JP2024007415A - 樹脂、樹脂分散体、及び樹脂組成物 - Google Patents

樹脂、樹脂分散体、及び樹脂組成物 Download PDF

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Abstract

【課題】樹脂組成物中に含有させても保存安定性が高く、かつ、樹脂組成物に含有されることで、その塗布表面に耐溶剤性を有する樹脂組成物の塗膜を形成することができる樹脂を提供する。【解決手段】以下のモノマーA及びモノマーBを構成単位として含む共重合体を含有する樹脂。モノマーA:脂環構造、複素環構造、及び芳香環構造からなる群より選択される少なくとも1つ以上の環構造を有するモノマーモノマーB:酸性基または塩基性基を有するモノマー【選択図】なし

Description

本発明は、樹脂、樹脂分散体、及び樹脂組成物に関する。
樹脂組成物として、各種の色材を溶剤に溶解又は分散させ、基材(記録媒体)等の表面に記録層を形成するための組成物や、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等の各種組成物には、基材の表面に耐擦性等を付与するために樹脂を含有することが知られている。
このような樹脂には、水、又は水と水溶性有機溶剤中に分散させた分散性樹脂を含む樹脂分散体が知られている。例えば、特許文献1には、有機酸を用いて一部又は全部を中和したアミノ基含有アクリルモノマー、及びアルキル(メタ)アクリレートを主体とする単量体をカチオン系又はノニオン系乳化剤の存在下で乳化重合して得られるアクリル樹脂エマルジョンに関する技術が記載されている。
特許文献1には、このアクリル樹脂エマルジョンは、耐水性に優れていることが記載されている。
特開2002-322218号公報
さて、各種基材の表面に塗布される樹脂組成物は、液体媒体(溶媒・液体分散媒を含む。)を含んでいる。そして、この樹脂組成物は、基材(記録媒体)や記録物等の表面に付着し、樹脂組成物に含まれる液体媒体が揮発してその表面に樹脂などの含有成分が定着し、記録層やプライマー層やオーバーコート層などのそれぞれの機能を有する層を形成する。一方、生産性の観点からはできるだけ低温で乾燥して、それぞれの機能を有する層を形成することが好ましい。
ところが、基材(記録媒体)等の表面に付着した樹脂組成物を低温で乾燥させると、成膜性が不十分となり、得られる記録物の耐溶剤性に影響を及ぼすことが本発明者らの研究により明らかとなった。
また、樹脂組成物に含まれる樹脂が樹脂組成物中で凝集した場合には、樹脂組成物の粘度が変化する等樹脂組成物の特性が変化することがある。このように樹脂組成物は、保存安定性の高いものであることが好ましい。
本発明は、樹脂組成物に含有させても保存安定性が高く、かつ、樹脂組成物に含有されることで、その塗布表面に耐溶剤性を有する樹脂組成物の塗膜を形成することができる樹脂を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討をした結果、特定のモノマーを構成単位として含む共重合体を含有する樹脂であれば、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。具体的には、本発明では、以下のようなものを提供する。
(1)以下のモノマーA及びモノマーBを構成単位として含む共重合体を含有する
樹脂。
モノマーA:脂環構造、複素環構造、及び芳香環構造からなる群より選択される少なくとも1つ以上の環構造を有するモノマー
モノマーB:酸性基または塩基性基を有するモノマー
(2)高分子微粒子分散体として請求項1に記載の樹脂を含有する
樹脂分散体。
(3)高分子微粒子分散体として含有する前記樹脂は、乳化重合物である
(2)に記載の樹脂分散体。
(4)前記共重合体に由来する未反応モノマーの含有量は、前記樹脂分散体全量中0.1質量%以下である
(2)又は(3)に記載の樹脂分散体。
(5)前記モノマーAの下記式(1)のRで定義される化学構造部分について計算されるSP値である側鎖部分SP値が8.0以上11.0以下である
(2)から(4)のいずれかに記載の樹脂分散体。
CH=C(R)-R ・・・式(1)
(Rは水素又はメチル基である)
(6)前記モノマーAの水/1-オクタノールでの分配係数(LogP)が1.9以上4.8以下である
(2)から(5)のいずれかに記載の樹脂分散体。
(7)前記樹脂のTgは0℃以上120℃以下である
(2)から(6)のいずれかに記載の樹脂分散体。
(8)前記モノマーAは、共重合体全量中50%以上の割合で含有し、
前記モノマーBは、共重合体全量中0.1%以上10%以下の割合で含有する
(2)から(7)のいずれかに記載の樹脂分散体。
(9)(2)から(8)のいずれかに記載の樹脂分散体を含有する
樹脂組成物。
本発明の樹脂は、樹脂組成物に含有されても保存安定性が高く、かつ、樹脂組成物に含有されることで、その塗布表面に耐溶剤性を有する樹脂組成物の塗膜を形成することができる。
以下、本発明の具体的な実施形態について、詳細に説明するが、本発明は、以下の実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の目的の範囲内において、適宜変更を加えて実施することができる。
≪1.樹脂≫
本実施の形態に係る樹脂は、以下のモノマーA及びモノマーBを構成単位として含む共重合体を含有することを特徴とする。
モノマーA:脂環構造、複素環構造、及び芳香環構造からなる群より選択される少なくとも1つ以上の環構造を有するモノマー
モノマーB:酸性基または塩基性基を有するモノマー
このようなモノマーを構成単位として含む共重合体を含有する樹脂組成物であれば、保存安定性が高く、かつ、樹脂組成物に含有されることで、その塗布表面に耐溶剤性を有する樹脂組成物の塗膜を形成することができる。
本明細書では、構成モノマーとは、便宜上、重合体を構成する反応前の単量体であって、エチレン性不飽和多重結合等の反応基を有する重合性化合物を意味するものとして説明するが、実際には、モノマーを構成単位として含むときには、反応前の単量体の状態で含まれるものではなく、多重結合のうちの一つの結合は重合して失われて、共重合体を構成する重合後の単量体として含まれることとなる。
また、モノマーは、エチレン性不飽和多重結合等の反応基を有する単量体の重合性化合物であればよく、本明細書ではオリゴマーと称されるような分子量の大きな単量体であってもモノマーと称する。
以下、この共重合体を構成するモノマーA、モノマーB、及びその他のモノマーについて説明する。
(モノマーA)
モノマーAとは、脂環構造、複素環構造、及び芳香環構造からなる群より選択される少なくとも1つ以上の環構造を有するモノマーである。
モノマーの側鎖部分にこのような環構造を有することにより、低温で乾燥させた場合であっても、樹脂組成物の成膜性が向上し、耐溶剤性を有する樹脂組成物の塗膜を形成することができる。
脂環構造とは、3つ以上の炭素間単結合で構成された単環化合物であるシクロアルカン(例えば、シクロプロパン、シクロブタン、シクロペンタン、シクロヘキサン、シクロヘプタン、シクロオクタン、シクロノナン、シクロデカン)や、多環化合物であるシクロアルカン(ジシクロペンタン、ノルボルナン、アダマンタン)等が挙げられる。
複素環構造とは、環の中に炭素と1つ以上の他の元素(例えば、酸素、窒素、硫黄、リン、ホウ素、ケイ素からなる群より選択される少なくとも1以上)を含む環式化合物である。
芳香族環構造とは、ベンゼン環やナフタレン環等の芳香族性を示す環状炭化水素である。
また、これらのモノマーAの中でも、下記式(1)のRで定義される化学構造部分について計算されるSP値である側鎖部分SP値が12.0以下であることが好ましい。
CH=C(R)-R ・・・式(1)
(Rは水素又はメチル基である)
ここで、側鎖部分SP値とは、式(1)の「-R」部分のSP値(solubility parameter)を意味し、SP値と同様に「-R」を構成する官能基を分解し、そのΔEoh(cal/mol)の合計値をAと定義し、そのΔV(cm/mol)の合計値をBと定義したときの√(A/B)値を意味する。なお、ΔEohとΔVは各置換基固有の数値であり、Fedorsの数値を参考とした。例えば、ブチルアクリレート(または、ブチルメタクリレート)である場合には、「-R」は、「-COO-(CH-CH」となるので、以下の表1のΔEohとΔVを使用して計算すると、側鎖部分SP値=√((1125+1180×3+4300)/(33.5+16.1×3+18.0))=9.48となる。
Figure 2024007415000001
モノマーAの側鎖部分SP値を所定範囲とすることにより、得られる記録物の耐溶剤性を高くすること(その中でも耐エタノール性を高くすること)ができる。
高分子を含む塗膜の物性はしばしば塗膜に含まれる高分子の主鎖よりもむしろ高分子の側鎖部分によって大きく影響を受けることが本発明者らの研究により明らかとなった。式(1)の「-R」部分のSP値である側鎖部分SP値を所定範囲に制御されたモノマーを構成単位として含むことで、塗膜の物性に影響を与えることが可能となり、本発明の効果を奏する塗膜を形成することが可能となると考えられる。
そして、一般にSP値は溶解度パラメータと呼ばれ、2つの成分のSP値の差が小さいほど溶解度が高くなることが知られている。エタノールのSP値は12.7であるため、より遠ければ遠いほど塗膜としてはエタノールに対して耐溶剤性が高くなる。一方で、高分子微粒子分散体での塗膜形成では、水溶性溶媒によって微粒子同士が融着し樹脂鎖が拡散することで強固な塗膜となる。よって、水溶性溶媒に対する溶解性もある程度必要となる。そこでSP値として以上の範囲とすることで、水溶性溶媒に対してある程度拡散し強固な塗膜となる一方でエタノール等の溶剤に関して膨潤しにくい塗膜となり、耐溶剤性を向上させることができると考えられる。
なお、側鎖部分SP値は、8.0以上であることが好ましく、8.5以上であることがより好ましく、9.5以上であることがさらに好ましい。側鎖部分SP値は、11.0以下であることが好ましく、10.5以下であることがより好ましく、10.0以下であることがさらに好ましい。これにより、得られる記録物の耐溶剤性を高くすること(その中でも耐エタノール性を高くすること)ができる。側鎖部分SP値は、8.0以上11.0以下であることが好ましく、8.5以上10.5以下であることがより好ましく、9.5以上10.0以下であることがさらに好ましい。
また、これらのモノマーAの中でも、式(1)の構造部分の「-R2」部分のモル体積を側鎖部分のモル体積と定義したときに、側鎖部分のモル体積は、特に限定されないが、170以下であることが好ましい。ここで、側鎖部分のモル体積とは、式(1)の「-R2」部分のモル体積を意味し、側鎖SP値の計算と同様に、Fedorsの数値を参考として、構成 する官能基を分解し、そのΔV(cm/mol)の合計値を算出した値を意味する。側鎖部分のモル体積が170以下であることで、モノマーAの「-R2」部分が嵩高くなりすぎないので、種々の基材(記録媒体)に対してさらに高い密着性を有する塗膜を形成することが可能となる。
また、このモノマーAの水/1-オクタノールでの分配係数(LogP)1.0以上であることが好ましい。「水/1-オクタノールでの分配係数(LogP)」が所定以上(すなわち、疎水性が相対的に高いモノマー)を構成単位として含むことにより、エタノール等の溶剤に対して膨潤しづらい共重合体となる。このため、モノマーAの水/1-オクタノールでの分配係数(LogP)が所定範囲内であれば、より耐溶剤性を有する樹脂組成物の塗膜を形成することが可能となる。さらに、本実施の形態に係る樹脂が樹脂分散体中に高分子微粒子分散体(特に樹脂エマルジョン)として含有する場合には、「水/1-オクタノールでの分配係数(LogP)」が所定以上であることにより、高分子微粒子分散体(特ミセル)内で効率的に反応させることが可能となり、未反応モノマーの含有量を低減することができる。また、「水/1-オクタノールでの分配係数(LogP)」が所定以下であることにより、モノマーAの疎水性を低くすることが可能となり、重合開始剤由来のラジカルが高分子微粒子分散体(特ミセル)内に取り込まれやすくなり、効率的に反応させることが可能となり、未反応モノマーの含有量を低減することができる。
なお、モノマーAの水/1-オクタノールでの分配係数(LogP)は、1.5以上であることが好ましく、2.0以上であることがより好ましく、2.5以上であることがさらに好ましい。このモノマーBの水/1-オクタノールでの分配係数(LogP)は、4.8以下であることが好ましく、4.0以下であることがより好ましく、3.5以下であることがさらに好ましい。モノマーAの水/1-オクタノールでの分配係数(LogP)は、1.5以上4.8以下であることが好ましく、2.0以上4.0以下であることがより好ましく、2.5以上3.5以下であることがさらに好ましい。
このモノマーAは、ホモポリマーのTgが0℃以上であることが好ましく、10℃以上であることがより好ましく、15℃以上であることがさらに好ましい。モノマーAのホモポリマーのTgが0℃以上であることで、得られる記録物の耐擦性を向上させることが可能となる。このモノマーAは、ホモポリマーのTgが120℃以下であることが好ましく、115℃以下であることがより好ましい。これにより、低温で乾燥させた場合であっても、十分に成膜することが可能となり、得られる記録物の耐溶剤性をさらに向上させることができる。モノマーAのホモポリマーのTgは0℃以上120℃以下であることが好ましく、10℃以上115℃以下であることがより好ましく、15℃以上115℃以下であることがさらに好ましい。
モノマーAとしては、例えば、シクロヘキシルアクリレート(側鎖部分SP値:9.96、LogP:2.760±0.226、Tg:19℃、モル体積:113.5cm/mol)、シクロヘキシルメタクリレート(側鎖部分SP値:9.96、LogP:3.179±0.252、Tg:83℃、モル体積:113.5cm/mol)、フェニルアクリレート(側鎖部分SP値:10.75、LogP:1.940±0.404、Tg:57℃、モル体積:105.4cm/mol)、フェニルメタクリレート(側鎖部分SP値:10.75、LogP:2.359±0.429、Tg:110℃、モル体積:105.4cm/mol)、ベンジルアクリレート(側鎖部分SP値:10.49、LogP:2.109±0.230、Tg:6℃、モル体積:121.5cm/mol)、ベンジルメタクリレート(側鎖部分SP値:10.49、LogP:2.527±0.255、Tg:54℃、モル体積:121.5cm/mol)、イソボルニルアクリレート(側鎖部分SP値:9.42、LogP:4.029±0.273、Tg:97℃、モル体積:158.4cm/mol)、イソボルニルメタクリレート(側鎖部分SP値:9.42、LogP:4.447±0.301、Tg:180℃、モル体積:158.4cm/mol)、フェノキシエチルアクリレート(側鎖部分SP値:10.42、LogP:2.371±0.246、Tg:-22℃、モル体積:141.4cm/mol)、フェノキシエチルメタクリレート(側鎖部分SP値:10.42、LogP:2.790±0.268、Tg:-3℃、モル体積:141.4cm/mol)、ジシクロペンタニルアクリレート(側鎖部分SP値:10.31、LogP:3.957±0.244、Tg:120℃、モル体積:141.5cm/mol)、ジシクロペンタニルメタクリレート(側鎖部分SP値:10.31、LogP:4.375±0.266、Tg:175℃、モル体積:141.5cm/mol)、スチレン(側鎖部分SP値:9.50、LogP:2.821±0.191、Tg:100℃、モル体積:87.4cm/mol)、4-アクリロイルモルホリン(側鎖部分SP値:12.95、LogP:-0.689±0.441、Tg:145℃、モル体積:76.5cm/mol)、テトラヒドロフルフリルメタクリレート(側鎖部分SP値:10.37、LogP:1.399±0.340、Tg:60℃、モル体積:101.2cm/mol)、環状トリメチロールプロパンホルマールアクリレート(側鎖部分SP値:9.96、LogP:1.032±0.361、Tg:27℃)、n-ブチルシクロヘキシルアクリレート(側鎖部分SP値:9.35、LogP:5.243±0.255)、3,3,5-トリメチルシクロヘキシルアクリレート(側鎖部分SP値:9.12、LogP:4.212±0.254、Tg:52℃、モル体積:161.6cm/mol)、4-tert-ブチルシクロヘキシルアクリレート(側鎖部分SP値:9.08、LogP:4.570±0.243、Tg:81℃、モル体積:177.7cm/mol)、4-クロロフェニルアクリレート(側鎖部分SP値:11.63、LogP:2.743±0.418、Tg;60℃)、ヒドロキシシクロヘキシルメタクリレート(側鎖部分SP値:13.02、LogP:1.230±0.281、Tg:93℃、モル体積:106.4cm3/mol)、シクロオクチルメタクリレート(側鎖部分SP値:9,67、LogP:4.233±0.253)、シクロヘプチルメタクリレート(側鎖部分SP値:9,80、LogP:3.706±0.252)、ナフタレニルメタクリレート(側鎖部分SP値:9,86、LogP:4.831±0.260、Tg:143℃)、シクロペンチルメタクリレート(側鎖部分SP値:10.18、LogP:2.652±0.252)、シクロブチルメタクリレート(側鎖部分SP値:10.63、LogP:2.125±0.252)、シクロプロピルメタクリレート(側鎖部分SP値:11.07、LogP:1.598±0.252)、tert-ブチルシクロヘキシルメタクリレート(側鎖部分SP値:9.08、LogP:4.570±0.243、Tg:81℃)ビニルシクロヘキサン(側鎖部分SP値:8.54、LogP:3.799±0.193、Tg;134℃)、tert-ブチル-4-エチニルシクロヘキサン(側鎖部分SP:8.04、LogP:5.609±0.219)等を挙げることができる。この中でもモノマーAはアクリレートモノマー又はメタクリレートモノマーであることが好ましい。これらのモノマーAは単独で使用しても良いし、複数のモノマーAを組み合わせもよい。なお括弧内の「側鎖部分SP値」とは、式(1)のRで定義される化学構造部分について計算されるSP値を意味し、括弧内の「LogP」とは、水/1-オクタノールでの分配係数(LogP)を意味し、括弧内の「Tg」とはそのモノマーのホモポリマーのTgを意味する。
なお、モノマーAは2個以上のエチレン性不飽和結合を有するモノマーを含んでいてもよいが、モノマーAは1つのエチレン性不飽和結合を有するモノマーのみから構成されることが好ましい。これにより樹脂の架橋点増加による塗膜の堅脆さが緩和し得られる記録物の耐溶剤性、延伸性をさらに向上させることができる。
構成モノマーであるモノマーAの含有量は、とくに限定されるものではないが、モノマーAの含有量の下限は、共重合体全量中50質量%以上であることが好ましく、60質量%以上であることがより好ましく、80質量%以上であることがさらに好ましい。これにより、環構造を有するモノマーAの含有量が増加するので、樹脂組成物の成膜性がより効果的に向上し、より耐溶剤性を有する樹脂組成物の塗膜を形成することが可能となる。
(モノマーB)
モノマーBとは、酸性基または塩基性基を有するモノマーである。酸性基または塩基性基を有するモノマーを含むことにより、樹脂組成物は、保存安定性を高いものにすることができる。特に、樹脂分散体や樹脂組成物中に高分子微粒子分散体として分散する場合には、高分子微粒子分散体に静電反発力を付与して高分子微粒子分散体の分散安定性が向上するので、樹脂の分散安定性を向上させることが可能となる。なお、モノマーBの酸性基または塩基性基はそのままであっても中和されることで中和塩の状態になっていてもよい。
モノマーBが備える酸性基とは、カルボキシル基、スルホン基、リン酸基等を挙げることができる。この中でもカルボキシル基であることが好ましい。
モノマーBが備える塩基性基とは、アミノ基(-NH、-NHR、-NRR‘)等を挙げることができる。この中でも三級アミノ基(-NRR‘)であることが好ましい。
モノマーBの具体例としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、2-アクリロイルオキシエチルコハク酸、フタル酸モノ-2-(メタクリロイルオキシ)エチル、フタル酸モノヒドロキシエチルアクリレート、ω-カルボキシ-ポリカプロラクトン(n≒2)モノアクリレート、4-カルボキシスチレン、6-アクリルアミドヘキサン酸、メタクリル酸2-(ジメチルアミノ)エチル、アクリル酸2-(ジメチルアミノ)エチル、ジメチルアミノプロピルアクリルアミド、メタクリル酸2-アミノエチル、2-アミノエチルメタクリルアミド、N-(3-アミノプロピル)メタクリルアミド、メタクリル酸2-(ジイソプロピルアミノ)エチル、N-(2-ジメチルアミノエチル)メタクリルアミド等を挙げることができる。これらのモノマーBは単独で使用しても良いし、複数のモノマーBを組み合わせもよい。なお、これらのモノマーBはそのままであっても中和塩の状態であってもよい。
構成モノマーであるモノマーBの含有量は、とくに限定されるものではないが、モノマーBの含有量の下限は、共重合体全量中0.1質量%以上であることが好ましく、0.5質量%以上であることがより好ましく、1.0質量%以上であることがさらに好ましい。これにより、この共重合体を含有する樹脂分散体や樹脂組成物の保存安定性をより効果的に向上させることが可能となる。
モノマーBの含有量の上限は、共重合体全量中20.0質量%以下であることが好ましく、15.0質量%以下であることがより好ましく、10.0質量%以下であることがさらに好ましい。これにより相対的に共重合体中のモノマーAの含有量を増やすことが可能となるので、結果として、より耐溶剤性を有する樹脂組成物の塗膜を形成することが可能となる。
モノマーBの含有量の範囲は、共重合体全量中0.1質量%以上20.0質量%以下であることが好ましく、0.5質量%以上15.0質量%以下であることがより好ましく、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。
(その他のモノマー)
本実施の形態に係る樹脂組成物に含まれる共重合体は、モノマーA及びモノマーBとは異なるその他のモノマーを構成単位として含んでいてもよいし、含んでいなくともよい。その他のモノマーとしては、メチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、tert-ブチル(メタ)アクリレート、イソデシル(メタ)アクリレート、トリフルオロエチル(メタ)アクリレート)、ジメチルアクリルアミド、ジエチルアクリルアミド、ヒドロキシエチルアクリルアミド、イソプロピルアクリルアミド等を挙げることができる。これらのその他のモノマーは単独で使用しても良いし、複数のモノマーを組み合わせもよい。
例えば、樹脂構造中にカルボニル基を含むモノマーを構成単位として含む重合体に対して、そのカルボニル基と反応しうる官能基を有する化合物を架橋剤として添加することで、重合体を含む樹脂に架橋構造を導入することができる。このため、このようなカルボニル基を含むモノマーを構成単位として含む重合体を含有する樹脂組成物を使用することで、得られる塗膜の耐摩擦性を向上させることができる。
このようなカルボニル基を含むモノマーのうち、カルボニル基含有1官能エチレン性不飽和単量体としては、例えば、2-(アクリロイルアミノ)-2-メチル-4-ペンタノン(側鎖部分SP値:12.04、LogP:0.037±0.287)、アクリルアルデヒド(側鎖部分SP値:15.47、LogP:0.263±0.283)、N-エテニルホルムアミド(側鎖部分SP値:19.72、LogP:0.525±0.215)、メチルエテニルケトン(側鎖部分SP値:10.91、LogP:0.142±0.249)、エチルエテニルケトン(側鎖部分SP値:10.34、LogP:0.652±0.249)、アクリル酸2-(アセトアセチルオキシ)エチル(側鎖部分SP値:11.73、LogP:0.331±0.356)、メタクリル酸2-(アセトアセチルオキシ)エチル(側鎖部分SP値:11.73、LogP:0.750±0.385)、アクリル酸2-(アセトアセチルオキシ)プロピル(側鎖部分SP値:11.43、LogP:0.635±0.350)、アクリル酸2-(アセトアセチルオキシ)プロピル(側鎖部分SP値:11.43、LogP:1.054±0.378)、などが挙げられる。しなしながら、これらのモノマーは「水/1-オクタノールでの分配係数(LogP)」が0~1.1であり相対的に親水性が高いモノマーである。このようにカルボニル基を含むモノマーを構成単位として含む重合体を含有する樹脂組成物であると、得られる塗膜の耐溶剤性が相対的に低下する傾向がある。このため、本実施の形態に係る樹脂は、カルボニル基を含むモノマーを構成単位として含む重合体を含有してもよいが、特に架橋剤を添加して重合体を含む樹脂に架橋構造を導入するのでなければ、カルボニル基を含むモノマーを構成単位として含む重合体を含有しないことが好ましい。
なお、その他のモノマーは2個以上のエチレン性不飽和結合を有するモノマーを含んでいてもよいが、その他のモノマーは1つのエチレン性不飽和結合を有するモノマーのみから構成されることが好ましい。これにより樹脂の架橋点増加による塗膜の堅脆さが緩和し得られる記録物の耐溶剤性、延伸性をさらに向上させることができる。
その他のモノマーの含有量は、とくに限定されるものではないが、その他のモノマーの含有量の上限は、共重合体全量中45質量%以下であることが好ましく、35質量%以下であることがより好ましく、20質量%以下であることがさらに好ましい。
[共重合体]
本実施の形態に係る樹脂は、モノマーA及びモノマーBを構成単位として含む共重合体を含有する。このような共重合体を樹脂組成物中に含有させても保存安定性が高く、かつ、樹脂組成物に含有されることで、その塗布表面に耐溶剤性を有する樹脂組成物の塗膜を形成することができる。
この重合体は、樹脂組成物や樹脂分散体中で溶解するものであってもよいが、少なくとも一部は、高分子微粒子分散体として含有することが好ましい。高分子微粒子分散体とは、樹脂が静電反発力によって樹脂微粒子として樹脂組成物中に分散している樹脂エマルジョンや一部溶解樹脂を含有するコロイダルディスパージョン等の分散性を有する樹脂である。バインダー樹脂として高分子微粒子分散体を含有することにより、分散安定性、吐出安定性等を好ましいものとすることができる。
この共重合体は、モノマーを乳化重合法、懸濁重合法等の従来公知のラジカル重合法により得ることができる。なかでもこの共重合体は、乳化重合物であることが好ましい。
モノマーを乳化重合法により重合して共重合体を得る場合には、乳化剤、重合開始剤、重合調整剤、架橋剤、中和剤、造膜助剤等の他の成分を適宜用いてもよい。
モノマーを乳化重合法により重合して共重合体を得る場合には、例えば、各成分を混合し、昇温する方法や、各成分の一部を混合し、昇温し、重合した後に残りの単量体成分を添加して重合する方法やモノマー以外の成分を混合して昇温した後にモノマー成分を添加して重合する方法が挙げられる。
乳化剤としては、アニオン型、カチオン型、およびノニオン型の界面活性剤を挙げることができる。この中でも構造中に多重結合を有しない非反応性の乳化剤を使用すること(すなわち、高分子微粒子分散体として含有する樹脂は、非反応性の乳化剤を含むこと)が好ましい。非反応性の乳化剤を使用して得られた共重合体を高分子微粒子分散体として樹脂組成物や樹脂分散体中に分散させることにより、共重合体の分散安定性を向上させることが可能となって、結果として保存安定性をさらに向上させることが可能となる。
非反応性の乳化剤としては、例えば、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ラウリル硫酸ナトリウム、テトラデシル硫酸ナトリウム等のアルキル硫酸ナトリウム、ラウリル硫酸アンモニウム、ジフェニルエーテルスルホン酸ナトリウム、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脂肪酸エステル等を挙げられ、具体的には、「アデカプルロニックL-31」、「アデカプルロニックP-85」、「アデカプルロニックF-108」、「アデカトールLB-83」、「アデカトールSO-145」、「アデカホープYES-25」、「アデカミン4MAC-30」、「アデカミン4MT-50」、「アデカコールTS-230E」、「アデカコールPS-810E」〔以上、アデカ社製〕、「エマルゲン 120」、「エマルゲン 147」、「エマルゲン 109P」、「エマルゲン 210P」、「エマルゲン 306P」、「エマルゲン 409PV」、「エマルゲン 420」、「エマルゲン 709」、「エマルゲン 1108」、「エマルゲン 1118S-70」、「エマルゲン 1150S-60」、「エマルゲン 1135S-70」、「エマルゲン 4085」、「エマルゲン 2020G-HA」、「エマルゲン A-60」、「エマルゲン A-90」、「エマルゲン A-500」、「エマルゲン LS-110」、「エマルゲン G2E-4」、「エマール 2FG」、「エマール 20CM」、「エマール 270J」、「ラテムル AD-25」、「ラムテルE-1000A」、「アセタミン 24」、「コータミン 60W」、「サニゾール C」「エマノーン 1112」〔以上、花王社製〕、等の市販品を挙げることができる。これらは1種類で使用しても、2種類以上を混合して使用してもよい。
反応性の乳化剤としては、具体的には、「アデカリアソープSE-20N」、「アデカリアソープSE-10N」、「アデカリアソープPP-70」、「アデカリアソープPP-710」、「アデカリアソープSR-10」、「アデカリアソープSR-20」〔以上、アデカ社製〕、「エレミノールJS-2」、「エレミノールRS-30」〔以上、三洋化成工業社製〕、「ラテムルS-180A」、「ラテムルS-180」、「ラテムルPD-104」〔以上、花王社製〕、「アクアロンBC-05」、「アクアロンBC-10」、「アクアロンBC-20」、「アクアロンHS-05」、「アクアロンHS-10」、「アクアロンHS-20」、「ニューフロンティアS-510」、「アクアロンKH-05」、「アクアロンKH-10」〔以上、第一工業製薬社製〕、「フォスフィノ-ルTX」〔東邦化学工業社製〕「アデカリアソープNE-10」、「アデカリアソープNE-20」、「アデカリアソープNE-30」、「アデカリアソープNE-40」、「アデカリアソープER-10」、「アデカリアソープER-20」、「アデカリアソープER-30」、「アデカリアソープER-40」、〔以上、アデカ社製〕、「アクアロンRN-10」、「アクアロンRN-20」、「アクアロンRN-30」、「アクアロンRN-50」〔以上、第一工業製薬社製〕等の市販品が挙げられる。
乳化剤の使用量は適宜調整されればよいが、モノマー100質量部に対して、固形分換算で0.1質量部以上であることが好ましく、0.5質量部以上であることがより好ましく、1質量部以上であることがさらに好ましい。乳化剤の使用量は、モノマー100質量部に対して、固形分換算で20質量部以下であることが好ましく、15質量部以下であることがより好ましく、10質量部以下であることがさらに好ましい。乳化剤の使用量はモノマー100質量部に対して、固形分換算で0.1質量部以上20質量部以下であることが好ましく、0.5質量部以上15質量部以下であることがより好ましく、1質量部以上10質量部以下であることがさらに好ましい。
重合開始剤としては、例えば、アルキルパーオキサイド、t-ブチルヒドロパーオキサイド、クメンヒドロパーオキサイド、p-メタンヒドロパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、3,5,5-トリメチルヘキサノイルパーオキサイド、オクタノイルパーオキサイド、t-ブチルクミルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、ジクロルベンゾイルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、ジ-t-ブチルパーオキサイド、1,1-ビス(t-ブチルパーオキシ)-3,3,5-トリメチルシクロヘキサン、3,3,5-トリメチルシクロヘキサノンパーオキサイド、メチルシクロヘキサノンパーオキサイド、ジ-イソブチルパーオキシジカーボネート、ジ-2-エチルヘキシルパーオキシジカーボネート、t-ブチルパーオキシイソブチレート等の有機過酸化物、2,2′-アゾビスイソブチロニトリル、ジメチル-2,2′-アゾビスイソブチレート、2,2′-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)、2,2′-アゾビス(2-メチルブチロニトリル)、過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸アンモニウム、過酸化水素、4,4′-アゾビス-4-シアノバレリックアシッドのアンモニウム(アミン)塩、2,2′-アゾビス(2-メチルアミドオキシム)ジヒドロクロライド、2,2′-アゾビス(2-メチルブタンアミドオキシム)ジヒドロクロライドテトラヒドレート、2,2′-アゾビス{2-メチル-N-〔1,1-ビス(ヒドロキシメチル)-2-ヒドロキシエチル〕-プロピオンアミド}、2,2′-アゾビス〔2-メチル-N-(2-ヒドロキシエチル)-プロピオンアミド〕、各種レドックス系触媒(この場合酸化剤としては、過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム、過酸化水素、t-ブチルハイドロパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、キュメンハイドロパーオキサイド、p-メタンハイドロパーオキサイド等が、還元剤としては亜硫酸ナトリウム、酸性亜硫酸ナトリウム、ロンガリット、アスコルビン酸等が用いられる。)等が挙げられる。これらの重合開始剤は単独であるいは2種以上併せて用いられる。
重合開始剤の使用量は、適宜調整されればよいが、モノマー100質量部に対して、0.01質量部以上であることが好ましく、0.03質量部以上であることがより好ましく、0.05質量部以上であることがさらに好ましい。重合開始剤の使用量は、モノマー100質量部に対して、5質量部以下であることが好ましく、3質量部以下であることがより好ましく、1質量部以下であることがさらに好ましい。重合開始剤の使用量は、モノマー100質量部に対して、0.01質量部以上5質量部以下であることが好ましく、0.03質量部以上3質量部以下であることがより好ましく、0.05質量部以上1質量部以下であることがさらに好ましい。
重合調整剤としては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール等のアルコール;アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、n-ブチルアルデヒド、フルフラール、ベンズアルデヒド等のアルデヒド類;n-ドデシルメルカプタン、チオグリコール酸、チオグリコール酸オクチル、チオグリセロール等のメルカプタン類等が挙げられる。これらは単独でもしくは2種以上併せて用いられる。
重合調整剤の使用量は適宜調整されればよいが、モノマー100質量部に対して、0.01質量部以上であることが好ましく、0.05質量部以上であることがより好ましく、0.1質量部以上であることがさらに好ましい。重合調整剤の使用量は、モノマー100質量部に対して、10質量部以下であることが好ましく、5質量部以下であることがより好ましく、3質量部以下であることがさらに好ましい。重合調整剤の使用量はモノマー100質量部に対して、0.01質量部以上10質量部以下であることが好ましく、0.05質量部以上5質量部以下であることがより好ましく、0.1質量部以上3質量部以下であることがさらに好ましい。
架橋剤は使用してもよいが、使用しないこと(すなわち、樹脂は、架橋剤を含有しないこと)が好ましい。架橋剤を含有しない共重合体を樹脂組成物や樹脂分散体中に含有させることにより、保存安定性を向上させることが可能となる。
架橋剤を含有する場合、可塑剤としては、シュウ酸ジヒドラジド、マロン酸ジヒドラジド、コハク酸ジヒドラジド、グルタル酸ジヒドラジド、アジピン酸ジヒドラジド、セバシン酸ジヒドラジドなどの脂肪族ジヒドラジドの他、炭酸ポリヒドラジド、脂肪族、脂環族、芳香族ビスセミカルバジド、芳香族ジカルボン酸ジヒドラジド、ポリアクリル酸のポリヒドラジド、芳香族炭化水素のジヒドラジド、ヒドラジン-ピリジン誘導体およびマレイン酸ジヒドラジドなどの不飽和ジカルボン酸のジヒドラジド等が挙げられる。
中和剤は、例えば、モノマーBに由来する酸性基または塩基性基を中和するのに使用される。共重合体が酸性基または塩基性基を有するモノマーBを構成単位として含む場合、モノマーBに由来する酸性基または塩基性基を中和することで(すなわち、共重合体は、中和された酸性基または塩基性基を有するモノマーBを構成単位として含むことで)、本発明の効果をより効果的に奏する樹脂組成物となる。
モノマーBに由来する塩基性基を中和する酸としては、塩酸、硝酸、リン酸、硫酸等の無機酸や、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、安息香酸、こはく酸、酪酸、フマル酸、パラトルエンスルホン酸、クエン酸、シュウ酸等の有機酸等を挙げることができる。このなかでも低温乾燥時の耐溶剤性の観点から安息香酸を使用することが好ましい。
モノマーBに由来する酸性基を中和する塩基としては、アルカリ金属水酸化物、アルカリ土類金属水酸化物、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ土類金属炭酸塩等の無機塩基や、アンモニア、メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、ブチルアミン、ヘキシルアミン、オクチルアミン、エタノールアミン、イソプロピルアミン、プロパノールアミン、2-メチル-2-アミノプロパノール、ジエタノールアミン、N,N-ジメチルエタノールアミン、N-メチルジエタノールアミン、ジメチルアミン、トリエチルアミンジブチルアミン、N,N-ジエチルエタノールアミン、N,N-ジブチルアミノエタノール、N-(β-アミノエチル)エタノールアミン、N-メチルエタノールアミン、2-エチルアミノエタノール、モノ-n-ブチルエタノールアミン、モノ-n-ブチルジエタノールアミン、n-ターシャリーブチルジエタノールアミン、3-メチル-2-オキサゾリジノン、n-(2-ヒドロキシエチル)モルフォリン、アミノメチルプロパンジオール、アミノエチルプロパンジオール、2-(ジメチルアミノメチル)-2-プロパノール、トリ(ヒドロキシメチル)アミノメタン、DL-2-アミノ-1-ブタノール、3-アミノ-4-オクタノール、トリエタノールアミントリス(2-ヒドロキシエチル)アミン等のアミン類が挙げられる。このなかでも低温乾燥時の耐溶剤性の観点からアンモニア、N,N-ジメチルエタノールアミンを使用することが好ましい。
本実施の形態に係る樹脂は、このようにして得られたモノマーA、及びモノマーBを構成単位として含む共重合体を含む、モノマーA、及びモノマーBなどの少なくとも2種類のモノマーの種類や含有量を適宜変更することで、樹脂のTgを制御することができる。
この共重合体を含有する樹脂のTgは、0℃以上120℃以下であることが好ましい。樹脂のTgが0℃以上であることで、得られる記録物の耐擦性が向上する。樹脂のTgが120℃以下であることで、低温で乾燥させた場合であっても、樹脂組成物の成膜性が向上し、耐溶剤性を有する樹脂組成物の塗膜を形成することができる。さらに、樹脂組成物の塗膜の延伸性を向上させることが可能となる。
なお、この共重合体を含有する樹脂のTgは、20℃以上であることがより好ましく、30℃以上であることがさらに好ましく、40℃以上であることがさらになお好ましい。この共重合体を含有する樹脂のTgは、100℃以下であることがより好ましく、90℃以下であることがさらに好ましく、80℃以下であることがさらになお好ましい。この共重合体を含有する樹脂のTgは、0℃以上120℃以下であることが好ましく、20℃以上100℃以下であることがより好ましく、30℃以上90℃以下であることがさらに好ましく、40℃以上80℃以下であることがさらになお好ましい。
また、この共重合体に由来する未反応モノマーの含有量はできるだけ少なくすることが好ましい。共重合体に由来する未反応モノマーにより、樹脂組成物の塗膜に相対的にタックが生じることがある。共重合体に由来する未反応モノマーの含有量を少なくすることで耐ブロッキング性が向上するようになり、本発明の効果をより効果的に奏する樹脂組成物となる。
具体的には、共重合体に由来する未反応モノマーの含有量は、樹脂全量中(樹脂分散体全量中)0.15質量%以下であることが好ましく、0.1質量%以下であることがより好ましく、0.08質量%以下であることがさらに好ましい。このような共重合体を含有する樹脂組成物により得られた記録物であることにより、耐ブロッキング性が向上する。
なお、共重合体に由来する未反応モノマーの含有量は、水/1-オクタノールでの分配係数(LogP)を所定範囲内のモノマーAを選択することにより制御することが可能となる。
モノマーA及びモノマーBを構成単位として含む共重合体に含まれるモノマーの配列は、モノマーの配列に秩序のないランダム共重合体であっても、同種の単量体が長く連続したブロック共重合体であっても、枝状にモノマーが配列したグラフト共重合体であってもよいが、ランダム共重合体であることが好ましい。モノマーA及びモノマーBを構成単位として含むランダム共重合体を高分子微粒子分散体として分散させることにより、共重合体の分散安定性を向上させることが可能となる。例えば、この共重合体を樹脂組成物に含有させて樹脂組成物をインクジェット方式により基材の表面に吐出する場合には、吐出安定性を高めることが可能となる。
モノマーA及びモノマーBを構成単位として含む共重合体を含む樹脂の種類は特に限定されず、例えば、アクリル系樹脂(スチレン-アクリル系樹脂等のような共重合体も含む)、ポリウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、塩化ビニル系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、ポリエーテル系樹脂、塩化ビニル酢酸ビニル共重合樹脂、ポリエチレン系樹脂、アクリルアミド系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリスチレン系樹脂からなる群より選択される1つ以上の樹脂あるいは共重合樹脂を含むものあるいはこれらの混合物を含むものを用いることができる。これらの中でもアクリル系樹脂を含むものであることが好ましい。
樹脂が高分子微粒子分散体として含有する場合、高分子微粒子分散体の平均粒子径は、樹脂組成物中での分散安定性の観点から、10nm以上が好ましく、20nm以上がより好ましく、30nm以上がさらに好ましい。高分子微粒子分散体の平均粒子径は、樹脂組成物中での分散安定性と、成膜性の観点から、500nm以下が好ましく、350nm以下がより好ましく、200nm以下がさらに好ましい。高分子微粒子分散体の平均粒子径は、10nm以上500nm以下が好ましく、20nm以上350nm以下がより好ましく、30nm以上200nm以下がさらに好ましい。なお、高分子微粒子分散体の平均粒子径は、測定温度25℃にて濃厚系粒径アナライザー(大塚電子(株)製、型式:FPAR-1000)を用いて測定することができる。
高分子微粒子分散体の重量平均分子量は、膜耐水性及び延伸性の観点から、5000以上が好ましく、10000以上がより好ましく、100000以上がさらに好ましい。樹脂組成物の保存安定性の観点から、2000000以下が好ましく、1750000以下がより好ましく、1500000以下がさらに好ましい。高分子微粒子分散体の重量平均分子量は、5000以上2000000以下が好ましく、10000以上1750000以下がより好ましく100000以上1500000以下がさらに好ましい。なお、本実施形態において樹脂の分子量は、重量平均分子量Mwを示すものであり、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)により測定された値であり、東ソー(株)製の「HLC-8320GPC」にて、校正曲線用ポリスチレンスタンダードを標準にして測定することができる。
≪2.樹脂分散体≫
本実施の形態に係る樹脂分散体は、上記の特定のモノマーを構成単位として含む共重合体を含有する樹脂を高分子微粒子分散体として含有する樹脂分散体である。なお、本明細書において樹脂分散体とは、主に基材(記録媒体)等の表面に塗布し、記録層やプライマー層やオーバーコート層などのそれぞれの機能を有する層を形成するため樹脂組成物とは異なる。本実施の形態に係る樹脂分散体は、所望の機能を有する塗膜を形成するための樹脂組成物の製造等に用いられ、上記の特定のモノマーを構成単位として含む共重合体を含有する樹脂を高分子微粒子分散体として水等の液体分散媒に分散されたものである。例えば、本実施の形態に係る樹脂分散体と、樹脂組成物に含まれる他の成分(例えば、色材、カチオン性の化合物、レベリング剤等)と、を混合することにより、樹脂組成物を製造することが可能である。
このように上記の特定のモノマーを構成単位として含む共重合体を液体分散媒に分散させて樹脂分散体の状態にし、その分散液にさらに他の成分を含有させて樹脂組成物を製造することにより、樹脂組成物の保存安定性(分散安定性)を向上させることが可能となる。
液体分散媒としては例えば水や水溶性有機溶剤を使用することができる。水や水溶性有機溶剤については、後述する樹脂組成物に含有されるものを使用することができる。
≪3.樹脂組成物≫
本実施の形態に係る樹脂組成物は、上記の樹脂分散体を含有する。この樹脂組成物は、上記の特定のモノマーを構成単位として含む共重合体を含有しているため、保存安定性が高いものである。さらに、基材(記録媒体)や記録物等の表面にこの樹脂組成物を塗布することにより、耐溶剤性を有する樹脂組成物の塗膜を形成することができる。なお、本明細書において、「樹脂組成物」とは樹脂又は樹脂分散体を含有する組成物(樹脂含有組成物又は樹脂含有インク組成物とも称される)であることを意味し、任意成分として後述する水や水溶性溶媒を含むことで液状(インク状)となった組成物を含む意味として使用する。
なお、本実施の形態に係る樹脂組成物は、色材を含有する着色インクであってもよい。本明細書において「色材」とは、染料及び顔料を含むものであり、例えば、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック、及びこれらの中間色や淡色のような画像を形成する着色インクに含まれる染料又は顔料や、ホワイトインクに含まれる白色染料又は白色顔料や、メタリックインクに含まれる光輝性顔料をも含む概念として使用する。
この着色インクは、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック、及びこれらの中間色や淡色のような画像を形成する着色インクであってもよい。また、着色インクは、白色色材を含むホワイトインクであってもよく、光輝性顔料を含むメタリックインク等であってもよい。
また、本実施の形態に係る樹脂組成物は、基材に着色インクを塗布するのに先立ち、基材に塗布され、カチオン性の化合物を含む受理溶液であってもよい。さらに、色材を含有しないクリアインクであってもよいし、基材等の表面にプライマー層を形成するためのプライマー剤であってもよいし、記録物等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ってもよく、塗料やコーティング剤と称されるものであってもよい。
以下、本実施の形態に係る樹脂組成物に含まれる各成分について説明する。以下、本発明の具体的な実施形態について、詳細に説明するが、本発明は、以下の実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の目的の範囲内において、適宜変更を加えて実施することができる。
[樹脂]
樹脂は、上記の特定のモノマーを構成単位として含む共重合体を含有する樹脂を使用することができる。
また、本実施の形態に係る樹脂組成物は、樹脂としてモノマーA及びモノマーBを構成単位として含む共重合体とは異なる樹脂をさらに含有してもよい。樹脂としては、具体的には、上記の共重合体とは異なるアクリル系樹脂(スチレン-アクリル系樹脂等のような共重合体も含む)、ポリウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、塩化ビニル系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、ポリエーテル系樹脂、塩化ビニル酢酸ビニル共重合樹脂、ポリエチレン系樹脂、アクリルアミド系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリスチレン系樹脂からなる群より選択される1つ以上の樹脂あるいは共重合樹脂を含むものあるいはこれらの混合物を含むものを用いることができる。
市販の高分子微粒子分散体(樹脂エマルジョン)としては、例えば、アクリットWEM-031U、WEM-200U、WEM-321、WEM-3000、WEM-202U、WEM-3008、(大成ファインケミカル(株)製、アクリル-ウレタン樹脂エマルジョン)、アクリットUW-550CS、UW-223SX、AKW107、RKW-500(大成ファインケミカル(株)製、アクリル樹脂エマルジョン)、LUBRIJET N240(ルーブリゾール製、アクリル樹脂エマルジョン)、スーパーフレックス150、210、470、500M、620、650、E2000、E4800、R5002(第一工業製薬(株)製、ウレタン樹脂エマルジョン)、ビニブラン701FE35、701FE50、701FE65、700、701、711、737、747(日信化学(株)製、塩化ビニル-アクリル樹脂エマルジョン)、ビニブラン2706、2685(日信化学(株)製、アクリル樹脂エマルジョン)、モビニール743N、6520、6600、6820、7470、7720、(ジャパンコーティングレジン社製、アクリル樹脂エマルジョン)、PRIMAL AC-261P、 AC-818(ダウ・ケミカル社製 アクリル樹脂エマルジョン)、JE-1056(星光PMC社製 アクリル樹脂エマルジョン)、NeoCryl XK-190(DSM Coating Resin社製 アクリル樹脂エマルジョン)、NeoCryl A2091、A2092、A639、A655、A662(DSM Coating Resin社製 スチレン-アクリル樹脂エマルジョン)、QE-1042、KE-1062(星光PMC社製 スチレン-アクリル樹脂エマルジョン)、JONCRYL7199、PDX-7630A(BASFジャパン社製 スチレン-アクリル樹脂エマルジョン)、シャリーヌR170BX(日信化学工業社製 シリコーン-アクリル樹脂エマルジョン)、タケラックW-6010(三井化学社製 ウレタン樹脂エマルジョン)、エリーテル KA-5071S(ユニチカ社製 ポリエステル樹脂エマルジョン)、ポリゾールAP-1350(昭和電工社製 アクリル樹脂エマルジョン)等を例示することができるが、これらに限定されるものではない。
樹脂の含有量は、特に限定されるものではないが、樹脂の含有量の下限は、樹脂組成物全量中0.05質量%以上であることが好ましく、0.1質量%以上であることがより好ましく、0.5質量%以上であることがさらに好ましく、1質量%以上がさらになお好ましい。樹脂の含有量の上限は、樹脂組成物全量中20質量%以下であることが好ましく、17.5質量%以下であることがより好ましく、15質量%以下であることがさらに好ましい。樹脂の含有量の範囲は、樹脂組成物全量中0.05質量%以上20質量%以下であることが好ましく、0.1質量%以上17.5質量%以下であることがより好ましく、0.5質量%以上15質量%以下であることがさらに好ましく、1質量%以上15質量%以下であることがさらになお好ましい。
[水]
本実施の形態に係る樹脂組成物は、水を含有する。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、樹脂組成物全量中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、樹脂組成物全量中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。水の含有量の範囲は、樹脂組成物全量中30質量%以上85質量%以下の範囲内であることが好ましく、45質量%以上80質量%以下の範囲内であることがより好ましく、50質量%以上75質量%以下の範囲内であることがさらに好ましい。
[水溶性溶媒]
本実施の形態に係る樹脂組成物は、水溶性溶媒を含有してもよい。溶媒は、色材等を分散又は溶解することができるものである。なお、本明細書において「水溶性溶媒」とは、主に水溶性有機溶媒を意味する。また、この水溶性溶媒とは、必ずしも含有成分を全て溶解するための溶媒である必要はなく、含有成分の少なくとも一部を分散する分散媒であってもよい。
水溶性溶媒としては、メチルアルコール、エチルアルコール、n-プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、n-ブチルアルコール、sec-ブチルアルコール、tert-ブチルアルコール、イソブチルアルコール、n-ペンタノール等の炭素数1~5のアルキルアルコール類;3-メトキシ-1-ブタノール、3-メトキシ-3-メチル-1-ブタノール、3-メトキシ-1-プロパノール、1-メトキシ-2-プロパノール、3-メトキシ-n-ブタノール等の1価のアルコール類;ホルムアミド、アセトアミド、プロパンアミド、ブタンアミド、イソブチルアミド、ペンタンアミド、N-メチルホルムアミド、N-メチルアセトアミド、N-メチルプロパンアミド、N-メチルブタンアミド、N-メチルイソブチルアミド、N-メチルペンタンアミド、N-エチルホルムアミド、N-エチルアセトアミド、N-エチルプロパンアミド、N-エチルブタンアミド、N-エチルイソブチルアミド、N-エチルペンタンアミド、N-プロピルホルムアミド、N-プロピルアセトアミド、N-プロピルプロパンアミド、N-プロピルブタンアミド、N-プロピルイソブチルアミド、N-プロピルペンタンアミド、N-イソプロピルホルムアミド、N-イソプロピルアセトアミド、N-イソプロピルプロパンアミド、N-イソプロピルブタンアミド、N-イソプロピルイソブチルアミド、N-イソプロピルペンタンアミド、N-ブチルホルムアミド、N-ブチルアセトアミド、N-ブチルプロパンアミド、N-ブチルブタンアミド、N-ブチルイソブチルアミド、N-ブチルペンタンアミド、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、N,N-ジメチルプロパンアミド、N,N-ジメチルブタンアミド、N,N-ジメチルイソブチルアミド、N,N-ジメチルペンタンアミド、N,N-ジエチルホルムアミド、N,N-ジエチルアセトアミド、N,N-ジエチルプロパンアミド、N,N-ジエチルブタンアミド、N,N-ジエチルイソブチルアミド、N,N-ジエチルペンタンアミド、N,N-ジプロピルホルムアミド、N,N-ジプロピルアセトアミド、N,N-ジプロピルプロパンアミド、N,N-ジプロピルブタンアミド、N,N-ジプロピルイソブチルアミド、N,N-ジプロピルペンタンアミド、N,N-ジイソプロピルホルムアミド、N,N-ジイソプロピルアセトアミド、N,N-ジイソプロピルプロパンアミド、N,N-ジイソプロピルブタンアミド、N,N-ジイソプロピルイソブチルアミド、N,N-ジイソプロピルペンタンアミド、N,N-ジブチルホルムアミド、N,N-ジブチルアセトアミド、N,N-ジブチルプロパンアミド、N,N-ジブチルブタンアミド、N,N-ジブチルイソブチルアミド、N,N-ジブチルペンタンアミド、N-エチル-N-メチルホルムアミド、N-エチル-N-メチルアセトアミド、N-エチル-N-メチルプロパンアミド、N-エチル-N-メチルブタンアミド、N-エチル-N-メチルイソブチルアミド、N-エチル-N-メチルペンタンアミド、N-メチル-N-プロピルホルムアミド、N-メチル-N-プロピルアセトアミド、N-メチル-N-プロピルプロパンアミド、N-メチル-N-プロピルブタンアミド、N-メチル-N-プロピルイソブチルアミド、N-メチル-N-プロピルペンタンアミド、N-エチル-N-プロピルホルムアミド、N-メチル-N-(1-メチルエチル)ホルムアミド、N-ヒドロキシプロピル-N-メチルアセトアミド、N-エチル-N-プロピルアセトアミド、N-エチル-N-プロピルプロパンアミド、N-エチル-N-プロピルブタンアミド、N-エチル-N-プロピルイソブチルアミド、N-エチル-N-プロピルペンタンアミド、3-メチル-2-オキサゾリジノン、3-エチル-2-オキサゾリジノン、N-ビニルメチルオキサゾリジノン、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-メトキシプロパンアミド、3-ブトキシプロパンアミド、N,N-ジブチル-3-メトキシプロパンアミド、N,N-ジブチル-3-ブトキシプロパンアミド、N,N-ジメチル-3-ブトキシプロパンアミド等のアミド類;アセトン、ジアセトンアルコール、テキサノール等のケトン又はケトアルコール類;テトラヒドロフラン、ジオキサン(1,4-ジオキサン等を含む。)等のエーテル類;ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等のオキシエチレン又はオキシプロピレン共重合体;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、ジプロピレングリコール、1,2-プロパンジオール、1,3-プロパンジオール、イソブチレングリコール、トリエチレングリコール、トリプロピレングリコール、テトラエチレングリコール、1,3-プロパンジオール、2-メチル-1,2-プロパンジオール、2-メチル-1,2-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、1,2-ペンタンジオール、1,3-ペンタンジオール、1,2-ヘキサンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、2-メチル-2,4-ペンタンジオール、3-メチル-1,3-ブタンジオール、3-メチル-1,5-ペンタンジオール、2-メチル-2,4-ペンタンジオール等のジオール類;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、1,2,6-ヘキサントリオール等のトリオール類:メソエリスリトール、ペンタエリスリトール等の4価アルコール類;エチレングリコールモノメチル(又はエチル、イソプロピル、n-ブチル、イソブチル、n-ヘキシル、2-エチルヘキシル)エーテル、ジエチレングリコールモノメチル(又はエチル、イソプロピル、n-ブチル、イソブチル、n-ヘキシル、2-エチルヘキシル)エーテル、トリエチレングリコールモノメチル(又はエチル、プロピル、イソプロピル、n-ブチル、イソブチル、t-ブチル、ペンチル、n-ヘキシル、2-エチルヘキシル)エーテル、プロピレングリコールモノメチル(又はエチル、プロピル、イソプロピル、n-ブチル、イソブチル、t-ブチル、ペンチル、n-ヘキシル、2-エチルヘキシル)エーテル、ジプロピレングリコールモノメチル(又はエチル、プロピル、イソプロピル、n-ブチル、イソブチル、t-ブチル、ペンチル、n-ヘキシル、2-エチルヘキシル)エーテル、トリプロピレングリコールモノメチル(又はエチル、プロピル、イソプロピル、n-ブチル、イソブチル、t-ブチル、ペンチル、n-ヘキシル、2-エチルヘキシル)エーテル、テトラエチレングリコールモノメチル(又はエチル、プロピル、イソプロピル、n-ブチル、イソブチル、t-ブチル、ペンチル、n-ヘキシル、2-エチルヘキシル)エーテル等のモノアルキルエーテル類;ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジエチルエーテル、トリエチレングリコールエチルメチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、テトラエチレングリコールジエチルエーテル、テトラエチレングリコールエチルメチルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコールエチルメチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールジエチルエーテル、ジプロピレングリコールエチルメチルエーテル、トリプロピレングリコールジメチルエーテル、トリプロピレングリコールジエチルエーテル、トリプロピレングリコールエチルメチルエーテル等の多価アルコールのジアルキルエーテル類;エチレングリコールモノメチル(又はエチル、プロピル、イソプロピル、n-ブチル、イソブチル、t-ブチル、ペンチル、n-ヘキシル、2-エチルヘキシル)エーテルアセテート、ジエチレングリコールモノメチル(又はエチル、プロピル、イソプロピル、n-ブチル、イソブチル、t-ブチル、ペンチル、n-ヘキシル、2-エチルヘキシル)エーテルアセテート、トリエチレングリコールモノメチル(又はエチル、プロピル、イソプロピル、n-ブチル、イソブチル、t-ブチル、ペンチル、n-ヘキシル、2-エチルヘキシル)エーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチル(又はエチル、プロピル、イソプロピル、n-ブチル、イソブチル、t-ブチル、ペンチル、n-ヘキシル、2-エチルヘキシル)エーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノメチル(又はエチル、プロピル、イソプロピル、n-ブチル、イソブチル、t-ブチル、ペンチル、n-ヘキシル、2-エチルヘキシル)エーテルアセテート、トリプロピレングリコールモノメチル(又はエチル、プロピル、イソプロピル、n-ブチル、イソブチル、t-ブチル、ペンチル、n-ヘキシル、2-エチルヘキシル)エーテルアセテート、エチレングリコールジアセテート、ジエチレングリコールジアセテート、プロピレングリコールジアセテート、ジプロピレングリコールジアセテート等のアセテート類;γ-ブチロラクトン、α-メチレン-γ-ブチロラクトン、ε-カプロラクトン、γ-バレロラクトン、γ-ヘキサノラクトン、γ-ヘプタノラクトン、δ-バレロラクトン、δ-ヘキサノラクトン、δ-ヘプタラクトン、δ-オクタラクトン、δ-ノナラクトン、δ-デカラクトン、δ-ウンデカラクトン、γ,γ-ジメチル-γ-ブチロラクトン、α-メチル-γ-ブチロラクトン、γ-クロトラクトン、α-メチレン-γ-ブチロラクトン、β-メチル-γ-ブチロラクトン、6-メチルバレロラクトン等のラクトン類、2,3-ブチレンカーボネート、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等の炭酸エステル類、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸-n-プロピル、酢酸イソプロピル、酢酸-n-ブチル、酢酸イソブチル、酢酸ヘキシル、酢酸オクチル等の酢酸エステル類、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸ブチル、乳酸プロピル、乳酸エチルヘキシル、乳酸アミル、乳酸イソアミル等の乳酸エステル類、シュウ酸ジメチル、シュウ酸ジエチル、マロン酸ジメチル、マロン酸ジエチル、マロン酸ジプロピル、コハク酸ジメチル、コハク酸ジエチル、グルタル酸ジメチル、グルタル酸ジエチルなどの二塩基酸エステル類、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、N-メチルエタノールアミン、N-エチルエタノールアミン、N-ブチルエタノールアミン、N-メチルジエタノールアミン、N-エチルジエタノールアミン、N-ブチルジエタノールアミン等のアルカノールアミン類;n-ヘキサン、イソヘキサン、n-ノナン、イソノナン、ドデカン、イソドデカン等の飽和炭水素類、1-ヘキセン、1-ヘプテン、1-オクテン等の不飽和炭化水素類、シクロヘキサン、シクロヘプタン、シクロオクタン、シクロデカン、デカリン等の環状飽和炭化水素類、シクロヘキセン、シクロヘプテン、シクロオクテン、1,1,3,5,7-シクロオクタテトラエン、シクロドデセン等の環状不飽和炭化水素類、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類;N-メチル-2-ピロリドン、2-ピロリドン、β-ラクタム、δ-ラクタム、ε-カプロラクタム、N-メチル-イプシロン-カプロラクタム、2-ヒドロキシルエチルピロリドン、N-2-ヒドロキシエチル-2-ピロリドン、3-メチル-2-ピロリジノン、1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン等の含窒素複素環化合物;スルホラン等の環状化合物、N-メチルモルホリン、N-エチルモルホリン、N-ホルミルモルホリン、N-ヒドロキシエチルモルホリン、2-ヒドロキシルエチルモルフォリン、4-アセチルモルホリンなどのモルホリン類、テルペン系溶剤などが挙げられる。これらの単独、又はそれらを2種以上併用して用いることができる。この中でも、樹脂組成物が所望の静的表面張力になるように水溶性溶媒を選択することが好ましく、例えば、アルカンジオール類の水溶性溶媒を少なくとも1種含むことが好ましい。
水溶性溶媒の含有量としては、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、水溶性溶媒の含有量の下限は、樹脂組成物全量中5質量%以上の範囲内であることが好ましく、10質量%以上の範囲内であることがより好ましく、12質量%以上の範囲内であることがさらに好ましい。水溶性溶媒の含有量の上限は、樹脂組成物全量中50質量%以下の範囲内であることが好ましく、45質量%以下の範囲内であることがより好ましく、40質量%以下の範囲内であることがさらに好ましい。水溶性溶媒の含有量の範囲は、水性インク全量中5質量%以上50質量%以下の範囲内であることが好ましく、10質量%以上45質量%以下の範囲内であることがより好ましく、12質量%以上40質量%以下の範囲内であることがさらに好ましい。
[色材]
本実施の形態に係る樹脂組成物には色材を含有してもよい。本実施の形態に係る樹脂組成物は、色材を含有することは必須の構成ではないが、色材を含有することで、所望の画像パターンを形成するような着色インクにすることや、その下地層となるようなホワイトインクやメタリックインク等にすることが可能となる。色材としては、染料であっても顔料であってもよい。
本実施の形態に係る樹脂組成物において、使用することのできる顔料は特に限定されず、従来の樹脂組成物(着色インク)に使用されている有機顔料又は無機顔料等が挙げられる。これらは1種単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。なお、本実施の形態に係る樹脂組成物は、色材を含有しなくともよい。本実施の形態に係る樹脂組成物において顔料を用いる場合には、分散剤や分散助剤(顔料誘導体)を使用することで、顔料の分散安定性を向上させることができる。また、該樹脂の中に顔料または染料を含ませて使用してもよい。
顔料としては、従来樹脂組成物(着色インク)に使用されている無機顔料、又は有機顔料等が挙げられる。これらは1種単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。具体的な有機顔料としては、例えば、不溶性アゾ顔料、溶性アゾ顔料、染料からの誘導体、フタロシアニン系有機顔料、キナクリドン系有機顔料、ペリレン系有機顔料、ペリノン系有機顔料、アゾメチン系有機顔料、アントラキノン系有機顔料(アントロン系有機顔料)、キサンテン系有機顔料、ジケトピロロピロール系有機顔料、ジオキサジン系有機顔料、ニッケルアゾ系顔料、イソインドリノン系有機顔料、ピランスロン系有機顔料、チオインジゴ系有機顔料、縮合アゾ系有機顔料、ベンズイミダゾロン系有機顔料、キノフタロン系有機顔料、イソインドリン系有機顔料、キナクリドン系固溶体顔料、ペリレン系固溶体顔料等の有機固溶体顔料、その他の顔料として、レーキ顔料やカーボンブラック等が挙げられる。
有機顔料をカラーインデックス(C.I.)ナンバーで例示すると、C.I.ピグメントイエロー1、2、3、12、13、14、16、17、20、24、73、74、75、83、93、95、97、98、109、110、114、117、120、125、128、129、130、137、138、139、147、148、150、151、153、154、155、166、168、180、185、213、214、C.I.ピグメントレッド5、7、9、12、48、48:2、48:3、49、52、53、57、57:1、97、112、122、123、146、149、150、168、176、177、180、184、185、192、202、206、208、209、213、215、216、217、220、223、224、226、227、228、238、240、254、255、269、291、C.I.ピグメントオレンジ16、36、43、51、55、59、61、64、71、73、C.I.ピグメントバイオレット19、23、29、30、37、40、50、C.I.ピグメントブルー15、15:1、15:3、15:4、15:6、16、22、60、64、C.I.ピグメントグリーン7、36、58、59、62、63、C.I.ピグメントブラウン23、25、26、C.I.ピグメントブラック7等が挙げられる。
本実施の形態に係る樹脂組成物において、用いることのできる染料の具体例としては、アゾ系染料、ベンゾキノン系染料、ナフトキノン系染料、アントラキノン系染料、シアニン系染料、スクアリリウム系染料、クロコニウム系染料、メロシアニン系染料、スチルベン系染料、ジアリールメタン系染料、トリアリールメタン系染料、フルオラン系染料、スピロピラン系染料、フタロシアニン系染料、インジゴイド等のインジゴ系染料、フルギド系染料、ニッケル錯体系染料、及びアズレン系染料が挙げられる。
また、無機顔料の具体例としては、酸化チタン、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、酸化亜鉛、炭酸バリウム、シリカ、タルク、クレー、合成マイカ、アルミナ、亜鉛華、硫酸鉛、黄色鉛、亜鉛黄、べんがら(赤色酸化鉄(III))、カドミウム赤、群青、紺青、酸化クロム緑、コバルト緑、アンバー、チタンブラック、合成鉄黒、無機固溶体顔料等を挙げることができる。
顔料の平均分散粒径は、所望の発色が可能なものであれば特に限定されるものではない。顔料の種類によっても異なるが、顔料の分散安定性が良好で、充分な着色力を得る点から、顔料の平均分散粒径の下限は、10nm以上の範囲内であることが好ましく、20nm以上の範囲内であることがより好ましく、30nm以上の範囲内であることがさらに好ましい。顔料の平均分散粒径の上限は、500nm以下の範囲内であることが好ましく、400nm以下の範囲内であることがより好ましく、300nm以下の範囲内であることがさらに好ましい。平均分散粒径が500nm以下であれば、本実施の形態に係る樹脂組成物をインクジェット吐出した場合であっても、インクジェットヘッドのノズル目詰まりを起こしにくく、再現性の高い均質な画像を得ることができる。平均分散粒径が10nm以上であれば、得られる記録物の耐光性を良好なものとすることができる。顔料の平均分散粒径の範囲は、10nm以上500nm以下の範囲内であることが好ましく、20nm以上400nm以下の範囲内であることがより好ましく、30nm以上350nm以下の範囲内であることがさらに好ましい。なお、本実施形態において、顔料の平均分散粒径は、濃厚系粒径アナライザー(大塚電子(株)製、型式:FPAR-1000)を用いて25℃の条件下で測定した平均粒子径(D50)である。なお、本明細書において「体積基準累積50%粒子径(D50)」とは、小径側から計算した累積体積が50%となる粒子径を意味する。「体積基準累積50%粒子径(D50)」は、「体積平均粒子径D50」または「メジアン(メディアン)径」ともいう場合がある。
本実施の形態に係る樹脂組成物は、顔料として光輝性顔料を含有してもよい。光輝性顔料としては、アルミニウム、銀、金、ニッケル、クロム、錫、亜鉛、インジウム、チタン、銅等の単体金属;金属化合物;合金およびそれら混合物の少なくとも1種である金属含有光輝性顔料や、雲母、魚鱗箔、酸塩化ビスマス、二酸化ケイ素、金属酸化物、金属化合物、およびそれらの積層等の真珠光沢や干渉光沢を有するパール顔料を挙げることができる。
本実施の形態に係る樹脂組成物に光輝性顔料を含有する場合、光輝性顔料は平板状(微細板状、鱗片状等とも表される)であることが好ましい。これにより、被体により好適な金属調の光沢を付与することができる。
本実施の形態に係る樹脂組成物に色材(染料、顔料、光輝性顔料を含む)を含有する場合、色材の含有量は、とくに限定されるものではないが、樹脂組成物全量中0.05質量%以上であることが好ましく、0.08質量%以上であることがより好ましく、0.1質量%以上であることがさらに好ましい。本実施の形態に係る樹脂組成物に色材を含有する場合、色材の含有量は、樹脂組成物全量中20.0質量%以下であることが好ましく、17.0質量%以下であることがより好ましく、15.0質量%以下であることがさらに好ましい。色材の含有量は、樹脂組成物全量中0.05質量%以上20.0質量%以下であることが好ましく、0.08質量%以上17.0質量%以下であることがより好ましく、0.1質量%以上15.0質量%以下であることがさらに好ましい。色材の含有量が0.05質量%以上、又は20質量%以下の範囲内であることにより、色材の分散安定性と着色力のバランスに優れたものとすることができる。
[顔料分散剤]
本実施の形態に係る樹脂組成物には顔料とともに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樹脂組成物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樹脂組成物において、使用することのできる顔料分散剤は特に限定されない。例えば、カチオン系、アニオン系、ノニオン系、両性、シリコーン(シリコン)系、フッ素系等の界面活性剤を使用できる。界面活性剤の中でも、次に例示するような高分子界面活性剤(高分子分散剤)が好ましい。
本実施の形態に係る樹脂組成物において用いることのできる顔料分散剤としては、水溶性高分子分散剤を好ましく用いることができる。水溶性高分子分散剤としては、例えば、ポリエステル系、ポリアクリル系、ポリウレタン系、ポリアミン系、ポリカプトラクトン系の主鎖を有し、側鎖に、アミノ基、カルボキシル基、スルホ基、ヒドロキシ基等の極性基を有する分散剤等が挙げられる。例えば、ポリアクリル酸エステル等の不飽和カルボン酸エステルの(共)重合体類;スチレン、α-メチルスチレン等の芳香族ビニル化合物とアクリル酸エステル等の不飽和カルボン酸エステルの共重合体類;ポリアクリル酸等の不飽和カルボン酸の(共)重合体の(部分)アミン塩、(部分)アンモニウム塩や(部分)アルキルアミン塩類;水酸基含有ポリアクリル酸エステル等の水酸基含有不飽和カルボン酸エステルの(共)重合体やそれらの変性物;ポリウレタン類;不飽和ポリアミド類;ポリシロキサン類;長鎖ポリアミノアミドリン酸塩類;ポリエチレンイミン誘導体(ポリ(低級アルキレンイミン)と遊離カルボキシル基含有ポリエステルとの反応により得られるアミドやそれらの塩基);ポリアリルアミン誘導体(ポリアリルアミンと、遊離のカルボキシル基を有するポリエステル、ポリアミド又はエステルとアミドの共縮合物(ポリエステルアミド)の3種の化合物の中から選ばれる1種以上の化合物とを反応させて得られる反応生成物)等が挙げられる。中でも、(メタ)アクリル樹脂を含有する水溶性高分子分散剤が、樹脂組成物の分散安定性と、印刷物の画像鮮明性の観点から好ましい。
水溶性高分子分散剤の具体例としては、Cray Valley製SMA1440、SMA2625、SMA17352、SMA3840、SMA1000、SMA2000、SMA3000、BASFジャパン社製JONCRYL67、JONCRYL678、JONCRYL586、JONCRYL611、JONCRYL680、JONCRYL682、JONCRYL690、JONCRYL819、JONCRYL-JDX5050、EFKA4550、EFKA4560、EFKA4585、EFKA5220、EFKA6230、Dispex Ultra PX4575、ルーブリゾール社製SOLSPERSE20000、SOLSPERSE27000、SOLSPERSE40000、SOLSPERSE41000、SOLSPERSE41090、SOLSPERSE43000、SOLSPERSE44000、SOLSPERSE45000、SOLSPERSE46000、SOLSPERSE47000、SOLSPERSE53095、SOLSPERSE54000、SOLSPERSE64000、SOLSPERSE65000、SOLSPERSE66000、SOLSPERSE J400、SOLSPERSE W100、SOLSPERSE W200、SOLSPERSE W320、SOLSPERSE WV400、ビックケミー社製ANTI-TERRA-250、BYKJET-9150、BYKJET-9151、BYKJET-9152、BYKJET-9170、DISPERBYK-102、DISPERBYK-168、DISPERBYK-180、DISPERBYK-184、DISPERBYK-185、DISPERBYK-187、DISPERBYK-190、DISPERBYK-191、DISPERBYK-193、DISPERBYK-194N、DISPERBYK-198、DISPERBYK-199、DISPERBYK-2010、DISPERBYK-2012、DISPERBYK-2013、DISPERBYK-2014、DISPERBYK-2015、DISPERBYK-2018、DISPERBYK-2019、DISPERBYK-2055、DISPERBYK-2060、DISPERBYK-2061、DISPERBYK-2081、DISPERBYK-2096、エボニック社製TEGO DISPERS650、TEGO DISPERS651、TEGO DISPERS652、TEGO DISPERS655、TEGO DISPERS660C、TEGO DISPERS670、TEGO DISPERS715W、TEGO DISPERS740W、TEGO DISPERS741W、TEGO DISPERS750W、TEGO DISPERS752W、TEGO DISPERS755W、TEGO DISPERS757W、TEGO DISPERS760W、TEGO DISPERS761W、TEGO DISPERS765W、ZETASPERSE170、ZETASPERSE179、ZETASPERSE182、ZETASPERSE3100、ZETASPERSE3400、ZETASPERSE3700、ZETASPERSE3800、サンノプコ社製SNディスパーサント2010、SNディスパーサント2060、SNディスパーサント4215、SNディスパーサント5027、SNディスパーサント5029、SNディスパーサント5034、SNディスパーサント5468、ノプコール5200、ノプコサントK、ノプコサントR、ノプコスパース44-C、ノプコスパース6100、ノプコスパース6150等が挙げられる。これらの顔料分散剤は、本実施の形態に係る樹脂組成物において好適に用いることができる。
[カチオン性又はアニオン性の化合物]
本実施の形態に係る樹脂組成物にはカチオン性の化合物を含有してもよい。本実施の形態に係る樹脂組成物は、カチオン性又はアニオン性の化合物を含有することは必須の構成ではないが、カチオン性又はアニオン性の化合物を含有することで、本実施の形態に係る樹脂組成物を受理溶液(前処理液)にすることができる。一般的に着色インクに含まれる色材がアニオン性であり、基材に着色インクを塗布するのに先立ち、カチオン性の化合物を含む受理溶液(前処理液)を基材に塗布することで、カチオン性の化合物により色材を凝集させることが可能となって、着色インクのにじみを抑制することができる。また、着色インクに含まれる色材がカチオン性である場合には、基材に着色インクを塗布するのに先立ち、アニオン性の化合物を含む受理溶液(前処理液)を基材に塗布することで、アニオン性の化合物により色材を凝集させることが可能となって、着色インクのにじみを抑制することができる。
カチオン性の化合物としては、カチオン性の樹脂や多価金属塩(多価金属のイオン)を挙げることができる。
カチオン性の樹脂は、公知の方法により合成することも、市販品を使用することもできる。以下に市販品を例示すると、APC-810,815;D-6010,6020、6030、6040、6050、6060、6080、6310、DEC-50,53、56,65;FL-14、42,44LF、61、2099,2250,2273、2350、2550、2565、2599、2650、2850、2949、3050、3150、4340、4420、4440、4450、4520、4530、4535、4540、4620、4820;FQP-1264;RSL-18-22,4071H,4400,8391、8391H、HD70C、HF70D;WS-72(SNF社製)、アラフィックス100、251S、255、255LOX(荒川化学社製)、DK-6810、6853、6885;WS-4010、4011、4020、4024、4027、4030(星光PMC社製)、センカF-300;パピオゲンP-105、P-113、P-271、P-316;ピッチノールQG5A;ミリオゲンP-20;ユニセンスFPA100L、FPA101L、FPA102L、FPA1000L、FPA1001L、FPA100LU、FPA102LU、FPA1000LU;ユニセンスFCA1000L、FCA1001L、FCA1002L、FCA1003L、FCA5000L;ユニセンスKCA100L、KCA100LU、KCA1000LU、KCA1001LU;ユニセンスKHE100L、KHE101L、KHE102L、E104L、KHE105L、KHE107L、KHE1000L、KHE1001L;ユニセンスKHP10P、KHP11L、KHP10LU、KHP11LU、KHP12LU、KHP20LU:ユニセンスKHF10L、KHF11L;ユニセンスFPV1000L、FPV1000LU;ユニセンスFCV1000L;ユニセンスZCA1000L、ZCA1001L、ZCA1002L、ZCA5000L;ユニセンスKPV100LU、KPV1000LU(センカ社製)、パラロック410K101、410K111、420K308、420K300、460K313、460K318、470K308、480K300、490K300、490K309、500K30E、500K40E、59D、920AP500、975AP500、PD700、PD714L、PD714S、P600、(浅田化学社製)、スミレーズレジン650(30)、675A、6615、SLX-1(田岡化学工業社製)、EP-1137;MZ-477、480;NS-310X、625XC(高松油脂社製)、PAA-D11-HCL、D19-HCL,D41-HCL、D19A;PAA-HCL-03、05、3L、10L;PAA-1112CL、21CL、AC5050A、N5050CL、SA;PAS-A-1、5;PAS-H-1L、5L、10L;PAS-J-81、81L;PAS-M-1、1A、1L;PAS-21、21CL,22SA-40、24、92、92A、880、2201CL、2401(ニットーボーメディカル社製)、PP-17(明成化学社製);カチオマスターPD-1、7、30、A、PDT-2、PE-10、PE-30、DT-EH、EPA-SK01、TMHMDA-E(四日市合成社製)、ジェットフィックス36N、38A、5052(里田化工社製)、モビニール3500、6910、6940、6950、6951、7820(ジャパンコーティングレジン社製)、CTW-113S、WEM-505C、WBR-2122C(大成ファインケミカル社製)、AP-1350、AE-803、AE-821、AM-3500(レゾナック社製)、ハイドランCP-7050、CP-7520(DIC社製)などとなる。
なお、カチオン性の樹脂は、樹脂組成物中に溶解した状態で存在していても、高分子微粒子分散体として分散された状態で存在していてもよい。
金属塩としては、価数が少なくとも2価以上の多価金属のイオンと、陰イオンと、を含む多価金属塩を挙げることができる。多価金属イオンとしては、例えばカルシウムイオン、マグネシウムイオン、アルミニウムイオン、チタンイオン、鉄(II)イオン、鉄(III)イオン、コバルトイオン、ニッケルイオン、銅イオン、亜鉛イオン、バリウムイオン、ストロンチウムイオン等が挙げられる。なかでも、樹脂組成物中の色材との相互作用が大きく、にじみやムラを抑制する効果が高くなることから、カルシウムイオン、マグネシウムイオン、ニッケルイオン、亜鉛イオン、アルミニウムイオンより選択される1種以上を含有することが好ましい。
陰イオンは、無機物の陰イオンであってもよく、有機物の陰イオンであってもよい。有機物の陰イオンの具体例としては、酢酸、安息香酸、サリチル酸、2、4-ジヒドロキシ安息香酸、2、5-ジヒドロキシ安息香酸、ジメチロールプロピオン酸、パントテン酸、コハク酸、マレイン酸、グルタル酸、スベリン酸、トリメリット酸、メチルマロン酸の陰イオンを挙げることができる。無機物の陰イオンの具体例としては、塩化物イオン、臭化物イオン、硝酸イオン、硫酸イオン等を挙げることができる。
カチオン性又はアニオン性の化合物の含有量としては、特に限定されるものではないが、カチオン性又はアニオン性の化合物の含有量の下限は、樹脂組成物全量中0.1質量%以上の範囲内であることが好ましく、0.8質量%以上の範囲内であることがより好ましく、1.0質量%以上の範囲内であることがさらに好ましい。カチオン性又はアニオン性の化合物の含有量が樹脂組成物全量中0.5質量%以上の範囲内であることで、色材をより効果的に定着することが可能となり、着色インクのにじみをより効果的に抑制することができる。カチオン性又はアニオン性の化合物の含有量の上限は、樹脂組成物全量中15質量%以下の範囲内であることが好ましく、8質量%以下の範囲内であることがより好ましく、7質量%以下の範囲内であることがさらに好ましい。カチオン性又はアニオン性の化合物の含有量が樹脂組成物全量中15質量%以下の範囲内であることで、樹脂組成物の保存安定性及び吐出安定性が向上する。カチオン性又はアニオン性の化合物の含有量の範囲は、水性インク組成物全量中0.1質量%以上15質量%以下の範囲内であることが好ましく、0.8質量%以上8質量%以下の範囲内であることがより好ましく、1.0質量%以上7質量%以下の範囲内であることがさらに好ましい。
[レベリング剤]
本実施の形態に係る樹脂組成物は、上述した共重合体に含まれる乳化剤や顔料分散剤とは異なる界面活性剤としてレベリング剤を含有してもよい。レベリング剤を含有することで、樹脂組成物の表面張力を適切な範囲に制御することができる。レベリング剤としては、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。
具体例としては、エマール、ラテムル、ペレックス、ネオペレックス、デモール(いずれも、アニオン系界面活性剤;花王株式会社製)、サンノール、リポラン、ライポン、リパール(いずれも、アニオン系界面活性剤;ライオン株式会社製)、ノイゲン、エパン、ソルゲン(いずれも非イオン性界面活性剤;第一工業製薬株式会社製)エマルゲン、アミート、エマゾール(いずれも非イオン性界面活性剤;花王株式会社製)、ナロアクティー、エマルミン、サンノニック(いずれも非イオン性界面活性剤;三洋化成工業株式会社製)、サーフィノール104、82、420、440、465、485、TG、2502、SE-F、107L、ダイノール360、ダイノール604、ダイノール607(いずれも、アセチレングリコール系界面活性剤;エボニック社製)、ダイノール960(アセチレングリコール系とシリコン系界面活性剤の配合物;エボニック社製)、サーフィノールAD01(アルカングリコール系界面活性剤;エボニック社製)、オルフィンE1004、E1010、PD004、EXP4300(いずれも、アセチレングリコール系界面活性剤;日信化学工業株式会社製)、メガファック(フッ素系界面活性剤;DIC株式会社製)、サーフロン(フッ素系界面活性剤;AGCセイミケミカル社製)、BYK302、306、307、331、333、345、346、347、348、349、3420、3450、3451、3455、3456(いずれもシリコーン(シリコン)系界面活性剤;ビックケミー社製)、KP-110、112、323、341、6004(いずれもシリコーン(シリコン)系界面活性剤;信越化学株式会社製)、シルフェイスSAG002、シルフェイスSAG005、シルフェイスSAG008、シルフェイスSAG014、シルフェイスSAG503A、シルフェイスSJM-002、シルフェイスSJM-003(いずれもシリコーン(シリコン)系界面活性剤;日信化学工業(株)製)、TEGO FLOW 425、TEGO Glide 100、110、130、410、432、440、450、482、490、492、494、496、ZG400、TEGO Twin 4000、TEGO Twin 4100、TEGO Twin 4200、TEGO Wet 240、KL245、250、260、265、270、280、(いずれもシリコーン(シリコン)系界面活性剤;エボニック社製)、TEGO Wet 500、505、510、520(いずれもノニオン系界面活性剤;エボニック社製)などが挙げられる。
レベリング剤の含有量は、特に限定されないが、レベリング剤の含有量の下限は、樹脂組成物全量中0.30質量%以上の範囲内であることが好ましく、0.40質量%以上の範囲内であることがより好ましく、0.50質量%以上の範囲内であることがさらに好ましい。レベリング剤の含有量の上限は、樹脂組成物全量中5.0質量%以下の範囲内であることが好ましく、4.0質量%以下の範囲内であることがより好ましく、3.0質量%以下の範囲内であることがさらに好ましい。レベリング剤の含有量の範囲は、水性インク組成物全量中0.30質量%以上5.0質量%以下の範囲内であることが好ましく、0.40質量%以上4.0質量%以下の範囲内であることがより好ましく、0.50質量%以上3.0質量%以下の範囲内であることがさらに好ましい。
[その他の成分]
本実施の形態に係る樹脂組成物は、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、抗菌剤、抗ウイルス剤、紫外線吸収剤、光安定剤等が挙げられる。
<樹脂組成物の調製方法>
本実施の形態に係る樹脂組成物の調製方法は、特に限定されない例えば、水溶性溶媒に自己分散型の顔料、樹脂、界面活性剤及び必要に応じてその他の成分を添加して調製する方法、水溶性溶媒に、顔料と分散剤を加えて分散した後、樹脂(樹脂分散体)、界面活性剤及び必要に応じてその他の成分を添加して調製する方法、水溶性溶媒に顔料と樹脂と界面活性剤と必要に応じてその他の成分を添加した後、顔料を分散して調製する方法等が挙げられる。
本実施の形態に係る樹脂組成物を、基材の表面に塗布する方法は、特に制限はされず、例えば、インクジェット方式、グラビア方式、フレキソ方式、スプレー方式、スクリーン方式、コーター方式等を挙げることができる。この中でも、インクジェット方式が好ましい。インクジェット方式であれば、電子上の所望の画像の基材の任意の場所へ吐出して所望の画像を形成することが可能である。
本実施の形態に係る樹脂組成物の表面張力は、特に限定されないが、本実施の形態に係る樹脂組成物の25℃での表面張力の上限は、40.0mN/m以下が好ましく、35.0mN/m以下がより好ましく、32.0mN/m以下がさらに好ましい。本実施の形態に係る樹脂組成物の25℃での表面張力の下限は、17.0mN/m以上が好ましく、18.0mN/m以上がより好ましく、19.0mN/m以上がさらに好ましい。本実施の形態に係る樹脂組成物の25℃での表面張力の範囲は、17.0mN/m以上40.0mN/m以下が好ましく、18.0mN/m以上35.0mN/m以下がより好ましく、19.0mN/m以上32.0mN/m以下がさらに好ましい。
≪4.インクセット≫
上記の樹脂組成物は、着色インクであっても、メタリックインク等であっても、カチオン性の化合物を含む受理溶液であっても、色材を含有しないクリアインクであっても、プライマー剤であっても、オーバーコートインクであってもよい。本実施の形態に係るインクセットは、これらのインク組成物を組み合わせたインクセットとしてもよい。
本実施の形態に係るインクセットは、インクセットに含まれる少なくとも1つの組成物が上記の少なくとも2種類のモノマーを構成単位として含む共重合体を含有する樹脂組成物であればよい。例えば、組成物Aと組成物Bとを含むインクセットにおいて、組成物Aが上記の少なくとも2種類のモノマーを構成単位として含む共重合体を含有する樹脂組成物であり、組成物Bが上記の少なくとも2種類のモノマーを構成単位として含む共重合体を含有する樹脂組成物とは異なる組成物であってもよい。また、組成物Aと組成物Bいずれもが上記の少なくとも2種類のモノマーを構成単位として含む共重合体を含有する樹脂組成物であってもよい。3種類以上の組成物を含むインクセットにおいても同様である。
本実施の形態に係るインクセットとしては、例えば、色材を含有する着色インク組成物とカチオン性の化合物を含む受理溶液(前処理液)とを含むインクセットや、色材を含有する着色インク組成物とカチオン性の化合物を含む受理溶液(前処理液)とオーバーコートインクを含むインクセットや、色材を含有する着色インク組成物とオーバーコートインクを含むインクセットを挙げることができる。
また、色材を含有する着色インク組成物同士を組み合わせたインクセットであってもよく、例えば、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック、及びこれらの中間色(例えば、オレンジインク、グリーンインク、ブルーインク、レッドインク)や淡色(例えば、ライトマゼンタインク、ライトシアンインク、ライトブラックインク)の着色インク組成物のような複数の組成物を組み合わせたインクセットであってもよい。また、白色色材を含有する白色インク組成物と、イエローインク組成物、マゼンタインク組成物、シアンインク組成物、ブラックインク組成物と、を含むインクセットや、白色色材を含有する白色インク組成物と、イエローインク組成物、マゼンタインク組成物、シアンインク組成物、ブラックインク組成物と、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの中間色インク組成物や淡色インク組成物を含むインクセットであってもよい。さらに、光輝性顔料を含むメタリックインクと、イエローインク組成物、マゼンタインク組成物、シアンインク組成物、ブラックインク組成物と、を含むインクセットや、光輝性顔料を含むメタリックインクと、イエローインク組成物、マゼンタインク組成物、シアンインク組成物、ブラックインク組成物と、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの中間色インク組成物や淡色インク組成物を含むインクセットであってもよい。
≪5.記録方法≫
本実施の形態に係る記録方法は、少なくとも2種類のモノマーを構成単位として含む共重合体を含有する上記の樹脂組成物を基材上に塗布する記録方法である。
少なくとも2種類のモノマーを構成単位として含む共重合体を含有する上記の樹脂組成物であれば保存安定性が高いものであるので、高い保存安定性を維持した状態で基材上に樹脂組成物を塗布することが可能である。
少なくとも2種類のモノマーを構成単位として含む共重合体を含有する上記の樹脂組成物を、基材の表面に塗布する方法は、特に制限はされず、例えば、インクジェット方式、グラビア方式、フレキソ方式、スプレー方式、スクリーン方式、コーター方式等を挙げることができる。この中でも、インクジェット方式が好ましい。インクジェット方式であれば、基材上の任意の場所へ吐出することが可能である。
また、本実施の形態に係る記録方法は、基材の表面に塗布された樹脂組成物に対して乾燥する乾燥工程を備えていてもよい。これにより、印刷時の加熱温度を調節するとともに、記録物の生産性を向上させることができる。
基材の表面に塗布された樹脂組成物を乾燥させる方法としては、例えば、装置に備えられるプレヒーター、プラテンヒーター、アフターヒーター等の加温機構により乾燥させる方法や、記録物の表面に対して熱風や常温等の風を送風する送風機構であっても、赤外線などにより記録物の表面を加熱する輻射線照射機構であってもよい。また、これらの加温機構を複数組み合わせるものであってもよい。
特に、少なくとも2種類のモノマーを構成単位として含む共重合体を含有する上記の樹脂組成物は、比較的低温で乾燥させた場合であっても塗膜の十分に製膜されて、得られる記録物の耐溶剤性が高いものである。このため、低温で乾燥させることで、エネルギー負荷や装置への負荷を低減させながら生産性の高い状態で記録物を生産することが可能となる。
具体的には、本実施の形態に係る記録方法では、記録物の表面が120℃以下となるように乾燥させることが好ましく、100℃以下となるように乾燥させることがより好ましく、80℃以下となるように乾燥させることがさらに好ましい。また、本実施の形態に係る記録方法では、記録物の表面が30℃以上となるように乾燥させることが好ましく、35℃以上となるように乾燥させることがより好ましく40℃以上となるように乾燥させることがさらに好ましい。本実施の形態に係る記録方法では、記録物の表面が30℃以上120℃以下となるように乾燥させることが好ましく、35℃以上100℃以下となるように乾燥させることがより好ましく、40℃以上80℃以下となるように乾燥させることがさらに好ましい。
また、インクジェット法により基材上に塗布する記録方法の場合、少なくとも2種類のモノマーを構成単位として含む共重合体を含有する上記の樹脂組成物の吐出方式は、ピエゾ方式、サーマル方式、静電方式等のいずれの方式であってもよい。
≪6.記録物の製造方法≫
上述した記録方法は、少なくとも2種類のモノマーを構成単位として含む共重合体を含有する上記の樹脂組成物を基材上に塗布する記録物の製造方法と定義することもできる。
≪7.記録物≫
上記の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。具体的に、少なくとも2種類のモノマーを構成単位として含む共重合体を含有する上記の樹脂組成物、又は上記のインクセットに含まれる樹脂組成物が基材上に塗布された記録物である。以下、記録物を構成する媒体(記録媒体)や樹脂組成物の層について説明する。
本実施の形態に係る記録物に含まれる基材(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。
非吸収性基材としては、ポリエステル系樹脂、ポリプロピレン系合成紙、ポリプロピレン系樹脂、ポリエチレン系樹脂、アクリル樹脂、スチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ABS樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリイミド樹脂等の樹脂基材や、金属、金属箔コート紙、ガラス、合成ゴム、天然ゴム等を挙げることができる。
特定のモノマーを構成単位として含む重合体を含有する上記の樹脂組成物は、オレフィン系樹脂に対しても高い密着性を有する塗膜を形成できるものであるため、基材(記録媒体)がオレフィン系樹脂であることが好ましい。この中でも特に、コロナ処理、フレーム処理、プラズマ処理、火炎処理、紫外線照射処理、クロム酸処理等の表面処理が施されたオレフィン系樹脂の表面に対して特に高い密着性を有する。なお、オレフィン系樹脂においては、無延伸であってもよいし、一軸延伸や二軸延伸等の延伸されたものであってもよい。
吸収性基材としては、更紙、中質紙、上質紙、合成紙、綿、化繊織物、絹、麻、布帛、不織布、皮革等を挙げることができる。
表面塗工が施された基材としてはコート紙、アート紙、キャスト紙、軽量コート紙、微塗工紙等を挙げることができる。
[樹脂組成物の塗膜]
樹脂組成物の塗膜とは、少なくとも2種類のモノマーを構成単位として含む共重合体を含有する上記の樹脂組成物に含まれる溶媒(水や水溶性有機溶剤)が揮発することにより形成される層である。例えば樹脂組成物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その下地層となる。なお、本明細書において「塗膜」の形状は、例えば平板状や層状に限定されるものではなく、凹凸を有するものであってもよく、一部に孔が形成されているものであってもよいし、例えば表面の一部に塗膜が形成されているものであってもよい。また、吸収性基材に吸収されて実質的に樹脂組成物の塗膜が基材の一部のような状態になっているものも便宜上、樹脂組成物の塗膜と表記する。
少なくとも2種類のモノマーを構成単位として含む共重合体を含有する上記の樹脂組成物をカチオン性の化合物を含む受理溶液とする場合には、基材上に少なくとも2種類のモノマーを構成単位として含む共重合体を含有する上記の樹脂組成物(受理溶液)を塗布し、その上に少なくとも2種類のモノマーを構成単位として含む共重合体を含有する上記の樹脂組成物(着色インク)を塗布してもよいし、基材上に少なくとも2種類のモノマーを構成単位として含む共重合体を含有する上記の樹脂組成物(受理溶液)を塗布し、その上に少なくとも2種類のモノマーを構成単位として含む共重合体を含有する上記の樹脂組成物(着色インク)とは異なる組成物(着色インク)を塗布してもよい。
また、少なくとも2種類のモノマーを構成単位として含む共重合体を含有する上記の樹脂組成物をオーバーコートインクとする場合には、記録物の表面に形成されるオーバーコート層となる。なお、この場合、記録物が備える記録層を形成する組成物は、少なくとも2種類のモノマーを構成単位として含む共重合体を含有する上記の樹脂組成物であってもよいし、少なくとも2種類のモノマーを構成単位として含む共重合体を含有する上記の樹脂組成物とは異なる組成物であってもよい。
≪8.装置≫
本実施の形態に係る装置は少なくとも2種類のモノマーを構成単位として含む共重合体を含有する上記の樹脂組成物、又は上記のインクセットに含まれる樹脂組成物が使用される印刷機などが挙げられる。本実施の形態に係る装置は、特に制限はされないが、例えば、インクジェット記録装置、グラビア印刷機、フレキソ印刷機、スプレー印刷機、スクリーン印刷機、ブレードコーターやダイコーターなどの各種コーターなどを挙げることができる。
本実施の形態に係る装置は、上記の樹脂組成物、又は上記のインクセットに含まれる樹脂組成物が充填された収容容器が搭載されたインクジェット記録装置であることが好ましい。インクジェット記録装置であることで、基材上の任意の場所へ吐出することが可能となる。
なお、装置には、上記の樹脂組成物、又は上記インクセットに含まれる樹脂組成物を供給するために収容容器が搭載される。これらの収容容器は、とくに限定されず、例えば、インクボトル、パウチ、バッグインボックス、ドラム等の容器を挙げることができる。また、これらの容器をさらにカートリッジ等に収容したものであってもよい。収容容器の材質としては、とくに限定されず、従来公知の樹脂製であってもよいし、その一部の金属材料を含む材質(例えば、アルミ蒸着層を備えたアルミパウチ)であってもよい。
またこの装置には、樹脂組成物の吐出後に樹脂組成物を乾燥する乾燥機構を備えることが好ましい。これにより印刷時の記録物の表面温度を調整して、それぞれの樹脂組成物に含まれる揮発成分を効果的に除去することが可能となる。
乾燥機構は、被記録媒体を乾燥できるものであれば特に限定されないが、プレヒーター、プラテンヒーター、アフターヒーター等のヒーター、輻射線照射、送風機構(熱風や常温の風等)、の何れかが好ましい。また、これらの加温機構を複数組み合わせるものであってもよい。
また、この装置がインクジェット記録装置である場合、それぞれの吐出部における吐出方式は、ピエゾ方式、サーマル方式、静電方式等のいずれの方式であってもよい。
以下、実施例により、本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの記載に何ら制限を受けるものではない。
1.樹脂(樹脂分散体)の合成
[実施例1]樹脂分散体1の合成
シクロヘキシルメタクリレート88.7部、n-ブチルメタクリレート9.8部、メタクリル酸1.50部からなる混合物を、水(脱イオン水)41.0部に「エマルゲンA-90(花王社製;ノニオン型界面活性剤、固形分100%)」2.0部と「エマール20CM(花王社製;アニオン型界面活性剤、固形分25%)」6.2部を溶解した水溶液中に添加し、撹拌することで乳化モノマー組成物を作製した。
次いで、温度計、撹拌機、還流冷却管、窒素導入管および滴下ロートを備えたガラス製反応容器に水(脱イオン水)185.0部、「エマール20CM(花王社製;アニオン型界面活性剤、固形分25%)」4.1部を仕込み、撹拌して溶解させ、73℃まで昇温した。そこに上記乳化モノマーの5質量%を投入・撹拌し、反応容器に3%過硫酸カリウムを1.4部添加し、初期重合反応を行った。その後、80℃に昇温し、温度を保ちつつ3%過硫酸カリウム6.7部と残りの上記乳化モノマー組成物を4時間かけて滴下し重合反応を進行させた。滴下終了後10%アンモニア水溶液を用いてpH8に調整したのち1時間反応を熟成させた。その後室温へと冷却することで、乳白色の樹脂分散体を得た。得られた樹脂分散体1の重量平均分子量、固形分濃度、粘度、平均粒子径、理論ガラス転移温度を下記表に示す。
[実施例2~4]樹脂分散体2~4の合成
実施例1において、シクロヘキシルメタクリレート、およびn‐ブチルメタクリレートの配合量を下記表2のように変更した以外は実施例1と同様にして樹脂分散体2~4を得た。得られた樹脂分散体2~4の重量平均分子量、固形分濃度、粘度、平均粒子径、理論ガラス転移温度を下記表2に示す。
[実施例5~7]樹脂分散体5~7の合成
実施例1において、n-ブチルメタクリレートをシクロヘキシルアクリレートに変更し、シクロヘキシルメタクリレートとシクロヘキシルアクリレートの配合量を下記表のように変更した以外は実施例1と同様にして樹脂分散体5~7を得た。得られた樹脂分散体5~7の重量平均分子量、固形分濃度、粘度、平均粒子径、理論ガラス転移温度を下記表に示す。
[実施例8~9]樹脂分散体8~9の合成
実施例1において、n-ブチルメタクリレート使用せず、シクロヘキシルメタクリレートとシクロヘキシルアクリレートの配合量を下記表のように変更した以外は実施例1と同様にして樹脂分散体8~9を得た。得られた樹脂分散体8~9の重量平均分子量、固形分濃度、粘度、平均粒子径、理論ガラス転移温度を下記表に示す。
[実施例10]溶液樹脂1の合成(溶液重合)
冷却管、添加用ロート、窒素用インレット、機械的攪拌機、デジタル温度計を備えた反応器に、ジエチレングリコールエチルメチルエーテルを100.0質量部仕込み、窒素雰囲気下で95℃に昇温した後、そこへシクロヘキシルメタクリレート98.5質量部、メタクリル酸1.5質量部、及びパーブチルO(日油株式会社製)1.60質量部を混合した溶液を2時間かけて連続的に滴下した。その後、95℃を保持し、滴下終了から30分毎に4回パーブチルO(日油株式会社製)0.50質量部の追加添加を行った。その後、3.5時間の熟成を行い、ジエチレングリコールエチルメチルエーテルを77.5質量部加えて希釈した。希釈後、室温まで冷却することで樹脂1の溶液を得た。得られた樹脂1の重量平均分子量、固形分、粘度、その他塗膜物性を下記表に示す。溶液樹脂1の固形分は、150℃オーブンにて2時間加熱することにより測定した。
[実施例11]樹脂分散体10の合成(懸濁重合)
塩化マグネシウム36.9gを溶解した水(脱イオン水)941.3gに、水酸化ナトリウム26.0gを溶解した水(脱イオン水)188.3gを加え、20分撹拌した。そこにシクロヘキシルメタクリレート78.8部、n‐ブチルメタクリレート19.7部、メタクリル酸1.5部、及びパーブチルO(日油株式会社製)5.81gからなる混合物を添加し、ホモジナイザーにより撹拌することでモノマー組成物を作製した。
次いで、温度計、撹拌機、還流冷却管、及び窒素導入管を備えたガラス製反応容器に上記モノマー組成物を仕込み、撹拌しながら80℃まで昇温した。その後、80℃に温度を保ちつつ6時間重合反応を進行させた。反応終了後、塩酸を用いてpH8に調整したのち1時間反応を熟成させた。その後室温へと冷却することで、乳白色の樹脂分散体を得た。得られた樹脂分散体10の重量平均分子量、固形分濃度、粘度、平均粒子径、理論ガラス転移温度を下記表に示す。
[実施例12~19]樹脂分散体11~18の合成
実施例1において、シクロヘキシルメタクリレート、n-ブチルメタクリレート、界面活性剤、および重合開始剤の配合量を下記表のように変更し、モノマー滴下終了後の熟成時間を10分(樹脂分散体18)、20分(樹脂分散体17)、30分(樹脂分散体16)、45分(樹脂分散体15)、と変更した以外は実施例1と同様にして樹脂分散体11~18を得た。得られた樹脂分散体11~18の重量平均分子量、固形分濃度、粘度、平均粒子径、理論ガラス転移温度を下記表に示す。
[実施例20~26]樹脂分散体19~25の合成
実施例1において、モノマーの種類、および配合量を下記表のように変更した以外は実施例1と同様にして樹脂分散体19~25を得た。得られた樹脂分散体19~25の重量平均分子量、固形分濃度、粘度、平均粒子径、理論ガラス転移温度を下記表に示す。
[実施例27]樹脂分散体26の合成
シクロヘキシルメタクリレート74.1部、n-ブチルメタクリレート18.5部、メタクリル酸2-(ジメチルアミノ)エチル安息香酸塩13.1部からなる混合物を、水(脱イオン水)40.0部に「エマルゲンA-90(花王社製;ノニオン型界面活性剤、固形分100%)」2.0部と「サニゾールB-50(花王社製;カチオン型界面活性剤、固形分50%)」6.2部を溶解した水溶液中に添加し、撹拌することで乳化モノマー組成物を作製した。
次いで、温度計、撹拌機、還流冷却管、窒素導入管および滴下ロートを備えたガラス製
反応容器に水(脱イオン水)190.0部、「サニゾールB-50(花王社製;カチオン型界面活性剤、固形分50%)」4.1部を仕込み、撹拌して溶解させ、73℃まで昇温した。そこに上記乳化モノマーの5質量%を投入・撹拌し、反応容器に2,2-アゾビス(2-ジアミノプロパン)二塩酸塩の15%水溶液を0.5部添加し、初期重合反応を行った。その後、80℃に昇温し、温度を保ちつつ、2,2-アゾビス(2-ジアミノプロパン)二塩酸塩の14%水溶液1.2部と残りの上記乳化モノマー組成物を4時間かけて滴下し重合反応を進行させた。滴下終了後1時間反応を熟成させた。その後室温へと冷却することで、乳白色の樹脂分散体を得た。得られた樹脂分散体26の重量平均分子量、固形分濃度、粘度、平均粒子径、理論ガラス転移温度を下記表に示す。
[実施例28]樹脂分散体27の合成
実施例27において、モノマーの配合量を下記表のように変更した以外は実施例27と同様にして樹脂分散体27を得た。得られた樹脂分散体27の重量平均分子量、固形分濃度、粘度、平均粒子径、理論ガラス転移温度を下記表に示す。
[実施例29]樹脂分散体28の合成
実施例20において、n-ブチルメタクリレートをシクロヘキシルアクリレートに変更し、シクロヘキシルメタクリレートとシクロヘキシルアクリレートの配合量を下記表のように変更した以外は樹脂分散体26と同様にして樹脂分散体28を得た。得られた樹脂分散体28の重量平均分子量、固形分濃度、粘度、平均粒子径、理論ガラス転移温度を表2に示す。
[実施例30]樹脂分散体29の合成
実施例29において、モノマーの配合量を下記表のように変更した以外は実施例29と同様にして樹脂分散体29を得た。得られた樹脂分散体29の重量平均分子量、固形分濃度、粘度、平均粒子径、理論ガラス転移温度を下記表に示す。
[比較例1~4]樹脂分散体30~33の合成
実施例1において、モノマーの種類、および配合量を下記表のように変更した以外は実施例1と同様にして樹脂分散体30~33を得た。得られた樹脂分散体30~33の重量平均分子量、固形分濃度、粘度、平均粒子径、理論ガラス転移温度を下記表に示す。
2.樹脂(樹脂分散体)の評価
上記実施例及び比較例で得られた樹脂分散体につき、次のように評価を行った。
(保存安定性)
実施例及び比較例の樹脂(樹脂分散体)について保存安定性を評価した。具体的には、実施例及び比較例の樹脂(樹脂分散体)を密閉容器に入れ、60℃の熱風乾燥機中で7日間放置した。判定は、放置後の状態を目視にて観察し、次のような基準で評価した。
◎:外観及び粘度において全く変化がない。
○:外観上の変化はないが、粘度が若干増加又は減少する変化がある。
△:外観上ブツが発生し、粘度の増加又は減少が激しい。
×:ゲル化又はプリン状に分離した状態である。
(固形分)
実施例10を除く実施例及び比較例の樹脂(樹脂分散体)について固形分の質量を測定した。具体的には、実施例及び比較例の樹脂(樹脂分散体)を105℃オーブンにて1時間加熱し、加熱後の樹脂の質量を測定した。
(粘度)
実施例及び比較例の樹脂(樹脂分散体)について粘度を測定した。具体的には、実施例及び比較例の樹脂(樹脂分散体)について、25℃、B型粘度計を使用して粘度を測定した。
(平均粒子径)
実施例及び比較例の樹脂(樹脂分散体)について平均粒子径を測定した。具体的には、実施例及び比較例の樹脂(樹脂分散体)について、測定温度25℃にて濃厚系粒径アナライザー FPAR-1000(大塚電子(株)製)により測定した。
(重量平均分子量)
実施例及び比較例の樹脂(樹脂分散体)について重量平均分子量を測定した。具体的には、実施例及び比較例の樹脂(樹脂分散体)について、ポリスチレンを標準物質とし、THFを溶離液としてGPC測定装置(東ソー(株)製、「HLC-8320GPC」)にてゲル浸透クロマトグラフにより重量平均分子量を測定した。
(未反応モノマー量)
実施例及び比較例の樹脂(樹脂分散体)について未反応モノマー量を測定した。具体的には、実施例及び比較例の樹脂(樹脂分散体)について、Nexis GC-2030((株)島津製作所製)を用いたガスクロマトグラフィーにより樹脂(樹脂分散体)中の未反応モノマー量を測定した。カラムには「SH-Rtx-Wax(30m,0.25mmID,0.25μmdf)」を使用した。検出器としては、水素炎イオン化検出器(FID)を用い、キャリヤーガスとして窒素を使用した。
3.顔料分散体の調製
水(脱イオン水)81.85gに、顔料分散樹脂((メタ)アクリル系樹脂 重量平均分子量20000、酸価143mgKOH/g)2.5gと、N,N-ジメチルアミノエタノール0.6gを溶解させ、C.I.ピグメントブルー15:3を15gと消泡剤(エアープロダクツ社製「サーフィノール104PG」)を0.05g加え、ジルコニアビーズを用いてペイントシェーカーにて分散し、顔料分散体を得た。
4.樹脂組成物の調製
[実施例1~20、比較例1~4]
顔料分散体20質量%と、該高分子微粒子分散体(固形分濃度30%)25質量%と、1,2-プロパンジオール25質量%とポリシロキサン化合物0.5質量%と水(脱イオン水)29.5質量%と、を含む樹脂組成物を製造した。
[実施例21、22]
該高分子微粒子分散体(固形分濃度30%)25質量%と、1,2-ヘキサンジオール9質量%、1,2-プロパンジオール25質量%とポリシロキサン化合物0.5質量%と水(脱イオン水)40.5質量%と、を含む樹脂組成物を製造した。
4.樹脂組成物の評価
(保存安定性)
実施例及び比較例の樹脂(樹脂分散体)を含有する樹脂組成物について保存安定性を評価した。具体的には、樹脂組成物を60℃オーブン内で1週間加温し、液温25℃で測定した加温前後の粘度を測定し、以下の評価基準に基づき評価を行った。評価結果を下記表に記載した(表中、「保存安定性」と表記)。
評価基準
◎:粘度変化率5%以下
〇:粘度変化率5%超7.5%未満
△:粘度変化率7.5%以上10%未満
×:粘度変化率10%以上(実用範囲外)
(密着性)
実施例及び比較例の樹脂を含有する樹脂組成物について密着性を評価した。具体的には、実施例及び比較例の樹脂組成物を被印刷基材(表面改質処理基材:コロナ処理OPP、未処理基材:未処理OPP)にバーコーター♯4を用いて塗工し、100℃8分乾燥後、塗工部分にセロハンテープ(商品名「セロテープ(登録商標)、ニチバン社製」を十分に押し当てた後、セロハンテープを剥離した。そして、塗工面の剥がれ具合を目視で観察し、以下に示す評価基準にしたがって密着性を評価した。
評価基準
◎:塗工面が全く剥がれなかった。
〇:塗工面が僅かに剥がれた。
△:剥がれた塗工面の面積の方が、剥がれずに残った塗工面の面積よりも大きかった。
×:塗工面が全て剥がれた。(実用範囲外)
(耐ブロッキング性)
実施例及び比較例の樹脂(樹脂分散体)を含有する樹脂組成物について耐ブロッキング性を評価した。具体的には、実施例及び比較例の樹脂組成物を被印刷基材(表面改質処理基材:コロナ処理OPP)にバーコーター#4を用いて塗工し、100℃8分乾燥後、基材の塗工面と非塗工面を重ね合わせ、50℃湿度80%で3kg/cmの荷重を18時間加えた後に素早く引き剥がし、以下の基準で耐ブロッキング性を評価した。
評価基準
◎:非塗工面への塗膜移行なし、剥離音もない
〇:非塗工面への塗膜移行なし、剥離音がわずかにある
△:非塗工面への塗膜移行なし、剥離時に抵抗があり、剥離音がある
×:非塗工面に塗膜が移行(実用範囲外)
(耐溶剤性)
実施例及び比較例の樹脂(樹脂分散体)を含有する樹脂組成物について耐溶剤性を評価した。具体的には、被印刷基材(表面改質処理基材:コロナ処理OPP)にインクジェット記録装置により印字濃度100%のベタ画像の印刷物を製造し、任意下記表に記載の温度(60℃、80℃、100℃)で8分乾燥後、印刷直後のインク組成物の塗布面の塗膜に対して学振型摩擦堅牢度試験機II型、加重200g、当布:質量濃度50%のエタノール水溶液に浸した金巾3号の条件で塗膜の外観を観察した。下記評価基準(塗膜外観指標)により塗膜の外観を評価した(表中、耐溶剤性と表記)。
評価基準
◎:50回後に外観変化無し
〇:25回後に外観変化無し・50回後にやや外観変化有り
△:10回後に外観変化無し・25回後にやや外観変化有り
×:10回後に外観変化有り(実用範囲外)
(延伸性)
実施例及び比較例の樹脂(樹脂分散体)を含有する樹脂組成物について延伸性を評価した。具体的には、被印刷基材(糊付きポリ塩化ビニルフィルム)にバーコーター♯4を用いて塗工し、100℃で8分間乾燥させた。その後、樹脂組成物が塗工された基材を1.5cm×9.0cmの縦長の長方形に切り取り裏紙をはずした。上部と下部を固定し全体を0.1mm/minの速度で塗膜を引き延ばした。塗膜に割れなどの変化があった点で中断し、その時の延伸率を評価した。
評価基準
◎:延伸率150%以上
〇:延伸率130%以上150%未満
△:延伸率120%以上130%未満
×:延伸率120%未満(実用範囲外)
Figure 2024007415000002
Figure 2024007415000003
Figure 2024007415000004
Figure 2024007415000005
表中、「CHMA」とは、シクロヘキシルメタクリレートである。
表中、「CHA」とは、シクロヘキシルアクリレートである。
表中、「DCPMA」とは、ジシクロペンタニルメタクリレートである。
表中、「THFMA」とは、テトラヒドロフルフリルメタクリレートである。
表中、「CPhA」とは、4-クロロフェニルアクリレートである。
表中、「MAA」とは、メタクリル酸である。
表中、「DMMA」とはメタクリル酸2-(ジメチルアミノ)エチルである。
表中、「MMA」とは、メチルメタクリレートである。
表中、「BMA」とは、ブチルメタクリレートである。
表中、「Mw」とは、重量平均分子量である。
表中、「Mn」とは、数平均分子量である。
表中、「コロナ処理OPP」とは、表面に対してコロナ処理が施されたポリプロピレン系樹脂基材(ポリオレフィン系樹脂基材)である。
表中、「未処理OPP」とは、未処理のポリプロピレン系樹脂基材(ポリオレフィン系樹脂基材)である。
表中、「塩ビ」とは、糊付きポリ塩化ビニルフィルムである。
上記表から分かるように、特定のモノマーを構成単位として含む共重合体を含有する樹脂であれば、樹脂組成物に含有されることで、その塗布表面に耐溶剤性を有する樹脂組成物の塗膜を形成することができることがわかる。
この中でも乳化重合物を含有する実施例1~9、12~15、25~30の樹脂は、実施例10、11の樹脂と比較しても、樹脂組成物に含有されることで、保存安定性に優れるものであった。
また、未反応モノマーの含有量が樹脂全量中0.1質量%以下である実施例1~9、12~15、25~30の樹脂は、実施例16~19の樹脂と比較しても、樹脂組成物に含有されることで、耐ブロッキング性の高い塗膜を形成できた。
また側鎖部分SP値が8.0以上11.0以下の範囲であるモノマーAを含有する実施例1~9、12~15,25~30の樹脂は、実施例20の樹脂と比較しても、樹脂組成物に含有されることで、耐溶剤性の高い塗膜を形成できた。
また、水/1-オクタノールでの分配係数(LogP)が1.9以上4.8以下の範囲であるモノマーAを含有する実施例1~9、12~15,25~30の樹脂は、実施例21の樹脂と比較しても、樹脂組成物に含有されることで、耐溶剤性の高い塗膜を形成できた。
また、Tgが0℃以上120℃以下の範囲である樹脂を含有する実施例1~9、12~15,25~30の樹脂は、実施例22の樹脂と比較しても、樹脂組成物に含有されることで、耐溶剤性及び密着性の高い塗膜を形成できた。
また、モノマーAを、共重合体全量中50%以上の割合で含有し、モノマーBを共重合体全量中0.1%以上10%以下の割合で含有する実施例1~9、12~15,25~30の樹脂は、実施例23、24の樹脂と比較しても、樹脂組成物に含有されることで、耐溶剤性、密着性及び耐ブロッキング性の高い塗膜を形成できた。
一方、モノマーAを含有しない比較例1~3の樹脂やモノマーBを含有しない比較例4の樹脂は、樹脂組成物に含有されても、耐溶剤性又は耐ブロッキング性の高い塗膜を形成できておらず、本発明の効果を奏するものとなっていない。

Claims (9)

  1. 以下のモノマーA及びモノマーBを構成単位として含む共重合体を含有する
    樹脂。
    モノマーA:脂環構造、複素環構造、及び芳香環構造からなる群より選択される少なくとも1つ以上の環構造を有するモノマー
    モノマーB:酸性基または塩基性基を有するモノマー
  2. 高分子微粒子分散体として請求項1に記載の樹脂を含有する
    樹脂分散体。
  3. 高分子微粒子分散体として含有する前記樹脂は、乳化重合物である
    請求項2に記載の樹脂分散体。
  4. 前記共重合体に由来する未反応モノマーの含有量は、前記樹脂分散体全量中0.1質量%以下である
    請求項2又は3に記載の樹脂分散体。
  5. 前記モノマーAの下記式(1)のRで定義される化学構造部分について計算されるSP値である側鎖部分SP値が8.0以上11.0以下である
    請求項2又は3に記載の樹脂分散体。
    CH=C(R)-R ・・・式(1)
    (Rは水素又はメチル基である)
  6. 前記モノマーAの水/1-オクタノールでの分配係数(LogP)が1.9以上4.8以下である
    請求項2又は3に記載の樹脂分散体。
  7. 前記樹脂のTgは0℃以上120℃以下である
    請求項2又は3に記載の樹脂分散体。
  8. 前記モノマーAは、共重合体全量中50%以上の割合で含有し、
    前記モノマーBは、共重合体全量中0.1%以上10%以下の割合で含有する
    請求項2又は3に記載の樹脂分散体。
  9. 請求項2又は3に記載の樹脂分散体を含有する
    樹脂組成物。
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