JP2023007500A - 水性インク及びこれを含むインクセット - Google Patents
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Abstract
Description
前処理インクの静的表面張力SP<水性インクの静的表面張力SC
オーバーコートインクの静的表面張力SO≦前処理インクの静的表面張力SP<水性インクの静的表面張力SC
本実施の形態に係る水性インクは、色材と、水と、有機溶剤と、を含有する。水を主成分とする水性インクは、環境に対する影響が少なく、引火することがないため作業者に対して安全性が高い。
水性インクは、水を主成分として含有する。水としては、種々のイオンを含有するものではなく、脱イオン水を使用することが好ましい。水の含有量としては、各成分を分散又は溶解可能なものであれば特に限定されるものではないが、水の含有量の下限は、水性インク全量中30質量%以上の範囲内であることが好ましく、45質量%以上の範囲内であることがより好ましく、50質量%以上の範囲内であることがさらに好ましい。水の含有量の上限は、水性インク全量中85質量%以下の範囲内であることが好ましく、80質量%以下の範囲内であることがより好ましく、75質量%以下の範囲内であることがさらに好ましい。
本実施の形態に係る水性インクは、有機溶剤を含有する。有機溶剤は、色材等を分散又は溶解することができるものである。本実施の形態に係る水性インクは、水を含んでいるため、有機溶剤は水溶性溶剤を含むことが好ましい。
本実施の形態に係る水性インクは、樹脂を含有してもよい。樹脂を含有することで顔料の基材(記録媒体)への浸透を抑制して、色材の定着を促進することが可能となり、埋まり不良をさらに効果的に抑制することが可能となる。樹脂としては、定着性に優れ、水性インクの層の耐水性に優れる点から樹脂エマルションが好ましい。また、樹脂エマルジョンを形成することによって、樹脂が静電反発力や立体反発力によって樹脂微粒子として水性インク中に分散することができ、分散安定性を向上させることが可能となる。
本実施の形態に係る水性インクには色材を含有する。色材を含有することで、基材の表面に印字をすることが可能となり、所望の画像パターンを形成する記録層を形成することができる。色材としては、染料であっても顔料であってもよいが顔料であることが好ましい。
本実施の形態に係る水性インクには顔料分散剤が含有されていてもよい。ここで顔料分散剤とは、顔料表面の一部に付着することでインク内での顔料の分散性を向上させる機能を有する樹脂又は界面活性剤のことを意味する。
本実施の形態に係る水性インクは、界面活性剤を含有してもよい。界面活性剤としては、特に限定されるものではないが、表面張力の調整性が優れる点から、アニオン系界面活性剤、非イオン性界面活性剤、シリコーン(シリコン)系界面活性剤、フッ素系界面活性剤、アセチレングリコール系界面活性剤等が好ましく用いられる。これらの中でもシリコーン系界面活性剤及び/又はアセチレングリコール系界面活性剤を含有することが好ましく、シリコーン系界面活性剤を含有することが特に好ましい。水-オクタノール分配係数が-0.3以下の有機溶剤を含む有機溶剤とともに、シリコーン系界面活性剤及び/又はアセチレングリコール系界面活性剤を含有することで、前処理インクの浸透性を向上させて、前処理インクの上に塗布される水性インクが適度に濡れ広がることで埋まり不良をより効果的に抑制することが可能となり、再現性のより高い画像が得られるようになる。
水性インクは、必要に応じて、さらに、従来公知の添加剤を含んでもよい。添加剤としては、例えば、ワックス、粘度調整剤、pH調整剤、酸化防止剤、防腐剤、防黴剤等が挙げられる。
本実施の形態に係るインクセットは、上記の水性インクと、前処理インクを含むインクセットである。
前処理インクとは、前処理インクは、基材に水性インクを吐出するのに先立ち水を主成分として含み、反応液としてカチオン性の化合物を含む水性のインクである。前処理インクは、反応液としてカチオン性の化合物を含むものであれば特に限定されない。
反応液は、カチオン性の化合物を含み、水性インクに含まれる色材を凝集させ、着弾位置の周囲に広がることにより発生するにじみを抑制する。カチオン性の化合物としては、カチオン基を有するカチオン性の樹脂や金属イオン(カチオン性の化合物)とアニオンからなる金属塩を挙げることができる。この中でも、カチオン基を有するカチオン性の樹脂を使用することが好ましい。これにより、水性インクのにじみをより効果的に抑制することができる。その理由は必ずしも明らかではないが、カチオン性の樹脂は、分子鎖中の反応点が多く、また樹脂を構成する分子鎖の絡み合いも加わり、水性インクに含まれる色材との凝集性が向上する。また、前処理インクの浸透性を向上させることができる。これらのことから、水性インクのにじみをより効果的に抑制することができるものと推定される。
前処理インクに含まれる樹脂の少なくとも一部は、樹脂エマルジョンとして含有してもよい。樹脂エマルジョンとは、続相が水溶性溶媒であり、分散粒子が樹脂微粒子である水性分散液を意味する。樹脂エマルジョンを形成することによって、樹脂が立体反発力や静電反発力によって樹脂微粒子として受理溶液中に分散することができる。
前処理インクは、水を含有してもよい。水としては、種々のイオンを含有するものではなく、脱イオン水を使用することが好ましい。水の含有量としては、各成分を分散又は溶解可能なものであれば特に限定されるものではないが、水の含有量の下限は、前処理インク全量中30質量%以上の範囲内であることが好ましく、前処理インク全量中50質量%以上の範囲内であることがより好ましく、55質量%以上の範囲内であることがさらに好ましく、60質量%以上の範囲内であることがさらになお好ましい。水の含有量の上限は、前処理インク全量中85質量%以下の範囲内であることが好ましく、82質量%以下の範囲内であることがより好ましく、80質量%以下の範囲内であることがさらに好ましい。
前処理インクには、有機溶剤を含有してもよい。有機溶剤は、樹脂等を分散又は溶解することができるものである。本実施の形態に係る前処理インクは、水を含んでいるため、有機溶剤は水溶性溶剤を含むことが好ましい。
前処理インクには、界面活性剤を含有してもよい。界面活性剤としては、特に限定されるものではないが、非イオン性界面活性剤、フッ素系界面活性剤、アセチレングリコール系界面活性剤、シリコーン(シリコン)系界面活性剤等が好ましく用いられる。
前処理インクは、必要に応じて、さらに、従来公知の添加剤を含んでもよい。添加剤としては、例えば、粘度調整剤、pH調整剤、酸化防止剤、防腐剤、防黴剤等が挙げられる。
本実施の形態に係るインクセットは、上記の前処理インクと、上記の水性インクと、オーバーコートインクとを含むインクセットである。
オーバーコートインクは、記録物の表面にオーバーコート層を形成するためのオーバーコートインクである。そして、このオーバーコートインクは、少なくとも、樹脂と、有機溶剤と、水と、を含む水性のオーバーコートインクである。水性のオーバーコートインクであることで環境に対する影響が少なく、引火することがないため作業者に対して安全性が高い。
本実施の形態に係るオーバーコートインクに含まれる樹脂は、オーバーコート層に耐擦性を付与する。
オーバーコートインクは、水を主成分として含有する。水としては、種々のイオンを含有するものではなく、脱イオン水を使用することが好ましい。水の含有量としては、各成分を分散又は溶解可能なものであれば特に限定されるものではないが、水の含有量の下限は、オーバーコートインク全量中30質量%以上の範囲内であることが好ましく、40質量%以上の範囲内であることがより好ましく、45質量%以上の範囲内であることがさらに好ましく、50質量%以上の範囲内であることがさらなお好ましい。水の含有量の上限は、オーバーコートインク全量中85質量%以下の範囲内であることが好ましく、82質量%以下の範囲内であることがより好ましく、80質量%以下の範囲内であることがさらに好ましい。
本実施の形態に係るオーバーコートインクは、有機溶剤を含有する。有機溶剤は、樹脂等を分散又は溶解することができるものである。
オーバーコートインクは、ワックスを含有してもよい。ワックスとは、常温またはそれ以下の温度で固体であって加熱すると液化する有機物やシリコーン化合物である。所定のガラス転移温度の範囲の樹脂とともに、ワックスを含有することで、オーバーコート層の耐擦性をさらに向上させることができる。
本実施の形態に係るオーバーコートインクは、界面活性剤を含有してもよい。界面活性剤を含有することで、オーバーコートインクの表面張力を適切な範囲に制御することができる。界面活性剤としては、特に限定されるものではないが、表面張力の調整性が優れる点から、アニオン系界面活性剤、非イオン性界面活性剤、シリコーン(シリコン)系界面活性剤、フッ素系界面活性剤、アセチレングリコール系界面活性剤等が好ましく用いられる。これらの中でもシリコーン(シリコン)系界面活性剤やアセチレングリコール系界面活性剤を含有するものが特に好ましい。これにより、オーバーコートインクの表面張力を例えば、後述する表面張力の関係(オーバーコートインクの静的表面張力So≦前処理インクの静的表面張力SP<水性インクの静的表面張力SC)を満たすような範囲に制御することができる。
本実施の形態に係るオーバーコートインクは、抗菌剤を含有してもよい。抗菌剤としては、無機系抗菌剤又は、水溶性の有機系抗菌剤が挙げられる。抗菌剤としては、黄色ブドウ球菌や大腸菌に代表される細菌類や、かび、酵母などの真菌類や、ウィルスなど、身の回りに存在する菌類や細菌類やウィルスに対して殺菌効果を発揮するものが用いられる。
本実施の形態に係るオーバーコートインクは、赤外線吸収剤を含有してもよい。赤外吸収剤としては、赤外線、特に近赤外領域の波長の光を効果的に吸収する性質を有するものであればよく、特に制限されず、無機系及び有機系のいずれも用いることができる。
本実施の形態に係るオーバーコートインクは、紫外線吸収剤を含有してもよい。これにより、オーバーコート層の耐光性を向上させることができる。紫外線吸収剤としては、公知の紫外線吸収剤、例えばベンゾトリアゾール系化合物、ベンゾフェノン系化合物、トリアジン系化合物、ベンズオキサゾール系化合物等が挙げられる。
本実施の形態に係るオーバーコートインクは、光安定剤を含有してもよい。これにより、オーバーコート層の耐光性を向上させることができる。光安定剤としては、従来公知のヒンダードアミン光安定剤(HALS)等が挙げられる。
本実施の形態に係るオーバーコートインクは、酸化防止剤を含有してもよい。これにより、オーバーコート層の耐光性を向上させることができる。酸化防止剤としては、従来公知の酸化防止剤、例えばヒンダードフェノール等のフェノール系、クロマン系、クラマン系、ハイドロキノン誘導体、ベンゾトリアゾール系(紫外線吸収能を有しないもの)、スピロインダン系等が挙げられる。また、エポキシ系化合物、多価カルボン酸化合物であってもよい。
オーバーコートインクは、必要に応じて、さらに、従来公知の添加剤を含んでもよい。添加剤としては、例えば、色材、粘度調整剤、pH調整剤、防腐剤、防黴剤等が挙げられる。
本実施の形態に係る記録方法は、上述した前処理インクと、水性インクと、オーバーコートインクと、を含むインクセットを使用したインクジェット記録方法であって、インクセットに含まれるそれぞれのインクを基材上にインクジェット吐出する記録方法である。
本実施の形態に係る記録物の製造方法は、上述した前処理インクと、水性インクと、オーバーコートインクと、を含むインクセットを使用した記録物の製造方法であって、インクセットに含まれるそれぞれのインクを基材上にインクジェット吐出する記録物の製造方法である。
上述した実施形態の記録物の製造方法により製造された記録物を構成する各層について説明する。
本実施の形態に係る記録方法に使用することのできる基材(記録媒体)としては、特に限定はされず、樹脂基材、金属板、ガラスなどの非吸収性基材であっても、紙や布帛などの吸収性基材であっても、受容層を備える基材のような表面塗工が施された基材であってもよく、種々の基材を使用することができる。後述する実施の形態に係る記録物の製造方法に使用することのできる基材についても同様である。
水性インクの層とは、上述した水性インクに含まれる溶媒が揮発することにより形成される層である。例えば、水性インクに色材を含有した場合には、所望の画像を形成する加飾層や記録層となる。
オーバーコート層とは、上述したオーバーコートインクに含まれる溶媒が揮発することにより形成される層であり、特定の成分を含むことで所望の機能を付与することのできる層である。また、このオーバーコート層は、主に水性インクの層の上層に配置される。オーバーコート層は、主に記録物に耐擦性を付与する層である。
本実施の形態に係る装置は、前処理インクと、水性インクと、オーバーコートインクと、を含むインクセットに使用することができるインクセットを吐出する装置である。具体的には、少なくとも、前処理インクを吐出する前処理インク吐出部と、水性インクを吐出する水性インク吐出部とオーバーコートインク吐出部とがこの順に基材の搬送方向に沿うように備えている。
各材料を下記表に示す割合(単位は質量%)になるように混合し、室温(20~25℃)にて1時間撹拌した。その後、溶け残りがないことを確認した。その後、メンブレンフィルターを用いて濾過を行い、水性インクを調製した。
(接触角測定)
実施例及び比較例の水性インクについて、接触角を測定した。具体的には、接触角計(協和界面科学株式会社製、DMo-701)を用いて、実施例及び比較例の水性インクの基材表面への滴下は、針先は30G(30ゲージ、針先のサイズは約0.31mm)の針を用いて行い、基材表面に滴下後1.0秒 後の液滴の接触角を測定した。
基材:JETエースW(日本製紙製コートボール紙)
実施例及び比較例の水性インクについて、浸透性を評価した。具体的には、実施例及び比較例の水性インクを基材にバーコーターで5g/m2塗布した後インクが基材表面に無くなり完全に基材が曝露した時間を計測した。
基材:JETエースW(日本製紙製コートボール紙)
評価基準
A:25秒以上
B:20秒以上25秒未満
C:15秒以上20秒未満
D:10秒以上15秒未満
E:10秒未満
浸透性評価がA~C評価であれば、実用範囲内である。
実施例及び比較例の前処理インクについて、ベタ埋まりを評価した。具体的には、ラインヘッド方式(1パス方式)の図1に記載の構成のインクジェット印刷装置を使用して、基材(記録媒体)の搬送速度を50m/minにして、基材としてJETエースW(日本製紙製コートボール紙)の表面に下記前処理インクA-2と、水性インクと、をこの順に吐出して、所定の印刷パターンになるように記録物を製造し、以下の評価基準のもと、その記録表面のベタ埋まりを確認した。
評価基準
A:印刷ムラ、白抜けが観察されず、印刷面が十分にインクで埋まっている(ドット径が十分に広がっている)と判断された。
B:極わずかに印刷ムラがあるが、印刷面は埋まっていた。
C:多少基材面が露出しているが、印刷面の埋まりは実用範囲であった。
D:基材面が露出しており(白抜け)、印刷面の埋まりが不十分であった。
E:著しく基材面が露出していた。
べた埋まり評価がA~C評価であれば、実用範囲内である。
各材料を下記表に示す割合(単位は質量%)になるように混合し、室温(20~25℃)にて1時間撹拌した。その後、溶け残りがないことを確認した。その後、メンブレンフィルターを用いて濾過を行い、それぞれの水性インクを調製し、上記同様に接触角を測定した。
表3、4に記載の各成分を混合し、室温(20~25℃)にて1時間撹拌した。その後、溶け残りがないことを確認した。その後、メンブレンフィルターを用いて濾過を行い、オーバーコートインク(OP1~37)を調製した。
表中「BYK345」とは、ビックケミー社製のシリコーン(シリコン)系界面活性剤である。
表中、「Dynol604」とは、エボニック社製2,5,8,11-テトラメチル-6-ドデシン-5,8-ジオール,エトキシラテドである。
前処理インクと、水性インクと、オーバーコートインクと、を含むインクセットを使用して、にじみを評価した。具体的には、ラインヘッド方式(1パス方式)の図1に記載の構成のインクジェット印刷装置を使用して、基材(記録媒体)の搬送速度を50m/minにして、基材としてOKボール(王子マテリア製コートボール紙)の表面に前処理インクと、水性インクと、オーバーコートインクと、をこの順に吐出して、所定の印刷パターンになるように記録物を製造した。
記録物のにじみを以下の評価基準に基づき、目視で確認した。
評価基準
A:にじみが全く認められず、鮮明な画像であった。
B:極わずかににじみが認められるが、鮮明な画像であった。
C:多少にじみが認められるが、実用範囲内の画像であった。
D:にじみが認められ、鮮明な画像が得られなかった。
E:著しいにじみが認められた。
記録物のはじきを以下の評価基準に基づき、目視で確認した。
評価基準
A:はじきが観察されず、印刷面が十分にインクで埋まっていると判断された。
B:極わずかにはじきが観察されるが、印刷面は埋まっていた。
C:多少はじきが観察されるが、実用範囲内の埋まりであった。
D:はじきが観察され、印刷面の埋まりが不十分であった。
E:著しいはじきが観察された。
前処理液を基材にバーコーターで5g/m2塗布した後、液が基材表面に無くなり完全に基材が曝露した時間を計測した。
評価基準
A:10秒未満
B:10秒以上15秒未満
C:15秒以上20秒未満
D:20秒以上25秒未満
E:25秒以上
記録物の耐擦過性を評価した。具体的には、学振型摩擦堅牢度試験機(テスター産業社製AB-301)を用いて、記録物の記録表面と金巾3号(綿)を接触させて荷重500gを加えた状態で100回往復した試料について以下の評価基準により評価を行った。
評価基準
A:塗膜(オーバーコート層又は水性インクの層)の剥離が全くない。
B:塗膜(オーバーコート層又は水性インクの層)の剥離面積が、試験面積全体の10%未満である。
C:塗膜(オーバーコート層又は水性インクの層)の剥離面積が、試験面積全体の10%以上20%未満である。
D:塗膜(オーバーコート層又は水性インクの層)の剥離面積が、試験面積全体の20%以上50%未満である。
E:塗膜(オーバーコート層又は水性インクの層)の剥離面積が、試験面積全体の50%以上である。
光沢度計(Rhopoint Instruments社製RHOPOINT IQs)を用いて60°光沢を測定し、以下の判断基準により評価を行った。
A:光沢値35以上
B:光沢値30以上35未満
C:光沢値25以上30未満
D:光沢値20以上25未満
E:光沢値20未満
東洋精機製摩擦測定機AN-S2を使用して記録物のオーバーコート層を側の表面の滑り角度を測定した。
Claims (17)
- 少なくとも色材と、水と、有機溶剤と、を含有し、
前記色材は顔料を含有し、
前記有機溶剤は、水-オクタノール分配係数が-0.3以下の有機溶剤を含む
水性インク。 - 前記有機溶剤は、水-オクタノール分配係数が-0.3以下のアルカンジオール類の有機溶剤を含む
請求項1に記載の水性インク。 - 水-オクタノール分配係数が-0.3以下の有機溶剤の含有量は、水性インク全量中1質量%以上50質量%以下の範囲である
請求項1又は2に記載の水性インク。 - さらに界面活性剤を含有し、
前記界面活性剤は、シリコーン系界面活性剤、及び/又は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又は2に記載の水性インク。 - インクジェット方式により吐出される
請求項1又は2に記載の水性インク。 - 請求項1又は2に記載の水性インクと、
前処理液と、
を含むインクセット。 - 前記インクセットに含まれるそれぞれのインクの静的表面張力は以下の関係を満たす、
請求項6に記載のインクセット。
前処理インクの静的表面張力SP<水性インクの静的表面張力SC - さらに記録物の表面にオーバーコート層を形成するためのオーバーコートインクを含む
請求項6に記載のインクセット。 - 前記インクセットに含まれるそれぞれのインクの静的表面張力は以下の関係を満たす、
請求項8に記載のインクセット。
オーバーコートインクの静的表面張力SO≦前処理インクの静的表面張力SP<水性インクの静的表面張力SC - 請求項6に記載のインクセットを使用したインクジェット記録方法であって、
前記インクセットに含まれるそれぞれのインクを基材上にインクジェット吐出する、
記録方法。 - 前記インクセットに含まれるそれぞれのインクを吐出する吐出部の少なくとも1つの間に乾燥機構を備えないようにして、それぞれのインクを基材上にインクジェット吐出する
請求項10に記載の記録方法。 - 前記インクセットに含まれるそれぞれのインクの吐出後に該インクを乾燥する
請求項10に記載の記録方法。 - 請求項6に記載のインクセットを使用した印刷物の製造方法であって、
前記インクセットに含まれるそれぞれのインクを基材上にインクジェット吐出する、
記録物の製造方法。 - 請求項6に記載のインクセットをインクジェット吐出する
装置。 - 前記インクセットをインクジェット吐出するそれぞれの吐出部の少なくとも1つの間には乾燥機構を備えない
請求項13に記載の装置。 - 前記インクセットに含まれるそれぞれのインクの吐出後に該インクを乾燥する乾燥機構を備える
請求項14に記載の装置。 - 記録媒体と、
請求項1又は2に記載の水性インクにより形成される水性インクの層と、
前記水性インクの層の上に形成されるオーバーコート層と、
を備える記録物。
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