JP7220334B1 - インクジェット用インク、インクセット、インクメディアセット、及び印刷メディア - Google Patents
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Abstract
Description
1)
顔料、水溶性有機溶剤、及び有機化合物(但し、前記顔料及び前記水溶性有機溶剤を除く。)を含有し、下記(1)~(3)のいずれかの条件を満たし、且つ、25℃における表面張力が43.1mN/m以下である、インクジェット用インク。
(1)前記水溶性有機溶剤のlogP値が-5.420を超え、且つ、1.258未満であり、
1質量部の前記有機化合物と9質量部の1,4-ブタンジオールと90質量部の精製水とを混合した混合液をPET(ポリエチレンテレフタレート)フィルムに接触させたときの該混合液とPETフィルムとの間の25℃における界面張力を、前記有機化合物の対PET界面張力と定義したとき、前記有機化合物の対PET界面張力が15.50mN/m以下であり、
前記インクジェット用インクに含有される前記水溶性有機溶剤の総質量を(A)とし、前記有機化合物の総質量を(B)としたとき、(B)/(A)で求められる値が0.005~1である。
(2)前記有機化合物が、エチレングリコールモノベンジルエーテル、ジエチレングリコールモノベンジルエーテル、及びジエチレングリコールモノフェニルエーテルからなる群より選択される少なくとも1種である。
(3)前記有機化合物がC7-C9の1,2-アルカンジオールであり、
前記インクジェット用インクに含有される前記水溶性有機溶剤の総質量を(A)とし、1,2-アルカンジオールの総質量を(C)としたとき、(C)/(A)で求められる値が0.4未満である。
前記有機化合物の対PET界面張力が14.00mN/m以下である、1)に記載のインクジェット用インク。
前記有機化合物の対PET界面張力が11.00mN/m以下である、1)に記載のインクジェット用インク。
1)~3)のいずれか1項に記載のインクジェット用インクと、該インクジェット用インクとは異なる他のインクジェット用インクとを備える、インクセット。
1)~3)のいずれか1項に記載のインクジェット用インク、又は4)に記載のインクセットと、印刷メディアとを備える、インクメディアセット。
1)~3)のいずれか1項に記載のインクジェット用インク、又は4)に記載のインクセットが備える各インクジェット用インクが付着した印刷メディア。
本明細書において、「C.I.」とは、「カラーインデックス」を意味する。
また、本明細書において、「アルキレン」、「プロピレン」、「アルキル」の用語は、特に断りのない限り、直鎖状及び分岐鎖状の両方の構造を包含する意味で使用する。
本実施形態に係るインクジェット用インク(以下、単に「インク」ともいう。)は、顔料、水溶性有機溶剤、及び有機化合物(但し、上記顔料及び上記水溶性有機溶剤を除く。)を含有し、下記(1)~(3)のいずれかの条件を満たし、且つ、25℃における表面張力が43.1mN/m以下である。
(1)上記水溶性有機溶剤のlogP値が-5.420を超え、且つ、1.258未満であり、
1質量部の上記有機化合物と9質量部の1,4-ブタンジオールと90質量部の精製水とを混合した混合液をPET(ポリエチレンテレフタレート)フィルムに接触させたときの該混合液とPETフィルムとの間の25℃における界面張力を、上記有機化合物の対PET界面張力と定義したとき、上記有機化合物の対PET界面張力が15.50mN/m以下であり、
本実施形態に係るインクに含有される上記水溶性有機溶剤の総質量を(A)とし、上記有機化合物の総質量を(B)としたとき、(B)/(A)で求められる値が0.005~1である。
(2)上記有機化合物が、エチレングリコールモノベンジルエーテル、ジエチレングリコールモノベンジルエーテル、及びジエチレングリコールモノフェニルエーテルからなる群より選択される少なくとも1種である。
(3)上記有機化合物がC7-C9の1,2-アルカンジオールであり、
本実施形態に係るインクに含有される上記水溶性有機溶剤の総質量を(A)とし、1,2-アルカンジオールの総質量を(C)としたとき、(C)/(A)で求められる値が0.4未満である。
顔料としては、無機顔料、有機顔料、体質顔料、中空粒子等が挙げられる。
水溶性有機溶剤とは、25℃の水に対する溶解度が50g/L以上であるものを意味する。水溶性有機溶剤としては、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、第二ブタノール、第三ブタノール等のC1-C6アルカノール;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のカルボン酸アミド;2-ピロリドン、N-メチル-2-ピロリドン、N-メチルピロリジン-2-オン等のラクタム;1,3-ジメチルイミダゾリジン-2-オン又は1,3-ジメチルヘキサヒドロピリミド-2-オン等の環式尿素類;アセトン、2-メチル-2-ヒドロキシペンタン-4-オン、エチレンカーボネート等のケトン、ケトアルコール、又はカーボネート;テトラヒドロフラン、ジオキサン等の環状エーテル;エチレングリコール、ジエチレングリコール、1,2-プロピレングリコール、1,3-プロピレングリコール、1,2-ブチレングリコール、1,4-ブチレングリコール、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、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール(好ましくは、分子量400、800、1540、又はそれ以上のもの)、ポリプロピレングリコール、チオジグリコール、ジチオジグリコール等のC2-C6アルキレン単位を有するモノ、オリゴ、若しくはポリアルキレングリコール又はチオグリコール;グリセリン、ジグリセリン、ヘキサン-1,2,6-トリオール、トリメチロールプロパン等のC3-C9ポリオール(トリオール);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アリルエーテル、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル、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ブチルエーテル(ブチルカルビトール)、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ブチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロ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、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル等のグリコールエーテル(好ましくは、C4-C10のモノ、ジ、若しくはトリエチレングリコールエーテル、又はC4-C13のモノ、ジ、若しくはトリプロピレングリコールエーテル);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、2-メチル-2,4-ペンタンジオール、2-エチル-1,3-ヘキサンジオール、2,4-ジエチル-1,5-ペンタンジオール等のC5-C9アルカンジオール;γ-ブチロラクトン;ジメチルスルホキシド;等が挙げられる。これらの中でも、C2-C5ジチレングリコールエーテル、C3-C6アルカンジオール、3-メトキシ-1-ブタノール、及び3-メトキシ-3-メチル-1-ブタノールが好ましく、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、3-メトキシ-1-ブタノール、及び3-メトキシ-3-メチル-1-ブタノールがより好ましい。
本実施形態に係るインクが上記(1)の条件を満たす場合、有機化合物としては、対PET界面張力が15.50mN/m以下であるものが使用される。この場合、有機化合物の対PET界面張力は、14.00mN/m以下であることが好ましく、11.00mN/m以下であることがより好ましい。本明細書における「対PET界面張力」とは、有機化合物(1質量部)と1,4-ブタンジオール(9質量部)と精製水(90質量部)とを混合した混合液をPETフィルムに接触させたときの、該混合液とPETフィルムとの間の25℃における界面張力を意味し、該混合液のPETフィルムに対する接触角から、ヤングの式を用いて算出することができる。PETフィルムとしては、例えば、東洋紡(株)製のPETフィルム(E5102)が使用される。
本実施形態に係るインクは、水を含有していてもよい。水としては、金属イオン等の不純物の含有量が少ない水、すなわち、イオン交換水、蒸留水等が好ましい。
本実施形態に係るインクは、分散剤を含有していてもよい。分散剤としては、例えば、スチレン及びその誘導体;ビニルナフタレン及びその誘導体;α,β-エチレン性不飽和性カルボン酸の脂肪族アルコールエステル;(メタ)アクリル酸及びその誘導体;マイレン酸及びその誘導体;イタコン酸及びその誘導体;ファール酸及びその誘導体;酢酸ビニル、ビニルアルコール、ビニルピロリドン、アクリルアミド、及びそれらの誘導体;等のモノマーから選択される少なくとも2種類のモノマー(好ましくは、このうち少なくとも1種類が親水性のモノマー)から構成される共重合体が挙げられる。親水性のモノマーとしては、アクリル酸やメタクリル酸など、重合後にカルボキシ基が残るモノマーが挙げられる。
本実施形態に係るインクは、定着樹脂を含有していてもよい。本実施形態に係るインクが定着樹脂を含有することで、印刷メディアに印刷した画像の耐水性、耐擦過性、耐アルコール性等の画像堅牢度が向上する傾向にある。定着樹脂としては、ポリマー及びワックスから選択される少なくとも1種が好ましい。
本実施形態に係るインクは、定着樹脂を含有していてもよい。界面活性剤としては、アニオン系、ノニオン系、シリコーン系、及びフッ素系の各界面活性剤が挙げられる。これらの中でも、シリコーン系及びフッ素系から選択される界面活性剤が好ましく、生体や環境への安全性の観点からはシリコーン系界面活性剤がより好ましい。
本実施形態に係るインクは、必要に応じて、防黴剤、防腐剤、pH調整剤、キレート試薬、防錆剤、消泡剤、水溶性紫外線吸収剤、酸化防止剤等のインク調製剤を含有していてもよい。各インク調製剤の含有量は、インクの用途等に応じて任意に設定することができる。
防黴剤としては、例えば、デヒドロ酢酸ナトリウム、安息香酸ナトリウム、ナトリウムピリジンチオン-1-オキシド、p-ヒドロキシ安息香酸エチルエステル、1,2-ベンズイソチアゾリン-3-オン及びその塩等が挙げられる。
防腐剤としては、例えば、有機硫黄系、有機窒素硫黄系、有機ハロゲン系、ハロアリールスルホン系、ヨードプロパギル系、ハロアルキルチオ系、ニトリル系、ピリジン系、8-オキシキノリン系、ベンゾチアゾール系、イソチアゾリン系、ジチオール系、ピリジンオキシド系、ニトロプロパン系、有機スズ系、フェノール系、第4アンモニウム塩系、トリアジン系、チアジン系、アニリド系、アダマンタン系、ジチオカーバメイト系、ブロム化インダノン系、ベンジルブロムアセテート系、無機塩系等の化合物が挙げられる。有機ハロゲン系化合物の具体例としては、例えば、ペンタクロロフェノールナトリウム等が挙げられる。ピリジンオキシド系化合物の具体例としては、例えば、2-ピリジンチオール-1-オキサイドナトリウム等が挙げられる。イソチアゾリン系化合物の具体例としては、例えば、1,2-ベンズイソチアゾリン-3-オン、2-n-オクチル-4-イソチアゾリン-3-オン、5-クロロ-2-メチル-4-イソチアゾリン-3-オン、5-クロロ-2-メチル-4-イソチアゾリン-3-オンマグネシウムクロライド、5-クロロ-2-メチル-4-イソチアゾリン-3-オンカルシウムクロライド、2-メチル-4-イソチアゾリン-3-オンカルシウムクロライド等が挙げられる。その他の防腐防黴剤の具体例としては、無水酢酸ナトリウム、ソルビン酸ナトリウム、安息香酸ナトリウム、アーチケミカル社製の商品名プロクセルGXL(S)、プロクセルLV、プロクセルXL-2(S)等が挙げられる。
pH調整剤としては、例えば、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等のアルカノールアミン;水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属の水酸化物;水酸化アンモニウム(アンモニア水);炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸カリウム等のアルカリ金属の炭酸塩;ケイ酸ナトリウム、酢酸カリウム等の有機酸のアルカリ金属塩;リン酸二ナトリウム等の無機塩基;などが挙げられる。
キレート試薬としては、例えば、エチレンジアミン四酢酸二ナトリウム、ニトリロ三酢酸ナトリウム、ヒドロキシエチルエチレンジアミン三酢酸ナトリウム、ジエチレントリアミン五酢酸ナトリウム、ウラシル二酢酸ナトリウム等が挙げられる。
防錆剤としては、例えば、酸性亜硫酸塩、チオ硫酸ナトリウム、チオグリコール酸アンモニウム、ジイソプロピルアンモニウムナイトライト、四硝酸ペンタエリスリトール、ジシクロヘキシルアンモニウムナイトライト等が挙げられる。
消泡剤としては、例えば、シリコーン系、シリカ鉱物油系、オレフィン系、アセチレン系等の化合物が挙げられる。市販の消泡剤としては、例えば、信越化学工業(株)製のサーフィノールDF37、DF58、DF110D、DF220、MD-20、オルフィンSK-14等が挙げられる。
水溶性紫外線吸収剤としては、例えば、スルホ化されたベンゾフェノン系化合物、ベンゾトリアゾ-ル系化合物、サリチル酸系化合物、桂皮酸系化合物、トリアジン系化合物等が挙げられる。
酸化防止剤としては、例えば、各種の有機系及び金属錯体系の褪色防止剤を使用することができる。有機系の褪色防止剤としては、ハイドロキノン類、アルコキシフェノール類、ジアルコキシフェノール類、フェノール類、アニリン類、アミン類、インダン類、クロマン類、アルコキシアニリン類、複素環類等が挙げられる。
本実施形態に係るインクの調製方法としては、特に制限されず、公知の調製方法を採用することができる。その一例としては、例えば、顔料及び分散剤を含有する水性の分散液を調製し、この分散液に、水溶性有機溶剤、有機化合物、及び必要に応じてインク調製剤を加えて混合する方法が挙げられる。
本実施形態に係るインクセットは、上述した本実施形態に係るインクと、該インクとは異なる他のインクとを備えるものである。他のインクとしては、本実施形態に係るインクと構成が異なるものであれば特に限定されないが、本実施形態に係るインクと色相が異なるものが好ましい。
本実施形態に係るインクジェット印刷方法は、上述した本実施形態に係るインクの液滴を印刷信号に応じて吐出させて、印刷メディアに付着させることにより印刷を行う方法である。インクの吐出を行うインクジェットプリンタのインクノズル等については特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
国際公開第2013/115071号の合成例3を追試することにより、ブロック共重合体を得た。得られたブロック共重合体の酸価は105mgKOH/g、質量平均分子量は25000であった。得られたブロック共重合体(6部)を2-ブタノン(30部)に溶解させ、均一な溶液とした。この液に、28%アンモニア水溶液(0.68部)をイオン交換水(53部)に溶解させた液を加え、1時間撹拌して乳化液を得た。この乳化液にC.I.Pigment Blue 15:4(大日精化工業(株)製、CHROMOFINE BLUE 4851)(20部)を加え、1500rpmの条件下で15時間、サンドグラインダー中で分散処理を行った。得られた液にイオン交換水(100部)を滴下し、濾過して分散用ビーズを取り除いた後、エバポレータで2-ブタノン及び水の一部を減圧留去し、顔料固形分12%の顔料分散液を得た。得られた顔料分散液を「DP1」とする。
BYKJET 9151(BYK社製)(8部)をイオン交換水(72部)に溶解し、1時間撹拌した。得られた溶液にC.I.Pigment Blue 15:4(大日精化工業(株)製、Chromofine blue 4851)(20部)を加え、1500rpmの条件下で15時間、サンドグラインダー中で分散処理を行った。得られた液にイオン交換水(70部)を滴下し、濾過して分散用ビーズを取り除くことにより、顔料固形分11.6%の顔料分散液を得た。得られた顔料分散液を「DP2」とする。
Joncyrl 68(BASF社製、質量平均分子量:13000)(9部)及びトリエタノールアミン(6部)をイオン交換水(75部)に溶解し、1時間撹拌した。得られた溶液にC.I.Pigment Blue 15:4(大日精化工業(株)製、Chromofine blue 4851)(30部)を加え、1500rpmの条件下で15時間、サンドグラインダー中で分散処理を行った。得られた液にイオン交換水(40部)を滴下し、濾過して分散用ビーズを取り除くことにより、顔料固形分18.7%の顔料分散液を得た。得られた顔料分散液を「DP3」とする。
下記表1~4に記載の各成分を混合した後、孔径3μmのメンブランフィルターで濾過することにより、実施例1~19及び比較例1~8の各インクを得た。表1~4中の各成分の欄の数値はその成分の使用量(部)を表し、「-」はその成分を使用していないことを意味する。また、表4の表面張力の欄の「-」はインクの非相溶性により表面張力測定が不可能であったことを意味し、対PET界面張力の欄の「-」は有機化合物が非含有であることを意味する。
DP1:調製例1で得た顔料分散液
DP2:調製例2で得た顔料分散液
DP3:調製例3で得た顔料分散液
1,4-BD:1,4-ブタンジオール(東京化成工業(株)製)
1,5-PD:1,5-ペンタンジオール(東京化成工業(株)製)
BDG:ジエチレングリコールモノブチルエーテル(東京化成工業(株)製)
PnP:プロピレングリコールモノプロピルエーテル(ダウ・ケミカル社製)
DEGBME:ジエチレングリコールブチルメチルエーテル(東京化成工業(株)製)
EGmBz:エチレングリコールモノベンジルエーテル(東京化成工業(株)製)
1,8-OD:1,8-オクタンジオール(東京化成工業(株)製)
DEGmBz:ジエチレングリコールモノベンジルエーテル(東京化成工業(株)製)
DEGPh:ジエチレングリコールモノフェニルエーテル(日本乳化剤(株)製)
1,9-ND:1,9-ノナンジオール(東京化成工業(株)製)
EGPh:エチレングリコールモノフェニルエーテル(東京化成工業(株)製)
1,2-HepD:1,2-ヘプタンジオール(東京化成工業(株)製)
DPnB:ジプロピレングリコールモノブチルエーテル(ダウ・ケミカル社製)
PnB:プロピレングリコールモノブチルエーテル(ダウ・ケミカル社製)
SF440:界面活性剤(EVONIK社製、サーフィノール440)
DEGHE:ジエチレングリコールモノへキシルエーテル(日本乳化剤(株)製)
[相溶性評価]
実施例1~19及び比較例1~8の組成のうち顔料分散液以外の材料を含む混合液を調製し、混合液の相溶性を評価した。結果を下記表5~7に示す。
-相溶性評価基準-
A:均一であり完全に混合している状態
B:液面に油滴はないが、懸濁しており、完全には溶解していない状態
C:混合液の液面に油滴が浮いており、完全には溶解していない状態
D:混合液中の成分が分離しており、全く溶解していない状態
PETフィルム(東洋紡(株)製、E5102)を基材として使用し、上記で得た各インクとPETフィルムとの接触角を測定し、下記評価基準に従って評価した。具体的には、接触角計としてDM-501Hi(協和界面科学(株)製)を使用し、液滴量を2μLとして、インク着弾10秒後の接触角を25℃で測定した。結果を下記表5~7に示す。接触角の数値が低い程、PETフィルムに対してインクがよく濡れ広がっていることを意味するため、下記評価基準がB以上であることが実用上好ましい。下記表7中、「-」は、インク材料が混合しないため、インクとしての評価が不可であったことを示す。
-接触角評価基準-
A:接触角≦18°
B:18°<接触角≦20°
C:20°<接触角≦22°
D:22°<接触角
Claims (5)
- 顔料と、1~10質量%の水溶性有機溶剤と、0.05~1質量%の有機化合物(但し、前記顔料及び前記水溶性有機溶剤を除く。)と、50~90質量%の水とを含有し、前記水溶性有機溶剤のlogP値が-1.164~1.188であり、下記(1)~(3)のいずれかの条件を満たし、且つ、25℃における表面張力が27.0~42.4mN/mである、インクジェット用インク。
(1)1質量部の前記有機化合物と9質量部の1,4-ブタンジオールと90質量部の精製水とを混合した混合液をPET(ポリエチレンテレフタレート)フィルムに接触させたときの該混合液とPETフィルムとの間の25℃における界面張力を、前記有機化合物の対PET界面張力と定義したとき、前記有機化合物の対PET界面張力が14.00mN/m以下であり、
前記インクジェット用インクに含有される前記水溶性有機溶剤の総質量を(A)とし、前記有機化合物の総質量を(B)としたとき、(B)/(A)で求められる値が0.005~1である。
(2)前記有機化合物が、エチレングリコールモノベンジルエーテル、ジエチレングリコールモノベンジルエーテル、及びジエチレングリコールモノフェニルエーテルからなる群より選択される少なくとも1種である。
(3)前記有機化合物がC7-C9の1,2-アルカンジオールであり、
前記インクジェット用インクに含有される前記水溶性有機溶剤の総質量を(A)とし、1,2-アルカンジオールの総質量を(C)としたとき、(C)/(A)で求められる値が0.4未満である。 - 前記有機化合物の対PET界面張力が11.00mN/m以下である、請求項1に記載のインクジェット用インク。
- 請求項1又は2に記載のインクジェット用インクと、該インクジェット用インクとは異なる他のインクジェット用インクとを備える、インクセット。
- 請求項1若しくは2に記載のインクジェット用インク、又は請求項3に記載のインクセットと、印刷メディアとを備える、インクメディアセット。
- 請求項1若しくは2に記載のインクジェット用インク、又は請求項3に記載のインクセットが備える各インクジェット用インクが付着した印刷メディア。
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