JP2023037758A - インク、インク収容容器、印刷装置、及び印刷方法 - Google Patents

インク、インク収容容器、印刷装置、及び印刷方法 Download PDF

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Yuya Hirokawa
誓 山本
Chikau Yamamoto
和彦 梅村
Kazuhiko Umemura
拓也 齋賀
Takuya Saiga
弘規 萩原
Hironori Hagiwara
里彩 田村
Risa Tamura
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Abstract

【課題】 結晶性を有する樹脂を含むインクを用いて形成された画像は、高い耐ブロッキング性を有する一方で、高荷重での耐擦過性及び耐水性が低下する課題を有する。【解決手段】 結晶性を有するポリエステルウレタン樹脂を含むインクであって、ポリエステルウレタン樹脂のTmは30℃以上100℃以下であり、ポリエステルウレタン樹脂は、結晶性ポリエステルポリオールに由来する構造、炭素数が2以上10以下の非イオン性短鎖ポリオールに由来する構造、及び炭素数が2以上6以下のイオン性短鎖ポリオールに由来する構造を有し、ポリエステルウレタン樹脂において、結晶性ポリエステルポリオールの水酸基に由来するウレタン基のモル数A、炭素数が2以上10以下の非イオン性短鎖ポリオールの水酸基に由来するウレタン基のモル数B、及び炭素数が2以上6以下のイオン性短鎖ポリオールの水酸基に由来するウレタン基のモル数Cが所定の関係を満たす。【選択図】なし

Description

本発明は、インク、インク収容容器、印刷装置、及び印刷方法に関する。
インクジェット印刷方法に用いるインクを低浸透性の被印刷物に印刷する場合、低浸透性の被印刷物に対するインクの浸透性が低いため、印刷後に複数の被印刷物を重ね合わせたときに、一方の被印刷物上の画像が他方の被印刷物に張り付くブロッキング現象の課題が生じる場合がある。このような課題を解決する方法としては、インク中に樹脂を含有させることでインクの造膜性を高めてブロッキング現象を抑制する方法が一般的である。樹脂としては、結晶性を有する樹脂を用いることで、融点以上の温度で加熱した場合に造膜性を高めることができる。
特許文献1には、結晶性ポリエステル樹脂を含有するインクが開示されている。
また、特許文献2及び特許文献3には、結晶性ウレタン樹脂を含有するインクが開示されている。
しかしながら、結晶性を有する樹脂を含むインクを用いて形成された画像は、高い耐ブロッキング性を有する一方で、高荷重での耐擦過性が低下する課題及び耐水性が低下する課題を有する。
本発明は、結晶性を有するポリエステルウレタン樹脂を含むインクであって、前記ポリエステルウレタン樹脂の融解ピーク温度(Tm)は、30℃以上100℃以下であり、前記ポリエステルウレタン樹脂は、結晶性ポリエステルポリオールに由来する構造、炭素数が2以上10以下の非イオン性短鎖ポリオールに由来する構造、及び炭素数が2以上6以下のイオン性短鎖ポリオールに由来する構造を有し、前記ポリエステルウレタン樹脂において、前記結晶性ポリエステルポリオールの水酸基に由来するウレタン基のモル数A、前記炭素数が2以上10以下の非イオン性短鎖ポリオールの水酸基に由来するウレタン基のモル数B、及び前記炭素数が2以上6以下のイオン性短鎖ポリオールの水酸基に由来するウレタン基のモル数Cの関係を表す次式「B/(A+B+C)」は、0.15以上0.50以下であることを特徴とするインクに関する。
本発明によれば、結晶性を有する樹脂を含むインクを用いて形成された画像の耐ブロッキング性、高荷重での耐擦過性、及び耐水性を向上させるインクを提供することができる。
図1は、印刷装置の一例を示す斜視説明図である。 図2は、メインタンクの一例を示す斜視説明図である。
以下、本発明の実施形態の一例について説明する。
<<インク>>
本実施形態のインクは、樹脂を含み、必要に応じて、色材、水、有機溶剤、及び界面活性剤等の成分を含んでもよい。
<樹脂>
本実施形態のインクは、樹脂として、結晶性を有するポリエステルウレタン樹脂を含み、必要に応じて他の種類の樹脂を更に含んでもよい。
他の種類の樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、結晶性を有するポリエステルウレタン樹脂以外のウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、スチレン系樹脂、ブタジエン系樹脂、スチレン-ブタジエン系樹脂、塩化ビニル系樹脂、アクリルスチレン系樹脂、アクリルシリコーン系樹脂などが挙げられる。また、これらは、1種を単独で用いても、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
以降、結晶性を有するポリエステルウレタン樹脂について詳細を説明する。
-結晶性を有するポリエステルウレタン樹脂-
「結晶性を有するポリエステルウレタン樹脂(以降の説明では単に「ポリエステルウレタン樹脂」とも称する)」とは、結晶性のポリエステル構造を含む構造単位を有する樹脂であり、必要に応じて他の構造単位を含んでもよい。なお、「構造単位」とは、樹脂を重合する際に用いた材料に由来するポリマー中の部分構造を示す。また、「結晶性を有する」ポリエステルウレタン樹脂とは、後述する測定条件で示差走査熱量計(DSC)を用いて測定した際に吸熱ピークを有するポリエステルウレタン樹脂を表し、吸熱ピークにおける融解熱量が5J/g以上であるポリエステルウレタン樹脂を表すことが好ましい。
ポリエステルウレタン樹脂は、インクが被印刷物に付与された後で加熱乾燥されることによって一旦融解または溶解して低粘度化し、その後、再結晶化することによってインクの造膜性が向上し、耐ブロッキング性に優れる画像を作成することができる。これにより、例えば、一般的に耐ブロッキング性が低下しやすい低浸透性の被印刷物に対してインクを付与することで画像を形成した場合であっても、当該画像の耐ブロッキング性を向上させることができる。また、ポリエステルウレタン樹脂は、結晶性を有するポリエステル部分がウレタン結合で連結された構造であるため、インクに含まれる有機溶剤に対する耐性が向上し、例えば、樹脂が樹脂粒子の形態でインクに含有されている場合における安定性が向上する。これにより、高温下などであっても保存安定性に優れたインクを作成することができる。
ポリエステルウレタン樹脂は、下記の測定条件で示差走査熱量計(DSC)を用いて測定した際に吸熱ピークを有し、具体的には、第二昇温過程にて30℃以上100℃以下の範囲で融解ピーク温度(Tm)(以降の説明では単に「融点」とも称する)を有することが好ましく、30℃以上85℃以下の範囲で融解ピーク温度(Tm)を有することがより好ましく、36℃以上76℃以下の範囲で融解ピーク温度(Tm)を有することが更に好ましい。融点が30℃以上であることで、乾燥後の被印刷物上のインク膜が強靭になり、高い耐擦過性を示すようになる。また、融点が100℃以下であることで、加熱乾燥に起因する、樹脂同士の接着および樹脂と被印刷物との接着を強固にすることができ耐ブロッキング性を向上させることができる。
(測定条件)
4gの「ポリエステルウレタン樹脂の水分散液」または「ポリエステルウレタン樹脂を含有するインクから単離されたポリエステルウレタン樹脂の水分散液」を均一に広がるように容器に入れる。次に、それを70℃で1時間乾燥させ、次いで130℃で1時間乾燥させ、更に130℃で減圧乾燥させて測定サンプルの固形物を得る。その後、測定サンプルの熱特性を示差走査熱量計(DSC)(TAインスツルメンツ社製Q2000)を用いて、下記の条件下で測定する。得られた測定結果から吸発熱量と温度とのグラフを作成し、第二昇温過程にて得られる融解(吸熱)ピークの頂点における温度を融点とする。
・サンプル容器:アルミニウム製サンプルパン(蓋有り)
・サンプル量:5mg
・リファレンスアルミニウム製サンプルパン(空の容器)
・雰囲気:窒素(流量50mL/min)
・開始温度:-80℃
・昇温速度:10℃/min
・終了温度:130℃
・保持時間:1min
・降温速度:10℃/min
・終了温度:-80℃
・保持時間:5min
・昇温速度:10℃/min
・終了温度:130℃
ポリエステルウレタン樹脂の上記吸熱ピークにおける融解熱量は、5J/g以上100J/g以下であることが好ましく、10J/g以上80J/g以下であることがより好ましく、20J/g以上50J/g以下であることが更に好ましい。融解熱量が5J/g以上であると、結晶性部位の結晶化度が高まるので加熱乾燥過程における粘度低下も十分となり、画像における耐ブロッキング性の低下が抑制される。また、100J/g以下であると、樹脂が過度に硬く脆くなるのを抑制でき、耐擦過性が向上する
ポリエステルウレタン樹脂は、後述するポリエステルウレタン樹脂の製造方法において示す通り、結晶性ポリエステルポリオールに由来する構造、炭素数が2以上10以下の非イオン性短鎖ポリオールに由来する構造、及び炭素数が2以上6以下のイオン性短鎖ポリオールに由来する構造を有する。
また、ポリエステルウレタン樹脂において、結晶性ポリエステルポリオールの水酸基に由来するウレタン基のモル数A、炭素数が2以上10以下の非イオン性短鎖ポリオールの水酸基に由来するウレタン基のモル数B、及び炭素数が2以上6以下のイオン性短鎖ポリオールの水酸基に由来するウレタン基のモル数Cの関係を表す次式「B/(A+B+C)」は、0.15以上0.50以下であり、0.25以上0.40以下であることが好ましい。
上記式が0.15以上0.50以下である場合が好ましい理由について説明する。ポリエステルウレタン樹脂において、結晶性ポリエステルポリオールに由来する構造の割合が大きい場合(Aの割合が大きい場合)、ポリエステルウレタン樹脂における結晶性の構造部の割合が大きくなることで硬く脆い特性が現れ、画像における耐擦過性が低下する。これに対し、ポリエステルウレタン樹脂において、短鎖ポリオールに由来する構造の比率を大きくすることで(B及びCの割合を大きくすることで)、ポリエステルウレタン樹脂中におけるウレタン基濃度が高くなり、ポリエステルウレタン樹脂内及びポリエステルウレタン樹脂間におけるウレタン基同士の水素結合に起因する引き合う力が強くなって強度が向上する。これにより、ポリエステルウレタン樹脂の分子中に、結晶性ポリエステルポリオールに由来する構造が含まれていたとしても、画像の耐擦過性を向上させることができる。一方で、短鎖ポリオールに由来する構造として、イオン性短鎖ポリオールに由来する構造の割合を大きくした場合(Cの割合を大きくした場合)、ポリエステルウレタン樹脂の親水性が過度に向上し、画像における耐水性が低下する。以上より、上記式を0.15以上0.50以下にすることで、画像の耐ブロッキング性を向上させつつ、耐擦過性及び耐水性も向上させることができるインクを提供することができる。また、これにより、例えば、一般的に耐擦過性が低下しやすい低浸透性の被印刷物に対してインクを付与することで画像を形成した場合であっても、当該画像の耐擦過性を向上させることができる。
なお、ポリエステルウレタン樹脂は、上記の通り、結晶性ポリエステルポリオールに由来する構造、炭素数が2以上10以下の非イオン性短鎖ポリオールに由来する構造、及び炭素数が2以上6以下のイオン性短鎖ポリオールに由来する構造を有するが、必要に応じて、その他アルコール成分に由来する構造を有していてもよい。但し、耐ブロッキング性及び耐擦過性の観点から、結晶性ポリエステルポリオールの水酸基に由来するウレタン基のモル数A、炭素数が2以上10以下の非イオン性短鎖ポリオールの水酸基に由来するウレタン基のモル数B、及び炭素数が2以上6以下のイオン性短鎖ポリオールの水酸基に由来するウレタン基のモル数Cの合計数は、ポリエステルウレタン樹脂における全ウレタン基のモル数に対して、0.70以上1.00以下であることが好ましい。
また、上記の炭素数が2以上10以下の非イオン性短鎖ポリオールに由来する構造として、炭素数が4以上6以下の非イオン性短鎖ポリオールに由来する構造を有することが好ましい。炭素数が4以上6以下の非イオン性短鎖ポリオールに由来する構造を有することで、ポリエステルウレタン樹脂におけるウレタン基濃度がより適切な範囲となり、画像の耐擦過性がより向上する。
また、上記の炭素数が2以上10以下の非イオン性短鎖ポリオールに由来する構造として、炭素数が2以上10以下の2官能非イオン性短鎖ポリオールに由来する構造および炭素数が3以上6以下の3官能非イオン性短鎖ポリオールに由来する構造を有することが好ましい。炭素数が3以上6以下の3官能非イオン性短鎖ポリオールに由来する構造を有している場合、ポリエステルウレタン樹脂中に化学架橋構造を導入できるのでポリエステルウレタン樹脂が高靭性化され、画像の耐擦過性が向上する。しかし、炭素数が2以上10以下の非イオン性短鎖ポリオールに由来する構造の全てを炭素数が3以上6以下の3官能非イオン性短鎖ポリオールに由来する構造とした場合、化学架橋構造が過度に多くなることで、ポリエステルウレタン樹脂が硬く脆い特性となり、画像の耐擦過性の向上が不十分となる。そのため、炭素数が2以上10以下の2官能非イオン性短鎖ポリオールに由来する構造および炭素数が3以上6以下の3官能非イオン性短鎖ポリオールに由来する構造の両方を有するようにすることで画像の耐擦過性をより向上させることが好ましい。
また、ポリエステルウレタン樹脂において、炭素数が2以上10以下の2官能非イオン性短鎖ポリオールの水酸基に由来するウレタン基のモル数Dおよび炭素数が3以上6以下の3官能非イオン性短鎖ポリオールの水酸基に由来するウレタン基のモル数Eの関係を表す次式「E/(D+E)」は、0.10以上0.40以下であることが好ましく、0.15以上0.30以下であることがより好ましい。上記の通り、炭素数が2以上10以下の2官能非イオン性短鎖ポリオールに由来する構造および炭素数が3以上6以下の3官能非イオン性短鎖ポリオールに由来する構造の割合を適切に制御することで画像の耐擦過性をより向上させることができる。なお、D及びEは、上記のBに含まれる要素であるため、Bを取り扱う際は、D及びEは上記のBに含まれて計算される。
なお、炭素数が3以上6以下の3官能非イオン性短鎖ポリオールに由来する構造として、炭素数が6の3官能非イオン性短鎖ポリオールに由来する構造を有することが好ましい。炭素数6の3官能非イオン性短鎖ポリオールに由来する構造を有することで、架橋点間の距離が適切になり高い耐擦過性に繋がる。また、炭素数が6の3官能非イオン性短鎖ポリオールに由来する構造として、トリメチロールプロパンに由来する構造を有することが好ましい。トリメチロールプロパンは3つの水酸基が分子の中心から均等な位置にあるので、トリメチロールプロパンに由来する構造を有している場合、ポリエステルウレタン樹脂の分子中に均一に架橋構造を導入することができ、ポリエステルウレタン樹脂が高靭性化されて耐擦過性が高まる。
なお、樹脂の定性及び定量は、例えば、下記参考文献1に詳述されているような手順で確認することができる。具体的には、以下に示すような測定方法に基づく分析により確認することができる。
・[参考文献1]「プラスチック材料の各動特性の試験法と評価結果(22);安田武夫著、プラスチックス:日本プラスチック工業連盟誌/「プラスチックス」編集委員会編」
(赤外線分光分析(IR))
樹脂の持っている各種の官能基の吸収波長を測定し、既知の樹脂のIRスペクトルと比較することによる樹脂の定性分析を行うことができる。また、樹脂の官能基の吸収の吸光度を比較することにより、数種類のモノマーや樹脂の相対量の比較を行うことができる。
(熱分解ガスクロマトグラフィ(PyGC))
熱分解生成物をガスクロマトグラフィにより分離し、組成分析や構造解析を行うことができる。なお、PyGCに質量分析計を直結し、熱分解により生成した分解生成物を同定しておくとより正確な分析を行うことができる。
(核磁気共鳴法(NMR))
既知の樹脂のスペクトルと比較して、樹脂の同定、及び確認を行うことができる。未知樹脂の場合は分子構造の推定を行うことができる。さらに共重合体や複数のポリマーのブレンド物の組成比やブレンド比の定量分析を行うことができる。
なお、上記測定方法により樹脂の分析を行う前に、前処理として遠心分離によりインク中の着色剤成分を沈降させ、樹脂を含んだ上澄みを回収したり、適当な有機溶剤を用いて樹脂を抽出したりしておくことも分析精度を高める手段として有効である。
ポリエステルウレタン樹脂の酸価は、10mgKOH/g以上40mgKOH/g以下であることが好ましい。この範囲とすることにより、インクにより形成される画像が優れた力学強度を有し、かつ定着性および耐ブロッキング性に優れた画像を形成することができる。また、酸価が10mgKOH/g以上であると、樹脂の分散安定性が良好となることで均一な被膜が形成され、力学強度に優れた画像が形成できる。また、酸価が40mgKOH/g以下であると、力学強度に優れた被膜が形成できることに加え、樹脂の親水性が適正であることにより、耐水性が向上し、印刷物の耐水性が向上する。
ポリエステルウレタン樹脂の酸価の測定方法としては、例えば、ポリエステルウレタン樹脂をテトラヒドロフラン(THF)溶液に入れ、0.1Mの水酸化カリウムメタノール溶液を用いて滴定することで、測定することができる。
ポリエステルウレタン樹脂の酸価は、樹脂を作製する際における樹脂構成材料中のカルボキシル基濃度から算出してもよいし、ポリエステルウレタン樹脂をテトラヒドロフラン(THF)溶液に入れ、0.1Mの水酸化カリウムメタノール溶液を用いて滴定することでも、測定することができる。
また、ポリエステルウレタン樹脂中のカルボキシル基が中和されている場合は、例えば、過剰の塩酸水溶液を加えて酸性溶液にした後に、クロロホルムで樹脂を抽出し、次いで加熱もしくは減圧乾燥後に得られた樹脂をTHFに溶解し、0.1Mの水酸化カリウムメタノール溶液を用いて滴定することでも、測定することができる。
ポリエステルウレタン樹脂は、樹脂エマルションであることが好ましい。樹脂エマルションとは、樹脂粒子が水やインク中に分散している状態を指し、樹脂粒子が固体、液体かは問わない。
ポリエステルウレタン樹脂を含む樹脂粒子を水中やインク中に分散させる方法としては、分散剤を用いる強制乳化法や、アニオン性基を有する樹脂を使用する自己乳化法などが挙げられる。強制乳化法の場合、インクにより形成される画像に分散剤が残り、画像の強度を下げるおそれがあることから、自己乳化法を用いることが好ましい。
アニオン性基としては、例えば、カルボキシル基、カルボキシレート基、スルホン酸基、スルホネート基などが挙げられる。これらの中でも、一部又は全部、特に好ましくは全部が塩基性化合物等により中和されたカルボキシレート基やスルホネート基を使用することが好ましい。
アニオン性基の中和に使用可能な中和剤としては、例えば、アンモニア、トリエチルアミン、ピリジン、モルホリン等の有機アミンや、モノエタノールアミン等のアルカノールアミン等の塩基性化合物、Na、K、Li、Ca等を含む金属塩基化合物などが挙げられる。
ポリエステルウレタン樹脂を樹脂粒子として用いる場合、樹脂粒子の体積平均粒径としては、30nm以上120nm以下が好ましく、50nm以上100nm以下がより好ましい。樹脂粒子の体積平均粒径を30nm以上にすることで樹脂粒子が被印刷物中に浸透してしまうことを抑制でき、被印刷物上のインク膜に含まれる樹脂粒子の割合が多くなり、耐擦過性の向上に繋がる。また、樹脂粒子の体積平均粒径を120nm以下にすることで樹脂粒子の造膜性が高くなりインク膜が強靭になり、耐擦過性の向上に繋がる。樹脂粒子の体積平均粒径は、樹脂中のアニオン性基の量および乳化時のアニオン性基に対する中和剤の量などによって制御することができる。体積平均粒径は、例えば、粒度分析装置(ナノトラック Wave-UT151、マイクロトラック・ベル株式会社製)を用いて測定することができる。
ポリエステルウレタン樹脂の含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、耐擦過性の点から、インク全量に対して、1質量%以上30質量%以下が好ましく、5質量%以上20質量%以下がより好ましい。
-結晶性を有するポリエステルウレタン樹脂の製造方法-
ポリエステルウレタン樹脂の製造方法の一例としては、次の方法が挙げられる。
まず、無溶剤下または有機溶剤存在下で、結晶性ポリエステルポリオール、炭素数が2以上10以下の非イオン性短鎖ポリオール、炭素数が2以上6以下のイオン性短鎖ポリオール、及びポリイソシアネートを反応させて、イソシアネート末端ウレタンプレポリマーを製造する。この反応の際には、必要に応じてポリエーテルポリオール、ポリカーボネートポリオール、及び非晶性のポリエステルポリオールなども混合することができる。
次に、イソシアネート末端ウレタンプレポリマー中のアニオン性基を必要に応じて中和剤により中和し、その後、水を加えて分散させ、最後に、必要に応じて系内の有機溶剤を除去することによってポリエステルウレタン樹脂を得ることができる。また、有機溶剤を除去する前に、必要に応じて、2価以上のポリアミン(以降の説明では「多価アミン」とも称する)を添加することにより、末端のイソシアネート基と多価アミンで形成されるウレア結合により、ポリエステルウレタン樹脂を伸長または架橋させることもできる。
反応時に使用可能な有機溶剤としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類;テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル類;酢酸エチル、酢酸ブチル等の酢酸エステル類;アセトニトリル等のニトリル類;ジメチルホルムアミド、N-メチルピロリドン、1-エチル-2-ピロリドン等のアミド類などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
--結晶性ポリエステルポリオール--
結晶性ポリエステルポリオールとしては、水酸基価(OHV)が20mgKOH/g以上200mgKOH/g以下が好ましく、50mgKOH/g以上150mgKOH/g以下がより好ましく、70mgKOH/g以上120mgKOH/g以下が更に好ましい。
水酸基価が上記範囲であることにより、樹脂の分散安定性が良好となり、また適当な結晶性を発現することで、耐ブロッキング性に優れた画像を形成可能なポリエステルウレタン樹脂を得ることができる。
結晶性ポリエステルポリオールの種類としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、高い結晶性を有する点から、脂肪族ポリエステルポリオールであることが好ましい。
結晶性ポリエステルポリオールの分子量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、GPC測定において、重量平均分子量(Mw)は、2,000~20,000が好ましく、3,000~15,000がより好ましく、3,000~10,000が更に好ましく、3,000~5,000が特に好ましい。
重量平均分子量が、上記範囲内であると、樹脂の分散安定性が良好となり、また適当な結晶性を発現することで、定着性に優れた画像を形成可能な結晶性ポリエステルウレタン樹脂エマルションを得ることができる。
なお、結晶性ポリエステルポリオールの数平均分子量(Mn)は、1,000~4,000が好ましく、2,000~3,000がより好ましい。
結晶性ポリエステルポリオールの融点(Tm)としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、50℃以上100℃以下であることが好ましい。融点は、示差走査熱量計(DSC)測定におけるDSCチャートの吸熱ピーク値により測定することができる。結晶性ポリエステルの結晶性、分子構造等については、NMR測定、示差走査熱量計(DSC)測定、X線回折測定、GC/MS測定、LC/MS測定、赤外線吸収(IR)スペクトル測定などにより確認することができる。
次に、結晶性ポリエステルポリオールの製造方法の一例について説明する。結晶性ポリエステルポリオールは、例えば、無溶剤下又は有機溶剤存在下で、多価アルコールと多価カルボン酸の重縮合により製造されることが好ましい。すなわち、ポリエステルウレタン樹脂の結晶性部位は、結晶性ポリエステルポリオールの製造に用いられる多価アルコールと多価カルボン酸に由来する。
---多価アルコール---
多価アルコールとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ジオール、3価以上のアルコールが挙げられる。
ジオールとしては、例えば、脂肪族ジオールが好ましく、飽和脂肪族ジオールがより好ましい。
飽和脂肪族ジオールとしては、例えば、直鎖飽和脂肪族ジオール、分岐飽和脂肪族ジオールが挙げられる。これらの中でも、直鎖飽和脂肪族ジオールが好ましく、炭素数が2以上12以下の直鎖飽和脂肪族ジオールがより好ましい。飽和脂肪族ジオールが直鎖型であると、結晶性ポリエステルの結晶性が低下せず、融点が低下しにくい。飽和脂肪族ジオールの炭素数が12以下であると、材料の入手が容易となるので、炭素数は12以下であることがより好ましい。
飽和脂肪族ジオールとしては、例えば、エチレングリコール、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、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、1,11-ウンデカンジオール、1,12-ドデカンジオール、1,13-トリデカンジオール、1,14-テトラデカンジオール、1,18-オクタデカンジオール、1,14-エイコサンデカンジオールなどが挙げられる。これらは1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
3価以上のアルコールとしては、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、ペンタエリスリトールなどが挙げられる。これらは1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
---多価カルボン酸---
多価カルボン酸としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、2価のカルボン酸、3価以上のカルボン酸が挙げられるが、脂肪族ジカルボン酸であることが好ましい。
2価のカルボン酸としては、例えば、シュウ酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、スペリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、1,9-ノナンジカルボン酸、1,10-デカンジカルボン酸、1,12-ドデカンジカルボン酸、1,14-テトラデカンジカルボン酸、1,18-オクタデカンジカルボン酸等の飽和脂肪族ジカルボン酸;フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレン-2,6-ジカルボン酸、マロン酸、メサコニン酸等の芳香族ジカルボン酸、又はこれらの無水物、或いはこれらの低級(炭素数1~3)アルキルエステルなどが挙げられる。これらは1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
3価以上のカルボン酸としては、例えば、1,2,4-ベンゼントリカルボン酸、1,2,5-ベンゼントリカルボン酸、1,2,4-ナフタレントリカルボン酸、又はこれらの無水物、あるいはこれらの低級(炭素数1~3)アルキルエステルなどが挙げられる。これらは1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
なお、多価カルボン酸としては、飽和脂肪族ジカルボン酸、芳香族ジカルボン酸の他に、スルホン酸基を持つジカルボン酸、2重結合を持つジカルボン酸などを含有していてもよい。
なお、多価カルボン酸としては、飽和脂肪族ジカルボン酸、芳香族ジカルボン酸の他に、スルホン酸基を持つジカルボン酸、2重結合を持つジカルボン酸などを含有していてもよい。
--炭素数が2以上10以下の非イオン性短鎖ポリオール--
炭素数が2以上10以下の非イオン性短鎖ポリオールとしては、2官能非イオン性短鎖ポリオール、3官能非イオン性短鎖ポリオールなどを用いることができる。
2官能非イオン性短鎖ポリオールとしては、炭素数が2以上10以下の2官能非イオン性短鎖ポリオールであることが好ましく、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,4-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,6-ヘキサンジオール、1,8-オクタンジオール、1,4-シクロヘキサンジメタノール、ジエチレングリコール等の炭素数2以上10以下の多価アルコール類などが挙げられる。
3官能非イオン性短鎖ポリオールとしては、炭素数が3以上6以下の3官能非イオン性短鎖ポリオールであることが好ましく、例えば、グリセリン、トリメチロールプロパン、1,2,4-ブタントリオール、1,2,5-ペンタントリオール、1,2,6-ヘキサントリオール、1,2,4-ベンゼントリオール、1,3,5-ベンゼントリオール、1,2,3-ベンゼントリオール等の炭素数3以上6以下の多価アルコール類などが挙げられる。
--炭素数が2以上6以下のイオン性短鎖ポリオール--
炭素数が2以上6以下のイオン性短鎖ポリオールとしては、特に限定はないが、2つ以上のヒドロキシル基を有し、アニオン性基としてカルボン酸、スルホン酸などの官能基を有する材料を使用することができる。例えば、ジメチロールプロピオン酸、ジメチロールブタン酸、ジメチロール酪酸、ジメチロール吉草酸、トリメチロールプロパン酸、トリメチロールブタン酸等のカルボン酸基類や、1,4-ブタンジオール-2-スルホン酸等のスルホン酸基類などが挙げられる。
--ポリイソシアネート--
ポリイソシアネートとしては、例えば、1,3-フェニレンジイソシアネート、1,4-フェニレンジイソシアネート、2,4-トリレンジイソシアネート(TDI)、2,6-トリ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(MDI)、2,4-ジフェニルメタンジイソシアネート、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-ナフチレンジイソシアネート、4,4‘4’‘-とリフェニルメタントリイソシアネート、m-イソシアナトフェニルスルホニルイソシアネート、p-イソシアナトフェニルスルホニルイソシアネート等の芳香族ポリイソシアネート化合物;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(HDI)、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、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等の脂肪族ポリイソシアネート化合物;イソホロンジイソシアネート(IPDI)、4,4’-ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(水素添加MDI)、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(水素添加TDI)、ビス(2-イソシアナトエチル)-4-ジクロヘキセン-1,2-ジカルボキシレート、2,5-ノルボルナンジイソシアネート、2,6-ノルボルナンジイソシアネーネート等の脂環式ポリイソシアネート化合物などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
これらの中でも、脂肪族ポリイソシアネート化合物、脂環式ポリイソシアネート化合物が好ましく、脂環式ポリイソシアネート化合物がより好ましく、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が特に好ましい。
--ポリエーテルポリオール--
ポリエーテルポリオールとしては、例えば、活性水素原子を2個以上有する化合物の1種又は2種以上を出発原料として、アルキレンオキサイドを付加重合させたものを使用することができる。
出発原料としては、例えば、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、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などが挙げられる。
アルキレンオキサイドとしては、例えば、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、テトラヒドロフランなどが挙げられる。
ポリエーテルポリオールとしては、非常に優れた耐擦性を付与可能なインクジェット印刷インク用バインダーを得る点から、ポリオキシテトラメチレングリコール、ポリオキシプロピレングリコールが好ましい。
--ポリカーボネートポリオール--
ポリカーボネートポリオールとしては、例えば、炭酸エステルとポリオールとを反応させて得られるものや、ホスゲンとビスフェノールA等とを反応させて得られるものを使用することができる。
炭酸エステルとしては、例えば、メチルカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルカーボネート、ジエチルカーボネート、シクロカーボネート、ジフェニルカーボネートなどが挙げられる。
炭酸エステルと反応しうるポリオールとしては、例えば、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、1,2-プロピレングリコール、1,3-プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、1,4-ブタンジオール、1,3-ブタンジオール、1,2-ブタンジオール、2,3-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,5-ヘキサンジオール、2,5-ヘキサンジオール、1,6-ヘキサンジオール、1,7-ヘプタンジオール、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、1,11-ウンデカンジオール、1,12-ドデカンジオール、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、ハイドロキノン、レゾルシン、ビスフェノール-A、ビスフェノール-F、4,4’-ビフェノール等の比較的低分子量のジヒドロキシ化合物や、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリオキシテトラメチレングリコール等のポリエーテルポリオールや、ポリヘキサメチレンアジペート、ポリヘキサメチレンサクシネート、ポリカプロラクトン等のポリエステルポリオールなどが挙げられる。
--非晶性のポリエステルポリオール--
非晶性のポリエステルポリオールとしては、例えば、低分子量のポリオールとポリカルボン酸とをエステル化反応して得られるものや、ε-カプロラクトン等の環状エステル化合物を開環重合反応して得られるポリエステルや、これらの共重合ポリエステルなどが挙げられる。
低分子量のポリオールとしては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコールなどが挙げられる。
ポリカルボン酸としては、例えば、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、ドデカンジカルボン酸、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、及びこれらの無水物又はエステル形成性誘導体などが挙げられる。
--2価以上のポリアミン--
2価以上のポリアミンとしては、例えば、エチレンジアミン、1,2-プロパンジアミン、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、1,4-シクロヘキサンジアミン等のジアミン類;ジエチレントリアミン、ジプロピレントリアミン、トリエチレンテトラミン等のポリアミン類;ヒドラジン、N,N’-ジメチルヒドラジン、1,6-ヘキサメチレンビスヒドラジン等のヒドラジン類;コハク酸ジヒドラジッド、アジピン酸ジヒドラジド、グルタル酸ジヒドラジド、セバシン酸ジヒドラジド、イソフタル酸ジヒドラジド等のジヒドラジド類などが挙げられる。
-結晶性を有するポリエステルウレタン樹脂における架橋-
ポリエステルウレタン樹脂は、元来の特色の一つである水素結合に加えて、その分子構造内に、共有結合に由来する化学架橋を有することが好ましい。共有結合に由来する化学架橋を有することにより、ポリエステルウレタン樹脂の力学強度が優れたものとなり、最終的な画像として耐擦性、及び耐ブロッキング性に優れたものを得ることができる。
化学架橋を導入する方法としては、例えば、結晶性ポリエステルポリオールの官能基数を2より大きくすること、3官能以上の短鎖多価アルコールを用いること、3官能以上のポリイソシアネートを用いること、3官能以上のポリアミンを用いることなどが挙げられる。化学架橋を導入する方法は、何れか一つを単独で用いてもよいし、複数を組み合わせて用いてもよい。化学架橋を導入する方法は、何れも好適に用いることができるが、架橋密度の観点から3官能以上の短鎖ポリオールを用いる方法が特に好ましい。
<色材>
色材としては特に限定されず、顔料、染料を使用可能である。顔料としては、無機顔料又は有機顔料を使用することができる。これらは、1種単独で用いても良く、2種以上を併用しても良い。また、顔料として、混晶を使用しても良い。
顔料としては、例えば、ブラック顔料、イエロー顔料、マゼンダ顔料、シアン顔料、白色顔料、緑色顔料、橙色顔料、金色や銀色などの光沢色顔料やメタリック顔料などを用いることができる。
無機顔料として、酸化チタン、酸化鉄、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、水酸化アルミニウム、バリウムイエロー、カドミウムレッド、クロムイエローに加え、コンタクト法、ファーネス法、サーマル法などの公知の方法によって製造されたカーボンブラックを使用することができる。
また、有機顔料としては、アゾ顔料、多環式顔料(例えば、フタロシアニン顔料、ペリレン顔料、ペリノン顔料、アントラキノン顔料、キナクリドン顔料、ジオキサジン顔料、インジゴ顔料、チオインジゴ顔料、イソインドリノン顔料、キノフタロン顔料など)、染料キレート(例えば、塩基性染料型キレート、酸性染料型キレートなど)、ニトロ顔料、ニトロソ顔料、アニリンブラックなどを使用できる。これらの顔料のうち、溶媒と親和性の良いものが好ましく用いられる。その他、樹脂中空粒子、無機中空粒子の使用も可能である。
顔料の具体例として、黒色用としては、ファーネスブラック、ランプブラック、アセチレンブラック、チャンネルブラック等のカーボンブラック(C.I.ピグメントブラック7)類、または銅、鉄(C.I.ピグメントブラック11)、酸化チタン等の金属類、アニリンブラック(C.I.ピグメントブラック1)等の有機顔料があげられる。
さらに、カラー用としては、C.I.ピグメントイエロー1、3、12、13、14、17、24、34、35、37、42(黄色酸化鉄)、53、55、74、81、83、95、97、98、100、101、104、108、109、110、117、120、138、150、153、155、180、185、213、C.I.ピグメントオレンジ5、13、16、17、36、43、51、C.I.ピグメントレッド1、2、3、5、17、22、23、31、38、48:2、48:2(パーマネントレッド2B(Ca))、48:3、48:4、49:1、52:2、53:1、57:1(ブリリアントカーミン6B)、60:1、63:1、63:2、64:1、81、83、88、101(べんがら)、104、105、106、108(カドミウムレッド)、112、114、122(キナクリドンマゼンタ)、123、146、149、166、168、170、172、177、178、179、184、185、190、193、202、207、208、209、213、219、224、254、264、C.I.ピグメントバイオレット1(ローダミンレーキ)、3、5:1、16、19、23、38、C.I.ピグメントブルー1、2、15(フタロシアニンブルー)、15:1、15:2、15:3、15:4(フタロシアニンブルー)、16、17:1、56、60、63、C.I.ピグメントグリーン1、4、7、8、10、17、18、36、等がある。
染料としては、特に限定されることなく、酸性染料、直接染料、反応性染料、及び塩基性染料が使用可能であり、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
染料として、例えば、C.I.アシッドイエロー 17,23,42,44,79,142、C.I.アシッドレッド 52,80,82,249,254,289、C.I.アシッドブルー 9,45,249、C.I.アシッドブラック 1,2,24,94、C.I.フードブラック 1,2、C.I.ダイレクトイエロー 1,12,24,33,50,55,58,86,132,142,144,173、C.I.ダイレクトレッド 1,4,9,80,81,225,227、C.I.ダイレクトブルー 1,2,15,71,86,87,98,165,199,202、C.I.ダイレクドブラック 19,38,51,71,154,168,171,195、C.I.リアクティブレッド 14,32,55,79,249、C.I.リアクティブブラック 3,4,35が挙げられる。
インク中の色材の含有量は、画像濃度の向上、良好な定着性や吐出安定性の点から、インク全量に対して、0.1質量%以上15質量%以下が好ましく、より好ましくは1質量%以上10質量%以下である。
顔料を分散してインクを得る方法としては、顔料に親水性官能基を導入して自己分散性顔料とする方法、顔料の表面を樹脂で被覆して分散させる方法、分散剤を用いて分散させる方法、などが挙げられる。
顔料に親水性官能基を導入して自己分散性顔料とする方法としては、例えば、顔料(例えばカーボン)にスルホン基やカルボキシル基等の官能基を付加することで、水中に分散可能とする方法が挙げられる。
顔料の表面を樹脂で被覆して分散させる方法としては、顔料をマイクロカプセルに包含させ、水中に分散可能とする方法が挙げられる。これは、樹脂被覆顔料と言い換えることができる。この場合、インクに配合される顔料はすべて樹脂に被覆されている必要はなく、被覆されない顔料や、部分的に被覆された顔料がインク中に分散していてもよい。
分散剤を用いて分散させる方法としては、界面活性剤に代表される、公知の低分子型の分散剤、高分子型の分散剤を用いて分散する方法が挙げられる。
分散剤としては、顔料に応じて例えば、アニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤、両性界面活性剤、ノニオン界面活性剤等を使用することが可能である。
分散剤として、竹本油脂社製RT-100(ノニオン系界面活性剤)や、ナフタレンスルホン酸Naホルマリン縮合物も、分散剤として好適に使用できる。
分散剤は1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
<有機溶剤>
有機溶剤としては特に制限されず、水溶性有機溶剤を用いることができる。例えば、多価アルコール類、多価アルコールアルキルエーテル類や多価アルコールアリールエーテル類などのエーテル類、含窒素複素環化合物、アミド類、アミン類、含硫黄化合物類が挙げられる。
多価アルコール類の具体例としては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、1,2-プロパンジオール、1,3-プロパンジオール、1,2-ブタンジオール、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、2,3-ブタンジオール、3-メチル-1,3-ブタンジオール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、1,2-ペンタンジオール、1,3-ペンタンジオール、1,4-ペンタンジオール、2,4-ペンタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,2-ヘキサンジオール、1,6-ヘキサンジオール、1,3-ヘキサンジオール、2,5-ヘキサンジオール、1,5-ヘキサンジオール、グリセリン、1,2,6-ヘキサントリオール、2-エチル-1,3-ヘキサンジオール、エチル-1,2,4-ブタントリオール、1,2,3-ブタントリオール、2,2,4-トリメチル-1,3-ペンタンジオール、ペトリオール等が挙げられる。
多価アルコールアルキルエーテル類としては、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ブチルエーテル、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エチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、テトラエチ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等が挙げられる。
多価アルコールアリールエーテル類としては、エチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノベンジルエーテル等が挙げられる。
含窒素複素環化合物としては、2-ピロリドン、N-メチル-2-ピロリドン、N-ヒドロキシエチル-2-ピロリドン、1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン、ε-カプロラクタム、γ-ブチロラクトン等が挙げられる。
アミド類としては、ホルムアミド、N-メチルホルムアミド、N,N-ジメチルホルムアミド、3-メトキシ-N,N-ジメチルプロピオンアミド、3-ブトキシ-N,N-ジメチルプロピオンアミド等が挙げられる。
アミン類としては、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエチルアミン等が挙げられる。
含硫黄化合物類としては、ジメチルスルホキシド、スルホラン、チオジエタノール等が挙げられる。
その他の有機溶剤としては、プロピレンカーボネート、炭酸エチレン等が挙げられる。
湿潤剤として機能するだけでなく、良好な乾燥性を得られることから、沸点が250℃以下の有機溶剤を用いることが好ましい。
有機溶剤として、炭素数8以上のポリオール化合物、及びグリコールエーテル化合物も好適に使用される。炭素数8以上のポリオール化合物の具体例としては、2-エチル-1,3-ヘキサンジオール、2,2,4-トリメチル-1,3-ペンタンジオールなどが挙げられる。
グリコールエーテル化合物の具体例としては、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ブチルエーテル、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エチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、テトラエチ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等の多価アルコールアルキルエーテル類;エチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノベンジルエーテル等の多価アルコールアリールエーテル類などが挙げられる。
炭素数8以上のポリオール化合物、及びグリコールエーテル化合物は、被印刷物として紙を用いた場合に、インクの浸透性を向上させることができる。
有機溶剤のインク中における含有量は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、インクの乾燥性及び吐出信頼性の点から、インク全量に対して、10質量%以上60質量%以下が好ましく、20質量%以上60質量%以下がより好ましい。
<水>
インクにおける水の含有量は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、インクの乾燥性及び吐出信頼性の点から、インク全量に対して、10質量%以上90質量%以下が好ましく、20質量%以上60質量%以下がより好ましい。
<界面活性剤>
界面活性剤としては、シリコーン系界面活性剤、フッ素系界面活性剤、両性界面活性剤、ノニオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤のいずれも使用可能である。
シリコーン系界面活性剤には特に制限はなく目的に応じて適宜選択することができる。中でも高pHでも分解しないものが好ましい。シリコーン系界面活性剤としては、例えば、側鎖変性ポリジメチルシロキサン、両末端変性ポリジメチルシロキサン、片末端変性ポリジメチルシロキサン、側鎖両末端変性ポリジメチルシロキサン等が挙げられる。変性基としてポリオキシエチレン基、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレン基を有するものが、水系界面活性剤として良好な性質を示すので特に好ましい。また、シリコーン系界面活性剤として、ポリエーテル変性シリコーン系界面活性剤を用いることもでき、例えば、ポリアルキレンオキシド構造をジメチルシロキサンのSi部側鎖に導入した化合物等が挙げられる。
フッ素系界面活性剤としては、例えば、パーフルオロアルキルスルホン酸化合物、パーフルオロアルキルカルボン酸化合物、パーフルオロアルキルリン酸エステル化合物、パーフルオロアルキルエチレンオキサイド付加物及びパーフルオロアルキルエーテル基を側鎖に有するポリオキシアルキレンエーテルポリマー化合物が、起泡性が小さいので特に好ましい。パーフルオロアルキルスルホン酸化合物としては、例えば、パーフルオロアルキルスルホン酸、パーフルオロアルキルスルホン酸塩等が挙げられる。パーフルオロアルキルカルボン酸化合物としては、例えば、パーフルオロアルキルカルボン酸、パーフルオロアルキルカルボン酸塩等が挙げられる。パーフルオロアルキルエーテル基を側鎖に有するポリオキシアルキレンエーテルポリマー化合物としては、パーフルオロアルキルエーテル基を側鎖に有するポリオキシアルキレンエーテルポリマーの硫酸エステル塩、パーフルオロアルキルエーテル基を側鎖に有するポリオキシアルキレンエーテルポリマーの塩等が挙げられる。これらフッ素系界面活性剤における塩の対イオンとしては、Li、Na、K、NH、NHCHCHOH、NH(CHCHOH)、NH(CHCHOH)等が挙げられる。
両性界面活性剤としては、例えばラウリルアミノプロピオン酸塩、ラウリルジメチルベタイン、ステアリルジメチルベタイン、ラウリルジヒドロキシエチルベタインなどが挙げられる。
ノニオン系界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエステル、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルアミド、ポリオキシエチレンプロピレンブロックポリマー、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、アセチレンアルコールのエチレンオキサイド付加物などが挙げられる。
アニオン系界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル酢酸塩、ドデシルベンゼンスルホン酸塩、ラウリル酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテルサルフェートの塩、などが挙げられる。
これらは、1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
シリコーン系界面活性剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、側鎖変性ポリジメチルシロキサン、両末端変性ポリジメチルシロキサン、片末端変性ポリジメチルシロキサン、側鎖両末端変性ポリジメチルシロキサンなどが挙げられ、変性基としてポリオキシエチレン基、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレン基を有するポリエーテル変性シリコーン系界面活性剤が水系界面活性剤として良好な性質を示すので特に好ましい。
このような界面活性剤としては、適宜合成したものを使用してもよいし、市販品を使用してもよい。市販品としては、例えば、ビックケミー株式会社、信越化学工業株式会社、東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社、日本エマルジョン株式会社、共栄社化学などから入手できる。
上記のポリエーテル変性シリコーン系界面活性剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、一般式(S-1)式で表わされる、ポリアルキレンオキシド構造をジメチルポリシロキサンのSi部側鎖に導入したものなどが挙げられる。
Figure 2023037758000001
(但し、一般式(S-1)式中、m、n、a、及びbは、それぞれ独立に、整数を表わし、Rは、アルキレン基を表し、R’は、アルキル基を表す。)
上記のポリエーテル変性シリコーン系界面活性剤としては、市販品を用いることができ、例えば、KF-618、KF-642、KF-643(信越化学工業株式会社)、EMALEX-SS-5602、SS-1906EX(日本エマルジョン株式会社)、FZ-2105、FZ-2118、FZ-2154、FZ-2161、FZ-2162、FZ-2163、FZ-2164(東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社)、BYK-33、BYK-387(ビックケミー株式会社)、TSF4440、TSF4452、TSF4453(東芝シリコン株式会社)などが挙げられる。
フッ素系界面活性剤としては、フッ素置換した炭素数が2~16の化合物が好ましく、フッ素置換した炭素数が4~16である化合物がより好ましい。
フッ素系界面活性剤としては、パーフルオロアルキルリン酸エステル化合物、パーフルオロアルキルエチレンオキサイド付加物、及びパーフルオロアルキルエーテル基を側鎖に有するポリオキシアルキレンエーテルポリマー化合物などが挙げられる。 これらの中でも、パーフルオロアルキルエーテル基を側鎖に有するポリオキシアルキレンエーテルポリマー化合物は起泡性が少ないため好ましく、特に一般式(F-1)及び一般式(F-2)で表わされるフッ素系界面活性剤が好ましい。
Figure 2023037758000002
上記一般式(F-1)で表される化合物において、水溶性を付与するためにmは0~10の整数が好ましく、nは0~40の整数が好ましい。
Figure 2023037758000003
上記一般式(F-2)で表される化合物において、YはH、又はCmF2m+1でmは1~6の整数、又はCHCH(OH)CH-CmF2m+1でmは4~6の整数、又はCpH2p+1でpは1~19の整数である。nは1~6の整数である。aは4~14の整数である。
上記のフッ素系界面活性剤としては市販品を使用してもよい。この市販品としては、例えば、サーフロンS-111、S-112、S-113、S-121、S-131、S-132、S-141、S-145(いずれも、旭硝子株式会社製);フルラードFC-93、FC-95、FC-98、FC-129、FC-135、FC-170C、FC-430、FC-431(いずれも、住友スリーエム株式会社製);メガファックF-470、F-1405、F-474(いずれも、大日本インキ化学工業株式会社製);ゾニール(Zonyl)TBS、FSP、FSA、FSN-100、FSN、FSO-100、FSO、FS-300、UR、キャプストーンFS-30、FS-31、FS-3100、FS-34、FS-35(いずれも、Chemours社製);FT-110、FT-250、FT-251、FT-400S、FT-150、FT-400SW(いずれも、株式会社ネオス社製)、ポリフォックスPF-136A,PF-156A、PF-151N、PF-154、PF-159(オムノバ社製)、ユニダインDSN-403N(ダイキン工業株式会社製)などが挙げられ、これらの中でも、良好な印字品質、特に発色性、紙に対する浸透性、濡れ性、均染性が著しく向上する点から、Chemours社製のFS-3100、FS-34、FS-300、株式会社ネオス製のFT-110、FT-250、FT-251、FT-400S、FT-150、FT-400SW、オムノバ社製のポリフォックスPF-151N及びダイキン工業株式会社製のユニダインDSN-403Nが特に好ましい。
インク中における界面活性剤の含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、濡れ性、吐出安定性に優れ、画像品質が向上する点から、インク全量に対して、0.001質量%以上5質量%以下が好ましく、0.05質量%以上5質量%以下がより好ましい。
<消泡剤>
消泡剤としては、特に制限はなく、例えば、シリコーン系消泡剤、ポリエーテル系消泡剤、脂肪酸エステル系消泡剤などが挙げられる。これらは、1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、破泡効果に優れる点から、シリコーン系消泡剤が好ましい。
<防腐防黴剤>
防腐防黴剤としては、特に制限はなく、例えば、1,2-ベンズイソチアゾリン-3-オンなどが挙げられる。
<防錆剤>
防錆剤としては、特に制限はなく、例えば、酸性亜硫酸塩、チオ硫酸ナトリウムなどが挙げられる。
<pH調整剤>
pH調整剤としては、pHを7以上に調整することが可能であれば、特に制限はなく、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等のアミンなどが挙げられる。
<<インクの製造方法>>
インクの製造方法としては、例えば、水、色材、樹脂、及びその他の成分を水性媒体中に分散又は溶解し、撹拌混合して製造する方法が挙げられる。分散は、例えば、サンドミル、ホモジナイザー、ボールミル、ペイントシェイカー、超音波分散等により行うことができる。撹拌混合は、例えば、通常の撹拌羽を用いた撹拌機、マグネチックスターラー、高速の分散機等により行うことができる。
<<被印刷物>>
本実施形態では、用いることができる被印刷物としては特に制限されないが、低浸透性被印刷物であることが好ましい。低浸透性被印刷物は、支持体と、支持体の少なくとも一方の面に塗工層を有してなるものが好ましく、更に必要に応じてその他の層を有していてもよい。なお、塗工層を有する面が印刷面となる。
本実施形態において、低浸透性被印刷物は、25℃において、動的走査吸液計で測定した接触時間100msにおける純水の被印刷物の塗工層を有する面への転移量が2mL/m以上35mL/m以下である。
接触時間100msでの純水の転移量が少なすぎると、ビーディングが発生しやすくなることがあり、多すぎると、印刷後のインクドット径が所望の径よりも小さくなりすぎることがある。
また、低浸透性被印刷物は、25℃において、動的走査吸液計で測定した接触時間400msにおける純水の被印刷物の塗工層を有する面への転移量が3mL/m以上40mL/m以下である。
接触時間400msでの転移量が少なすぎると、乾燥性が不十分であるため、拍車痕が発生しやすくなることがあり、多すぎると、乾燥後の画像部の光沢が低くなりやすくなることがある。
ここで、動的走査吸収液計(dynamic scanning absorptometer;DSA,紙パ技協誌、第48巻、1994年5月、第88~92頁、空閑重則)は、極めて短時間における吸液量を正確に測定できる装置である。
動的走査吸液計は、吸液の速度をキャピラリー中のメニスカスの移動から直読する、試料を円盤状とし、この上で吸液ヘッドをらせん状に走査する、予め設定したパターンに従って走査速度を自動的に変化させ、1枚の試料で必要な点の数だけ測定を行う、という方法によって測定を自動化したものである。
紙試料への液体供給ヘッドはテフロン(登録商標)管を介してキャピラリーに接続され、キャピラリー中のメニスカスの位置は光学センサで自動的に読み取られる。
具体的には、動的走査吸液計(K350シリーズD型、協和精工株式会社製)を用いて、純水又はインクの転移量を測定する。
接触時間100ms及び接触時間400msにおける転移量は、それぞれの接触時間の近隣の接触時間における転移量の測定値から補間により求めることができる。
-支持体-
支持体としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、木材繊維主体の紙、木材繊維及び合成繊維を主体とした不織布のようなシート状物質などが挙げられる。
紙としては、特に制限はなく、公知のものの中から目的に応じて適宜選択することができ、例えば、木材パルプ、古紙パルプなどが用いられる。
木材パルプとしては、例えば、広葉樹晒クラフトパルプ(LBKP)、針葉樹晒クラフトパルプ(NBKP)、NBSP、LBSP、GP、TMPなどが挙げられる。
古紙パルプの原料としては、財団法人古紙再生促進センターの古紙標準品質規格表に示されている、上白、罫白、クリーム白、カード、特白、中白、模造、色白、ケント、白アート、特上切、別上切、新聞、雑誌などが挙げられる。
具体的には、情報関連用紙である非塗工コンピュータ用紙、感熱紙、感圧紙等のプリンタ用紙;PPC用紙等のOA古紙;アート紙、コート紙、微塗工紙、マット紙等の塗工紙;上質紙、色上質、ノート、便箋、包装紙、ファンシーペーパー、中質紙、新聞用紙、更紙、スーパー掛け紙、模造紙、純白ロール紙、ミルクカートン等の非塗工紙、などの紙や板紙の古紙で、化学パルプ紙、高歩留りパルプ含有紙などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
古紙パルプは、一般的に、以下の4工程の組み合わせから製造される。
(1)離解は、古紙をパルパーにて機械力と薬品で処理して繊維状にほぐし、印刷インキを繊維より剥離する。
(2)除塵は、古紙に含まれる異物(プラスチックなど)及びゴミをスクリーン、クリーナー等により除去する。
(3)脱墨は、繊維より界面活性剤を用いて剥離された印刷インキをフローテーション法、又は洗浄法で系外に除去する。
(4)漂白は、酸化作用や還元作用を用いて、繊維の白色度を高める。
古紙パルプを混合する場合、全パルプ中の古紙パルプの混合比率は、印刷後のカール対策から40%以下が好ましい。
支持体に使用される内添填料としては、例えば、白色顔料として従来公知の顔料が用いられる。
白色顔料としては、例えば、軽質炭酸カルシウム、重質炭酸カルシウム、カオリン、クレー、タルク、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、二酸化チタン、酸化亜鉛、硫化亜鉛、炭酸亜鉛、サチンホワイト、珪酸アルミニウム、ケイソウ土、珪酸カルシウム、珪酸マグネシウム、合成シリカ、水酸化アルミニウム、アルミナ、リトポン、ゼオライト、炭酸マグネシウム、水酸化マグネシウム等のような白色無機顔料;スチレン系プラスチックピグメント、アクリル系プラスチックピグメント、ポリエチレン、マイクロカプセル、尿素樹脂、メラミン樹脂等のような有機顔料などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
支持体を抄造する際に使用される内添サイズ剤としては、例えば、中性抄紙に用いられる中性ロジン系サイズ剤、アルケニル無水コハク酸(ASA)、アルキルケテンダイマー(AKD)、石油樹脂系サイズ剤などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、中性ロジンサイズ剤、アルケニル無水コハク酸が好ましい。
アルキルケテンダイマーは、そのサイズ効果が高いことから添加量は少なくて済むが、記録用紙(被印刷物)表面の摩擦係数が下がり滑りやすくなるため、インクジェット印刷時の搬送性の点からは好ましくない場合がある。
-塗工層-
塗工層は、顔料、及びバインダー(結着剤)を含有してなり、界面活性剤を含有することが好ましく、更に必要に応じてその他の成分を含有してなる。
顔料としては、無機顔料又は無機顔料と有機顔料を併用したものを用いることができる。
無機顔料としては、例えば、カオリン、タルク、重質炭酸カルシウム、軽質炭酸カルシウム、亜硫酸カルシウム、非晶質シリカ、チタンホワイト、炭酸マグネシウム、二酸化チタン、水酸化アルミニウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化亜鉛、クロライトなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
これらの中でも、カオリンは光沢発現性に優れており、オフセット印刷用の用紙に近い風合いとすることができる点から特に好ましい。
カオリンとしては、例えば、デラミネーテッドカオリン、焼成カオリン、表面改質等によるエンジニアードカオリンなどが挙げられる。これらの中でも、光沢発現性を考慮すると、粒子径が2μm以下の割合が80質量%以上の粒子径分布を有するカオリンが、カオリン全体の50質量%以上を占めていることが好ましい。
カオリンの添加量は、バインダー100質量部に対し50質量部以上が好ましい。添加量が50質量部以上であると、良好な光沢度が得られる。添加量の上限は特に制限はないが、カオリンの流動性、特に高せん断力下での増粘性を考慮すると、塗工適性の点から、90質量部以下がより好ましい。
カチオン性有機化合物の乾燥付着量は、0.3g/m以上2.0g/m以下が好ましい。
カチオン性有機化合物の乾燥付着量が、0.3g/m以上であると、画像濃度が向上し、フェザリング低減の効果が得られる。
界面活性剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、アニオン活性剤、カチオン活性剤、両性活性剤、非イオン活性剤などが挙げられる。これらの中でも、非イオン活性剤が好ましい。
界面活性剤を添加することにより、画像の耐水性が向上するとともに、画像濃度が高くなり、ブリーディングが改善される。
非イオン活性剤としては、例えば、高級アルコールエチレンオキサイド付加物、アルキルフェノールエチレンオキサイド付加物、脂肪酸エチレンオキサイド付加物、多価アルコール脂肪酸エステルエチレンオキサイド付加物、高級脂肪族アミンエチレンオキサイド付加物、脂肪酸アミドエチレンオキサイド付加物、油脂のエチレンオキサイド付加物、ポリプロピレングリコールエチレンオキサイド付加物、グリセロールの脂肪酸エステル、ペンタエリスリトールの脂肪酸エステル、ソルビトール及びソルビタンの脂肪酸エステル、ショ糖の脂肪酸エステル、多価アルコールのアルキルエーテル、アルカノールアミン類の脂肪酸アミドなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
多価アルコールとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、グリセロール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリット、ソルビトール、ショ糖などが挙げられる。また、エチレンオキサイド付加物については、水溶性を維持できる範囲で、エチレンオキサイドの一部をプロピレンオキサイドあるいはブチレンオキサイド等のアルキレンオキサイドに置換したものも有効である。
置換率は50%以下が好ましい。
非イオン活性剤のHLB(親水性/親油性比)は、4~15が好ましく、7~13がより好ましい。
界面活性剤の添加量は、カチオン性有機化合物100質量部に対し、0質量部以上10質量部以下が好ましく、0.1質量部以上1.0質量部以下がより好ましい。
塗工層には、更に必要に応じて、その他の成分を添加することができる。
その他の成分としては、例えば、アルミナ粉末、pH調整剤、防腐剤、酸化防止剤等の添加剤が挙げられる。
塗工層の形成方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、支持体上に塗工層液を含浸又は塗布する方法により行うことができる。
塗工層液の含浸又は塗布方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、コンベンショナルサイズプレス、ゲートロールサイズプレス、フィルムトランスファーサイズプレス、ブレードコーター、ロッドコーター、エアーナイフコーター、カーテンコーターなど各種塗工機で塗工することも可能であるが、コストの点から、抄紙機に設置されているコンベンショナルサイズプレス、ゲートロールサイズプレス、フィルムトランスファーサイズプレスなどで含浸又は付着させ、オンマシンで仕上げてもよい。
塗工層液の付着量は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、固形分で、0.5g/m以上20g/m以下が好ましく、1g/m以上15g/m以下がより好ましい。
含浸又は塗布の後、必要に応じて乾燥させてもよく、この場合の乾燥の温度としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、100℃以上250℃以下が好ましい。
低浸透性被印刷物は、更に支持体の裏面にバック層、支持体と塗工層との間、また、支持体とバック層間にその他の層を形成してもよく、塗工層上に保護層を設けることもできる。これらの各層は単層であっても複数層であってもよい。
<<インク収容容器>>
インク収容容器は、本実施形態のインクを収容するインク収容部を備え、更に必要に応じて適宜選択したその他の部材を有してもよい。
インク収容容器は、目的に応じてその形状、構造、大きさ、材質等を適宜選択することができ、例えば、アルミニウムラミネートフィルム、樹脂フィルム等で形成されたインク収容部を有するもの、大容量のインクタンクなどが好適である。
<<印刷装置、印刷方法>>
本実施形態のインクは、インクジェット印刷方式による各種印刷装置、例えば、プリンタ、ファクシミリ装置、複写装置、プリンタ/ファックス/コピア複合機、立体造形装置などに好適に使用することができる。
印刷装置、印刷方法とは、被印刷物に対してインクや各種処理液等を吐出することが可能な装置、当該装置を用いて印刷を行う方法である。被印刷物とは、インクや各種処理液が一時的にでも付着可能なものを意味する。
この印刷装置には、インクを吐出するヘッド部分だけでなく、被印刷物の給送、搬送、排紙に係わる手段、その他、前処理装置、後処理装置と称される装置などを含むことができる。
印刷装置、印刷方法は、加熱工程に用いる加熱手段、乾燥工程に用いる乾燥手段を有しても良い。加熱手段、乾燥手段には、例えば、被印刷物の印字面や裏面を加熱、乾燥する手段が含まれる。加熱手段、乾燥手段としては、特に限定されないが、例えば、温風ヒーター、赤外線ヒーターを用いることができる。加熱、乾燥は、印字前、印字中、印字後などに行うことができる。
また、印刷装置、印刷方法は、インクによって文字、図形等の有意な画像が可視化されるものに限定されるものではない。例えば、幾何学模様などのパターン等を形成するもの、3次元像を造形するものも含まれる。
また、印刷装置には、特に限定しない限り、吐出ヘッドを移動させるシリアル型装置、吐出ヘッドを移動させないライン型装置のいずれも含まれる。
更に、この印刷装置には、卓上型だけでなく、A0サイズの被印刷物への印刷も可能とする広幅の印刷装置や、例えばロール状に巻き取られた連続用紙を被印刷物として用いることが可能な連帳プリンタも含まれる。
印刷装置の一例について図1乃至図2を参照して説明する。図1は同装置の斜視説明図である。図2はメインタンクの斜視説明図である。印刷装置の一例としての画像形成装置400は、シリアル型画像形成装置である。画像形成装置400の外装401内に機構部420が設けられている。ブラック(K)、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)の各色用のメインタンク410(410k、410c、410m、410y)の各インク収容部411は、例えばアルミニウムラミネートフィルム等の包装部材により形成されている。インク収容部411は、例えば、プラスチックス製の収容容器ケース414内に収容される。これによりメインタンク410は、各色のインクカートリッジとして用いられる。
一方、装置本体のカバー401cを開いたときの開口の奥側にはカートリッジホルダ404が設けられている。カートリッジホルダ404には、メインタンク410が着脱自在に装着される。これにより、各色用の供給チューブ436を介して、メインタンク410の各インク排出口413と各色用の吐出ヘッド434とが連通し、吐出ヘッド434から被印刷物へインクを吐出可能となる。
なお、インクの使用方法としては、インクジェット印刷方法に制限されず、広く使用することが可能である。インクジェット印刷方法以外にも、例えば、ブレードコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ディップコート法、カーテンコート法、スライドコート法、ダイコート法、スプレーコート法などが挙げられる。
以下、本発明の実施例を説明するが、本発明はこれら実施例に何ら限定されるものではない。
まず、以下記載する製造例、合成例、作製例、実施例、比較例における各種物性の測定方法を示す。
<分子量>
装置:GPC(東ソー(株)製)、検出器:RI、測定温度:40℃
移動相:テトラヒドロフラン、流量:0.45mL/min.
数平均分子量(Mn)、重量平均分子量(Mw)、分子量分布(Mw/Mn)は、夫々、分子量既知のポリスチレン試料によって作成した検量線を標準としてGPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)にて測定される数平均分子量、重量平均分子量、分子量分布である。なお、カラムは排除限界6万のもの、2万のもの、1万のものを直列に繋いだものを使用した。
<融点(Tm)、結晶化温度(Tc)>
4gの樹脂の分散液(樹脂エマルション)を均一に広がるように容器に入れ、それを70℃で1時間乾燥させ、次いで130℃で1時間乾燥させ、更に130℃で減圧乾燥させて測定サンプルの固形物を得た。
測定サンプルについて、各々熱特性を示差走査熱量計(DSC)(TAインスツルメンツ社製Q2000)を用いて、以下の条件にて測定した。具体的には以下のようにして、測定した。
(測定条件)
サンプル容器:アルミニウム製サンプルパン(蓋有り)
サンプル量:5mg
リファレンスアルミニウム製サンプルパン(空の容器)
雰囲気:窒素(流量50mL/min)
開始温度:-80℃
昇温速度:10℃/min
終了温度:130℃
保持時間:1min
降温速度:10℃/min
終了温度:-80℃
保持時間:5min
昇温速度:10℃/min
終了温度:130℃
以上の測定条件にて、測定を行い、「吸発熱量」と「温度」とのグラフを作成した。
融点は、第二昇温過程にて得られる融解(吸熱)ピークの頂点における温度とした。また、融解熱量に関しては、昇温過程における吸熱を融解領域とすることで算出した。
結晶化ピーク温度は、降温過程にて得られる結晶化(発熱)ピークにおける頂点の温度とした。結晶化熱量に関しては、降温過程における発熱を結晶化領域とすることで算出した。
<体積平均粒径>
体積平均粒径は、ゼータ電位・粒径測定システム(ELSZ-1000、大塚電子株式会社製)を用いて、動的光散乱法により測定した。
まず、0.2gの樹脂の分散液(樹脂エマルション)を取り、次に、イオン交換水を加えて100倍に希釈し、得られた溶液の一部を石英セルに入れ、サンプルホルダーにセットした。そして、温度:25℃、ダストカット(回数:5、Upper:5、Lower:100)、積算回数:70の条件で測定し、インク中の固形分の体積平均粒径を得た。
<ブラック顔料分散体の製造例>
スチレン11.2g、アクリル酸2.8g、ラウリルメタクリレート12g、ポリエチレングリコールメタクリレート4g、スチレンマクロマー4g、及びメルカプトエタノール0.4gを混合し、65℃に昇温した。次に、スチレン100.8g、アクリル酸25.2g、ラウリルメタクリレート108g、ポリエチレングリコールメタクリレート36g、ヒドロキシルエチルメタクリレート60g、スチレンマクロマー36g、メルカプトエタノール3.6g、アゾビスメチルバレロニトリル2.4g、及びメチルエチルケトン18gの混合溶液を、2.5hかけてフラスコ内に滴下した。滴下後、アゾビスメチルバレロニトリル0.8g及びメチルエチルケトン18gの混合溶液を0.5時間かけてフラスコ内に滴下した。65℃で1時間熟成した後、アゾビスメチルバレロニトリル0.8gを添加し、さらに1時間熟成した。反応終了後、フラスコ内にメチルエチルケトン364gを添加し、固形分濃度50%のポリマー溶液Aを800g得た。
次いで、ポリマー溶液Aを28g、カーボンブラック(Cabot Corporation社製、Black Pearls 1000)42g、1mol/Lの水酸化カリウム水溶液13.6g、メチルエチルケトン20g、及び水13.6gを十分に攪拌した後、ロールミルで混練した。得られたペーストを純水200gに入れて充分に攪拌した後、エバポレータでメチルエチルケトンを除去し、平均孔径5μmのポリビニリデンフロライドメンブランフィルターで加圧濾過した後、固形分濃度が20%になるように水分量を調整し、固形分濃度20%のブラック顔料分散体を得た。
<結晶性ポリエステルポリオールの合成>
-結晶性ポリエステルポリオールの合成例1-
窒素導入管、脱水管、攪拌器及び熱電対を装備した5Lの四つ口フラスコに、ジオールとして1,4-ブタンジオール、並びにジカルボン酸としてセバシン酸を、ジオールとジカルボン酸とのモル比がOH/COOH=1.40となるように仕込んだ。そして、反応容器内を十分に窒素ガスで置換した後、モノマーに対して300ppmのチタンテトライソプロポキシドを添加し、窒素ガス気流下にて4時間程度で200℃まで昇温し、ついで、2時間かけて230℃に昇温し、流出水がなくなるまで反応を行った。その後、10mmHg~30mmHgの減圧下、1時間反応させることで「結晶性ポリエステルポリオール1」を得た。
得られた樹脂は、酸価(AV)2.1mgKOH/g、水酸基価(OHV)86mgKOH/g、融点(Tm)61.8℃、結晶化温度(Tc)44.3℃、数平均分子量(Mn)2,200、重量平均分子量(Mw)3,800であった。
-結晶性ポリエステルポリオールの合成例2-
窒素導入管、脱水管、攪拌器及び熱電対を装備した5Lの四つ口フラスコに、ジオールとして1,4-ブタンジオール、並びにジカルボン酸としてドデカン二酸を、ジオールとジカルボン酸とのモル比がOH/COOH=1.40となるように仕込んだ。そして、反応容器内を十分に窒素ガスで置換した後、モノマーに対して300ppmのチタンテトライソプロポキシドを添加し、窒素ガス気流下にて4時間程度で200℃まで昇温し、ついで、2時間かけて230℃に昇温し、流出水がなくなるまで反応を行った。その後、10mmHg~30mmHgの減圧下、1時間反応させることで「結晶性ポリエステルポリオール2」を得た。
得られた樹脂は、酸価(AV)1.8mgKOH/g、水酸基価(OHV)73mgKOH/g、融点(Tm)72.3℃、結晶化温度(Tc)53.8℃、数平均分子量(Mn)2,800、重量平均分子量(Mw)4,300であった。
-結晶性ポリエステルポリオールの合成例3-
窒素導入管、脱水管、攪拌器及び熱電対を装備した5Lの四つ口フラスコに、ジオールとしてエチレングリコール、並びにジカルボン酸としてセバシン酸を、ジオールとジカルボン酸とのモル比がOH/COOH=1.40となるように仕込んだ。そして、反応容器内を十分に窒素ガスで置換した後、モノマーに対して300ppmのチタンテトライソプロポキシドを添加し、窒素ガス気流下にて4時間程度で200℃まで昇温し、ついで、2時間かけて230℃に昇温し、流出水がなくなるまで反応を行った。その後、10mmHg~30mmHgの減圧下、1時間反応させることで「結晶性ポリエステルポリオール3」を得た。
得られた樹脂は、酸価(AV)2.4mgKOH/g、水酸基価(OHV)90mgKOH/g、融点(Tm)83.2℃、結晶化温度(Tc)65.1℃、数平均分子量(Mn)2,500、重量平均分子量(Mw)4,000であった。
-結晶性ポリエステルポリオールの合成例4-
窒素導入管、脱水管、攪拌器及び熱電対を装備した5Lの四つ口フラスコに、ジオールとしてエチレングリコール、並びにジカルボン酸としてドデカン二酸を、ジオールとジカルボン酸とのモル比がOH/COOH=1.40となるように仕込んだ。そして、反応容器内を十分に窒素ガスで置換した後、モノマーに対して300ppmのチタンテトライソプロポキシドを添加し、窒素ガス気流下にて4時間程度で200℃まで昇温し、ついで、2時間かけて230℃に昇温し、流出水がなくなるまで反応を行った。その後、10mmHg~30mmHgの減圧下、1時間反応させることで「結晶性ポリエステルポリオール4」を得た。
得られた樹脂は、酸価(AV)2.2mgKOH/g、水酸基価(OHV)74mgKOH/g、融点(Tm)89.6℃、結晶化温度(Tc)72.1℃、数平均分子量(Mn)2,800、重量平均分子量(Mw)4,300であった。
<結晶性ポリエステル系ウレタン樹脂の作製>
-結晶性ポリエステル系ウレタン樹脂の作製例1-
攪拌機、温度計、及び還流管を備えた1Lのセパラブルフラスコに、結晶性ポリエステルポリオール1を33.0g、1,4ーブタンジオール1.5g、トリメチロールプロパン0.8g、2,2-ビス(ヒドロキシメチル)プロピオン酸3.0g、4,4’-ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート23.0g、トリエチルアミン2.3g、及び有機溶剤としてメチルエチルケトン34.6gを、窒素を導入しながら仕込み、触媒(ジ(2-エチルヘキサン酸)すず(II)を1滴加え、その後60℃に昇温して2時間還流した。その後温度を40℃まで下げ、該温度に保った。系中に存在するNCO%を確認した後、500rpmの速度で攪拌しながら水119.4gをゆっくり加えて微粒子化し、30分間加熱攪拌した後、イソホロンジアミン3.0gを加え、1時間加熱攪拌した。最後にメチルエチルケトンを除去することで、「結晶性ポリエステル系ウレタン樹脂エマルション1」を得た。得られた樹脂エマルジョンの体積平均粒径の測定結果は表1に示す。また、得られた樹脂エマルションを乾燥した後に得られた樹脂の融点の測定結果も表1に示す。
-結晶性ポリエステル系ウレタン樹脂の作製例2-
攪拌機、温度計、及び還流管を備えた1Lのセパラブルフラスコに、結晶性ポリエステルポリオール2を37.0g、1,6-ヘキサンジオール2.5g、トリメチロールプロパン0.7g、2,2-ビス(ヒドロキシメチル)プロピオン酸2.9g、イソホロンジイソシアネート18.6g、トリエチルアミン2.2g、及び有機溶剤としてメチルエチルケトン33.7gを、窒素を導入しながら仕込み、触媒(ジ(2-エチルヘキサン酸)すず(II)を1滴加え、その後60℃に昇温して2時間還流した。その後温度を40℃まで下げ、該温度に保った。系中に存在するNCO%を確認した後、500rpmの速度で攪拌しながら水116.2gをゆっくり加えて微粒子化し、30分間加熱攪拌した後、N,N’-ジメチルエチレンジアミン1.5gを加え、1時間加熱攪拌した。最後にメチルエチルケトンを除去することで、「結晶性ポリエステル系ウレタン樹脂エマルション2」を得た。得られた樹脂エマルジョンの体積平均粒径の測定結果は表1に示す。また、得られた樹脂エマルションを乾燥した後に得られた樹脂の融点の測定結果も表1に示す。
-結晶性ポリエステル系ウレタン樹脂の作製例3-
攪拌機、温度計、及び還流管を備えた1Lのセパラブルフラスコに、結晶性ポリエステルポリオール3を40.0g、3-メチル-1,5-ペンタンジオール0.9g、トリメチロールプロパン0.3g、2,2-ビス(ヒドロキシメチル)プロピオン酸2.6g、イソホロンジイソシアネート17.2g、トリエチルアミン1.0g、及び有機溶剤としてメチルエチルケトン34.3gを、窒素を導入しながら仕込み、触媒(ジ(2-エチルヘキサン酸)すず(II)を1滴加え、その後60℃に昇温して2時間還流した。その後温度を40℃まで下げ、該温度に保った。系中に存在するNCO%を確認した後、500rpmの速度で攪拌しながら水118.2gをゆっくり加えて微粒子化し、30分間加熱攪拌した後、イソホロンジアミン2.6gを加え、30分間加熱攪拌した。更に、トリエチルアミン1.0gを加え、30分間加熱攪拌した。最後にメチルエチルケトンを除去することで、「結晶性ポリエステル系ウレタン樹脂エマルション3」を得た。得られた樹脂エマルジョンの体積平均粒径の測定結果は表1に示す。また、得られた樹脂エマルションを乾燥した後に得られた樹脂の融点の測定結果も表1に示す。
-結晶性ポリエステル系ウレタン樹脂の作製例4-
攪拌機、温度計、及び還流管を備えた1Lのセパラブルフラスコに、結晶性ポリエステルポリオール4を36.0g、3-メチル-1,5-ペンタンジオール1.9g、トリメチロールプロパン0.7g、2,2-ビス(ヒドロキシメチル)プロピオン酸2.8g、イソホロンジイソシアネート18.3g、トリエチルアミン2.0g、及び有機溶剤としてメチルエチルケトン33.6gを、窒素を導入しながら仕込み、触媒(ジ(2-エチルヘキサン酸)すず(II)を1滴加え、その後60℃に昇温して2時間還流した。その後温度を40℃まで下げ、該温度に保った。系中に存在するNCO%を確認した後、500rpmの速度で攪拌しながら水116.0gをゆっくり加えて微粒子化し、30分間加熱攪拌した後、イソホロンジアミン2.8gを加え、30分間加熱攪拌した。最後にメチルエチルケトンを除去することで、「結晶性ポリエステル系ウレタン樹脂エマルション4」を得た。得られた樹脂エマルジョンの体積平均粒径の測定結果は表1に示す。また、得られた樹脂エマルションを乾燥した後に得られた樹脂の融点の測定結果も表1に示す。
-結晶性ポリエステル系ウレタン樹脂の作製例5-
攪拌機、温度計、及び還流管を備えた1Lのセパラブルフラスコに、結晶性ポリエステルポリオール1を34.0g、1,6-ヘキサンジオール1.7g、トリメチロールプロパン1.3g、2,2-ビス(ヒドロキシメチル)プロピオン酸1.7g、イソホロンジイソシアネート20.3g、トリエチルアミン0.7g、及び有機溶剤としてメチルエチルケトン32.5gを、窒素を導入しながら仕込み、触媒(ジ(2-エチルヘキサン酸)すず(II)を1滴加え、その後60℃に昇温して2時間還流した。その後温度を40℃まで下げ、該温度に保った。系中に存在するNCO%を確認した後、500rpmの速度で攪拌しながら水112.0gをゆっくり加えて微粒子化し、30分間加熱攪拌した後、N,N’-ジメチルエチレンジアミン1.4gを加え、30分間加熱攪拌した。更に、トリエチルアミン0.6gを加え、30分間加熱攪拌した。最後にメチルエチルケトンを除去することで、「結晶性ポリエステル系ウレタン樹脂エマルション5」を得た。得られた樹脂エマルジョンの体積平均粒径の測定結果は表1に示す。また、得られた樹脂エマルションを乾燥した後に得られた樹脂の融点の測定結果も表1に示す。
-結晶性ポリエステル系ウレタン樹脂の作製例6-
攪拌機、温度計、及び還流管を備えた1Lのセパラブルフラスコに、結晶性ポリエステルポリオール1を24.0g、1,4-ブタンジオール2.0g、トリメチロールプロパン3.0g、2,2-ビス(ヒドロキシメチル)プロピオン酸3.9g、イソホロンジイソシアネート25.5g、トリエチルアミン3.0g、及び有機溶剤としてメチルエチルケトン33.6gを、窒素を導入しながら仕込み、触媒(ジ(2-エチルヘキサン酸)すず(II)を1滴加え、その後60℃に昇温して2時間還流した。その後温度を40℃まで下げ、該温度に保った。系中に存在するNCO%を確認した後、500rpmの速度で攪拌しながら水115.8gをゆっくり加えて微粒子化し、30分間加熱攪拌した後、イソホロンジアミン3.0gを加え、1時間加熱攪拌した。最後にメチルエチルケトンを除去することで、「結晶性ポリエステル系ウレタン樹脂エマルション6」を得た。得られた樹脂エマルジョンの体積平均粒径の測定結果は表1に示す。また、得られた樹脂エマルションを乾燥した後に得られた樹脂の融点の測定結果も表1に示す。
-結晶性ポリエステル系ウレタン樹脂の作製例7-
攪拌機、温度計、及び還流管を備えた1Lのセパラブルフラスコに、結晶性ポリエステルポリオール1を35.0g、1,4-ブタンジオール1.6g、1,2,6-ヘキサントリオール0.8g、2,2-ビス(ヒドロキシメチル)プロピオン酸3.2g、4,4’-ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート24.4g、トリエチルアミン2.5g、及び有機溶剤としてメチルエチルケトン35.9gを、窒素を導入しながら仕込み、触媒(ジ(2-エチルヘキサン酸)すず(II)を1滴加え、その後60℃に昇温して2時間還流した。その後温度を40℃まで下げ、該温度に保った。系中に存在するNCO%を確認した後、500rpmの速度で攪拌しながら水115.8gをゆっくり加えて微粒子化し、30分間加熱攪拌した後、N,N’-ジメチルエチレンジアミン1.6gを加え、1時間加熱攪拌した。最後にメチルエチルケトンを除去することで、「結晶性ポリエステル系ウレタン樹脂エマルション7」を得た。得られた樹脂エマルジョンの体積平均粒径の測定結果は表2に示す。また、得られた樹脂エマルションを乾燥した後に得られた樹脂の融点の測定結果も表2に示す。
-結晶性ポリエステル系ウレタン樹脂の作製例8-
攪拌機、温度計、及び還流管を備えた1Lのセパラブルフラスコに、結晶性ポリエステルポリオール1を33.0g、1,6-ヘキサンジオール2.0g、グリセリン0.5g、2,2-ビス(ヒドロキシメチル)プロピオン酸3.0g、4,4’-ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート23.0g、トリエチルアミン2.3g、及び有機溶剤としてメチルエチルケトン34.7gを、窒素を導入しながら仕込み、触媒(ジ(2-エチルヘキサン酸)すず(II)を1滴加え、その後60℃に昇温して2時間還流した。その後温度を40℃まで下げ、該温度に保った。系中に存在するNCO%を確認した後、500rpmの速度で攪拌しながら水119.8gをゆっくり加えて微粒子化し、30分間加熱攪拌した後、イソホロンジアミン3.0gを加え、1時間加熱攪拌した。最後にメチルエチルケトンを除去することで、「結晶性ポリエステル系ウレタン樹脂エマルション8」を得た。得られた樹脂エマルジョンの体積平均粒径の測定結果は表2に示す。また、得られた樹脂エマルションを乾燥した後に得られた樹脂の融点の測定結果も表2に示す。
-結晶性ポリエステル系ウレタン樹脂の作製例9-
攪拌機、温度計、及び還流管を備えた1Lのセパラブルフラスコに、結晶性ポリエステルポリオール1を36.0g、1,4-ブタンジオール2.2g、2,2-ビス(ヒドロキシメチル)プロピオン酸3.3g、イソホロンジイソシアネート21.3g、トリエチルアミン2.5g、及び有機溶剤としてメチルエチルケトン34.7gを、窒素を導入しながら仕込み、触媒(ジ(2-エチルヘキサン酸)すず(II)を1滴加え、その後60℃に昇温して2時間還流した。その後温度を40℃まで下げ、該温度に保った。系中に存在するNCO%を確認した後、500rpmの速度で攪拌しながら水119.7gをゆっくり加えて微粒子化し、30分間加熱攪拌した後、N,N’-ジメチルエチレンジアミン1.7gを加え、1時間加熱攪拌した。最後にメチルエチルケトンを除去することで、「結晶性ポリエステル系ウレタン樹脂エマルション9」を得た。得られた樹脂エマルジョンの体積平均粒径の測定結果は表2に示す。また、得られた樹脂エマルションを乾燥した後に得られた樹脂の融点の測定結果も表2に示す。
-結晶性ポリエステル系ウレタン樹脂の作製例10-
攪拌機、温度計、及び還流管を備えた1Lのセパラブルフラスコに、結晶性ポリエステルポリオール1を34.0g、1,3-プロパンジオール1.3g、トリメチロールプロパン0.8g、2,2-ビス(ヒドロキシメチル)プロピオン酸3.1g、イソホロンジイソシアネート20.1g、トリエチルアミン2.4g、及び有機溶剤としてメチルエチルケトン33.6gを、窒素を導入しながら仕込み、触媒(ジ(2-エチルヘキサン酸)すず(II)を1滴加え、その後60℃に昇温して2時間還流した。その後温度を40℃まで下げ、該温度に保った。系中に存在するNCO%を確認した後、500rpmの速度で攪拌しながら水115.8gをゆっくり加えて微粒子化し、30分間加熱攪拌した後、イソホロンジアミン3.1gを加え、1時間加熱攪拌した。最後にメチルエチルケトンを除去することで、「結晶性ポリエステル系ウレタン樹脂エマルション10」を得た。得られた樹脂エマルジョンの体積平均粒径の測定結果は表2に示す。また、得られた樹脂エマルションを乾燥した後に得られた樹脂の融点の測定結果も表2に示す。
-結晶性ポリエステル系ウレタン樹脂の作製例11-
攪拌機、温度計、及び還流管を備えた1Lのセパラブルフラスコに、結晶性ポリエステルポリオール1を32.0g、1,8-オクタンジオール2.7g、トリメチロールプロパン0.4g、2,2-ビス(ヒドロキシメチル)プロピオン酸3.2g、4,4’-ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート22.3g、トリエチルアミン2.2g、及び有機溶剤としてメチルエチルケトン34.1gを、窒素を導入しながら仕込み、触媒(ジ(2-エチルヘキサン酸)すず(II)を1滴加え、その後60℃に昇温して2時間還流した。その後温度を40℃まで下げ、該温度に保った。系中に存在するNCO%を確認した後、500rpmの速度で攪拌しながら水117.5gをゆっくり加えて微粒子化し、30分間加熱攪拌した後、イソホロンジアミン2.9gを加え、1時間加熱攪拌した。最後にメチルエチルケトンを除去することで、「結晶性ポリエステル系ウレタン樹脂エマルション11」を得た。得られた樹脂エマルジョンの体積平均粒径の測定結果は表2に示す。また、得られた樹脂エマルションを乾燥した後に得られた樹脂の融点の測定結果も表2に示す。
-結晶性ポリエステル系ウレタン樹脂の作製例12-
攪拌機、温度計、及び還流管を備えた1Lのセパラブルフラスコに、結晶性ポリエステルポリオール1を45.0g、2,2-ビス(ヒドロキシメチル)プロピオン酸2.2g、4,4’-ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート16.6g、トリエチルアミン1.7g、及び有機溶剤としてメチルエチルケトン35.5gを、窒素を導入しながら仕込み、触媒(ジ(2-エチルヘキサン酸)すず(II)を1滴加え、その後60℃に昇温して2時間還流した。その後温度を40℃まで下げ、該温度に保った。系中に存在するNCO%を確認した後、500rpmの速度で攪拌しながら水122.5gをゆっくり加えて微粒子化し、30分間加熱攪拌した後、イソホロンジアミン2.2gを加え、1時間加熱攪拌した。最後にメチルエチルケトンを除去することで、「結晶性ポリエステル系ウレタン樹脂エマルション12」を得た。得られた樹脂エマルジョンの体積平均粒径の測定結果は表3に示す。また、得られた樹脂エマルションを乾燥した後に得られた樹脂の融点の測定結果も表3に示す。
-結晶性ポリエステル系ウレタン樹脂の作製例13-
攪拌機、温度計、及び還流管を備えた1Lのセパラブルフラスコに、結晶性ポリエステルポリオール1を12.0g、1,4-ブタンジオール5.5g、トリメチロールプロパン1.1g、2,2-ビス(ヒドロキシメチル)プロピオン酸4.9g、4,4’-ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート37.7g、トリエチルアミン3.8g、及び有機溶剤としてメチルエチルケトン34.3gを、窒素を導入しながら仕込み、触媒(ジ(2-エチルヘキサン酸)すず(II)を1滴加え、その後60℃に昇温して2時間還流した。その後温度を40℃まで下げ、該温度に保った。系中に存在するNCO%を確認した後、500rpmの速度で攪拌しながら水118.3gをゆっくり加えて微粒子化し、30分間加熱攪拌した後、N,N’-ジメチルエチレンジアミン2.5gを加え、1時間加熱攪拌した。最後にメチルエチルケトンを除去することで、「結晶性ポリエステル系ウレタン樹脂エマルション13」を得た。得られた樹脂エマルジョンの体積平均粒径の測定結果は表3に示す。また、得られた樹脂エマルションを乾燥した後に得られた樹脂の融点の測定結果も表3に示す。
-結晶性ポリエステル系ウレタン樹脂の作製例14-
攪拌機、温度計、及び還流管を備えた1Lのセパラブルフラスコに、結晶性ポリエステルポリオール1を34.0g、1,4-ブタンジオール0.5g、トリメチロールプロパン0.3g、2,2-ビス(ヒドロキシメチル)プロピオン酸4.2g、イソホロンジイソシアネート18.1g、トリエチルアミン3.2g、及び有機溶剤としてメチルエチルケトン32.2gを、窒素を導入しながら仕込み、触媒(ジ(2-エチルヘキサン酸)すず(II)を1滴加え、その後60℃に昇温して2時間還流した。その後温度を40℃まで下げ、該温度に保った。系中に存在するNCO%を確認した後、500rpmの速度で攪拌しながら水111.1gをゆっくり加えて微粒子化し、30分間加熱攪拌した後、イソホロンジアミン2.8gを加え、1時間加熱攪拌した。最後にメチルエチルケトンを除去することで、「結晶性ポリエステル系ウレタン樹脂エマルション14」を得た。得られた樹脂エマルジョンの体積平均粒径の測定結果は表3に示す。また、得られた樹脂エマルションを乾燥した後に得られた樹脂の融点の測定結果も表3に示す。
-結晶性ポリエステル系ウレタン樹脂の作製例15-
攪拌機、温度計、及び還流管を備えた1Lのセパラブルフラスコに、結晶性ポリエステルポリオール1を33.0g、1,12-ドデカンジオール4.5g、2,2-ビス(ヒドロキシメチル)プロピオン酸3.0g、4,4’-ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート23.0g、トリエチルアミン2.3g、及び有機溶剤としてメチルエチルケトン35.1gを、窒素を導入しながら仕込み、触媒(ジ(2-エチルヘキサン酸)すず(II)を1滴加え、その後60℃に昇温して2時間還流した。その後温度を40℃まで下げ、該温度に保った。系中に存在するNCO%を確認した後、500rpmの速度で攪拌しながら水120.9gをゆっくり加えて微粒子化し、30分間加熱攪拌した後、N,N’-ジメチルエチレンジアミン1.5gを加え、1時間加熱攪拌した。最後にメチルエチルケトンを除去することで、「結晶性ポリエステル系ウレタン樹脂エマルション15」を得た。得られた樹脂エマルジョンの体積平均粒径の測定結果は表3に示す。また、得られた樹脂エマルションを乾燥した後に得られた樹脂の融点の測定結果も表3に示す。
<ポリエーテル系ウレタン樹脂の作製>
-ポリエーテル系ウレタン樹脂の作製例-
攪拌機、温度計、及び還流管を備えた1Lのセパラブルフラスコに、PTMG1000(和光純薬工業株式会社製)を42.0g、2,2-ビス(ヒドロキシメチル)プロピオン酸2.7g、イソホロンジアミン17.2g、トリエチルアミン2.0g、及び有機溶剤としてメチルエチルケトン34.7gを、窒素を導入しながら仕込み、触媒(ジ(2-エチルヘキサン酸)すず(II)を1滴加え、その後60℃に昇温して2時間還流した。その後温度を40℃まで下げ、該温度に保った。系中に存在するNCO%を確認した後、500rpmの速度で攪拌しながら水119.7gをゆっくり加えて微粒子化し、30分間加熱攪拌した後、イソホロンジアミン2.6gを加え、1時間加熱攪拌した。最後にメチルエチルケトンを除去することで、「ポリエーテル系ウレタン樹脂エマルション」を得た。得られた樹脂エマルジョンの体積平均粒径の測定結果は表3に示す。また、得られた樹脂エマルションを乾燥した後に得られた樹脂の融点の測定結果も表3に示す。
<インクの調製及び印刷>
(実施例1)
下記処方のインクを調製し、pHを調整した後、平均孔径5μmのメンブレンフィルターで濾過を行い、インク1を作製した。また、作製したインク1を用い、下記の各種評価において記載した方法により、被印刷物(ルミアートグロス 90gsm(STORA ENSO社製))に対して印刷を行った。
-インク処方-
・ブラック顔料分散体:20.0質量部
・結晶性ポリエステル系ウレタン樹脂エマルション1:23.0質量部
・プロピレングリコール:15.0質量部
・3-メトキシ-3-メチル-1-ブタノール:10.0質量部
・2-エチル-1,3-ヘキサンジオール:2.0質量部
・界面活性剤(TEGO(登録商標) WET270)(Evonik Industries社製):0.5質量部
・防腐剤(プロキセルLV、アビシア社製):0.05質量部
・防錆剤(1,2,3-ベンゾトリアゾール):0.05質量部
・イオン交換水:残量(合計:100質量部)
-被印刷物(ルミアートグロス 90gsm)-
ルミアートグロス 90gsm(STORA ENSO社製)は、表裏両面に、主に変性澱粉、スチレン-ブタジエン共重合体、炭酸カルシウムからなる厚み約10~15μmの塗工層を有する。また、ルミアートグロス 90gsmは、25℃において、動的走査吸液計(動的走査吸液計(K350シリーズD型、協和精工株式会社製))で測定した接触時間100msにおける純水の転移量は2.3mL/mであり、かつ接触時間400msにおける純水の転移量が4.4mL/mである。
(実施例2~11)
実施例1において、「結晶性ポリエステル系ウレタン樹脂エマルション1」を「結晶性ポリエステル系ウレタン樹脂エマルション2~11」に変更した以外は実施例1と同様にインク2~11を調製し、実施例1と同様に印刷を行った。
(実施例12)
実施例1において、被印刷物をルミアートグロス 90gsm(STORA ENSO社製)からSWORD iJET 4.3 グロス(三菱製紙社製)に変更した以外は実施例1と同様に印刷を行った。
-SWORD iJET 4.3 グロス-
SWORD iJET 4.3 グロス(三菱製紙社製)は、表裏両面に、主に変性澱粉、ポリビニルアルコール、スチレン-ブタジエン共重合体、炭酸カルシウム、カオリンからなる厚み約10~15μmの塗工層を有していた。また、SWORD iJET 4.3 グロス(三菱製紙社製)は、25℃において、動的走査吸液計(動的走査吸液計(K350シリーズD型、協和精工株式会社製))で測定した接触時間100msにおける純水の転移量は5.2mL/mであり、かつ接触時間400msにおける純水の転移量が9.6mL/mである。
(比較例1~4)
実施例1において、「結晶性ポリエステル系ウレタン樹脂エマルション1」を「結晶性ポリエステル系ウレタン樹脂エマルション12~15」に変更した以外は実施例1と同様にインク12~15を調製し、実施例1と同様に印刷を行った。
(比較例5)
実施例1において、「結晶性ポリエステル系ウレタン樹脂エマルション1」を「ポリエーテル系ウレタン樹脂エマルション」に変更した以外は実施例1と同様にインク16を調製し、実施例1と同様に印刷を行った。
<各種評価>
下記内容に従い、「耐ブロッキング性」、「高荷重での耐擦過性」、「耐水性」を測定及び評価した。結果を表1~3に示す。
-耐ブロッキング性-
作製したインクをインクジェットプリンター(IPSiO GXe5500、リコー製)に充填し、被印刷物上に2cm四方のベタ画像を1200×1200dpiで印刷し、100℃の乾燥機で3分間加熱乾燥をおこなった。そして、加熱乾燥直後に、ベタ画像に対し、印刷されていない同被印刷物を重ねた。更に、その上から0.5kg/cmで加重した状態で、25℃50%RHの環境下に24時間放置し、その後、次の基準でベタ画像におけるブロッキング性を評価した。評価はAが最も良く、許容範囲はB以上とした。
〔評価基準〕
A:ブロッキングなし。
B:わずかにブロッキング(合紙にわずかに転写)
C:完全にブロッキング(合紙にはっきりと転写部が分かる)
-高荷重での耐擦過性-
作製したインクをインクジェットプリンター(IPSiO GXe5500、リコー製)に充填し、被印刷物上にベタ画像を1200×1200dpiで印刷し、100℃の乾燥機で3分間加熱乾燥をおこなった。得られたベタ画像を日本工業規格(JIS)JIS L0849に準拠し学振型摩擦堅牢度試験機を用いて摩擦堅牢性試験(乾摩擦)を行った。ただし、高荷重での耐擦過性を評価するために、荷重は2Nから5Nへ変更した。試験後、綿布への転写ODを測色し下記評価基準に基づいて判断した。評価はAが最も良く、許容範囲はD以上とした。
〔評価基準〕
A:試験後の綿布の転写ODが0.05未満
B:試験後の綿布の転写ODが0.05以上0.10未満
C:試験後の綿布の転写ODが0.10以上0.20未満
D:試験後の綿布の転写ODが0.20以上0.30未満
E:試験後の綿布の転写ODが0.30以上
-耐水性-
作製したインクをインクジェットプリンター(IPSiO GXe5500、リコー製)に充填し、被印刷物上にベタ画像を1200×1200dpiで印刷し、100℃の乾燥機で3分間加熱乾燥をおこなった。得られたベタ画像を日本工業規格(JIS)JIS L0849に準拠し学振型摩擦堅牢度試験機を用いて摩擦堅牢性試験(湿潤摩擦)を行った。摩擦用白綿布は水で濡らし、約100%湿潤状態にしたものを用いた。荷重は2Nである。試験後、綿布への転写ODを測色し下記評価基準に基づいて判断した。評価はAが最も良く、許容範囲はB以上とした。
A:試験後の綿布の転写ODが0.10未満
B:試験後の綿布の転写ODが0.10以上0.30未満
C:試験後の綿布の転写ODが0.30以上
Figure 2023037758000004
Figure 2023037758000005
Figure 2023037758000006
400 画像形成装置
401 画像形成装置の外装
401c 装置本体のカバー
404 カートリッジホルダ
410 メインタンク
410k、410c、410m、410y ブラック(K)、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)の各色用のメインタンク
411 インク収容部
413 インク排出口
414 収容容器ケース
420 機構部
434 吐出ヘッド
436 供給チューブ
特開2014-201622号公報 特開2020-143189号公報 特開2021-014574号公報

Claims (11)

  1. 結晶性を有するポリエステルウレタン樹脂を含むインクであって、
    前記ポリエステルウレタン樹脂の融解ピーク温度(Tm)は、30℃以上100℃以下であり、
    前記ポリエステルウレタン樹脂は、結晶性ポリエステルポリオールに由来する構造、炭素数が2以上10以下の非イオン性短鎖ポリオールに由来する構造、及び炭素数が2以上6以下のイオン性短鎖ポリオールに由来する構造を有し、
    前記ポリエステルウレタン樹脂において、前記結晶性ポリエステルポリオールの水酸基に由来するウレタン基のモル数A、前記炭素数が2以上10以下の非イオン性短鎖ポリオールの水酸基に由来するウレタン基のモル数B、及び前記炭素数が2以上6以下のイオン性短鎖ポリオールの水酸基に由来するウレタン基のモル数Cの関係を表す次式「B/(A+B+C)」は、0.15以上0.50以下であることを特徴とするインク。
  2. 前記炭素数が2以上10以下の非イオン性短鎖ポリオールに由来する構造として、炭素数が4以上6以下の非イオン性短鎖ポリオールに由来する構造を有する請求項1に記載のインク。
  3. 前記炭素数が2以上10以下の非イオン性短鎖ポリオールに由来する構造として、炭素数が2以上10以下の2官能非イオン性短鎖ポリオールに由来する構造および炭素数が3以上6以下の3官能非イオン性短鎖ポリオールに由来する構造を有する請求項1に記載のインク。
  4. 前記炭素数が3以上6以下の3官能非イオン性短鎖ポリオールに由来する構造として、炭素数が6の3官能非イオン性短鎖ポリオールに由来する構造を有する請求項3に記載のインク。
  5. 前記炭素数が6の3官能非イオン性短鎖ポリオールに由来する構造として、トリメチロールプロパンに由来する構造を有する請求項4に記載のインク。
  6. 前記ポリエステルウレタン樹脂において、前記炭素数が2以上10以下の2官能非イオン性短鎖ポリオールの水酸基に由来するウレタン基のモル数Dおよび前記炭素数が3以上6以下の3官能非イオン性短鎖ポリオールの水酸基に由来するウレタン基のモル数Eの関係を表す次式「E/(D+E)」は、0.10以上0.40以下である請求項3から5のいずれか一項に記載のインク。
  7. 前記ポリエステルウレタン樹脂の前記インク中における形態は、樹脂粒子であり、
    前記樹脂粒子の体積平均粒径は、30nm以上120nm以下である請求項1から6のいずれか一項に記載のインク。
  8. 請求項1から7のいずれか一項に記載のインクが収容されたインク収容容器。
  9. 請求項8に記載のインク収容容器と、収容された前記インクを吐出する吐出手段と、を有する印刷装置。
  10. 請求項1から7のいずれか一項に記載のインクを被印刷物に対して吐出する吐出工程を有する印刷方法。
  11. 前記被印刷物は、支持体と、前記支持体の少なくとも一方の面側に設けられた塗工層と、を有し、25℃において、動的走査吸液計で測定した接触時間100msにおける純水の前記被印刷物の前記塗工層を有する面への転移量が2ml/m以上35ml/m以下であり、かつ接触時間400msにおける純水の前記被印刷物の前記塗工層を有する面への転移量が3ml/m以上40ml/m以下である請求項10に記載の印刷方法。
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