JP6388243B1 - 前処理液、及び前記前処理液を含むインキセット - Google Patents
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Abstract
【解決手段】顔料と、水とを含む水性インクジェットインキとともに用いられる前処理液であって、
前記前処理液が、樹脂微粒子(A)と、界面活性剤(B)と、凝集剤(C)と、水とを含み、
前記界面活性剤(B)が、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル(b−1)を含み、
前記凝集剤(C)の、温度40℃、相対湿度80%における水分吸湿率が、75質量%以下である多価金属塩及び/またはカチオン性高分子化合物を含む、前処理液。
【選択図】なし
Description
前記前処理液が、樹脂微粒子(A)と、界面活性剤(B)と、凝集剤(C)と、水とを含み、
前記界面活性剤(B)が、下記一般式(1)で表されるポリオキシアルキレンアルキルエーテル(b−1)を含み、
前記凝集剤(C)が、多価金属塩及び/またはカチオン性高分子化合物を含み、
前記凝集剤(C)は、相対湿度80%における水分吸湿率が、75質量%以下である、前処理液に関する。
一般式(1)
R−O−(EO)m−(PO)n−H
(一般式(1)において、Rは、炭素数8〜22であるアルキル基、炭素数8〜22であるアルケニル基、炭素数8〜22であるアルキルカルボニル基、または、炭素数8〜22であるアルケニルカルボニル基を表す。
EOはエチレンオキサイド基を、POはプロピレンオキサイド基を表す。
mはEOの平均付加モル数を示し、8〜100の数であり、
nはPOの平均付加モル数を示し、0〜99の数であり、m>nである。
nが0でない場合、(EO)mと(PO)nの付加順序は問わず、付加はブロックでもランダムでもよい。)
顔料、水溶性有機溶剤、及び、水を含む水性インクジェットインキとを含む、インキセットに関する。
本実施形態の前処理液は、バインダー樹脂として樹脂微粒子(A)を含む。本明細書における「樹脂微粒子」とは、後述する方法によって測定される粒子径が5〜1000nmであるものを指す。なお、前記粒子径が1000nmより大きいものは、本明細書では「樹脂粒子」と呼び、樹脂微粒子と区別する。
樹脂微粒子(A)の融点は、0〜130℃であることが好ましい。より好ましくは15〜105℃であり、特に好ましくは30〜90℃である。融点が0℃以上であれば、前処理液の保存安定性が良好となり、130℃以下であれば、非浸透性基材に対する密着性に優れる。なお上記融点は、示差操作熱量測定(DSC)を用いて測定される値であり、例えば以下のように測定できる。樹脂を乾固したサンプル約2mgをアルミニウム製試料容器上で秤量したのち、前記アルミニウム製試料容器を、DSC測定装置(例えば、島津製作所社製「DSC−60Plus」)内のホルダーにセットする。そして10℃/分の昇温条件にて測定を行い、得られたDSCチャートから読み取った吸熱ピークの温度を、本明細書における融点とする。なお、温度校正にはインジウムを使用する。
非浸透性基材に対する密着性に優れる印刷物が得られる観点から、樹脂微粒子(A)のガラス転移温度(Tg)は、−50〜130℃であることが好ましく、0〜130℃であることがより好ましい。更に、前処理液の保存安定性も向上できる観点から、50〜130℃であることが特に好ましい。なお融点と同様に、ガラス転移温度も示差操作熱量測定(DSC)によって測定できる。具体的には、上記方法によって得られたDSCチャートから、低温側のベースラインと、前記ベースラインの変曲点における接線との交点を求め、前記交点の温度をガラス転移温度とする。
樹脂微粒子(A)の粒子径(D50)は、30〜500nmであることが好ましく、より好ましくは40〜400nmであり、特に好ましくは50〜300nmである。30nm以上であれば、前処理液の保存安定性が良好となり、500nm以下であれば、非浸透性基材に対する密着性に優れた印刷物が得られる。なお、粒子径(D50)は、粒度分布測定機(例えばマイクロトラック・ベル社製マイクロトラックUPAEX−150)を用い、動的光散乱法によって測定された、体積基準での累積50%径値(メジアン径)である。
本実施形態の前処理液に用いる界面活性剤(B)は、前記一般式(1)で表されるポリオキシアルキレンアルキルエーテル(b−1)を含む。
ポリオキシアルキレンアルキルエーテル(b−1)のHLB値は、10〜19であることが好ましい。より好ましくは、12〜19であり、特に好ましくは14〜19である。HLB値は、材料の親水・親油性を数値で表したものであり、前記HLB値が小さいほど親油性が高いことを示す。本明細書においてHLB値は、下記式(2)で表されるグリフィン法の計算式よって算出される。
HLB値=20×(親水性部の式量の総和)÷(材料の分子量)
本実施形態の前処理液は、特定の水分吸湿率を有する凝集剤(C)を含む。なお本明細書において「凝集剤」とは、水性インクジェットインキに含まれる、顔料や樹脂微粒子の分散状態を破壊し凝集させる、及び/または、水溶性樹脂を不溶化し前記水性インクジェットインキを増粘させることができる成分を意味する。
まず、凝集剤を温度100℃、相対湿度75%以下の環境下で24時間保管する。その際、市販品など、凝集剤が水溶液の状態でしか入手できない場合は、あらかじめ水を揮発除去したのち、温度100℃、相対湿度75%以下の環境下に保管する。
温度100℃、相対湿度75%以下の環境下に保管したのち、凝集剤の質量を測定し(W1(g)とする)、続いて温度40℃、相対湿度80%の環境下で24時間保管する。
温度40℃、相対湿度80%環境下保管後、再度質量を測定し(W2(g)とする)、下記式(3)により水分吸湿率を算出する。
水分吸湿率(質量%)=100×{(W2−W1)/W1}
凝集剤(C)として多価金属塩を選択する場合、上記凝集剤としての機能を発現し、また、好適な溶解性・拡散性を有するものであれば、任意の材料を用いることができる。なお、多価金属塩は、1種を単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
(多価金属イオンの含有量)(質量%)=WC×MM÷MC
凝集剤(C)としてカチオン性高分子化合物を選択する場合も、多価金属塩の場合と同様に、上記凝集剤としての機能を発現し、また好適な溶解性、拡散性を有するものであれば、任意の材料を用いることができる。また、1種を単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
本実施形態の前処理液に含まれる水の含有量は、前処理液全量に対して30〜95質量%であることが好ましく、40〜90質量%であることがより好ましく、50〜85質量%であることが更に好ましい。水は、樹脂微粒子(A)、界面活性剤(B)、凝集剤(C)などの、本実施形態の前処理液に必須である材料の相互溶解性を高め、前処理液の保存安定性を向上させるためには欠かせない材料である。
本実施形態の前処理液は、更に有機溶剤を含んでもよい。有機溶剤を併用することで、界面活性剤(B)や凝集剤(C)の溶解性や、前処理液の乾燥性・濡れ性を好適なものに調整できる。なお本実施形態の前処理液では、有機溶剤は1種のみ用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、1−ブタノール、2−ブタノール、などの1価アルコール類;
1,2−エタンジオール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、1,2−ペンタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,2−ヘキサンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,2−ヘプタンジオール、2,2−ジメチル−1,3−プロパンジオール、2−メチル−1,3−プロパンジオール、2−エチル−2−メチル−1,3−プロパンジオール、3−メチル−1,3−ブタンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、2−メチル−2−プロピル−1,3−プロパンジオール、2−メチルペンタン−2,4−ジオール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、1,2−オクタンジオール、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、テトラエチレングリコール、ポリエチレングリコール#200、ポリエチレングリコール#400、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、ジブチレングリコール、などの2価アルコール(グリコール)類;
エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノプロピルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノペンチルエーテル、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、トリエチレングリコールモノプロピルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、テトラエチレングリコールモノメチルエーテル、テトラエチレングリコールモノエチルエーテル、テトラエチレングリコールモノブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノプロピルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、トリプロピレングリコールモノエチルエーテル、1,2−ブチレングリコールモノメチルエーテル、1,3−ブチレングリコールモノメチルエーテル、などのグリコールモノアルキルエーテル類;
グリセリン、トリメチロールプロパン、1,2,4−ブタントリオール、1,2,6−ヘキサントリオール、ジグリセリン、ポリグリセリン、などの鎖状ポリオール化合物;
を挙げることができる。
上記でも説明した通り、上記に例示した水溶性有機溶剤の中でも、1気圧下における沸点が75〜210℃であるものが好適に選択され、75〜200℃であるものがより好適に選択され、75〜180℃であるものが更に好適に選択され、80〜180℃であるものが極めて好適に選択される。
ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、ジエチレングリコールブチルメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールメチルエチルエーテル、トリエチレングリコールブチルメチルエーテル、トリエチレングリコールジエチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、テトラエチレングリコールメチルエチルエーテル、テトラエチレングリコールブチルメチルエーテル、テトラエチレングリコールジエチルエーテルなどのグリコールジアルキルエーテル類;
2−ピロリドン、N−メチルピロリドン、N−エチルピロリドン、ε−カプロラクタム、3−メチル−2−オキサゾリジノン、3−エチル−2−オキサゾリジノン、N,N−ジメチル−β−メトキシプロピオンアミド、N,N−ジメチル−β−エトキシプロピオンアミド、N,N−ジメチル−β−ブトキシプロピオンアミド、N,N−ジメチル−β−ペントキシプロピオンアミド、N,N−ジメチル−β−ヘキソキシプロピオンアミド、N,N−ジメチル−β−ヘプトキシプロピオンアミド、N,N−ジメチル−β−2−エチルヘキソキシプロピオンアミド、N,N−ジメチル−β−オクトキシプロピオンアミド、N,N−ジエチル−β−ブトキシプロピオンアミド、N,N−ジエチル−β−ペントキシプロピオンアミド、N,N−ジエチル−β−ヘキソキシプロピオンアミド、N,N−ジエチル−β−ヘプトキシプロピオンアミド、N,N−ジエチル−β−オクトキシプロピオンアミドなどの含窒素系溶剤;
γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、δ−バレロラクトン、ε−カプロラクトンなどの複素環化合物;
などを使用することができる。
本実施形態の前処理液は、pH調整剤を含むことができる。pH調整剤を使用することで、塗工装置に使用される部材へのダメージを抑制するとともに、経時でのpH変動を抑えて前処理液の性能を長期的に維持し、保存安定性を維持・向上させることができる。pH調整剤として使用できる材料に制限はなく、また1種のみを用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
具体的に、前処理液を塩基性化させる場合には、ジメチルエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、N−メチルジエタノールアミン、などのアルカノールアミン;
アンモニア水;
水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどのアルカリ金属の水酸化物;
炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸カリウムなどのアルカリ金属の炭酸塩などを使用することができる。
また、酸性化させる場合には、塩酸、硫酸、酢酸、クエン酸、マレイン酸、無水マレイン酸、コハク酸、酒石酸、リンゴ酸、リン酸、ホウ酸、フマル酸、マロン酸、アスコルビン酸、グルタミン酸などを使用することができる。
上記のpH調整剤は単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
本発明の好ましい実施形態において、本実施形態の前処理液は、顔料や染料などの着色剤を実質的に含まない。着色剤を含まず、実質的に透明な前処理液を用いることで、基材特有の色味や透明感を活かした印刷物を得ることができる。なお本明細書において「実質的に含まない」とは、本実施形態の効果発現を妨げる程度まで、当該材料を意図的に添加することを認めないことを表すものであり、例えば、不純物や副生成物としての意図せぬ混入まで排除するものではない。具体的には、前処理液全量に対し、当該材料を2.0質量%以上含まないことであり、好ましくは1.0質量%以上含まないことであり、より好ましくは0.5質量%以上含まないことであり、特に好ましくは0.1質量%以上含まないことである。
また本実施形態の前処理液は、所望の物性値とするために、必要に応じて消泡剤、増粘剤、防腐剤などの添加剤を適宜使用できる。これらの添加剤を使用する場合、その配合量は、前処理液全量に対して0.01〜5質量%とすることが好ましく、0.01〜3質量%とすることが更に好ましい。過剰に配合してしまうと、前処理液中の界面活性剤(B)や凝集剤(C)の機能を阻害してしまう可能性があることから、添加量は上記範囲にすることが好ましい。
本実施形態の前処理液は、平均粒子径(D50)が1μmより大きい水不溶性粒子の量が、前記前処理液全量に対して1質量%以下であることが好ましい。平均粒子径が1μmより大きい水不溶性粒子の配合量を制限することで、長期にわたって、前処理液の保存安定性が好適なものとなる。また、前処理液中での樹脂微粒子(A)の移動が阻害されないため、密着性も向上する。なお水不溶性粒子の平均粒子径は、上記樹脂微粒子(A)の平均粒子径と同様の方法で測定できる。
上記の成分からなる本実施形態の前処理液は、例えば、樹脂微粒子(A)、界面活性剤(B)、凝集剤(C)及び、必要に応じて、有機溶剤、pH調整剤や、上記で挙げたような適宜に選択される添加剤成分を加え、撹拌・混合したのち、必要に応じて濾過することで製造される。ただし、前処理液の製造方法は上記に限定されるものではない。例えば着色剤として白色顔料を使用する場合、あらかじめ、前記白色顔料と水とを含む白色顔料分散液を作製したのち、樹脂微粒子(A)、界面活性剤(B)、凝集剤(C)と混合してもよい。
本実施形態の前処理液は、1種類以上の水性インクジェットインキ(以下、「水性インキ」や「インキ」ともいう)と組み合わせ、インキセットの形態で使用できる。以下に、本実施形態のインキセットを構成する水性インクジェットインキ(以下、単に「本実施形態の水性インクジェットインキ(水性インキ、インキ)」ともいう)の構成要素について説明する。
本実施形態の水性インクジェットインキは、耐ブロッキング性、耐水性、耐光性、耐候性、耐ガス性などを有する観点から、色材として顔料を含む。前記顔料として、既知の有機顔料、無機顔料のいずれも使用することができる。
これらの顔料は、水性インキ全量に対して2〜20質量%の範囲で含まれることが好ましく、2.5〜15質量%の範囲で含まれることがより好ましく、3〜10質量%の範囲で含まれることが特に好ましい。
またホワイトインキの場合、顔料の含有量は、前記ホワイトインキ全量に対して3〜40質量%であることが好ましく、5〜35質量%であることがより好ましく、7〜30質量%であることが特に好ましい。
顔料の含有量を2質量%以上(ホワイトインキの場合は3質量%以上)にすることで、十分な発色性や鮮明性を有する印刷物が得られる。また顔料の含有量を20質量%以下(ホワイトインキの場合は40質量%以下)とすることで、水性インキの粘度を、インクジェット印刷に適した範囲に収められるとともに、前記水性インキの保存安定性も良好となり、結果として長期にわたって吐出安定性を確保できる。
顔料を水性インキ中で安定的に分散保持する方法として、(1)水溶性顔料分散樹脂を顔料表面に吸着させ分散する方法、(2)水溶性及び/または水分散性の界面活性剤を顔料表面に吸着させ分散する方法、(3)顔料表面に親水性官能基を化学的・物理的に導入し、分散樹脂や界面活性剤なしでインキ中に分散する方法(自己分散顔料)、(4)水不溶性樹脂で顔料を被覆し、必要に応じて更に別の水溶性顔料分散樹脂や界面活性剤を用いてインキ中に分散させる方法などを挙げることができる。
本実施形態の水性インクジェットインキは、水溶性有機溶剤を含む。また、1気圧下における沸点が250℃以上である水溶性有機溶剤の量が、水性インクジェットインキ全量に対し5質量%以下(0質量%でもよい)であることが好ましい。高沸点の水溶性有機溶剤量を5質量%以下にすることで、水性インクジェットインキの乾燥性、吐出安定性が良好になる上に、前処理液と組み合わせた際、滲みなどの画質欠陥がなく、耐ブロッキング性も良好な水性インキが得られる。また画像品質や耐ブロッキング性を更に向上させる観点から、1気圧下における沸点が250℃以上である水溶性有機溶剤の量は、2質量%以下であることが好ましく、1質量%以下であることがより好ましい(いずれも、0質量%であってもよい)。
ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールイソプロピルメチルエーテル、ジエチレングリコールブチルメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールメチルエチルエーテル、などのグリコールジアルキルエーテル類が挙げられる。
本実施形態の水性インクジェットインキはバインダー樹脂を含むことが好ましい。バインダー樹脂の形態は、水溶性樹脂及び樹脂微粒子のどちらであってもよく、水性インクジェットインキや印刷物に要求される特性に応じて、2種類以上を組み合わせて使用してもよい。例えば樹脂微粒子は、水性インクジェットインキの粘度を低くすることができ、より多量の樹脂を配合することができることから、印刷物の耐性を高めるのに適している。また、バインダー樹脂として水溶性樹脂を使用した水性インクジェットインキは、吐出安定性や、本実施形態の前処理液と組み合わせた際の印刷物の画像品質に優れる。
本実施形態の水性インキは、表面張力を調整し画像品質を向上させる目的で、界面活性剤を使用することが好ましい。一方で、表面張力が低すぎるとインクジェットヘッドのノズル面が水性インキで濡れてしまい、吐出安定性を損なうことから、界面活性剤の種類と量の選択は非常に重要である。基材に対する濡れ性の確保と、ノズルからの吐出安定性の最適化という観点から、シロキサン系、アセチレンジオール系、フッ素系の界面活性剤や、上記一般式(1)で表されるポリオキシアルキレンアルキルエーテルを使用することが好ましい。中でも、シロキサン系、アセチレンジオール系の界面活性剤を使用することが特に好ましい。界面活性剤の添加量としては、水性インキ全量に対して、0.01〜5.0質量%が好ましく、0.05〜3.0質量%が更に好ましい。
アセチレンジオール系界面活性剤としては、サーフィノール61、104E、104H、104A、104BC、104DPM、104PA、104PG−50、420、440、465、485、SE、SE−F、ダイノール604、607(エアープロダクツ社製)、オルフィンE1004、E1010、E1020、PD−001、PD−002W、PD−004、PD−005、EXP.4001、EXP.4200、EXP.4123、EXP.4300(日信化学工業社製)などが、
フッ素系界面活性剤としては、ZonylTBS、FSP、FSA、FSN−100、FSN、FSO−100、FSO、FS−300、Capstone FS−30、FS−31(DuPont社)、PF−151N、PF−154N(オムノバ社製)などが使用できる。
なお、上記の界面活性剤は単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
本実施形態の水性インキに含まれる水は、種々のイオンを含有する一般の水ではなく、イオン交換水(脱イオン水)を使用するのが好ましい。
本実施形態の水性インキは、上記の成分の他に、必要に応じて所望の物性値を持つインキとするためにpH調整剤を添加することができ、pH調整能を有する材料を任意に選択することができる。塩基性化させる場合は、ジメチルエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、N−メチルジエタノールアミンなどのアルカノールアミン;アンモニア水;水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどのアルカリ金属の水酸化物;炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸カリウムなどのアルカリ金属の炭酸塩などを使用することができる。また酸性化させる場合は塩酸、硫酸、酢酸、クエン酸、マレイン酸、無水マレイン酸、コハク酸、酒石酸、リンゴ酸、リン酸、ホウ酸、フマル酸、マロン酸、アスコルビン酸、グルタミン酸などを使用することができる。上記のpH調整剤は単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
本実施形態の水性インクジェットインキは単色で使用してもよいが、用途に合わせて複数の色を組み合わせた水性インクジェットインキのセットとして使用することもできる。組み合わせは特に限定されないが、シアン、イエロー、マゼンタの3色を使用することでフルカラーの画像を得ることができる。また、ブラックインキを追加することで黒色感を向上させ、文字などの視認性を上げることができる。更にオレンジ、グリーンなどの色を追加することで色再現性を向上させることも可能である。非浸透性基材の一例であるフィルム基材では、透明フィルムに対して、ホワイトインキの印刷を行うことで、鮮明な画像を得ることができ、特にブラックインキで印刷された文字などの鮮明性や視認性を上げることができるため、好ましく組み合わされる。
上記した成分を含む、本実施形態の水性インクジェットインキは、例えば、以下のプロセスを経て製造される。ただし本実施形態の水性インクジェットインキの製造方法は以下に限定されるものではない。
顔料分散用樹脂として、水溶性顔料分散樹脂を用いる場合、前記水溶性顔料分散樹脂と水と、必要に応じて水溶性有機溶剤とを混合・攪拌し、水溶性顔料分散樹脂混合液を作製する。前記水溶性顔料分散樹脂混合液に、顔料を添加し、混合・攪拌(プレミキシング)した後、分散機を用いて分散処理を行う。その後、必要に応じて遠心分離、濾過や、固形分濃度の調整を行い、顔料分散液を得る。
次いで、上記顔料分散液に、水溶性有機溶剤、水、及び必要に応じて上記で挙げたバインダー樹脂、界面活性剤やその他の添加剤を加え、撹拌・混合する。なお、必要に応じて前記混合物を40〜100℃の範囲で加熱しながら撹拌・混合してもよい。
上記混合物に含まれる粗大粒子を、濾過分離、遠心分離などの手法により除去し、水性インクジェットインキとする。濾過分離の方法としては、既知の方法を適宜用いることができる。またフィルター開孔径は、粗大粒子、ダストが除去できるものであれば、特に制限されないが、好ましくは0.3〜5μm、より好ましくは0.5〜3μmである。また濾過を行う際は、フィルターは単独種を用いても、複数種を併用してもよい。
本実施形態の水性インクジェットインキは、25℃における粘度を3〜20mPa・sに調整することが好ましい。この粘度領域であれば、特に通常の4〜10KHzの周波数を有するインクジェットヘッドから10〜70KHzの高周波数のインクジェットヘッドにおいても安定した吐出特性を示す。特に、25℃における粘度を4〜10mPa・sとすることで、600dpi以上の設計解像度を有するインクジェットヘッドに対して用いても、安定的に吐出させることができる。
なお顔料の平均二次粒子径は、上記樹脂微粒子(A)の粒子径と同様の方法によって測定できる。なお、前記水性インクジェットインキがバインダー樹脂として樹脂微粒子を含む場合、前記樹脂微粒子の配合量に相当する量を水に置換したインキを作製し、粒子径を測定することが好ましい。
本実施形態の前処理液と、上記水性インクジェットインキとを組み合わせた、記録液セットの実施形態で印刷物を製造する方法として、非浸透性基材に前記前処理液を付与する工程と、前記非浸透性基材上の、前記前処理液を付与した部分に、前記水性インクジェットインキを、1パスインクジェット印刷により付与する工程と、前記水性インクジェットインキが付与された、前記非浸透性基材を乾燥する工程とを含む方法が好ましく用いられる。なお上記の工程は、この順番に実施することが好ましい。
本実施形態の記録液セットを用いて印刷物を製造する際、好適には、水性インクジェットインキを印刷する前に、非浸透性基材上に前処理液が付与される。その付与方法として、インクジェット印刷のように基材に対して非接触で印刷する方式と、基材に対し前処理液を当接させて印刷する方式のどちらを採用してもよい。また、前処理液の付与方法として、前処理液を当接させる印刷方式を選択する場合、オフセットグラビアコーター、グラビアコーター、ドクターコーター、バーコーター、ブレードコーター、フレキソコーター、ロールコーターなどのローラ形式が好適に使用できる。
本実施形態の記録液セットでは、前処理液を非浸透性基材に付与したのち、前記非浸透性基材を乾燥させ、前記基材上の前処理液を乾燥させたのち、水性インクジェットインキを付与してもよいし、前記基材上の前処理液が完全に乾燥する前に、水性インクジェットインキを付与してもよい。一実施形態において、水性インクジェットインキを付与する前に前処理液を完全に乾燥させる、すなわち、前記前処理液の液体成分を完全に除去された状態とすることが好ましい。前処理液が完全に乾燥した後で水性インクジェットインキを付与することで、後から着弾する水性インクジェットインキが乾燥不良を起こすことなく、耐擦性に優れた印刷物が得られるためである。
水性インクジェットインキは、非浸透性基材上の前処理液を付与した部分に、1パスインクジェット印刷により付与される方式が好ましい。なお、前記1パスインクジェット印刷で用いるインクジェットヘッドの設計解像度は、画像品質に優れた画像が得られる点から、600dpi(DotsPerInch)以上であることが好ましく、720dpi以上であることがより好ましい。
水性インクジェットインキを印刷したあと、前記水性インキ、及び未乾燥の前処理液を乾燥させるため、前記水性インクジェットインキが付与された非浸透性基材を乾燥する工程を含むことが好ましい。なお好適に用いられる乾燥方法は、上記前処理液の場合と同様である。
本実施形態の記録液セットを印刷する際は、前処理液の付与量に対する水性インクジェットインキの付与量の比を0.1以上10以下とすることが好ましい。なお付与量の比としてより好ましくは0.5以上9以下であり、特に好ましくは1以上8以下である。付与量の比を上記範囲に収めることにより、基材の風合いの変化を起こすことなく、画像品質に優れた印刷物が得られる。
本実施形態の記録液セットを用いる非浸透性基材は、従来から既知のものを任意に用いることができる。例えば、ポリ塩化ビニルシート、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリエチレンフィルム、ナイロンフィルム、ポリスチレンフィルム、ポリビニルアルコールフィルムの様な熱可塑性樹脂基材や、アルミニウム箔の様な金属基材などが使用できる。上記の基材は印刷媒体の表面が滑らかであっても、凹凸のついたものであっても良いし、透明、半透明、不透明のいずれであっても良い。また、これらの基材の2種以上を互いに張り合わせたものでも良い。更に印字面の反対側に剥離粘着層などを設けても良く、また印字後、印字面に粘着層などを設けても良い。また本実施形態のインキセットの印刷で用いられる基材の形状は、ロール状でも枚葉状でもよい。
本実施形態の記録液セットを用いて作製した印刷物は、必要に応じて、印刷面をコーティング処理することができる。前記コーティング処理の具体例として、コーティング用組成物の塗工・印刷や、ドライラミネート法、無溶剤ラミネート法、押出しラミネート法などによるラミネート加工などが挙げられ、いずれを選択してもよいし、複数を組み合わせても良い。
<1.前処理液の製造>
<(1−1)酸化チタン分散液の製造例>
下記材料を、攪拌機を備えた混合容器内に投入し、1時間混合・攪拌(プレミキシング)した。その後、直径1mmのジルコニアビーズ1800gを充填した容積0.6Lのダイノーミルを用いて本分散を行うことで、酸化チタン分散液(顔料濃度50%)を得た。
・タイペークCR−50−2 50部
・BYK−190(固形分40%) 15部
・2−プロパノール 5部
・イオン交換水 30部
下記材料を、攪拌機を備えた混合容器内に投入し、1時間混合・攪拌したのち、90℃に加温し、更に1時間混合した。その後室温になるまで放冷し、固形分が25%になるようにイオン交換水で調整することで、PVA103ワニスを得た。
・クラレポバールPVA103 25部
・イオン交換水 75部
下記材料を、攪拌機を備えた混合容器内に投入し、室温(25℃)にて1時間混合したのち、50℃に加温し、更に1時間混合した。その後、混合物を室温まで冷却したのち、孔径1μmのメンブランフィルターにて濾過を行うことで、前処理液1を得た。
・ジョンクリル7100(固形分48%) 10.42部
・エマレックス715 0.13部
・硝酸アルミニウム 5.0部
・エタノール 5.0部
・イオン交換水 77.1部
表1に記載の材料を使用する以外は、前処理液1と同様の方法により、前処理液2〜81を製造した。
なお表2には、凝集剤(C)として使用した材料の吸湿質量増加率を、以下基準に基づいて示した。ここで吸湿質量増加率は、上記に記載した方法で測定した、40℃・80%RH環境下に24時間保管した凝集剤(C)の質量増加率である。
A:吸湿質量増加率が40質量%以下であった
B:吸湿質量増加率が40質量%より大きく75質量%以下であった
C:吸湿質量増加率が75質量%より大きかった
<(2−1)顔料分散用樹脂1の製造例>
ガス導入管、温度計、コンデンサー、攪拌機を備えた反応容器に、ブタノール95部を仕込み、窒素ガスで置換した。反応容器内を110℃に加熱し、重合性単量体としてスチレン35部、アクリル酸40部、ベヘニルメタクリレート25部、及び重合開始剤であるV−601(和光純薬製)6部の混合物を2時間かけて滴下し、重合反応を行った。滴下終了後、110℃で3時間反応させた後、V−601(和光純薬製)0.6部を添加し、更に110℃で1時間反応を続けて、顔料分散用樹脂1の溶液を得た。更に、室温まで冷却した後、ジメチルアミノエタノールを添加して完全に中和したのち、水を100部添加し水性化した。その後、100℃以上に加熱し、ブタノールを水と共沸させてブタノールを留去し、固形分が30%になるように調整することで、顔料分散用樹脂1の水性化溶液(固形分30%)を得た。なお、上記に示した方法で測定した顔料分散用樹脂1の酸価は250mgKOH/g、重量平均分子量は13,000であった。
下記表4に示したように、重合性単量体の種類や量を変更した以外は、顔料分散用樹脂1の場合と同様にして、顔料分散用樹脂2〜6の水性化溶液(固形分30%)を得た。
ガス導入管、温度計、コンデンサー、攪拌機を備えた反応容器に、メチルエチルケトン95部を仕込み、窒素ガスで置換した。反応容器内を80℃に加熱し、重合性単量体としてスチレン70部、アクリル酸5部、メチルメタクリレート10部、ポリプロピレングリコールメタクリレート(日油社製ブレンマーPP−500)15部、及び重合開始剤であるV−65(和光純薬製)3.5部の混合物を3時間かけて滴下し、重合反応を行った。滴下終了後、80℃で1時間反応させた後、V−65(和光純薬製)0.7部を添加し、更に80℃で4時間反応を続けて、顔料分散用樹脂7の溶液を得た。その後、メチルエチルケトン25部を加え、反応系を常温まで冷却したのち、反応容器から混合溶液を取り出し、固形分が30%になるようにメチルエチルケトンで調整することで、顔料分散用樹脂7のメチルエチルケトン溶液(固形分30%)を得た。なお、上記に示した方法で測定した顔料分散用樹脂7の酸価は30mgKOH/g、重量平均分子量は25,500であった。
また、下記表4に示したように、重合性単量体の種類や量を変更した以外は、顔料分散用樹脂7の場合と同様にして、顔料分散用樹脂8のメチルエチルケトン溶液(固形分30%)を得た。
トーヨーカラー社製LIONOL BLUE 7358G(C.I.ピグメントブルー15:3)を20部、顔料分散用樹脂1の水性化溶液(固形分30%)を20部、水60部を混合し、攪拌機でプレミキシングした後、直径0.5mmのジルコニアビーズ1800gを充填した容積0.6Lのダイノーミルを用いて本分散を行い、顔料分散液1Cを得た。また上記C.I.ピグメントブルー15:3を、以下に示す顔料にそれぞれ置き換える以外は顔料分散液1Cと同様にして、顔料分散液1M、1Y、1Kを得た。
・Magenta:DIC社製FASTGEN SUPER MAGENTA RG
(C.I.ピグメントレッド122)
・Yellow:トーヨーカラー社製LIONOL YELLOW TT1405G
(C.I.ピグメントイエロー14)
・Black:オリオンエンジニアドカーボンズ社製PrinteX85
(カーボンブラック)
顔料分散用樹脂として顔料分散用樹脂2〜6の水性化溶液(固形分30%)を使用する以外は、顔料分散液1C、1M、1Y、1Kと同様の方法を用いることで、顔料分散液2〜6(それぞれC、M、Y、K)を得た。
攪拌器を備えた混合容器に、顔料分散用樹脂7のメチルエチルケトン溶液(固形分30.3%)33.3部を加えたのち、攪拌しながら、水50部と、ジメチルアミノエタノール0.45部とを添加し、更に30分間撹拌した。その後更に、トーヨーカラー社製LIONOL BLUE 7358G(C.I.ピグメントブルー15:3)を20部加え、よく攪拌(プレミキシング)した後、直径0.5mmのジルコニアビーズ1800gを充填した容積0.6Lのダイノーミルを用いて本分散を行った。次いで、得られた分散液を取り出し、水を15部加えたのち、エバポレータを用いて、メチルエチルケトンを減圧留去した。その後、顔料濃度が20%になるように水で調整することで、顔料分散液7Cを得た。また上記C.I.ピグメントブルー15:3を、顔料分散液1M、1Y、1Kの製造で使用した上記顔料にそれぞれ置き換える以外は顔料分散液7Cと同様にして、顔料分散液7M、7Y、7Kを得た。
顔料分散用樹脂として顔料分散用樹脂8のメチルエチルケトン溶液(固形分30%)を使用する以外は、顔料分散液7C、7M、7Y、7Kと同様の方法を用いることで、顔料分散液8C、8M、8Y、8Kを得た。
石原産業社製タイペークCR−90−2(酸化チタン)を40部、顔料分散用樹脂1の水性化溶液(固形分30%)を20部、水40部を混合し、攪拌機でプレミキシングした後、直径0.5mmのジルコニアビーズ1800gを充填した容積0.6Lのダイノーミルを用いて本分散を行い、顔料分散液1W(顔料濃度40%)を得た。
下記材料を、攪拌機を備えた混合容器内に順次投入し、十分に均一になるまで撹拌した。その後、孔径1μmのメンブランフィルターで濾過を行い、インクジェットヘッド詰まりの原因となる粗大粒子を除去することで、水性インクジェットシアンインキ1を得た。また顔料分散液1Cの代わりに、顔料分散液1M、1Y、1Kをそれぞれ使用することにより、シアン(C)、マゼンタ(M)イエロー(Y)、ブラック(K)の4色からなる水性インクジェットインキのセット1を得た:
・顔料分散液1C 25部
・ジョンクリル8211(固形分44%) 10部
・1,2−ブタンジオール 20部
・KF−6015 1部
・プロキセルGXL 0.05部
・イオン交換水 43.95部
下記表5に記載の材料を使用する以外はインクジェットインキのセット1と同様の方法により、シアン(C)、マゼンタ(M)イエロー(Y)、ブラック(K)の4色からなるインクジェットインキのセット2〜27を得た。
Cyan:Cabojet250C(キャボット社製自己分散型シアン顔料水溶 液、顔料濃度10%)
Magenta:Cabojet265M(キャボット社製自己分散型マゼンタ 顔料水溶液、顔料濃度10%)
Yellow:Cabojet270(キャボット社製自己分散型イエロー顔料 水溶液、顔料濃度10%)
Black:Cabojet200(キャボット社製自己分散型カーボンブラッ ク水溶液、顔料濃度20%)
・PGmME:プロピレングリコールモノメチルエーテル(沸点120℃)
・1,2−PD:1,2−プロパンジオール(沸点188℃)
・1,3−PD:1,3−プロパンジオール(沸点214℃)
・1,2−HD:1,2−ヘキサンジオール(沸点224℃)
・TEGmEE:トリエチレングリコールモノエチルエーテル(沸点256℃)
・プロキセルGXL:アーチケミカルズ社製1,2−ベンゾイソチアゾール−3−オ ン溶液(防腐剤)
下記表6に記載の材料を使用する以外はインクジェットシアンインキ1と同様の方法により、水性インクジェットホワイトインキ1〜11を得た。
<前処理液を付与したフィルム基材の作製例>
松尾産業社製KコントロールコーターK202、ワイヤーバーNo.0を用い、下記フィルム基材に、上記で作成した前処理液をウェット膜厚4.0±0.2μmで塗布したのち、前記前処理液を塗布したフィルム基材を、70℃のエアオーブンに投入し3分間乾燥させることで、前処理液を付与したフィルム基材を作製した。
・OPP:三井化学東セロ社製2軸延伸ポリプロピレンフィルム「OPU−1」(厚 さ20μm)
・PET:東レ社製ポリエチレンテレフタレートフィルム「ルミラーT60」(厚さ 25μm)
基材を搬送できるコンベヤの上部にインクジェットヘッドKJ4B−QA(京セラ社製、設計解像度600dpi)を設置し、上記で製造した水性インクジェットインキのセットを、上流側からK、C、M、Yの順番に充填した。次いで、前記コンベヤ上に、上記で作製した、前処理液を付与したフィルム基材を固定したのち、前記コンベヤを一定速度で駆動させ、前記インクジェットヘッドの設置部を通過する際に、インクジェットインキをそれぞれドロップボリューム10pLで吐出し、下記画像を印刷した。印刷後速やかに、前記印刷物を70℃エアオーブンに投入し5分間乾燥させることで、印刷物を作成した。
上記方法に基づき、30m/分または50m/分のコンベヤ駆動速度条件で作成した、OPPフィルム基材に対するグラデーション画像印刷物を使用した。前記画像印刷物のドット形状を、光学顕微鏡を用いて200倍で観察することで、画像品質(にじみ、混色)の評価を行った。評価基準は下記表7の通りであり、2点以上を実使用上可能領域とした。
上記方法に基づき、30m/分のコンベヤ駆動速度条件で作成した、ベタパッチ画像印刷物を使用した。前記画像印刷物の表面にニチバン社製セロハンテープ(幅18mm)をしっかり貼りつけたのち、前記セロハンテープの先端を持ち、90度の角度を保ちながら剥がした。そして剥がした後の印刷物の表面やセロハンテープ面を目視で確認することで、密着性を評価した。評価基準は以下の通りであり、2点以上を実使用上可能領域とした。なお、OPPフィルム基材への印刷物、及び、PETフィルム基材への印刷物の両方について、密着性を評価した。また表8には、評価を行った4色のうち、最も評価結果が悪かった色について記載した。
5:セロハンテープの密着面に対する剥離が見られなかった
4:セロハンテープの密着面に対する剥離面積が10%未満であった
3:セロハンテープの密着面に対する剥離面積が10%以上20%未満であった
2:セロハンテープの密着面に対する剥離面積が20%以上30%未満であった
1:セロハンテープの密着面に対する剥離面積が30%以上であった
上記の印刷物の作製例と同様にして、30m/分のコンベヤ駆動速度条件で、前処理液を付与したOPPフィルム基材にベタパッチ画像を印刷した。印刷後速やかに、印刷物を70℃エアオーブンに投入したのち、1分ごとに前記印刷物をエアオーブンより取り出し、表面を指で擦り状態を目視観察することで、乾燥性の評価を行った。評価基準は以下の通りであり、2点以上を実使用上可能領域とした。
4:エアオーブン投入から1分後の時点で印刷物が乾燥し、指で擦ってもインキが付 着しなかった
3:エアオーブン投入から1分後には指にインキが付着したが、2分後は付着しなか った
2:エアオーブン投入から2分後には指にインキが付着したが、3分後は付着しなか った
1:エアオーブン投入から3分後の印刷物でも、指にインキが付着した
上記方法に基づき、30m/分のコンベヤ駆動速度条件で作成した、OPPフィルム基材に対する4Cベタ画像印刷物を使用した。前記画像印刷物を、4cm×4cm角にカットし、印刷に使用したものと同じOPPフィルムの裏面と重ね合わせ、永久歪試験機を用いてブロッキング試験を実施した。ブロッキング試験の環境条件は、荷重10kg/cm2、温度40℃、湿度80%、試験期間24時間とした。24時間経過後、90度の角度を保ちながら、重ねたOPPフィルムを瞬間的に引張り剥がし、剥がした後の印刷面を目視で確認することで、耐ブロッキング性を評価した。評価基準は以下の通りであり、2点以上を実使用上可能領域とした。
5:印刷面の剥離が見られなかった
4:印刷面の剥離面積が5%未満であった
3:印刷面の剥離面積が5%以上10%未満であった
2:印刷面の剥離面積が10%以上15%未満であった
1:印刷面の剥離面積が15%以上であった
上記で製造した前処理液について、E型粘度計(東機産業社製TVE−20L)を用いて、25℃環境下で粘度を測定したのち、密閉容器に入れ、70℃に設定した恒温機内に静置保存した。1週間ごとに前記密閉容器を取り出し、上記と同様にして経時後の粘度を測定し、経時前後での粘度変化率を算出することで、前処理液の保存安定性の評価を行った。評価基準は以下の通りであり、2点以上を実使用上可能領域とした。
5:4週間保存後の粘度変化率が±5%未満であった
4:3週間保存後の粘度変化率が±5%未満であったが、4週間保存後の粘度変化率 が±5%以上であった
3:2週間保存後の粘度変化率が±5%未満であったが、3週間保存後の粘度変化率 が±5%以上であった
2:1週間保存後の粘度変化率が±5%未満であったが、2週間保存後の粘度変化率 が±5%以上であった
1:1週間保存後の粘度変化率が±5%以上であった
また、下記表9に示した、前処理液、水性インクジェットブラックインキ(水性インクジェットインキのセットのうちブラック色のもの)、水性インクジェットホワイトインキの組み合わせについては、以下に示す方法により、鮮明・視認性の評価も実施した。評価結果は、表9に示した通りであった。
基材を搬送できるコンベヤの上部にインクジェットヘッドKJ4B−QAを設置し、表9に示した水性インクジェットブラックインキ(Kインキ)及び水性インクジェットホワイトインキ(Wインキ)を、前記表9に記載した色が上流側になるようにして充填した。ただし実施例106〜107では、Wインキは使用せずに、Kインキのみを用いた。次いで、前記コンベヤ上に、表9に示した、前処理液を付与したフィルム基材を固定したのち、前記コンベヤを30m/分の速度で駆動させ、前記インクジェットヘッドの設置部を通過する際に、上記水性インクジェットインキをそれぞれ吐出した。その際、Kインキについては、平仮名と漢字の混ざった4ポイント及び6ポイントのMS明朝体からなる文字画像を、またWインキについては、印字率100%の白ベタ画像を印刷した。また、下流側に充填したインキによる画像が、上流側に充填したインキによる画像の上に重なるように印刷した。そして、印刷後速やかに、前記印刷物を70℃エアオーブンに投入し5分間乾燥させることで、文字・白ベタ印刷物を作成した。
得られた文字・白ベタ印刷物を、表9に記載した観察面から目視で観察し、鮮明・視認性を評価した。評価基準は以下の通りであり、2点以上を実使用上可能領域とした。
4:4ポイント及び6ポイントの文字がいずれも鮮明で、明瞭に判読できた。
3:4ポイントの文字がやや鮮明性に劣るものの十分に判読でき、また6ポイントの 文字は鮮明で、明瞭に判読できた。
2:4ポイントの文字は鮮明性に劣り判読できなかった。一方6ポイントの文字はや や鮮明性に劣るものの、十分に判読できた。
1:4ポイント、6ポイントの文字がいずれも鮮明性に劣り、判読できなかった。
Claims (8)
- 顔料と、水とを含む水性インクジェットインキとともに用いられる前処理液であって、
前記前処理液が、樹脂微粒子(A)と、界面活性剤(B)と、凝集剤(C)と、水とを含み、
前記界面活性剤(B)が、下記一般式(1)で表されるポリオキシアルキレンアルキルエーテル(b−1)を含み、
前記凝集剤(C)が、多価金属塩及び/またはカチオン性高分子化合物を含み、
前記凝集剤(C)は、相対湿度80%における水分吸湿率が、75質量%以下である、前処理液。
一般式(1)
R−O−(EO)m−(PO)n−H
(一般式(1)において、Rは、炭素数8〜22であるアルキル基、炭素数8〜22であるアルケニル基、炭素数8〜22であるアルキルカルボニル基、または、炭素数8〜22であるアルケニルカルボニル基を表す。
EOはエチレンオキサイド基を、POはプロピレンオキサイド基を表す。
mはEOの平均付加モル数を示し、8〜100の数であり、
nはPOの平均付加モル数を示し、0〜99の数であり、m>nである。
nが0でない場合、(EO)mと(PO)nの付加順序は問わず、付加はブロックでもランダムでもよい。) - 前記ポリオキシアルキレンアルキルエーテル(b−1)の配合量が、前記樹脂微粒子(A)の配合量に対して、5〜50質量%である、請求項1記載の前処理液。
- 前記凝集剤(C)が、2価金属塩を含む、請求項1または2に記載の前処理液。
- 前記樹脂微粒子(A)が、ポリウレタン樹脂、ポリウレタンポリウレア樹脂、ポリ(メタ)アクリル樹脂、アクリル変性ポリウレタン樹脂、およびポリオレフィン樹脂からなる群より選択される樹脂微粒子を2種以上含む、請求項1〜3いずれかに記載の前処理液。
- 熱可塑性樹脂基材用である、請求項1〜4いずれかに記載の前処理液。
- 請求項1〜5いずれかに記載の前処理液と、
顔料、水溶性有機溶剤、及び、水を含む水性インクジェットインキとを含む、インキセット。 - 非浸透性基材上に、請求項1〜5いずれかに記載の前処理液からなる層を有する、前処理液を付与した基材。
- 請求項7記載の前処理液を付与した基材に、前記水性インクジェットインキで印刷された印刷物。
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