JP6900466B2 - インク組成物及びその製造方法、並びに画像形成方法 - Google Patents
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Description
しかし、ウレタン結合を有する画像は、ウレタン結合を有しない画像と比較して、画像表面の摩擦が大きい場合がある。このため、ウレタン結合を有する画像に対し、画像表面の摩擦を低減し、引っ掻き耐性をより向上させることが求められる場合がある。
<1> 水と、
ウレタン結合及びウレア結合の少なくとも一方を有するポリマーを含み、重合性基を有する粒子と、
を含有し、かつ、
炭素数8以上のアルキル基を有する分子量5000以下の疎水性化合物を含有するインク組成物。
<2> 疎水性化合物が有するアルキル基の炭素数が、16以上である<1>に記載のインク組成物。
<3> 疎水性化合物の含有量が、インク組成物の全量に対し、0.10質量%〜0.50質量%である<1>又は<2>に記載のインク組成物。
<4> 疎水性化合物が有するアルキル基の含有量が、インク組成物の全量に対し、0.08質量%〜0.40質量%である<1>〜<3>のいずれか1つに記載のインク組成物。
<5> 疎水性化合物が、粒子中に含まれている<1>〜<4>のいずれか1つに記載のインク組成物。
<6> 疎水性化合物の含有量が、粒子の全固形分量に対し、0.50質量%〜2.50質量%である<1>〜<5>のいずれか1つに記載のインク組成物。
<7> 疎水性化合物が有するアルキル基の含有量が、粒子の全固形分量に対し、0.40質量%〜2.00質量%である<1>〜<6>のいずれか1つに記載のインク組成物。
<8> 疎水性化合物の融点が、25℃超である<1>〜<7>のいずれか1つに記載のインク組成物。
<9> 疎水性化合物が有するアルキル基が、直鎖アルキル基である<1>〜<8>のいずれか1つに記載のインク組成物。
<10> 疎水性化合物が、アルコールである<1>〜<9>のいずれか1つに記載のインク組成物。
<11> <1>〜<10>のいずれか1つに記載のインク組成物を製造する方法であって、
有機溶媒、疎水性化合物、ポリマー、及び重合性化合物を含む油相成分、又は、有機溶媒、疎水性化合物、3官能以上のイソシアネート化合物、及び重合性化合物を含む油相成分と、水を含む水相成分と、を混合し、乳化させることにより、粒子を形成する工程を有するインク組成物の製造方法。
<12> <1>〜<10>のいずれか1つに記載のインク組成物を基材上に付与する工程と、
基材上に付与されたインク組成物を硬化させる工程と、
を含む画像形成方法。
本明細書において、組成物中の各成分の量は、組成物中に各成分に該当する物質が複数存在する場合は、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数の物質の合計量を意味する。
本明細書において、「工程」との用語は、独立した工程だけではなく、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の所期の目的が達成されれば、本用語に含まれる。
本明細書において、化学式中の「*」は、結合位置を表す。
本明細書において、「光」は、γ線、β線、電子線、紫外線、可視光線等の活性エネルギー線を包含する概念である。
本明細書では、紫外線を、「UV(Ultra Violet)光」ということがある。
本明細書では、LED(Light Emitting Diode)光源から生じた光を、「LED光」ということがある。
本明細書において、「(メタ)アクリル酸」は、アクリル酸及びメタクリル酸の両方を包含する概念であり、「(メタ)アクリレート」は、アクリレート及びメタクリレートの両方を包含する概念であり、「(メタ)アクリロイル基」は、アクリロイル基及びメタクリロイル基の両方を包含する概念である。
本開示のインク組成物(以下、単に「インク」ともいう)は、水と、ウレタン結合及びウレア結合の少なくとも一方を有するポリマー(以下、「特定ポリマー」ともいう)を含み、重合性基を有する粒子(以下、「特定粒子」ともいう)と、を含有し、かつ、炭素数8以上のアルキル基を有する分子量5000以下の疎水性化合物(以下、「特定疎水性化合物」ともいう)を含有する。
かかる効果が奏される理由については、以下のように推測されるが、本開示のインクは以下の理由によって限定されることはない。
ウレタン結合及び/又はウレア結合を有する画像は、ウレタン結合及び/又はウレア結合を有しない画像と比較して、画像表面の摩擦(即ち、表面エネルギーが)が大きい場合がある。このため、ウレタン結合及び/又はウレア結合を有する画像に対し、画像表面の摩擦(即ち、表面エネルギー)を低減し、引っ掻き耐性をより向上させることが求められる場合がある。
この点に関し、水を含有する水系の組成物である本開示のインクを基材上に付与した場合、特定疎水性化合物は、炭素数8以上のアルキル基同士の疎水性相互作用により、基材上に付与されたインクの表面(即ち、気液界面近傍)に偏在すると考えられる。この状態でインクを硬化させる(即ち、重合性基による重合を行う)ことにより、硬化され、かつ、表面に特定疎水性化合物が偏在した画像が形成されると考えられる。硬化された画像の表面に偏在した特定疎水性化合物により、画像の表面の摩擦(即ち、表面エネルギー)が低減され、これにより、画像の引っ掻き耐性が向上すると考えられる。
本開示のインクは、特定疎水性化合物(即ち、炭素数8以上のアルキル基を有する分子量5000以下の疎水性化合物)を含有する。
特定疎水性化合物は、特定粒子中に含まれていてもよいし、特定粒子中に含まれていなくてもよい。即ち、本開示のインク中において、特定疎水性化合物は、特定粒子中に存在していてもよいし、特定粒子の外部に存在していてもよい。
本開示のインクに含有される特定疎水性化合物は、1種のみであってもよいし、2種以上であってもよい。
特定疎水性化合物の分子量の下限は、炭素数8以上のアルキル基を有する化合物に該当する化合物の最低の分子量であればよい。特定疎水性化合物の分子量の下限は、例えば130である。
また、水への溶解度は、試験物質(即ち、特定疎水性化合物であり得る試験物質)の融点が25℃以下である場合には、以下のようにして測定する。即ち、三角フラスコに水100gを入れ、内温を25℃に保ち、試験物質を徐々に滴下していく。目視観察により、三角フラスコ内の液体に濁りが生じた段階で滴下を終了する。滴下終了時点での三角フラスコ内の液体の全質量に対する、滴下に要した試験物質の質量(質量%)を、試験物質の水への溶解度とする。
なお、言うまでもないが、本開示のインクは、特定疎水性化合物以外の成分として、ドデシル硫酸ナトリウムを含有してもよい。
画像の引っ掻き耐性をより向上させる観点から、特定疎水性化合物が有するアルキル基の炭素数は、16以上であることが好ましく、18以上であることがより好ましい。
疎水性化合物が有するアルキル基の炭素数の上限には特に制限はない。インクの製造し易さの観点から、特定疎水性化合物が有するアルキル基の炭素数は、24以下であることが好ましく、22以下であることが特に好ましい。
以下の具体例には、化合物名の直後のカッコ内に、「C8」等の表記法にて、アルキル基の炭素数を示す。例えば、「C8」は、アルキル基の炭素数が8であることを意味する。
アルコール(即ち、炭素数8以上のアルキル基を有するアルコール)としては、1−オクタノール(C8)、2−エチルヘキサノール(C8)、1−ノナノール(C9)、1−デカノール(C10)、ウンデシルアルコール(C11)、ラウリルアルコール(C12)、トリデシルアルコール(C13)、1−テトラデカノール(C14)、ペンタデシルアルコール(C15)、1−ヘキサデカノール(C16)、1−へプタデカノール(C17)、ステアリルアルコール(別名:1−オクタデカノール)(C18)、イソステアリルアルコール(C18)、ノナデシルアルコール(C19)、1−エイコサノール(C20)、2−オクチルドデカノール(C20)、ヘンエイコサノール(C21)、1−ドコサノール(C22)、1−テトラコサノール(C24)等が挙げられる。
エーテル(即ち、炭素数8以上のアルキル基を有するエーテル)として、好ましくは、ポリエーテルが好ましく、ポリオキシエチレンアルキルエーテル(例えば、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ステアリルエーテル等)又はポリオキシプロピレンアルキルエーテルがより好ましい。
また、エステル(即ち、炭素数8以上のアルキル基を有するエステル)の概念には、ポリエステルも包含される。
特定疎水性化合物としては、画像の硬度をより向上させる観点から、アルコールが好ましい。
これにより、室温(例えば25℃)の環境下において、形成された画像中に、特定疎水性化合物が固体として存在し易いので、画像の引っ掻き耐性及び画像の硬度がより向上する。
特定疎水性化合物の融点は、28℃以上であることがより好ましく、33℃以上であることがより好ましく、40℃以上であることが更に好ましく、50℃以上であることが特に好ましい。
特定疎水性化合物の融点の上限には特に制限はない。特定疎水性化合物の製造適性又は入手容易性の観点から、特定疎水性化合物の融点は、80℃以下であることがより好ましい。
炭素数8以上(好ましくは16以上)の直鎖アルキル基を有するアルコールが更に好ましく、
1−ヘキサデカノール、1−へプタデカノール、ステアリルアルコール、ノナデシルアルコール、1−エイコサノール、ヘンエイコサノール、1−ドコサノール、又は1−テトラコサノールが特に好ましい。
特定疎水性化合物は、インクをインクジェットノズルから吐出する場合の吐出安定性(以下、「インクの吐出安定性」ともいう)をより向上させる観点から、特定粒子中に含まれていることが好ましい。
インクが2種以上の特定疎水性化合物を含む場合、少なくとも1種の特定疎水性化合物の内包率が、上述の好ましい範囲であることが好ましい。
特定疎水性化合物の内包率(質量%)は、以下のようにして求める。
以下の操作を、液温25℃の条件で行う。
以下の操作は、インクが顔料を含有していない場合にはこのインクをそのまま用いて行い、インクが顔料を含有している場合には、まず、遠心分離によってインクから顔料を除去し、顔料が除去されたインクに対して行う。
試料1に対し、この試料1中の全固形分に対して100質量倍のテトラヒドロフラン(THF)を加えて混合し、希釈液を調製する。得られた希釈液に対し、80000rpm(round per minute)、40分の条件の遠心分離を施す。遠心分離によって生じた上澄み液(以下、「上澄み液1」とする。)を採取する。この操作により、試料1に含まれていた全ての特定疎水性化合物が、上澄み液1中に抽出されると考えられる。採取された上澄み液1中に含まれる特定疎水性化合物の質量を、液体クロマトグラフィー(例えば、Waters社の液体クロマトグラフィー装置)によって測定する。得られた特定疎水性化合物の質量を、「特定疎水性化合物の全量」とする。
また、試料2に対し、上記希釈液に施した遠心分離と同じ条件の遠心分離を施す。遠心分離によって生じた上澄み液(以下、「上澄み液2」とする。)を採取する。この操作により、試料2において、マイクロカプセルに内包されていなかった(即ち、遊離していた)特定疎水性化合物が、上澄み液2中に抽出されると考えられる。採取された上澄み液2中に含まれる特定疎水性化合物の質量を、液体クロマトグラフィー(例えば、Waters社の液体クロマトグラフィー装置)によって測定する。得られた特定疎水性化合物の質量を、「特定疎水性化合物の遊離量」とする。
上記「特定疎水性化合物の全量」及び上記「特定疎水性化合物の遊離量」に基づき、下記の式に従って、特定疎水性化合物の内包率(質量%)を求める。
特定疎水性化合物の内包率(質量%) = ((特定疎水性化合物の全量−特定疎水性化合物の遊離量)/特定疎水性化合物の全量)×100
但し、分子量1000以上の化合物については、上記の上澄み液1及び上澄み液2に含まれる化合物の質量を、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によって測定し、それぞれ「化合物の全量」及び「化合物の遊離量」とし、化合物の内包率(質量%)を求める。
検量線は、東ソー(株)の「標準試料TSK standard,polystyrene」:「F−40」、「F−20」、「F−4」、「F−1」、「A−5000」、「A−2500」、「A−1000」、及び「n−プロピルベンゼン」の8サンプルから作製する。
特定疎水性化合物の含有量がインクの全量に対して0.05質量%以上であると、画像の引っ掻き耐性がより向上する。画像の引っ掻き耐性をより向上させる観点から、特定疎水性化合物の含有量は、インクの全量に対して0.10質量%以上であることが好ましい。
特定疎水性化合物の含有量がインクの全量に対して0.90質量%以下であると、インクの吐出安定性がより向上する。インクの吐出安定性をより向上させる観点から、特定疎水性化合物の含有量は、インクの全量に対して0.50質量%以下であることが好ましい。
特定疎水性化合物の含有量は、画像の引っ掻き耐性及びインクの吐出安定性をより向上させる観点から、インクの全量に対して0.10質量%〜0.50質量%であることが特に好ましい。
特定疎水性化合物が有するアルキル基の含有量がインクの全量に対して0.05質量%以上であると、画像の引っ掻き耐性がより向上する。画像の引っ掻き耐性をより向上させる観点から、特定疎水性化合物が有するアルキル基の含有量は、インクの全量に対して0.08質量%以上であることが好ましい。
特定疎水性化合物が有するアルキル基の含有量がインクの全量に対して0.80質量%以下であると、インクの吐出安定性がより向上する。インクの吐出安定性をより向上させる観点から、特定疎水性化合物が有するアルキル基の含有量は、インクの全量に対して0.40質量%以下であることが好ましい。
特定疎水性化合物が有するアルキル基の含有量は、画像の引っ掻き耐性及びインクの吐出安定性をより向上させる観点から、インクの全量に対して0.08質量%〜0.40質量%であることが特に好ましい。
特定疎水性化合物の含有量が特定粒子の全固形分量に対して0.30質量%以上であると、画像の引っ掻き耐性がより向上する。画像の引っ掻き耐性をより向上させる観点から、特定疎水性化合物の含有量は、特定粒子の全固形分量に対して0.50質量%以上であることが好ましい。
特定疎水性化合物の含有量が特定粒子の全固形分量に対して5.00質量%以下であると、インクの吐出安定性がより向上する。インクの吐出安定性をより向上させる観点から、特定疎水性化合物の含有量は、特定粒子の全固形分量に対して2.50質量%以下であることが好ましい。
特定疎水性化合物の含有量は、画像の引っ掻き耐性及びインクの吐出安定性をより向上させる観点から、特定粒子の全固形分量に対して0.50質量%〜2.50質量%であることが特に好ましい。
特定疎水性化合物が有するアルキル基の含有量が特定粒子の全固形分量に対して0.25質量%以上であると、画像の引っ掻き耐性がより向上する。画像の引っ掻き耐性をより向上させる観点から、特定疎水性化合物が有するアルキル基の含有量は、特定粒子の全固形分量に対して0.40質量%以上であることが好ましい。
特定疎水性化合物が有するアルキル基の含有量が特定粒子の全固形分量に対して4.80質量%以下であると、インクの吐出安定性がより向上する。インクの吐出安定性をより向上させる観点から、特定疎水性化合物が有するアルキル基の含有量は、特定粒子の全固形分量に対して2.00質量%以下であることが好ましい。
特定疎水性化合物が有するアルキル基の含有量は、画像の引っ掻き耐性及びインクの吐出安定性をより向上させる観点から、特定粒子の全固形分量に対して0.40質量%〜2.00質量%であることが特に好ましい。
特定粒子は、特定ポリマー(即ち、ウレタン結合及びウレア結合の少なくとも一方を有するポリマー)を含み、重合性基を有する。
特定粒子は、特定ポリマーを少なくとも1種含む。
特定ポリマーは、ウレタン結合及びウレア結合の少なくとも一方を有する。
特定ポリマーとしては、架橋構造を有しない線状のポリマー(以下、「特定鎖状ポリマー」ともいう)であってもよいし、架橋構造(例えば、三次元架橋構造)を有するポリマー(以下、「特定架橋ポリマー」ともう)であってもよい。
鎖状ポリマーは、主鎖中に、脂肪族環、芳香族環、複素環等の環状構造を含んでいてもよい。
特定架橋ポリマーが有し得る三次元架橋構造については、国際公開第2016/052053号に記載の三次元架橋構造を参照してもよい。
特定鎖状ポリマーとしては、
2官能のイソシアネート化合物からなる群から選択される少なくとも1種と、分子中に2つの活性水素基を有する化合物及び水からなる群から選択される少なくとも1種と、の反応生成物、又は、
2官能のイソシアネート化合物からなる群から選択される少なくとも1種と、分子中に2つの活性水素基を有する化合物及び水からなる群から選択される少なくとも1種と、その他の化合物と、の反応生成物
が好ましい。
例えば、2官能のイソシアネート化合物とジオール化合物との反応により、ウレタン結合が形成される。
また、2官能のイソシアネート化合物とジアミン化合物との反応により、ウレア結合が形成される。
また、2官能のイソシアネート化合物と水との反応により、ウレア結合が形成される。
後述する重合性基導入用化合物のうち、活性水素基を1つのみ含む化合物、
後述する重合性基を導入したイソシアネート化合物のうち、イソシアネート基を1つのみ含む化合物、
後述する親水性基導入用化合物のうち、活性水素基を1つのみ含む化合物、
後述する親水性基を導入したイソシアネート化合物のうち、イソシアネート基を1つのみ含む化合物、
等が挙げられる。
特定架橋ポリマーとしては、
3官能以上のイソシアネート化合物からなる群から選択される少なくとも1種と、分子中に2つ以上の活性水素基を有する化合物及び水からなる群から選択される少なくとも1種と、の反応生成物、又は、
3官能以上のイソシアネート化合物からなる群から選択される少なくとも1種と、分子中に2つ以上の活性水素基を有する化合物及び水からなる群から選択される少なくとも1種と、その他の化合物と、の反応生成物
が好ましい。
後述する重合性基導入用化合物のうち、活性水素基を1つのみ含む化合物、
後述する重合性基を導入したイソシアネート化合物のうち、イソシアネート基を1つのみ含む化合物、
後述する親水性基導入用化合物のうち、活性水素基を1つのみ含む化合物、
後述する親水性基を導入したイソシアネート化合物のうち、イソシアネート基を1つのみ含む化合物、
等が挙げられる。
また、特定架橋ポリマーを形成するための、分子中に2つ以上の活性水素基を有する化合物としては、3官能以上のポリオール化合物、3官能以上のポリアミン化合物、及び3官能以上のポリチオール化合物も挙げられる。
分子中に3つ以上の活性水素基を有する化合物と反応させる2官能のイソシアネート化合物のモル数(分子数)は、分子中に3つ以上の活性水素基を有する化合物における活性水素基のモル数(活性水素基の当量数)に対し、0.6倍以上が好ましく、0.6倍〜5倍がより好ましく、0.6倍〜3倍が更に好ましく、0.8倍〜2倍が更に好ましい。
アダクト型の3官能以上のイソシアネート化合物の市販品としては、タケネート(登録商標)D−102、D−103、D−103H、D−103M2、P49−75S、D−110N、D−120N、D−140N、D−160N(以上、三井化学(株))、デスモジュール(登録商標)L75、UL57SP(住化バイエルウレタン(株))、コロネート(登録商標)HL、HX、L(日本ポリウレタン(株))、P301−75E(旭化成(株))等が挙げられる。
イソシアヌレート型の3官能以上のイソシアネート化合物の市販品としては、タケネート(登録商標)D−127N、D−170N、D−170HN、D−172N、D−177N(以上、三井化学(株))、スミジュールN3300、デスモジュール(登録商標)N3600、N3900、Z4470BA(以上、住化バイエルウレタン(株))、コロネート(登録商標)HX、HK(以上、日本ポリウレタン(株))、デュラネート(登録商標)TPA−100、TKA−100、TSA−100、TSS−100、TLA−100、TSE−100(以上、旭化成(株))等が挙げられる。
ビウレット型の3官能以上のイソシアネート化合物の市販品としては、タケネート(登録商標)D−165N、NP1100(以上、三井化学(株))、デスモジュール(登録商標)N3200(住化バイエルウレタン(株))、デュラネート(登録商標)24A−100(旭化成(株))等が挙げられる。
この態様において、MCの全固形分量に対する分散剤の量の比(以下、質量比〔分散剤/MC固形分〕ともいう)としては、0.005〜1.000であることが好ましく、0.05〜0.7であることがより好ましい。
質量比〔分散剤/MC固形分〕が0.005以上であると、特定粒子の分散安定性がより向上する。
質量比〔分散剤/MC固形分〕が1.000以下であると、画像の硬度がより向上する。
特定ポリマーの重量平均分子量(Mw)としては、インクの分散安定性(即ち、特定粒子の分散安定性)の観点から、5000以上であることが好ましく、7000以上であることがより好ましく、8000以上であることが更に好ましく、10000以上であることが特に好ましい。
特定ポリマーのMwの上限には特に制限はない。特定ポリマーのMwの上限としては、例えば、150000、100000、70000、50000が挙げられる。
特定ポリマーの含有量が、特定粒子の固形分量に対して10質量%以上であると、インクの分散安定性(即ち、特定粒子の分散安定性)がより向上する。
特定ポリマーの含有量は、特定粒子の固形分量に対し、100質量%となることもあり得るが、80質量%以下が好ましく、70質量%以下であることがより好ましく、50質量%以下であることが特に好ましい。
特定粒子は、重合性基を少なくとも1種有する。
特定粒子が有する重合性基は、光、熱、赤外線などによる、画像の硬化に寄与する。
特定粒子が有する重合性基は、特定ポリマーと共有結合していてもよいし、特定ポリマーと共有結合していなくてもよい。言い換えれば、特定ポリマーが重合性基を有していてもよいし、特定ポリマーが重合性基を有していなくてもよい。
特定粒子が、特定ポリマーに共有結合していない重合性基を有することは、特定粒子が、重合性基を有する化合物(即ち、重合性化合物)を含むことを意味する。
特定粒子が、特定ポリマーに共有結合している重合性基を含むことは、特定ポリマー自体が重合性基を有することを意味する。
光重合性基としては、ラジカル重合性基が好ましく、エチレン性二重結合を含む基がより好ましく、(メタ)アクリロイル基、アリル基、スチリル基、又はビニル基が更に好ましい。ラジカル重合性基としては、ラジカル重合反応性及び形成される膜の硬度の観点から、(メタ)アクリロイル基が特に好ましい。
熱重合性基としては、エポキシ基、オキセタニル基、アジリジニル基、アゼチジニル基、ケトン基、アルデヒド基、又はブロックイソシアネート基が好ましい。
特定粒子は、重合性基を1種のみ含有していてもよいし、2種以上含有していてもよい。
特定粒子が重合性基を有することは、例えば、フーリエ変換赤外線分光測定(FT−IR)分析によって確認することができる。
特定粒子に含まれる重合性化合物の好ましい態様については後述する。
特定ポリマーが重合性基を有する場合、特定ポリマーへの重合性基の導入は、重合性基導入用化合物を用いて行うことができる。
重合性基導入用化合物としては、重合性基及び活性水素基を有する化合物を用いることができる。
重合性基導入用化合物としては、1つ以上の重合性基及び2つ以上の活性水素基を有する化合物を用いることが好ましい。
重合性基導入用モノマーは、1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
L1LcmZn (ma)
L1は、2価以上の脂肪族基、2価以上の芳香族基、2価以上の複素環基、−O−、−S−、−NH−、−N<、−CO−、−SO−、−SO2−又はそれらの組合せであることが好ましい。
m及びnは、それぞれ独立に、1〜50であることが好ましく、2〜20であることがより好ましく、3〜10であることがさらに好ましく、3〜5であることがとくに好ましい。
Lcで表される1価のエチレン性不飽和基としては、アリル基、ビニル基、アクリロイル基、メタクリロイル基等を挙げることができる。
Zで表される活性水素基は、ヒドロキシ基又は1級アミノ基であることがより好ましく、ヒドロキシ基であることがさらに好ましい。
特定ポリマーが重合性基を有する場合、特定ポリマーへの重合性基の導入は、重合性基を導入したイソシアネート化合物を用いて行うこともできる。
重合性基を導入したイソシアネート化合物としては、
上述した重合性基導入用化合物の少なくとも1種と、2官能のイソシアネート化合物の少なくとも1種と、の反応生成物;
上述した重合性基導入用化合物の少なくとも1種と、3官能以上のイソシアネート化合物の少なくとも1種と、の反応生成物;
上述した重合性基導入用化合物の少なくとも1種と、2官能のイソシアネート化合物の少なくとも1種と、3官能以上のポリオール化合物、3官能以上のポリアミン化合物、及び3官能以上のポリチオール化合物からなる群から選択される少なくとも1種と、の反応生成物;
等が挙げられる。
特定粒子は、親水性基を少なくとも1種有していてもよい。
特定粒子が親水性基を有する場合は、インクの分散安定性(例えば、保存安定性、吐出安定性、等)が向上する。
親水性基としては、アニオン性基又はノニオン性基が好ましく、分散安定性向上の効果に優れる点から、アニオン性基が好ましい。
例えば、同じ分子量のアニオン性基とノニオン性基とを比較した場合、アニオン性基の方が、分散安定性向上の効果に優れる。即ち、アニオン性基(特に好ましくは、カルボキシ基及びカルボキシ基の塩からなる群から選択される少なくとも1種)は、その分子量が小さい場合においても、分散安定性向上の効果を十分に発揮し得る。
中和されていないアニオン性基としては、カルボキシ基、スルホ基、硫酸基、ホスホン酸基、リン酸基、等が挙げられる。
中和されたアニオン性基としては、カルボキシ基の塩、スルホ基の塩、硫酸基の塩、ホスホン酸基の塩、リン酸基の塩、等が挙げられる。
中和は、例えば、アルカリ金属水酸化物(例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等)、有機アミン(例えば、トリエチルアミン等)を用いて行うことができる。
上述した、カルボキシ基の塩、スルホ基の塩、硫酸基の塩、ホスホン酸基の塩、及びリン酸基の塩における「塩」としては、アルカリ金属塩又は有機アミン塩が好ましく、アルカリ金属塩がより好ましい。
アルカリ金属塩におけるアルカリ金属としては、K又はNaが好ましい。
本明細書において、「アニオン性基の中和度」とは、特定粒子が有するアニオン性基全体における、中和されたアニオン性基のモル数と中和されていないアニオン性基のモル数との合計に対する中和されたアニオン性基のモル数の割合〔中和された酸基のモル数/(中和された酸基のモル数+中和されていない酸基のモル数)〕を意味する。
アニオン性基の中和度が50%以上であると、特定粒子の分散安定性がより向上する。
アニオン性基の中和度は、50%〜95%であることが好ましく、80%〜95%であることがより好ましく、90%〜95%であることが更に好ましい。
中和されたアニオン性基(即ち、塩の形態であるアニオン性基)は、塩基性を示す。アニオン性基の中和度が95%以下であると、特定ポリマーが有するウレタン結合及び/又はウレア結合の加水分解をより抑制できる。
中和度は、中和滴定によって求めることができる。
特定粒子中の特定ポリマーが親水性基を有する場合、特定ポリマーへの親水性基の導入は、親水性基導入用化合物を用いて行うことができる。
親水性基導入用化合物としては、親水性基及び活性水素基を有する化合物を用いることができる。
親水性基導入用化合物としては、1つ以上の親水性基及び2つ以上の活性水素基を有する化合物を用いることが好ましい。
アニオン性基導入用化合物としては、上記のα−アミノ酸以外にも、以下の具体例も挙げられる。
特定粒子中の特定ポリマーが親水性基を有する場合、特定ポリマーへの親水性基の導入は、親水性基を導入したイソシアネート化合物を用いて行うこともできる。
親水性基を導入したイソシアネート化合物としては、
上述した親水性基導入用化合物の少なくとも1種と、2官能のイソシアネート化合物の少なくとも1種と、の反応生成物;
上述した親水性基導入用化合物の少なくとも1種と、3官能以上のイソシアネート化合物の少なくとも1種と、の反応生成物;
上述した親水性基導入用化合物の少なくとも1種と、2官能のイソシアネート化合物の少なくとも1種と、3官能以上のポリオール化合物、3官能以上のポリアミン化合物、及び3官能以上のポリチオール化合物からなる群から選択される少なくとも1種と、の反応生成物;
等が挙げられる。
特定粒子は、重合性基(例えば、光重合性基又は熱重合性基)を有する化合物として、重合性化合物(例えば、光重合性化合物又は熱重合性化合物)を含むことが好ましい。この態様によれば、画像の硬度がより向上する。
特定粒子が重合性化合物を含む場合、特定粒子に含まれる重合性化合物は、1種のみであってもよいし、2種以上であってもよい。特定粒子が重合性化合物を含む場合、重合性化合物の重合性基は、特定粒子の重合性基として機能する。
なお、特定粒子が重合性化合物を含む態様において、特定ポリマーが重合性基を有していてもよい。
特定粒子に含まれ得る重合性化合物は、重合性モノマー、重合性オリゴマー、及び重合性ポリマーのいずれであってもよいが、膜の硬化感度及び膜の硬度を向上させる観点からは、重合性モノマーが好ましい。中でも、より好ましい重合性化合物は、光重合性化合物の概念に包含される光重合性モノマー及び熱重合性化合物の概念に包含される熱重合性モノマーである。
また、特定粒子が、重合性化合物として熱重合性化合物を含む場合、特定粒子は、更に、後述の光熱変換剤、熱硬化促進剤、又は光熱変換剤及び熱硬化促進剤を含むことが好ましい。
2官能以上の環状重合性化合物としては、
トリシクロデカンジメタノールジ(メタ)アクリレート、
ビスフェノールAエチレンオキシド(EO)付加物ジ(メタ)アクリレート、
ビスフェノールAプロピレンオキシド(PO)付加物ジ(メタ)アクリレート、
エトキシ化ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、
アルコキシ化ジメチロールトリシクロデカンジ(メタ)アクリレート、
アルコキシ化シクロヘキサノンジメタノールジ(メタ)アクリレート、
シクロヘキサノンジメタノールジ(メタ)アクリレート、等が挙げられる。
特定粒子が、2官能以下の重合性化合物と3官能以上の重合性化合物とを含む場合には、2官能以下の重合性化合物が、膜の基材との密着性に寄与し、3官能以上の重合性化合物が、膜の硬度向上に寄与すると考えられる。
なお、重合性化合物の重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によって測定する。GPCの測定条件は前述のとおりである。但し、分子量が低いためにGPCによって重量平均分子量を正確に測定できない場合には、重合性化合物の化学構造から求められる分子量を、重合性化合物の重量平均分子量として採用する。
特定粒子に含まれ得る重合性モノマーとしては、光の照射によって重合硬化する光重合性モノマー、及び加熱又は赤外線の照射によって重合硬化する熱重合性モノマーを挙げることができる。
重合性化合物として光重合性モノマーを含む場合、後述の光重合開始剤を含む態様が好ましい。また、重合性化合物として熱重合性モノマーを含む場合、後述の光熱変換剤、熱硬化促進剤、又は光熱変換剤及び熱硬化促進剤を含む態様が好ましい。
光重合性モノマーとしては、ラジカル重合可能なエチレン性不飽和結合を有する重合性モノマー(即ち、ラジカル重合性モノマー)及びカチオン重合可能なカチオン重合性基を有する重合性モノマー(即ち、カチオン重合性モノマー)から選択できる。
ラジカル重合性モノマーは、エチレン性不飽和基を有する化合物が好ましい。
特定粒子がラジカル重合性モノマーを含む場合、特定粒子は、ラジカル重合性モノマーを1種のみ含んでいてもよく、2種以上含んでいてもよい。
また、3官能以上のラジカル重合性モノマーとしては、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ジペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、エトキシ化トリメチロールプロパントリアクリレート、プロポキシ化トリメチロールプロパントリアクリレート、カプロラクトン変性トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ペンタエリスリトールエトキシテトラアクリレート、グリセリンプロポキシトリアクリレート、エトキシ化ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、カプロラクタム変性ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、プロポキシ化グリセリントリアクリレート、エトキシ化トリメチロールプロパントリアクリレート、及びプロポキシ化トリメチロールプロパントリアクリレートから選ばれる少なくとも1種が好ましい。
環状構造を有するモノマーが好ましく;
前述した2官能以上の環状重合性化合物の好ましい化合物群、シクロヘキシルアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、ベンジルアクリレート、イソボルニルアクリレート、ジシクロペンテニルアクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチルアクリレート、ジシクロペンタニルアクリレート、エトキシ化イソシアヌル酸トリアクリレート、又は、ε−カプロラクトン変性トリス−(2−アクリロキシエチル)イソシアヌレートがより好ましく;
前述した2官能以上の環状重合性化合物の好ましい化合物群、ジシクロペンテニルアクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチルアクリレート、又は、ジシクロペンタニルアクリレートが更に好ましく;
前述した2官能以上の環状重合性化合物の好ましい化合物群が特に好ましい。
カチオン重合性モノマーとしては、少なくとも1つのオレフィン、チオエーテル、アセタール、チオキサン、チエタン、アジリジン、N複素環、O複素環、S複素環、P複素環、アルデヒド、ラクタム、又は環状エステル基を有する化合物が好ましい。
光重合性モノマーの市販品の例としては、AH−600(2官能)、AT−600(2官能)、UA−306H(6官能)、UA−306T(6官能)、UA−306I(6官能)、UA−510H(10官能)、UF−8001G(2官能)、DAUA−167(2官能)、ライトアクリレートNPA(2官能)、ライトアクリレート3EG−A(2官能)(以上、共栄社化学(株))、SR339A(PEA、単官能)、SR506(IBOA、単官能)、CD262(2官能)、SR238(HDDA、2官能)、SR341(3MPDDA、2官能)、SR508(2官能)、SR306H(2官能)、CD560(2官能)、SR833S(2官能)、SR444(3官能)、SR454(3官能)、SR492(3官能)、SR499(3官能)、CD501(3官能)、SR502(3官能)、SR9020(3官能)、CD9021(3官能)、SR9035(3官能)、SR494(4官能)、SR399E(5官能)(以上、サートマー社)、A−NOD−N(NDDA、2官能)、A−DOD−N(DDDA、2官能)、A−200(2官能)、APG−400(2官能)、A−BPE−10(2官能)、A−BPE−20(2官能)、A−9300(3官能)、A−9300−1CL(3官能)、A−TMPT(3官能)、A−TMM−3L(3官能)、A−TMMT(4官能)、AD−TMP(4官能)(以上、新中村化学工業(株))、UV−7510B(3官能)(日本合成化学(株))、KAYARAD DPCA−30(6官能)、KAYARAD DPEA−12(6官能)(以上、日本化薬(株))等が挙げられる。
その他、重合性モノマーとしては、NPGPODA(ネオペンチルグリコールプロピレンオキシド付加物ジアクリレート)、SR531、SR285、SR256(以上、サートマー社)、A−DHP(ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、新中村化学工業(株))、アロニックス(登録商標)M−156(東亞合成(株))、V−CAP(BASF社)、ビスコート#192(大阪有機化学工業(株))等の市販品を好適に用いることができる。
これらの市販品の中でも、特に環状構造を有する光重合性モノマーである、SR506、SR833S、A−9300、又はA−9300−CLが好ましく、SR833Sが特に好ましい。
熱重合性モノマーは、加熱もしくは赤外線の照射によって重合可能な重合性モノマーの群から選択できる。熱重合性モノマーとしては、例えば、エポキシ、オキセタン、アジリジン、アゼチジン、ケトン、アルデヒド、又はブロックイソシアナート等の化合物が挙げられる。
多塩基酸のポリグリシジルエステル、ポリオールのポリグリシジルエーテル、ポリオキシアルキレングリコールのポリグリシジルエーテル、芳香族ポリオールのポリグリシジルエステル、ウレタンポリエポキシ化合物、ポリエポキシポリブタジエン等の3官能以上のエポキシ化合物などが挙げられる。
イソシアナート化合物としては、例えば、ヘキサメチレンジイソシアナート、イソホロンジイソシアナート、トルイルジイソシアナート、キシリレンジイソシアナート、ヘキサメチレンジイソシアナート三量体、トリメチルへキシリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアナート、ジシクロヘキシルメタンジイソシアナート、水添キシリレンジイソシアナート、タケネート(登録商標;三井化学社)、デュラネート(登録商標;旭化成社)、Bayhydur(登録商標;バイエルAG社)などの市販のイソシアナート、又はこれらを組み合わせた二官能以上のイソシアナートが好ましい。
重合性モノマーの重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によって測定した値である。GPCの条件は前述のとおりである。
特定粒子は、光重合開始剤の少なくとも1種を含んでいてもよい。
特定粒子の重合性基が光重合性基(好ましくはラジカル重合性基)である場合(特に、特定粒子が光重合性化合物(更に好ましくはラジカル重合性化合物)を含む場合)には、特定粒子は、光重合開始剤の少なくとも1種を含むことが好ましい。
詳細には、特定粒子が光重合開始剤を含む場合、1つの特定粒子が、重合性基と光重合開始剤との両方を有する。このため、重合性基と光重合開始剤との距離が近くなるので、従来の光硬化性組成物を用いた場合と比較して、膜の硬化感度(以下、単に「感度」ともいう。)が向上する。その結果、硬度により優れ、かつ、基材との密着性にもより優れた膜が形成される。
上述の、高感度ではあるが水への分散性が低い又は溶解性が低いために用いることが難しかった光重合開始剤として、具体的には、後述のカルボニル化合物及びアシルホスフィンオキシド化合物が挙げられ、アシルホスフィンオキシド化合物が好ましい。
このように、本開示のインクは、水に対する溶解性が低い物質を特定粒子に含ませることにより、水系の組成物である本開示のインク中に含有させることができる。このことも本開示のインクの利点の一つである。
光重合開始剤は、光(即ち、活性エネルギー線)を吸収して重合開始種であるラジカルを生成する化合物である。
より好ましい例としては、特公昭47−6416号公報記載のα−チオベンゾフェノン化合物、特公昭47−3981号公報記載のベンゾインエーテル化合物、特公昭47−22326号公報記載のα−置換ベンゾイン化合物、特公昭47−23664号公報記載のベンゾイン誘導体、特開昭57−30704号公報記載のアロイルホスホン酸エステル、特公昭60−26483号公報記載のジアルコキシベンゾフェノン、特公昭60−26403号公報、特開昭62−81345号公報記載のベンゾインエーテル類、特公平1−34242号公報、米国特許第4,318,791号パンフレット、ヨーロッパ特許0284561A1号公報に記載のα−アミノベンゾフェノン類、特開平2−211452号公報記載のp−ジ(ジメチルアミノベンゾイル)ベンゼン、特開昭61−194062号公報記載のチオ置換芳香族ケトン、特公平2−9597号公報記載のアシルホスフィンスルフィド、特公平2−9596号公報記載のアシルホスフィン、特公昭63−61950号公報記載のチオキサントン類、特公昭59−42864号公報記載のクマリン類等を挙げることができる。
また、特開2008−105379号公報又は特開2009−114290号公報に記載の重合開始剤も好ましい。
これらの中でも、感度向上の観点及びLED光への適合性の観点等から、内包光重合開始剤としては、(b)アシルホスフィンオキシド化合物が好ましく、モノアシルホスフィンオキシド化合物(特に好ましくは、2,4,6−トリメチルベンゾイル−ジフェニル−フォスフィンオキシド)、又は、ビスアシルホスフィンオキシド化合物(特に好ましくは、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルホスフィンオキシド)がより好ましい。
LED光の波長としては、355nm、365nm、385nm、395nm、又は405nmが好ましい。
高分子型光重合開始剤としては、前述の、Omnipol TX、9210;SPEEDCURE7005、7010、7040;が挙げられる。
特定粒子は、増感剤の少なくとも1種を含んでいてもよい。
特定粒子が光重合開始剤の少なくとも1種を含む場合には、特定粒子は、増感剤の少なくとも1種を含むことが好ましい。
特定粒子が増感剤を含有すると、活性エネルギー線照射による光重合開始剤の分解がより促進され得る。
増感剤は、特定の活性エネルギー線を吸収して電子励起状態となる物質である。電子励起状態となった増感剤は、光重合開始剤と接触して、電子移動、エネルギー移動、発熱等の作用を生じる。これにより、光重合開始剤の化学変化、即ち、分解、ラジカル、酸又は塩基の生成等が促進される。
また、増感剤としては、特開2010−24276号公報に記載の一般式(i)で表される化合物や、特開平6−107718号公報に記載の一般式(I)で表される化合物も、好適に使用できる。
上記の中でも、増感剤としては、LED光への適合性及び光重合開始剤との反応性の観点から、チオキサントン、イソプロピルチオキサントン、及びベンゾフェノンから選ばれる少なくとも1種が好ましく、チオキサントン及びイソプロピルチオキサントンから選ばれる少なくとも1種がより好ましく、イソプロピルチオキサントンが更に好ましい。
特定粒子が増感剤を含む場合、増感剤を1種単独で含んでもよいし、2種以上を含んでいてもよい。
特定粒子が重合性化合物として熱重合性化合物(好ましくは熱重合性モノマー)を含む場合、特定粒子は、光熱変換剤の少なくとも1種を含んでいてもよい。
光熱変換剤は、赤外線等を吸収して発熱し、熱重合性化合物を重合硬化させる化合物である。光熱変換剤としては、公知の化合物を用いることができる。
光熱変換剤の含有量は、特定粒子の固形分量に対して、0.1質量%〜25質量%であることが好ましく、0.5質量%〜20質量%であることがより好ましく、1質量%〜15質量%であることが更に好ましい。
特定粒子が重合性化合物として熱重合性化合物(好ましくは熱重合性モノマー)を含む場合、特定粒子は、熱硬化促進剤の少なくとも1種を含んでいてもよい。
熱硬化促進剤は、熱重合性化合物(好ましくは熱重合性モノマー)の熱硬化反応を触媒的に促進する化合物である。
熱硬化促進剤の含有量は、特定粒子の固形分量に対して、0.1質量%〜25質量%であることが好ましく、0.5質量%〜20質量%であることがより好ましく、1質量%〜15質量%であることが更に好ましい。
これにより、分散安定性がより向上し、かつ、画像と基材との密着性がより向上する。
特定粒子の固形分量がインクの全量に対して1質量%以上であると、画像と基材との密着性がより向上する。
また、特定粒子の固形分量がインクの全量に対して50質量%以下であると、インクの分散安定性がより向上する。
本明細書中において、「体積平均分散粒子径」は、光散乱法によって測定された値を指す。光散乱法による特定粒子の体積平均分散粒子径の測定は、例えば、LA−960((株)堀場製作所)を用いて行う。
本開示のインクは、水を含有する。
水は、特定粒子(分散質)に対する分散媒である。
本開示のインク中の水の含有量には特に制限はないが、水の含有量は、インクの全量に対し、好ましくは10質量%〜99質量%であり、より好ましくは20質量%〜95質量%であり、さらに好ましくは30質量%〜90質量%であり、特に好ましくは50質量%〜90質量%である。
本開示のインクは、色材を少なくとも1種含有するインク(いわゆる「着色インク」)であってもよいし、色材を含有しないインク(いわゆる「クリアインク」)であってもよい。
インクが色材を含有する場合、色材は、特定粒子の外部に含有されること(即ち、特定粒子が色材を含まないこと)が好ましい。
色材としては、特に制限はなく、顔料、水溶性染料、分散染料等の公知の色材から任意に選択して使用することができる。この中でも、耐候性に優れ、色再現性に富む点から、顔料を含むことがより好ましい。
有機顔料及び無機顔料としては、例えば、黄色顔料、赤色顔料、マゼンタ顔料、青色顔料、シアン顔料、緑色顔料、橙色顔料、紫色顔料、褐色顔料、黒色顔料、白色顔料等が挙げられる。
また、色材として顔料を用いる場合には、顔料として、顔料粒子表面に親水性基を有する自己分散顔料を用いてもよい。
色材及び顔料分散剤については、特開2014−040529号公報の段落0180〜0200、国際公開第2016/052053号の段落0122〜0129を適宜参照することができる。
本開示のインクは、必要に応じて、上記で説明した以外のその他の成分を含有していてもよい。
その他の成分は、特定粒子に含まれていてもよいし、特定粒子に含まれていなくてもよい。
本開示のインクは、有機溶剤を含有していてもよい。
本開示のインクが有機溶剤を含有すると、画像と基材との密着性がより向上し得る。
本開示のインクが有機溶剤を含有する場合、有機溶剤の含有量は、インクの全量に対して、0.1質量%〜10質量%であることが好ましく、0.1質量%〜5質量%であることがより好ましい。
有機溶剤の具体例は、以下のとおりである。
・アルコール類(例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、イソブタノール、セカンダリーブタノール、ターシャリーブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、シクロヘキサノール、ベンジルアルコール等)、
・多価アルコール類(例えば、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、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、ブチレングリコール、ヘキサンジオール、ペンタンジオール、グリセリン、ヘキサントリオール、チオジグリコール、2−メチルプロパンジオール等)、
・多価アルコールエーテル類(例えば、エチレングリコールモノメチルエーテル、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エチルエーテル、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ブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、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ブチルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテル、プロピレングリコールモノフェニルエーテル等)、
・アミン類(例えば、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、N−エチルジエタノールアミン、モルホリン、N−エチルモルホリン、エチレンジアミン、ジエチレンジアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ポリエチレンイミン、ペンタメチルジエチレントリアミン、テトラメチルプロピレンジアミン等)、
・アミド類(例えば、ホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド等)、
・複素環類(例えば、2−ピロリドン、N−メチル−2−ピロリドン、シクロヘキシルピロリドン、2−オキサゾリドン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、γ−ブチロラクトン等)、
・スルホキシド類(例えば、ジメチルスルホキシド等)、
・スルホン類(例えば、スルホラン等)、
・その他(尿素、アセトニトリル、アセトン等)
本開示のインクは、界面活性剤を少なくとも1種含有していてもよい。
本開示のインクが界面活性剤を含有すると、インクの基材への濡れ性が向上する。
界面活性剤としては、例えば、高級脂肪酸塩、アルキル硫酸塩、アルキルエステル硫酸塩、アルキルスルホン酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、スルホコハク酸塩、ナフタレンスルホン酸塩、アルキルリン酸塩、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルリン酸塩、ポリオキシアルキレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリコール、グリセリンエステル、ソルビタンエステル、ポリオキシエチレン脂肪酸アミド、アミンオキシド等が挙げられる。
これらの中でも、界面活性剤としては、アルキル硫酸塩、アルキルスルホン酸塩、及びアルキルベンゼンスルホン酸塩から選ばれる少なくとも1種の界面活性剤が好ましく、アルキル硫酸塩が特に好ましい。
界面活性剤としては、特定粒子の分散性の観点から、アルキル鎖長が8〜18のアルキル硫酸塩であることが好ましく、ドデシル硫酸ナトリウム(SDS、アルキル鎖長:12)及びセチル硫酸ナトリウム(SCS、アルキル鎖長:16)から選ばれる少なくとも1種であることがより好ましい。
また、界面活性剤として、有機フルオロ化合物も挙げられる。
有機フルオロ化合物は、疎水性であることが好ましい。有機フルオロ化合物としては、フッ素系界面活性剤、オイル状フッ素系化合物(例えば、フッ素油)、及び固体状フッ素化合物樹脂(例えば、四フッ化エチレン樹脂)が含まれ、特公昭57−9053号(第8欄〜第17欄)、及び特開昭62−135826号の各公報に記載されたものが挙げられる。
ここで、「実質的に含有しない」とは、インクの全量に対し、含有量が1質量%未満(好ましくは0.1質量%未満)であることを指す。
インクがアニオン性界面活性剤を実質的に含有しない態様は、インクの起泡を抑制できるという利点、画像の耐水性を向上できるという利点、画像形成後にブリードアウトによる白化を抑制できるという利点、等を有する。また、特に、インクの調製に、アニオン性分散性基を有する顔料分散物を用いる場合には、アニオン性界面活性剤により系中のイオン濃度が上昇し、アニオン性顔料分散剤の電離度が低下して、顔料の分散性が低下することを抑制できるという利点も有する。
本開示のインクは、重合禁止剤を含有していてもよい。
本開示のインクが重合禁止剤を含有すると、インクの保存安定性がより向上し得る。
重合禁止剤としては、p−メトキシフェノール、キノン類(例えば、ハイドロキノン、ベンゾキノン、メトキシベンゾキノン等)、フェノチアジン、カテコール類、アルキルフェノール類(例えば、ジブチルヒドロキシトルエン(BHT)等)、アルキルビスフェノール類、ジメチルジチオカルバミン酸亜鉛、ジメチルジチオカルバミン酸銅、ジブチルジチオカルバミン酸銅、サリチル酸銅、チオジプロピオン酸エステル類、メルカプトベンズイミダゾール、ホスファイト類、2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−1−オキシル(TEMPO)、2,2,6,6−テトラメチル−4−ヒドロキシピペリジン−1−オキシル(TEMPOL)、クペロンAl、トリス(N−ニトロソ−N−フェニルヒドロキシルアミン)アルミニウム塩などが挙げられる。
これらの中でも、p−メトキシフェノール、カテコール類、キノン類、アルキルフェノール類、TEMPO、TEMPOL、クペロンAl、及びトリス(N−ニトロソ−N−フェニルヒドロキシルアミン)アルミニウム塩から選ばれる少なくとも1種が好ましく、p−メトキシフェノール、ハイドロキノン、ベンゾキノン、BHT、TEMPO、TEMPOL、クペロンAl、及びトリス(N−ニトロソ−N−フェニルヒドロキシルアミン)アルミニウム塩から選ばれる少なくとも1種がより好ましい。
本開示のインクは、紫外線吸収剤を含有していてもよい。
本開示のインクが紫外線吸収剤を含有すると、画像の耐候性等がより向上し得る。
紫外線吸収剤としては、公知の紫外線吸収剤、例えば、ベンゾトリアゾール系化合物、ベンゾフェノン系化合物、トリアジン系化合物、ベンズオキサゾール系化合物等が挙げられる。
これらの成分は、水溶性又は水分散性を有することが好ましい。
ここで、「水溶性」とは、105℃で2時間乾燥させた場合に、25℃の蒸留水100g対する溶解量が1gを超える性質を指す。
また、「水分散性」とは、水不溶性であって、かつ、水中に分散される性質を指す。ここで、「水不溶性」とは、105℃で2時間乾燥させた場合に、25℃の蒸留水100gに対する溶解量が1g以下である性質を指す。
また、「インクが特定粒子の外部に重合性化合物を含有している」とは、インクが、特定粒子に含まれない重合性化合物を含有していることを意味する。光重合開始剤、水溶性樹脂、水分散性樹脂等を特定粒子の外部に含有している場合も同様である。
特定粒子の外部に含有され得る重合性化合物としては、エチレン性不飽和基を有する化合物、アクリロニトリル、スチレン、不飽和ポリエステル、不飽和ポリエーテル、不飽和ポリアミド、不飽和ウレタン等のラジカル重合性化合物が挙げられる。
これらの中でも、特定粒子の外部に含有され得る重合性化合物としては、エチレン性不飽和基を有する化合物が好ましく、(メタ)アクリロイル基を有する化合物が特に好ましい。
一般式(b)中、複数のR3はそれぞれ独立に、水素原子又はメチル基を表し、複数のL2はそれぞれ独立に、炭素原子数1〜8のアルキレン基を表し、複数のk及びpはそれぞれ独立に、0又は1を表し、複数のmはそれぞれ独立に、0〜8の整数を表し、但し、k及びpの少なくとも1つは1である。
一般式(c)中、複数のR4はそれぞれ独立に、水素原子又はメチル基を表し、複数のnはそれぞれ独立に、1〜8の整数を表し、lは0又は1の整数を表す。
一般式(d)中、Z1はポリオールのヒドロキシル基から水素原子をq個除いた残基を表し、qは3〜6の整数を表し、複数のR5はそれぞれ独立に、水素原子又はメチル基を表し、複数のL3はそれぞれ独立に炭素原子数1〜8のアルキレン基を表す。
本開示のインクは、インクを25℃〜50℃とした場合に、粘度が、3mPa・s〜15mPa・sであることが好ましく、3mPa・s〜13mPa・sであることがより好ましい。特に、本開示のインクは、インクを25℃とした場合における粘度が、50mPa・s以下であることが好ましい。インクの粘度が上記の範囲であると、より高い吐出安定性を実現できる。
なお、インクの粘度は、粘度計(VISCOMETER TV−22、東機産業(株))を用いて測定される値である。
本開示のインクを製造する方法には特に制限はないが、以下に示す、製法Aが好適である。
製法Aは、有機溶媒、特定疎水性化合物、及び特定ポリマー、及び重合性化合物を含む油相成分、又は、有機溶媒、特定疎水性化合物、3官能以上のイソシアネート化合物、及び重合性化合物を含む油相成分と、水を含む水相成分と、を混合し、乳化させることにより、特定粒子を形成する工程を有する。
この製法Aによれば、引っ掻き耐性に優れた画像を形成できるインクを製造することができる。
この製法Aによれば、特定疎水性化合物が特定粒子に含まれる態様のインクを製造し易い。
水相成分中の水は、製造されるインクにおける分散媒として機能する。
有機溶媒は、特定粒子の形成過程において、また、特定粒子の形成後において、その少なくとも一部が除去されることが好ましい。
水相成分は、水以外の成分を含んでもよい。
例えば、水相成分は、親水性基導入用化合物(好ましくは、親水性基及び活性水素基を有する化合物)を含んでもよい。
また、水相成分は、中和されていないアニオン性基(カルボキシ基、スルホ基、リン酸基、ホスホン酸基、硫酸基、等)に対する中和剤として、塩基性化合物を含有してもよい。これにより、特定粒子の形成過程において、中和されたアニオン性基(即ち、塩の形態であるアニオン性基;例えば、カルボキシ基の塩、スルホ基の塩、リン酸基の塩、ホスホン酸基の塩、硫酸基の塩、等)を形成できる。
上記塩基性化合物(中和剤)を用いる場合、上記塩基性化合物(中和剤)は、少なくとも水相成分に含有させることが好ましい。
塩基性化合物としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の無機塩基、トリエチルアミン等の有機塩基などが挙げられる。これらの中でも、塩基性化合物としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の無機塩基が好ましい。
また、塩の形態であるアニオン性基における塩としては、ナトリウム塩、カリウム塩等のアルカリ金属塩;トリエチルアミン塩等の有機アミン塩;等が挙げられる。これらの中でも、塩の形態であるアニオン性基における塩としては、ナトリウム塩、カリウム塩等のアルカリ金属塩が好ましい。
製法Aに用いられ得る各成分の使用量の好ましい範囲については、既述の「インク」の項を参照できる。この参照の際、既述の「インク」の項における、「含有量」及び「特定粒子の固形分量」は、それぞれ、「使用量」及び「油相成分及び水相成分から有機溶媒及び水を除いた全量」と読み替える。
乳化における分散機の回転数は、例えば、5,000rpm〜20,000rpmであり、好ましくは10,000rpm〜15,000rpmである。
乳化における回転時間は、例えば、1分間〜120分間であり、好ましくは3分間〜60分間であり、より好ましくは3分間〜30分間であり、更に好ましくは5分間〜15分間である。
乳化を加熱下で行うことにより、特定粒子をより効率よく形成できる。
また、乳化を加熱下で行うことにより、油相成分中の有機溶媒の少なくとも一部を、混合物中から除去し易い。
乳化を加熱下で行う場合の加熱温度としては、35℃〜70℃が好ましく、40℃〜60℃がより好ましい。
乳化段階と加熱段階とを含む態様では、特に加熱段階において、特定粒子をより効率よく形成できる。
また、乳化段階と加熱段階とを含む態様では、特に加熱段階において、油相成分中の有機溶媒の少なくとも一部を、混合物中から除去し易い。
加熱段階における加熱温度としては、35℃〜70℃が好ましく、40℃〜60℃がより好ましい。
加熱段階における加熱時間は、6時間〜50時間が好ましく、12時間〜40時間がより好ましく、15時間〜35時間が更に好ましい。
その他の工程としては、特定粒子を形成する工程後において、その他の成分(顔料等)を添加する工程が挙げられる。
添加されるその他の成分(顔料等)については、インクに含有され得るその他の成分として既に説明したとおりである。
本開示のインクを製造する方法としては、以下に示す、製法Bも挙げられる。
製法Bは、
有機溶媒、特定ポリマー及び重合性化合物を含む油相成分、又は、有機溶媒、3官能以上のイソシアネート化合物及び重合性化合物を含む油相成分と、水を含む水相成分と、
を混合し、乳化させることにより、特定粒子を含む水分散物を得る工程と、
得られた水分散物に対し、特定疎水性化合物を添加する工程と、
を有する。
製法Bにおける上記添加する工程は、水分散物に対し、特定疎水性化合物だけでなく、その他の成分(顔料等)を添加してもよい。
この製法Bによっても、引っ掻き耐性に優れた画像を形成できるインクを製造することができる。
この製法Bによれば、特定疎水性化合物が特定粒子に含まれない態様のインクを製造し易い。
製法Bにおいて、油相成分及び水相成分に含まれていてもよい成分は、それぞれ、製法Aにおいて、油相成分及び水相成分に含まれていてもよい成分と同様である。
製法Bの好ましい条件も、製法Aの好ましい条件と同様である。
本開示の画像形成方法は、上述した本開示のインクを基材上に付与する工程(以下、「付与工程」ともいう)と、基材上に付与されたインク組成物を硬化させる工程(以下、「硬化工程」ともいう)と、を有する。
本開示の画像形成方法は、必要に応じその他の工程を有していてもよい。
本開示の画像形成方法によれば、基材上に、引っ掻き耐性に優れた画像が形成される。
付与工程は、本開示のインクを、基材上に付与する工程である。
基材上にインクを付与する態様としては、塗布法、浸漬法、インクジェット法などの公知の方法を利用した態様のいずれを採用してもよい。中でも、種々の基材(記録媒体を含む)に対して膜(例えば画像)の形成が行える点で、インクジェット法が好適である。
基材としては、例えば、紙、プラスチック(例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン等)がラミネートされた紙、金属板(例えば、アルミニウム、亜鉛、銅等の金属の板)、プラスチックフィルム(例えば、ポリ塩化ビニル(PVC:Polyvinyl Chloride)樹脂、二酢酸セルロース、三酢酸セルロース、プロピオン酸セルロース、酪酸セルロース、酢酸酪酸セルロース、硝酸セルロース、ポリエチレンテレフタレート(PET:Polyethylene Terephthalate)、ポリエチレン(PE:Polyethylene)、ポリスチレン(PS:Polystyrene)、ポリプロピレン(PP:Polypropylene)、ポリカーボネート(PC:Polycarbonate)、ポリビニルアセタール、アクリル樹脂等のフィルム)、上述した金属がラミネートされ又は蒸着された紙、上述した金属がラミネートされ又は蒸着されたプラスチックフィルムなどが挙げられる。
テキスタイル基材の素材としては、例えば、綿、絹、麻、羊毛等の天然繊維;ビスコースレーヨン、レオセル等の化学繊維;ポリエステル、ポリアミド、アクリル等の合成繊維;天然繊維、化学繊維、及び合成繊維からなる群から選択される少なくとも2種である混合物;等が挙げられる。テキスタイル基材としては、国際公開第2015/158592号の段落0039〜0042に記載されたテキスタイル基材を用いてもよい。
インクジェット記録装置としては特に制限はなく、目的とする解像度を達成し得る公知のインクジェット記録装置を任意に選択して使用することができる。
インクジェット記録装置としては、例えば、インク供給系、温度センサー、加熱手段を含む装置が挙げられる。
インク供給系は、例えば、本開示のインクを含む元タンク、供給配管、インクジェットヘッド直前のインク供給タンク、フィルター、ピエゾ型のインクジェットヘッドからなる。ピエゾ型のインクジェットヘッドは、好ましくは1pl〜100pl、より好ましくは8pl〜30plのマルチサイズドットを、好ましくは320dpi(dot per inch)×320dpi〜4000dpi×4000dpi(dot per inch)、より好ましくは400dpi×400dpi〜1600dpi×1600dpi、さらに好ましくは720dpi×720dpiの解像度で吐出できるよう駆動することができる。なお、dpiとは、2.54cm(1inch)当たりのドット数を表す。
硬化工程は、基材上に付与されたインクを硬化させる硬化工程である。
この硬化工程により、特定粒子の架橋反応(即ち、重合反応)が進行するので、画像と基材との密着性及び画像の硬度を向上させることができる。
硬化工程としては、インクが光重合性化合物(及び、好ましくは光重合開始剤)を含む場合には、活性エネルギー線(光)を照射する硬化工程Aが好ましく、インクが熱重合性化合物を含む場合には、加熱又は赤外線の照射を行う硬化工程Bが好ましい。
硬化工程Aは、基材上に付与されたインクに、活性エネルギー線を照射する工程である。
硬化工程Aでは、基材上に付与されたインクに活性エネルギー線を照射することで、インク中の特定粒子の光架橋反応(即ち、光重合反応)が進行するので、画像と基材との密着性及び画像の硬度を向上させることができる。
また、200nm〜310nmであることも好ましく、200nm〜280nmであることも好ましい。
活性エネルギー線(光)が照射される際の露光エネルギーは、例えば10mJ/cm2〜2000mJ/cm2、好ましくは20mJ/cm2〜1000mJ/cm2である。
また、上記で例示された光源の、半導体紫外発光デバイスへの置き換えは、産業的にも環境的にも非常に有用である。
半導体紫外発光デバイスの中でも、LED(Light Emitting Diode)及びLD(Laser Diode)は、小型、高寿命、高効率、及び低コストであり、光源として期待されている。
光源としては、メタルハライドランプ、超高圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ、中圧水銀ランプ、低圧水銀ランプ、LED、又は青紫レーザーが好ましい。
これらの中でも、増感剤と光重合開始剤とを併用する場合は、波長365nm、405nm、若しくは436nmの光照射が可能な超高圧水銀ランプ、波長365nm、405nm、若しくは436nmの光照射が可能な高圧水銀ランプ、又は、波長355nm、365nm、385nm、395nm、若しくは405nmの光照射が可能なLEDがより好ましく、波長355nm、365nm、385nm、395nm、若しくは405nmの光照射が可能なLEDが最も好ましい。
照射条件並びに基本的な照射方法は、特開昭60−132767号公報に開示されている照射条件及び照射方法を同様に適用することができる。
活性エネルギー線の照射方式として、具体的には、インクの吐出装置を含むヘッドユニットの両側に光源を設け、いわゆるシャトル方式でヘッドユニット及び光源を走査する方式、又は、駆動を伴わない別光源によって活性エネルギー線の照射を行う方式が好ましい。
活性エネルギー線の照射は、インクを着弾して加熱乾燥を行った後、一定時間(例えば0.01秒間〜120秒間、好ましくは0.01秒間〜60秒間)をおいて行うことが好ましい。
硬化工程Bは、基材上に付与されたインクに、加熱又は赤外線の照射を行う工程である。
硬化工程Bでは、基材上に付与されたインクに加熱又は赤外線の照射を行って加熱硬化させることで、インク中の特定粒子の熱架橋反応(即ち、熱重合反応)が進行するので、画像と基材との密着性及び画像の硬度を向上させることができる。
加熱時間は、加熱温度、インクの組成、及び印刷速度等を加味し、適宜設定することができる。
また、基材上に付与されたインクの加熱硬化を担う硬化工程Bは、後述する加熱乾燥工程を兼ねていてもよい。
画像形成方法は、必要により、付与工程後であって硬化工程前に、更に加熱乾燥工程を有していてもよい。
加熱乾燥工程において、基材上に吐出されたインクは、加熱手段により、水及び必要に応じて併用される有機溶剤が蒸発されることにより画像が定着されることが好ましい。
加熱手段としては、水及び必要に応じて併用される有機溶剤を乾燥させることができればよい。加熱手段は特に限定されないが、ヒートドラム、温風、赤外線ランプ、熱オーブン、ヒート版加熱などが挙げられる。
加熱温度は、40℃以上が好ましく、40℃〜150℃程度がより好ましく、40℃〜80℃程度が更に好ましい。
なお、加熱時間は、インクの組成及び印刷速度を加味して適宜設定できる。
<特定ポリマーの合成>
下記反応スキームに従い、特定ポリマーとして下記ポリマー1を合成した。
下記ポリマー1は、IPDI(イソホロンジイソシアネート)由来の構造単位と他の構造単位とが結合してウレタン結合が形成された構造を有している。
次に、そこにイソプロピルアルコール(70.0g)及び酢酸エチル(63.3g)を添加し、70℃で3時間撹拌した。3時間の撹拌後、反応液を室温まで放冷し、次いで酢酸エチルで濃度調整を行うことにより、ポリマー1の30質量%溶液(溶媒は、酢酸エチル/イソプロピルアルコールの混合溶液)を得た。
ポリマー1の重量平均分子量(Mw)は20000であった。
−油相成分の調製−
酢酸エチルと、
ポリマー1の30質量%溶液(ポリマー1の量として53質量部)と、
サートマー社製の重合性化合物SR833S(20.5質量部;以下、「S833」ともいう)と、
サートマー社製の重合性化合物SR399E(22質量部;以下、「S399」ともいう)と、
BASF社製の光重合開始剤IRGACURE(登録商標)819(2.5質量部;以下、「IRG819」ともいう)と、
増感剤として東京化成工業社製の2−イソプロピルチオキサントン(0.5質量部;以下、「ITX」ともいう)と、
特定疎水性化合物としての1−エイコサノール(1.5質量部)と、
を混合し、15分間撹拌することにより、固形分30質量%の油相成分45.7gを得た。
S399は、環状構造を有しない5官能の重合性化合物(重合性モノマー)であり、具体的にはジペンタエリスリトールペンタアクリレートである。
IRG819は、アシルホスフィンオキシド系光重合開始剤であり、具体的には、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルホスフィンオキシドである。
蒸留水(43.1g)と、中和剤としての水酸化ナトリウムと、を混合し、15分間撹拌することにより、水相成分を調製した。
中和剤としての水酸化ナトリウムの使用量は、製造される粒子において、中和度が90%となるように調整した。
水酸化ナトリウムの具体的な量は、以下の算出式によって求めた。
水酸化ナトリウムの量(g)=油相成分の全量(g)×(油相成分の固形分濃度(質量%)/100)×(油相成分の全固形分量に対するポリマー1の含有量(質量%)/100)×ポリマー1の酸価(mmol/g)×0.9×水酸化ナトリウムの分子量(g/mol)/1000
酢酸エチルが留去された液体を、固形分含有量が20質量%となるように蒸留水で希釈することにより、特定粒子の水分散物を得た。
下記組成の各成分を混合し、インクを作製した。
−インクの組成−
・上記水分散物 … 82部
・顔料分散液(Pro−jet Cyan APD1000(FUJIFILM Imaging Colorants社製)、顔料濃度14質量%) … 13部
・フッ素系界面活性剤(DuPont社製、Capstone FS−31、固形分25質量%) … 0.3部
・2−メチルプロパンジオール … 4.7部
上記で得られたインクを用い、以下の評価を行った。
結果を表1に示す。
調製後室温で1日以内保管した上記インクを基材上に塗布することにより、上記基材上に厚さ12μmの塗膜を形成した。
基材としては、DUROplastic社製のポリプロピレン基板CORREXを用いた。
また、上記塗布は、RK PRINT COAT INSTRUMENTS社製 Kハンドコーター KハンドコーターのNo.2バーを用いて行った。
次に、上記塗膜を60℃で3分間乾燥させた。
乾燥後の塗膜に対し、紫外線(UV)を照射することにより、塗膜を硬化させ、硬化膜を得た。
紫外線(UV)の照射は、露光光源としてオゾンレスメタルハライドランプMAN250Lを搭載し、コンベアスピード35m/分、露光強度1.0W/cm2に設定した実験用UVミニコンベア装置CSOT((株)ジーエス・ユアサパワーサプライ製)を用いた。このUVの照射は、露光エネルギー1000mJ/cm2にて行った。
鉛筆硬度の測定に用いる鉛筆としては、三菱鉛筆(株)製のUNI(登録商標)を使用した。
鉛筆硬度の評価と同様にして形成した硬化膜に対し、以下の条件の引っ掻き試験を実施した。
・試験規格 … ISO1518(JIS K 5600)
・装置 … テーバー社製の往復摩耗試験機「モデル5900」
・引っ掻き治具 … TABERスクラッチ試験用 0.50mm Scratch Tip
・加重 … 2N
・引っ掻き速度 … 35mm/s
・引っ掻き回数 … 5往復
下記評価基準において、硬化膜の引っ掻き耐性が最も優れるものは、Aである。
A:硬化膜にまったく跡が残らなかった。
B:硬化膜に跡が残るが硬化膜が削れるには至らなかった。
C:硬化膜の表面が削れたが、基材表面は露出しなかった。
D:硬化膜の表面が削れて基材表面が露出した。
調製後室温で1日以内保管した上記インクをインクジェットプリンタ(ローランド ディー.ジー.社製、SP−300V)のヘッドから30分間吐出し、次いで吐出を停止した。
吐出の停止から10分間経過した後、上述の基材上に、再び上記ヘッドから上記インクを吐出させ、5cm×5cmのベタ画像を形成した。
これらの画像を目視で観察し、不吐出ノズルの発生等によるドット欠けの有無を確認し、下記評価基準に従ってインクの吐出安定性を評価した。
下記評価基準において、インクの吐出安定性が最も優れるものは、Aである。
A:不吐出ノズルの発生等によるドット欠けの発生が認められず、良好な画像が得られた。
B:不吐出ノズルの発生等によるドット欠けの発生がわずかに認められたが、実用上支障を来さない程度であった。
C:不吐出ノズルの発生等によるドット欠けの発生があり、実用に耐えない画像であった。
特定疎水性化合物の種類、特定疎水性化合物の量、及び重合性化合物の量の組み合わせを、表1に示すように変更したこと以外は実施例1と同様の操作を行った。
結果を表1に示す。
以下の点を変更したこと以外は実施例1と同様の操作を行った。
結果を表1に示す。
−実施例1からの変更点−
・水分散物の調製において特定疎水性化合物を用いなかった。
・インクの調製におけるインクの組成に、特定粒子の全固形分量に対する含有量が1.50質量%となる量の特定疎水性化合物(1−エイコサノール)を加えた。
・インクの組成の合計が100部となるように水分散物の量を調製した。
特定疎水性化合物を、表1に示す比較化合物(1−ヘキサノール又は1−ブタノール)に変更したこと以外は実施例1と同様の操作を行った。
結果を表1に示す。
水分散物の調製において特定疎水性化合物を用いず、重合性化合物(S833)の量を表1に示すように変更したこと以外は実施例1と同様の操作を行った。
結果を表1に示す。
<特定ポリマーの合成>
下記反応スキームに従い、特定ポリマーとして下記ポリマー2を合成した。
下記ポリマー2は、IPDI由来の構造単位と他の構造単位とが結合してウレタン結合が形成された構造を有している。
次に、そこにイソプロピルアルコール(70.0g)及び酢酸エチル(63.3g)を添加し、70℃で3時間撹拌した。3時間の撹拌後、反応液を室温まで放冷し、次いで酢酸エチルで濃度調整を行うことにより、ポリマー2の30質量%溶液(溶媒は、酢酸エチル/イソプロピルアルコールの混合溶液)を得た。
ポリマー2の重量平均分子量(Mw)は20000であった。
S833、S399、IRG819、及びITXを、60℃、2.67kPa(20torr)の条件でプロピレングリコールモノメチルエーテルを減圧留去したTrixeneTMBI7982(熱重合性モノマー;ブロックイソシアナート;Baxenden Chemicals社)(以下、「B7982」ともいう;量は表1に示すとおり)に変更し、かつ、ポリマー1を同じ量のポリマー2に変更したこと以外は実施例1と同様の操作を行った。
結果を表1に示す。
B7982を、エポキシ基を有する熱重合性オリゴマーであるEPICLONTM840(DIC社;以下、「E840」ともいう;量は表1に示すとおり)及び熱硬化促進剤である2−メチルイミダゾール(以下、「2MI」ともいう;量は表1に示すとおり)に変更したこと以外は実施例101と同様の操作を行った。
結果を表1に示す。
特定疎水性化合物の種類、特定疎水性化合物の量、及び重合性化合物の量の組み合わせを、表1に示すように変更したこと以外は実施例101と同様の操作を行った。
結果を表1に示す。
特定疎水性化合物を、表1に示す比較化合物(1−ヘキサノール又は1−ブタノール)に変更したこと以外は実施例101と同様の操作を行った。
結果を表1に示す。
その結果、いずれの例においても、特定粒子の体積平均分散粒子径は、0.15μm〜0.25μmの範囲であった。
その結果、実施例1〜7、9〜13、及び101〜106の各々では、特定粒子の内包率が99質量%以上であり、特定粒子中に特定疎水性化合物が含まれていることが確認された。
また、実施例8では、特定粒子の内包率が0質量%であり、特定粒子中に特定疎水性化合物が含まれていないことが確認された。
表1及び表2中、「アルキル基」欄における「C」は、アルキル基の炭素数を意味する。
実施例12と実施例13との対比より、特定疎水性化合物の含有量が、インクの全量に対し、0.50質量%以下であると、インクの吐出安定性がより向上することがわかる。
実施例12と実施例13との対比より、特定疎水性化合物が有するアルキル基の含有量が、インクの全量に対し、0.40質量%以下であると、インクの吐出安定性がより向上することがわかる。
実施例12と実施例13との対比より、特定疎水性化合物の含有量が、特定粒子の全固形分量に対し、2.50質量%以下であると、インクの吐出安定性がより向上することがわかる。
実施例12と実施例13との対比より、特定疎水性化合物が有するアルキル基の含有量が、特定粒子の全固形分量に対し、2.00質量%以下であると、インクの吐出安定性がより向上することがわかる。
<マイクロカプセル(MC)の水分散物の調製>
以下のようにして、ウレタン結合及びウレア結合を有するポリマーからなるシェルと、重合性化合物、光重合開始剤、増感剤、及び特定疎水性化合物を含むコアと、を含むマイクロカプセル(MC)の水分散物を調製した。
酢酸エチルと、
三井化学社製のタケネート(登録商標)D−110N(固形分である3官能イソシアネート化合物の量として43質量部;以下、この固形分を「D110」ともいう)と、
下記NCO1の溶液(固形分であるNCO1の量として10質量部)と、
重合性化合物である前述のS833(20.5質量部)と、
重合性化合物である前述のS399(22質量部)と、
光重合開始剤である前述のIRG819(2.5質量部)と、
増感剤である前述のITX(0.5質量部)と、
特定疎水性化合物である1−エイコサノール(1.5質量部)と、
を混合し、15分間撹拌することにより、固形分30質量%の油相成分45.7gを得た。
上述のNCO1の溶液は、NCO1の35質量%酢酸エチル溶液である。
NCO1の溶液は、三口フラスコに2,2−ビス(ヒドロキシメチル)プロピオン酸(DMPA)45g、イソホロンジイソシアネート(IPDI)223.72g、酢酸エチル(AcOEt)499.05gを加え、50℃に加熱し、そこにネオスタンU−600を0.7677g添加し、3時間反応させることによって調製した。
蒸留水(43.1g)と、中和剤としての水酸化ナトリウムと、を混合し、15分間撹拌することにより、水相成分を調製した。
中和剤としての水酸化ナトリウムの使用量は、製造されるMCにおいて、中和度が90%となるように調整した。
水酸化ナトリウムの具体的な量は、以下の算出式によって求めた。
水酸化ナトリウムの量(g)=油相成分の全量(g)×(油相成分の固形分濃度(質量%)/100)×(油相成分の全固形分量に対するポリマー1の含有量(質量%)/100)×ポリマー1の酸価(mmol/g)×0.9×水酸化ナトリウムの分子量(g/mol)/1000
酢酸エチルが留去された液体を、固形分含有量が20質量%となるように蒸留水で希釈することにより、マイクロカプセルの水分散物を得た。
このマイクロカプセルのシェルであるポリマーは、
NCO1にもともと含まれていたウレタン結合、
D110にもともと含まれていたウレタン結合、及び、
D110中又はNCO1中のイソシアネート基と、D110中又はNCO1中のイソシアネート基と、水と、の反応によって形成されたウレア結合
を有している。
下記組成の各成分を混合し、インクを作製した。
−インクの組成−
・上記水分散物 … 82部
・顔料分散液(Pro−jet Cyan APD1000(FUJIFILM Imaging Colorants社製)、顔料濃度14質量%) … 13部
・フッ素系界面活性剤(DuPont社製、Capstone FS−31、固形分25質量%) … 0.3部
・2−メチルプロパンジオール … 4.7部
得られたインクを用い、実施例1で実施した評価と同様の評価を行った。
結果を表2に示す。
特定疎水性化合物の種類、特定疎水性化合物の量、及び重合性化合物の量の組み合わせを、表2に示すように変更したこと以外は実施例201と同様の操作を行った。
結果を表2に示す。
実施例205は、実施例1で用いたポリマー1を、マイクロカプセルの分散剤として用いた例である。
油相成分の調製において、NCO1の溶液(固形分であるNCO1の量として10質量部)を、実施例1で調製したポリマー1の30質量%溶液(固形分であるポリマー1の量として10質量部)に変更したこと以外は実施例201と同様の操作を行った。
結果を表2に示す。
特定疎水性化合物を、表2に示す比較化合物(1−ブタノール)に変更したこと以外は実施例201と同様の操作を行った。
結果を表2に示す。
水分散物の調製において特定疎水性化合物を用いなかったこと以外は実施例201と同様の操作を行った。
結果を表2に示す。
<水分散物の調製、インクの調製、評価>
S833、S399、IRG819、及びITXを、熱重合性モノマーである「B7982」(45.5質量部)に変更し、かつ、
硬化膜の硬度及び硬化膜の引っ掻き耐性の評価において、塗膜を60℃で3分間加熱して乾燥させ、乾燥後の塗膜に対し紫外線(UV)を照射する操作を、塗膜を120℃のオーブンで5分加熱する操作に変更したこと以外は実施例1と同様の操作を行った。
結果を表2に示す。
B7982を、エポキシ基を有する熱重合性オリゴマーである「E840」(41.5質量部)及び熱硬化促進剤である「2MI」(4質量部)に変更したこと以外は実施例301と同様の操作を行った。
結果を表2に示す。
特定疎水性化合物の種類、特定疎水性化合物の量、及び重合性化合物の量の組み合わせを、表2に示すように変更したこと以外は実施例301と同様の操作を行った。
結果を表2に示す。
特定疎水性化合物を、表2に示す比較化合物(1−ブタノール)に変更したこと以外は実施例301と同様の操作を行った。
結果を表2に示す。
その結果、いずれの例においても、特定粒子の体積平均分散粒子径は、0.15μm〜0.25μmの範囲であった。
その結果、実施例201〜206及び301〜304の各々では、特定粒子の内包率が99質量%以上であり、特定粒子中に特定疎水性化合物が含まれていることが確認された。
本明細書に記載された全ての文献、特許出願、及び技術規格は、個々の文献、特許出願、及び技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書に参照により取り込まれる。
Claims (13)
- 水と、
ウレタン結合及びウレア結合の少なくとも一方を有するポリマーを含み、重合性基を有する粒子と、
を含有し、かつ、
炭素数8以上のアルキル基を有する分子量5000以下の疎水性化合物を含有し、
前記疎水性化合物が、アルコール又はエーテルであるインク組成物。 - 前記疎水性化合物が有する前記アルキル基の炭素数が、16以上である請求項1に記載のインク組成物。
- 前記疎水性化合物の含有量が、インク組成物の全量に対し、0.05質量%以上である請求項1又は請求項2に記載のインク組成物。
- 前記疎水性化合物の含有量が、インク組成物の全量に対し、0.10質量%〜0.50質量%である請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載のインク組成物。
- 前記疎水性化合物が有する前記アルキル基の含有量が、インク組成物の全量に対し、0.08質量%〜0.40質量%である請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載のインク組成物。
- 前記疎水性化合物が、前記粒子中に含まれている請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載のインク組成物。
- 前記疎水性化合物の含有量が、前記粒子の全固形分量に対し、0.50質量%〜2.50質量%である請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載のインク組成物。
- 前記疎水性化合物が有する前記アルキル基の含有量が、前記粒子の全固形分量に対し、0.40質量%〜2.00質量%である請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載のインク組成物。
- 前記疎水性化合物の融点が、25℃超である請求項1〜請求項8のいずれか1項に記載のインク組成物。
- 前記疎水性化合物が有する前記アルキル基が、直鎖アルキル基である請求項1〜請求項9のいずれか1項に記載のインク組成物。
- 前記疎水性化合物が、アルコールである請求項1〜請求項10のいずれか1項に記載のインク組成物。
- 請求項1〜請求項11のいずれか1項に記載のインク組成物を製造する方法であって、
有機溶媒、前記疎水性化合物、前記ポリマー、及び重合性化合物を含む油相成分、又は、有機溶媒、前記疎水性化合物、3官能以上のイソシアネート化合物、及び重合性化合物を含む油相成分と、水を含む水相成分と、を混合し、乳化させることにより、前記粒子を形成する工程を有するインク組成物の製造方法。 - 請求項1〜請求項11のいずれか1項に記載のインク組成物を基材上に付与する工程と、
前記基材上に付与されたインク組成物を硬化させる工程と、
を含む画像形成方法。
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