JP7331564B2 - 水性インクジェットインク、印刷物及びインクジェット記録方法 - Google Patents
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Description
また、架橋された顔料粒子、樹脂及びエーテル系溶剤を含有するインクを用いることで、保存安定性、基材密着性及び耐水性が向上することが知られている(例えば、特許文献3参照。)。しかしながら、特許文献3に開示されている技術では、ポリプロピレンに代表される非吸収性基材に対しては濡れ性が十分ではなく、画像品質の低下が見られた。また、耐水性に関しては、基材表面の水滴等に対する耐水性を意図しており、本発明者が意図する、殺菌を想定した高温の耐水性(殺菌用途で用いられる熱水への耐水性)を満たすことができない。
すなわち、本発明に係る上記課題は、以下の手段により解決される。
前記顔料が、水不溶性樹脂微粒子に含有されており、
前記有機溶媒として、モノアルコール又はジオールを含有し、かつ、
前記界面活性剤が、下記一般式(1)で表される構造を有するシリコーン系界面活性剤であることを特徴とする水性インクジェットインク。
本発明の効果の発現機構又は作用機構については、明確にはなっていないが、以下のように推察している。
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界面活性剤であり、その特性はポリシロキサンの構造に由来する。一般的に、シロキサンユニット(-Si-O-)で形成される主鎖の長さにより、表面張力の低下能を制御することが知られている。すなわち、シロキサン主鎖が短くなるほど、インク中の相溶性が向上し、表面張力を低下させることが可能となる。本発明における前記一般式(1)で表される構造を有するポリシロキサン構造を備えたシリコーン系界面活性剤は、これらを両立するための最短鎖のユニットを有しており、非吸収性基材への効果的なインク濡れ性付与が可能となる。
また、用途に合わせてシリコーン系界面活性剤の相溶性を制御する際に、シロキサンユニット(-Si-O-)に対し、側鎖又は末端に相当する部位を有機変性させることが可能である。水性インクに使用する場合には、シリコーン系界面活性剤自体を高極性にする必要があり、一般的には、ポリエチレンオキサイド又はポリプロピレンオキサイドを用いたポリエーテル変性が用いられる。シリコーン部分は疎水性なのでポリエーテル部分が水や含有させる有機溶媒に配向することになり、相溶性が向上するため、吐出安定性と濡れ性の付与が両立できる。
また、上記吐出安定性及び濡れ性の付与に加えて、有機溶媒としてアルコール類を共存させるとより保存安定性が向上することが分かった。
具体的には、エチレングリコールのようなグリコール系溶媒、1,3-プロパンジオールのようなジオール系溶媒を共存させると、両末端にヒドロキシ基を持ち、適度な分子量の構造が顔料分散体と樹脂微粒子の間の凝集を抑えることで安定化したことが考えられる。
本来、顔料を含有する水不溶性樹脂微粒子は、インクの保存安定性を向上させることが知られている。しかしながら、水性インクのような親水性媒体に含有された極性の高い顔料を含有する水不溶性樹脂微粒子は、特に、PPなどの非吸収性基材に対して塗膜上に均一に濡れ広がることが難しく、液よりが発生するため画質が低下する。そこで、本発明に係るシロキサン主鎖が最短差のシリコーン系の界面活性剤と組み合わせることにより、顔料を含有する水不溶性樹脂微粒子が素早く好適に濡れ広がることが可能となり、非吸収性基材に対する画質を確保することが可能となる。
また、アルコール類と組み合わせてインク化することにより、乾燥過程におけるインク溶媒極性の劇的な変化によって起こる顔料粒子周りの高分子の広がりが変動することを抑制でき、顔料粒子間に亀裂なくインク膜化ができるため、耐熱水性を向上することが可能となる。
さらに驚くべきことに、本発明に係る前記一般式(1)で表される構造を有するシリコーン界面活性剤、顔料を含有する水不溶性樹脂微粒子及び有機溶媒を併用することで、塗膜化した際のインク膜の光沢が向上することが分かった。上記シリコーン系界面活性剤で基材への濡れ性を担保し、さらにインク乾燥過程において両末端にヒドロキシ基を持つ溶媒が、顔料分散体粒子の間に入ることで、粒子間に水素結合が生じ、この水素結合によって粒子が規則的に配向したまま乾燥することで、最終的な塗膜は各粒子が隙間なく均一に整列した状態となり、光沢が向上したものと推定している。
本発明に係る水性インクジェットインク(以下、単にインクジェットインクともいう。)は、少なくとも顔料、有機溶媒、界面活性剤及び水を含有する水性インクジェットインクであって、前記顔料が、水不溶性樹脂微粒子に含有され、前記有機溶媒として、アルコール類を含有し、かつ、前記界面活性剤が、下記一般式(1)で表される構造を有するシリコーン系界面活性剤であることを特徴とする。
本発明に係るシリコーン系界面活性剤は、前記一般式(1)で表される構造を有する。
前記一般式(1)において、Rは、水素原子、メチル基、エチル基、プロピル基又はブチル基であることが好ましく、水素原子又はメチル基であることがより好ましい。
また、前記一般式(1)において、Xは、炭素数3のアルキレン基(すなわち、プロピレン基)であることが好ましい。
また、前記一般式(1)において、mが25~33の整数であり、nが0から6の整数であることが好ましい。
なお、前記一般式(1)において、[EO]mと[PO]nの順序はどちらでもよく、例えば、XにEOが結合するのに限らず、XにPOが結合してもよく、さらに、EOとPOの並びは順不同でEOにPOが結合し、さらにその先にEOが結合するような並びでもよい。
(S-1):前記一般式(1)において、R=メチル基、X=炭素数3のアルキレン基、m=9、n=0
(S-2):前記一般式(1)において、R=ブチル基、X=炭素数3のアルキレン基、m=25、n=6
(S-3):前記一般式(1)において、R=水素原子、X=炭素数3のアルキレン基、m=3、n=0
(S-4):前記一般式(1)において、R=水素原子、X=炭素数3のアルキレン基、m=33、n=0
(S-5):前記一般式(1)において、R=水素原子、X=炭素数3のアルキレン基、m=22、n=16
(S-6):前記一般式(1)において、R=水素原子、X=炭素数3のアルキレン基、m=9、n=0
(S-7):前記一般式(1)において、R=水素原子、X=炭素数3のアルキレン基、m=12、n=3
(S-8):前記一般式(1)において、R=水素原子、X=炭素数3のアルキレン基、m=1、n=0
本発明に係る有機溶媒として、アルコール類を含有する。より好ましくは、ヒドロキシ基を1~3個有するアルコール(類)を含有し、特に好ましくは、ヒドロキシ基を2~3個有するアルコール(類)を含有する。
前記ヒドロキシ基を2個有するジオール類としては、1,2-エタンジオール(エチレングリコール)、3-オキサペンタン-1,5-ジオール(ジエチレングリコール)、1,2-プロパンジオール(プロピレングリコール)、1,3-プロパンジオール、2-メチル-1,3-プロパンジオール、2,2-ジメチル-1,3-プロパンジオール、1,4-ブタンジオール、2-メチル-2,4-ペンタンジオール、3-メチル-1,5-ペンタンジオール、及び1,6-ヘキサンジオール等が挙げられる。
前記ヒドロキシ基を3個有するトリオール類としては、1,2,3-プロパントリオール、トリメチロールプロパン、及びトリメチロールエタン等が挙げられる。
前記他の有機溶媒としては、水溶性の有機溶媒が好適であり、例えば、アミン類、アミド類、及びグリコールエーテル類などが好ましく例示できる。
本発明に係る顔料は、水不溶性樹脂微粒子(以下、水不溶性樹脂微粒子Aともいう。)に含有される。
本発明に係る水不溶性樹脂微粒子Aを構成する顔料は格別限定されず、例えば、有機顔料、無機顔料等が挙げられる。顔料は、1種を単独で用いてもよいし、複数種を併用してもよい。
水不溶性樹脂微粒子Aを構成する水不溶性樹脂(以下、分散樹脂ともいう。)としては、105℃で2時間乾燥させ、恒量に達した樹脂を、25℃の水100gに溶解させたときに、その溶解量が10g以下である樹脂を用いることができる。上記溶解量は、5g以下であることが好ましく、1g以下であることがさらに好ましい。樹脂がアニオン性基を有する場合は、上記溶解量は、該アニオン性基を水酸化ナトリウムで100%中和したときの溶解量である。
[式中、R1は水素原子又はメチル基、R2は水素原子又は炭素数1~5のアルキル基をそれぞれ表し、bは5~60である。]
水不溶性樹脂微粒子Aにおいて、顔料は分散樹脂(水不溶性樹脂)に含有される。顔料が分散樹脂に含有されるというのは、顔料が分散樹脂によって被覆されることであり得る。このとき、必ずしも顔料表面の全体が分散樹脂で被覆されている必要はなく、顔料表面の少なくとも一部が被覆された状態であってもよい。
水不溶性樹脂微粒子Aの平均粒径は、例えば、40nm以上、50nm以上、さらには60nm以上とすることができ、また、例えば、200nm以下、150nm以下、さらには100nm以下とすることができる。
本発明の水性インクジェットインクは、前記した顔料を含有する水不溶性樹脂微粒子Aのほかに、さらに、ポリエステル骨格、ポリオレフィン骨格又はポリウレタン骨格のいずれかを含む水不溶性樹脂(以下、水不溶性樹脂Bともいう。)をさらに含有することが耐熱水性を向上させる観点で好ましい。
本発明において、水不溶性樹脂とは、弱酸性又は弱塩基性の範囲の水に対して不溶な樹脂であり、好ましくは、pH4~10(25℃)の水溶液に対する溶解度が0.5%以下の樹脂をいう。
水不溶性樹脂Bの数分子量としては、3000~500000の範囲内のものを用いることができ、好ましくは、7000~200000の範囲内のものを用いることができる。
前記水不溶性樹脂Bに含有されるポリエステル骨格を有するポリエステル樹脂は、多価アルコール成分と多価カルボン酸、多価カルボン酸無水物、多価カルボン酸エステル等の多価カルボン酸成分とを用いて得ることができる。
前記多価アルコール成分としては、2価のアルコール(ジオール)、具体的には炭素数2~36の範囲内のアルキレングリコール(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、1,4-ブチレングリコール、1,6-ヘキサンジオール等)、炭素数4~36の範囲内のアルキレンエーテルグリコール(ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリブチレングリコール等)、炭素数6~36の範囲内の脂環式ジオール(1,4-シクロヘキサンジメタノール、水素添加ビスフェノールA等)、前記脂環式ジオールの炭素数2~4の範囲内のアルキレンオキシド(エチレンオキシド(以下、EOと略記する。)、プロピレンオキシド(以下、POと略記する。)、ブチレンオキシド(以下、BOと略記する。))付加物(付加モル数1~30の範囲)又はビスフェノール類(ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS等)の炭素数2~4の範囲内のアルキレンオキシド(EO、PO、BO等)付加物(付加モル数2~30の範囲)等が挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
水不溶性樹脂Bに含有されるポリオレフィン骨格を有するポリオレフィン樹脂としては、不飽和カルボン酸及び/又は酸無水物で変性されたポリオレフィン等の変性ポリオレフィンでもよい。
水不溶性樹脂Bに含有されるポリウレタン骨格を有するポリウレタン樹脂としては、親水基を有するものが用いられる。
かかる親水基としては、カルボキシ基(-COOH)及びその塩、スルホン酸基(-SO3H)及びその塩などが挙げられる。上記塩としては、ナトリウム塩、カリウム塩などのアルカリ金属塩、及びアミン塩などが挙げられる。これらの中でも、親水基としては、カルボキシ基又はその塩が好ましい。
〔1.5〕水
本発明の水性インクジェットインクに含まれる水については、特に限定されるものではなく、イオン交換水、蒸留水、又は純水であり得る。
本発明に用いられるインクジェットインクでは、必要に応じて、出射安定性、プリントヘッドやインクカートリッジ適合性、保存安定性、画像保存性、その他の諸性能向上の目的に応じて、公知の各種添加剤、例えば、多糖類、粘度調整剤、比抵抗調整剤、皮膜形成剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、退色防止剤、防ばい剤、防錆剤等を適宜選択して用いることができ、例えば、流動パラフィン、ジオクチルフタレート、トリクレジルホスフェート、シリコーンオイル等の油滴微粒子、特開昭57-74193号公報、同57-87988号公報及び同62-261476号公報に記載の紫外線吸収剤、特開昭57-74192号公報、同57-87989号公報、同60-72785号公報、同61-146591号公報、特開平1-95091号公報及び同3-13376号公報等に記載されている退色防止剤、特開昭59-42993号公報、同59-52689号公報、同62-280069号公報、同61-242871号公報及び特開平4-219266号公報等に記載されている蛍光増白剤等を挙げることができる。
本発明のインクジェットインクの粘度としては、25℃で1~40mPa・sの範囲内であることが好ましく、より好ましくは2~10mPa・sの範囲内である。
本発明に係るインクジェットインクの製造方法は、少なくとも顔料、有機溶媒、界面活性剤及び水を混合する工程を備えることが好ましい。
その後、得られた混合液を所定のフィルターで濾過することが好ましい。
本発明の印刷物は、前記水性インクジェットインクを含有する印刷層を有することを特徴とする。すなわち、本発明の印刷物は、基材上に、前記水性インクジェットインクをインクジェットヘッドから吐出して塗布、定着して印刷層を形成したものである。また、基材上に、あらかじめ、インクジェット記録用前処理液をインクジェットヘッドから吐出して前処理層を形成し、当該前処理層を塗布、定着した位置に前記印刷層を形成したものであることが好ましい。
本発明に係る基材としては、特に限定されず、吸水性の高い紙基材でもよいが、低吸収性基材又は非吸収性基材が本発明の効果を有効に発揮できる点で好ましい。
本発明において、低吸収性基材又は非吸収性基材の記録媒体とは、下記に示す記録媒体面の水に対する濡れ性の測定結果に基づき定義する。
本発明のインクジェット記録方法は、前記した水性インクジェットインクを用いて、非吸水性のフィルム基材上に画像の記録を行うことを特徴とする。
具体的には、本発明のインクジェット記録方法は、上述した前処理液を、非吸水性基材の記録媒体(例えば、上述したフィルム)上に付与する前処理液付与工程と、非吸水性基材上に付与された前処理液を乾燥させて前処理層を形成する前処理液乾燥工程と、上記前処理層上に、上述した水性インクジェットインクを、インクジェット法により付与するインク付与工程と、前処理層上に付与されたインクを乾燥させて印刷層を形成するインク乾燥工程と、を有する画像形成方法である。
前処理液付与工程では、非吸収性基材の記録媒体上に、前述の前処理液を付与する。
前処理液乾燥工程は、非吸収性基材の記録媒体上に付与された前処理液を乾燥させて、前処理層を形成する工程である。
インク付与工程では、非吸収性基材の記録媒体上に、前記した水性インクジェットインクを、インクジェット法により付与する。
インク乾燥工程では、非吸収性基材の記録媒体上に付与したインクを乾燥させる。
本発明に係るインクジェット画像形成装置100は、図1に示すように、インクジェット記録液セットのインクジェットインクの液滴を吐出して非吸収性基材110(以下、単に「基材」という)上の領域に着弾させるインクジェットヘッドを有するヘッドキャリッジ120、上述した前処理液を基材110に付与する前処理液付与部130を有する。インクジェット画像形成装置100は、上記基材表面に付与された前処理液を乾燥させる乾燥器140をさらに有していてもよい。
<樹脂>
下記表Iに記載の樹脂を用いた。
下記表IIに記載の有機溶媒を用いた。
シリコーン系界面活性剤として、下記合成例で合成した界面活性剤S-1~S-8、及び、市販品の界面活性剤S-9~S-12を用いた。
撹拌機、還流冷却管、滴下ロート、温度計及び窒素吹き込み管を備えた5つ口フラスコに、アリル化ポリエーテル(ユニオックスPKA-5008 日油株式会社製)を450質量部と、H2Pt16・6H2Oヘキサクロロ白金(IV)酸六水和物(東京化成工業(株)製)を0.01質量部とを仕込み、窒素置換を行った。70℃に加熱し、ヘプタメチルトリシロキサン(アルドリッチ社製)220質量部を1時間かけて滴下したのち、反応容器を110℃まで昇温させて4時間反応させた。反応後に未反応材料を減圧留去することで、目的のシリコーン活性剤である、シリコーン系界面活性剤S-1を得た。得られたシリコーン活性剤S-1は、一般式(1)中のR=メチル基、X=炭素数3のアルキレン基、m=9、n=0に相当するシリコーン系界面活性剤である。
前記界面活性剤S-1の合成例において、アリル化ポリエーテル(ユニオックスPKA-5008 日油株式会社製)450質量部の代わりに、アリル化ポリエーテル(ユニセーフPKA-5015 日油株式会社製)1600質量部を用いた以外は、前記界面活性剤S-1の合成例と同様の方法でシリコーン系界面活性剤S-2を得た。得られたシリコーン系界面活性剤S-2は、一般式(1)中のR=ブチル基、X=炭素数3のアルキレン基、m=25、n=6に相当するシリコーン系界面活性剤である。
前記界面活性剤S-1の合成例において、アリル化ポリエーテル(ユニオックスPKA-5008 日油株式会社製)450質量部の代わりに、アリル化ポリエーテル(ユニオックスPKA-5001 日油株式会社製)200質量部を用いた以外は、前記界面活性剤S-1の合成例と同様の方法でシリコーン系界面活性剤S-3を得た。得られたシリコーン系界面活性剤は、一般式(1)中のR=水素原子、X=炭素数3のアルキレン基、m=3、n=0に相当するシリコーン系界面活性剤である。
前記界面活性剤S-1の合成例において、アリル化ポリエーテル(ユニオックスPKA-5008 日油株式会社製)450質量部の代わりに、アリル化ポリエーテル(ユニオックスPKA-5005 日油株式会社製)1500質量部を用いた以外は、前記界面活性剤S-1の合成例と同様の方法でシリコーン系界面活性剤S-4を得た。得られたシリコーン系界面活性剤は、一般式(1)中のR=水素原子、X=炭素数3のアルキレン基、m=33、n=0に相当するシリコーン系界面活性剤である。
前記界面活性剤S-1の合成例において、アリル化ポリエーテル(ユニオックスPKA-5008 日油株式会社製)450質量部の代わりに、アリル化ポリエーテル(ユニルーブPKA-5013 日油株式会社製)2000質量部を用いた以外は、前記界面活性剤S-1の合成例と同様の方法でシリコーン系界面活性剤S-5を得た。得られたシリコーン系界面活性剤は、一般式(1)中のR=水素原子、X=炭素数3のアルキレン基、m=22、n=16に相当するシリコーン系界面活性剤である。
前記界面活性剤S-1の合成例において、アリル化ポリエーテル(ユニオックスPKA-5008 日油株式会社製)450質量部の代わりに、アリル化ポリエーテル(ユニオックスPKA-5003 日油株式会社製)450質量部を用いた以外は、前記界面活性剤S-1の合成例と同様の方法でシリコーン系界面活性剤S-6を得た。得られたシリコーン系界面活性剤は、一般式(1)中のR=水素原子、X=炭素数3のアルキレン基、m=9、n=0に相当するシリコーン系界面活性剤である。
前記界面活性剤S-1の合成例において、アリル化ポリエーテル(ユニオックスPKA-5008 日油株式会社製)450質量部の代わりに、アリル化ポリエーテル(ユニセーフPKA-5011 日油株式会社製)750質量部を用いた以外は、前記界面活性剤S-1の合成例と同様の方法でシリコーン系界面活性剤S-7を得た。得られたシリコーン系界面活性剤は、一般式(1)中のR=水素原子、X=炭素数3のアルキレン基、m=12、n=3に相当するシリコーン系界面活性剤である。
前記界面活性剤S-1の合成例において、アリル化ポリエーテル(ユニオックスPKA-5008 日油株式会社製)450質量部の代わりに、エチレングリコールモノアリルエーテル(東京化成工業株式会社製)105質量部を用いた以外は、前記界面活性剤S-1の合成例と同様の方法でシリコーン系界面活性剤S-8を得た。得られたシリコーン系界面活性剤は、一般式(1)中のR=水素原子、X=炭素数3のアルキレン基、m=1、n=0に相当するシリコーン系界面活性剤である。
シリコーン系界面活性剤S-9:BYK-333(BYK社製)
シリコーン系界面活性剤S-10:BYK-347(BYK社製)
シリコーン系界面活性剤S-11:BYK-348(BYK社製)
シリコーン系界面活性剤S-12:Tegowet 240(エポニック デグサ社製)
(1)水不溶性樹脂微粒子P-1の分散体P1
〔水不溶性樹脂p-1の合成〕
反応容器に、メチルエチルケトン88質量部を加えて窒素雰囲気下で72℃に加熱し、これにメチルエチルケトン50質量部にジメチル-2,2’-アゾビスイソブチレート0.85質量部、フェノキシエチルメタクリレート50質量部、メタクリル酸12質量部、及びエチルメタクリレート38質量部を溶解した溶液を3時間かけて滴下し、撹拌した。滴下終了後、さらに1時間反応した後、メチルエチルケトン2質量部にジメチル-2,2’-アゾビスイソブチレート0.42質量部を溶解した溶液を加え、78℃に昇温して4時間加熱した。得られた反応溶液は過剰量のヘキサンに2回再沈殿させ、析出した樹脂を乾燥させて、フェノキシエチルメタクリレート/エチルメタクリレート/メタクリル酸(共重合比[質量比]=50/38/12)共重合体(水不溶性樹脂p-1)96.3gを得た。
ピグメント・ブルー15:3(大日精化社製「フタロシアニンブルーA220」)22.0質量部と、上述した水不溶性樹脂p-1を11.0質量部と、メチルエチルケトン42質量部と、1規定NaOH水溶液12.1質量部と、イオン交換水75.1質量部とを混合し、ビーズミルで0.1mmφジルコニアビーズを使用して2~6時間分散した。得られた分散物を減圧下、55℃でメチルエチルケトンを除去し、さらに一部の水を除去することにより、顔料濃度が22.0質量%である水不溶性樹脂微粒子P-1の分散体P1を得た。
上述した分散体P1の調製において、水不溶性樹脂p-1に代えて下記の水不溶性樹脂p-2を用いたこと以外は、分散体P1の調製と同様にして、水不溶性樹脂微粒子P-2の分散体P2を得た。
上述した水不溶性樹脂p-1の合成において、フェノキシエチルメタクリレートを70質量部、メタクリル酸を7質量部とし、エチルメタクリレート38質量部に代えてメチルメタクリレート23質量部を用いたこと以外は、水不溶性樹脂p-1の合成と同様にして、フェノキシエチルメタクリレート/メチルメタクリレート/メタクリル酸(共重合比[質量比]=70/23/7)共重合体(水不溶性樹脂p-2)を合成した。
〔水不溶性樹脂p-3の合成及び溶液の調製〕
特許文献1の「製造例1」に記載の合成方法によって、有機溶媒(メチルエチルケトン)中において、イオン性モノマーとしてメタクリル酸96.0質量部、疎水性モノマーとしてスチレン264質量部及びスチレン系マクロマー180質量部、並びにノニオン性モノマーとして新中村化学工業社製「NKエステルM-40G」150質量部を共重合した。この際、重合開始剤として2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)(和光純薬工業社製「V-65」)を用い、重合連鎖移動剤として2-メルカプトエタノールを用いた。これにより、水不溶性樹脂p-3の溶液(固形分濃度40.8%)を得た。得られた水不溶性樹脂p-3の重量平均分子量は52700であった。
<工程1>
上記により得られた水不溶性樹脂p-3の溶液(固形分濃度40.8%)157.6gを、メチルエチルケトン60.7gと混合し、水不溶性樹脂p-3のMEK溶液を得た。ディスパーに該MEK溶液を投入し、撹拌しながら、イオン交換水446.9g、5N水酸化ナトリウム水溶液22.3g、及び25%アンモニア水溶液1.7gを添加して、水酸化ナトリウムによる中和度が78.8%、アンモニアによる中和度が21.2%となるように調整し、0℃の水浴で冷却しながら、1400rpmで15分間撹拌した。次いで、ピグメント・ブルー15:3(大日精化社製「フタロシアニンブルーA220」)150gを加え、7000rpmで3時間撹拌した。さらにイオン交換水199.8gを添加して、得られた顔料混合物を高圧ホモジナイザーによって分散処理し、分散処理物(固形分濃度21.0質量%)を得た。
工程1で得られた分散処理物1000gを2Lナスフラスコに入れ、イオン交換水400gを加え(固形分濃度15.0質量%)、ロータリーエバポレーターを用いて、回転数50rpmで、32℃に調整した温浴中、0.09MPaの圧力で3時間保持して、有機溶媒を除去した。さらに、温浴を62℃に調整し、圧力を0.07MPaに下げて固形分濃度25.0質量%になるまで濃縮した。得られた濃縮物を500mlアングルローターに投入し、高速冷却遠心機(20℃)を用いて7000rpmで20分間遠心分離した後、液層部分を5μmのメンブランフィルターで濾過し、顔料分散体p3を得た。
工程2で得られた顔料分散体p3 400g(ピグメント・ブルー15:3 68.6g、水不溶性樹脂p-3 29.4g)にイオン交換水54.6gを添加し、さらに防黴剤(アーチケミカルズジャパン社製「プロキセルLVS」、有効分20%)0.89g、エポキシ架橋剤(トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル;ナガセケムテックス社製「デナコールEX321L」、エポキシ当量129)2.82g(架橋率が40モル%になる量に相当)を添加し、70℃で2時間撹拌した。25℃に冷却後、5μmのメンブランフィルターでろ過し、さらに固形分濃度が22.0質量%になるようにイオン交換水を加えて、水不溶性樹脂微粒子P-3の分散体P3を得た。水不溶性樹脂微粒子P-3の架橋率は40モル%であり、平均粒径は93.1nmであった。
上述した分散体P3の調製における工程2で得られた顔料分散体p3 400g(ピグメント・ブルー15:3 68.6g、水不溶性樹脂p-3 29.4g)にイオン交換水49.6gを添加し、さらに防黴剤(「プロキセルLVS」、有効分20%)0.89g、エポキシ架橋剤(「デナコールEX321L、エポキシ当量129)1.41g(架橋率が20モル%になる量に相当)を添加し、70℃で2時間撹拌した。25℃に冷却後、5μmのメンブランフィルターでろ過し、さらに固形分濃度が22.0質量%になるようにイオン交換水を加えて、水不溶性樹脂微粒子P-4の分散体P4を得た。水不溶性樹脂微粒子P-4の架橋率は20モル%であり、平均粒径は92.5nmであった。
ピグメント・ブルー15:3(大日精化社製「フタロシアニンブルーA220」)を22.0質量%に、水溶性高分子化合物である顔料分散剤(水酸化ナトリウム中和されたカルボキシル基を有するアクリル系分散剤(BASF社製「ジョンクリル819」、酸価75mgKOH/g、固形分20重量%)を31.5質量%と、エチレングリコール20.0質量%と、イオン交換水(残量;全量が100重量%となる量)を加えた混合液をプレミックスした後、0.5mmのジルコニアビーズを体積率で50%充填したサンドグラインダーを用いて分散し、顔料の含有量が22.0質量%の分散体P5を調製した。
上記顔料分散液(分散体P1)20.00質量部に、有機溶媒(A-1)5.00質量部、界面活性剤(S-1)0.05質量部及びイオン交換水(残量;74.95質量部)を撹拌しながら添加し、得られた混合液を1μmのフィルターにより濾過して水性インクジェットインク1を得た。濾過前後で実質的な組成変化はなかった。
前記水性インクジェットインク1の調製において、下記表III~表VIに示すインク組成にしたがってそれぞれ変更した以外は、同様にして水性インクジェットインク2~33を調製した。
調製した水性インクジェットインク1~33を用いて、画像1~33を形成して、それぞれについて、画像品質、耐熱水性及び光沢性の評価を行った。
評価用の画像1~33は、以下の方法で形成した。
調製した水性インクジェットインク1~33を、ピエゾ型インクジェットノズルを備えたインクジェット記録ヘッドを有するインクジェット記録装置(コニカミノルタ株式会社製、360dpi、吐出量14pL)の独立駆動ヘッド二つをノズルが互い違いになるように配置し、720dpi×720dpiのヘッドモジュールを作成し、ステージ搬送機上に、搬送方向にノズル列が直交するように設置した。ヘッドモジュールのインクジェットに、インクジェットインク1~33を充填し、ステージ搬送機によって搬送される基材表面に形成された前処理層上にシングルパス方式でベタ画像を記録できるようにインクジェット記録装置を構成した。
基材として、PET:二軸延伸ポリエステルフィルム(E-5200、東洋紡株式会社製)と、OPP(二軸延伸PP)フィルム(商品名:FOS(フタムラ化学株式会社製))をそれぞれ用いた。上記ヘッドを用いて、インク付量が11.2cc/m2である720dpi×720dpiのベタ画像が形成されるように、インクジェットインクの液滴を吐出した。
(評価方法)
基材として、PETフィルム及びOPPフィルムを用いた場合において、上記方法で作成した画像を目視にて評価を行った。なお、下記評価においては、△以上が実用上好ましいと判断した。
◎:インクの濡れ性が非常に良好で、濃度ムラがなく均一な画像で、インクの抜けが観察されない良好な画像
○:インクの濡れ性が良好で、濃淡が異なる箇所があるが、インクの抜けが観察されない実用上許容可能な画像
△:インクの濡れ性がわずかに足りず、インクの抜け落ちている箇所があり、僅かに白抜けが発生している画像
×:インクの濡れ性が十分でなく、画像中にインクが抜け落ちている箇所が多く存在し、白抜けが目立つ画像
(評価方法)
上記PETフィルムを用いた場合の画像1~33を40℃で3日保管したのち、ベタ部分が切断端面となるようにして10cm×1cmの短冊状に切断して試験片とした。試験片を熱水30分処理し、処理後の試験片の様子を目視で確認し、各インクによる画像の耐熱水性を以下の基準で評価した。
評価は下記基準で行った。なお、下記評価においては、△以上が実用上好ましいと判断した。
◎:試験片に全く剥がれがない
○:試験片に一部剥がれが生じているが、大きな剥がれはない
△:試験片に大きな剥がれが生じている
×:試験片フィルムから画像部分が全て剥がれおちている
(評価方法)
前記「<評価用の画像形成>」において、OPPフィルム上に形成された塗膜(印刷物)の光沢度合を目視及び60°光沢計(日本電色工業株式会社製、商品名:HANDY GLOSSMETER、品番:PG-1)にて測定し評価した。評価基準は下記のとおりであり、◎、〇、△評価が実用可能領域である。
◎:光沢値が高く、印刷物表面の光沢の均一性が良好である
〇:光沢値が高いが、印刷物表面の光沢が僅かに不均一である
△:印刷物表面の光沢の均一性が悪く、光沢値も低い
×:印刷物表面の光沢の均一性が著しく悪く、光沢値も低い
110 基材
120 ヘッドキャリッジ
121 インクジェットヘッド
122 ノズル
130 前処理液付与部
131 塗布ローラー
132 ディスペンサー
140 乾燥器
Claims (7)
- 少なくとも顔料、有機溶媒、界面活性剤及び水を含有する水性インクジェットインクであって、
前記顔料が、水不溶性樹脂微粒子に含有されており、
前記有機溶媒として、モノアルコール又はジオールを含有し、かつ、
前記界面活性剤が、下記一般式(1)で表される構造を有するシリコーン系界面活性剤であることを特徴とする水性インクジェットインク。
- 前記シリコーン系界面活性剤の含有量が、インク全体に対して0.1~3質量%の範囲内であることを特徴とする請求項1に記載の水性インクジェットインク。
- 前記有機溶媒が、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、1,3-プロパンジオール、2-メチル-1,3-プロパンジオール、2,2-ジメチル-1,3-プロパンジオール、1,4-ブタンジオール、2-メチル-2,4-ペンタンジオール、3-メチル-1,5-ペンタンジオール又は1,6-ヘキサンジオールのいずれかを少なくとも含有することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の水性インクジェットインク。
- 前記有機溶媒の含有量が、インク全体に対して5~50質量%の範囲内であることを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか一項に記載の水性インクジェットインク。
- ポリエステル骨格、ポリオレフィン骨格又はポリウレタン骨格のいずれかを含む水不溶性樹脂をさらに含有することを特徴とする請求項1から請求項4までのいずれか一項に記載の水性インクジェットインク。
- 非吸収性のフィルム基材上に、請求項1から請求項5までのいずれか一項に記載の水性インクジェットインクを含有する印刷層を有することを特徴とする印刷物。
- 請求項1から請求項5までのいずれか一項に記載の水性インクジェットインクを用いて、非吸水性のフィルム基材上に画像の記録を行うことを特徴とするインクジェット記録方法。
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