JP6837366B2 - インクジェットインク - Google Patents
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Description
例えば、連続式(コンティニュアス型)のインクジェットプリンタでは、インクジェットインクのインク滴をノズルから連続的に吐出させ、次いで帯電電極によって帯電させながら、個々のインク滴の飛翔軌道を、偏向電極からの電圧の印加によって個別に制御することで、媒体の表面に、所定の文字が例えばドットパターンとして印字される。
そこで、例えば特許文献1では、バインダ樹脂として、硝酸セルロース樹脂とロジン樹脂とを併用することが提案されている。しかし発明者の検討によると、この2種のバインダ樹脂の組み合わせでは、PP、PEのいずれの表面に対しても、インクジェットインクの密着性を向上する効果が不十分である。
〈塩素化ポリオレフィン樹脂〉
塩素化ポリオレフィン樹脂としては、例えばPP、PEなどのポリオレフィンを塩素化した分子構造を有し、PPの表面に対して優れた密着性を示す種々の塩素化ポリオレフィン樹脂が使用可能である。また塩素化ポリオレフィン樹脂としては、さらに酸変性して、溶剤に対する溶解性等を向上させた、酸変性塩素化ポリオレフィン樹脂も使用可能である。
塩素化ポリオレフィン樹脂の塩素含有率は、任意の範囲とすることができるものの、特に38質量%以下であるのが好ましい。塩素含有率がこの範囲を超える塩素化ポリオレフィン樹脂は、極性が高くなりすぎて、PPの表面に対するインクジェットインクの密着性を向上する効果が低下するおそれがある。
ただし、塩素化ポリオレフィン樹脂の塩素含有率は、特に、着色剤としての染料や塩素化EVAの溶解性に優れた、ケトン等の極性溶剤に対する良好な溶解性を確保することを考慮すると、上記の範囲でも18質量%以上であるのが好ましい。また酸変性していない、酸無変性タイプの塩素化ポリオレフィン樹脂の場合は、極性溶剤に対するより一層良好な溶解性を確保するために、塩素含有率が、上記の範囲でも25質量%以上であるのが好ましい。さらに、酸変性タイプの塩素化ポリオレフィン樹脂の場合は、PPの表面に対するインクジェットインクの密着性を向上する効果の点で、塩素含有率が、上記の範囲でも21質量%以下であるのが好ましい。
(酸無変性タイプ)
日本製紙(株)製のスーパークロン(登録商標)390S(塩素含有率:36質量%)、803MWS(塩素含有率:29.5質量%)、803LS(塩素含有率:26質量%);東洋紡(株)製のハードレン(登録商標)13−LP(塩素含有率26質量%)、13−LLP(塩素含有率:26質量%)、14−LWP(塩素含有率:27質量%)、15−LP(塩素含有率:30質量%)、15-LLP(塩素含有率:30質量%)、16−LP(塩素含有率:32質量%)、DX−523P(塩素含有率:23質量%)、DX−526P(塩素含有率:26質量%)、DX−530P(塩素含有率:30質量%)。
日本製紙(株)製のスーパークロン930S(塩素含有率:21質量%)、2319S(塩素含有率:19.5質量%)、3221S(塩素含有率:21質量%);東洋紡(株)製のハードレンHM−21P(塩素含有率:21質量%)、M−28P(塩素含有率:20質量%)、F−2P(塩素含有率:20質量%)、F−6P(塩素含有率:20質量%)、F−7P(塩素含有率:20質量%)、CY−1321P(塩素含有率:21質量%)、CY−2121P(塩素含有率:21質量%)。
塩素化EVAとしては、エチレン酢酸ビニル共重合樹脂(EVA)を塩素化した分子構造を有し、PEの表面に対して優れた密着性を示す種々の塩素化EVAが使用可能である。
特に、塩素含有率が38質量%以下である塩素化EVAが好ましい。塩素含有率がこの範囲を超える塩素化EVAは、極性が高くなりすぎて、PEの表面に対するインクジェットインクの密着性を向上する効果が低下するおそれがある。
ただし、塩素化EVAの塩素含有率は、前述したケトン等の極性溶剤に対する良好な溶解性を確保することを考慮すると、上記の範囲でも18質量%以上であるのが好ましい。
なお、特許文献2において塩素化ポリオレフィン樹脂と併用している塩化ビニル酢酸ビニル共重合樹脂と、塩素化EVAとの違いは、塩化ビニル酢酸ビニル共重合体が、塩化ビニルと酢酸ビニルとを共重合させた分子構造を有しているのに対し、塩素化EVAは、上述したようにエチレン酢酸ビニル共重合体(EVA)を塩素化した分子構造を有し、分子中に、塩素化されていないエチレン基が存在している点にある。
〈含有量〉
本発明のインクジェットインクは、塩素化ポリオレフィン樹脂の質量をP、塩素化EVAの質量をEとしたとき、両者を、質量比P/Eで表して0.7以上、2以下の割合で含んでいるのが好ましい。
一方、上記の範囲より塩素化EVAの割合が少ない場合には、PEの表面に対する、インクジェットインクの密着性を向上する効果が低下して、当該PEの表面に対する文字の定着性を十分に向上できないおそれがある。
なお、かかる効果をより一層向上することを考慮すると、上記質量比P/Eは、上記の範囲でも1.9以下であるのが好ましい。
この範囲より両樹脂の合計の含有量が少ない場合には、両樹脂による、バインダ樹脂としての機能が十分に得られないため、PP、PEのいずれの表面に対しても、インクジェットインクの密着性を向上する効果が低下して、両表面に対する文字の定着性を十分に向上できないおそれがある。
これに対し、両樹脂の合計の含有量を上記の範囲とすることにより、インクジェットインクの粘度の上昇を抑制して、インクジェットプリンタのノズルからの良好な吐出性を確保しながら、PPとPEの両方の表面に対するインクジェットインクの密着性を向上して、これらの表面に対する文字の定着性を十分に向上することができる。
バインダ樹脂としては、塩素化ポリオレフィン樹脂と塩素化EVAの2種を併用することによる前述した効果を阻害しない範囲で、さらに他のバインダ樹脂を併用してもよい。かかる他のバインダ樹脂としては、たとえば、前述した塩化ビニル酢酸ビニル共重合樹脂、スチレンアクリル樹脂、エポキシ樹脂等の1種または2種以上が挙げられる。
〈着色剤〉
着色剤としては、種々の染料、顔料等の中から、含金属染料が用いられる。含金属染料としては、インクジェットインクの色味に応じた各色の含金属染料がいずれも使用可能である。
C.I.ソルベントイエロー19、21、32、61、65、79、81、82、83、88、89、90、151;保土谷化学工業(株)製のAIZEN(登録商標)SPILON(登録商標) Yellow C−GNH、C−2GH;オリエント化学工業(株)製のVALIFAST(登録商標)YELLOW1101、1109、1151、1171、3108、3120、3150、3170、3180、4120、4121。
C.I.ソルベントオレンジ5、6、11、20、40、41、45、54、56、58、59、62;オリエント化学工業(株)製のVALIFAST ORANGE1201、2210、3208、3209、3210。
C.I.ソルベントレッド8、35、49、83、84、91、99、100、102、109、118、119、122、124、125、127、130、132、142、160、212、218;オリエント化学工業(株)製のVALIFAST Red 1308、1320、1355、1364、1388、2303、2320、3304、3306、3311、3312、3320、PINK 2310N;保土谷化学工業(株)製のAIZEN SPILON Fiery Red BH、Red C−GH、C−BH、Pink BH。
C.I.ソルベントブラウン37、42、43、44、53。
(グリーン)
オリエント化学工業(株)製のVALIFAST GREEN 1501。
C.I.ソルベントブルー5、24、25、38、44、45、55、64、67、70、137;オリエント化学工業(株)製のVALIFAST Blue 1621、1631、2604、2606、2620、2670;保土谷化学工業(株)製のAIZEN SPILON Blue C−RH、GNH、S.P.T. Blue 121。
C.I.ソルベントバイオレット2、21;オリエント化学工業(株)製のVALIFAST VIOLET 1701、1704;保土谷化学工業(株)製のAIZEN SPILON Violet C−RH、ECH。
含金属染料は、インクジェットインクの色目および色濃度に応じて、1種または2種以上を、適宜の割合で配合することができる。
〈荷電調整剤〉
コンティニュアス型のインクジェットプリンタに用いるインクジェットインクは、当該インクジェットインクに適度の帯電性を付与するとともに帯電適正を向上するために、荷電調整剤を含んでいてもよい。
アルカリ金属やアルカリ土類金属の塩の具体例としては、例えば塩素、臭素、ヨウ素、フッ素等のハロゲンとの塩や、4級アンモニウム塩、過塩素酸塩、硝酸塩、チオシアン酸塩、ギ酸塩、酢酸塩、硫酸塩、プロピオン酸塩、三フッ化酢酸塩、トリフルオロメタンスルホン酸塩、ヘキサフルオロリン酸塩、ヘキサフルオロアンチモン酸塩、テトラフルオロホウ酸塩、ピクリン酸塩、カルボン酸塩、スルホン酸塩等が挙げられる。
上記塩等の荷電調整剤の含有量は、インクジェットインクに求められる帯電性等に応じて任意に設定できる。
ただし、荷電調整剤の含有量は、インクジェットインクの総量の0.05質量%以上、特に0.1質量%以上であるのが好ましく、2質量%以下、特に1質量%以下であるのが好ましい。
〈界面活性剤〉
インクジェットインクは、PPやPEの表面に対する濡れ性、密着性をさらに向上して、これらの表面に対する文字の定着性をより一層向上するために、界面活性剤を含んでいてもよい。
シリコーン系界面活性剤の具体例としては、例えばビックケミー・ジャパン(株)製のBYK(登録商標)307、310、320、330、333、342、377;東レ・ダウコーニング(株)製の8029 ADDITIVE、8054 ADDITIVE、205SL、8032 ADDITIVE、57 ADDITIVE、8526 ADDITIVE等が挙げられる。
これら界面活性剤の1種または2種以上が使用可能である。
界面活性剤の含有量は、当該界面活性剤中の有効成分量換算で、インクジェットインクの総量の0.1質量%以上、特に0.2質量%以上であるのが好ましく、3質量%以下、特に2質量%以下であるのが好ましい。
溶剤としては、バインダ樹脂としての塩素化ポリオレフィン樹脂と塩素化EVAの2種、ならびに着色剤としての染料を、いずれも良好に溶解できる種々の有機溶剤が使用可能である。
特に、染料と塩素化EVAの良溶媒であるとともに、塩素化ポリオレフィン樹脂も溶解するケトン類と、塩素化ポリオレフィン樹脂の良溶媒であるとともに、PPやPEの表面を侵して、これらの表面に対するインクジェットインクの密着性を向上し、文字の定着性を高めるために機能する炭化水素類とを併用するのが好ましい。
上記のうちケトン類としてはMEK、炭化水素類としてはシクロヘキサンが一般的であり、これらの溶剤を使用する場合は、印字環境での換気等を十分に徹底すればよい。
また、ケトン類の中でも有機溶剤中毒予防規則に適合したMPKやMAK、DEKを使用することも考えられる。その場合、インクジェットインクの乾燥性を、MEKを使用した場合と同等程度まで向上させるためには、炭化水素類として、乾燥性の良いメチルシクロヘキサンを組み合わせればよい。
この範囲よりケトン類の割合が少ない場合には、インクジェットインクの安定性が低下して、特に染料や塩素化EVAがインク中に析出したりするおそれがある。
これに対し、ケトン類と炭化水素類の質量比K/Hを上記の範囲とすることにより、インクジェットインクの良好な安定性を確保しながら、PPとPEの両方の表面に対するインクジェットインクの密着性を向上して、これらの表面に、いずれも定着性に優れた文字を印字することができる。
なお、溶剤を含む各成分の含有量の、前述した範囲は、それぞれ該当する成分を1種単独で含む場合はその1種の成分の含有量の範囲であり、同種の成分を2種以上を併用する場合はその合計の含有量の範囲である。
いずれの場合も、前述した特定の2種のバインダ樹脂の機能によって、PP、PEの両方の表面に対して現状よりも密着性に優れるため、これらの表面に、いずれも定着性に優れた文字を印字できるインクジェットインクを提供することが可能となる。
〈実施例1〉
塩素化ポリオレフィン樹脂としては、前出の日本製紙(株)製のスーパークロン803MWS(塩素含有率:29.5質量%、酸無変性タイプ)を用い、塩素化EVAとしては、前出の日本製紙(株)製のスーパークロンBAS(塩素含有率:26.5質量%)を用いた。
〈実施例2〉
塩素化ポリオレフィン樹脂として、前出の日本製紙(株)製のスーパークロン390S(塩素含有率:36質量%、酸無変性タイプ)を同量配合したこと以外は実施例1と同様にしてインクジェットインクを調製した。
〈実施例3〉
塩素化ポリオレフィン樹脂として、日本製紙(株)製のスーパークロン814HS(塩素含有率:41質量%、酸無変性タイプ)を同量配合したこと以外は実施例1と同様にしてインクジェットインクを調製した。
〈実施例4〉
塩素化ポリオレフィン樹脂として、前出の日本製紙(株)製のスーパークロン803LS(塩素含有率:26質量%、酸無変性タイプ)を同量配合したこと以外は実施例1と同様にしてインクジェットインクを調製した。
〈実施例5〉
塩素化ポリオレフィン樹脂として、前出の日本製紙(株)製のスーパークロン2319S(塩素含有率:19.5質量%、酸変性タイプ)を同量配合したこと以外は実施例1と同様にしてインクジェットインクを調製した。
〈実施例6〉
塩素化ポリオレフィン樹脂の含有量を1.7質量%、塩素化EVAの含有量を0.9質量部としたこと以外は実施例1と同様にしてインクジェットインクを調製した。
〈実施例7〉
塩素化ポリオレフィン樹脂の含有量を1.1質量%、塩素化EVAの含有量を1.5質量部としたこと以外は実施例1と同様にしてインクジェットインクを調製した。
〈実施例8〉
塩素化ポリオレフィン樹脂の含有量を1.8質量%、塩素化EVAの含有量を0.8質量部としたこと以外は実施例1と同様にしてインクジェットインクを調製した。
〈実施例9〉
塩素化ポリオレフィン樹脂の含有量を1.0質量%、塩素化EVAの含有量を1.6質量部としたこと以外は実施例1と同様にしてインクジェットインクを調製した。
〈比較例1〉
塩素化ポリオレフィン樹脂の含有量を2.6質量%として塩素化EVAを配合しなかったこと以外は実施例1と同様にしてインクジェットインクを調製した。
塩素化EVAの含有量を2.6質量%として塩素化ポリオレフィン樹脂を配合しなかったこと以外は実施例1と同様にしてインクジェットインクを調製した。
〈比較例3〉
塩素化ポリオレフィン樹脂の含有量を1.1質量%とし、塩素化EVAに代えて塩化ビニル酢酸ビニル共重合樹脂1.5質量%を配合したこと以外は実施例1と同様にしてインクジェットインクを調製した。このものは、特許文献2の実施例1を再現したものに該当する。
塩素化ポリオレフィン樹脂の含有量を0.6質量%とし、塩素化EVAに代えてスチレンアクリル樹脂1.8質量%およびエポキシ樹脂0.2質量%を配合したこと以外は実施例1と同様にしてインクジェットインクを調製した。このものは、特許文献3の実施例1を再現したものに該当する。
コンティニュアス型のインクジェットプリンタを使用して、実施例、比較例で調製したインクジェットインクにより、PP製の媒体の表面、およびPE製の媒体の表面に、それぞれベタの膜状に印字をした。
次いで媒体の表面に印字した膜の上にセロハンテープを重ね、その上から指で10往復こすってセロハンテープを隙間なく膜に密着させるとともに直ちに媒体の表面から剥離した。
○:媒体の表面の膜には剥離前と変化は見られず、セロハンテープに膜は付着していなかった。定着性良好。
△:媒体の表面の膜には剥離前と変化は見られなかったが、セロハンテープに僅かに、剥離した膜が付着していた中間レベル。
以上の結果を表2〜表4に示す。
さらに実施例1〜5の結果より、塩素化ポリオレフィン樹脂としては、酸変性タイプのものよりも酸無変性タイプのものの方が、特にPPの表面に対するインクジェットインクの密着性を向上でき、当該表面に定着性に優れた文字を印字できることが判った。
Claims (4)
- 着色剤としての含金属染料、バインダ樹脂、および溶剤を含み、前記バインダ樹脂は、塩素化ポリオレフィン樹脂と、塩素化エチレン酢酸ビニル共重合樹脂とを合計で、インクジェットインクの総量の1質量%以上、5質量%以下の割合で含んでいるインクジェットインク。
- 前記塩素化ポリオレフィン樹脂の質量をP、前記塩素化エチレン酢酸ビニル共重合樹脂の質量をEとしたとき、両者を、質量比P/Eで表して0.7以上、2以下の割合で含んでいる請求項1に記載のインクジェットインク。
- 前記塩素化ポリオレフィン樹脂の塩素含有率は、38質量%以下であり、前記塩素化エチレン酢酸ビニル共重合樹脂の塩素含有率は、38質量%以下である請求項1または2に記載のインクジェットインク。
- 前記塩素化ポリオレフィン樹脂と、前記塩素化エチレン酢酸ビニル共重合樹脂とを、合計で、インクジェットインクの総量の2.6質量%以下の割合で含んでいる請求項1ないし3のいずれか1項に記載のインクジェットインク。
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