JP5174047B2 - インク組成物及びそれを用いた繊維の捺染方法 - Google Patents
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Description
近年になり、コンピュータの画像処理やプリントヘッド製造の技術的進歩によりインクジェットプリンタのプリント速度が大幅に向上されてきたこと、プリントデザインのデジタル化、プリント加工の多様化及び小ロット化が市場で要求されてきたこと等を背景に、インクジェット捺染の普及が進んでいる。
1)
少なくとも1種類の反応染料を色素として含有すると共に、水及び下記式(1)で表される平均分子量が340から2200の化合物を含有するインク組成物、
X1、X2、X3、及びX4はそれぞれ独立に水素原子又はメチル基を表し、
j、k、m、及びnは総和で4以上40以下の数を表す。]
2)
上記式(1)におけるX1、X2、X3、及びX4の全てが水素原子又はメチル基である上記1)に記載のインク組成物、
3)
上記式(1)におけるX1、X2、X3、及びX4の全てがメチル基である上記1)又は2)に記載のインク組成物、
4)
水溶性有機溶剤をさらに含有する上記1)乃至3)のいずれか一項に記載のインク組成物、
5)
インク組成物の総質量に対して0.1〜2質量%のpH調整剤をさらに含有する上記1)乃至4)のいずれか一項に記載のインク組成物、
6)
上記pH調整剤がトリス(ヒドロキシメチル)アミノメタンである上記5)に記載のインク組成物、
7)
上記反応染料がモノクロルトリアジン系の反応染料である上記1)乃至6)のいずれか一項に記載のインク組成物、
8)
25℃におけるインク組成物の粘度が3〜20mPa・sの範囲である上記1)乃至7)のいずれか一項に記載のインク組成物、
9)
インク組成物の粘度が8〜20mPa・sの範囲である上記8)に記載のインク組成物、
10)
上記1)乃至9)のいずれか一項に記載のインク組成物を、インクジェットプリンタを用いてセルロース系繊維に付与する工程と、該工程により付与したインク組成物中の染料を熱により上記セルロース系繊維に反応固着させる工程と、上記セルロース系繊維中に残存する未固着の染料を洗浄する工程とを含むセルロース系繊維の捺染方法、
11)
1種類以上の糊材、アルカリ性物質、及びヒドロトロピー剤を少なくとも含む水溶液を、インク組成物を付与する前の上記セルロース系繊維に含浸させる、繊維の前処理工程をさらに含む上記10)に記載のセルロース系繊維の捺染方法、
に関する。
X1乃至X4は、同一であっても異なっていてもよいが、同一であることが好ましい。また、X1乃至X4の全てが水素原子であるか、又はメチル基であるものがより好ましく、全てがメチル基であるものが特に好ましい。
式(1)で表される化合物が酸化プロピレンを付加重合して得られる化合物、すなわち式(1)においてX1乃至X4がいずれもメチル基で表される化合物である場合、k、j、m、及びnは、その総和でおよそ4以上24以下を表す。k、j、m、及びnのそれぞれの値は、これらが平均値であるため特定することは困難であるが、同じ程度の値であることが好ましい。具体的には、k、j、m、及びnのいずれもが1程度から6程度の範囲であるのがよい。この場合、上記式(1)で表される化合物の平均分子量は、通常340程度から2200程度であり、好ましくは380程度から2000程度であり、より好ましくは400程度から1600程度である。
上記式(1)で表される化合物が酸化エチレンを付加重合して得られる化合物、すなわち式(1)において、X1乃至X4がいずれも水素原子で表される化合物である場合、k、j、m、及びnは、その総和でおよそ6以上40以下を表す。k、j、m、及びnのそれぞれの値は、上記と同様に、同じ程度の値であることが好ましい。具体的には、k、j、m、及びnのいずれもが1.5程度から10程度の範囲であるのがよい。この場合、上記式(1)で表される化合物の平均分子量は、通常390程度から2200程度であり、好ましくは430程度から2200程度であり、より好ましくは450程度から2000程度である。
これらの具体例のうちでは、平均分子量がおよそ340〜2200、好ましくは400〜2000のものがよい。なお、該平均分子量はGPC(ゲル浸透クロマトグラフィー)で測定することが可能である。
この際の表面張力は、プレート法にて測定したときに通常20〜40mN/mの範囲が好ましい。より詳細には、使用するプリンタの吐出量、応答速度、インク液滴の飛行特性、該インクジェットヘッドの特性等を考慮し、適切な物性値に調整するのがよい。
水溶性有機溶剤としては、ノズルでの目詰まり防止等の目的で湿潤効果の高いものが好ましい。
水溶性有機溶剤の具体例としては、グリセリン、1,3−ペンタンジオール、1,5−ペンタンジオール等のアルコール性水酸基を2〜3個有するC2〜C6多価アルコール;エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコールポリエチレングリコール等のジ又はトリC2〜C3アルキレングリコール;ポリプロピレングリコール等のポリC2〜C3アルキレングリコール;2−ピロリドン、N−メチル−2−ピロリドン等のピロリドン類;等が挙げられる。これらの中ではプロピレングリコール及び2−ピロリドンが特に好ましい。
水溶性有機溶剤は、単独で使用しても併用してもよいが、併用するのが好ましい。
アニオン界面活性剤としては、アルキルスルホカルボン酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル酢酸塩、N−アシルアミノ酸又はその塩、N−アシルメチルタウリン塩、アルキル硫酸塩ポリオキシアルキルエーテル硫酸塩、アルキル硫酸塩ポリオキシエチレンアルキルエーテル燐酸塩、ロジン酸石鹸、ヒマシ油硫酸エステル塩、ラウリルアルコール硫酸エステル塩、アルキルフェノール型燐酸エステル、アルキル型燐酸エステル、アルキルアリールスルホン酸塩、ジエチルスルホ琥珀酸塩、ジエチルヘキルシルスルホ琥珀酸塩、ジオクチルスルホ琥珀酸塩等が挙げられる。
カチオン界面活性剤としては、2−ビニルピリジン誘導体、ポリ4−ビニルピリジン誘導体等が挙げられる。
両性界面活性剤としては、ラウリルジメチルアミノ酢酸ベタイン、2−アルキル−N−カルボキシメチル−N−ヒドロキシエチルイミダゾリニウムベタイン、ヤシ油脂肪酸アミドプロピルジメチルアミノ酢酸ベタイン、ポリオクチルポリアミノエチルグリシン、イミダゾリン誘導体等が挙げられる。
ノニオン界面活性剤としては、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンドデシルフェニルエーテル、ポリオキシエチレオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル等のエーテル系;ポリオキシエチレンオレイン酸エステル、ポリオキシエチレンジステアリン酸エステル、ソルビタンラウレート、ソルビタンモノステアレート、ソルビタンモノオレエート、ソルビタンセスキオレエート、ポリオキシエチレンモノオレエート、ポリオキシエチレンステアレート等のエステル系;2,4,7,9−テトラメチル−5−デシン−4,7−ジオール、3,6−ジメチル−4−オクチン−3,6−ジオール、3,5−ジメチル−1−ヘキシン−3−オール等のアセチレングリコール(アルコール)系;他の具体例として、例えば、日信化学社製 商品名サーフィノール104、82、440、465、オルフィンSTG;等が挙げられる。好ましくはサーフィノール系、より好ましくはサーフィノール440である。
上記糊剤としては、グアー、ローカストビーン等の天然ガム類;澱粉類、アルギン酸ソーダ、ふのり等の海藻類;ペクチン酸等の植物皮類;メチル繊維素、エチル繊維素、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等の繊維素誘導体;カルボキシメチル澱粉等の加工澱粉;ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸エステル等の合成糊等が挙げられる。好ましくはアルギン酸ソーダである。
上記アルカリ性物質としては、例えば無機酸又は有機酸のアルカリ金属塩;アルカリ土類金属の塩;並びに加熱した際にアルカリを遊離する化合物が挙げられる。特に無機酸又は有機酸のアルカリ金属水酸化物及びアルカリ金属塩が適している。好ましくは、ナトリウム化合物及びカリウム化合物である。このような物質としては、例えば水酸化ナトリウム、水酸化カルシウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸カリウム、蟻酸ナトリウム、リン酸二水素ナトリウム、リン酸水素二ナトリウム、トリクロル酢酸ナトリウム、リン酸ナトリウム等が挙げられる。特に好ましくは炭酸水素ナトリウムである。
上記還元防止剤としては、メタニトロベンゼンスルホン酸ナトリウムが好ましい。
上記ヒドロトロピー剤としては、尿素、ジメチル尿素等のアルキル尿素等が挙げられ、好ましくは尿素である。
これらの前処理剤は単独で用いてもよいし、併用してもよいが、併用するのが好ましい。
前処理液の総質量に対する各前処理剤の混合比率は、例えば、糊剤が0.5〜5質量%、炭酸水素ナトリウムが0.5〜5質量%、メタニトロベンゼンスルホン酸ナトリウムが0〜5質量%、尿素が1〜20質量%、残部が水である。
前処理剤の布帛への付与方法は、例えばパディング法が挙げられる。パディングの絞り率は40〜90%程度が好ましく、より好ましくは60〜80%程度である。
その後、布帛を50〜120℃で、5〜30分乾燥することにより捺染物を得ることができる。
商品名
1)SC−P400 :平均分子量400
2)SC−P1000:平均分子量1000
3)SC−P1200:平均分子量1200
4)SC−P1600:平均分子量1600
5)SC−E450 :平均分子量450
6)SC−E1000:平均分子量1000
7)SC−E1500:平均分子量1500
8)SC−E2000:平均分子量2000
下記する各実施例に記載の成分を混合し、固形分が溶解するまでおよそ1時間撹拌することにより、それぞれのインク組成物を得た後、0.45μmのメンブランフィルタ(商品名、セルロースアセテート系濾紙、アドバンテック社製)で濾過することにより、各実施例のインクを調製した。
C.I. Reactive Yellow 2 10部
(日本化薬株式会社製 モノクロルトリアジン系反応染料)
トリス(ヒドロキシメチル)アミノメタン 0.5部
SC−P400 25部
プロピレングリコール 10部
2−ピロリドン 3部
サーフィノール440 0.1部
プロキセルGXL 0.1部
イオン交換水 51.3部
C.I. Reactive Red 31 10部
(日本化薬株式会社製 モノクロルトリアジン系反応染料)
トリス(ヒドロキシメチル)アミノメタン 0.5部
SC−P1000 25部
プロピレングリコール 10部
2−ピロリドン 3部
サーフィノール440 0.1部
プロキセルGXL 0.1部
イオン交換水 51.3部
C.I. Reactive Blue 15:1 10部
(日本化薬株式会社製 モノクロルトリアジン系反応染料)
トリス(ヒドロキシメチル)アミノメタン 0.5部
SC−P1200 25部
プロピレングリコール 10部
2−ピロリドン 3部
サーフィノール440 0.1部
プロキセルGXL 0.1部
イオン交換水 51.3部
C.I. Reactive Orange 12 2.5部
(日本化薬株式会社製 モノクロルトリアジン系反応染料)
C.I. Reactive Red 3:1 2.5部
(日本化薬株式会社製 モノクロルトリアジン系反応染料)
C.I. Reactive Blue 176 5.0部
(日本化薬株式会社製 モノクロルトリアジン系反応染料)
トリス(ヒドロキシメチル)アミノメタン 0.5部
SC−P1600 25部
プロピレングリコール 10部
2−ピロリドン 3部
サーフィノール440 0.1部
プロキセルGXL 0.1部
イオン交換水 51.3部
C.I. Reactive Yellow 2 10部
(日本化薬株式会社製 モノクロルトリアジン系反応染料)
トリス(ヒドロキシメチル)アミノメタン 0.5部
SC−E450 25部
プロピレングリコール 10部
2−ピロリドン 3部
サーフィノール440 0.1部
プロキセルGXL 0.1部
イオン交換水 51.3部
C.I. Reactive Red 31 10部
(日本化薬株式会社製 モノクロルトリアジン系反応染料)
トリス(ヒドロキシメチル)アミノメタン 0.5部
SC−E1500 25部
プロピレングリコール 10部
2−ピロリドン 3部
サーフィノール440 0.1部
プロキセルGXL 0.1部
イオン交換水 51.3部
C.I. Reactive Blue 15:1 10部
(日本化薬株式会社製 モノクロルトリアジン系反応染料)
トリス(ヒドロキシメチル)アミノメタン 0.5部
SC−E2000 25部
プロピレングリコール 10部
2−ピロリドン 3部
サーフィノール440 0.1部
プロキセルGXL 0.1部
イオン交換水 51.3部
C.I. Reactive Orange 12 2.5部
(日本化薬株式会社製 モノクロルトリアジン系反応染料)
C.I. Reactive Red 3:1 2.5部
(日本化薬株式会社製 モノクロルトリアジン系反応染料)
C.I. Reactive Blue 176 5.0部
(日本化薬株式会社製 モノクロルトリアジン系反応染料)
トリス(ヒドロキシメチル)アミノメタン 0.5部
SC−E1000 25部
プロピレングリコール 10部
2−ピロリドン 3部
サーフィノール440 0.1部
プロキセルGXL 0.1部
イオン交換水 51.3部
上記式(1)で表される化合物の代わりに以下に示す化合物をそれぞれ使用する以外は、実施例2と同様にして、比較例1、2、及び4の比較用インクを調製した。なお、比較例3についてはインク組成物自体がゲル化したためメンブランフィルタでの濾過が行えず、インクを調製することができなかった。
比較例1:グリセリン
比較例2:ポリグリセリン750(平均分子量750のポリグリセリン、阪本薬品工業株式会社製)
比較例3:ポリプロピレングリコール400
比較例4:プロピレングリコール
以下の成分を混合する以外は、各実施例と同様にしてインク組成物を得ようと試みたが、この組成とした場合には染料が溶解せず、インク組成物を調製することができなかった。
C.I. Reactive Red 31 10部
(日本化薬株式会社製 モノクロルトリアジン系反応染料)
トリス(ヒドロキシメチル)アミノメタン 0.5部
プロピレングリコール 70部
2−ピロリドン 3部
サーフィノール440 0.1部
プロキセルGXL 0.1部
イオン交換水 16.3部
上記式(1)で表される化合物の代わりに以下に示す化合物をそれぞれ使用する以外は、実施例8と同様にして、比較例6、7、及び9の比較用インクを調製した。なお、比較例8についてはインク組成物自体がゲル化したためメンブランフィルタでの濾過が行えず、インクを調製することができなかった。
比較例6:グリセリン
比較例7:ポリグリセリン750(平均分子量750のポリグリセリン、阪本薬品工業 株式会社製)
比較例8:ポリプロピレングリコール400
比較例9:プロピレングリコール
以下の成分を混合する以外は、各実施例と同様にしてインク組成物を得ようと試みたが、この組成とした場合には染料が溶解せず、インク組成物を調製することができなかった。
C.I. Reactive Orange12 2.5部
(日本化薬株式会社製 モノクロルトリアジン系反応染料)
C.I. Reactive Red 3:1 2.5部
(日本化薬株式会社製 モノクロルトリアジン系反応染料)
C.I. Reactive Blue 176 5.0部
(日本化薬株式会社製 モノクロルトリアジン系反応染料)
トリス(ヒドロキシメチル)アミノメタン 0.5部
プロピレングリコール 70部
2−ピロリドン 3部
サーフィノール440 0.1部
プロキセルGXL 0.1部
イオン交換水 16.3部
各実施例及び比較例のインクはそれぞれ粘度が異なる等の理由により、同一の条件でインクジェットプリンタにより布帛に捺染(印刷)を行った場合、下記表1における吐出性試験結果に示すとおり、比較例のインクにおいては良好に印刷することができないものが認められた。そこで、均一に印刷された試験染布を調製するため、以下のようにして染布を調製した。すなわち、実施例1によって調製した本発明のインクを用いて下記組成の色糊を調製し、オートスクリーン印刷装置(RSP−510VM型、辻井染機工業株式会社製)を用いて下記色糊のベタ柄を木綿布に印捺し、60〜80℃で中間乾燥後、100〜103℃で10分間スチーミング処理を行った。水洗後、95〜100℃の沸騰水で10分間洗浄し、水洗、乾燥することにより試験染布を得た。この試験染布を「染布1」とする。
実施例1のインク 10部
5%アルギン酸ナトリウム水溶液 50部
尿素 5部
炭酸水素ナトリウム 2部
イオン交換水 33部
実施例1で調製したインクの代わりに、実施例1と同一かつ同量の染料をイオン交換水に溶解した10%染料濃度の水溶液を用いる以外は染布1の調製と同様にして、標準染布を調製した。この標準染布を「標準染布1」とする。
実施例1と同一かつ同量の染料の代わりに、実施例2〜8のいずれか、又は比較例1、2、4、6、7、若しくは9と同一かつ同量の染料を用いる以外は標準染布1の調製と同様にして、「標準染布2〜8」並びに「比較標準染布1、2、4、6、7、及び9」をそれぞれ調製した。
(1)固着率
上記のようにして得た各試験染布の染料固着率について評価を行った。該固着率は、GRETAG−MACBETH社製の測色機、商品名SpectroEyeを用いて、試験染布及び標準染布のマクベス反射濃度を測色することにより測定した後、各固着率を以下の式で求めた。
固着率=(A/B)×100(%)
A:各染布又は各比較染布の反射濃度。
B:各標準染布又は各比較標準染布の反射濃度。
○ :95%以上
△ :90%以上で95%未満
× :90%未満
結果を表1に示す。
実施例1〜8、並びに比較例1、2、4、6、7、及び9の各インクの粘度を25℃においてE型粘度計を用いて測定した。結果を表2に示す。なお、表中の数値の単位はmP・sである。
アルギン酸ナトリウム、尿素、炭酸水素ナトリウム等を含む水溶液を用いてパッド法にて前処理を行った木綿布に、実施例1〜8、並びに比較例1、2、4、6、7、及び9の各インクを使用して工業用インクジェットヘッド(NOVA、フジフィルムダイマティックス社製)を搭載したオンデマンド型インクジェットプリンタ(アポロ2プリンタシステム、フジフィルムダイマティックス社製)にて捺染(プリント)し、各インクの吐出性を評価した。吐出性は、ITI Web Transport(インクジェット印刷布搬送機、ITI Corporation社製)を用い、7.5cm幅ロール状の木綿布に、上記プリンタの初期設定で印字できる基本パターンで2mの連続プリントを行い、得られたプリント画像の状態により以下の基準で評価を行った。
○ :最後まで良好にプリントできる。
△ :最後までプリントはできるが、プリント画像に僅かに散り及びスジ欠けが確認できる。
× :プリント画像の散り、スジ欠けが激しい。
試験結果を表2に示す。
実施例1〜8、並びに比較例1、2、4、6、7、及び9の各インクの保存安定性を評価した。保存安定性は常温で1時間撹拌し、一週間後に染料の沈降の有無及びインクの状態を評価した。試験結果は、以下の基準で評価を行った。
○ :染料の沈降、及びインクのゲル化が確認できない。
△ :染料の沈降が僅かにあるが、インクのゲル化は確認できない。
× :染料の沈降が相当あるか、又はインクのゲル化が確認された。
試験結果を表2に示す。
また、各実施例及び比較例のインクの粘度はいずれも工業用インクジェットヘッドで使用可能な3〜20mP・sの範囲にあることが分かった。しかし、比較例1、4、6、及び9の吐出性は他と比較して大きく劣り、そのインクの粘度は5.4〜6.1mP・sである。これに対して各実施例のインクの粘度は8.3〜16.3mP・sであり、工業用インクジェットヘッドに適するインクの粘度の範囲としては8〜20mP・s程度の方が、3〜20mP・sよりもさらに良好な結果を与えることが分かる。
従来より粘度調整剤として知られる化合物を使用した各比較例のインクは、工業用インクジェットヘッドに適するインクに調整することが困難である。例えば、比較例4、5、9、及び10は、いずれもプロピレングリコールを使用した例であるが、これらの配合比率を本発明の上記式(1)で表される化合物と同一とした比較例4及び9では粘度がやや不足となった。一方、粘度を大きくするため配合比率を上げた比較例5及び10ではインク自体の調製ができなくなった。
また同様に、ポリグリセリン750を使用した比較例2及び7は、粘度において比較的良好な値を示すものの、染料の固着率において大きく劣る。
なお、インクが調製できなかった比較例のものを除き、インクが調製できた各比較例及び各実施例のインクは、いずれも保存安定性に問題は認められなかった。
以上の結果から、本発明のインク組成物は吐出安定性、染料の固着性、及び保存安定性のいずれにも優れ、工業用インクジェットヘッドに好適なインク組成物であると言える。
Claims (11)
- 前記式(1)におけるX1、X2、X3、及びX4の全てが水素原子又はメチル基である請求項1に記載のインク組成物。
- 前記式(1)におけるX1、X2、X3、及びX4の全てがメチル基である請求項1又は2に記載のインク組成物。
- 水溶性有機溶剤をさらに含有する請求項1乃至3のいずれか一項に記載のインク組成物。
- インク組成物の総質量に対して0.1〜2質量%のpH調整剤をさらに含有する請求項1乃至4のいずれか一項に記載のインク組成物。
- 前記pH調整剤がトリス(ヒドロキシメチル)アミノメタンである請求項5に記載のインク組成物。
- 前記反応染料がモノクロルトリアジン系の反応染料である請求項1乃至6のいずれか一項に記載のインク組成物。
- 25℃におけるインク組成物の粘度が3〜20mPa・sの範囲である請求項1乃至7のいずれか一項に記載のインク組成物。
- インク組成物の粘度が8〜20mPa・sの範囲である請求項8に記載のインク組成物。
- 請求項1乃至9のいずれか一項に記載のインク組成物を、インクジェットプリンタを用いてセルロース系繊維に付与する工程と、該工程により付与したインク組成物中の染料を熱により前記セルロース系繊維に反応固着させる工程と、前記セルロース系繊維中に残存する未固着の染料を洗浄する工程とを含むセルロース系繊維の捺染方法。
- 1種類以上の糊材、アルカリ性物質、及びヒドロトロピー剤を少なくとも含む水溶液を、インク組成物を付与する前の前記セルロース系繊維に含浸させる、繊維の前処理工程をさらに含む請求項10に記載のセルロース系繊維の捺染方法。
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