JP7338790B2 - インクジェット捺染用処理液、インクジェット捺染装置、インクジェット捺染方法及び捺染物 - Google Patents
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Description
以下、本発明の第1実施形態に係るインクジェット捺染用処理液(以下、処理液と記載することがある)を説明する。本発明の処理液は、水性媒体と、pHスライド剤とを含有する。
本発明の処理液が含有する水性媒体は、水を含む媒体である。水性媒体は、溶媒として機能してもよく、分散媒として機能してもよい。水性媒体の具体例としては、水のみを含む水性媒体、及び水と水溶性有機溶媒とを含む水性媒体が挙げられる。
pHスライド剤としては、アンモニウム塩、スルホン酸第四級アンモニウム塩又はスルホン酸エステルが好ましい。なお、アンモニウム塩は、捺染分野においてpHスライド剤として用いられていることが多い化合物である。スルホン酸第四級アンモニウム塩又はスルホン酸エステルは、他分野において熱酸発生剤として用いられていることが多い化合物である。
乳化粒子は、シリコーンオイルを含む。シリコーンオイルは、イオン性基含有シリコーンオイルを含むことが好ましい。シリコーンオイルは、イオン性基含有シリコーンオイルに加えて、それ以外のシリコーンオイル(以下、その他のシリコーンオイルと記載することがある)を更に含んでもよい。本発明の処理液がシリコーンオイルを含む乳化粒子を含有することで、次の第1~第2の利点が得られる。更に、シリコーンオイルがイオン性基含有シリコーンオイルを含むことで、次の第3~第4の利点が得られる。
イオン性基含有シリコーンオイルは、例えば、イオン性基で変性されたシリコーンオイルである。イオン性基含有シリコーンオイルとしては、例えば、側鎖にイオン性基が導入された変性シリコーンオイル、及び末端基にイオン性基が導入された変性シリコーンオイルが挙げられる。
本発明の処理液は、必要に応じて、水性媒体、pHスライド剤及び乳化粒子以外の成分(以下、その他の成分と記載することがある)を更に含有してもよい。その他の成分としては、例えば、酸及び塩基が挙げられる。
本発明の処理液が乳化粒子を含有し、乳化粒子がアニオン性基を有するイオン性基含有シリコーンオイルを含む場合には、本発明の後処理液は、酸を更に含有することが好ましい。酸によってアニオン性基の電離が促され、水性媒体中で、イオン性基含有シリコーンオイルを含む乳化粒子が好適に分散する。酸としては、例えば、強酸、及び弱酸が挙げられる。強酸としては、例えば、塩酸、パラトルエンスルホン酸、及び硫酸が挙げられる。弱酸としては、例えば、安息香酸、及び酢酸が挙げられる。酸としては、強酸が好ましく、塩酸、パラトルエンスルホン酸、又は硫酸がより好ましい。本発明の処理液が酸を含有する場合、酸の含有割合としては、濃度1mol/Lの酸の量に換算して、1.0質量%以上5.0質量%以下が好ましい。
本発明の処理液が乳化粒子を含有し、乳化粒子がカチオン性基を有するイオン性基含有シリコーンオイルを含む場合には、本発明の後処理液は、塩基を更に含有することが好ましい。塩基によってカチオン性基の電離が促され、水性媒体中で、イオン性基含有シリコーンオイルを含有する乳化粒子が好適に分散する。塩基としては、例えば、水酸化ナトリウムが挙げられる。本発明の処理液が塩基を含有する場合、塩基の含有割合としては、濃度1mol/Lの塩基の量に換算して、1.0質量%以上5.0質量%以下が好ましい。
本発明の処理液は、例えば、pHスライド剤と、水性媒体と、必要に応じて添加される成分(例えば、酸又は塩基、及び乳化粒子)とを混合することで調製することができる。本発明の処理液が乳化粒子を含有する場合、本発明の処理液は、pHスライド剤と、水性媒体と、乳化粒子を含有する原料エマルションとを混合することで調製することが好ましい。この場合、全原料の使用量に対する原料エマルションの使用量の割合としては、例えば、15質量%以上50質量%以下である。
本発明の第2実施形態に係るインクジェット捺染装置は、捺染対象の画像形成領域にインクを吐出する記録ヘッドと、捺染対象の少なくとも画像形成領域に第1処理液を吐出する第1処理ヘッドとを備える。第1処理液は、第1実施形態に係る処理液である。本発明のインクジェット捺染装置は、捺染対象の少なくとも画像形成領域に第2処理液を吐出する第2処理ヘッドを更に備えることが好ましい。第2処理液は、カチオン成分を含有する前処理液である。インク及び第2処理液の詳細については後述する。本発明のインクジェット捺染装置は、第1実施形態に係る処理液を用いるため、捺染後に捺染物の洗浄中和処理を省略できる。
次に、本発明の第3実施形態に係るインクジェット捺染方法を説明する。本発明のインクジェット捺染方法は、捺染対象の画像形成領域にインクをインクジェット吐出するインク吐出工程と、捺染対象の少なくとも画像形成領域に第1処理液をインクジェット吐出する第1処理工程と、インク吐出工程及び第1処理工程後の捺染対象を加熱する加熱工程とを備える。第1処理液は、第1実施形態に係る処理液である。本発明のインクジェット捺染方法は、インク吐出工程前に、捺染対象の少なくとも画像形成領域に第2処理液を吐出する第2処理工程を更に備えることが好ましい。第2処理液は、カチオン成分を含有する前処理液である。本発明のインクジェット捺染方法は、第1実施形態に係る処理液を用いるため、捺染後に捺染物の洗浄中和処理を省略できる。
インク吐出工程では、捺染対象の画像形成領域にインクによって画像を形成する。インク吐出工程において、捺染対象に対するインクの吐出量としては、例えば、5g/m2以上40g/m2以下である。
第1処理工程では、捺染対象を第1処理液で処理(前処理又は後処理)する。第1処理工程は、インク吐出工程前に行ってもよく、インク吐出工程後に行ってもよい。即ち、第1処理工程は、前処理工程でもよく、後処理工程でもよい。
第2処理工程では、捺染対象を第2処理液で前処理する。第2処理工程において、捺染対象に対する第2処理液の吐出量としては、例えば、5g/m2以上40g/m2以下である。
加熱工程では、捺染対象を加熱することにより、インク、第1処理液及び必要に応じて用いられる第2処理液を乾燥させ、かつ第1処理液に含まれるpHスライド剤から酸を発生させる。加熱工程において、加熱温度としては、例えば、120℃以上180℃以下である。加熱時間としては、例えば、1分以上10分以下である。
次に、第2実施形態及び第3実施形態において使用される第2処理液(前処理液)及びインクについて説明する。
第2処理液は、カチオン成分を含有する。カチオン成分としては、例えば、カチオン樹脂を含むバインダー樹脂粒子及びカチオン界面活性剤が挙げられる。第2処理液は、カチオン樹脂を含むバインダー樹脂粒子及びカチオン界面活性剤を含有することが好ましい。第2処理液は、必要に応じて、ノニオン界面活性剤、水性媒体からなる群から選択される少なくとも1種を更に含有してもよい。
バインダー樹脂粒子は、カチオン樹脂を含む。バインダー樹脂粒子におけるカチオン樹脂の含有割合としては、80質量%以上が好ましく、95質量%以上がより好ましく、100質量%が更に好ましい。
カチオン樹脂としては、例えば、アミノ基を有する(メタ)アクリル樹脂、及び第4級アンモニウム塩由来の官能基を有する(メタ)アクリル樹脂が挙げられる。
カチオン界面活性剤としては、例えば、アミン塩界面活性剤及び第4級アンモニウム塩界面活性剤が挙げられる。アミン塩界面活性剤としては、例えば、炭素原子数10以上25以下のアルキル基を有するアルキルアミン酢酸塩(例えば、ステアリルアミンアセテート)が挙げられる。第4級アンモニウム塩界面活性剤としては、例えば、炭素原子数10以上25以下のアルキル基を有するアルキルトリメチルアンモニウム塩(例えば、セチルトリメチルアンモニウムクロライド)が挙げられる。カチオン界面活性剤としては、第4級アンモニウム塩界面活性剤が好ましく、セチルトリメチルアンモニウムクロライドがより好ましい。
第2処理液が含有する水性媒体としては、例えば、第1実施形態に記載の水性媒体と同様の水性媒体が挙げられる。
第2処理液における水の含有割合としては、20.0質量%以上70.0質量%以下が好ましく、40.0質量%以上60.0質量%以下がより好ましい。水の含有割合を20.0質量%以上70.0質量%以下とすることで、第2処理液の吐出安定性を向上できる。
第2処理液が含有する水溶性有機溶媒としては、例えば、第1実施形態に記載の水溶性有機溶媒と同様の化合物が挙げられる。水溶性有機溶媒としては、グリコール化合物が好ましく、プロピレングリコールがより好ましい。
ノニオン界面活性剤は、第2処理液の表面張力を調整する。ノニオン界面活性剤としては、アセチレングリコール界面活性剤が好ましく、アセチレンジオールのエチレンオキサイド付加物がより好ましい。
第2処理液は、例えば、バインダー樹脂粒子を含有する原料エマルションに、必要に応じて他の成分(例えば、水、水溶性有機溶媒及びノニオン界面活性剤)を添加した後、攪拌機により均一に混合することにより調製できる。原料エマルションは、例えば、カチオン樹脂の原料となるモノマーと、カチオン界面活性剤とを用いて乳化重合することにより調製することができる。
インクは、例えば、顔料と、水性媒体とを含有する。インクは、必要に応じて、界面活性剤及びバインダー樹脂粒子からなる群から選択される少なくとも1種を更に含有してもよい。
顔料は、例えば、水性媒体に分散して存在する。画像濃度、色相、及び色の安定性に優れたインクを得る観点から、顔料のD50は、30nm以上250nm以下であることが好ましく、70nm以上160nm以下であることがより好ましい。
インクが含有する水性媒体としては、例えば、第1実施形態に記載の水性媒体と同様の水性媒体が挙げられる。
インクにおける水の含有割合としては、20.0質量%以上70.0質量%以下が好ましく、40.0質量%以上60.0質量%以下がより好ましい。水の含有割合を20.0質量%以上70.0質量%以下とすることで、インクの吐出安定性を向上できる。
インクが含有する水溶性有機溶媒としては、例えば、第1実施形態に記載の水溶性有機溶媒と同様の化合物が挙げられる。水溶性有機溶媒としては、グリコール化合物が好ましく、プロピレングリコールがより好ましい。
インクが界面活性剤を含有することで、捺染対象に対するインクの濡れ性が向上する。界面活性剤としては、例えば、アニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤、ノニオン界面活性剤、及び両性界面活性剤が挙げられる。インクに含有される界面活性剤は、ノニオン界面活性剤であることが好ましい。ノニオン界面活性剤としては、アセチレングリコール界面活性剤が好ましく、アセチレンジオールのエチレンオキサイド付加物がより好ましい。画像のオフセットを抑制しつつ、画像濃度を向上させるために、インクにおける界面活性剤の含有割合としては、0.1質量%以上5.0質量%以下が好ましい。
インクが含有するバインダー樹脂粒子は、水性媒体中に分散した状態で存在する。バインダー樹脂粒子は、捺染対象と顔料とを結合させるバインダーとして機能する。このため、インクがバインダー樹脂粒子を含有することで、顔料の定着性に優れた捺染物を得ることができる。
インクは、必要に応じて、公知の添加剤(より具体的には、溶解安定剤、乾燥防止剤、酸化防止剤、粘度調整剤、pH調整剤、及び防カビ剤等)を更に含有してもよい。
インクは、例えば、攪拌機を用いて、顔料と、水性媒体と、必要に応じて添加される成分(例えば、界面活性剤及びバインダー樹脂粒子)とを混合することにより製造される。混合時間としては、例えば、1分以上30分以下である。
次に、本発明の第4実施形態に係る捺染物を説明する。本発明の捺染物は、画像が形成された捺染物である。画像は、第1実施形態に記載の処理液に由来する成分と、インクに由来する成分とを含む。本発明の捺染物は、例えば、第1実施形態に係る処理液及びインクにより形成される。そのため、本発明の捺染物は、容易に製造でき、かつ摩擦堅ろう度に優れる。
実施例において、粒子の粒子径(キュムラント平均粒子径)は、レーザー回折式粒度分布測定装置(マルバーン社製「ゼータサイザー ナノZS」)を用いて、ISO 13321:1996(Particle size analysis-Photon correlation spectroscopy)に記載の方法に準拠した方法で測定し、キュムラント法によって算出した。粒子の粒子径の測定には、評価対象を水で1000倍に希釈した測定試料を用いた。
温度計及び攪拌羽を備えた容量1Lの3つ口フラスコ(反応容器)に、イオン交換水790.0gと、カチオン界面活性剤(花王株式会社製「コータミン(登録商標)24P」、ラウリルトリメチルアンモニウムクロライド)29.0gとを投入した。次いで、ウォーターバスを用いて、反応容器の内温を80℃に昇温させた。別途、アクリル酸ブチル89.4gと、ジメチルアミノプロピルアクリルアミド塩化メチル四級塩47.5gとを含有する混合液Aと、過硫酸カリウム0.5gとイオン交換水30.0gとを含有する混合液Bとを準備した。次いで、反応容器の内温を80℃に保持したまま、混合液A及び混合液Bを5時間かけて反応容器に各々滴下した。次いで、反応容器の内温を80℃で2時間保持することで、重合反応を行った。これにより、カチオン樹脂を含むバインダー樹脂粒子を含有する樹脂粒子分散液を得た。得られた樹脂粒子分散液中のバインダー樹脂粒子の平均粒子径(キュムラント平均粒子径)は、50nmであった。
アミノ変性シリコーンオイル(信越化学工業株式会社製「KF-864」、粘度:1,700mm2/秒、比重:0.98、官能基当量:3,800g/mol)300gと、イオン交換水600gと、塩酸(濃度:1mol/L)100gとを、ビーカーに投入した。ホモジナイザー(IKA社製「ウルトラタラックスT25」)を用いて、回転速度10000rpmで15分間、上述のビーカーの内容物を攪拌した。その後、上述のビーカーを30分間静置した。次いで、120メッシュのステンレスフィルターで、上述のビーカーの内容物をろ過した。これにより、原料エマルションを得た。原料エマルションには、アミノ変性シリコーンオイルを含む乳化粒子が分散していた。原料エマルションに含有される乳化粒子の平均粒子径(キュムラント平均粒子径)は、150nmであった。
上述の原料エマルション30.0gと、イオン交換水32.0gと、水溶性有機溶媒としてのプロピレングリコール32.0gと、pHスライド剤としての硫酸アンモニウム6.0gとを混合した。これにより、後処理液(A-1)を調製した。
上述の原料エマルション30.0gと、イオン交換水32.0gと、水溶性有機溶媒としてのプロピレングリコール32.0gと、pHスライド剤としてのリンゴ酸アンモニウム6.0gとを混合した。これにより、後処理液(A-2)を調製した。
上述の原料エマルション30.0gと、イオン交換水32.0gと、水溶性有機溶媒としてのプロピレングリコール32.0gと、pHスライド剤としてのトリフルオロメタンスルホン酸テトラブチルアンモニウム0.4gとを混合した。これにより、後処理液(A-3)を調製した。
上述の原料エマルション30.0gと、イオン交換水32.0gと、水溶性有機溶媒としてのプロピレングリコール32.0gと、pHスライド剤としてのドデシルベンゼンスルホン酸イソブチル0.4gとを混合した。これにより、後処理液(A-4)を調製した。
上述の原料エマルション30.0gと、イオン交換水35.0gと、水溶性有機溶媒としてのプロピレングリコール35.0gとを混合した。これにより、後処理液(a-1)を調製した。
攪拌羽を備えた容量1Lの3つ口フラスコに、イオン交換水125gと、ノニオン界面活性剤(日信化学工業株式会社製「サーフィノール(登録商標)440」、アセチレングリコール界面活性剤)2gとを投入した。次いで、上述の3つ口フラスコの内容物を攪拌しながら、上述の3つ口フラスコにプロピレングリコール165gと、黒色顔料を含有する顔料分散液(山陽色素株式会社製「AE2078F」、C.I.Pigment Black 7、固形分20質量%)100gと、バインダー樹脂粒子を含有するバインダー樹脂粒子分散液(第一工業製薬株式会社製「スーパーフレックス470」、ウレタン樹脂粒子エマルション、固形分38質量%)108gとを、この順に添加した。次いで、上述の3つ口フラスコの内容物を10分間攪拌した。これにより、インク(I-1)を得た。
攪拌羽を備えた容量1Lの3つ口フラスコに、イオン交換水140gと、ノニオン界面活性剤(日信化学工業株式会社製「サーフィノール(登録商標)440」、アセチレングリコール界面活性剤)2gとを投入した。次いで、上述の3つ口フラスコの内容物を攪拌しながら、上述の3つ口フラスコにプロピレングリコール225gと、黒色顔料を含有する顔料分散液(大日精化工業株式会社製「AC-AK1」、C.I.Pigment Black 7、固形分15質量%)83gと、バインダー樹脂粒子を含有するバインダー樹脂粒子分散液(宇部興産株式会社製「Eternacol(登録商標)UW-1527F」、ウレタン樹脂粒子エマルション、固形分40質量%)50gとを、この順に添加した。次いで、上述の3つ口フラスコの内容物を10分間攪拌した。これにより、インク(I-2)を得た。
以下の方法により、評価用捺染物を形成した。評価用捺染物の形成においては、下記表2に示す組み合わせの前処理液、インク及び後処理液を用いた。次いで、形成された評価用捺染物から抽出した抽出液のpHを測定した。測定結果を下記表2に示す。
捺染対象として、綿ブロード生地(株式会社色染社製、サイズ:A4サイズ、経糸及び緯糸の綿番手:40/1、経糸の密度:130本/インチ、緯糸の密度:75本/インチ、目付:122g/m2)を使用した。評価機として、インクジェットプリンター(セイコーエプソン株式会社製「Colorio(登録商標)PX-045A」)を使用した。第1カートリッジの第1インク室に、前処理液(詳しくは、前処理液(P))を充填した。第2カートリッジの第2インク室に、インク(詳しくは、インク(I-1)及び(I-2)の何れか1つ)を充填した。第3カートリッジの第3インク室に、後処理液(詳しくは、後処理液(A-1)~(A-4)及び(a-1)の何れか1つ)を充填した。第1カートリッジ、第2カートリッジ及び第3カートリッジを、インクジェットプリンターに装着した。なお、第1インク室に充填された前処理液は、インクジェットプリンターの前処理ヘッドから吐出される。第2インク室に充填されたインクは、インクジェットプリンターの記録ヘッドから吐出される。第3インク室に充填された後処理液は、インクジェットプリンターの後処理ヘッドから吐出される。
評価機を用いて、前処理液の吐出量が10g/m2になるように、前処理ヘッドから捺染対象に前処理液を吐出した。これにより、捺染対象の画像形成領域に前処理を行った。次いで、評価機を用いて、インクの吐出量が20g/m2になるように、記録ヘッドから捺染対象にインクを吐出した。これにより、捺染対象の画像形成領域にソリッド画像を形成した。次いで、評価機を用いて、後処理液の吐出量が20g/m2になるように、後処理ヘッドから捺染対象に後処理液を吐出した。これにより、捺染対象の画像形成領域に後処理を行った。次いで、捺染対象を160℃で3分間加熱して、前処理液、インク及び後処理液を乾燥させることで、評価用捺染物を得た。
ガラスフラスコ(容器)に50mLの蒸留水を投入した。次いで、容器を加熱することで、内部の蒸留水を2分間沸騰させた。次いで、細かく裁断した評価用捺染物5.0gを、容器に投入した。次いで、容器に栓をした後、室温にて30分間静置した。次いで、容器内の液体(抽出液)の液温を25℃±2℃に調整した。次いで、pHメーター(株式会社堀場製作所製「D73-S」)を用いて、抽出液のpHを測定した。抽出液は、pHが5.0以上7.0以下である場合に合格(A)、pHが5.0未満又はpHが7.0超の場合を不合格(B)と判定した。評価用捺染物は、抽出液のpHが合格である場合には、弱酸性を有しているため洗浄中和処理が不要と判断した。評価用捺染物は、抽出液のpHが不合格である場合には、弱酸性を有していないため洗浄中和処理が必要と判断した。
Claims (9)
- 水性媒体と、pHスライド剤と、シリコーンオイルを含む乳化粒子とを含有し、
インクジェット捺染の後処理用の後処理液であり、
前記pHスライド剤は、アンモニウム塩、スルホン酸第四級アンモニウム塩又はスルホン酸エステルを含む、インクジェット捺染用処理液。 - 前記アンモニウム塩は、硫酸アンモニウム又はリンゴ酸アンモニウムを含み、
前記スルホン酸第四級アンモニウム塩は、トリフルオロメタンスルホン酸テトラブチルアンモニウムを含み、
前記スルホン酸エステルは、ドデシルベンゼンスルホン酸イソブチルを含む、請求項1に記載のインクジェット捺染用処理液。 - 前記pHスライド剤の含有割合は、0.1質量%以上10.0質量%以下である、請求項1に記載のインクジェット捺染用処理液。
- 前記乳化粒子の平均粒子径は、100nm以上250nm以下である、請求項1に記載のインクジェット捺染用処理液。
- 分散剤を含有することなく、前記乳化粒子が分散している、請求項1に記載のインクジェット捺染用処理液。
- 捺染対象の画像形成領域にインクを吐出する記録ヘッドと、
前記捺染対象の少なくとも前記画像形成領域に第1処理液を吐出する第1処理ヘッドと、
前記捺染対象の少なくとも前記画像形成領域に第2処理液を吐出する第2処理ヘッドとを備え、
前記第1処理液は、請求項1に記載のインクジェット捺染用処理液であり、
前記第2処理液は、カチオン成分を含有する前処理液である、インクジェット捺染装置。 - 捺染対象の画像形成領域にインクをインクジェット吐出するインク吐出工程と、
前記捺染対象の少なくとも前記画像形成領域に第1処理液をインクジェット吐出する第1処理工程と、
前記インク吐出工程及び前記第1処理工程後の前記捺染対象を加熱する加熱工程と、
前記インク吐出工程前に、前記捺染対象の少なくとも前記画像形成領域に第2処理液を吐出する第2処理工程とを備え、
前記第1処理液は、請求項1に記載のインクジェット捺染用処理液であり、
前記第2処理液は、カチオン成分を含有する前処理液である、インクジェット捺染方法。 - 前記第1処理液の吐出量は、15g/m2以上30g/m2以下である、請求項7に記載のインクジェット捺染方法。
- 画像が形成された捺染物であって、
前記画像は、請求項1に記載のインクジェット捺染用処理液に由来する成分と、インクに由来する成分とを含む、捺染物。
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