JP6140854B2 - インクジェット用インク - Google Patents
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Description
ピエゾ方式では、圧電素子にインク吐出に必要な電荷が与えられるため、メタリック調インクに代表される金属粉のような導電性の高い顔料を含むインクは、その電荷の影響を受けインクが正常に吐出できないことや、インクを通電することによる圧電素子自体の破壊が生じる場合がある。
本実施形態に係るインクジェット用インクは、非導電性金属顔料と、樹脂と、溶媒を含むインクであり、上記非導電性金属顔料の表面は、アルコキシシランを含むアルコキシドによる架橋構造の被膜が形成されている。本実施形態に係るインクに適用する金属顔料としては、耐水性等の耐環境性能に乏しく、容易に金属光沢が低下する金属顔料に対して特に有用である。
従って、上記被膜が形成された金属顔料は、金属顔料本来の輝度の低下が少なく、且つ表面活性を低下させることが可能であると考えられる。
本実施形態に係る非導電性金属顔料は、金属顔料の表面を、少なくとも一般式(1)で示されるアルコキシシラン、又は一般式(2)で示されるオルガノアルコキシシランと、活性水素を持たない有機溶媒と、脱アルコール触媒とを必須成分とする処理溶液中で処理することにより得ることができる。
なお、金属顔料を含んだインクとする場合、金属顔料の平均粒径を0.4μm以下に粉砕することは難しい。本実施形態では、金属顔料の平均粒径は0.4μmから1.5μmの範囲が好ましい。
本実施形態に使用される下記一般式(1)で示されるアルコキシシランとしては、例えばテトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラプロポキシシラン、テトラブトキシシラン及びこれらの縮合体(nが2以上)を挙げることができる。これらは、単独で、又は2種以上を混合しても使用することができる。なお、一般式(1)においてアルキル基(R)の炭素数が5以上の化合物も公知であるが、炭素数5以上の化合物は、金属顔料表面での縮合反応速度が遅く実用的でない。
本実施形態に使用される下記一般式(2)で示されるオルガノアルコキシシランは、金属顔料の表面において一般式(1)で示されるアルコキシシランと共縮合し、被覆層の構成成分となるとともに、インクとして各種樹脂(バインダー)を配合した場合、含まれる有機官能基により、樹脂(バインダー)との密着性を向上させることができる。また、一般式(2)で示されるオルガノアルコキシシランは単独で使用してもよい。
本実施形態に使用される下記一般式(3)で示される金属アルコキシドは、一般式(1)で示されるアルコキシシラン、又は一般式(2)で示されるオルガノアルコキシシランと共重合し、或いは一般式(1)で示されるアルコキシシランおよび一般式(2)で示されるオルガノアルコキシシランと3元共縮合し、得られる金属顔料の耐候性、耐酸性、耐アルカリ性、耐塩水性などの耐環境性能向上を目的として添加する。
本実施形態における表面被覆は、金属顔料を有機溶媒で希釈し、攪拌し、金属顔料を分散した状態で行うのが好ましい。希釈する溶剤として、水、アルコール類、1級アミン類、2級アミン類、チオール類、およびカルボン酸類のような活性水素を持つ有機溶剤を使用した場合、金属顔料の表面腐食や、被覆成分となる上記一般式(1)、(2)、(3)で示されるアルコキシドと反応するため、脱アルコール縮合反応を阻害し、反応速度を著しく低下させる。
一般式(1)で示されるアルコキシシラン、又は一般式(2)で示されるオルガノアルコキシシランの脱アルコール縮合反応は、無触媒であっても進行するが通常反応が遅く実用的ではない。本実施形態に使用される脱アルコール触媒は、一般式(1)で示されるアルコキシシラン、又は一般式(2)で示されるオルガノアルコキシシランの脱アルコール縮合反応を促進するために添加するものである。
表面被覆処理としては、上記した成分、即ち、金属顔料と、一般式(1)で示されるアルコキシシランや一般式(2)で示されるオルガノアルコキシシランと、活性水素を持たない有機溶媒と、脱アルコール触媒とを混合する。混合する方法は特に限定されず、例えば、処理溶液を先ず作成しておき、この中に金属顔料を加えて攪拌混合して反応混合物として反応を行うことができる。
本実施形態に係るインクジェット用インクの調製は、上記した表面処理が施された金属顔料に溶媒を加え攪拌後、更に樹脂を添加し、攪拌することで得ることができる。なお、必要に応じて分散剤を加えてもよい。
本実施形態に係る非導電性金属顔料は、インク中において金属顔料表面の腐食等が起きにくく経時安定性がよいため、インクジェット用インクに使用する溶媒としては、特に制限されないが、腐食を引き起こす虞のない溶媒を使用することが好ましい。このような溶媒としては、例えば活性水素を持たない溶媒を挙げることができ、具体的には、例えば脂肪族炭化水素、芳香族炭化水素、ハロゲン化炭化水素、有機酸エステル、エーテル、ケトンなどを挙げることができるが、安全性およびアルコキシシランなどの溶解性から有機酸エステル類が好ましく、具体的には、例えば酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチル−3−エトキシプロピオネート、3−メトキシブチルアセテート、3−メチル−3−メトキシブチルアセテートなどの酢酸エステル類が入手しやすく好適である。さらに、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテートなどの水溶性エステル類は、反応混合物が、直ちに油性塗料やインクおよび水性塗料やインクの何れにも使用可能なため好適である。
本実施形態のインクジェット用インクに使用する樹脂は、インクに配合される上記溶媒に対して溶解、または分散すれば良く、特に限定されない。具体的には、例えばアクリル樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ポリアミド、ポリビニルブチラール、セルロースアセテートブチレート、ニトロセルロース樹脂、ポリウレタン、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体などを挙げることができる。これらは、単独で、または2種以上混合して使用することができる。また、樹脂の種類は媒体の種類によって選択すればよい。
スターラーおよびコンデンサーを取り付けた500ml丸底フラスコに、アルミペースト(METASHEEN 71−0010)を100部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート100部、および3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン2部を攪拌混合後、ジルコニウムテトラブトキシド0.1部を加え、湯浴で60℃、5時間攪拌した。室温まで冷却後、ガラス瓶に移液し、密栓して20日間静置し、アルミニウム濃度5%の表面被覆アルミニウム顔料のペーストとした。得られたペーストを一部取り、150℃で2時間乾燥させ、電子顕微鏡で観察したところ、アルミニウム顔料粒子の表面は3−グリシドキシプロピルトリメトキシシランの透明な縮合体で被覆され均一平坦であった。
なお、得られた顔料の平均粒径については、レーザ回折式粒度分布測定(島津製作所社製SALD−7000)により測定した。
(導電率測定試験)
上記作成例に従い表面被覆したアルミニウム顔料を用いてアルミスラリー1%のMIBK溶液を調製し、アクリル版(100×100mm)にスプレー塗布し乾燥後の表面抵抗を(三菱化学アナリテック社製;Hiresta−up MCP−HT450;測定レンジ104〜1013Ω)にて測定した。測定結果を表1に示す。
上記作成例に示した方法にて、アルコキシシランの添加量、種類を変えてアルミニウム顔料に被覆処理を施した後、有機溶媒および適量の分散剤を加え攪拌後、更に樹脂を添加して攪拌し、実施例1から実施例3、参考例1から17の各インクジェット用インクを調製した。実施例1から実施例3、参考例1から17の各成分の配合割合を下記表2から表4に示す。
[比較例1、2]
被覆処理を施さないアルミニウム顔料を用いたこと以外は実施例1と同様の方法にて比較例1、比較例2の各インクジェット用インクを調製した。比較例1、比較例2の各成分の配合割合を下記表4に示す。
インクジェット記録装置での評価は、表面被覆されたアルミニウム顔料に使用されたアルコキシシランの種類と、印字して得られたメディアへの画像品質、光沢性の関係に着目し、以下のとおり実施した。
(光沢度の測定)
PG−1M光沢度計(日本電色工業社製)を用いて入射角20°における光沢度を測定した。
摩擦堅牢度試験機(大栄化学精器社製;NR−100型 Rubbing Tester)に荷重500gをかけたものを5回往復させて印字の欠陥を観察した。なお、摩擦材にはダイタニック社製PPCパッドを用いた。判定基準は以下のとおりである。
1 ;擦った部分の印字が完全に消える
3 ;部分的に印字が消える
5 ;印字が全く消えない
±2Vでの平均本数:
42plのインクを吐出する電圧(所定電圧)と、所定電圧に±2Vとした電圧と、所定電圧に±1Vとした電圧と、の5段階の電圧をそれぞれ印加したときの印字抜けを測定し、平均した本数を算出した。
0V連続10枚印字の平均本数:
42plのインクを吐出する電圧(所定電圧)を印加したときの連続10枚の印字抜けを測定し、平均した本数を算出した。
Claims (8)
- 前記非導電性金属顔料の導電率は、10−13(Ω・cm)−1以下であることを特徴する請求項1に記載のインクジェット用インク。
- 前記アルコキシドの添加量は、金属顔料の表面を被覆する最少量を1とした場合に、1から3倍である請求項1に記載のインクジェット用インク。
- 前記溶媒は、活性水素を持たない有機溶媒であって、脂肪族炭化水素、芳香族炭化水素、ハロゲン化炭化水素、有機酸エステル、エーテル、ケトンから選択される少なくとも1種の有機溶媒である請求項1に記載のインクジェット用インク。
- 前記樹脂は、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ポリアミド、ポリビニルブチラール、セルロースアセテートブチレート、ニトロセルロース樹脂、ポリウレタン、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、及びそれらの樹脂エマルジョンから選択される少なくとも1種である請求項1に記載のインクジェット用インク。
- 前記非導電性金属顔料は、アルミニウムを主体とする金属であることを特徴とする請求項1に記載のインクジェット用インク。
- 前記非導電性金属顔料は、鱗片状であることを特徴する請求項1に記載のインクジェット用インク。
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