、クラレ(株)製]等が挙げられる。
ポリエステルポリオールとしては、特に制限されないが、例えば、縮合型ポリエステルポリオール、ポリラクトンポリ
オール、及びヒマシ油系ポリオール等が挙げられる。
縮合型ポリエステルポリオールとしては、特に制限されないが、例えば、炭素数4~20の多価カルボン酸と炭素数2~20の多価アルコールとの脱水縮合により得られるポリエステルポリオール及び炭素数4~20の多価カルボン酸のエステル形成性誘導体と炭素数2~20の多価アルコールとの脱水縮合により得られるポリエステルポリオール等が挙げられる。
ここで、2~20の多価アルコールとしては、特に制限されないが、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,3-ブチレングリコール、1,4-ブタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、3-メチルペンタンジオール、ジエチレングリコール、ネオペンチルグリコール、1,4-ビス(ヒドロキシメチル)シクロヘキサン、1,4-ビス(ヒドロキシエチル)ベンゼン、2,2-ビス(4,4’-ヒドロキシシクロヘキシル)プロパン等の2価アルコール、グリセリン、トリメチロールプロパン等の3価アルコール、ペンタエリスリトール、ジグリセリン、α-メチルグルコシド、ソルビトール、キシリット、マンニット、ジペンタエリスリトール、グルコース、フルクトース、及びショ糖等の4~8価のアルコールが挙げられる。
また、炭素数4~20の多価カルボン酸又はそのエステル形成性誘導体としては、特に制限されないが、例えば、脂肪族ジカルボン酸(コハク酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、フマル酸及びマレイン酸等)、脂環式ジカルボン酸(ダイマー酸等)、芳香族ジカルボン酸(フタル酸及びイソフタル酸、テレフタル酸等)、3価又はそれ以上のポリカルボン酸(トリメリット酸及びピロメリット酸等)、これらの無水物(無水コハク酸、無水マレイン酸、無水フタル酸及び無水トリメリット酸等)、これらの酸ハロゲン化物(アジピン酸ジクロライド等)、これらの低分子量アルキルエステル(コハク酸ジメチル及びフタル酸ジメチル等)並びにこれらの混合物が挙げられる。
ポリラクトンポリオールとしては、特に制限されないが、例えば、上記炭素数2~20の多価アルコールへのラクトンの重付加物であり、ラクトンとしては、炭素数4~12のラクトン(例えばγ-ブチロラクトン、γ-バレロラクトン及びε-カプロラクトン)等が挙げられる。
ポリラクトンポリオールの具体例としては、例えばポリカプロラクトンジオール、ポリバレロラクトンジオール及びポリカプロラクトントリオール等が挙げられる。
ヒマシ油系ポリオールには、特に制限されないが、例えば、ヒマシ油がポリオール又は炭素数2~12のアルキレンオキサイド(以下、アルキレンオキシと略記)で変性された変性ヒマシ油が含まれる。変性ヒマシ油はヒマシ油とポリオールとのエステル交換及び/又はアルキレンオキシ付加により製造できる。ヒマシ油系ポリオールとしては、ヒマシ油、トリメチロールプロパン変性ヒマシ油、ペンタエリスリトール変性ヒマシ油及びヒマシ油のエチレンオキシ付加物(付加モル数4~30モル)等が挙げられる。
炭素数2~12のアルキレンオキシとしては、特に制限されないが、例えば、エチレンオキシ、プロピレンオキシ、1,2-、2,3-又は1,3-ブチレンオキサイド、テトラヒドロフラン、3-メチルテトラヒドロフラン、α-オレフィンオキサイド、スチレンオキサイド及びエピハロヒドリン(エピクロルヒドリン等)等が挙げられる。
ポリオレフィンポリオールとしては、特に制限されないが、例えば、ポリブタジエンポリオール、水添ポリブタジエンポリオール、ポリイソプレンポリオール、水添ポリイソプレンポリオール、及び例えば特開2018-076428等に記載されるポリオレフィンを不飽和(ポリ)カルボン酸(無水物)で変性した酸変性ポリオレフィンとアミノアルコールを反応させて得ることができる水酸基変性ポリオレフィン等が挙げられる。
ポリオレフィンポリオールの市販品としては、特に制限されないが、例えば、NISSO-PBGシリーズ[ポリブタジエンポリオール、日本曹達(株)製]、Polybdシリーズ[ポリブタジエンポリオール、出光興産(株)製]、NISSO-PBGIシリーズ[水添ポリブタジエンポリオール、日本曹達(株)製]、ポリテールH[水添ポリブタジエンポリオール、三菱ケミカル(株)製]、Polyipシリーズ[ポリイソプレンポリオール、出光興産(株)製]、及びEPOLシリーズ[水添ポリイソプレンポリオール、出光興産(株)製]等が挙げられる。
1.1.1.1.2.2.ジオール(B)
カルボキシル基及び/又はカルボキシレートアニオン基を有するジオール(B)としては、特に制限されないが、例えば、カルボキシル基を1つ有するジオール(b1)、カルボキシル基を2つ以上有するジオール(b2)並び上記ジオールを後述の中和剤で中和した塩が挙げられる。
カルボキシル基を1つ有するジオール(b1)としては、特に制限されないが、例えば、2,2’-ジメチロールプロピオン酸、2,2’-ジメチロールブタン酸、2,2’-ジメチロール酪酸、及び2,2’-ジメチロール吉草酸等が挙げられる。
また、カルボキシル基を2つ以上有するジオール(b2)としては、特に制限されないが、例えば、酒石酸等が挙げられる。
ジオール(b1)及び(b2)の中和剤としては、特に制限されないが、例えば、アンモニア、炭素数1~20のアミン化合物及びアルカリ金属水酸化物(水酸化ナトリウム、水酸化カリウム及び水酸化リチウム等)が挙げられる。
ここで、炭素数1~20のアミン化合物としては、特に制限されないが、例えば、モノメチルアミン、モノエチルアミン、モノブチルアミン、モノエタノールアミン及び2-アミノ-2-メチル-1-プロパノール等の1 級アミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジブチルアミン、ジエタノールアミン及びN-メチルジエタノールアミン等の2 級アミン、並びにトリメチルアミン、トリエチルアミン、ジメチルエチルアミン及びトリエタノールアミン等の3級アミンが挙げられる。
これらのうち、生成する複合樹脂分散体の乾燥性及び得られる皮膜の耐水性の観点から好ましいものは、25℃における蒸気圧が低いアミン化合物であり、より好ましくはアンモニア、モノメチルアミン、モノエチルアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、トリメチル、トリエチルアミン及びジメチルエチルアミンである。
上記カルボキシル基及び/又はカルボキシレートアニオン基を有するジオール(B)のうち好ましくは、カルボキシル基を1つ有するジオール(b1)及び(b1)を中和剤で中和した塩であり、より好ましくは、2,2’-ジメチロールプロピオン酸、2,2’-ジメチロールブタン酸、2,2’-ジメチロールプロピオン酸を中和剤で中和した塩及び2,2’-ジメチロールブタン酸を中和剤で中和した塩である。
ポリウレタン樹脂(U)中のカルボキシル基及び/又はカルボキシレートアニオン基を有するジオール(B)の重量割合は、インクの分散安定性とインク粘度の観点から、(U)の重量を基準として3.5~11.0重量%であることが好ましく、より好ましくは3.5~9.0重量%であり、さらに好ましくは3.5~7.0重量%である。
ポリオール成分のうち低分子ポリオール(C)以外のポリオール成分の数平均分子量(Mn)は、ポリウレタン樹脂(U)の機械物性の観点から、好ましくは300以上、更に好ましくは300~10,000、特に好ましくは500~6,000である。尚、本実施形態におけるポリオールのMnはポリエチレングリコールを標準としてゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によって測定されるものである。但し、低分子ポリオールのMnは化学式からの計算値である。
ポリオール成分のうち低分子ポリオール(C)の数平均分子量(Mn)は、ポリウレタン樹脂(U)の機械物性の観点から、好ましくは18~300、更に好ましくは30~300、特に好ましくは50~300である。
本実施形態におけるポリオール成分の数平均分子量(Mn)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより、例えば以下の条件で測定することができる。
装置 :「Waters Alliance 2695」[Waters社製]
カラム :「Guardcolumn Super H-L」(1本)、「TSKgel SuperH2000、TSKgel SuperH3000、TSKgel SuperH4000(いずれも東ソー株式会社製)を各1本連結したもの」
試料溶液 :0.25重量%のテトラヒドロフラン溶液
溶液注入量:10μl
流量 :0.6ml/分
測定温度 :40℃
検出装置 :屈折率検出器
基準物質 :標準ポリエチレングリコール
1.1.1.1.2.3.低分子ポリオール(C)
低分子ポリオール(C)としては、特に制限されないが、例えば、炭素数2~20の多価アルコールが挙げられる。炭素数2~20の多価アルコールとしては上記と同様のものが挙げられる。
1.1.1.2.ポリイソシアネート成分
本実施形態におけるウレタン樹脂(U)のポリイソシアネート成分としては、特に制限されないが、例えば、2個以上のイソシアネート基を有する炭素数8~26の芳香族ポリイソシアネート、炭素数4~22の脂肪族ポリイソシアネート、炭素数8~18の脂環式ポリイソシアネート、炭素数10~18の芳香脂肪族ポリイソシアネート及びこれらのポリイソシアネートの変性物等が挙げられる。ポリイソシアネート成分は1種を単独で用いても2種以上を併用してもよい。
炭素数8~26の芳香族ポリイソシアネートとしては、特に制限されないが、例えば、1,3-又は1,4-フェニレンジイソシアネート、2,4-又は2,6-トリレンジイソシアネート(以下、トリレンジイソシアネートをTDIと略記)、粗製TDI、4,4’-又は2,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート(以下、ジフェニルメタンジイソシアネートをMDIと略記)、粗製MDI、ポリアリールポリイソシアネート、4,4’-ジイソシアナトビフェニル、3,3’-ジメチル-4,4’-ジイソシアナトビフェニル、3,3’-ジメチル-4,4’-ジイソシアナトジフェニルメタン、1,5-ナフタレンジイソシアネート、4,4’,4”-トリフェニルメタントリイソシアネート及びm-又はp-イソシアナトフェニルスルホニルイソシアネートが挙げられる。
炭素数4~22の脂肪族ポリイソシアネートとしては、特に制限されないが、例えば、エチレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート(以下、HDIと略記)、ドデカメチレンジイソシアネート、1,6,11-ウンデカントリイソシアネート、2,2,4-トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、2,6-ジイソシアナトメチルカプロエート、ビス(2-イソシアナトエチル)フマレート、ビス(2-イソシアナトエチル)カーボネート及び2-イソシアナトエチル-2,6-ジイソシアナトヘキサノエートが挙げられる。
炭素数8~18の脂環式ポリイソシアネートとしては、特に制限されないが、例えば、イソホロンジイソシアネート(以下、IPDIと略記)、4,4’-ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(以下、水添MDIと略記)、シクロヘキシレンジイソシアネート、メチルシクロヘキシレンジイソシアネート、ビス(2-イソシアナトエチル)-4-シクロヘキセン-1,2-ジカルボキシレート及び2,5-又は2,6-ノルボルナンジイソシアネートが挙げられる。4,4’-ジシクロヘキシルメタンジイソシアネートは、メチレンビス4,4’-シクロヘキシレン-ジイソシアネートともいう。
炭素数10~18の芳香脂肪族ポリイソシアネートとしては、特に制限されないが、例えば、m-又はp-キシリレンジイソシアネート及びα,α,α’,α’-テトラメチルキシリレンジイソシアネートが挙げられる。
上記ポリイソシアネート成分のうち、ポリウレタン樹脂(U)の密着性の観点から、好ましいのは炭素数8~18の脂環式ポリイソシアネートであり、より好ましくはIPDIである。
ポリウレタン樹脂(U)中のイソホロンジイソシアネートの重量割合は、記録媒体、特にはOPPフィルムとの密着性および耐ブロッキング性の観点から、ポリウレタン樹脂(U)の重量を基準として、15~70重量%であり、好ましくは18~40重量%であり、さらに好ましくは18~30重量%である。
ポリイソシアネートの変性物としては、特に制限されないが、例えば、上記ポリイソシアネートの変性物(ウレタン基、カルボジイミド基、アロハネート基、ウレア基、ビウレット基、ウレトジオン基、ウレトイミン基、イソシアヌレート基又はオキサゾリドン基含有変性物等;遊離イソシアネート基含有量が8~33重量%、好ましくは10~30重量%、特に12~29重量%のもの)、例えば変性MDI(ウレタン変性MDI、カルボジイミド変性MDI及びトリヒドロカルビルホスフェート変性MDI等)、ウレタン変性TDI、ビウレット変性HDI、イソシアヌレート変性HDI及びイソシアヌレート変性IPDI等のポリイソシアネートの変性物が挙げられる。
1.1.1.3.鎖伸長剤及び反応停止剤
上記ポリオール成分とポリイソシアネート成分とを反応させてポリウレタン樹脂(U)を得る際に、分子量の制御を目的として鎖伸長剤及び反応停止剤を使用してもよい。
鎖伸長剤としては、特に制限されないが、例えば、水、炭素数2~36の脂肪族ポリアミン[エチレンジアミン及びヘキサメチレンジアミン等のアルキレンジアミン;ジエチレントリアミン、ジプロピレントリアミン、ジヘキシレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミ、ペンタエチエレンヘキサミン及びヘキサエチレンヘプタミン等のポリ(n=2~6)アルキレン(炭素数2~6)ポリ(n=3~7)アミン等]、炭素数6~20の脂環式ポリアミン(1,3-又は1,4-ジアミノシクロヘキサン、4,4’-又は2,4’-ジシクロヘキシルメタンジアミン及びイソホロンジアミン等)、炭素数6~20の芳香族ポリアミン(1,3-又は1,4-フェニレンジアミン、2,4-又は2,6-トリレンジアミン、4,4’-又は2,4’-メチレンビスアニリン等)、炭素数3~20の複素環式ポリアミン(2,4-ジアミノ-1,3,5-トリアジン、ピペラジン及びN-アミノエチルピペラジン等)、ヒドラジン又はその誘導体(二塩基酸ジヒドラジド例えばアジピン酸ジヒドラジド等)及び炭素数2~20のアミノアルコール(例えばエタノールアミン、ジエタノールアミン、2-アミノ-2-メチルプロパノール及びトリエタノールアミン)等が挙げられる。鎖伸長剤は1種を単独で用いても2種以上を併用してもよい。
反応停止剤としては、特に制限されないが、例えば、炭素数1~20のモノアルコール(メタノール、エタノール、ブタノール、オクタノール、デカノール、ドデシルアルコール、ミリスチルアルコール、セチルアルコール及びステアリルアルコール等)、炭素数1~20のモノアミン(モノメチルアミン、モノエチルアミン、モノブチルアミン、ジブチルアミン及びモノオクチルアミン等のモノ又はジアルキルアミン並びにモノエタノールアミン、ジエタノールアミン及びジイソプロパノールアミン等のモノ又はジアルカノールアミン等)が挙げられる。反応停止剤は1種を単独で用いても2種以上を併用してもよい。
ポリオール成分とポリイソシアネート成分との反応比率は、水酸基とイソシアネート基の当量比{[OH]/[NCO]}として、好ましくは2/1~1/2であり、より好ましくは1.5/1~1/1.3、さらに好ましくは1.4/1~1/1.2である。上記水酸基は、ポリオール成分由来の水酸基である。
1.1.1.4.酸価
本実施形態におけるポリウレタン樹脂(U)の酸価は、インクの分散安定性、印刷インクの粘度および乾燥した樹脂皮膜の耐水性の観点から、15~40mgKOH/gであり、好ましくは15~30mgKOH/gである。酸価が15mgKOH/g以上であれば、ポリウレタン樹脂(U)の水系インク中での分散安定性が良好であり、高温でも目詰まりを起こしにくい。一方、酸価が30mgKOH/g以下であれば、ポリウレタン樹脂が水で膨潤しにくく、インク組成物が増粘しにくい。さらに、得られる記録物の耐水性を良好に保つことができる。
ポリウレタン樹脂(U)の酸価は、例えば、カルボキシル基含有グリコール(ジメチロールプロピオン酸等の酸基含有ポリオール)に由来する骨格の含有量を調節することにより変化させることができる。本実施形態に係るインクジェットインク組成物が水系のインクである場合には、水により容易に分散できるように、カルボキシル基含有グリコールで、カルボキシル基を有するポリウレタン樹脂とすることが好ましい。
ポリウレタン樹脂(U)の酸価はJIS K 0070:1992記載の方法(電位差滴定法)により測定することができる。酸価は、京都電子工業社(Kyoto Electronics Manufacturing Co. Ltd.)製のAT610(製品名)を用いて測定を行い、以下の数式に数値をあてはめて算出する。
酸価(mg/g)=(EP1-BL1)×FA1×C1×K1/SIZE
(上記の数式中、EP1は滴定量(mL)、BL1はブランク値(0.0mL)、FA1は滴定液のファクター(1.00)、C1は濃度換算値(5.611mg/mL)(0.1mo1/L KOH 1mLの水酸化カリウム相当量)、K1は係数(1)、SIZEは試料採取量(g)をそれぞれ表す。)
そして、電位差を利用したコロイド滴定により、テトラヒドロフランに溶解させたポリウレタン樹脂について、酸価を測定することができる。このときの滴定試薬としては、水酸化ナトリウムのエタノール溶液を用いることができる。
1.1.1.5.数平均分子量
本実施形態におけるポリウレタン樹脂(U)の数平均分子量(Mn)は、ポリウレタン(U)の耐ブロッキング性及び密着性の観点から、好ましくは1万~100万である。
ポリウレタン樹脂(U)の数平均分子量(Mn)は、上記ポリオール成分の数平均分子量(Mn)と同様の方法により測定することができる。
1.1.2.ブロッキング防止剤(E)
本実施形態におけるインクジェットインク組成物用ブロッキング防止剤(E)とは、インクジェットインク組成物で印字された先の印刷物の表面と次に印字された印刷物の印字されていない裏面が重なったとき、または印刷物をロール状に巻き取った状態で保管したときに印刷した文字や画像が印字されていない裏面に貼りついてしまうトラブルを防止することを目的にインクジェットインク組成物に添加させる添加剤であり、インク塗膜表面を粗くすることで接触面積を小さくする、またはインク塗膜表面に移行することで表面に保護層を形成する機能を有する添加剤のことである。
インクジェットインク組成物用ブロッキング防止剤(E)としては、特に制限されないが、例えば、ポリオレフィンワックス、天然ワックス、炭素数30~50の脂肪族アルコール、炭素数30~50の脂肪酸、フッ素系化合物、シリコーン系化合物、脂肪族アミド及びポリオキシエチレン化合物などが挙げられる。
ポリオレフィンワックスとしては、特に制限されないが、例えば、オレフィン(例えばエチレン、プロピレン、1-ブテン、イソブチレン、1-ヘキセン、1-ドデセン、1-オクタデセン及びこれらの混合物等)の(共)重合体[(共)重合により得られるもの及び熱減成型ポリオレフィンを含む]、オレフィンの(共)重合体の酸素及び/又はオゾンによる酸化物、オレフィンの(共)重合体のマレイン酸変性物[例えばマレイン酸及びその誘導体(無水マレイン酸、マレイン酸モノメチル、マレイン酸モノブチル及びマレイン酸ジメチル等)変性物]、オレフィンと不飽和カルボン酸[(メタ)アクリル酸、イタコン酸及び無水マレイン酸等]及び/又は不飽和カルボン酸アルキルエステル[(メタ)アクリル酸アルキル(アルキルの炭素数1~18)エステル及びマレイン酸アルキル(アルキルの炭素数1~18)エステル等]等との共重合体、及びサゾールワックス等が挙げられる。
天然ワックスとしては、特に制限されないが、例えば、カルナウバワックス、モンタンワックス、パラフィンワックス及びライスワックス等が挙げられる。
炭素数30~50の脂肪族アルコールとしては、特に制限されないが、例えば、トリアコンタノール等が挙げられる。
炭素数30~50の脂肪酸としては、特に制限されないが、例えば、トリアコンタンカルボン酸等が挙げられる。
フッ素系化合物としては、特に制限されないが、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン-パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、テトラフルオロエチレン-ヘキサフルオロプロピレン共重合体、テトラフルオロエチレン-エチレン共重合体及びポリビニリデンフルオライド等が挙げられる。
シリコーン系化合物としては、特に制限されないが、例えば、レシチン、シリコーンオイル、シリコーンワックス等が挙げられ、シリコーンオイルとしては、鎖状シリコーンオイル、環状シリコーンオイル、変性シリコーンオイルが挙げられる。
鎖状シリコーンオイルとしては、特に制限されないが、例えば、テトラデカメチルヘキサシロキサン、ヘキサデカメチルヘプタシロキサン、ドコサメチルデカシロキサン等の直鎖ジメチルシリコーンオイル、メチルトリス(トリメチルシロキシ)シラン、テトラキス(トリメチルシロキシ)シラン等の分岐ジメチルシリコーンオイル等が挙げられる。
環状シリコーンオイルとしては、特に制限されないが、例えば、デカメチルシクロペンタシロキサン、ドデカメチルシクロヘキサシロキサン、ヘキサデカメチルシクロオクタシロキサン、オクタデカメチルシクロノナシロキサン等が挙げられる。
変性シリコーンオイルとしては、特に制限されないが、例えば、アルキル変性シリコーン、フェニル変性シリコーンやアラルキル変性シリコーン等のアリール変性シリコーン、カルボン酸エステル変性シリコーン、アルキレン変性シリコーン、ポリエーテル変性シリコーン等が挙げられる。
脂肪族アミドとしては、特に制限されないが、例えば、飽和脂肪酸モノアミドとしてラウリン酸アミド及びステアリン酸アミド等が挙げられ、不飽和脂肪酸モノアミドとしてオレイン酸アミド等、飽和脂肪酸ビスアミドとして、メチレンビスステアリン酸アミド、エチレンビスカプリン酸アミド等、不飽和脂肪酸ビスアミドとして、エチレンビスオレイン酸アミド、ヘキサメチレンビスオレイン酸アミド等、置換アミドとしてN-ステアリルステアリン酸アミド、N-オレイルオレイン酸アミド等、芳香族ビスアミド類として、メチロールステアリン酸アミド類、メチロールベヘン酸アミド等のメチロールアミド類、N,N-ジステアリルイソフタール酸アミド、メタキシリレンビスステアリン酸アミド等、分岐型アミドとして、N,N'-2-ヒドロキシエチルステアリン酸アミド、N,N'-エチレンビスオレイン酸アミド等)、アルカノールアミドとしてヤシ油脂肪酸モノエタノールアミド及びラウリン酸モノエタノールアミド等が挙げられる。
ポリオキシエチレン化合物としては、特に制限されないが、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルケニルエーテル、ポリオキシエチレンモノ脂肪酸エステル及びポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル等が挙げられる。
ポリオキシエチレンアルキルエーテルとしては、特に制限されないが、例えば、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンミリスチルエーテル、ポリオキシエチレンセチルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンベヘニルエーテル等が挙げられる。
ポリオキシエチレンアルケニルエーテルとしては、ポリオキシエチレンテトラデセニルエーテル、ポリオキシエチレンヘキサデセニルエーテル及びポリオキシエチレンオクタデセニルエーテル等が挙げられる。
ポリオキシエチレンモノ脂肪酸エステルとしては、特に制限されないが、例えば、ポリオキシエチレンモノラウレート、ポリオキシエチレンモノミリステート、ポリオキシエチレンモノパルミテート及びポリオキシエチレンモノステアレート等が挙げられる。
ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステルとしては、特に制限されないが、例えば、ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノパルミテート、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノオレエート、ポリオキシエチレンソルビタンモノイソステアレート、ポリオキシエチレンソルビタンジステアレート及びポリオキシエチレンソルビタントリステアレート等が挙げられる。
インクジェットインク組成物用ブロッキング防止剤(E)としては、耐ブロッキング性およびポリウレタン樹脂との相溶性の観点からシリコーン系化合物、脂肪族アミド及びポリオキシエチレン化合物が好ましく、より好ましくは、シリコーンオイル、ポリオキシエチレンアルキルエーテルであり、さらに好ましくはシリコーンオイルであり、特に好ましくは変性シリコーンオイルであり、最も好ましくはポリエーテル変性シリコーンである。
本実施形態におけるインクジェットインク組成物用ブロッキング防止剤(E)は、耐ブロッキング性と記録媒体との密着性の観点からインクジェットインク組成物用ブロッキング防止剤(E)をポリウレタン樹脂(U)の重量を基準として0.1~10重量%含有する。好ましくは0.5~5重量%であり、さらに好ましくは0.5~3重量%である。
1.1.3.体積平均分子量(Dv)
複合樹脂分散体の光散乱測定法による体積平均粒子径(Dv)は、好ましくは10~80nmであり、更に好ましくは20~60nmである。体積平均粒子径(Dv)が10nm以上であるとインクの粘度が適正でありハンドリング性が良好であり、80nm以下であると分散安定性が良好である。
複合樹脂分散体の体積平均粒子径(Dv)は、カルボキシル基及び/又はカルボキシレートアニオン基の含有量、中和剤や後述する分散剤量並びに分散工程で使用する分散機の種類及び分散条件によって制御することができる。体積平均粒子径(Dv)は、光散乱粒度分布測定装置[堀場製作所(株)製「LA950 V2」]で測定することができる。
1.1.4.分散剤(H)
本実施形態のインクジェットインク組成物は、インクから得られる乾燥皮膜の耐水性の観点から、分散剤(H)を用いない自己乳化型の水性分散体とすることが好ましい。
複合樹脂粒子を水性媒体に分散させる場合の分散剤(H)としては、非イオン性界面活性剤(h1)、アニオン性界面活性剤(h2)、カチオン性界面活性剤(h3)、両性界面活性剤(h4)及びその他の乳化分散剤(h5)が挙げられる。(H)は1種を単独で用いても2種以上を併用してもよい。
非イオン性界面活性剤(h1)としては、特に制限されないが、例えば、アルキレンオキシ付加型非イオン性界面活性剤及び多価アルコール型非イオン性界面活性剤が挙げられる。アルキレンオキシ付加型としては、炭素数10~20の脂肪族アルコールのエチレンオキシ付加物、フェノールのエチレンオキシ付加物、ノニルフェノールのエチレンオキシ付加物、炭素数8~22のアルキルアミンのエチレンオキシ付加物及びポリオキシプロピレングリコールのエチレンオキシ付加物等が挙げられる。また、多価アルコール型としては、多価(3~8価又はそれ以上)アルコール(炭素数2~30)の脂肪酸(炭素数8~24)エステル(例えばグリセリンモノステアレート、グリセリンモノオレエート、ソルビタンモノラウレート及びソルビタンモノオレエート等)及びアルキル(炭素数4~24)ポリ(重合度1~10)グリコシド等が挙げられる。
アニオン性界面活性剤(h2)としては、特に制限されないが、例えば、炭素数8~24の炭化水素基を有するエーテルカルボン酸又はその塩[ラウリルエーテル酢酸ナトリウム及び(ポリ)オキシエチレン(付加モル数1~100)ラウリルエーテル酢酸ナトリウム等];炭素数8~24の炭化水素基を有する硫酸エステル又はエーテル硫酸エステル及びそれらの塩[ラウリル硫酸ナトリウム、(ポリ)オキシエチレン(付加モル数1~100)ラウリル硫酸ナトリウム、(ポリ)オキシエチレン(付加モル数1~100)ラウリル硫酸トリエタノールアミン及び(ポリ)オキシエチレン(付加モル数1~100)ヤシ油脂肪酸モノエタノールアミド硫酸ナトリウム等];炭素数8~24の炭化水素基を有するスルホン酸塩[ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム等];炭素数8~24の炭化水素基を1個又は2個有するスルホコハク酸塩;炭素数8~24の炭化水素基を有するリン酸エステル又はエーテルリン酸エステル及びそれらの塩[ラウリルリン酸ナトリウム及び(ポリ)オキシエチレン(付加モル数1~100)ラウリルエーテルリン酸ナトリウム等];炭素数8~24の炭化水素基を有する脂肪酸塩[ラウリン酸ナトリウム及びラウリン酸トリエタノールアミン等];並びに炭素数8~24の炭化水素基を有するアシル化アミノ酸塩[ヤシ油脂肪酸メチルタウリンナトリウム、ヤシ油脂肪酸サルコシンナトリウム、ヤシ油脂肪酸サルコシントリエタノールアミン、N-ヤシ油脂肪酸アシル-L-グルタミン酸トリエタノールアミン、N-ヤシ油脂肪酸アシル-L-グルタミン酸ナトリウム及びラウロイルメチル-β-アラニンナトリウム等]が挙げられる。
カチオン性界面活性剤(h3)としては、特に制限されないが、例えば、第4級アンモニウム塩型[塩化ステアリルトリメチルアンモニウム、塩化ベヘニルトリメチルアンモニウム、塩化ジステアリルジメチルアンモニウム及びエチル硫酸ラノリン脂肪酸アミノプロピルエチルジメチルアンモニウム等]並びにアミン塩型[ステアリン酸ジエチルアミノエチルアミド乳酸塩、ジラウリルアミン塩酸塩及びオレイルアミン乳酸塩等]が挙げられる。
両性界面活性剤(h4)としては、特に制限されないが、例えば、ベタイン型両性界面活性剤[ヤシ油脂肪酸アミドプロピルジメチルアミノ酢酸ベタイン、ラウリルジメチルアミノ酢酸ベタイン、2-アルキル-N-カルボキシメチル-N-ヒドロキシエチルイミダゾリニウムベタイン、ラウリルヒドロキシスルホベタイン及びラウロイルアミドエチルヒドロキシエチルカルボキシメチルベタインヒドロキシプロピルリン酸ナトリウム等]並びにアミノ酸型両性界面活性剤[β-ラウリルアミノプロピオン酸ナトリウム等]が挙げられる。
その他の乳化分散剤(h5)としては、特に制限されないが、例えば、ポリビニルアルコール、デンプン及びその誘導体、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース及びヒドロキシエチルセルロース等のセルロース誘導体並びにポリアクリル酸ソーダ等のカルボキシル基含有(共)重合体及び米国特許第5906704号明細書に記載のウレタン基又はエステル基を有する乳化分散剤[例えばポリカプロラクトンポリオールとポリエーテルジオールをポリイソシアネートで連結させたもの]等が挙げられる。
分散剤(H)は、複合樹脂粒子の水分散工程前、水分散工程中又は水分散後のいずれの時期に添加してもよいが、複合樹脂粒子の分散性及び水性分散体の安定性の観点から、水分散工程前又は水分散工程中に添加することが好ましい。
1.1.5.複合樹脂分散体の製造方法
本実施形態の複合樹脂分散体を製造する方法としては、例えば、以下の[1]~[8]の方法等が挙げられる。
[1]ポリオール成分、ポリイソシアネート成分、必要により鎖伸長剤及び反応停止剤を、インクジェットインク組成物用ブロッキング防止剤(E)の存在下で一段又は多段で反応させてポリウレタン樹脂(U)を製造し、必要によりカルボキシル基を中和剤により塩として、水性媒体に分散させる方法。
[2]ポリオール成分、ポリイソシアネート成分、必要により鎖伸長剤及び反応停止剤を、インクジェットインク組成物用ブロッキング防止剤(E)及び有機溶剤(S)の存在下で一段又は多段で反応させてポリウレタン樹脂(U)を製造し、必要によりカルボキシル基を中和剤により塩として、水性媒体に分散させた後に、有機溶剤(S)を留去する方法。
[3]ポリオール成分、ポリイソシアネート成分、必要により鎖伸長剤及び反応停止剤を、一段又は多段で反応させてポリウレタン樹脂(U)を製造し、インクジェットインク組成物用ブロッキング防止剤(E)を添加した後、必要によりカルボキシル基を中和剤により塩として、水性媒体に分散させる方法。
[4]ポリオール成分、ポリイソシアネート成分、必要により鎖伸長剤及び反応停止剤を、有機溶剤(S)の存在下で一段又は多段で反応させてポリウレタン樹脂(U)を製造し、つぎにインクジェットインク組成物用ブロッキング防止剤(E)を添加し、必要によりカルボキシル基を中和剤により塩として、水性媒体に分散させた後に、必要により有機溶剤(S)を留去する方法。
[5]ポリオール成分とポリイソシアネート成分とを、インクジェットインク組成物用ブロッキング防止剤(E)の存在下で一段又は多段で反応させてイソシアネート基を有するウレタンプレポリマー(P)を製造し、必要によりプレポリマー(P)中のカルボキシル基を中和剤により塩として水性媒体に分散させて、鎖伸長剤及び/又は反応停止剤とプレポリマー(P)中のイソシアネート基とを反応させる方法。
[6]ポリオール成分とポリイソシアネート成分とを、インクジェットインク組成物用ブロッキング防止剤(E)及び有機溶剤(S)の存在下で一段又は多段で反応させてイソシアネート基を有するウレタンプレポリマー(P)を製造し、必要によりプレポリマー(P)中のカルボキシル基を中和剤により塩として水性媒体に分散させて、鎖伸長剤及び/又は反応停止剤とプレポリマー(P)中のイソシアネート基とを反応させた後に、必要により有機溶剤(S)を留去する方法。
[7]ポリオール成分とポリイソシアネート成分とを、一段又は多段で反応させてイソシアネート基を有するウレタンプレポリマー(P)を製造し、インクジェットインク組成物用ブロッキング防止剤(E)を添加した後、必要によりプレポリマー(P)中のカルボキシル基を中和剤により塩として水性媒体に分散させて、鎖伸長剤及び/又は反応停止剤とプレポリマー(P)中のイソシアネート基とを反応させる方法。
[8]ポリオール成分とポリイソシアネート成分とを、有機溶剤(S)の存在下で一段又は多段で反応させてイソシアネート基を有するウレタンプレポリマー(P)を製造し、つぎにインクジェットインク組成物用ブロッキング防止剤(E)を添加し、必要によりプレポリマー(P)中のカルボキシル基を中和剤により塩として水性媒体に分散させて、鎖伸長剤及び/又は反応停止剤とプレポリマー(P)中のイソシアネート基とを反応させた後に、必要により有機溶剤(S)を留去する方法。
[1]~[8]の方法の内、複合樹脂粒子の分散安定性及び乾燥皮膜の機械強度の観点から好ましいのは[5]~[8]の方法であり、インクジェットインク組成物用ブロッキング防止剤を水性媒体に分散させる前にウレタンプレポリマーと混合する[7]~[8]の方法がより好ましい。
[1]~[4]の方法におけるポリウレタン樹脂(U)及び[5]~[8]の方法におけるウレタンプレポリマー(P)を製造する際の反応温度は、副反応抑制の観点から、60~120℃が好ましく、更に好ましくは60~110℃であり、特に好ましくは60~100℃である。製造時間は、使用する設備により適宜選択することができるが、一般的に1分~100時間が好ましく、更に好ましくは3分~30時間であり、特に好ましくは5分~20時間である。
有機溶剤(S)は、イソシアネート基と実質的に非反応性の溶剤から選ばれ、例えばケトン系溶剤(例えばアセトン及びメチルエチルケトン)、エステル系溶剤[例えば酢酸エチル、ニ塩基酸エステル(DBE)]、エーテル系溶剤(例えばテトラヒドロフラン)、アミド系溶剤(例えばN,N-ジメチルホルムアミド及びN-メチルピロリドン)及び芳香族炭化水素系溶剤(例えばトルエン)等が挙げられる。これらの有機溶剤(S)は1種を単独で用いても2種以上を併用してもよい。
また、本実施形態における水性媒体とは、水又は水と有機溶剤(S)との混合物を意味する。
有機溶剤(S)として好ましいのは、沸点が100℃未満の有機溶剤であり、例えばアセトン、メチルエチルケトン、酢酸エチル及びテトラヒドロフラン等が挙げられる。沸点が100℃以上の有機溶剤を使用すると、水性媒体から有機溶剤のみを完全に除去することが困難になり、水性分散体中に残存し、乾燥時に有機溶剤が発生するため好ましくない。また、有機溶剤が皮膜中に残存しやすくなり、皮膜の機械物性が経時的に変化するため好ましくない。
インク組成物における有機溶剤(S)の含有量は、臭気、経時安定性、環境負荷及び安全性の観点からは、インクの重量に基づいて、1重量%以下であることが好ましく、更に好ましくは0.8重量%以下、特に好ましくは0.5重量%以下である。
上記[1]~[8]の方法におけるウレタン化反応では、反応を促進させるため、必要により公知のウレタン化触媒等を使用することができる。ウレタン化触媒の添加量は、ポリウレタン樹脂(U)又はプレポリマー(P)の重量に基づき、好ましくは0.001~3重量%、更に好ましくは0.005~2重量%、特に好ましくは0.01~1重量%である。
ウレタン化触媒としては、金属触媒[錫系触媒(トリメチルチンラウレート、トリメチルチンヒドロキサイド、ジメチルチンジラウレート、ジブチルチンジアセテート、ジブチルチンジラウレート、スタナスオクトエート及びジブチルチンマレエート等)、鉛系触媒(オレイン酸鉛、2-エチルヘキサン酸鉛、ナフテン酸鉛及びオクテン酸鉛等)、コバルト系触媒(ナフテン酸コバルト等)、ビスマス系触媒{ビスマストリス(2-エチルヘキサノエート等}及び水銀系触媒(フェニル水銀プロピオン酸塩等)等]、アミン触媒[トリエチレンジアミン、テトラメチルエチレンジアミン、テトラメチルヘキシレンジアミン、ジアザビシクロアルケン{1,8-ジアザビシクロ[5.4.0]-7-ウンデセン}等;ジアルキルアミノアルキルアミン{ジメチルアミノエチルアミン、ジメチルアミノプロピルアミン、ジエチルアミノプロピルアミン、ジブチルアミノエチルアミン、ジメチルアミノオクチルアミン及びジプロピルアミノプロピルアミン等]又は複素環式アミノアルキルアミン[2-(1-アジリジニル)エチルアミン及び4-(1-ピペリジニル)-2-ヘキシルアミン等]の炭酸塩又は有機酸塩(ギ酸塩等)等;N-メチルモルホリン、N-エチルモルホリン、トリエチルアミン、ジエチルエタノールアミン及びジメチルエタノールアミン等]並びにこれらの2種以上の混合物が挙げられる。
上記[1]~[4]の方法におけるポリウレタン樹脂(U)とインクジェットインク組成物用ブロッキング防止剤(E)との混合物又はその有機溶剤溶液、上記[5]~[8]の方法におけるウレタンプレポリマー(P)とインクジェットインク組成物用ブロッキング防止剤(E)との混合物又はその有機溶剤溶液を水中に分散する装置としては特に制限されないが、回転式分散混合装置、超音波式分散機又は混練機を用いることが好ましく、なかでも分散能力が特に優れる回転式分散混合装置が更に好ましい。
回転式分散混合装置としては、例えばマックスブレンドやヘリカル翼等の一般的な攪拌羽を有する混合装置、TKホモミキサー[プライミクス(株)製]、クレアミックス[エムテクニック(株)製]、フィルミックス[プライミクス(株)製]、ウルトラターラックス[IKA(株)製]、エバラマイルダー[荏原製作所(株)製]、キャビトロン(ユーロテック社製)及びバイオミキサー[日本精機(株)製]等が例表される。
1.2.インク組成物の固形分濃度
インク組成物の固形分濃度(揮発性成分以外の成分の含有量)は、インクの取り扱い易さの観点から、好ましくは20~65重量%、更に好ましくは25~55重量%である。固形分濃度は、水性分散体約1gをペトリ皿上にうすく伸ばし、精秤した後、循環式定温乾燥機を用いて130℃で、45分間加熱した後の重量を精秤し、加熱前の重量に対する加熱後の残存重量の割合(百分率)を計算することにより得ることができる。
1.3.インク組成物の粘度
インクの25℃での粘度は、ハンドリング性の観点から、好ましくは5,000mPa・s以下、更に好ましくは1,000mPa・s以下である。粘度はBL型粘度計を用いて測定することができる。
1.4.インク組成物のpH
インクの25℃でのpHは、分散安定性の観点から、好ましくは2~12、更に好ましくは4~10である。pHは、pH Meter M-12[堀場製作所(株)製]を用いて測定することができる。
1.5.記録媒体
本実施形態のインクジェットインク組成物を用いると記録媒体と密着性が良好となり好ましい。さらに、画像のラミネート強度および耐ブロッキング性の観点から軟包装印刷用インクジェットインク用として用いることが好ましい。軟包装印刷とは、柔軟性のある材料で構成されている包装材への印刷のことである。包装材としては、例えば、プラスチックフィルム,アルミ箔及び紙等の薄く柔軟な材料が挙げられ、単体又は複数を貼り合せたものを使用してもよい。軟包装印刷された包装材は、例えば、袋として食品や医薬品等へ利用される。
1.6.その他の成分
インクジェットインク組成物は、インク以外に色材、保湿剤、浸透剤、水、及びその他の添加剤を含有する。
1.6.1.顔料
本実施形態のインクジェットインク組成物は、色材として顔料を含有する。本実施形態のインクジェットインク組成物は、上述のポリウレタン樹脂(U)により、物理的に色材を記録媒体に定着できるため、用いる色材としては、顔料がより好ましい。係る顔料が記録媒体に付着されることにより、画像(記録物)が形成される。
顔料としては、特に制限されず、顔料種としては、カーボンブラック、炭酸カルシウム、酸化チタンなどの無機顔料、アゾ顔料、イソインドリノン顔料、ジケトピロロピロール顔料、フタロシアニン顔料、キナクリドン顔料、アントラキノン顔料などの有機顔料などを用いてもよい。
ブラック顔料としては、No.2300、No.900、MCF88、No.33、No.40、No.45、No.52、MA7、MA8、MA100、No.2200B等(以上、三菱化学株式会社製)、Raven 5750、Raven 5250、Raven 5000、Raven 3500、Raven 1255、Raven 700等(以上、コロンビアカーボン社製)、Rega1 400R、Rega1 330R、Rega1 660R、Mogul L、Monarch 700、Monarch 800、Monarch 880、Monarch 900、Monarch 1000、Monarch 1100、Monarch 1300、Monarch 1400等(以上、キャボット社製)、Color Black FW1、Color Black FW2、Color Black FW2V、Color Black FW18、Color Black FW200、Color B1ack S150、Color Black S160、Color Black S170、Printex 35、Printex U、Printex V、Printex 140U、Special Black 6、Special Black 5、Special Black 4A、Special Black 4(以上、デグッサ社製)等が挙げられる。
ホワイト顔料としては、C.I.ピグメントホワイト 1(塩基性炭酸鉛)、4(酸化亜鉛)、5(硫化亜鉛と硫酸バリウムの混合物)、6(酸化チタン),6:1(他の金属酸化物を含有する酸化チタン)、7(硫化亜鉛)、18(炭酸カルシウム),19(クレー)、20(雲母チタン)、21(硫酸バリウム)、22(天然硫酸バリウム)、23(グロスホワイト)、24(アルミナホワイト)、25(石膏)、26(酸化マグネシウム・酸化ケイ素)、27(シリカ)、28(無水ケイ酸カルシウム)等が挙げられる。
イエロー顔料としては、C.I.ピグメントイエロー 1、2、3、4、5、6、7、10、11、12、13、14、16、17、24、34、35、37、53、55、65、73、74、75、81、83、93、94、95、97、98、99、108、109、110、113、114、117、120、124、128、129、133、138、139、147、151、153、154、167、172、180等が挙げられる。
マゼンタ顔料としては、C.I.ピグメントレッド 1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、14、15、16、17、18、19、21、22、23、30、31、32、37、38、40、41、42、48(Ca)、48(Mn)、57(Ca)、57:1、88、112、114、122、123、144、146、149、150、166、168、170、171、175、176、177、178、179、184、185、187、202、209、219、224、245、及びC.I.ピグメントヴァイオレット19、23、32、33、36、38、43、50等が挙げられる。
シアン顔料としては、C.I.ピグメントブルー 1、2、3、15、15:1、15:2、15:3、15:34、15:4、16、18、22、25、60、65、66、及びC.I.バットブルー 4、60等が挙げられる。
ブラック、ホワイト、イエロー、マゼンタ及びシアン以外の顔料としては、例えば、C.I.ピグメントグリーン 7、10、及びC.I.ピグメントブラウン 3、5、25、26、及びC.I.ピグメントオレンジ 1、2、5、7、13、14、15、16、24、34、36、38、40、43、63等が挙げられる。
上記例示した顔料は、アニオン性基が直接又は他の原子団を介して粒子表面に結合してなる顔料(表面処理顔料)、及び、アニオン性官能基を有する樹脂で分散させた顔料の少なくとも一方として使用できる。
アニオン性基が直接又は他の原子団を介して粒子表面に結合してなる顔料としては、例えば、顔料粒子の表面にアニオン性基を含む官能基を結合させたものや、顔料粒子の表面にアニオン性樹脂を結合させたものが挙げられる。また、アニオン性官能基を有する樹脂で分散させた顔料としては、顔料粒子の表面にアニオン性樹脂を物理的に吸着させたものや、アニオン性樹脂で顔料を包含したものなどが挙げられる。
顔料粒子の表面にアニオン性基を含む官能基を結合させた自己分散顔料は、-COOM、-SO3M、-プロピレンオキシ3HM、-プロピレンオキシ32などのアニオン性基が、顔料粒子の表面に直接又は他の原子団を介して結合してなるものである。Mとしては、水素原子、リチウム、ナトリウム、カリウム、アンモニウム(NH4)、メチルアミン、エチルアミン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミンなどの有機アミンが挙げられる。また、他の原子団としては、炭素原子数1~12の直鎖又は分岐のアルキレン基、フェニレン基、ナフチレン基、アミド基、スルホニル基、アミノ基、カルボニル基、エステル基、エーテル基及びこれらの基を組み合わせた基などが挙げられる。
これらの自己分散顔料としては、公知の方法により酸化処理によりアニオン性基を顔料粒子の表面に結合させたものや、ジアゾカップリングなどアニオン性基を含む官能基を顔料粒子の表面に結合させたものが挙げられ、いずれも好適に用いることができる。顔料粒子の表面にアニオン性樹脂を結合させた自己分散顔料は、親水性ユニットとして、少なくともアニオン性基を有するユニットを有する樹脂が、顔料粒子の表面に直接又は他の原子団を介して結合してなるものである。
顔料粒子の表面にアニオン性樹脂を物理的に吸着させた樹脂分散顔料、及び、アニオン性樹脂で顔料を包含した樹脂分散顔料は、いずれも、樹脂分散剤を用いる分散方式である。樹脂分散剤としては、親水性基と疎水性基とを有する共重合体を用いる。
自己分散顔料や樹脂分散顔料に用いる樹脂分散剤としては、インクジェットインク組成物に使用可能な公知の樹脂をいずれも用いることができる。好適な樹脂分散剤としては、親水性基には少なくともアニオン性基が含まれることが好ましい。親水性基としては、(メタ)アクリル酸やその塩などの親水性単量体によるものが挙げられる。また、疎水性基としては、スチレンやその誘導体、ベンジル(メタ)アクリレートなどの芳香環を有するモノマー、(メタ)アクリル酸エステルなどの脂肪族基を有するモノマー、などの疎水性単量体による官能基などが挙げられる。
樹脂分散剤として用いる樹脂は、重量平均分子量が1,0000以上100,000以下、さらには3,0000以上80,000以下であるものや、酸価が50mgKOH/g以上150mgKOH/g以下であるものが好ましい。本実施形態においては、酸価が50mgKOH/g以上150mgKOH/g以下のスチレン-(メタ)アクリル系樹脂又は(メタ)アクリル系樹脂を分散剤として用いることがより好ましい。分散剤を用いる分散方式を利用する場合、樹脂分散剤/顔料の質量比率は、0.1倍以上10.0倍以下、さらには0.5倍以上5.0倍以下とすることが好ましい。
本実施形態のインクジェットインク組成物の付着対象が透明又は半透明なフィルムなどの記録媒体である場合には、顔料を用いる場合に、無機顔料(白色顔料)を用いると、定着性及び耐擦過性に優れた下地層(後述の第1層)を形成することができ、係る下地層により、背景の遮蔽性の良好な記録物を作成することができる。
これら例示した顔料は、複数種を用いてもよい。インクジェットインク組成物中の顔料(固形分)の合計の含有量は、使用する顔料種により異なるが、良好な発色性を得る観点から、インクジェットインク組成物の総質量を100質量%としたときに、0.1質量%以上15.0質量%以下であることが好ましく、1.0質量%以上10.0質量%以下であることがさらに好ましい。
なお、インクジェットインク組成物に調製する際には、あらかじめ顔料を分散させた顔料分散液を調製して、その顔料分散液をインクジェットインク組成物に添加してもよい。このような顔料分散液を得る方法としては、分散剤を使用せずに自己分散顔料を分散媒中に分散させる方法、ポリマー分散剤(樹脂分散剤)を使用して顔料を分散媒に分散させる方法、表面処理した顔料を分散媒に分散させる方法などがある。
顔料は1種を単独で用いても2種以上を併用してもよい。顔料の含有量は、インクジェットインク組成物の重量に基づいて、白インクの場合は好ましくは5重量%~30重量%、より好ましくは10重量%~20重量%である。黒インク、イエローインク、マゼンタインクまたはシアンインクの場合は、顔料の含有量は、1重量%~20重量%が好ましく、より好ましくは4重量%~10重量%である。
1.6.2.有機溶剤
有機溶剤としては、特に限定されないが、水に溶ける水溶性有機溶剤が好ましい。このような有機溶剤としては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ペンタメチレングリコール、トリメチレングリコール、2-ブテン-1、4-ジオール、2-エチル-1、3-ヘキサンジオール、2-メチル-2、4-ペンタンジオール、トリプロピレングリコール、Mnが2,000以下のポリエチレングリコール、1、3-プロピレングリコール、イソプロピレングリコール、イソブチレングリコール、グリセリン、メソエリスリトール、ペンタエリスリトール、2-ピロリドン、N-ヒドロキシエチル-2-ピロリドン、N-メチル-2-ピロリドン、N-エチル-2-ピロリドン、N-ヒドロキシメチル-2-ピロリドン、グリコールエーテル(エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、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エチルエーテル、ジエチレングリコールモノプロピルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノ-t-ブチルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、1-メチル-1-メトキシブタノール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル及びジプロピレングリコールモノブチルエーテル等)、3-メトキシ-N、N-ジメチルプロパンアミド、3-ブトキシ-N、N-ジメチルプロパンアミド、3-メトキシ-3-メチル-1-ブタノール(ソルフィット)及び炭素数4~8の脂肪族ジオール(1,2-ペンタンジオール及び1,2-ヘキサンジオール等の1,2-アルキルジオール並びに1,3-プロパンジオール、1,4-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、1,7-ヘプタンジオール及び1,8-オクタンジオール等の直鎖アルコール、1,3-ブタンジオール等の分岐鎖アルコール)等が挙げられる。
さらに、本実施形態において、前述のインクジェットインク組成物は、有機溶剤として、3-メトキシ-3-メチル-1-ブタノール、3-メトキシ-N、N-ジメチルプロパンアミドおよび3-ブトキシ-N、N-ジメチルプロパンアミドから選ばれた1種以上を含有することが好ましい。3-メトキシ-3-メチル-1-ブタノール、3-メトキシ-N、N-ジメチルプロパンアミドおよび3-ブトキシ-N、N-ジメチルプロパンアミドから選ばれた1種以上を含有するによって耐擦過性をさらに向上させることができる。
有機溶剤の含有量は、インク組成物の総量に対して、好ましくは5.0~20重量%であり、より好ましくは7.5~17.5重量%であり、さらに好ましくは10~15重量%である。
1.6.3.界面活性剤
界面活性剤としては、アセチレングリコール系界面活性剤、アセチレンアルコール系界面活性剤、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンドデシルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル等のエーテル系界面活性剤;ポリオキシエチレンオレイン酸、ポリオキシエチレンオレイン酸エステル、ポリオキシエチレンジステアリン酸エステル、ソルビタンラウレート、ソルビタンモノステアレート、ソルビタンモノオレエート、ソルビタンセスキオレート、ポリオキシエチレンモノオレエート及びポリオキシエチレンステアレート等のエステル系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤、フッ素アルキルエステル及びパーフルオロアルキルカルボン酸塩等のフッ素系界面活性剤等の界面活性剤が挙げられる。
界面活性剤は1種を単独で用いても2種以上を併用してもよい。
特に、本実施形態では必須成分として、ポリエーテル変性シリコーン系界面活性剤を用いる。さらに、アセチレングリコール系の界面活性剤と併用することで、特にポリプロピレンやポリエチレンテレフタレートなどの非吸収メディアでインクが適切に広がり、記録面の均一性や光沢性が向上する。
ポリエーテル変性シリコーン系界面活性剤としては、エチレンオキサイド及びプロピレンオキサイドから選ばれる少なくとも一種のアルキレンオキサイドの付加物であって、プロピレンオキサイドの付加モル数に対するエチレンオキサイドの付加モル数のモル比が、エチレンオキサイド/プロピレンオキサイド=80~100/20~0であることが好ましい。
ポリエーテル変性シリコーンが、シロキサン結合を有する主鎖とポリエーテル結合を有する側鎖とを有し、分子中における側鎖の含有量に対する主鎖の含有量の質量比が、主鎖/側鎖=10~90/90~10であることが好ましい。
ポリエーテル変性シリコーンが、25℃のおける動粘度が10~10,000mm2/sであることが好ましい。
ポリエーテル変性シリコーン系界面活性剤として、市販されているものを用いることができる。例えば、旭化成工業のBELSILシリーズのDMC6038、OW1500、SPG128VPなど、東レ・ダウコーニング社のDOWSILシリーズの501WAdditive、FZ-2104Fluid、FZ-2110、FZ-2123、FZ-2164,FZ-2191,FZ-5609Fluid、L-7001、L-7002、L-7604、OFX-0309Fluid、OFX-5211Fluid、SF8410Fluid、OFX-0193Fluid、SH-3746Fluid、SH-3771Fluid、SH-8400Fluid、SH-8700Fluid、Y-7006など、日信化学工業のシルフェイスシリーズのSAG001、SAG002、SAG003、SAG005、SAG008、SAG009、SAG010、SAG014、SAG-503A、SJM002、SJM003、ビックケミー・ジャパン社のBYK-017、BYK-018、BYK-019、BYK-021、BYK-023、BYK-024、BYK-025、BYK-028、BYK-044、BYK-093、BYK-094、BYK-1610、BYK-1615、BYK-1650、BYK-1730、BYK-1770、BYK-1798等が挙げられる。
ポリエーテル変性シリコーン系界面活性剤のHLBは、6以下であることが好ましく、より好ましくは1~6である。HLBが6以下であることにより、ポリエーテル変性シリコーン系界面活性剤の含有量が上記範囲内であることにより、間欠吐出安定性、連続印字安定性、がより向上する傾向にある。また、これに加えて、得られる記録物の耐ブロッキング性及びラミネート剥離強度がより向上する傾向にある。なお、HLB(Hydrophile - Lipophile Balance)値は、グリフィン法で定義される。)
HLB値が6以下であるポリエーテル変性シリコーン系界面活性剤としては、特に限定されないが、例えば、市販品として、ビックケミー・ジャパン社のBYK-017、BYK-018、BYK-019、BYK-021、BYK-023、BYK-024、BYK-025、BYK-028、BYK-044、BYK-093、BYK-094、BYK-1610、BYK-1615、BYK-1650、BYK-1730、BYK-1770、BYK-1798、日信化学工業のシルフェイスSAG001、シルフェイスSAG002、シルフェイスSAG003、シルフェイスSAG005、シルフェイスSAG006、シルフェイスSAG503A、シルフェイスSAG008、シルフェイスSAG009、シルフェイスSAG010などが挙げられる。
また、本実施形態において、ポリエーテル変性シリコーン系界面活性剤の他に、アセチレングリコール系界面活性剤を用いることが好ましい。これにより、耐ブロッキング性及びラミネート剥離強度がより向上する傾向にある。
アセチレングリコール系の界面活性剤としては日信化学工業のサーフィノールシリーズやオルフィンシリーズがあり、サーフィノールシリーズの104E、104H、104A、104PA、104S、104PG50、420、440、465、465、485、SE、SE-F、PSA-336、2502、DF110D、DF58、AD01、DM-20、オルフィンシリーズのD-10A、D-10PG、E1004、E1010、E1020、E1030W、PD-001、PD002W、PD004、PD005、EXP4001、EXP4200、EXP4123、EXP4300、WE-001、WE-002、WE-003、SPC、AF-103、AK-02等が挙げられる。 アセチレングリコール系の界面活性剤のHLBは5以下が好ましい。より好ましくは4以下である。
アセチレングリコール系界面活性剤の添加量は、インクジェットインク組成物全体の0.05~0.5重量%が好ましい。アセチレングリコール系界面活性剤の含有量が上記範囲内であることにより、耐ブロッキング性及びラミネート剥離強度がより向上する傾向にある。
1.6.4.水
水としては、特に限定されないが、例えば、イオン交換水、限外濾過水、逆浸透水、及び蒸留水等の純水、並びに超純水のような、イオン性不純物を極力除去したものが挙げられる。また、紫外線照射又は過酸化水素の添加等によって滅菌した水を用いると、インクジェットインク組成物を長期保存する場合に細菌類や真菌類の発生を防止することができる。
水の含有量は、インク組成物の総質量に対して、好ましくは60~90重量%であり、より好ましくは65~85重量%であり、さらに好ましくは70~80重量%である。
1.6.5.シリコーン系樹脂
さらに、本実施形態において、シリコーン・アクリル共重合体樹脂および/またはシリコーン・ウレタン共重合樹脂を含有することが好ましい。このなかでも、シリコーン・アクリル共重合体樹脂を用いることが好ましい。このようなシリコーン系樹脂を用いることにより、耐擦過性がより向上する傾向にある。
シリコーン・アクリル共重合体樹脂は市販品を用いることができる。例えば、日信化学工業のシャリーヌシリーズのFE-230N、FE-502、E-370、RU-911、R-170、R170S、LC-190、R-170BX、東亞合成株式会社のサイマックUS-380 サイマックUS-450、サイマックUS-480、東レ・ダウコーニング株式会社のIE-7170、SE1980CLEAR、BY22-826EX、プロピレンオキシLON-MF-40、SABICイノベーティブプラスチックスジャパン合同会社のレキサンEXL、出光興産株式会社のタフロンネオ、サイデン化学株式会社のバンスタ-S-806、日本合成株式会社のモビニール、東レ株式会社のコータックス、大東化成工業株式会社のダイトゾール5000SJ、日本エヌエスシー株式会社の「ヨドゾールGH41、信越化学工業株式会社のアクリレーツ/アクリル酸エチルヘキシル/メタクリル酸ジメチコン)コポリマー(商品名:KP578)、DIC株式会社のボンコート、セラネート、JSRのアクリルシリコーン系エマルジョン“SIFCLEAR S101”、“SIFCLEAR S102”等が挙げられる。
シリコーン・アクリル共重合体樹脂および/またはシリコーン・ウレタン共重合樹脂の添加量はインクジェットインク組成物全体の0.1~5重量%が好ましい。シリコーン・アクリル共重合体樹脂によって耐擦過性をさらに向上させることができる。
1.6.6.その他添加剤
その他添加剤としては、キレート剤、防腐剤、pH調整剤、及び防錆剤等が挙げられる。
キレート剤としては、エチレンジアミン四酢酸塩(EDTA)、エチレンジアミンのニトリロトリ酸塩、ヘキサメタリン酸塩、ピロリン酸塩、又はメタリン酸塩等が挙げられる。
防腐剤としては、安息香酸ナトリウム、ペンタクロロフェノールナトリウム、2-ピリジンチオール-1-オキサイドナトリウム、ソルビン酸ナトリウム、デヒドロ酢酸ナトリウム及び1,2―ジベンジンチアゾリン-3-オン等が挙げられる。
pH調整剤としては、リン酸二水素カリウム、リン酸水素二ナトリウム、水酸化ナトリウム、水酸化リチウム、水酸化カリウム、アンモニア、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム及び炭酸水素ナトリウム等が挙げられる。
防錆剤としては、酸性亜硫酸塩、チオ硫酸ナトリウム、チオグリコール酸アンモニウム、ジイソプロピルアンモニウムナイトライト、四硝酸ペンタエリスリトール、ジシクロヘキシルアンモニウムナイトライト、ベンゾトリアゾール系化合物等が挙げられる。
2.インクセット
本実施形態のインクセットは、上記インクジェットインク組成物を含み、そのインクジェットインク組成物として、少なくとも白インク、黒インク、イエローインク、マゼンタインクまたは試案インクのいずれかを含むものである。このなかでも、上記インクジェットインク組成物が、少なくとも白インク、黒インク、イエローインク、マゼンタインクおよびシアンインクからなるインクセットであることが好ましい。
3.記録方法
本実施形態の記録方法は、上記インクジェットインク組成物を、インクジェットヘッドから吐出させて、記録媒体へ付着させ記録する吐出工程を有し、記録媒体のインク組成物の記録面にフィルムをラミネートするラミネート工程を有していてもよい。
3.1.吐出工程
吐出工程は、インクジェット法を用いて、上記インク組成物を記録媒体に付着させる工程である。インクジェット方式によるインク組成物の吐出は、公知のインクジェット記録装置を用いて行うことができる。吐出方法としては、ピエゾ方式や、インク組成物を加熱して発生した泡(バブル)によりインク組成物を吐出させる方式等を用いることができる。
吐出工程において複数色のインク組成物を記録媒体へ付着する場合、その付着順は特に制限されない。例えば、付着順としては、記録媒体に白色インクを付着させて、その白色インクに重ねて、黒インク、イエローインク、マゼンタインクおよびシアンインクなどの有色インクを付着させてもよいし(以下、「表印刷」ともいう)、記録媒体に、黒インク、イエローインク、マゼンタインクおよびシアンインクなどの有色インクを付着させて、その有色インクに重ねて、白色インクを付着させてもよい(以下、「裏印刷」ともいう)。なお、この場合、白色インク、黒インク、イエローインク、マゼンタインクおよびシアンインクのいずれか一つが上記インクジェットインク組成物であればよく、白色インクが上記インクジェットインク組成物であることが好ましく、白色インク及び有色インクのすべてが上記インクジェットインク組成物であることがより好ましい。
ここで、表印刷は、記録媒体上に隠蔽層となる白色インクを付着させて、その一平層の上に有色インクを付着させて画像形成をする記録方法であり、記録媒体のインクが付着した面(以下、「記録面」ともいう)から記録物を見たときに、精細な画像を視認できる。また、裏印刷は、透明な記録媒体上に有色インクで画像形成をして、その上から隠蔽層となる白色インクを付着させる記録方法であり、記録面と反対側の面から記録物を見たときに、精細な画像を視認できる。
裏印刷の場合には、さらに、後述するように、記録面にフィルムをラミネートすることが好ましい。これにより、例えば、記録物を包装用途に用いた場合に、記録面が放送される内容物に直接接触することを抑制することができる。
特に本実施形態の記録方法は、裏印刷で行うことが好ましい。裏印刷の場合、上記のように記録面にフィルムがラミネートされるが、本実施形態のインクジェットインク組成物を用いることにより、耐ブロッキング性をより向上しつつ、ラミネート剥離強度がより向上する。また、本実施形態のインクジェットインク組成物を用いることにより、発色性の高い記録物を得ることができる。
付着工程における記録媒体の表面温度は、好ましくは40℃以上であり、より好ましくは45℃以上90℃以下、さらに好ましくは50℃以上70℃以下である。表面温度が上記範囲内であることにより、得られる記録物の画質がより向上する傾向にある。なお、記録媒体を加熱する手段としては、特に制限されないが、例えば、プラテンヒーター、プレヒータ―、温風送風機などが挙げられる。
インクジェットインク組成物を用いた記録物は、発色性や光沢性に加えて、耐ブロッキング性が向上するので、記録媒体が、プロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリスチレンおよびナイロンなどに、良好な印刷物を提供できる。
3.2.ラミネート工程
ラミネート工程は、記録媒体のインク組成物記録面にフィルムをラミネートする工程である。ラミネート方法は、特に制限されないが、例えば、記録媒体の記録面にウレタン系の接着剤を塗布した後、ラミネート用のフィルムを接着することによって行う。
ラミネート用の接着剤としては、特に制限されないが、例えば、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリカーボネートポリオールなどのポリオールと芳香族イソシアネートまたは脂肪族イソシアネートなどのイソシアネートとの反応によって硬化するウレタン樹脂が用いられる。また、接着剤には、必要に応じてポリアミン化合物を用いることもある。
ポリエステルポリオールとしては、エチレングリコール、プロピレングリコール、1, 3-プロパンジオール、1,4-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、3-メチル-1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ポリエチレングリコール(分子量300~6,000)、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、ビスヒドロキシエトキシベンゼン、1,4-シクロヘキサンジオール、1,4-シクロヘキサンジメタノール、ビスフェノールA、水素添加ビスフェノールA、ハイドロキノン及びそれらのアルキレンオキシド付加体等のグリコール成分と、コハク酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカンジカルボン酸、無水マレイン酸、フマル酸、1,3-シクロペンタンジカルボン酸、1,4-シクロヘキサンジカルボン酸、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、1,4-ナフタレンジカルボン酸、2,5-ナフタレンジカルボン酸、2,6-ナフタレンジカルボン酸、ナフタル酸、ビフェニルジカルボン酸、1,2-ビス(フェノキシ)エタン-p,p’-ジカルボン酸及びこれらジカルボン酸の無水物あるいはエステル形成性誘導体;p-ヒドロキシ安息香酸、p-(2-ヒドロキシエトキシ)安息香酸及びこれらのヒジロキシカルボン酸のエステル形成性誘導体等の酸成分とから脱水縮合反応によって得られるポリエステル及びプロピオラクトン、ブチロラクトン、ε-カプロラクトン、δ-バレロラクトン、β-メチル-δ-バレロラクトン等の環状エステル化合物の開環重合反応によって得られるポリエステル及びこれらの共重合ポリエステルが挙げられる。
ポリエーテルポリオールとしては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、トリメチレングリコール、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール等の活性水素原子を2個有する化合物の1種または2種以上を開始剤としてエチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド、スチレンオキサイド、エピクロルヒドリン、シクロヘキシレン、等のモノマーの1種または2種以上を常法により付加重合したものを挙げることができ、必要に応じて炭素数1~4のアルキルアルコールを開始剤として、エチレンオキサイドを必須成分とし、更にプロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド、スチレンオキサイド、エピクロルヒドリン、シクロヘキシレン等のモノマーのうち少なくとも1 種とブロックあるいはランダム共重合することにより得られるポリオキシアルキレンモノアルキルエーテルを併用してもよい。
ポリカーボネートポリオールとしては、1,4-ブタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、ジエチレングリコール等のグリコールとジフェニルカーボネート、ホスゲンとの反応によって得られる化合物が挙げられる。
耐水性、耐熱水性の観点から3 官能以上のポリオールを使用することもできる。例えば、グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ソルビトール、ペンタエリスリトール等のポリヒドロキシ化合物が挙げられる。
一方、有機ポリイソシアネートとしては、公知であれば何れをも使用することが出来る。例えば2,4-トリレンジイソシアネート、2,6-トリレンジイソシアネート、m-フェニレンジイソシアネート、p-フエニレンジイソシアネート、4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート、2,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート、2,2’-ジフェニルメタンジイソシアネート、3,3’-ジメチル-4,4’-ビフェニレンジイソシアネート、3,3’-ジメトキシ-4,4’-ビフエニレンジイソシアネート、3,3-ジクロロ-4,4’-ビフェニレンジイソシアネート、1,5-ナフタレンジイソシアネート、1,5-テトラヒドロナフタレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、1,6-ヘキサメチレンジイソシアネート、ドデカメチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、1,3-シクロヘキシレンジイソシアネート、1,4-シクロヘキシレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、テトラメチルキシリレンジイソシアネート、水素添加キシリレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、4,4’-ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、3,3-ジメチル-4,4’-ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート等が挙げられる。また、耐水性および耐熱水性の関点から上記イソシアネートのイソシアヌレート型、ビューレット型、ポリオールとのアダクト型の多官能ポリイソシアネートも使用することもでき、また、上記のポリイソシアネート化合物を2種類以上併用することも可能である。
上記の有機ポリマーポリオールと有機ポリイソシアネートとを反応させる際のポリオール成分のOH基とポリイソシアネート化合物のNCO基と当量比率は、NCO基:OH基=1.0:1.0~2.0:1.0、好ましくはNCO基:OH基=1.1:1:1.0~1.9:1.0の条件で反応させるとよい。
また、ポリアミン化合物としては、公知であれば何れをも使用することが出来る。例えば、エチレンジアミン、1,6-ヘキサメチレンジアミン、ピペラジン、2,5-ジメチルピペラジン、イソホロンジアミン、4,4’-ジシクロヘキシルメタンジアミン、3,3-ジメチル-4,4’-ジシクロヘキシルメタンジアミン、1,2-シクロヘキサンジアミン、1,4-シクロヘキサンジアミン、1,2-プロパンジアミン等のジアミン類;アミノエチルエタノールアミン、アミノプロピルエタノールアミン、アミノヘキシルエタノールアミン、アミノエチルプロパノールアミン、アミノプロピルプロパノールアミン、アミノヘキシルプロパノールアミン等のアミノアルキルアルカノールアミン類等の化合物が挙げられる。
ラミネート用の接着剤として固形分100%のものを使用しても差し支えないが、作業性を考慮すると希釈溶剤を用いるとよい。希釈溶剤としては、例えば、ケトン類(例えば、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノンなど)、ニトリル類(例えば、アセトニトリルなど)、アルキルエステル類(例えば、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸イソブチルなど)、脂肪族炭化水素類(例えば、n-ヘキサン、n-ヘプタン、オクタンなど)、脂環族炭化水素類(例えば、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサンなど)、芳香族炭化水素類(例えば、トルエン、キシレン、エチルベンゼンなど)、グリコールエーテルエステル類(例えば、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、メチルカルビトールアセテートなど)、エーテル類(例えば、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサンなど)、極性非プロトン類(例えば、N-メチルピロリドン、N-ヒドロキシエチル-2-ピロリドン、ジメチルホルムアミド、N,N' -ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシドなど)などが挙げられる。これら希釈溶剤は、単独使用または2種類以上併用することができる。有機溶剤として、好ましくは、アルキルエステル類、さらに好ましくは、酢酸エチルが挙げられる。
ラミネートフィルムとしては各種プラスチックフィルム、各種金属蒸着フィルム、金属箔、セロハン、紙、合成紙等が使用される。例えば、塩化ビニル、ポリエステル、二軸延伸ポリプロヒレン、無延伸ポリプロピレン、ポリエチレン、ナイロン、ポリビニルアルコール、塩化ビニリデンコート2 軸延伸ポリプロピレン、2 軸延伸ポリプロピレン、ポバール、ポリカーボネート、セロハン等の各種プラスチックフィルム; アルミ蒸着ポリスチレン、アルミ蒸着ポリエステル、アルミ蒸着2 軸延伸ポリプロピレン等の各種金属蒸着フィルム、 アルミ箔、銅箔等の金属箔等が挙げられる。
3.3.記録媒体
本実施形態の記録方法で使用する記録媒体としては、特に制限されないが、例えば、非浸透性の記録媒体と浸透性の記録媒体が挙げられ、非浸透性の記録媒体としては、ポリカーボネート、硬質塩ビ、軟質塩ビ、ポリスチレン、発砲スチロール、ポリメチルメタクリレート、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ナイロン等の樹脂媒体、ガラス、ステンレス等の金属基材等が挙げられる。
また、浸透性の記録媒体としては、特に制限されないが、例えば、上質紙、アート紙、コート紙、キャストコート紙等の紙媒体等が挙げられる。
このなかでも、記録媒体としては耐擦過性の観点から非浸透性の記録媒体が好ましく、より好ましくは樹脂媒体であり、樹脂媒体は軟包装印刷用に好適である。これら記録媒体に対して本実施形態のインクジェットインク組成物を用いることにより、にじみの少ない発色性の高い印刷物を得ることができる。
なお、軟包装印刷とは、樹脂フィルム等の柔軟性のある記録媒体を単体もしくは貼り合せたものに印刷することであり、軟包装印刷された印刷物は、食品、生活用品等を包装する用途に使用される。
4.記録物
本実施形態の記録物は、記録媒体と、該記録媒体上に付着した本実施形態のインクジェットインク組成物の塗膜と、を含む。
本実施形態の記録物における記録媒体としては、上記記録方法で列記したものを例示することができる。このなかでも、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリスチレンおよびナイロンからなる群より選ばれる1種以上が好ましい。これら記録媒体に対して本実施形態のインクジェットインク組成物を用いることにより、にじみの少ない発色性の高い印刷物を得ることができる。また、本実施形態のインクジェットインク組成物を用いることにより、耐ブロッキング性に優れ、ラミネート剥離強度の高い記録物を得ることができる。
以下、実施例により本実施形態を詳細に説明するが、本実施形態はこれらに限定されるものではない。以下、特に定めない限り「部」は重量部を示す。
<顔料分散液P-1製造>
イオン交換水500g及びカーボンブラック150gを混合し、1mmのジルコニアビーズを用いたロッキングミルを用いて30分間撹拌して、顔料を予備湿潤させた。ここに4485gのイオン交換水を加え、高圧ホモジナイザーで分散させた。このときの顔料の平均粒子径は110nmであった。これを高圧容器に移し、圧力3MPaで加圧した後、オゾン濃度が100ppmであるオゾン水を導入することによって顔料の表面のオゾン酸化処理を行った。その後0.1mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液を用いてこの分散液のpHを9.0に調整した後、顔料固形分の濃度を調整して、顔料分散液P-1を得た。顔料分散液P-1には、粒子表面に-COONa基が結合した自己分散顔料が含まれており、顔料の含有量は15%であった。
<顔料分散液P-2製造>
500gのカーボンブラック、1000gの水溶性樹脂、14000gの水を混合し、混合物を得た。水溶性樹脂としては、酸価100mgKOH/g、重量平均分子量10,000のスチレン-アクリル酸共重合体を0.1mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液で中和したものを用いた。1mmのジルコニアビーズを用いたロッキングミルを用いてこの混合物を1時間分散した後、遠心分離により不純物を除去し、さらにポアサイズ5.0μmのミクロフィルター(ミリポア製)を用いて減圧ろ過を行った。次いで、顔料固形分の濃度を調整して、pHが9.0である顔料分散液P-2を得た。顔料分散液P-2には、水溶性樹脂(樹脂分散剤)により分散された顔料が含まれており、顔料の含有量は15.0%、樹脂の含有量は7.5%であった。
<顔料分散液P-3製造>
攪拌機、温度計、還流管及び滴下ロートを備えた反応容器を窒素置換した後、メチルエチルケトン300質量部を入れ、スチレン40質量部、エチルメタクリレート40質量部、ラウリルアクリレート5質量部、ラウリルメタクリレート5質量部、メトキシポリエチレングリコール400アクリレートAM-90G(新中村化学工業株式会社製)5質量部、アクリル酸5質量部、過硫酸アンモニウム0.2質量部、t―ドデシルメルカプタン0.3質量部を滴下ロートに入れて4時間かけて反応容器に滴下しながらポリマー分散剤を重合反応させた。その後、反応容器にメチルエチルケトンを添加して40質量%のポリマー分散剤の溶液を調製した。
上記ポリマー分散剤溶液について、株式会社日立製作所製L7100システムのゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用いて、溶剤をTHFとしてスチレン換算の重量平均分子量を測定したところ、58000であった。また、多分散度(Mw/Mn)の値は3.1であった。
また、上記ポリマー分散剤溶液40質量部と、シアン顔料としてクロモファインブルー C.I.Pigment Blue15:3(大日精化工業株式会社製、商品名、以下「PB15:3」ともいう)30質量部、0.1mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液100質量部、メチルエチルケトン30質量部とを混合し、アルティマイザー25005(スギノマシン株式会社製製品名)で8パスの分散処理を行った。その後、イオン交換水を300質量部添加して、ロータリーエバポレーターを用いてメチルエチルケトンの全量と水の一部を留去して、0.1mol/Lの水酸化ナトリウムで中和してpH9に調整した。次いで、シアン顔料の体積平均粒径を粒度分布計で測定しながら、体積平均粒子径が100nmとなるまで分散し、3μmのメンブレンフィルターでろ過して固形分(ポリマー分散剤と顔料)が15質量%である顔料分散液P-3を得た。
<ポリエーテル変性シリコーン(S-1)の製造>
撹拌機、還流管及び加熱装置を備えた反応装置にメチルハイドロジェンシリコーンオイル(数平均分子量1500、官能基当量500g/mol)150部、アリルアルコールのエチレンオキサイド12モル付加物150部、反応用有機溶剤としてのイソプロパノール100部を仕込みイソプロパノール中1モルのH2PtCl6の溶液0.15mlを触媒として仕込んだ。1時間加熱還流後、110℃減圧下にてイソプロパノールを留去し、数平均分子量3000のポリエーテル変性シリコーン(S-1)を得た。
<ポリウレタン樹脂(Q-1)の製造>
撹拌機及び加熱装置を備えた簡易加圧反応装置にポリテトラメチレンエーテルグリコールとしてのPTMG2000[三菱化学(株)製]72.7部、低分子ジオールとしての1,4-ブタンジオール1.1部、側鎖にカルボキシル基を有するポリオール成分としての2,2-ジメチロールプロピオン酸4.5部、ポリイソシアネート成分としてのイソホロンジイソシアネート21.7部及び反応用有機溶剤としてのメチルエチルケトン54部を仕込み、70℃で12時間攪拌しウレタン化反応を行い、イソシアネート基を有するウレタンプレポリマー(P1)のメチルエチルケトン溶液を製造した。次いで、得られたウレタンプレポリマー(P1)のメチルエチルケトン溶液にインク用ジェットインク組成物ブロッキング防止剤としてDOWSIL 402 LS Additive[ダウ・東レ(株)製ポリエーテル変性シリコーン]を1.0部、中和剤としてのトリエチルアミン3.4部を加えて均一化した後、200rpmで撹拌しながら水性媒体としてのイオン交換水263部を加え、インクジェットインク組成物用ブロッキング防止剤を含有したポリウレタンプレポリマーを水に分散させた。得られた分散体を得られた分散体を50℃に加熱して4時間攪拌して水による鎖伸長反応を行い、更に減圧下60℃に加熱してメチルエチルケトンを留去した。その後、水を加えて固形分濃度を30重量%に調製することで、ブロッキング防止剤を含有するインク(Q-1)得た。
<ポリウレタン樹脂(Q-2)、(Q-3)の製造>
使用する原料及び使用量を表1に記載のものに変更する以外は実施例1と同様にして、インク(Q-2)、(Q-3)を得た。
<ポリウレタン樹脂(Q-4)~(Q-12)の製造>
使用する原料及び使用量を表1に記載のものに変更し、インク用ブロッキング防止剤を含有したポリウレタンプレポリマーを水に分散させた後に表1記載の鎖伸長剤を加える以外は実施例1と同様にして、インク(Q-4)~(Q-12)を得た。
比較例
<ポリウレタン樹脂(Q-13)の製造>
撹拌機及び加熱装置を備えた簡易加圧反応装置にポリテトラメチレンエーテルグリコールとしてのPTMG2000[三菱化学(株)製]65.2部、低分子ジオールとしての1,4-ブタンジオール3.3部、側鎖にカルボキシル基を有するポリオール成分としての2,2-ジメチロールプロピオン酸4.8部、ポリイソシアネート成分としてのイソホロンジイソシアネート26.7部及び反応用有機溶剤としてのメチルエチルケトン54部を仕込み、70℃で12時間攪拌しウレタン化反応を行い、イソシアネート基を有するウレタンプレポリマー(P1)のメチルエチルケトン溶液を製造した。
次いで、中和剤としてのトリエチルアミン3.6部を加えて均一化した後、200rpmで撹拌しながら水性媒体としてのイオン交換水263部を加え、ポリウレタンプレポリマーを水に分散させた。得られた分散体を得られた分散体を50℃に加熱して4時間攪拌して水による鎖伸長反応を行い、更に減圧下60℃に加熱してメチルエチルケトンを留去した。その後、水およびDOWSIL 401LS[ダウ・東レ(株)製]を3.0部加えて固形分濃度を30重量%に調製することでインクジェットインク組成物用ブロッキング防止剤が別の水性分散体として存在するポリウレタン樹脂(Q-13)を得た。
<ポリウレタン樹脂(Q-14)、(Q-15)の製造>
使用する原料及び使用量を表1に記載のものに変更する以外は実施例1と同様にして、ポリウレタン樹脂(Q-14)~(Q-15)を得た。
表1における各原料の組成は以下の通りである。
・PTMG2000:Mn=2,000のポリテトラメチレンエーテルグリコール[三菱化学(株)製]
・サンニックスPP-2000:Mn=2,000のポリオキシプロピレングリコール[三洋化成工業(株)製]
・ETERNACOLL UH-200:Mn=2,000のポリカーボ―ネートジオール[宇部興産(株)製]
・DOWSIL 402LS Additive:ポリエーテル変性シリコーン[ダウ・東レ(株)製]
・エマルミン LS-80:ポリオキシエチレンラウリルエーテル HLB13.1[三洋化成工業(株)製]
・DOWSIL 401LS Additive:ポリエーテル変性シリコーン[ダウ・東レ(株)製]
Figure 2022146110000001
<インクジェットインク組成物L-1~L-54の調製>
下記表2~4に示す各成分を混合し、十分に撹拌した後、ポアサイズ5.0μmのミクロフィルター(ミリポア製)にて減圧ろ過を行い、各実施例及び各比較例の各インクジェットインク組成物を調製した。実施例及び比較例の各インクジェットインク組成物L-1~L-54の組成を表2~表4に示す。尚、表2~表4には顔料固形分の正味の添加量を示す。
<実施例1>
表2に示すインクジェットインク組成物L-1を用いた印刷物の、間欠吐出安定性試験、連続印字安定性試験、目詰まり回復性試験、耐ブロッキング性試験およびラミネート剥離強度測定を行った。結果を表2に示す。
<実施例2~36、比較例1~18>
実施例1と同様に、顔料分散液P-1~P-3およびポリウレタン樹脂Q-1~Q-15を用いて同様に表2~表4に示すインク組成によるインクジェットインク組成物L-2~L-54を作製し、実施例1と同様に各評価を行った。結果を表2~表4に示す。
評価方法
上記で得られた各インクジェットインク組成物L-1~L-54をそれぞれインクカートリッジに充填し、ピエゾ素子のエネルギーの作用により記録ヘッドからインク組成物を吐出するインクジェット記録装置(商品名PX-G930、セイコーエプソン株式会社製)に搭載した。各例において1/600インチ×1/600インチの単位領域に、1滴当たりの質量が28ng±10%であるインク滴を1滴付与する条件で記録したベタ画像の記録デューティを100%と定義する。記録条件は、温度:23℃、相対湿度:55%とした。各例について以下の各評価を行い、それらの評価基準において、AAは非常に良好なレベル、A及びBを許容できるレベル、C及びDを許容できないレベルとした。
(間欠吐出安定性試験)
プリンター PX-G930(セイコーエプソン株式会社製)の一部を改造して、フィルムが印刷できるプリンターとした。このプリンターを用いて、温度40℃、相対湿度20%の環境下で間欠印刷時における吐出安定性の評価を行った。まず、全てのノズルから正常にインクジェットインク組成物が吐出されることを確認した。そして、インクジェットインク組成物をA4判の写真用紙(セイコーエプソン株式会社製フォト光沢紙)上に吐出した後、温度40%、相対湿度20%の環境下で2分間の休止時間を設け、再度、A4判の写真用紙上にインクジェットインク組成物を吐出した。二回目の吐出において、A4判の写真用紙上に付着した1滴目のドットの位置と、狙い位置とのドットの位置ずれを光学顕微鏡で測定した。得られたドットの位置ずれに基づいて、下記評価基準により間欠特性を評価した。
AA:ドットの位置ずれが5μm以下であった。
A :ドットの位置ずれが5μmを超え10μm以下であった。
B :ドットの位置ずれが10μmを超え20μm以下であった。
C :ドットの位置ずれが20μmを超え30μm以下であった。
D :ドットの位置ずれが30μm超過であった。
(連続印字安定性試験)
プリンターPX-G930(セイコーエプソン株式会社製)の一部を改造して、フィルムが印刷できるプリンターとした。このプリンターのインクカートリッジに上記で得られたインクジェットインク組成物を充填した。そして、縦720dpi×横720dpiの解像度で、A4判の写真用紙(セイコーエプソン株式会社製フォト光沢紙)にインクジェットインク組成物を吐出し、シアンのベタパターンによる記録サンプルを作製した。温度40℃、相対湿度20%の環境下で、最大8時間までこの操作を繰り返してインクジェットインク組成物を吐出し、安定してインクジェットインク組成物の液滴がノズルから吐出されなくなるまでの時間を測定した。得られた時間に基づいて、下記評価基準により連続印字安定性を評価した。
AA:吐出開始から8時間以上たっても、1度も不吐出や吐出乱れが観察されなかった。
A :吐出開始から1時間以上8時間未満で、不吐出や吐出乱れが観察された。
B :吐出開始から30分以上1時間未満で、不吐出や吐出乱れが観察された。
C :吐出開始から10分以上30分未満で、不吐出や吐出乱れが観察された。
D :吐出開始から10分未満で、不吐出や吐出乱れ等が観察された。
(目詰まり回復性試験)
プリンターPX-G930(セイコーエプソン株式会社製)を用いて、このプリンターのインクカートリッジに上記で得られたインクジェットインク組成物L-1~L-54を充填し、縦720dpi×横720dpiの解像度で、A4判OPPフィルムに印刷して全ノズルでインクジェットインク組成物(L1~L54)が吐出されることを確認した。その後、プリンターを温度40℃、相対湿度20%の環境下に30日間放置した。放置後、再び全ノズルよりインクジェットインク組成物(L1~L54)を吐出し、初期と同等の印刷が可能となるまでにクリーニングを繰り返し実施し、その際のクリーニングの回数を計測した。クリーニングの回数に基づいて、下記評価基準により目詰まり回復性を評価した。
AA:1回から3回のクリーニングで全てのノズルからインク組成物が吐出された。
A :3回または4回のクリーニングで全てのノズルからインク組成物が吐出された。
B :5回または6回のクリーニングで全てのノズルからインク組成物が吐出された。
C :7回以上のクリーニングで全てのノズルからインク組成物が吐出された。
D :クリーニングではいずれかのノズルからインク組成物が吐出できなかった。
(耐ブロッキング性試験)
プリンターPX-G930(セイコーエプソン株式会社製)を用いて、このプリンターのインクカートリッジに上記で得られたインクジェットインク組成物L-1~L-54を充填し、縦720dpi×横720dpiの解像度で、A4判ポリプロピレンフィルム(OPP)またはポリエチレンテレフタレートフィルム(PET)に印刷して、90℃10分間乾燥した。5cm×5cmに切り取り、このサンプルの記録面と同じ大きさの未印刷フィルムの非コロナ処理面とを合わせて、50℃24時間、10kg/平方cmの加圧をおこない、フィルムを剥離した時の、記録面の剥がれの程度及び抵抗感を観察した。
AA:印刷物からインキの剥がれが全く見られず、剥離時の抵抗感もなかった。
A :印刷物からインキの剥がれは全く認められなかったが、剥離時の抵抗感があった。
B :印刷物からインキの剥がれが認められたが、記録面全体の1割未満であった。
C :印刷物からインキの剥がれが記録面全体の1割以上5割未満であった。
D :印刷物からインキの剥がれが記録面の5割以上であった。
(ラミネート剥離強度試験)
プリンターPX-G930(セイコーエプソン株式会社製)を用いて、このプリンターのインクカートリッジに上記で得られたインクジェットインク組成物L-1~L-54を充填し、縦720dpi×横720dpiの解像度で、A4判ポリプロピレンフィルム(OPP)またはポリエチレンテレフタレートフィルム(PET)に印刷して、90℃10分間乾燥した。
記録面にラミネート接着剤を塗布してシーラントでラミネートし、養生して評価用サンプルとした。基材がOPPの場合は三井化学製タケラックA-969V/タケネートA-5を用い、シーラントフィルムとしてCPPシーラント(東洋紡製FHK-2 50 50μm)を用いて、40℃24時間養生した。基材がPETの場合は三井化学製タケラックA-626/タケネートA-65を用い、シーラントフィルムとしてポリエチレンシーラント(三井東セロ製PE TUX-HCE 60μm)を用いて、40℃で72時間養生した。
各サンプルを15mm幅に切断し、株式会社エーアンドディ製引張試験機 TSNSILON RTG1250を用いて、剥離強度試験を行った。50Nのロードセルを用い、5mm/sの速度で行った。JIS Z0237に沿って180°に折り返し試験板から25mmはがし、チャックに固定して、測定後の最初の25mmは無視し、それから50mmの長さの測定値を3回ずつ測定し、平均して値とした。
記録媒体がOPPの場合
AA:4N/15mm以上
A :3N/15mm以上~4N/15m未満
B :1N/15mm以上~2N/15mm未満
C :0.1N/15mm以上~1N/15mm未満
D :0.1N/15mm未満
記録媒体がPETの場合
AA:8N/15mm以上
A :5N/15mm以上~8N/15mm未満
B :3N/15mm以上~5N/15mm未満
C :1N/15mm以上~3N/15mm未満
D :1N/15mm未満
Figure 2022146110000002
Figure 2022146110000003
Figure 2022146110000004
評価結果
少なくとも、カルボキシル基及び/又はカルボキシレートアニオン基を有し、ポリオール成分がポリテトラメチレンエーテルグリコールを含有するポリオール成分であり、ポリオール成分とポリイソシアネート成分とを反応させてなるポリウレタン樹脂(U)と、ブロッキング防止剤(E)を含有する複合樹脂分散体、ポリエーテル変性シリコーン系界面活性剤、顔料および水を含有する各実施例のインクジェットインク組成物(L1~L36)は、間欠吐出安定性、連続印字安定性、目詰まり回復性、耐ブロッキング性試験およびラミネート剥離強度試験のいずれの項目も満足できた。
一方、各比較例のインクジェットインク組成物(L37~L54)は、間欠吐出安定性、連続印字安定性、目詰まり回復性、耐ブロッキング性試験およびラミネート剥離強度試験のいずれかまたは複数の項目を満足できなかった。
本実施形態のインクジェットインク組成物は、ポリカーボネート、硬質塩ビ、軟質塩ビ、ポリスチレン、発砲スチロール、PMMA、ポリプロピレン、ポリエチレン、PET等の樹脂媒体、上質紙、アート紙、コート紙、キャストコート紙等の紙媒体、ガラス、ステンレス等の金属媒体等の記録媒体を用いた印刷用のインクとして有用である。とりわけ、ポリプロピレン(OPP)やPETなどを記録媒体とする軟包装用に好適である。

Claims (16)

  1. ポリオール成分とポリイソシアネート成分とを反応させてなるポリウレタン樹脂(U)と、ブロッキング防止剤(E)と、含有する複合樹脂分散体と、
    ポリエーテル変性シリコーン系界面活性剤と、
    顔料と、
    水と、を含有し、
    前記ポリウレタン樹脂(U)は、カルボキシル基及び/又はカルボキシレートアニオン基を有し、前記ポリオール成分が、ポリテトラメチレンエーテルグリコールを含有するポリオール成分である、
    インクジェットインク組成物。
  2. 前記ブロッキング防止剤(E)を、前記ポリウレタン樹脂(U)の重量を基準として0.1~10重量%含有する、
    請求項1に記載のインクジェットインク組成物。
  3. 前記ブロッキング防止剤(E)が、ポリエーテル変性シリコーンである、
    請求項1または2に記載のインクジェットインク組成物。
  4. 前記ポリウレタン樹脂(U)の酸価が、15~40mgKOH/gである、
    請求項1~3のいずれか一項に記載のインクジェットインク組成物。
  5. 前記ポリウレタン樹脂(U)中の前記ポリテトラメチレンエーテルグリコールの構成単位の重量割合が、前記ポリウレタン樹脂(U)の重量を基準として、10~75重量%である、
    請求項1~4のいずれか一項に記載のインクジェットインク組成物。
  6. 前記ポリウレタン樹脂(U)中の前記ポリイソシアネート成分がイソホロンジイソシアネートを含有し、
    該イソホロンジイソシアネートの構成単位の重量割合が、前記ポリウレタン樹脂(U)の重量を基準として、15~70重量%である、
    請求項1~5のいずれか一項に記載のインクジェットインク組成物。
  7. 前記複合樹脂分散体の光散乱測定法による体積平均粒子径が、10~80nmである、
    請求項1~6のいずれか一項に記載のインクジェットインク組成物。
  8. 前記ポリエーテル変性シリコーン系界面活性剤のHLBが6以下である、
    請求項1~7のいずれか一項に記載のインクジェットインク組成物。
  9. アセチレングリコール系界面活性剤を含有する、
    請求項1~8のいずれか一項に記載のインクジェットインク組成物。
  10. シリコーン・アクリル共重合体樹脂を更に含有する、
    請求項1~9のいずれか一項に記載のインクジェットインク組成物。
  11. 請求項1~10のいずれか一項に記載のインクジェットインク組成物を含む、インクセットであって、
    前記インクジェット組成物として、少なくとも白インク、黒インク、イエローインク、マゼンタインク、またはシアンインクを含む、
    インクセット。
  12. 請求項1~10のいずれか一項に記載のインクジェットインク組成物をインクジェットヘッドから吐出させて、記録媒体へ付着させ記録する、
    記録方法。
  13. 40℃以上の表面温度を有する記録媒体に付着させる、
    請求項12に記載の記録方法。
  14. 少なくとも黒インク、イエローインク、マゼンタインクおよびシアンインクからなる群より選ばれる1種以上のインクを記録媒体へ付着させて、
    付着させた該インクの上に、白インクである前記インクジェットインク組成物を付着させる、
    請求項12又は13に記載の記録方法。
  15. 記録媒体と、該記録媒体上に付着した請求項1~10いずれか一項に記載のインクジェットインク組成物の塗膜と、を含む、
    記録物。
  16. 前記記録媒体が、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリスチレンおよびナイロンからなる群より選ばれる1種以上である、
    請求項15に記載の記録物。
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