JP6532296B2 - 水性インクジェット用インク組成物 - Google Patents
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Description
従来、水性インクジェット用インク組成物を用いたインクジェット印刷(記録)方式は、印刷装置の印刷ヘッドが走査型であるために、印刷に時間がかかる問題や、印刷(記録)後の水性インクジェット用インク組成物中の水性溶剤の乾燥が遅いなどの問題から、多量の印刷物の製造に適さないとされていた。一方で、水性インクジェット用インク組成物を用いたインクジェット印刷(記録)方式は、通常の印刷(記録)方式の様な製版工程を必要としないこと、また、通常の印刷(記録)方式や電子写真方式と比較して、非常に簡単な装置の構成で印刷が可能であることなどの利点があるため、専ら家庭用などの個人で利用されていた。
以下、本発明の水性インクジェット用インク組成物に含まれる各成分について説明する。
本発明の顔料としては、特に限定されるものではないが、一般にインクジェット記録液で使用される各種の無機顔料や有機顔料を挙げることができる。無機顔料としては、例えば、カーボンブラック、チタンブラック、チタンホワイト、硫化亜鉛、ベンガラなどが挙げられ、有機顔料としては、例えば、キナクリドン系顔料、ジオキサジン系顔料、フタロシアニン系顔料、アントラピリミジン系顔料、アンサンスロン系顔料、インダンスロン系顔料、フラバンスロン系顔料、ペリレン系顔料、ジケトピロロピロール系顔料、ペリノン系顔料、キノフタロン系顔料、アントラキノン系顔料、チオインジゴ系顔料、ベンツイミダゾロン系顔料、イソインドリノン系顔料、アゾメチン系顔料、アゾ系顔料などを挙げることができる。顔料は、少なくとも1種を用いればよく、2種以上を組み合わせて用いることができる。
本発明のアニオン性基含有樹脂としては、通常のインキや塗料の顔料分散用やバインダーとして利用できるアニオン性基含有樹脂であって、後述する塩基性化合物の存在下で、後述する水性媒体、水溶性溶剤、及び水に溶解できるものであれば特に制限はないが、カルボキシル基、スルホン酸基、ホスホノ基(−P(=O)(OH2))などのアニオン性基の1種又は2種以上を含有する樹脂が好ましい。
本発明の塩基性化合物は、前記アニオン性基含有樹脂を、後述する水性媒体、水溶性溶剤、及び水に溶解する際に用いられる。
本発明の水性媒体は、顔料がアニオン性基含有樹脂で被覆された、被覆顔料の分散液(顔料分散液)を得る際の、顔料の分散、アニオン性基含有樹脂の溶解をするための媒体として用いられる。
本発明のエマルジョンは、水系エマルジョンである。水系エマルジョンの例としては、アクリル系樹脂エマルジョン、スチレン−アクリル系樹脂エマルジョン、ポリエステル系樹脂エマルジョン、ポリウレタン系樹脂エマルジョン、ポリ酢酸ビニル系樹脂エマルジョン、ポリ塩化ビニル系樹脂エマルジョン、ポリブタジエン系樹脂エマルジョン、ポリエチレン系樹脂エマルジョンなどが挙げられる。中でも、得られる印刷物の外観及び耐水性、耐溶剤性、耐擦性、耐熱性などの各種耐性に優れる事から、スチレン−アクリル系樹脂エマルジョンが好ましい。エマルジョンは、少なくとも1種を用いればよく、2種以上を組み合わせて用いることができる。
Woodの式:1/Tg=W1/Tg1+W2/Tg2+W3/Tg3+・・・・・+Wx/Tgx
[式中、Tg1〜Tgxはアニオン性基含有樹脂を構成する単量体1、2、3・・・xのそれぞれの単独重合体のガラス転移温度、W1〜Wxは単量体1、2、3・・・xのそれぞれの重合分率、Tgは理論ガラス転移温度を表す。ただし、woodの式におけるガラス転移温度は絶対温度である。]
前記アクリル系樹脂又はスチレン−アクリル系樹脂以外におけるエマルジョンの樹脂のガラス転移温度は、熱分析により求めた理論ガラス転移温度である。熱分析の方法としては、JIS K7121(プラスチックの転移温度測定方法)に準じ、一例として、パーキンエルマー社製Pyris1 DSCを用いて、昇温速度20℃/分、窒素ガス流速20ミリリットル/分の条件下でガラス転移温度を測定する事ができる。
本発明のアセチレンジオール系界面活性剤は、アセチレンジオール骨格を有する化合物であり、本発明の水性インクジェット用インク組成物の印刷(記録)画像のベタ埋まりを良好にする効果を有する。
本発明のシリコーン系界面活性剤は、ポリシロキサン骨格を有する化合物であり、本発明の水性インクジェット用インク組成物の印刷(記録)画像のベタ部のムラを抑制する効果を有する。
前記アセチレンジオール系界面活性剤、及びシリコーン系界面活性剤以外の、その他の界面活性剤として、公知のものが使用できる。但し、吐出安定性の観点から、フッ素系界面活性剤を使用することは好ましくない。
本発明の水溶性溶剤は、本発明の水性インクジェット用インク組成物の保存安定性、インク組成物の吐出安定性、インク組成物の飛翔性を付与できる効果を有し、例えば、モノアルコール類、多価アルコール類、多価アルコールの低級アルキルエーテル類、窒素含有化合物類などを挙げることができる。これらは単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
ジエチレングリコールモノブチルエーテルとプロピレングリコールを併用する場合、これらの質量比(ジエチレングリコールモノブチルエーテル/プロピレングリコール)は、ノズル内でのインク組成物の乾燥抑制、シリコーン系界面活性剤に対する溶解性、及び非吸収性印刷媒体(メディア)上でのインク皮膜の形成のしやすさの全てを満足させる効果が高い観点から、5/95〜95/5が好ましく、10/90〜90/10がより好ましい。
本発明の水は、前記水性媒体としての水、前記エマルジョンに含有する水、及び本発明の水性インクジェット用インク組成物の濃度調製のために加える水、などを含むものである。
本発明の水性インクジェット用インク組成物は、さらに、ポリレチレンワックスを含むことが好ましい。
本発明の水性インクジェット用インク組成物には、さらに、目的に応じて公知の顔料分散剤、防黴剤、防錆剤、増粘剤、酸化防止剤、吸収剤、保存性向上剤、消泡剤、pH調整剤などの添加剤も添加することもできる。
本発明の水性インクジェット用インク組成物を製造する方法としては、(1)前記塩基性化合物の存在下にアニオン性基含有樹脂を水性媒体に溶解した水性樹脂ワニス、顔料、必要に応じて顔料分散剤などを混合した後、各種分散機、例えばボールミル、アトライター、ロールミル、サンドミル、アジテーターミルなどを利用して顔料分散液を調製し、さらに残りの材料を添加して、水性インクジェット用インク組成物を調製する方法(以下、製造方法1と記載する)や、(2)上記の方法で顔料を分散した後、酸析法や再公表特許WO2005/116147号公報に記載のイオン交換手段などにより、顔料表面にアニオン性基含有樹脂を析出させた樹脂被覆顔料を得、次いで得られた樹脂被覆顔料を塩基性化合物で中和し、各種分散機(高速攪拌装置など)を用いて水に再分散し、さらに残りの材料を添加して、水性インクジェット用インク組成物を調製する方法(以下、製造方法2と記載する)などを挙げることができる。なかでも、水性インクジェット用インク組成物の保存安定性が更に良好になることから製造方法(2)が好ましい。
本発明の水性インクジェット用インク組成物を用いた印刷方法について説明する。
<顔料>
プリンテックス90(カーボンブラック顔料、デグサ社製)
<アニオン性基含有樹脂>
アニオン性基含有樹脂1:アクリル酸/n−ブチルアクリレート/ベンジルメタクリレート/スチレン共重合体(重量平均分子量30,000、酸価185mgKOH/g)
<塩基性化合物>
水酸化ナトリウム
<エマルジョン>
Neocryl A−1092(固形分48.5%、ガラス転移温度9℃、スチレン−アクリル系エマルジョン、DSM Neoresins社製)
<アセチレンジオール系界面活性剤>
サーフィノール104PG−50(固形分50%、アセチレンジオール型界面活性剤、エアープロダクツ社製)
サーフィノール440(固形分100%、アセチレンジオール型界面活性剤、エアープロダクツ社製)
オルフィンE1004(固形分100%、アセチレンジオール型界面活性剤のエチレンオキサイド付加物、日信化学社製)
<シリコーン系界面活性剤>
BYK−347(固形分100%、ポリエーテル変性シロキサン型界面活性剤、ビックケミー・ジャパン社製)
BYK−377(固形分100%、ポリエーテル変性シロキサン型界面活性剤、ビックケミー・ジャパン社製)
BYK−3455(固形分100%、ポリエーテル変性シロキサン型界面活性剤、ビックケミー・ジャパン社製)
BYK−333(固形分100%、ポリエーテル変性シロキサン型界面活性剤、ビックケミー・ジャパン社製)
BYK−348(固形分100%、ポリエーテル変性シロキサン型界面活性剤、ビックケミー・ジャパン社製)
BYK−349(固形分100%、ポリエーテル変性シロキサン型界面活性剤、ビックケミー・ジャパン社製)
Glide410(固形分100%、ポリエーテル変性シロキサンコポリマー、Evonik Tego Chemie社製)
Wet240(固形分100%、ポリエーテル変性シロキサンコポリマー、Evonik Tego Chemie社製)
Twin400(固形分100%、シロキサン系界面活性剤、Evonik Tego Chemie社製)
<フッ素系界面活性剤>
メガファックF−444(固形分100%、パーフルオロアルキル系界面活性剤、DIC社製)
<水溶性溶剤>
ジエチレングリコールモノブチルエーテル(BDG)
2−ピロリドン
プロピレングリコール
<ポリエチレンワックス>
AQUACER531(固形分45%、ノニオン乳化変性パラフィンワックス、平均粒子径160nm、ビックケミー・ジャパン社製)
水99.9質量部と前記シリコーン系界面活性剤0.1質量部からなる混合物を調製した。この混合物の25℃での波長380nmから780nmにおける透過率を測定し、その最大値(特定透過率1)を求めた。
測定機器:UV−2500PC(島津製作所社製)
測定条件:スリット幅2nm、スキャンスピードは高速、測定開始波長780nm、測定終了波長380nm、サンプリングピッチはオート、測定モードはシングル。リファレンスは水。
結果を表1に示す。
水89.9質量部とBDG10部と前記シリコーン系界面活性剤0.1質量部からなる混合物を調製した。この混合物の25℃での波長380nmから780nmにおける透過率を測定し、その最大値(特定透過率2)を求めた。
測定機器:UV−2500PC(島津製作所社製)
測定条件:スリット幅2nm、スキャンスピードは高速、測定開始波長780nm、測定終了波長380nm、サンプリングピッチはオート、測定モードはシングル。リファレンスは水。
結果を表2に示す。
<顔料分散液の製造>
アニオン性基含有樹脂1の25質量部を、水酸化ナトリウム3.9質量部と水71.1質量部との混合溶液に溶解させて、アニオン性基含有樹脂固形分25%の水性樹脂ワニスを得た。
上記水性樹脂ワニスの32質量部(アニオン性基含有樹脂を8質量部含む)に水48質量部を加え混合し、顔料分散用樹脂ワニスを調製した。この顔料分散用樹脂ワニスに、更に顔料としてプリンテックス90の20質量部を加え、攪拌混合後、湿式サーキュレーションミルで練肉を行い、顔料分散液(アニオン性基含有樹脂を8%、顔料を20%含む)を調製した。
表3に記載の通り、前記顔料分散液20質量部、エマルジョン(Neocryl A−1092)5質量部、アセチレンジオール系界面活性剤(オルフィンE1010)1質量部、シリコーン系界面活性剤(BYK347)0.1質量部、ポリエチレンワックス(AQUACER531)2質量部、水溶性溶剤(BDG)10質量部、水溶性溶剤(プロピレングリコール)20質量部、及び水41.9質量部を攪拌混合し、実施例1の水性インクジェット用インク組成物100質量部を得た。
<水性インクジェット用インク組成物の製造>
表3及び表4の質量割合となるように、所定の、エマルジョン、アセチレンジオール系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤、フッ素系界面活性剤、ポリエチレンワックス、水溶性溶剤、及び水を攪拌混合し、実施例2〜8、及び比較例1〜11の水性インクジェット用インク組成物を得た。
以下の方法により評価し、それらの結果を表3及び表4に示す。
実施例1〜8、比較例1〜11の水性インクジェット用インク組成物をそれぞれガラス瓶にとり、25℃の粘度(m・Pa)を、粘度計(東機産業社製 RE100L型)を用いて測定した。その後、密栓し60℃、1ヵ月保存し、保存後の粘度(25℃)を粘度計により測定した。保存安定性は、粘度変化率(60℃、(1ヵ月後の粘度−保存前の粘度)/保存前の粘度)で評価した。
[評価基準]
○:粘度変化率が10%未満のもの
△:粘度変化率が10%以上、20%未満のもの
×:粘度変化率が20%以上のもの
実施例1〜8、比較例1〜11の水性インクジェット用インク組成物をインクジェットプリンターPX105(エプソン社製)のカートリッジに詰めて、コート紙(OKトップコート+ 王子製紙社製)に印字を行い、吐出安定性の評価を行った。
[評価基準]
○:印字の乱れがほとんどなく、安定して吐出できるもの
△:多少の印字の乱れがあるものの、吐出はできるもの
×:吐出できないもの
実施例1〜8、比較例1〜11の水性インクジェット用インク組成物をインクジェットプリンターPX105(エプソン社製)のカートリッジに詰めて、コート紙(OKトップコート+ 王子製紙社製)にベタ印字を行い、ベタ印字の形成性について、スジ・白抜けがあるかどうかについて目視にて評価した。
[評価基準]
○:スジ・白抜けがないもの
△:スジ・白抜けが少しあるもの
×:スジ・白抜けが多くあるもの
実施例1〜8、比較例1〜11の水性インクジェット用インク組成物をインクジェットプリンターPX105(エプソン社製)のカートリッジに詰めて、コート紙(OKトップコート+ 王子製紙社製)にベタ印字を行い、ベタ印字のムラについて目視にて評価した。
[評価基準]
○:印字ムラがないもの
△:印字ムラが一部にあるもの
×:印字ムラが全体的にあるもの
実施例1〜8、比較例1〜11の水性インクジェット用インク組成物をインクジェットプリンターPX105(エプソン社製)のカートリッジに詰めて、コート紙(OKトップコート+ 王子製紙社製)に印字を行い、学振型耐摩擦試験機を用いて、コート紙を当て紙として荷重200gで50回摩擦した後の印刷物の状態を観察し、次の基準に基づいて耐摩擦性を評価した。
[評価基準]
○:印字がかすれないもの
△:印字がわずかにかすれるが、文字がはっきりと判読できるもの
×:印字がかすれて文字が判読できないもの
Claims (7)
- 顔料、アニオン性基含有樹脂、エマルジョン、界面活性剤、水溶性溶剤、及び水を含有する水性インクジェット用インク組成物であって、
前記アニオン性基含有樹脂の酸価が50mgKOH/g以上であり、
前記エマルジョンは、スチレン−アクリル系樹脂エマルジョンであり、
前記エマルジョンの樹脂のガラス転移温度が−30〜30℃であり、
前記界面活性剤が、アセチレンジオール系界面活性剤、及びシリコーン系界面活性剤であり、
前記シリコーン系界面活性剤が、
水99.9質量部、及び前記シリコーン系界面活性剤0.1質量部からなる混合物の、25℃での波長380nmから780nmにおける透過率の最大値(特定透過率1)が30%以下であることの条件を満たし、かつ、
水89.9質量部、ジエチレングリコールモノブチルエーテル10質量部、及び前記シリコーン系界面活性剤0.1質量部からなる混合物の、25℃での波長380nmから780nmにおける透過率の最大値(特定透過率2)が95%以上であることの条件を満たすことを特徴とする、水性インクジェット用インク組成物。 - 前記水溶性溶剤が、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、2−ピロリドン、及びプロピレングリコールからなる群より選ばれた少なくとも1種である、請求項1に記載の水性インクジェット用インク組成物。
- 前記水溶性溶剤が、ジエチレングリコールモノブチルエーテル及びプロピレングリコールである、請求項1又は2に記載の水性インクジェット用インク組成物。
- 前記水性インクジェット用インク組成物中のシリコーン系界面活性剤の割合が0.01〜1%である、請求項1〜3の何れかに記載の水性インクジェット用インク組成物。
- 前記水性インクジェット用インク組成物中の水溶性溶剤の割合が1〜40%である、請求項1〜4の何れかに記載の水性インクジェット用インク組成物。
- 請求項1〜5の何れかに記載の水性インクジェット用インク組成物を用いて、非吸収性印刷媒体に印刷する、インクジェット印刷方法。
- 請求項6に記載のインクジェット印刷方法によって得られる印刷物。
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