JP4784817B2 - Black ink composition, recording method and recorded matter using the same - Google Patents
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Description
本発明は、ブラックインク組成物、これを用いた記録方法及び記録物に関し、更に詳細には、光学濃度値(Optical Density値:以下、「OD値」と称する)、定着性等の印字品質が優れたブラックインク組成物、これを用いた記録方法及び記録物に関する。 The present invention relates to a black ink composition, a recording method using the black ink composition, and a recorded matter. More specifically, the print quality such as optical density value (hereinafter referred to as “OD value”), fixing property, etc. The present invention relates to an excellent black ink composition, a recording method using the same, and a recorded matter.
インクジェット記録方法は、インクの小滴を飛翔させ、紙等の記録媒体に付着させて印刷を行う印刷方法である。インクとしては、一般に各種の水溶性染料を水または水と水溶性有機溶剤とに溶解させたものが使用されている。このような水溶性染料を含むインクにより形成された画像は耐水性や耐光性に劣ることが一般に指摘されている。 The ink jet recording method is a printing method in which printing is performed by causing ink droplets to fly and adhere to a recording medium such as paper. As the ink, generally, various water-soluble dyes dissolved in water or water and a water-soluble organic solvent are used. It has been generally pointed out that an image formed with an ink containing such a water-soluble dye is inferior in water resistance and light resistance.
これに対して、顔料を水性媒体に分散させて得られたインクは、耐水性及び耐光性に優れる。例えば、顔料を界面活性剤や高分子分散剤で分散した水性顔料インクが提案されている。しかしながらこれらのインクでは、記録物のOD値を上げる為に着色剤のインク含有量を増やすと、それに伴いインク粘度も急激に増加してしまう場合があった。また、インク中に安定に顔料を分散させるためには過剰の界面活性剤または高分子分散剤が必要であり、気泡発生や消泡性低下を原因とする印字安定性の悪化を引き起こす場合があった。 On the other hand, an ink obtained by dispersing a pigment in an aqueous medium is excellent in water resistance and light resistance. For example, an aqueous pigment ink in which a pigment is dispersed with a surfactant or a polymer dispersant has been proposed. However, in these inks, when the ink content of the colorant is increased in order to increase the OD value of the recorded matter, the ink viscosity may increase rapidly accordingly. In addition, in order to disperse the pigment stably in the ink, an excessive surfactant or polymer dispersant is required, which may cause deterioration of printing stability due to generation of bubbles or deterioration of defoaming property. It was.
一般的に、顔料の沈降特性とOD値とはトレードオフの関係にある。これらの特性を両立させるため、原料となるカーボンブラックと樹脂との関係を規定したカーボンブラック分散液が提供されている。例えば、水性媒体中に、少なくとも着色剤とエマルジョン樹脂とが分散しているインクジェット用インクにおいて、該エマルジョン樹脂の平均粒子径を、該着色剤の平均粒子径の1/2以下とすることにより、耐光性、耐水性、定着性、吐出安定性及び保存安定性に優れたインクジェット用インクが得られる旨が開示されている(特許文献1)。また、少なくとも水と、顔料と、樹脂粒子の一種又は二種以上とを含むインクにおいて、該樹脂粒子の大きさを、該顔料の粒子の大きさに対し1〜1.5倍とすることにより、普通紙において高い印字品質と高いOD値を付与し、インクジェット用光沢メディアにおいて光沢性を有しかつ定着性が良好なインク組成物が得られる旨が開示されている(特許文献2)。
従来のインク組成物は、印刷された際の耐擦化性に未だ改善の余地があるという課題を有している。また、用いる顔料によっては、OD値が低く、所望の印字品質を満足できない場合がある。 Conventional ink compositions have the problem that there is still room for improvement in the rub resistance when printed. Also, depending on the pigment used, the OD value may be low and the desired print quality may not be satisfied.
しかしながら、高いOD値を確保できるような特定のパラメータを有する顔料を使用した場合には、顔料が沈降しやすくなり、安定した印字品質を確保できないという問題がある。 However, when a pigment having a specific parameter capable of securing a high OD value is used, there is a problem that the pigment is liable to settle and a stable print quality cannot be secured.
耐擦化性に関しては、印刷された記録物の耐擦化性を向上させる目的で、樹脂等の定着剤を用いる場合がある。特にインクの粘度を急激に上昇させることがなく取り扱いが容易である等の理由により、乳化重合方法により調整された不溶性ポリマーを主成分とする樹脂エマルジョンが多く利用されている。 With respect to the rub resistance, a fixing agent such as a resin may be used for the purpose of improving the rub resistance of the printed matter. In particular, resin emulsions mainly composed of an insoluble polymer prepared by an emulsion polymerization method have been used for reasons such as easy handling without increasing the viscosity of the ink.
しかしながら、OD値と耐擦化性が共に優れたインク組成物を得る目的で単に顔料分散液と樹脂エマルジョンとを併せて使用した場合、顔料の沈降率が高くなる場合があることが判明した。その原因は明らかでない部分もあるが、樹脂エマルジョン単独では沈降しないため、顔料との何らかの相互作用により顔料の沈降を促進させてしまうものと推定されている。 However, it has been found that when the pigment dispersion and the resin emulsion are simply used in combination for the purpose of obtaining an ink composition having both excellent OD value and abrasion resistance, the sedimentation rate of the pigment may increase. Although the cause is not clear, it is presumed that the resin emulsion alone does not precipitate, and therefore the precipitation of the pigment is promoted by some interaction with the pigment.
そこで、本発明は、顔料分散液と樹脂エマルジョンとを併せて使用しても、顔料の沈降を促進させることなく、OD値、定着性等の印字品質が優れたブラックインク組成物を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention provides a black ink composition having excellent printing quality such as OD value and fixability without promoting pigment sedimentation even when a pigment dispersion and a resin emulsion are used in combination. With the goal.
本発明者らは鋭意検討の結果、特定のパラメータを有するカーボンブラック及びその分散液を使用するブラックインク組成物において、顔料との粒径比率が特定範囲にある樹脂エマルジョンを組み合わせて使用することにより上記課題を解決し得ることを見出し、本発明に至った。本発明はかかる知見に基づきなされたものであり、少なくとも水と、カーボンブラックと、樹脂エマルジョンとを含むブラックインク組成物であって、該カーボンブラックは、一次粒子径が10〜30nmであり、DBP吸油量が180〜250ml/100gであり、BET比表面積(m2/g)/DBP吸油量(ml/100g)の値が0.3〜2.5であり、分散液中の50%体積平均粒径が100〜250nmであり、該樹脂エマルジョンは、ガラス転移点(Tg)が0℃以下であり、該樹脂エマルジョンの体積平均粒径/該カーボンブラックの50%体積平均粒径の値が、0.7以下であることを特徴とするブラックインク組成物を提供するものである。 As a result of intensive studies, the present inventors have determined that by using a combination of a resin emulsion having a particle size ratio with a pigment in a specific range in a black ink composition using carbon black having a specific parameter and a dispersion thereof. The present inventors have found that the above problems can be solved, and have reached the present invention. The present invention has been made based on such findings, and is a black ink composition containing at least water, carbon black, and a resin emulsion, and the carbon black has a primary particle diameter of 10 to 30 nm, and DBP. Oil absorption is 180 to 250 ml / 100 g, BET specific surface area (m 2 / g) / DBP oil absorption (ml / 100 g) is 0.3 to 2.5, 50% volume average in dispersion The particle size is 100 to 250 nm, the resin emulsion has a glass transition point (Tg) of 0 ° C. or less, and the value of volume average particle size of the resin emulsion / 50% volume average particle size of the carbon black is The present invention provides a black ink composition characterized by being 0.7 or less.
このような構成により、高いOD値を有した記録物の十分な定着性を確保でき、且つ、インク中の顔料の沈降率、即ち、OD値の変化を抑制することができるため、安定した印字品質を確保できるインク組成物を得ることができる。 With such a configuration, sufficient fixability of a recorded matter having a high OD value can be secured, and the sedimentation rate of the pigment in the ink, that is, the change in the OD value can be suppressed. An ink composition that can ensure quality can be obtained.
上記発明の好ましい態様は次の通りである。前記樹脂エマルジョンの含有量は、前記ブラックインク組成物の全量を基準(100重量%)としたときに、1〜10重量%であることが好ましい。 Preferred embodiments of the invention are as follows. The content of the resin emulsion is preferably 1 to 10% by weight based on the total amount of the black ink composition (100% by weight).
前記カーボンブラックの含有量は、前記ブラックインク組成物の全量を基準(100重量%)としたときに、2〜15重量%であることが好ましい。 The carbon black content is preferably 2 to 15% by weight based on the total amount of the black ink composition (100% by weight).
また、上記ブラックインク組成物は、インクジェット記録方式に用いられることが好ましい。 The black ink composition is preferably used in an ink jet recording system.
また、本発明は、上記ブラックインク組成物を記録媒体に付着させて印字を行うことを特徴とする記録方法を提供するものである。 In addition, the present invention provides a recording method characterized in that printing is performed by attaching the black ink composition to a recording medium.
また、本発明は、上記ブラックインク組成物の液滴を吐出し、該液滴を記録媒体に付着させて印字を行うことを特徴とするインクジェット記録方法を提供するものである。 The present invention also provides an ink jet recording method characterized in that printing is performed by discharging droplets of the black ink composition and attaching the droplets to a recording medium.
また、本発明は、上記記録方法によって記録が行われた記録物を提供するものである。 The present invention also provides a recorded matter recorded by the above recording method.
次に、本発明の好ましい実施形態について、更に詳細に説明する。本発明は、既述の通り、少なくとも水と、カーボンブラックと、樹脂エマルジョンとを含むブラックインク組成物であって、該カーボンブラックは、一次粒子径が10〜30nmであり、DBP吸油量が180〜250ml/100gであり、BET比表面積(m2/g)/DBP吸油量(ml/100g)の値が0.3〜2.5であり、分散液中の50%体積平均粒径が100〜250nmであり、該樹脂エマルジョンは、ガラス転移点(Tg)が0℃以下であり、該樹脂エマルジョンの体積平均粒径/該カーボンブラックの50%体積平均粒径の値が、0.7以下である。 Next, a preferred embodiment of the present invention will be described in more detail. As described above, the present invention is a black ink composition containing at least water, carbon black, and a resin emulsion. The carbon black has a primary particle size of 10 to 30 nm and a DBP oil absorption of 180 nm. ˜250 ml / 100 g, BET specific surface area (m 2 / g) / DBP oil absorption (ml / 100 g) is 0.3 to 2.5, and 50% volume average particle size in the dispersion is 100 The resin emulsion has a glass transition point (Tg) of 0 ° C. or less, and the volume average particle size of the resin emulsion / 50% volume average particle size of the carbon black is 0.7 or less. It is.
[カーボンブラック]
本実施形態におけるブラックインク組成物に用いられるカーボンブラックは、一次粒子径が10〜30nmであり、DBP吸油量が180〜250ml/100gであり、BET比表面積(m2/g)/DBP吸油量(ml/100g)の値が0.3〜2.5であるものが用いられる。これらパラメータを有するカーボンブラックを使用することにより、高いOD値を有した記録物を得ることができるブラックインク組成物を実現できる。以下、各パラメータについて説明する。
[Carbon black]
Carbon black used for the black ink composition in the present embodiment has a primary particle size of 10 to 30 nm, a DBP oil absorption of 180 to 250 ml / 100 g, and a BET specific surface area (m 2 / g) / DBP oil absorption. Those having a value of (ml / 100 g) of 0.3 to 2.5 are used. By using carbon black having these parameters, a black ink composition capable of obtaining a recorded material having a high OD value can be realized. Hereinafter, each parameter will be described.
カーボンブラックは、その一次粒子径が10〜30nmであるものを使用する。カーボンブラックの一次粒子径としては、その製法上一般に10〜100nmの範囲で製造することができるが、30nm以下であればブラックインク組成物中での顔料粒子の沈降を抑制することができ、好適である。 Carbon black having a primary particle diameter of 10 to 30 nm is used. As the primary particle size of carbon black, it can be generally produced in the range of 10 to 100 nm because of its production method, but if it is 30 nm or less, precipitation of pigment particles in the black ink composition can be suppressed, which is preferable. It is.
本実施形態において、「一次粒子径」とは、単結晶又はそれに近い結晶子が集まって形成している粒子の大きさをいう。顔料の一次粒子径の測定は、電子顕微鏡法による。これは電子顕微鏡写真から顔料粒子の大きさを計測するもので、顔料を有機溶媒に分散し、支持膜に固定して透過型電子顕微鏡写真から画像処理し計測することにより、より信頼性がある値を求めることができる。具体的には、個々の一次粒子径の短軸径と長軸径を計測し、その面積と等しい円の直径を算術的に求めそれを一次粒子径とし、一定の視野から50個以上の顔料粒子をランダムに選択して平均値を求める。他の測定法でも同等の信頼性が得られれば差し支えないが、数値に実質的な差がある場合は上記の方法で求めた値を採用する。 In the present embodiment, the “primary particle diameter” refers to the size of particles formed by collecting single crystals or crystallites close thereto. The primary particle size of the pigment is measured by electron microscopy. This is to measure the size of pigment particles from an electron micrograph, and is more reliable by dispersing the pigment in an organic solvent, fixing it to a support film, and performing image processing and measurement from a transmission electron micrograph. The value can be determined. Specifically, the minor axis diameter and the major axis diameter of each primary particle diameter are measured, and the diameter of a circle equal to the area is arithmetically determined as the primary particle diameter, and 50 or more pigments from a fixed visual field. Particles are randomly selected and an average value is obtained. Other measurement methods can be used as long as the same reliability can be obtained, but when there is a substantial difference in numerical values, the value obtained by the above method is adopted.
また、カーボンブラックは、記録物のOD値を高めるという観点から、そのDBP吸油量が180〜250ml/100gであるものが使用され、180〜230ml/100gであることが好ましく、180〜210ml/100gであることがより好ましい。 Carbon black having a DBP oil absorption of 180 to 250 ml / 100 g is used from the viewpoint of increasing the OD value of the recorded matter, preferably 180 to 230 ml / 100 g, and 180 to 210 ml / 100 g. It is more preferable that
カーボンブラックのDBP吸油量が180ml/100g未満である場合、水性分散液にしてインク組成物として用いた場合に記録物の十分なOD値が得られない可能性がある。また、カーボンブラックのDBP吸油量が高いほど、水性分散液にしてインク組成物として用いた場合に記録物のOD値が高くなるが、その一方、DBP吸油量が250ml/100gを超えると、得られるインク組成物の粘度が高くなり好ましくない。なお、DBP吸油量の測定はJIS K−6221による。 When the DBP oil absorption of carbon black is less than 180 ml / 100 g, there is a possibility that a sufficient OD value of a recorded matter cannot be obtained when an aqueous dispersion is used as an ink composition. Further, the higher the DBP oil absorption amount of carbon black, the higher the OD value of the recorded material when the aqueous dispersion is used as an ink composition. On the other hand, when the DBP oil absorption amount exceeds 250 ml / 100 g, it is obtained. The resulting ink composition is unfavorably high in viscosity. The DBP oil absorption is measured according to JIS K-6221.
また、カーボンブラックは、記録物のOD値を高めるという観点から、BET比表面積(m2/g)/DBP吸油量(ml/100g)の値が0.3〜2.5であり、0.3〜1.75であることがより好ましい。 Carbon black has a BET specific surface area (m 2 / g) / DBP oil absorption (ml / 100 g) value of 0.3 to 2.5 from the viewpoint of increasing the OD value of the recorded matter. More preferably, it is 3 to 1.75.
本実施形態において、「BET比表面積」は、GEMINI2360(マイクロメリティックス社製のBET比表面積測定装置)を使用して測定した値をいう。同等の測定値を求めることができる他の機種を用いても差し支えないが、測定値に差がある場合は上記の機種で求めた値を採用するものとする。測定方法は、あらかじめ、サンプルセルに顔料を入れて窒素ガスで置換しつつ、150℃で1.5時間乾燥させて水分を除去する。より詳細には、顔料の質量と測定時の気圧を測定し、この気圧の0.1、0.15、0.2、0.25、0.3倍の相対気圧5点での1gあたりの窒素吸着量を測定する。この5点の窒素吸収量からBET法にて計算し、比表面積を算出する。 In the present embodiment, “BET specific surface area” refers to a value measured using GEMINI 2360 (BET specific surface area measuring device manufactured by Micromeritics). Other models that can obtain equivalent measurement values may be used, but if there is a difference in measurement values, the values obtained from the above models shall be adopted. In the measurement method, a pigment is put in a sample cell in advance and replaced with nitrogen gas, and dried at 150 ° C. for 1.5 hours to remove moisture. More specifically, the mass of the pigment and the atmospheric pressure at the time of measurement are measured, and 0.1 g, 0.15, 0.2, 0.25, and 0.3 times the atmospheric pressure per 5 g of relative pressure. Measure the amount of nitrogen adsorption. The specific surface area is calculated from the five points of nitrogen absorption by the BET method.
なお、本実施形態において、カーボンブラックのBET比表面積という場合には、後述する表面処理型顔料、およびその原料とされる表面未改質の顔料のいずれの態様のカーボンブラックに基づくBET比表面積も包含されるものとする。また、表面処理型顔料のBET比表面積と、表面未改質の顔料のBET比表面積とは、実質的に同じであり、ほぼ同等の値を示すと推定される。 In the present embodiment, when the BET specific surface area of carbon black is referred to, the BET specific surface area based on the carbon black in any of the surface-treated pigment described later and the unmodified surface pigment used as the raw material is also used. Shall be included. Further, it is estimated that the BET specific surface area of the surface-treated pigment and the BET specific surface area of the surface unmodified pigment are substantially the same and show almost the same value.
また、DBP吸油量(ml/100g)は、カーボンブラック100gにより吸収されるフタル酸ジブチル(DBP)量として表される値であり、JIS K6221に規定されている測定法に従って求めることができる。なお、前記測定法によれば、アブソープトメーターを使用し、カーボンブラックにDBPを添加した時の最大トルクの70%から求めた100g当たりのDBP吸収量が求められる。 The DBP oil absorption (ml / 100 g) is a value expressed as the amount of dibutyl phthalate (DBP) absorbed by 100 g of carbon black, and can be obtained according to the measurement method defined in JIS K6221. In addition, according to the said measuring method, the absorption amount of DBP per 100g calculated | required from 70% of the maximum torque when using DBP to carbon black using an absolute meter is calculated | required.
[顔料分散液]
本実施形態における特に好ましい顔料分散液として、前述の特定のパラメータを有するカーボンブラックの表面に、多数の親水性官能基および/またはその塩(以降、分散性付与基という)を、直接またはアルキル基、アルキルエーテル基、アリール基等を介して間接的に結合させた、いわゆる表面処理型顔料を用いた顔料分散液を挙げることができる。
[Pigment dispersion]
As a particularly preferred pigment dispersion in the present embodiment, a large number of hydrophilic functional groups and / or salts thereof (hereinafter referred to as dispersibility-imparting groups) are directly or alkyl groups on the surface of carbon black having the specific parameters described above. And a pigment dispersion using a so-called surface-treated pigment indirectly bonded via an alkyl ether group, an aryl group or the like.
表面処理型顔料は、分散剤なしに水に分散及び/または溶解が可能であり、カーボンブラックが分散剤を用いなくても水性媒体中に分散可能な最小粒子径で安定に存在している。前記カーボンブラックの表面に結合される分散性付与基としては、カルボキシル基、ラクトン基、カルボニル基、ヒドロキシル基、スルホン基、燐酸基および第4級アンモニウム、およびそれらの塩等が例示できる。 The surface-treated pigment can be dispersed and / or dissolved in water without a dispersant, and carbon black is stably present with a minimum particle size that can be dispersed in an aqueous medium without using a dispersant. Examples of the dispersibility-imparting group bonded to the surface of the carbon black include a carboxyl group, a lactone group, a carbonyl group, a hydroxyl group, a sulfone group, a phosphoric acid group and a quaternary ammonium, and salts thereof.
前記表面処理型顔料分散液は、インク組成物として用いた場合、通常の顔料を分散させるために含有させる分散剤を含む必要が無いため、分散剤に起因する消泡性の低下や発泡がほとんど無く、取り扱いが容易であり、かつ印刷に用いる場合の印字安定性が優れるインクが調製しやすい。またカーボンブラック自身の黒色度が高いのみならず、分散剤に起因する大幅な粘度上昇が抑えられるので、顔料をより多く含有することが可能となり、OD値をさらに高めることができる。 When the surface-treated pigment dispersion is used as an ink composition, it is not necessary to include a dispersant to be contained in order to disperse a normal pigment, so that almost no defoaming or foaming is caused by the dispersant. Ink is easy to handle, and it is easy to prepare an ink having excellent printing stability when used for printing. Further, not only the blackness of carbon black itself is high, but also a significant increase in viscosity due to the dispersant can be suppressed, so that more pigment can be contained and the OD value can be further increased.
本実施形態において、カーボンブラックの分散液中の50%体積平均粒径は、高OD値及び沈降抑制の観点から、100〜250nmであり、100〜200nmであることが好ましく、120〜200nmであることがより好ましい。カーボンブラックの分散液中の50%体積平均粒径が100nm未満の場合、インク組成物として用いた際に記録物の所望のOD値を確保できない場合がある。一方、カーボンブラックの分散液中の50%体積平均粒径が250nmを超える場合は、顔料粒子の沈降を生じやすいという問題がある。 In the present embodiment, the 50% volume average particle size in the carbon black dispersion is 100 to 250 nm, preferably 100 to 200 nm, and preferably 120 to 200 nm, from the viewpoint of high OD value and suppression of sedimentation. It is more preferable. If the 50% volume average particle size in the carbon black dispersion is less than 100 nm, the desired OD value of the recorded matter may not be ensured when used as an ink composition. On the other hand, when the 50% volume average particle size in the carbon black dispersion exceeds 250 nm, there is a problem that pigment particles are liable to settle.
[樹脂エマルジョン]
本実施形態において、樹脂エマルジョンは、記録物の定着性の観点から、ガラス転移点(Tg)が0℃以下のものが使用される。このような樹脂エマルジョンを用いることにより、記録媒体上で樹脂が広がり、顔料であるカーボンブラックを記録媒体上に良好に定着させることができる。樹脂エマルジョンのガラス転移点(Tg)は、上記のように0℃以下のものが使用されるが、その効果を有効に発現するためには、0℃以下、−80℃以上、特に、−10℃以下、−80℃以上であることが好ましい。
[Resin emulsion]
In the present embodiment, a resin emulsion having a glass transition point (Tg) of 0 ° C. or less is used from the viewpoint of fixability of recorded matter. By using such a resin emulsion, the resin spreads on the recording medium, and carbon black as a pigment can be satisfactorily fixed on the recording medium. As described above, the glass transition point (Tg) of the resin emulsion is 0 ° C. or lower, but in order to effectively exhibit the effect, 0 ° C. or lower, −80 ° C. or higher, particularly −10 It is preferable that it is below 80 degreeC and -80 degreeC or more.
なお、本実施形態において、ガラス転移点(Tg)は、通常の方法、例えば、示差走査熱量計(DSC)等の熱分析装置を用いて測定することができる。熱分析装置としては、例えば、セイコー電子社製SSC5000が挙げられる。また、ガラス転移点(Tg)は、樹脂エマルジョンが共重合体の場合、ガラス転移点(Tg)及びその評価の方法論は以下の通りである。特定の単量体組成を有する共重合体のガラス転移点(Tg)は、フォックス(Fox)の式により求めることができる。ここで、フォックスの式とは、共重合体を形成する個々の単量体について、その単量体の単独重合体のTgに基づいて、共重合体のTgを算出するためのものであり、その詳細は、ブルテン・オブ・ザ・アメリカン・フィジカル・ソサエティー,シリーズ2(Bulletin of the American Society, Series 2)1巻・3号・123頁(1956年)に記載されている。フォックスの式による共重合体のTgを計算するための基礎となる各種モノマーについての単独共重合体のTgは、例えば、高分子データ・ハンドブック基礎編(高分子学会編)525〜546頁に記載されている数値又は通常の方法で測定した実測値を採用することができる。 In the present embodiment, the glass transition point (Tg) can be measured using a usual method, for example, a thermal analyzer such as a differential scanning calorimeter (DSC). An example of the thermal analyzer is SSC5000 manufactured by Seiko Electronics. Further, when the resin emulsion is a copolymer, the glass transition point (Tg) and the evaluation methodology are as follows. The glass transition point (Tg) of a copolymer having a specific monomer composition can be determined by the Fox equation. Here, the Fox formula is for calculating the Tg of the copolymer based on the Tg of the homopolymer of the monomer for each monomer forming the copolymer, Details thereof are described in Bulletin of the American Society, Series 2, Vol. 1, No. 3, p. 123 (1956). The Tg of the homo-copolymer for various monomers as the basis for calculating the Tg of the copolymer according to the Fox formula is described in, for example, pages 525 to 546 of Polymer Data Handbook Fundamentals (Edition of Polymer Society). The measured numerical value or the actual measurement value measured by a normal method can be adopted.
本実施形態に使用される樹脂エマルジョンに適用できる樹脂としては、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリオレフィン樹脂等が挙げられるが特に限定されない。これらの樹脂は、使用に際して1種または2種以上で用いることができる。 Examples of the resin applicable to the resin emulsion used in the present embodiment include an acrylic resin, a urethane resin, an epoxy resin, and a polyolefin resin, but are not particularly limited. These resins can be used alone or in combination of two or more.
また、本実施形態に使用される樹脂エマルジョンは、不飽和単量体の乳化重合によって得られた樹脂粒子のエマルジョン(例えば、いわゆる「アクリルエマルジョン」)の形態でインク組成物中に配合されることが好ましい。その理由は、樹脂粒子のままインク組成物中に添加しても該樹脂粒子の分散が不十分となる場合があるため、インク組成物の製造上エマルジョンの形態が好ましいからである。また、樹脂エマルジョンとしては、インク組成物の保存安定性の観点から、アクリルエマルジョンであることが好ましい。 The resin emulsion used in the present embodiment is blended in the ink composition in the form of an emulsion of resin particles obtained by emulsion polymerization of unsaturated monomers (for example, so-called “acrylic emulsion”). Is preferred. The reason is that, even if the resin particles are added to the ink composition as they are, dispersion of the resin particles may be insufficient, so that the emulsion form is preferable for the production of the ink composition. The resin emulsion is preferably an acrylic emulsion from the viewpoint of storage stability of the ink composition.
樹脂エマルジョン(アクリルエマルジョン等)は、公知の乳化重合法により得ることができる。例えば、不飽和単量体(不飽和ビニルモノマー等)を重合開始剤、及び界面活性剤を存在させた水中において乳化重合することによって得ることができる。 A resin emulsion (such as an acrylic emulsion) can be obtained by a known emulsion polymerization method. For example, it can be obtained by emulsion polymerization of an unsaturated monomer (such as an unsaturated vinyl monomer) in water containing a polymerization initiator and a surfactant.
不飽和単量体としては、一般に乳化重合で使用されるアクリル酸エステル単量体類、メタクリル酸エステル単量体類、芳香族ビニル単量体類、ビニルエステル単量体類、ビニルシアン化合物単量体類、ハロゲン化単量体類、オレフィン単量体類、ジエン単量体類等が挙げられる。さらに、具体例としては、メチルアクリレート、エチルアクリレート、イソプロピルアクリレート、n−ブチルアクリレート、イソブチルアクリレート、n−アミルアクリレート、イソアミルアクリレート、n−へキシルアクリレート、2−エチルへキシルアクリレート、オクチルアクリレート、デシルアクリレート、ドデシルアクリレート、オクタデシルアクリレート、シクロへキシルアクリレート、フェニルアクリレート、ベンジルアクリレート、グリシジルアクリレート等のアクリル酸エステル類、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート、n−ブチルメタクリレート、イソブチルメタクリレート、n−アミルメタクリレート、イソアミルメタクリレート、n−ヘキシルメタクリレート、2−エチルヘキシルメタクリレート、オクチルメタクリレート、デシルメタクリレート、ドデシルメタクリレート、オクタデシルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、フェニルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、グリシジルメタクリレート等のメタクリル酸エステル類、及び酢酸ビニル等のビニルエステル類;アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のビニルシアン化合物類;塩化ビニリデン、塩化ビニル等のハロゲン化単量体類;スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、4−t−ブチルスチレン、クロルスチレン、ビニルアニソール、ビニルナフタレン等の芳香族ビニル単量体類;エチレン、プロピレン等のオレフィン類;ブタジエン、クロロプレン等のジエン類;ビニルエーテル、ビニルケトン、ビニルピロリドン等のビニル単量体類;アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、フマール酸、マレイン酸等の不飽和カルボン酸類;アクリルアミド、メタクリルアミド、N,N’−ジメチルアクリルアミド等のアクリルアミド類;2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシプロピルアクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、2−ヒドロキシプロピルメタクリレート等の水酸基含有単量体類等が挙げられ、これらを単独または二種以上混合して使用することができる。 Examples of unsaturated monomers include acrylic acid ester monomers, methacrylic acid ester monomers, aromatic vinyl monomers, vinyl ester monomers, vinyl cyanide compounds generally used in emulsion polymerization. Examples include monomers, halogenated monomers, olefin monomers, and diene monomers. Furthermore, specific examples include methyl acrylate, ethyl acrylate, isopropyl acrylate, n-butyl acrylate, isobutyl acrylate, n-amyl acrylate, isoamyl acrylate, n-hexyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, octyl acrylate, decyl acrylate. Acrylic acid esters such as dodecyl acrylate, octadecyl acrylate, cyclohexyl acrylate, phenyl acrylate, benzyl acrylate, glycidyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl methacrylate, isopropyl methacrylate, n-butyl methacrylate, isobutyl methacrylate, n-amyl methacrylate, isoamyl Methacrylate, n-hexyl methacrylate, 2-ethyl Hexyl methacrylate, octyl methacrylate, decyl methacrylate, dodecyl methacrylate, octadecyl methacrylate, cyclohexyl methacrylate, methacrylic esters such as phenyl methacrylate, benzyl methacrylate, glycidyl methacrylate, and vinyl esters such as vinyl acetate; vinyl such as acrylonitrile and methacrylonitrile Cyanides; halogenated monomers such as vinylidene chloride and vinyl chloride; simple aromatic vinyl such as styrene, α-methylstyrene, vinyltoluene, 4-t-butylstyrene, chlorostyrene, vinylanisole, vinylnaphthalene Olefins such as ethylene and propylene; dienes such as butadiene and chloroprene; vinyl ether, vinyl ketone, vinyl pyrrolide Vinyl monomers such as ethylene; unsaturated carboxylic acids such as acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, fumaric acid and maleic acid; acrylamides such as acrylamide, methacrylamide and N, N′-dimethylacrylamide; 2-hydroxy Examples thereof include hydroxyl group-containing monomers such as ethyl acrylate, 2-hydroxypropyl acrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate and 2-hydroxypropyl methacrylate, and these can be used alone or in combination of two or more.
また、重合可能な二重結合を二つ以上有する架橋性単量体も使用することができる。重合可能な二重結合を二つ以上有する架橋性単量体の例としては、ポリエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、1,3−ブチレングリコールジアクリレート、1,4−ブチレングリコールジアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、1,9−ノナンジオールジアクリレート、ポリプロピレングリコールジアクリレート、2,2’−ビス(4−アクリロキシプロピロキシフェニル)プロパン、2,2’−ビス(4−アクリロキシジエトキシフェニル)プロパン等のジアクリレート化合物、トリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロールエタントリアクリレート、テトラメチロールメタントリアクリレート等のトリアクリレート化合物、ジトリメチロールテトラアクリレート、テトラメチロールメタンテトラアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート等のテトラアクリレート化合物、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート等のヘキサアクリレート化合物、エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレート、1,3−ブチレングリコールジメタクリレート、1,4−ブチレングリコールジメタクリレート、1,6−ヘキサンジオールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、ジプロピレングリコールジメタクリレート、ポリプロピレングリコールジメタクリレート、ポリブチレングリコールジメタクリレート、2,2’−ビス(4−メタクリロキシジエトキシフェニル)プロパン等のジメタクリレート化合物、トリメチロールプロパントリメタクリレート、トリメチロールエタントリメタクリレート等のトリメタクリレート化合物、メチレンビスアクリルアミド、ジビニルベンゼン等が挙げられ、これらを単独または二種以上混合して使用することができる。 A crosslinkable monomer having two or more polymerizable double bonds can also be used. Examples of the crosslinkable monomer having two or more polymerizable double bonds include polyethylene glycol diacrylate, triethylene glycol diacrylate, 1,3-butylene glycol diacrylate, 1,4-butylene glycol diacrylate, 1,6-hexanediol diacrylate, neopentyl glycol diacrylate, 1,9-nonanediol diacrylate, polypropylene glycol diacrylate, 2,2′-bis (4-acryloxypropyloxyphenyl) propane, 2,2 ′ -Diacrylate compounds such as bis (4-acryloxydiethoxyphenyl) propane, triacrylate compounds such as trimethylolpropane triacrylate, trimethylolethane triacrylate, tetramethylolmethane triacrylate , Tetraacrylate compounds such as ditrimethylol tetraacrylate, tetramethylol methane tetraacrylate, pentaerythritol tetraacrylate, hexaacrylate compounds such as dipentaerythritol hexaacrylate, ethylene glycol dimethacrylate, diethylene glycol dimethacrylate, triethylene glycol dimethacrylate, polyethylene glycol Dimethacrylate, 1,3-butylene glycol dimethacrylate, 1,4-butylene glycol dimethacrylate, 1,6-hexanediol dimethacrylate, neopentyl glycol dimethacrylate, dipropylene glycol dimethacrylate, polypropylene glycol dimethacrylate, polybutylene glycol Dimethacrylate, , 2′-bis (4-methacryloxydiethoxyphenyl) propane and other dimethacrylate compounds, trimethylolpropane trimethacrylate, trimethylolethane trimethacrylate and other trimethacrylate compounds, methylenebisacrylamide, divinylbenzene and the like. Can be used alone or in admixture of two or more.
また、乳化重合の際に使用される重合開始剤及び界面活性剤の他に、連鎖移動剤、さらには中和剤等も常法に準じて使用してよい。特に中和剤としては、アンモニア、無機アルカリの水酸化物、例えば、水酸化ナトリウムや水酸化カリウム等が好ましい。 In addition to the polymerization initiator and surfactant used in emulsion polymerization, a chain transfer agent, further a neutralizing agent, and the like may be used according to a conventional method. In particular, ammonia and inorganic alkali hydroxides such as sodium hydroxide and potassium hydroxide are preferred as the neutralizing agent.
本実施形態において、樹脂エマルジョンの含有量は、本実施形態のブラックインク組成物の全量を基準(100重量%)としたときに、1〜10重量%であることが好ましく、0.5〜7重量%であることがより好ましく、1〜6重量%であることが更に好ましい。 In the present embodiment, the content of the resin emulsion is preferably 1 to 10% by weight, based on the total amount of the black ink composition of the present embodiment (100% by weight), and preferably 0.5 to 7%. More preferably, it is 1 weight%, and it is still more preferable that it is 1 to 6 weight%.
樹脂エマルジョンの含有量の好適範囲は、ブラックインク組成物のインクジェット適正物性値、信頼性(目詰まりや吐出安定性等)の観点から上限値を規定し、本発明の効果(高OD値、定着性等)をより有効に得る観点から下限値を規定したものである。 The preferred range for the content of the resin emulsion is to define an upper limit value from the viewpoint of the proper ink jet physical properties and reliability (clogging, ejection stability, etc.) of the black ink composition, and the effects of the present invention (high OD value, fixing) The lower limit is specified from the viewpoint of more effectively obtaining the property.
樹脂エマルジョンは、ブラックインク組成物中における分散安定性の観点から、その平均粒子径が30〜175nm、特に30〜120nmであることが好ましい。 The resin emulsion preferably has an average particle size of 30 to 175 nm, particularly 30 to 120 nm, from the viewpoint of dispersion stability in the black ink composition.
また、樹脂エマルジョンの樹脂粒子としては、単相構造及び複相構造(コアシェル型)の何れのものも使用できる。 Moreover, as a resin particle of a resin emulsion, any of a single phase structure and a multiphase structure (core shell type) can be used.
本実施形態において、「樹脂粒子」とは、水に不溶性の樹脂が主として水からなる分散媒中に粒子状に分散しているもの、あるいは水に不溶性の樹脂を主として水からなる分散媒中に粒子状に分散させたもの、更にはその乾燥物をも包含したものを意味する。 In this embodiment, the “resin particles” are those in which a water-insoluble resin is dispersed in a particle form in a dispersion medium mainly composed of water, or a water-insoluble resin is mainly dispersed in a dispersion medium mainly composed of water. It means what is dispersed in the form of particles, and further includes the dried product.
また、本実施形態において、「樹脂エマルジョン」というときは、ディスパージョン、ラテックス、サスペンジョンと呼ばれる固/液の分散体をも包含したものを意味するものとする。 In the present embodiment, the term “resin emulsion” means a solid / liquid dispersion called dispersion, latex, or suspension.
また、樹脂エマルジョンは、カーボンブラックの分散安定性向上の観点から、アニオン性であることが好ましい。尚、同様の観点から、表面がカチオン性の顔料(例えば、表面処理によりカチオン基で分散させたもの)を用いる場合は、エマルジョンはカチオン性であることが好ましい。 The resin emulsion is preferably anionic from the viewpoint of improving the dispersion stability of carbon black. From the same point of view, when a pigment having a cationic surface (for example, one dispersed with a cationic group by surface treatment) is used, the emulsion is preferably cationic.
本実施形態においては、顔料としてのカーボンブラックが顔料分散液中で沈降するのを防止する観点から、顔料分散液中の樹脂エマルジョンの体積平均粒径/カーボンブラックの50%体積平均粒径の値が0.7以下であり、0.2〜0.6であることが好ましく、0.3〜0.6であることがより好ましい。顔料分散液中の樹脂エマルジョンの体積平均粒径/カーボンブラックの50%体積平均粒径の値が0.7を超える場合、樹脂エマルジョンと顔料との何らかの相互作用により顔料の沈降率が高くなるという問題がある。 In the present embodiment, from the viewpoint of preventing the carbon black as a pigment from settling in the pigment dispersion, the value of the volume average particle diameter of the resin emulsion in the pigment dispersion / the value of 50% volume average particle diameter of the carbon black. Is 0.7 or less, preferably 0.2 to 0.6, and more preferably 0.3 to 0.6. When the volume average particle diameter of the resin emulsion in the pigment dispersion / the 50% volume average particle diameter of the carbon black exceeds 0.7, the precipitation rate of the pigment increases due to some interaction between the resin emulsion and the pigment. There's a problem.
なお、上記の値は、樹脂エマルジョンの体積平均粒径が30〜175nm、カーボンブラックの50%体積平均粒径が100〜250nmであるときの値とする。 In addition, said value shall be a value when the volume average particle diameter of resin emulsion is 30-175 nm and the 50% volume average particle diameter of carbon black is 100-250 nm.
[その他のインク成分]
本実施形態におけるブラックインク組成物は、水を主溶媒とすることが好ましい。水は、イオン交換水、限外濾過水、逆浸透水、蒸留水等の純水、または超純水を用いることができる。また、紫外線照射、または過酸化水素添加などにより滅菌した水を用いることにより、ブラックインク組成物を長期保存する場合にカビやバクテリアの発生を防止することができるので好適である。
[Other ink components]
The black ink composition in the present embodiment preferably uses water as a main solvent. As the water, pure water such as ion exchange water, ultrafiltration water, reverse osmosis water, distilled water, or ultrapure water can be used. In addition, the use of water sterilized by ultraviolet irradiation or addition of hydrogen peroxide is preferable because the generation of mold and bacteria can be prevented when the black ink composition is stored for a long period of time.
本実施形態の好ましい態様においては、ブラックインク組成物は、前記した顔料分散液を含んでなるものであって、記録媒体へのブラックインク組成物の塗布量が1mg/cm2であるとき、インク組成物の浸透時間が1秒未満であるような浸透性を有するものであることが好ましい。 In a preferred aspect of this embodiment, the black ink composition comprises the above-described pigment dispersion, and when the amount of the black ink composition applied to the recording medium is 1 mg / cm 2 , It is preferable that the composition has permeability so that the penetration time of the composition is less than 1 second.
ここで、塗布量が1mg/cm2であるときの浸透時間が1秒未満であるような浸透性とは、具体的には、例えば360dpi(ドット/インチ)×360dpiの面積に50ngのインク組成物を普通紙に塗布した場合に、印刷面を触ってもインク組成物で汚れなくなるまでの時間が1秒未満である場合をいう。このとき、普通紙としては、中性普通紙、例えばゼロックス−P(商品名、富士ゼロックス株式会社製)を用いる。 Here, the permeability that the penetration time is less than 1 second when the coating amount is 1 mg / cm 2 is specifically, for example, an ink composition of 50 ng in an area of 360 dpi (dots / inch) × 360 dpi. When an object is applied to plain paper, the time until the ink composition is not soiled by touching the printed surface is less than 1 second. At this time, neutral plain paper such as Xerox-P (trade name, manufactured by Fuji Xerox Co., Ltd.) is used as the plain paper.
このようなブラックインク組成物の浸透性は、水溶液の表面張力を低下させる水溶性有機溶剤もしくは界面活性剤のような浸透促進剤を添加することによって、記録媒体への濡れ性を向上することにより得ることができる。 The penetrability of such a black ink composition is improved by improving the wettability to a recording medium by adding a penetration accelerator such as a water-soluble organic solvent or a surfactant that lowers the surface tension of the aqueous solution. Obtainable.
このような水溶性有機溶剤としては、例えば、エタノール、プロパノール等の低級アルコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル等のセロソルブ類、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等のカルビトール類、および、1,2−ヘキサンジオ−ル、1,2−オクタンジオール等の1,2−アルキルジオール類が挙げられる。 Examples of such water-soluble organic solvents include lower alcohols such as ethanol and propanol, cellosolves such as ethylene glycol monomethyl ether and ethylene glycol monoethyl ether, carbitols such as diethylene glycol monomethyl ether and diethylene glycol monoethyl ether, and 1,2-alkyldiols such as 1,2-hexanediol and 1,2-octanediol.
本実施形態の更に好ましい態様においては、浸透促進剤として使用される水溶性有機溶剤としては、グリコールブチルエーテル系の水溶性有機溶剤がより好ましい。このようなグリコールブチルエーテル系の水溶性有機溶剤としては、例えば、エチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、ジエチレングリコール−n−ブチルエーテル、およびトリエチレングリコール−n−ブチルエーテル等が挙げられる。 In a further preferred aspect of the present embodiment, the water-soluble organic solvent used as the penetration enhancer is more preferably a glycol butyl ether-based water-soluble organic solvent. Examples of such a water-soluble organic solvent based on glycol butyl ether include ethylene glycol mono-n-butyl ether, diethylene glycol-n-butyl ether, and triethylene glycol-n-butyl ether.
前記のような界面活性剤としては、例えば、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、および両イオン性界面活性剤等が挙げられる。 Examples of the surfactant include anionic surfactants such as fatty acid salts and alkyl sulfate esters, nonionic surfactants such as polyoxyethylene alkyl ether and polyoxyethylene phenyl ether, and cationic surfactants. Agents, amphoteric surfactants, and the like.
より好ましい界面活性剤としては、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フェニルエーテル等のノニオン性界面活性剤が挙げられる。これらはイオン性の界面活性剤に比較してインクの発泡を低減できる点から有利である。このようなノニオン性界面活性剤の具体例としては、ニッサンノニオンK−211、K−220、P−213、E−215、E−220、S−215、S−220、HS−220、NS−212、およびNS−220(以上いずれも商品名、日本油脂社製)等が挙げられる。さらに好ましい界面活性剤の例としては、ノニオン性界面活性剤の中で、サーフィノール61、82、104、440、465、485(以上いずれも商品名、エア・プロダクツ・アンド・ケミカルズ社製)等のアセチレングリコール系界面活性剤が挙げられる。これらを、インク組成物に添加すると、発泡がほとんど生じなくなるため、インク組成物をインクジェット記録方法において使用する場合には特に好適である。 More preferable surfactants include nonionic surfactants such as polyoxyethylene alkyl ether and polyoxyethylene phenyl ether. These are advantageous in that the foaming of the ink can be reduced as compared with the ionic surfactant. Specific examples of such nonionic surfactants include Nissan Nonion K-211, K-220, P-213, E-215, E-220, S-215, S-220, HS-220, NS- 212 and NS-220 (all of which are trade names, manufactured by NOF Corporation) and the like. Examples of more preferable surfactants include Surfinol 61, 82, 104, 440, 465, and 485 (all are trade names, manufactured by Air Products and Chemicals) among nonionic surfactants, and the like. And acetylene glycol surfactants. When these are added to the ink composition, foaming hardly occurs, so that the ink composition is particularly suitable for use in the ink jet recording method.
本実施形態においては、浸透促進剤として、前記したような水溶性有機溶剤もしくは界面活性剤を単独で、またはそれらを併用して使用することによって、ブラックインク組成物の表面張力を、40mN/m未満、好ましくは35mN/m未満に調整することが望ましい。 In this embodiment, the surface tension of the black ink composition is set to 40 mN / m by using the water-soluble organic solvent or surfactant as described above alone or in combination as a penetration accelerator. It is desirable to adjust to less than, preferably less than 35 mN / m.
本実施形態によるブラックインク組成物は、インクジェット記録方法に用いた場合に、インクを吐出するノズルの先端のインク乾燥防止を目的として、保湿剤をさらに含んでなることができる。 When used in the inkjet recording method, the black ink composition according to the present embodiment can further include a humectant for the purpose of preventing ink drying at the tip of the nozzle that ejects the ink.
このような保湿剤は、通常、水溶性かつ吸湿性の高い材料から選択される。具体的には、例えば、グリセリン、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、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,2,6−ヘキサントリオール、ペンタエリスリトール等のポリオール類、2−ピロリドン、N−メチル−2−ピロリドン、ε−カプロラクタム等のラクタム類、尿素、チオ尿素、エチレン尿素、1,3−ジメチルイミダゾリジノン類等の尿素類、マルチトール、ソルビトール、グルコノラクトン、マルトース等の糖類が挙げられる。 Such a humectant is usually selected from water-soluble and highly hygroscopic materials. Specifically, for example, glycerin, ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, polyethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol, polypropylene glycol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 1,5-pentane Diols, 1,6-hexanediol, 1,2,6-hexanetriol, polyols such as pentaerythritol, lactams such as 2-pyrrolidone, N-methyl-2-pyrrolidone, and ε-caprolactam, urea, thiourea, Examples include ureas such as ethylene urea and 1,3-dimethylimidazolidinone, and sugars such as maltitol, sorbitol, gluconolactone, and maltose.
これらの保湿剤は、他のインク添加剤と併用することによって、ブラックインク組成物の粘度を25℃で25mPa・s以下になるような量で本実施形態のブラックインク組成物に添加することができる。 These humectants can be added to the black ink composition of the present embodiment in an amount such that the viscosity of the black ink composition is 25 mPa · s or less at 25 ° C. when used in combination with other ink additives. it can.
本実施形態によるブラックインク組成物には、必要に応じて、定着剤、pH調整剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、防腐剤および防かび剤等をさらに添加することができる。 If necessary, the black ink composition according to the present embodiment may further contain a fixing agent, a pH adjuster, an antioxidant, an ultraviolet absorber, a preservative, an antifungal agent, and the like.
定着剤としては、水溶性の樹脂類を用いることができる。そのような定着剤としては、例えば、水溶性ロジン類、アルギン酸類、ポリビニルアルコール、ヒドロキシプロピルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、メチルセルロース、スチレン−アクリル酸樹脂、スチレン−アクリル酸−アクリル酸エステル樹脂、スチレン−マレイン酸樹脂、スチレン−マレイン酸半エステル樹脂、アクリル酸−アクリル酸エステル樹脂、イソブチレン−マレイン酸樹脂、ロジン変性マレイン酸樹脂、ポリビニルピロリドン、アラビアゴムスターチ、ポリアリルアミン、ポリビニルアミン、ポリエチレンイミンなどが挙げられる。 As the fixing agent, water-soluble resins can be used. Examples of such a fixing agent include water-soluble rosins, alginic acids, polyvinyl alcohol, hydroxypropylcellulose, carboxymethylcellulose, hydroxyethylcellulose, methylcellulose, styrene-acrylic acid resin, styrene-acrylic acid-acrylic acid ester resin, and styrene. -Maleic acid resin, styrene-maleic acid half ester resin, acrylic acid-acrylic acid ester resin, isobutylene-maleic acid resin, rosin modified maleic acid resin, polyvinylpyrrolidone, gum arabic starch, polyallylamine, polyvinylamine, polyethyleneimine, etc. Can be mentioned.
pH調整剤としては、例えば、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、トリエタノールアミン、ジエタノールアミンなどのアルカリ金属の水酸化物あるいはアミン類が挙げられる。 Examples of the pH adjuster include alkali metal hydroxides or amines such as lithium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide, triethanolamine, and diethanolamine.
酸化防止剤および紫外線吸収剤としては、例えば、アロハネート、メチルアロハネートなどのアロハネート類、ビウレット、ジメチルビウレット、テトラメチルビウレットなどのビウレット類など、L−アスコルビン酸およびその塩等、チバガイギー社製のTinuvin328、900、1130、384、292、123、144、622、770、292、Irgacor252、153、Irganox1010、1076、1035、MD1024、またはランタニドの酸化物等が挙げられる。 Antioxidants and ultraviolet absorbers include, for example, allophanates such as allophanate and methyl allophanate, biurets such as biuret, dimethylbiuret and tetramethylbiuret, L-ascorbic acid and its salts, etc., Tinuvin 328 manufactured by Ciba Geigy 900, 1130, 384, 292, 123, 144, 622, 770, 292, Irgacor 252, 153, Irganox 1010, 1076, 1035, MD1024, or an oxide of lanthanide.
防腐剤および防かび剤としては、例えば、安息香酸ナトリウム、ペンタクロロフェノールナトリウム、2−ピリジンチオール−1−オキサイドナトリウム、ソルビン酸ナトリウム、デヒドロ酢酸ナトリウム、1,2−ジベンジソチアゾリン−3−オン(ICI社のプロキセルCRL、プロキセルBDN、プロキセルGXL、プロキセルXL−2、プロキセルTN)などが挙げられる。 Examples of antiseptics and fungicides include sodium benzoate, sodium pentachlorophenol, sodium 2-pyridinethiol-1-oxide, sodium sorbate, sodium dehydroacetate, 1,2-dibenzisothiazoline-3-one (Proxel CRL, Proxel BDN, Proxel GXL, Proxel XL-2, Proxel TN from ICI) and the like.
本実施形態のインク組成物は、従来公知の装置、例えばボールミル、サンドミル、アトライター、バスケットミル、ロールミル等を使用して、従来のインク組成物と同様に調製することができる。調製に際しては、ノズルの目詰まり防止の観点から粗大粒子を除去することが好ましい。粗大粒子の除去は、例えば前記各成分を混合して得られたインクをメンブランフィルターやメッシュフィルター等のフィルターを用いて濾過し、好ましくは10μm以上、より好ましくは5μm以上の粒子を除去することにより行われる。 The ink composition of the present embodiment can be prepared in the same manner as the conventional ink composition using a conventionally known apparatus such as a ball mill, a sand mill, an attritor, a basket mill, a roll mill, or the like. In the preparation, it is preferable to remove coarse particles from the viewpoint of preventing nozzle clogging. The coarse particles are removed by, for example, filtering the ink obtained by mixing the above components using a filter such as a membrane filter or a mesh filter, and removing particles of preferably 10 μm or more, more preferably 5 μm or more. Done.
[記録方法]
本実施形態におけるブラックインク組成物は、インク組成物を用いた記録方法に用いられる。インク組成物を用いた記録方法とは、例えば、インクジェット記録方法、ペン等による筆記具による記録方法、その他各種の印字方法が挙げられる。したがって、本実施形態によるブラックインク組成物は、例えば水性ペンなどの筆記具類、インクジェット記録方法、印刷、スタンプなどの用途に好ましく用いることができる。
[Recording method]
The black ink composition in the present embodiment is used in a recording method using the ink composition. Examples of the recording method using the ink composition include an ink jet recording method, a recording method using a writing instrument such as a pen, and other various printing methods. Therefore, the black ink composition according to the present embodiment can be preferably used for applications such as writing instruments such as a water-based pen, an ink jet recording method, printing, and a stamp.
本実施形態の別の態様によれば、本実施形態のブラックインク組成物の液滴を吐出し記録媒体に付着させて印字を行うインクジェット記録方法が提供される。本実施形態によるインクジェット記録方法としては、ブラックインク組成物を微細なノズルより液滴として吐出して、その液滴を記録媒体に付着させる方法であればいかなる方法も使用することができる。そのような方法の具体例としては、種々の態様の方法が知られている。 According to another aspect of the present embodiment, there is provided an ink jet recording method for performing printing by discharging droplets of the black ink composition of the present embodiment and attaching the droplets to a recording medium. As the ink jet recording method according to the present embodiment, any method can be used as long as the black ink composition is ejected as droplets from a fine nozzle and the droplets are attached to a recording medium. As specific examples of such a method, methods of various modes are known.
そのような方法の一例としては、例えば、静電吸引方式が挙げられる。この方式では、ノズルとノズルの前方に置いた加速電極の間に強電界を印可し、ノズルからインクを液滴状で連続的に噴射させ、インク滴が偏向電極間を飛翔する間に印刷情報信号を偏向電極に与えて記録する。また、この方法においては必要に応じて、インク滴を偏向させることなく印刷情報信号に対応して噴射させてもよい。 An example of such a method is an electrostatic suction method. In this method, a strong electric field is applied between the nozzle and the acceleration electrode placed in front of the nozzle, ink is continuously ejected in the form of droplets from the nozzle, and printing information is printed while the ink droplets fly between the deflection electrodes. A signal is applied to the deflection electrode and recorded. In this method, if necessary, ink droplets may be ejected in response to a print information signal without being deflected.
他の態様としては、小型ポンプでインク液に圧力を加え、ノズルを水晶振動子等で機械的に振動させることにより、強制的にインク滴を噴射させる方法がある。この方法では、噴射したインク滴は噴射と同時に帯電させ、インク滴が偏向電極間を飛翔する間に印刷情報信号を偏向電極に与えて記録する。 As another aspect, there is a method of forcibly ejecting ink droplets by applying pressure to the ink liquid with a small pump and mechanically vibrating the nozzle with a crystal resonator or the like. In this method, the ejected ink droplet is charged simultaneously with the ejection, and a printing information signal is applied to the deflection electrode and recorded while the ink droplet flies between the deflection electrodes.
別の態様としては、圧電素子を用いる方法が挙げられる。この方法では、インク液に圧電素子で圧力と印刷情報信号を同時に加え、インク滴を噴射させ、記録を行う。 Another embodiment includes a method using a piezoelectric element. In this method, pressure and a print information signal are simultaneously applied to ink liquid by a piezoelectric element, and ink droplets are ejected to perform recording.
さらに別の態様としては、熱エネルギーの作用によりインク液を急激に体積膨張させる方法がある。この方法では、インク液を印刷情報信号に従って微小電極で加熱発泡させ、インク滴を噴射させ、記録を行う。 As yet another aspect, there is a method in which the volume of ink is rapidly expanded by the action of thermal energy. In this method, ink is heated and foamed with a microelectrode in accordance with a print information signal, ink droplets are ejected, and recording is performed.
記録媒体としては、特に制限はなく、例えば、普通紙、インクジェット専用紙、プラスチック、フィルム、金属等の種々の記録媒体を用いることができる。 The recording medium is not particularly limited, and various recording media such as plain paper, ink jet exclusive paper, plastic, film, metal and the like can be used.
[記録物]
更に、本実施形態によれば、これらの記録方法により記録された記録物も提供される。この記録物は、少なくとも上記ブラックインク組成物の液滴を吐出し、該液滴を記録媒体に付着して記録が行われたものである。上記記録方法により記録された記録物は、上記ブラックインク組成物を用いて記録が行われたため、OD値が高く、十分な定着性を有している。記録媒体の具体例としては、上記に示した記録媒体を用いることが可能である。
[Recordings]
Furthermore, according to this embodiment, the recorded matter recorded by these recording methods is also provided. This recorded matter was recorded by discharging at least droplets of the black ink composition and attaching the droplets to a recording medium. Since the recorded matter recorded by the above recording method was recorded using the black ink composition, it has a high OD value and sufficient fixability. As a specific example of the recording medium, the recording medium described above can be used.
(顔料分散液Aの調製)
ファーネス法で調製した一次粒子径=17nm、BET比表面積(表1中、「BET」と表記する)=215m2/g、DBP吸油量(表1中、「DBP」と表記する)=210mL/100g、BET比表面積/DBP吸油量(表1中、「BET/DBP」と表記する)=1.02のカーボンブラック原末500gを、イオン交換水3750gに加え、ディゾルバーで攪拌し50℃まで昇温した。その後、直径0.8mmのジルコニアビーズを用いたサンドミルにより、粉砕しながら次亜塩素酸ナトリウム6600g(有効塩素濃度=12%)の水溶液を50〜60℃で3.5時間かけて滴下し、引き続きサンドミルにより30分間粉砕し続け、カーボンブラックが含まれている反応液を得た。この反応液を400メッシュ金網で濾過し、ジルコニアビーズ並びに未反応カーボンブラックと反応液とを分別した。分別して得た反応液にKOH 5%水溶液を加えpH=7.5に調整した後、限外濾過膜で電導度が1.5mS/cmになるまで脱塩及び精製し、更にカーボンブラック濃度が17重量%になるまで濃縮した。この濃縮液を遠心分離機にかけ、粗大粒子を取り除き、0.6μmフィルターで濾過を行った。得た濾液にイオン交換水を加え、カーボンブラックを濃度13重量%になるまで希釈し、顔料分散液Aを得た。
(Preparation of pigment dispersion A)
Primary particle size prepared by furnace method = 17 nm, BET specific surface area (indicated as “BET” in Table 1) = 215 m 2 / g, DBP oil absorption (indicated as “DBP” in Table 1) = 210 mL / 100 g, 500 g of BET specific surface area / DBP oil absorption (denoted as “BET / DBP” in Table 1) = 1.02 500 g of carbon black bulk powder is added to 3750 g of ion-exchanged water, stirred with a dissolver, and raised to 50 ° C. Warm up. Thereafter, an aqueous solution of 6600 g of sodium hypochlorite (effective chlorine concentration = 12%) was added dropwise at 50-60 ° C. over 3.5 hours while being pulverized by a sand mill using zirconia beads having a diameter of 0.8 mm. Crushing was continued for 30 minutes with a sand mill to obtain a reaction liquid containing carbon black. The reaction solution was filtered through a 400 mesh wire mesh to separate zirconia beads and unreacted carbon black from the reaction solution. The reaction solution obtained by fractionation was adjusted to pH = 7.5 by adding a 5% aqueous solution of KOH, and then desalted and purified with an ultrafiltration membrane until the conductivity reached 1.5 mS / cm. Concentrated to 17 wt%. The concentrated solution was centrifuged to remove coarse particles and filtered through a 0.6 μm filter. Ion exchange water was added to the obtained filtrate, and carbon black was diluted to a concentration of 13% by weight to obtain pigment dispersion A.
この顔料分散液Aを2.31g精秤し、1000mLメスフラスコで希釈した分散体(カーボンブラック濃度に換算すると0.30g/L)を作製し、粒度分析計MICROTRAC9340−UPA(マイクロトラック社製)を用いて50%体積平均粒径を測定したところ、240nmであった。 2.31 g of this pigment dispersion A was precisely weighed and a dispersion (0.30 g / L in terms of carbon black concentration) diluted with a 1000 mL volumetric flask was prepared, and a particle size analyzer MICROTRAC 9340-UPA (manufactured by Microtrac) When 50% volume average particle diameter was measured using, it was 240 nm.
(顔料分散液Bの調製)
ファーネス法で調製した一次粒子径=18nm、BET比表面積=185m2/g、DBP吸油量=200mL/100g、BET比表面積/DBP吸油量=0.93のカーボンブラック原末200gを、イオン交換水1500gに加え、ディゾルバーで攪拌しながら50℃まで昇温した。その後、次亜塩素酸ナトリウム2220g(有効塩素濃度12%)の水溶液を50〜60℃で3.5時間かけて滴下し、滴下終了直後に直径3mmのガラスビーズを加え、50℃で30分間撹拌し、カーボンブラックが含まれている反応液を得た。この反応液を400メッシュ金網で濾過し、ガラスビーズ及び未反応カーボンブラックと反応液とを分別した。分別して得た反応液にNaOH 5%水溶液を加えpH=7.5に調整した後、限外濾過膜で電導度が1.5mS/cmになるまで脱塩及び精製し、更にカーボンブラック濃度が17重量%になるまで濃縮した。この濃縮液を遠心分離機にかけ、粗大粒子を取り除き、0.6μmフィルターで濾過を行った。得た濾液にイオン交換水を加え、カーボンブラックを濃度13重量%になるまで希釈し、顔料分散液Bを得た。
(Preparation of pigment dispersion B)
Ion-exchanged water was added to 200 g of carbon black powder having a primary particle size of 18 nm, a BET specific surface area of 185 m 2 / g, a DBP oil absorption of 200 mL / 100 g, and a BET specific surface area / DBP oil absorption of 0.93 prepared by a furnace method. In addition to 1500 g, the temperature was raised to 50 ° C. while stirring with a dissolver. Thereafter, an aqueous solution of 2220 g of sodium hypochlorite (effective chlorine concentration: 12%) was dropped at 50-60 ° C. over 3.5 hours, and glass beads having a diameter of 3 mm were added immediately after the dropping, and the mixture was stirred at 50 ° C. for 30 minutes. As a result, a reaction liquid containing carbon black was obtained. The reaction solution was filtered through a 400 mesh wire mesh to separate the glass beads and unreacted carbon black from the reaction solution. The reaction solution obtained by fractionation was adjusted to pH = 7.5 by adding NaOH 5% aqueous solution, and then desalted and purified with an ultrafiltration membrane until the conductivity reached 1.5 mS / cm, and the carbon black concentration was further increased. Concentrated to 17 wt%. The concentrated solution was centrifuged to remove coarse particles and filtered through a 0.6 μm filter. Ion exchange water was added to the obtained filtrate, and carbon black was diluted to a concentration of 13% by weight to obtain pigment dispersion B.
この顔料分散液Bを2.31g精秤し、1000mLメスフラスコで希釈した分散体(カーボンブラック濃度に換算すると0.30g/L)を作製し、粒度分析計MICROTRAC9340−UPA(マイクロトラック社製)を用いて50%体積平均粒径を測定したところ、190nmであった。 2.31 g of this pigment dispersion B was precisely weighed and a dispersion (0.30 g / L in terms of carbon black concentration) diluted with a 1000 mL volumetric flask was prepared, and a particle size analyzer MICROTRAC 9340-UPA (manufactured by Microtrac) When 50% volume average particle diameter was measured using, it was 190 nm.
(顔料分散液Cの調製)
ファーネス法で調製した一次粒子径=16nm、BET比表面積=250m2/g、DBP吸油量=155mL/100g、BET比表面積/DBP吸油量=1.61のカーボンブラック原末200gを、イオン交換水1500gに加え、ディゾルバーで攪拌しながら50℃まで昇温した。その後、次亜塩素酸ナトリウム2220g(有効塩素濃度12%)の水溶液を50〜60℃で3.5時間かけて滴下し、滴下終了直後に直径3mmのガラスビーズを加え、50℃で30分間撹拌し、カーボンブラックが含まれている反応液を得た。この反応液を400メッシュ金網で濾過し、ガラスビーズ及び未反応カーボンブラックと反応液とを分別した。分別して得た反応液にNaOH 5%水溶液を加えpH=7.5に調整した後、限外濾過膜で電導度が1.5mS/cmになるまで脱塩及び精製し、更にカーボンブラック濃度が17重量%になるまで濃縮した。この濃縮液を遠心分離機にかけ、粗大粒子を取り除き、0.6μmフィルターで濾過を行った。得た濾液にイオン交換水を加え、カーボンブラックを濃度13重量%になるまで希釈し、顔料分散液Cを得た。
(Preparation of pigment dispersion C)
200 g of carbon black bulk powder prepared by the furnace method with a primary particle size = 16 nm, a BET specific surface area = 250 m 2 / g, a DBP oil absorption = 155 mL / 100 g, and a BET specific surface area / DBP oil absorption = 1.61 In addition to 1500 g, the temperature was raised to 50 ° C. while stirring with a dissolver. Thereafter, an aqueous solution of 2220 g of sodium hypochlorite (effective chlorine concentration: 12%) was dropped at 50-60 ° C. over 3.5 hours, and glass beads having a diameter of 3 mm were added immediately after the dropping, and the mixture was stirred at 50 ° C. for 30 minutes. As a result, a reaction liquid containing carbon black was obtained. The reaction solution was filtered through a 400 mesh wire mesh to separate the glass beads and unreacted carbon black from the reaction solution. The reaction solution obtained by fractionation was adjusted to pH = 7.5 by adding NaOH 5% aqueous solution, and then desalted and purified with an ultrafiltration membrane until the conductivity reached 1.5 mS / cm, and the carbon black concentration was further increased. Concentrated to 17 wt%. The concentrated solution was centrifuged to remove coarse particles and filtered through a 0.6 μm filter. Ion exchange water was added to the obtained filtrate, and carbon black was diluted to a concentration of 13% by weight to obtain pigment dispersion C.
この顔料分散液Cを2.31g精秤し、1000mLメスフラスコで希釈した分散体(カーボンブラック濃度に換算すると0.30g/L)を作製し、粒度分析計MICROTRAC9340−UPA(マイクロトラック社製)を用いて50%体積平均粒径を測定したところ、120nmであった。 2.31 g of this pigment dispersion C was precisely weighed and a dispersion (0.30 g / L in terms of carbon black concentration) diluted with a 1000 mL volumetric flask was prepared, and a particle size analyzer MICROTRAC 9340-UPA (manufactured by Microtrac) When the 50% volume average particle diameter was measured using, it was 120 nm.
(顔料分散液Dの調製)
チャネル法で調製した一次粒子径=20nm、BET比表面積=125m2/g、DBP吸油量=170mL/100g、BET比表面積/DBP吸油量=0.74のカーボンブラック原末500gを、イオン交換水3750gに加え、ディゾルバーで攪拌し50℃まで昇温した。その後、直径0.8mmのジルコニアビーズを用いたサンドミルにより、粉砕しながら次亜塩素酸ナトリウム6600g(有効塩素濃度=12%)の水溶液を50〜60℃で3.5時間かけて滴下し、引き続きサンドミルにより30分間粉砕し続け、カーボンブラックが含まれている反応液を得た。この反応液を400メッシュ金網で濾過し、ジルコニアビーズ並びに未反応カーボンブラックと反応液とを分別した。分別して得た反応液にKOH 5%水溶液を加えPH=7.5に調整した後、限外濾過膜で電導度が1.5mS/cmになるまで脱塩及び精製し、更にカーボンブラック濃度が17重量%になるまで濃縮した。この濃縮液を遠心分離機にかけ、粗大粒子を取り除き、0.6μmフィルターで濾過を行った。得た濾液にイオン交換水を加え、カーボンブラックを濃度13重量%になるまで希釈し、顔料分散液Dを得た。
(Preparation of pigment dispersion D)
500 g of carbon black bulk powder prepared by the channel method and having a primary particle size = 20 nm, BET specific surface area = 125 m 2 / g, DBP oil absorption = 170 mL / 100 g, BET specific surface area / DBP oil absorption = 0.74, In addition to 3750 g, the mixture was stirred with a dissolver and heated to 50 ° C. Thereafter, an aqueous solution of 6600 g of sodium hypochlorite (effective chlorine concentration = 12%) was added dropwise at 50-60 ° C. over 3.5 hours while being pulverized by a sand mill using zirconia beads having a diameter of 0.8 mm. Crushing was continued for 30 minutes with a sand mill to obtain a reaction liquid containing carbon black. The reaction solution was filtered through a 400 mesh wire mesh to separate zirconia beads and unreacted carbon black from the reaction solution. The reaction solution obtained by separation was adjusted to PH = 7.5 by adding 5% aqueous KOH solution, and then desalted and purified with an ultrafiltration membrane until the conductivity reached 1.5 mS / cm. Concentrated to 17 wt%. The concentrated solution was centrifuged to remove coarse particles and filtered through a 0.6 μm filter. Ion exchange water was added to the obtained filtrate, and carbon black was diluted to a concentration of 13% by weight to obtain pigment dispersion D.
この顔料分散液Dを2.31g精秤し、1000mLメスフラスコで希釈した分散体(カーボンブラック濃度に換算すると0.30g/L)を作成し、粒度分析計MICROTRAC9340−UPA(マイクロトラック社製)を用いて50%体積平均粒径を測定したところ、220nmであった。 2.31 g of this pigment dispersion D was precisely weighed and a dispersion (0.30 g / L in terms of carbon black concentration) diluted with a 1000 mL volumetric flask was prepared, and a particle size analyzer MICROTRAC 9340-UPA (manufactured by Microtrack) When the 50% volume average particle diameter was measured using, it was 220 nm.
(樹脂エマルジョンAの調製)
撹拌機、還流コンデンサー、滴下装置、及び温度計を備えた反応容器に、イオン交換水1000g及びラウリル硫酸ナトリウム2.5gを仕込み、撹拌下に窒素置換しながら70℃まで昇温した。内温を70℃に保ち、重合開始剤として過硫酸カリウム4gを添加し、溶解後、予めイオン交換水450g、ラウリル硫酸ナトリウム2gにアクリルアミド20gにスチレン300g、ブチルアクリレート640g、メタクリル酸30g、及びエチレングリコールジメタクリレート2gを撹拌下に加えて作製した乳化物を、反応溶液内に連続的に4時間かけて滴下した。滴下終了後、3時間の熟成を行った。得られた水性エマルジョンを常温まで冷却した後、イオン交換水とアンモニア水とを添加して固形分40重量%、pH8に調整した。
(Preparation of resin emulsion A)
A reaction vessel equipped with a stirrer, a reflux condenser, a dropping device, and a thermometer was charged with 1000 g of ion-exchanged water and 2.5 g of sodium lauryl sulfate, and the temperature was raised to 70 ° C. while purging with nitrogen under stirring. The internal temperature was kept at 70 ° C., 4 g of potassium persulfate was added as a polymerization initiator, and after dissolution, 450 g of ion exchange water, 2 g of sodium lauryl sulfate, 20 g of acrylamide, 300 g of styrene, 640 g of butyl acrylate, 30 g of methacrylic acid, and ethylene An emulsion prepared by adding 2 g of glycol dimethacrylate under stirring was continuously dropped into the reaction solution over 4 hours. After completion of the dropwise addition, aging was performed for 3 hours. The obtained aqueous emulsion was cooled to room temperature, and then ion-exchanged water and ammonia water were added to adjust the solid content to 40% by weight and pH 8.
得られた樹脂エマルジョンにおける樹脂粒子の体積平均粒径は80nmであり、ガラス転移温度(Tg)は−15℃であった。 The volume average particle diameter of the resin particles in the obtained resin emulsion was 80 nm, and the glass transition temperature (Tg) was −15 ° C.
(樹脂エマルジョンBの調製)
撹拌機、還流コンデンサー、滴下装置、及び温度計を備えた反応容器に、イオン交換水800g及びラウリル硫酸ナトリウム1gを仕込み、撹拌下に窒素置換しながら75℃まで昇温した。内温を75℃に保ち、重合開始剤として過硫酸カリウム6gを添加し、溶解後、予めイオン交換水450g、ラウリル硫酸ナトリウム2gにアクリルアミド20gにスチレン300g、ブチルアクリレート640g、メタクリル酸30g、及びエチレングリコールジメタクリレート2gを撹拌下に加えて作製した乳化物を、反応溶液内に連続的に4時間かけて滴下した。滴下終了後、3時間の熟成を行った。得られた水性エマルジョンを常温まで冷却した後、イオン交換水とアンモニア水とを添加して固形分40重量%、pH8に調整した。
(Preparation of resin emulsion B)
A reaction vessel equipped with a stirrer, a reflux condenser, a dropping device, and a thermometer was charged with 800 g of ion-exchanged water and 1 g of sodium lauryl sulfate, and the temperature was raised to 75 ° C. while purging with nitrogen under stirring. The internal temperature was kept at 75 ° C., 6 g of potassium persulfate was added as a polymerization initiator, and after dissolution, 450 g of ion exchange water, 2 g of sodium lauryl sulfate, 20 g of acrylamide, 300 g of styrene, 640 g of butyl acrylate, 30 g of methacrylic acid, and ethylene An emulsion prepared by adding 2 g of glycol dimethacrylate under stirring was continuously dropped into the reaction solution over 4 hours. After completion of the dropwise addition, aging was performed for 3 hours. The obtained aqueous emulsion was cooled to room temperature, and then ion-exchanged water and ammonia water were added to adjust the solid content to 40% by weight and pH 8.
得られた樹脂エマルジョンにおける樹脂粒子の体積平均粒径は130nmであり、ガラス転移温度(Tg)は−15℃であった。 The volume average particle diameter of the resin particles in the obtained resin emulsion was 130 nm, and the glass transition temperature (Tg) was −15 ° C.
(樹脂エマルジョンCの調製)
撹拌機、還流コンデンサー、滴下装置、及び温度計を備えた反応容器に、イオン交換水800g及びドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウム0.48gを仕込み、撹拌下に窒素置換しながら75℃まで昇温した。内温を75℃に保ち、重合開始剤として過硫酸カリウム5gを添加し、溶解後、予めイオン交換水450g、ラウリル硫酸ナトリウム2gにアクリルアミド20gにスチレン300g、ブチルアクリレート640g、メタクリル酸30g、及びエチレングリコールジメタクリレート2gを撹拌下に加えて作製した乳化物を、反応溶液内に連続的に4時間かけて滴下した。滴下終了後、3時間の熟成を行った。得られた水性エマルジョンを常温まで冷却した後、イオン交換水とアンモニア水とを添加して固形分40重量%、pH8に調整した。
(Preparation of resin emulsion C)
A reaction vessel equipped with a stirrer, a reflux condenser, a dropping device, and a thermometer was charged with 800 g of ion-exchanged water and 0.48 g of sodium dodecyl diphenyl ether disulfonate, and the temperature was raised to 75 ° C. while purging with nitrogen under stirring. The internal temperature is kept at 75 ° C., 5 g of potassium persulfate is added as a polymerization initiator, and after dissolution, 450 g of ion exchange water, 2 g of sodium lauryl sulfate, 20 g of acrylamide, 300 g of styrene, 640 g of butyl acrylate, 30 g of methacrylic acid, and ethylene An emulsion prepared by adding 2 g of glycol dimethacrylate under stirring was continuously dropped into the reaction solution over 4 hours. After completion of the dropwise addition, aging was performed for 3 hours. The obtained aqueous emulsion was cooled to room temperature, and then ion-exchanged water and ammonia water were added to adjust the solid content to 40% by weight and pH 8.
得られた樹脂エマルジョンにおける樹脂粒子の体積平均粒径は200nmであり、ガラス転移温度(Tg)は−15℃であった。 The volume average particle diameter of the resin particles in the obtained resin emulsion was 200 nm, and the glass transition temperature (Tg) was −15 ° C.
(樹脂エマルジョンDの調製)
撹拌機、還流コンデンサー、滴下装置、及び温度計を備えた反応容器に、イオン交換水900g及びラウリル硫酸ナトリウム1gを仕込み、撹拌下に窒素置換しながら70℃まで昇温した。内温を70℃に保ち、重合開始剤として過硫酸カリウム6gを添加し、溶解後、予めイオン交換水450g、ラウリル硫酸ナトリウム3gにアクリルアミド20gにスチレン615g、ブチルアクリレート295g、メタクリル酸30g、及びエチレングリコールジメタクリレート2gを撹拌機に加えて作製した乳化物を、反応溶液内に連続的に4時間かけて滴下した。滴下終了後、3時間の熟成を行った。得られた水性エマルジョンを常温まで冷却した後、イオン交換水とアンモニア水とを添加して固形分40重量%、pH8に調整した。
(Preparation of resin emulsion D)
A reaction vessel equipped with a stirrer, a reflux condenser, a dropping device, and a thermometer was charged with 900 g of ion-exchanged water and 1 g of sodium lauryl sulfate, and the temperature was raised to 70 ° C. while purging with nitrogen under stirring. The internal temperature was kept at 70 ° C., 6 g of potassium persulfate was added as a polymerization initiator, and after dissolution, 450 g of ion exchange water, 3 g of sodium lauryl sulfate, 20 g of acrylamide, 615 g of styrene, 295 g of butyl acrylate, 30 g of methacrylic acid, and ethylene An emulsion prepared by adding 2 g of glycol dimethacrylate to a stirrer was continuously dropped into the reaction solution over 4 hours. After completion of the dropwise addition, aging was performed for 3 hours. The obtained aqueous emulsion was cooled to room temperature, and then ion-exchanged water and ammonia water were added to adjust the solid content to 40% by weight and pH 8.
得られた樹脂エマルジョンにおける樹脂粒子の体積平均粒径は130nmであり、ガラス転移温度(Tg)は36℃であった。 The volume average particle diameter of the resin particles in the obtained resin emulsion was 130 nm, and the glass transition temperature (Tg) was 36 ° C.
(ブラックインク組成物の調製)
表3に示す各顔料分散液を8部(固形分換算)、各樹脂エマルジョンをそれぞれ3部(固形分換算)、グリセリン5部、2−ピロリドン5部、エタノール2部、オルフィンE1010(日信化学工業社製)1部、トリエチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル3部、1,2−ヘキサンジオール5部、プロキセルXL−2(AVECIA社製)0.3部、次いでpHが7.5になるようにトリエタノールアミンを加え、全量が100部になるように超純水を添加した。この混合液を室温にて2時間攪拌した後、ポリテトラフルオロエチレン製、孔径5μmのメンブランフィルター(ミリポア社製)により濾過して、インク1〜9(実施例1〜4及び比較例1〜5)のブラックインク組成物を得た。
(Preparation of black ink composition)
8 parts of each pigment dispersion shown in Table 3 (in terms of solid content), 3 parts of each resin emulsion (in terms of solid content), 5 parts of glycerin, 5 parts of 2-pyrrolidone, 2 parts of ethanol, Olphine E1010 (Nisshin Chemical) Kogyo Co., Ltd.) 1 part, triethylene glycol mono-n-butyl ether 3 parts, 1,2-hexanediol 5 parts, Proxel XL-2 (AVECIA) 0.3 part, and then the pH is 7.5. Triethanolamine was added to the solution, and ultrapure water was added so that the total amount was 100 parts. The mixture was stirred at room temperature for 2 hours, then filtered through a membrane filter (manufactured by Millipore) made of polytetrafluoroethylene and having a pore size of 5 μm, and inks 1 to 9 (Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 5). ) Black ink composition was obtained.
[試験例1]光学濃度値(OD値)の評価
調製した各ブラックインク組成物を、インクジェット記録装置PX−V700(セイコーエプソン社製)に充填し、100%べた印刷を行った。記録媒体は、中性普通紙としてゼロックスP、ゼロックス4024(以上、富士ゼロックス社製)、酸性普通紙としてEPP(セイコーエプソン社製)、再生紙としてゼロックスR(富士ゼロックス社製)の4種類を用い、記録物を得た。印刷後、各記録物を一般環境で1時間放置した後、グレタグ濃度計(グレタグマクベス社製)を用いてべた部分のOD値を測定した。そして、4種の記録物の平均値を求め、算出した平均OD値につき、以下の評価基準で光学濃度値(OD値)を評価した。結果を表3に示す。なお、顔料分散液の種類(A〜D)、樹脂エマルジョンの種類(A〜D)、樹脂エマルジョンの体積平均粒径/カーボンブラックの50%体積平均粒径(表3中、「EMφ/顔料φ」と表記する)の値も併せて示す。
A:OD値が1.35以上
B:OD値が1.30以上1.35未満
C:OD値が1.30未満
[Test Example 1] Evaluation of optical density value (OD value) Each of the prepared black ink compositions was filled in an ink jet recording apparatus PX-V700 (manufactured by Seiko Epson Corporation), and 100% solid printing was performed. There are four types of recording media: Xerox P as neutral plain paper, Xerox 4024 (manufactured by Fuji Xerox), EPP as acidic plain paper (manufactured by Seiko Epson), and Xerox R (made by Fuji Xerox) as recycled paper. Used to obtain a recorded material. After printing, each recorded matter was allowed to stand in a general environment for 1 hour, and then the OD value of the solid portion was measured using a Gretag densitometer (manufactured by Gretag Macbeth). And the average value of four types of recorded matter was calculated | required, and the optical density value (OD value) was evaluated by the following evaluation criteria about the calculated average OD value. The results are shown in Table 3. The types of pigment dispersions (A to D), the types of resin emulsions (A to D), the volume average particle size of the resin emulsion / 50% volume average particle size of carbon black (in Table 3, “EMφ / pigment φ” The value of “)” is also shown.
A: OD value is 1.35 or more B: OD value is 1.30 or more and less than 1.35 C: OD value is less than 1.30
[試験例2]定着性の評価
調製した各ブラックインク組成物を、インクジェット記録装置PX−V700(セイコーエプソン社製)に充填し、べた及び文字の含まれるパターンを印刷した。得られた記録物を24時間自然乾燥させた後、ゼブラ社製のイエロー水性蛍光ペンZEBRA PEN2(商標)を用いて、印刷文字を筆圧300g/15mm2で擦り、ペン先に付着した汚れの有無を目視で観察した。その結果を以下の基準に基づいて評価した。結果を表3に示す。
A:同一部分を2回擦っても全く汚れが生じない
B:1回の擦りまでは汚れが生じないが、2回の擦りでは汚れが生じる
C:1回の擦りで汚れが生じる
[Test Example 2] Evaluation of Fixability Each prepared black ink composition was filled into an ink jet recording apparatus PX-V700 (manufactured by Seiko Epson Corporation), and a pattern including solid and letters was printed. The obtained recorded matter was air-dried for 24 hours, and then the printed characters were rubbed at a writing pressure of 300 g / 15 mm 2 using a yellow aqueous fluorescent pen ZEBRA PEN2 (trademark) manufactured by Zebra Corporation. The presence or absence was visually observed. The results were evaluated based on the following criteria. The results are shown in Table 3.
A: No dirt is produced even if the same part is rubbed twice. B: No dirt is produced until one rubbing, but dirt is produced by two rubbing. C: Dirt is produced by one rubbing.
[試験例3]保存安定性の評価(1)
調製した各ブラックインク組成物30gを沈降管に封入し、11000Gの重力加速度で10分間遠心分離処理を行った。その上澄み液4gを精秤した後、1Lメスフラスコで希釈した。さらにこの希釈液を5mLホールピペットに計り取り、100mLメスフラスコで希釈した。この液の500nm波長における吸光度W1、及び遠心処理前のブラックインク組成物を同様に希釈したときの吸光度W0を測定し、下記計算式により沈降率Sを算出した。
沈降率S(%)=〔1−(吸光度W1)/(吸光度W0)〕×100
[Test Example 3] Evaluation of storage stability (1)
30 g of each prepared black ink composition was sealed in a settling tube and subjected to a centrifugal separation treatment at a gravitational acceleration of 11000 G for 10 minutes. After precisely weighing 4 g of the supernatant, it was diluted in a 1 L volumetric flask. Further, this diluted solution was measured into a 5 mL whole pipette and diluted with a 100 mL volumetric flask. The absorbance W1 at a wavelength of 500 nm of this liquid and the absorbance W0 when the black ink composition before centrifugal treatment was similarly diluted were measured, and the sedimentation rate S was calculated by the following formula.
Sedimentation rate S (%) = [1− (absorbance W1) / (absorbance W0)] × 100
そして、算出した沈降率S(%)につき、下記の評価基準に基づいてブラックインク組成物の保存安定性を評価した。結果を表3に示す。
A:20%未満
B:20%以上30%未満
C:30%以上
Then, the storage stability of the black ink composition was evaluated based on the following evaluation criteria for the calculated sedimentation rate S (%). The results are shown in Table 3.
A: Less than 20% B: 20% or more and less than 30% C: 30% or more
[試験例4]保存安定性の評価(2)
調製した各ブラックインク組成物をインクカートリッジに充填し、下記の条件で遠心処理した。
・回転半径:20cm
・遠心加速度:600r.p.m.
・遠心時間:15時間
・遠心方向:プリンタに装着する際の向きと同方向
[Test Example 4] Evaluation of storage stability (2)
Each prepared black ink composition was filled in an ink cartridge and centrifuged under the following conditions.
・ Rotating radius: 20cm
Centrifugal acceleration: 600 r. p. m.
-Centrifugal time: 15 hours-Centrifugal direction: the same direction as when attached to the printer
得られた遠心済みインクカートリッジを振倒することなく、インクジェット記録装置PX−V700(セイコーエプソン社製)に装着し、100%べた印刷を連続して行った。記録媒体は中性普通紙であるゼロックスP(富士ゼロックス社製)とし、印刷はカートリッジ内のインクが終了し、完全に印刷が不能になるまで行った。印刷後、記録物を一般環境で1時間放置した後、得られた印刷物の各ページにおけるOD値をグレタグ濃度計(グレタグマクベス社製)を用いて測定し、横軸に印刷ページ数、縦軸に測定OD値をプロットしたグラフを得た。そのグラフから最高/最低OD値を与えるページ数およびそのときのOD値を読み取り記録した。ここで得られたΔOD値(最高OD値−最低OD値)が、沈降によって1カートリッジ内で発生する最大のOD値変動である。そして、得られたΔOD値につき、下記の評価基準に基づいてブラックインク組成物の保存安定性を評価した。結果を表3に示す。
A:0.10未満
B:0.10以上0.15未満
C:0.15以上
The obtained centrifuged ink cartridge was mounted on an ink jet recording apparatus PX-V700 (manufactured by Seiko Epson Corporation) without shaking, and 100% solid printing was continuously performed. The recording medium was Xerox P (manufactured by Fuji Xerox Co., Ltd.), which is neutral plain paper, and printing was performed until the ink in the cartridge was completed and printing was completely impossible. After printing, the recorded material is allowed to stand for 1 hour in a general environment, and then the OD value of each page of the obtained printed material is measured using a Gretag densitometer (made by Gretag Macbeth Co., Ltd.). A graph in which the measured OD values were plotted was obtained. From the graph, the number of pages giving the highest / lowest OD value and the OD value at that time were read and recorded. The ΔOD value (maximum OD value−minimum OD value) obtained here is the maximum OD value fluctuation generated in one cartridge due to sedimentation. Then, with respect to the obtained ΔOD value, the storage stability of the black ink composition was evaluated based on the following evaluation criteria. The results are shown in Table 3.
A: Less than 0.10 B: 0.10 or more and less than 0.15 C: 0.15 or more
以上説明したように、本発明は、特定のパラメータを有するカーボンブラック及び樹脂エマルジョンを使用し、樹脂エマルジョンの体積平均粒径とカーボンブラックの50%体積平均粒径の値を特定することにより、高い光学濃度値(OD値)を有した記録物の十分な定着性を確保でき、且つ、インクの保存安定性にも優れ、安定した印字品質を確保することができる。
As described above, the present invention uses carbon black and resin emulsion having specific parameters, and by specifying the volume average particle size of the resin emulsion and the value of 50% volume average particle size of the carbon black, it is high. Sufficient fixability of a recorded matter having an optical density value (OD value) can be secured, and the storage stability of the ink is excellent, and stable printing quality can be secured.
Claims (7)
該カーボンブラックは、
一次粒子径が10〜30nmであり、
DBP吸油量が180〜250ml/100gであり、
BET比表面積(m2/g)/DBP吸油量(ml/100g)の値が0.3〜2.5であり、
分散液中の50%体積平均粒径が100〜250nmであり、
該樹脂エマルジョンは、
ガラス転移点(Tg)が0℃以下であり、
該樹脂エマルジョンの体積平均粒径/該カーボンブラックの50%体積平均粒径の値が、0.7以下である
ことを特徴とするブラックインク組成物。 A black ink composition comprising at least water, carbon black, and a resin emulsion,
The carbon black is
The primary particle size is 10-30 nm,
DBP oil absorption is 180-250ml / 100g,
The value of BET specific surface area (m 2 / g) / DBP oil absorption (ml / 100 g) is 0.3 to 2.5,
The 50% volume average particle size in the dispersion is 100-250 nm,
The resin emulsion is
The glass transition point (Tg) is 0 ° C. or lower,
The black ink composition, wherein a value of volume average particle diameter of the resin emulsion / 50% volume average particle diameter of the carbon black is 0.7 or less.
A recorded matter recorded by the recording method according to claim 5.
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