JP4148424B2 - 水性インク組成物 - Google Patents

Description

本発明は、水性インク組成物に関する。より詳しくは、インクジェットプリンタに好適に使用し得る水性インク組成物に関する。更に詳しくは、インクジェットプリンタにより印刷する際にノズルの詰まりが生じることがないので印字品質上好ましい印刷物が得られ、印字の適度な乾燥速度が得られ、また色の発現に優れている水性インク組成物に関する。

従来、種々の溶剤を用いたインクジェット印刷用顔料インク組成物が多数提案されているが、そのような顔料インク組成物を用いてインクジェットプリンタにより印刷物を作成する際に、インクジェットプリンタのノズルに詰まりが生じて、印字品質上好ましくない印刷物が得られたり、またそのような顔料インク組成物を用いて印刷物を作成しても色の発現が必ずしも充分でなかったりしていた（例えば特許文献１）。
特開平５−２４７３７０号公報

本発明は、上記のような諸問題を解決するためになされたものであり、インクジェットプリンタにより印刷する際にノズルの詰まりが生じることがないので印字品質上好ましい印刷物が得られ、印字の適度な乾燥速度が得られ、また色の発現に優れている水性インク組成物を提供することを目的としている。

本発明者等は、上記の目的を達成するため鋭意検討した結果、着色顔料を分散させる混合溶液として特定組成の溶液を用いることにより、優れた水性インク組成物が得られることを見出し、本発明を完成した。

即ち、本発明の水性インク組成物は、酸価が１３〜１９ｍｇＫＯＨ／ｇのポリ塩化ビニル系樹脂またはポリエステル系樹脂である非水溶性樹脂（ａ）、水酸基を有する有機溶剤を少なくとも１種含む有機溶剤（ｂ）、乳化剤（ｃ）、該非水溶性樹脂（ａ）の有する酸基に対して中和度が０．５〜１．５当量に相当する中和剤（ｄ）並びに水より得られる水性樹脂分散液（ｅ）、および顔料からなる水性インク組成物において、該水性樹脂分散液（ｅ）中の粒子の粒子径が、日機装社製マイクロトラックＵＰＡ粒径測定器で測定した際３０〜３００ｎｍであることを特徴とする。

本発明の水性インク組成物を用いることにより、インクジェットプリンタにより印刷する際にノズルの詰まりが生じることがないので印字品質上好ましい印刷物が得られ、印字の適度な乾燥速度が得られ、また優れた色の発現が得られる。

以下に、本発明の水性インク組成物について具体的に説明する。

酸価が１３〜１９ｍｇＫＯＨ／ｇである非水溶性樹脂（ａ）としては、例えば、ビニル樹脂またはポリエステル樹脂を用いることが出来る。これらの樹脂は単独で用いても二種以上混合しても用いることが出来る。特に酸基を付与するために単量体としてカルボン酸またはスルフォン酸等の酸性基を有するビニル化合物を用い、更に具体例としては、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸等の一塩基酸；フマール酸、マレイン酸、イタコン酸などの二塩基酸；およびこれらの部分エステル等を用いたポリ塩化ビニル系樹脂、ポリエステル樹脂が好ましい。非水溶性樹脂（ａ）の酸価が、１３ｍｇＫＯＨ／ｇ未満であると貯蔵安定性が低下する傾向があり、１９ｍｇＫＯＨ／ｇを超えると耐水性が低下する傾向がある。

上記酸価が１３〜１９ｍｇＫＯＨ／ｇである非水溶性樹脂（ａ）以外の樹脂としては、特に制限はなく、通常のインク組成物に用いられる樹脂は何れも使用することができる。例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ノボラック樹脂、フェノキシ樹脂、アクリル樹脂、ロジン変性フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、メラミン、ベンゾグアナミン等のアミノ樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステルポリアミド樹脂、セルロースジアセテート、セルローストリアセテート、ニトロセルロース、硝酸セルロース、プロピオン酸セルロース、セルロースアセテートブチレート等のセルロースエステル樹脂、メチルセルロース、エチルセルロース、ベンジルセルロース、トリメチルセルロース、シアンエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、カルボシキエチルセルロース、アミノエチルセルロース等のセルロースエーテル樹脂、酢酸ビニル共重合樹脂等を挙げることができる。

本発明の水性インク組成物に使用される有機溶剤（ｂ）は、酸価が１３〜１９ｍｇＫＯＨ／ｇである非水溶性樹脂（ａ）を分散する媒体として用いられる。有機溶剤としては水酸基を有する有機溶剤を少なくとも１種含むものであり、具体的にはメチルアルコール、エチルアルコールなどのアルコール類、アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン類、テトラヒドロフラン、ジオキサンなどのエーテル類、酢酸エチル、乳酸エチルなどのエステル類、エチレングリコール、ジエチレングリコールなどの多価アルコール類、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メチルエーテルなどのグリコールエーテル類や、Ｎ−メチル−２−ピロリドンが挙げられる。また、ラクトン化合物としてγ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、γ−カプロラクトン、ε−バレロラクトン及びそれらの混合物等を挙げることができる。水酸基を有する有機溶剤を含まないと、後述する水性樹脂分散液（ｇ）中の粒子の粒子径が大きくなりすぎることがある。

本発明の水性インク組成物に使用される乳化剤（ｃ）としては、脂肪酸塩類、アルキル硫酸エステル塩類等のアニオン性界面活性剤、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル等のノニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤及び両イオン性界面活性剤等が挙げられるが、エチレンオキサイドプロピレンオキサイドブロックポリマーを用いることが好ましい。

前記酸価が１３〜１９ｍｇＫＯＨ／ｇである非水溶性樹脂（ａ）の有する酸基に対して中和度が０．５〜１．５当量に相当する量用いる中和剤（ｄ）としては、トリエチルアミン、トリエタノールアミン、ジエタノールアミン、モノエタノールアミン、Ｎ−メチルジエタノールアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルエタノールアミン、モルホリン、アンモニア水等が代表的なものとして挙げられる。中和度が０．５当量未満であると、相転換ができなくなる傾向があり、１．５当量を超えると、耐溶剤性が低下する傾向がある。

前記酸価が１３〜１９ｍｇＫＯＨ／ｇのポリ塩化ビニル系樹脂またはポリエステル系樹脂である非水溶性樹脂（ａ）、水酸基を有する有機溶剤を少なくとも１種含む有機溶剤（ｂ）、乳化剤（ｃ）、該非水溶性樹脂（ａ）の有する酸基に対して中和度が０．５〜１．５当量に相当する中和剤（ｄ）並びに水より得られる水性樹脂分散液（ｇ）中の粒子の粒子径は、日機装社製マイクロトラックＵＰＡ粒径測定器で測定した際３０〜３００ｎｍである。３０ｎｍ未満あるいは３００ｎｍを超えると、貯蔵安定性が低下する傾向がある。

本発明の水性インク組成物に使用される着色顔料として、ピグメントイエロー１２、１３、１４、１７、２０、２４、３１、５５、７４、８３、８６、９３、１０９、１１０、１１７、１２５、１２８、１２９、１３７、１３８、１３９、１４７、１４８、１５０、１５３、１５４、１５５、１６６、１６８、１８０、１８１、１８５、ピグメントオレンジ１６、３６、３８、４３、５１、５５、５９、６１、６４、６５、７１、ピグメントレッド９、４８、４９、５２、５３、５７、９７、１２２、１２３、１４９、１６８、１７７、１８０、１９２、２０２、２０６、２１５、２１６、２１７、２２０、２２３、２２４、２２６、２２７、２２８、２３８、２４０、２４４、２５４、ピグメントバイオレット１９、２３、２９、３０、３２、３７、４０、５０、ピグメントブルー１５、１５：１、１５：３、１５：４、１５：６、２２、３０、６４、８０、ピグメントグリーン７、３６、ピグメントブラウン２３、２５、２６、ピグメントブラック７、２６、２７、２８、カーボンブラック、酸化チタン、酸化鉄、群青、黄鉛、硫化亜鉛、コバルトブルー、硫酸バリウム、炭酸カルシウム等を挙げることができる。顔料の配合量は、使用する顔料の種類等により任意に決定できるが、通常はインク組成物の０．１〜１５質量％であり、好ましくは０．５〜１０質量％である。

次に、顔料分散液の製造方法について説明する。顔料分散液の製造方法は特に限定されないが、以下の方法によれば効率的に得ることができる。すなわち、顔料、顔料分散剤及びイオン交換水を混合攪拌した後、分散機にて処理し、顔料を微粒子状に分散させる。処理に用いる分散機としては、ペイントシェーカー、ボールミル、サンドミル、ナノミルなどが挙げられる。

本発明の水性インク組成物に使用される顔料分散剤としては特に制限はなく、酸性、塩基性、両性、非イオン性顔料分散剤を使用することができる。

また、本発明の水性顔料インク組成物は電導度調整剤を含有することができ、電導度調整剤の配合量は通常はインク組成物の通常０．１〜１０質量％であり、好ましくは０．５〜５質量％である。

また、本発明の水性インク組成物は通常のインクジェット印刷用インク組成物と同様にインクジェット印刷法に適応した特性を持っていることが必要であり、そのためにはインク組成物の粘度を１〜１００ｃＰ（２０℃）、表面張力を２×１０^−２〜６×１０^−２Ｎ／ｍ、比重を０．８〜１．２の範囲にすることが望ましい。

水性顔料インクは使用するインクジェットプリンタのノズル径の約１／１０以下のポアーサイズを持つフィルターで濾過し、精製することによって調製することができる。

本発明の水性インク組成物は種々のインクジェットプリンタに使用することができる。このようなインクジェットプリンタとして、例えば、荷電制御方式、インクオンデマンド方式によりインク組成物を噴出させる方式のものを挙げることができる。本発明の水性インク組成物は、特にラージフォーマットを用いた大型インクジェットプリンタによる印刷、例えばサインディスプレイ等の屋外用物品に印刷することを目的としたインクジェットプリンタによる印刷に好適に適用できる。また、カラーグラフィック印字部分やビデオ録画の描画においてもコントラストが明瞭で、画像の再現性は著しく良好となる。

インクジェット印刷した後の印刷面（インク組成物）は常温〜数百℃で乾燥することにより乾燥被膜を形成する。なお、本発明で印刷の対象となる基材については、印刷面（インク組成物）を乾燥する条件下で変形もしくは変質しないものであれば特に制限されることはない。そのような基材として、例えば、金属、ガラス及びプラスチック等の基材表面、表面を樹脂でコーティングした紙、オーバーヘッドプロジェクト用の透明シート、サインディスプレイ等の屋外用物品等を挙げることができる。

以下に、実施例及び比較例により、本発明を更に詳細に説明する。

［参考例１］
アクリル系非水溶性樹脂ジョンクリル８１５（ジョンソンポリマー社製）３．００質量部をＮ−メチル−２−ピロリドン７．００質量部に溶解させて樹脂の有機溶剤溶液を得た。この有機溶剤溶液をジメチルエタノールアミン０．１５質量部で中和し、ニューコール３２４０（日本乳化剤社製）０．３０質量部とイオン交換水３９．５５質量部を混合し乳化分散させて水性樹脂分散液を得た。

一方、モナーク（Ｍ）１０００（カーボンブラック顔料／キャボット社製）２０．００質量部、ＢＹＫ１９０（ビックケミー社製）１２．００質量部、イオン交換水６８．００質量部の混合物を、０．５ｍｍ径ジルコニアビーズを８０％充填したナノミルにて処理し水性顔料分散液を得た。

得られた水性顔料分散液１５．００質量部に対して、水性樹脂分散液５０．００質量部、サーフロンＳ−１４５（セイミケミカル社製）０．５０質量部、Ｎ−メチル−２−ピロリドン３．００質量部、イオン交換水３１．５０質量部を混合し水性インクを得た。

［実施例１〜２、比較例１〜７］
表１記載の原料を成分とした水性顔料インクを参考例１と同様の手順で調製した。

参考例１、実施例１〜２及び比較例１〜７について、水性樹脂分散液について粒径、水性インクの貯蔵安定性、印刷物の耐エタノール性、耐水性、耐候性をそれぞれ下記の方法で測定し、下記の基準で評価した。

＜耐エタノール性＞
ラージフォーマット用インクジェットプリンタで画像を印刷し、７５質量％エタノール水溶液をしみ込ませたガーゼで画像を１０回擦り、目視で評価した。

◎：痕跡なし
○：僅かに痕跡あるが実用上問題ないレベル
×：痕跡あり
それらの評価結果は表１に示す通りであった。

＜耐水性＞
ラージフォーマット用インクジェットプリンタで画像を印刷し、イオン交換水をしみ込ませたガーゼで画像を１０回擦り、目視で評価した。

◎：痕跡なし
○：僅かに痕跡あるが実用上問題ないレベル
×：痕跡あり
それらの評価結果は表１に示す通りであった。

＜水性インクの貯蔵安定性＞
水性インクを５０℃で２８日間保存した後の粒径を測定し、下記の基準で評価した。

◎：全く変化なし
○：僅かに変化あるが実用上問題ないレベル
×：変化あり
それらの評価結果は表１に示す通りであった。

＜水性樹脂分散液の粒径＞
水性樹脂分散液の粒径をマイクロトラックＵＰＡ（日機装製）を用いて測定した。

○：粒度分布が３０〜３００ｎｍの範囲内
それらの評価結果は表１に示す通りであった。

1) ジョンクリル８１５（ジョンソンポリマー社製） AV : 40
2) ジョンクリル６３（ジョンソンポリマー社製） AV : 213 NV : 30%
3) ジョンクリル５３７（ジョンソンポリマー社製） AV : 40 NV : 46%
4) ジョンクリル５８７（ジョンソンポリマー社製） AV : 0
5) ジョンクリル５８６（ジョンソンポリマー社製） AV : 108
6) ＶＭＣＡ（ダウケミカル社製） AV : 19
8) ＫＡ−５０７１Ｓ（ユニチカ社製） AV : 13
9) ニューコール３２４０（日本乳化剤社製）
10) サーフロン１４５（セイミケミカル社製） NV : 30%

表１に示す評価結果から明らかなように、本発明の実施例１〜２のインクは、各試験項目について良い評価結果が得られ、良好なインクが得られた。

Claims (1)

1. 酸価が１３〜１９ｍｇＫＯＨ／ｇのポリ塩化ビニル系樹脂またはポリエステル系樹脂である非水溶性樹脂（ａ）、水酸基を有する有機溶剤を少なくとも１種含む有機溶剤（ｂ）、乳化剤（ｃ）、該非水溶性樹脂（ａ）の有する酸基に対して中和度が０．５〜１．５当量に相当する中和剤（ｄ）並びに水より得られる水性樹脂分散液（ｅ）、および顔料からなる水性インク組成物において、該水性樹脂分散液（ｅ）中の粒子の粒子径が、日機装社製マイクロトラックＵＰＡ粒径測定器で測定した際３０〜３００ｎｍであることを特徴とする水性インク組成物。