JP7334397B1 - インクジェット印刷用インク組成物 - Google Patents
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[1]顔料(A)、水溶性有機溶媒(B)、樹脂エマルション(C)、界面活性剤(D)、および水(E)を含有する、インクジェット印刷用インク組成物であって:
前記水溶性有機溶媒(B)は、その分子内に2以上の水酸基を有し、かつ12.0(cal/cm3)1/2以上の、式:「{(ΔH-RT)÷(M÷D)}1/2」(式において、ΔHは蒸発潜熱(cal/mol)、Rは気体定数(1.99 (cal/K・mol))、Tは温度(K)、Mは分子量(g/mol)、Dは密度(g/cm3)を示す)で算出される25℃(298K)でのSP値を有し;
前記水溶性有機溶媒(B)のインク組成物に対する含有量は15.0~50.0質量%であり;
前記樹脂エマルション(C)のインク組成物に対する固形分含有量は0.1~10質量%であり;
前記界面活性剤(D)が、アセチレングリコール系界面活性剤(D-1)と、シリコーン系界面活性剤(D-2)と、アルコールエトキシレート系界面活性剤(D-3)と、を含み;
前記界面活性剤(D)のインク組成物に対する合計含有量は0.1質量%以上かつ3.0質量%以下であり;
前記アセチレングリコール系界面活性剤(D-1)と前記シリコーン系界面活性剤(D-2)との質量含有比率[(D-1)/(D-2)]が、1.0~10.0であり;かつ
前記アセチレングリコール系界面活性剤(D-1)と前記アルコールエトキシレート系界面活性剤(D-3)との質量含有比率[(D-1)/(D-3)]が、0.1~10.0である
インクジェット印刷用インク組成物。
[2]前記シリコーン系界面活性剤(D-2)と前記アルコールエトキシレート系界面活性剤(D-3)との含有質量比率[(D-2)/(D-3)]が、0.1~2.0である、前記[1]に記載のインクジェット印刷用インク組成物。
[3]前記インクジェット印刷用インク組成物に溶解しているアルカリ可溶性樹脂をさらに含む、前記[1]又は[2]に記載のインクジェット印刷用インク組成物。
[4]前記水溶性有機溶媒(B)は、16.0(cal/cm3)1/2以下の前記SP値を有する、前記[1]~[3]のいずれかに記載のインクジェット印刷用インク組成物。
本発明のインクジェット印刷用インク組成物(以下、単に「インク組成物」ともいう)は、顔料(A)、水溶性有機溶媒(B)、樹脂エマルション(C)、界面活性剤(D)、および水(E)を含有し、その他の任意の成分を含んでいてもよい。
本発明のインクジェット印刷用インク組成物に含まれる顔料(A)は、インク組成物に着色力や隠蔽力等を付与するために添加される成分であり、例えば着色顔料、白色顔料、金属パウダー等が挙げられる。このような顔料としては、従来からインク組成物に使用されている、例えば下記の有機及び/又は無機顔料を特に制限なく挙げることができる。
ナ、シリカ等の種々の材料で表面処理されていてもよい。
本発明のインクジェット印刷用インク組成物に含まれる水溶性有機溶媒(B)は、その分子内に2以上の水酸基を有するとともに、所定のSP値を有する。SP値とは、溶解性パラメータ(Solubility Parameter)を意味し、水溶性有機溶媒(B)のSP値は以下の式1で求めることができる。
本発明のインクジェット印刷用インク組成物に含まれる樹脂エマルションは、インク組成物において微粒子として分散している樹脂粒子である。前記樹脂エマルションは、水性インクジェット印刷用インク組成物に使用される公知の樹脂エマルションが使用でき、アクリル系樹脂エマルション、スチレン- アクリル系樹脂エマルション、ポリエステル系樹脂エマルション、ポリウレタン系樹脂エマルション、ポリ酢酸ビニル系樹脂エマルション、ポリ塩化ビニル系樹脂エマルション、ポリブタジエン系樹脂エマルション、ポリオレフィン系樹脂エマルション等が挙げられる。インク組成物は、樹脂エマルションを1種単独で、又は2種以上を組み合わせて含有することができる。
本発明のインクジェット印刷用インク組成物に含まれる界面活性剤は、3種の界面活性剤であるアセチレングリコール系界面活性剤(D-1)と、シリコーン系界面活性剤(D-2)と、アルコールエトキシレート系界面活性剤(D-3)と、を含む。
アセチレングリコール系界面活性剤(D-1)とは、アセチレンアルコール、又はアセチレン結合とグリコールユニットとを併せ持つ化合物であり、以下の構造式1で示されうる。アセチレン結合部位が疎水性部位となり、アルコール部位又はグリコール部位が親水性部位となり、界面活性機能を発現しうる。
シリコーン系界面活性剤(D-2)は、ジメチルポリシロキサン(化学式: (C2H6OSi)n)等のポリシロキサン又はその変性体であるが、ポリシロキサンをポリエーテル変性した界面活性剤(ポリエーテル変性シリコーン系界面活性剤)が好ましい。ポリエーテル変性シリコーン系界面活性剤は、インク粘度の上昇を抑制することができるため、高速印刷においてムラのない良好な記録物を得ることに寄与すると考えられる。
HLB=20×[(界面活性剤中に含まれる親水基の分子量)/(界面活性剤の分子量)]
アルコールエトキシレート系界面活性剤(D-3)とは、ポリオキシエチレン鎖とアルキル基とがエーテル結合で結合した化合物であり、「RA-O-(CH2CH2O)d-H」の分子式で示されることができ、ポリ(オキシエチレン)アルキルエーテルと称されることもある。アルコールエトキシレート系界面活性剤(D-3)における、アルキル基(RA)の炭素数、及びエチレンオキシ鎖の平均付加モル数(d)に制限はないが:例えば、アルキル基(RA)の炭素数は11~15程度であることが好ましく、炭素数が12~13程度であることがより好ましく;また、エチレンオキシ鎖の平均付加モル数(d)が3~15程度であることが好ましく、エチレンオキシ基の平均付加モル数が5~10程度であることがより好ましい。
本発明のインクジェット印刷用インク組成物は、界面活性剤(D-1)、(D-2)及び(D-3)以外の界面活性剤(他の界面活性剤)を含有してもよい。他の界面活性剤の例には、アルコールアルコキシレート系界面活性剤、アニオン性界面活性剤等が含まれる。
本発明のインク組成物に含まれる界面活性剤(D)の含有量(界面活性剤(D-1)、(D-2)及び(D-3)、並びに他の界面活性剤の合計含有量)は、0.1質量%以上であり、0.5質量%以上であることが好ましく;また、3.0質量%以下であり、2.5質量%以下であることが好ましく、2.0質量%以下であることがより好ましい。また、界面活性剤(D-1)、(D-2)及び(D-3)の合計含有量は、インク組成物に対して、0.1質量%以上であり、0.5質量%以上であることが好ましく;また、3.0質量%以下であり、2.5質量%以下であることが好ましく、2.0質量%以下であることがより好ましい。界面活性剤(D)の合計含有量が少ないと、インク組成物の表面張力が高くなるため、印刷基材(特に、濡れ性の低い印刷基材)にインク組成物が濡れ広がりにくくなり印刷物の画質が低下しやすくなる。また、インク組成物の印刷における吐出安定性も低下しやすい。一方、界面活性剤の量が多すぎると、印刷物の耐ブロッキング性が低下しやすい。
本発明のインクジェット印刷用インク組成物は水を含む。インク組成物に対する水の含有量は、40質量%以上であることが好ましく、50質量%以上であることがより好ましく;また、70質量%以下であることが好ましく、60質量%以下であることがより好ましい。
本発明のインクジェット印刷用インク組成物は、任意の他の成分を含むことができ;他の成分の例には、顔料分散剤、防黴剤、防錆剤、増粘剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、保存性向上剤、消泡剤、pH調整剤等の添加剤が含まれる。
式: 1/Tg=W1/Tg1+W2/Tg2+W3/Tg3+・・・・・+ Wx/Tgx
[式中、Tg1~Tgxはアルカリ可溶性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。]
インクジェット印刷用インク組成物は、23℃において測定される静的表面張力が27mN/m以上33mN/m以下であり、最大泡圧法により23℃において測定される動的表面張力が、寿命時間10m秒において33mN/m以上39mN/m以下である。上記の静的表面張力が27mN/m未満33mN/m超の場合、メニスカスが不安定となる、あるいはノズル面でインクが供給不足となるため、吐出安定性及び連続吐出安定性が不良となる可能性がある。また、上記の動的表面張力が33mN/m未満39mN/m超の場合も同様に、メニスカスが不安定となる、あるいはノズル面でインクが供給不足となるため、吐出安定性及び連続吐出安定性が不良となる可能性がある。
本発明のインクジェット印刷用インク組成物は、インクジェット法によって被印刷物に印刷をするために用いることができる。具体的には、前記水性インクジェット印刷用インク組成物を、被印刷物にインクジェット印刷機を用いて印刷(塗工)して得られる。
まず、以下に示す手順にて、ホワイト顔料、イエロー顔料、マゼンタ顔料、シアン顔料、ブラック顔料のインクベース(顔料分散物)を調製した。アルカリ可溶性樹脂は、アクリル酸とステアリルアクリレートとスチレンとの共重合体であるが、水酸化カリウムによって中和されており、酸価180mgKOH/g、ガラス転移温度50℃、重量平均分子量Mw30000であった。
上記アルカリ可溶性樹脂の32質量部に水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。このワニスに、更にカーボンブラック(ピグメントブラック7,商品名プリンテックス90、オリオン・エンジニアドカーボンズ社)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、水性ブラック顔料インクベース(顔料含有率=20質量%)を調製した。
上記アルカリ可溶性樹脂の32質量部に水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。このワニスに、更にシアン顔料(ピグメントブルー15:4,商品名ヘリオゲンブルーL7101F、BASF社製)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、水性シアン顔料インクベース(顔料含有率=20質量%)を調製した。
上記アルカリ可溶性樹脂の32質量部に水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。このワニスに、更にマゼンタ顔料(ピグメントバイオレット19,商品名インクジェットマゼンタE5B02、クラリアント社製)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、水性マゼンタ顔料インクベース(顔料含有率=20質量%)を調製した。
上記アルカリ可溶性樹脂の32質量部に水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。このワニスに、更にイエロー顔料(ピグメントイエロー155,商品名ノバパームイエロー4G01、クラリアント社製)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、水性イエロー顔料インクベース(顔料含有率=20質量%)を調製した。
上記アルカリ可溶性樹脂の32質量部に水28質量部を加え混合し、顔料分散用樹脂ワニスを調製した。このワニスに、酸化チタン顔料(商品名CR-90、石原産業社製)の40.0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、水性ホワイト顔料インクベース (顔料含有率=40質量%)を得た。
上記A. で調製した各顔料インクベースと、以下に示す成分を用いて、インクジェット印刷用インク組成物を調製した。
・プロピレングリコール:SP値12.6 (cal/cm3)1/2
・グリセリン:SP値14.9 (cal/cm3)1/2
・トリプロピレングリコール:SP値9.0 (cal/cm3)1/2
・ブチルカルビトール:SP値8.9 (cal/cm3)1/2
・AQUACER531(BYK社):ポリエチレン系樹脂
・ヨドゾールAD173(ヘンケル社):アクリル樹脂
・NeoCryl A-1092(コベストロ社):スチレン-アクリル樹脂
・ビニブラン1245L(日信化学工業社):酢酸ビニル-アクリル樹脂
・ビニブラン278(日信化学工業社):塩化ビニル-アクリル樹脂
・ビニブランGV6181(日信化学工業社):酢酸ビニル樹脂
・スーパーフレックス740(第一工業製薬社):ポリエステル系ポリウレタン樹脂
・NeoRez R-966(コベストロ社):ポリエーテル系ポリウレタン樹脂
・スーパーフレックス420NS(第一工業製薬社):ポリカーボネート系ポリウレタン樹脂
・セポルジョンES(住友精化社):ポリエステル系樹脂
・SURFYNOL 465(日信化学工業社):アセチレングリコール系界面活性剤
・オルフィン1004(日信化学工業社):アセチレングリコール系界面活性剤
・TEGO GLIDE 450 (エボニック社) :シリコーン系界面活性剤
・シルフェイスSAG(日信化学工業社):シリコーン系界面活性剤
・エマルゲン705(花王社):アルコールエトキシレート系界面活性剤
・エマルゲン 104(花王社):アルコールエトキシレート系界面活性剤
・パーソフトEF(ADEKA社):アニオン性界面活性剤
表1~4に示す処方組成に沿って、各実施例及び比較例のインク組成物を調製した。具体的には、A. で調製した顔料インクベースに、水溶性有機溶剤と、樹脂微粒子と、界面活性剤と、水と、を加えて攪拌混合した。表1~4に示される樹脂微粒子の含有量は、固形分含量を示す。
各実施例及び比較例で得られた実施例1~35、比較例1~14の水性インクジェット印刷用インク組成物を、以下の項目について評価した。
<C-a. 保存安定性>
実施例1~35、比較例1~14の水性インクジェット印刷用インク組成物をガラス瓶にとり、25℃の粘度を粘度計(東機産業社製 RE100L型)で測定した。その後、密栓し60℃、1ヵ月間保存し、保存後の粘度(25℃)を粘度計により同様に測定した。経時安定性を、粘度変化率[(保存後の粘度-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5%未満のもの
△:粘度変化率が5%以上、10%未満のもの
×:粘度変化率が10%以上、30%未満のもの
実施例1~35、比較例1~14の水性インクジェット印刷用インク組成物を、エプソン社製プリンターPX105のカートリッジに詰めて、写真用紙GL-101A450(キヤノン社製)または遮蔽紙(Wインクのみ)に印字を行い、吐出安定性を評価した。
評価基準
○:印字の乱れがなく、安定して吐出できるもの
△:多少印字の乱れがあるものの、吐出できるもの
×:印字の乱れがあり、安定して吐出できないもの
実施例1~35、比較例1~14の水性インクジェット印刷用インク組成物を、エプソン社製プリンターPX105のカートリッジに詰めて、写真用紙GL-101A450(キヤノン社製)または遮蔽紙(Wインクのみ)に15cmx20cmのベタ画像を50枚連続で印刷し、連続吐出安定性を評価した。
評価基準
○:画質が良好で、安定して吐出できるもの
△:多少スジ等画質の劣化が見られるものの、吐出できるもの
×:スジ等画質の劣化が見られ、安定して吐出できないもの
上記<C-c>で得た各印刷物を80℃のオーブンで3分間乾燥させたあと、綿棒で印刷面をこすって耐擦過性を評価した。
評価基準
○:塗膜面を綿棒で10回摩擦した後でも全くかすれなかった
△:塗膜面を綿棒で10回摩擦した後、綿棒に色が移り、摩擦部分がわずかにかすれた
×:塗膜面を綿棒で10回摩擦した後、摩擦部分が全て剥がれた
上記<C-c>で得た各印刷物の印刷面と非印刷面とを合わせて、バイスでしめこみ、40℃で1日経過後に手で剥がし、インキの剥離の程度と剥離抵抗の強度から、以下の評価基準で印刷物の耐ブロッキング性を評価した。
評価基準
○:印刷皮膜の剥離が全くなかった
△:印刷皮膜が少し剥離し、剥離抵抗が強く感じられた
×:印刷皮膜がほとんど剥離し、剥離抵抗が強く感じられた
実施例1~35、比較例1~14の水性インクジェット印刷用インク組成物を、エプソン社製プリンターPX105のカートリッジに詰めて、写真用紙GL-101A450(キヤノン社製)または遮蔽紙(Wインクのみ)に15cm×20cmのベタ画像を印刷し、印刷物のベタ部の埋まり具合を目視で評価した。
評価基準
〇:ベタ部がきれいに埋まり、スジ感がほとんどない
×:全体的にスジが目立つ
実施例1~35、比較例1~14の水性インクジェット印刷用インク組成物を、エプソン社製プリンターPX105のカートリッジに詰めて、OKトップコート+(王子製紙製)に15cm×20cmのベタ画像を印刷し、印刷物のベタ部の埋まり具合を目視で評価した。
評価基準
〇:ベタ部がきれいに埋まり、スジ感がほとんどない
×:全体的にスジが目立つ
Claims (4)
- 顔料(A)、水溶性有機溶媒(B)、樹脂エマルション(C)、界面活性剤(D)、および水(E)を含有する、インクジェット印刷用インク組成物であって:
前記水溶性有機溶媒(B)は、その分子内に2以上の水酸基を有し、かつ12.0(cal/cm3)1/2以上の、式:「{(ΔH-RT)÷(M÷D)}1/2」(式において、ΔHは蒸発潜熱(cal/mol)、Rは気体定数(1.99 (cal/K・mol))、Tは温度(K)、Mは分子量(g/mol)、Dは密度(g/cm3)を示す)で算出される25℃(298K)でのSP値を有し;
前記水溶性有機溶媒(B)のインク組成物に対する含有量は15.0~50.0質量%であり;
前記樹脂エマルション(C)のインク組成物に対する固形分含有量は0.1~10質量%であり;
前記界面活性剤(D)が、アセチレングリコール系界面活性剤(D-1)と、シリコーン系界面活性剤(D-2)と、アルコールエトキシレート系界面活性剤(D-3)と、を含み;
前記界面活性剤(D)のインク組成物に対する合計含有量は0.1質量%以上かつ2.0質量%以下であり;
前記アルコールエトキシレート系界面活性剤(D-3)のインク組成物に対する含有量は、0.1~1.0質量%であり;
前記アセチレングリコール系界面活性剤(D-1)と前記シリコーン系界面活性剤(D-2)との質量含有比率[(D-1)/(D-2)]が、1.0~10.0であり;かつ
前記アセチレングリコール系界面活性剤(D-1)と前記アルコールエトキシレート系界面活性剤(D-3)との質量含有比率[(D-1)/(D-3)]が、0.1~10.0であり、かつ
前記シリコーン系界面活性剤(D-2)と前記アルコールエトキシレート系界面活性剤(D-3)との質量含有比率[(D-2)/(D-3)]が、0.1~2.0であり、
1分あたり30枚以上のA4縦サイズの被印刷物を印刷可能なインク吐出周波数での印刷に用いるための、インクジェット印刷用インク組成物。 - 前記シリコーン系界面活性剤(D-2)と前記アルコールエトキシレート系界面活性剤(D-3)との含有質量比率[(D-2)/(D-3)]が、0.2~2.0である、請求項1に記載のインクジェット印刷用インク組成物。
- 前記インクジェット印刷用インク組成物に溶解しているアルカリ可溶性樹脂をさらに含む、請求項1又は2に記載のインクジェット印刷用インク組成物。
- 前記水溶性有機溶媒(B)は、16.0(cal/cm3)1/2以下の前記SP値を有する、請求項1又は2に記載のインクジェット印刷用インク組成物。
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