JP7388170B2 - インクセット、インクジェット捺染方法及びインクジェット捺染装置 - 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セットを説明する。本発明のインクセットは、インクジェット用インク(以下、単にインクと記載することがある)と、処理液とを備える。インクは、顔料と、アニオン性を有する分散剤とを含有する。処理液は、バインダー樹脂粒子を含有する樹脂エマルションである。バインダー樹脂粒子は、バインダー樹脂を含む。樹脂エマルションは、カチオン界面活性剤を更に含有する強制乳化型樹脂エマルションであるか、又はバインダー樹脂がカチオン性を有する自己乳化型樹脂エマルションである。
インクは、顔料と、アニオン性を有する分散剤とを含有する。インクは、水、水溶性有機溶媒及びノニオン界面活性剤のうち少なくとも1つを更に含有することが好ましい。
顔料は、例えば、溶媒に分散して存在する。インクの色濃度、色相、又は安定性を向上させる観点から、顔料のD50としては、30nm以上250nm以下が好ましく、70nm以上160nm以下がより好ましい。
アニオン性を有する分散剤としては、例えば、アニオン界面活性剤、ポリカルボン酸、及びポリカルボン酸の塩が挙げられる。ポリカルボン酸の塩としては、例えば、ポリカルボン酸アンモニウム塩、ポリカルボン酸アミン塩及びポリカルボン酸金属塩(例えば、ポリカルボン酸ナトリウム塩)が挙げられる。アニオン性を有する分散剤としては、ポリカルボン酸アミン塩が好ましい。
インクにおける水の含有割合としては、50.0質量%以上90.0質量%以下が好ましく、60.0質量%以上80.0質量%以下が好ましい。
水溶性有機溶媒としては、例えば、グリコール化合物、多価アルコールのエーテル化合物、ラクタム化合物、含窒素化合物、アセテート化合物、チオジグリコール、グリセリン及びジメチルスルホキシドが挙げられる。
ノニオン界面活性剤は、インクに含まれる各成分の相溶性及び分散安定性を向上させる。また、ノニオン界面活性剤は、布帛に対するインクの浸透性(濡れ性)を向上させる。
インクは、必要に応じて、公知の添加剤(より具体的には、例えば、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)を更に含有してもよい。
インクは、例えば、顔料分散液と、水と、必要に応じて配合される他の成分(例えば、水溶性有機溶媒及びノニオン界面活性剤)とを攪拌機により均一に混合することにより調製できる。顔料分散液は、顔料と、アニオン性を有する分散剤とを含有する。インクの調製では、各成分を均一に混合した後、遠心分離処理により異物及び粗大粒子を除去してもよい。遠心分離処理の条件としては、例えば、遠心速度を5000rpm以上20000rpm以下、遠心時間を30秒以上5分以下とすることができる。
顔料分散液は、顔料と、アニオン性を有する分散剤とを含有する分散液である。顔料分散液の分散媒としては、水が好ましい。顔料分散液は、水溶性有機溶媒を更に含有することが好ましい。
処理液は、バインダー樹脂粒子を含有する樹脂エマルションである。バインダー樹脂粒子は、バインダー樹脂を含む。樹脂エマルションは、カチオン界面活性剤を更に含有する強制乳化型樹脂エマルションであるか、又はバインダー樹脂がカチオン性を有する自己乳化型樹脂エマルションである。処理液は、水、水溶性有機溶媒及びノニオン界面活性剤のうち少なくとも1つを更に含有することが好ましい。
バインダー樹脂粒子は、バインダー樹脂を含む。バインダー樹脂粒子におけるバインダー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。
バインダー樹脂としては、例えば、(メタ)アクリル樹脂、スチレン樹脂、ポリビニル樹脂、ポリエステル樹脂、アミノ樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリアミド樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂及びこれらの樹脂の単量体を含む共重合体(例えば、スチレン-(メタ)アクリル樹脂)が挙げられる。バインダー樹脂としては、ポリエステル樹脂又はスチレン-(メタ)アクリル樹脂が好ましい。
樹脂エマルションが強制乳化型樹脂エマルションである場合、ポリエステル樹脂は、カチオン基を有しないことが好ましい。樹脂エマルションが自己乳化型樹脂エマルションである場合、ポリエステル樹脂は、カチオン基を有することが好ましい。カチオン基としては、例えば、4級アンモニウムカチオン基が挙げられる。
スチレン-(メタ)アクリル樹脂は、スチレンに由来する単位と、(メタ)アクリル酸又は(メタ)アクリル酸エステルに由来する単位とを含む樹脂である。
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。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、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。
処理液における水の含有割合としては、50.0質量%以上90.0質量%以下が好ましく、60.0質量%以上80.0質量%以下が好ましい。
水溶性有機溶媒としては、例えば、上述のインクの説明において例示した水溶性有機溶媒と同様のものが挙げられる。水溶性有機溶媒としては、グリコール化合物が好ましく、ジエチレングリコールがより好ましい。
ノニオン界面活性剤は、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、例えば、上述のインクの説明において例示したノニオン界面活性剤と同様のものが挙げられる。ノニオン界面活性剤としては、アセチレングリコールのエチレンオキシド付加物が好ましい。
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、カチオン界面活性剤を更に含有する強制乳化型樹脂エマルションであるか、バインダー樹脂がカチオン性を有する自己乳化型樹脂エマルションである。
原料エマルションの分散媒としては、例えば、水を用いることができる。自己乳化型樹脂エマルションである原料エマルションは、バインダー樹脂及び分散媒を含む混合物を加圧加熱しながら攪拌することで調製できる。上述の混合物におけるバインダー樹脂の含有割合としては、例えば、15.0質量%以上45.0質量%以下である。強制乳化型樹脂エマルションである原料エマルションは、バインダー樹脂、分散媒及びカチオン界面活性剤を含む混合物を加圧加熱しながら攪拌することで調製できる。上述の混合物におけるバインダー樹脂の含有割合としては、例えば、15.0質量%以上45.0質量%以下である。上述の混合物におけるカチオン界面活性剤の含有割合としては、例えば、1.0質量%以上6,0質量%以下である。
次に、本発明の第2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、第1実施形態に係るインクセットを用いて布帛の画像形成領域に画像を形成する。本発明のインクジェット捺染方法は、画像形成領域にインクをヘッドで吐出するインク吐出工程と、画像形成領域に処理液を塗布する処理工程とを備える。本発明のインクジェット捺染方法は、インク吐出工程及び処理工程後、布帛を加熱する加熱工程を更に備えることが好ましい。本発明のインクジェット捺染方法は、第1実施形態に係るインクセットを用いるため、摩擦堅ろう度に優れる捺染物を形成できる。
本工程では、布帛の画像形成領域にインクをヘッドで吐出し、所望の画像を形成する。ヘッドとしては、特に限定されないが、例えば、ピエゾ方式ヘッド及びサーマルインクジェット方式ヘッドが挙げられる。
本工程では、布帛の画像形成領域に処理液を塗布する。画像形成領域に処理液を塗布する方法としては、特に限定されないが、例えば、ヘッドで吐出する方法、スプレーで散布する方法、及び処理液が貯留されている槽に布帛を浸漬する方法が挙げられる。
本工程では、インク吐出工程及び処理工程後、布帛を加熱する。これにより、インク及び処理液に含まれる揮発成分を除去し、布帛への画像の固定を促進する。加熱条件としては、例えば、温度を120℃以上180℃以下、時間を1分以上10分以下とすることができる。
次に、本発明の第3実施形態に係るインクジェット捺染装置を説明する。本発明のインクジェット捺染装置は、上述のインクセットを用いて布帛の画像形成領域に画像を形成する。本発明のインクジェット捺染装置は、画像形成領域にインクを吐出する記録ヘッドと、画像形成領域に処理液を塗布する処理部とを備える。本発明のインクジェット捺染装置は、第1実施形態に係るインクセットを用いるため、摩擦堅ろう度に優れる捺染物を形成できる。
以下の方法により、インク(I-1)~(I-3)を調製した。インク(I-1)~(I-3)の調製に用いたアニオン性を有する分散剤及び顔料を以下に示す。
分散剤(A):サンノプコ株式会社製「ノプコスパース(登録商標)6100」(特殊ポリカルボン酸アミン塩)
分散剤(B):ビックケミー・ジャパン株式会社製「DISPERBYK(登録商標)180」(酸基を有する共重合物のアルキロールアンモニウム塩)
顔料(A):東海カーボン株式会社製「#7550B/F」(カーボンブラック)
顔料(B):三菱ケミカル株式会社製「#1000」(カーボンブラック)
分散剤(A)6.0質量部と、ジエチレングリコール5.0質量部と、イオン交換水74.0質量部とを混合した。得られた混合液に、顔料(A)15.0質量部を加え、30分間プレミキシングを行った。その後、プレミキシング後の混合液に対して、下記条件で分散処理を行った。
分散機:サンドグラインダー(アイメックス株式会社製)
粉砕メディア:ジルコニアビーズ(D50:1mm)
粉砕メディア充填率:60体積%
粉砕時間:6時間
分散剤及び顔料の種類を下記表1に示す通りに変更した以外は、インク(I-1)の調製と同様の方法により、インク(I-2)~(I-3)を調製した。
以下の方法により、処理液(T-1)~(T-5)を調製した。まず、処理液(T-1)~(T-5)の調製に用いる原料エマルション(t-1)~(t-5)を調製した。
攪拌機を備えた容量500mLのオートクレーブを反応容器として用いた。反応容器に、テレフタル酸83gと、エチレングリコール37gと、1,6-ヘキサンジオール60gとを投入した。次いで、N2ガスで反応容器内を加圧(120kPa)した後、内容物に対して200℃で3時間のエステル化反応を行った。次いで、放圧により反応容器内を徐々に減圧(0.3kPa)した後、内容物に対して260℃で1時間の重縮合反応を行った。次いで、反応容器に無水トリメリット酸4.8gを投入し、内容物を200℃で2時間攪拌した。次いで、反応容器の内容物(アニオン性を有するポリエステル樹脂)を取り出して冷却した。
攪拌機を備えた500mLのオートクレーブを反応容器として用いた。反応容器に、テレフタル酸83gと、ベタイン塩酸塩4gと、エチレングリコール37gと、1,6-ヘキサンジオール60gとを投入した。次いで、N2ガスで反応容器内を加圧(120kPa)した後、内容物に対して200℃で3時間のエステル化反応を行った。次いで、放圧により反応容器内を徐々に減圧(0.3kPa)した後、内容物に対して260℃で1時間の重縮合反応を行った。次いで、反応容器の内容物(カチオン性を有するポリエステル樹脂)を取り出して冷却した。
攪拌機を備えた500mLのオートクレーブを反応容器として用いた。反応容器に、テレフタル酸83gと、エチレングリコール37gと、1,6-ヘキサンジオール60gとを投入した。次いで、N2ガスで反応容器内を加圧(120kPa)した後、内容物に対して200℃で3時間のエステル化反応を行った。次いで、放圧により反応容器内を徐々に減圧(0.3kPa)した後、内容物に対して260℃で1時間の重縮合反応を行った。その後、反応容器に安息香酸無水物4.8gを投入した後、内容物を200℃で2時間攪拌した。次いで、反応容器の内容物(ポリエステル樹脂)を取り出して冷却した。
攪拌機を備えた500mLのオートクレーブを反応容器として用いた。反応容器に、テレフタル酸83gと、エチレングリコール37gと、1,6-ヘキサンジオール60gとを投入した。次いで、N2ガスで反応容器内を加圧(120kPa)した後、内容物に対して200℃で3時間のエステル化反応を行った。次いで、放圧により反応容器内を徐々に減圧(0.3kPa)した後、内容物に対して260℃で1時間の重縮合反応を行った。その後、反応容器に安息香酸無水物4.8gを投入した後、内容物を200℃で2時間攪拌した。次いで、反応容器の内容物(ポリエステル樹脂)を取り出して冷却した。
四つ口フラスコ(容量1000mL)に、スターラーと、窒素導入管と、コンデンサー(攪拌機)と、滴下ロートとをセットした。次に、反応容器(上述の四つ口フラスコ)に、100gのイソプロピルアルコールと300gのメチルエチルケトンとを入れた。反応容器の内容物に窒素をバブリングしながら、70℃で加熱還流を行った。
原料エマルション(原料エマルション(t-1)~(t-5)のうち何れか)16.7質量部と、ジエチレングリコール30.0質量部と、ノニオン界面活性剤(日信化学工業株式会社製「オルフィン(登録商標)E1010」、アセチレングリコールのエチレンオキシド付加物)1.0質量部と、イオン交換水52.3質量部とを混合した。これにより、処理液(T-1)~(T-5)を得た。処理液(T-1)~(T-5)におけるバインダー樹脂粒子の含有割合は、それぞれ、5.0質量%であった。
インク及び処理液を下記表3に示す通りに組み合わせることにより、実施例1~5及び比較例1~2のインクセットを準備した。そして、以下の方法により、各インクセットにより形成される捺染物の摩擦堅ろう度を評価した。評価結果を下記表3に示す。
布帛を載置する載置台と、載置台の上方に固定して配設される2個の記録ヘッド(京セラドキュメントソリューションズ株式会社製「KJB4ヘッド」)とを備える評価機を用意した。載置台は、水平移動することによって載置している布帛を搬送する機能を有していた。2個の記録ヘッドは、ノズルの先端と布帛との距離が3mmとなる位置に配設した。評価対象とするインクセット(詳しくは実施例1~5及び比較例1~2の何れかのインクセット)が備えるインクを、一方の記録ヘッドにセットした。また、評価対象とするインクセットが備える処理液を、他方の記録ヘッドにセットした。2個の記録ヘッドは、それぞれ、25℃を保持するように設定した。布帛としては、ポリエステル製のトロピカル生地を用いた。
載置台を用いて布帛を搬送しながら、インクをセットした記録ヘッドを用いて布帛の画像形成領域にインクを吐出した(吐出量:20g/m2)。次いで、処理液をセットした記録ヘッドを用いて、布帛の画像形成領域に処理液を吐出した(吐出量:15g/m2)。次いで、オーブンを用いて布帛を150℃で3分加熱することで乾燥させた。これにより、布帛の画像形成領域に、長方形状のソリッド画像(2cm×2cm)を形成した。
JIS(日本産業規格)L-0849:2013(摩擦に対する染色堅ろう度試験方法)に記載の摩擦試験機II形(学振形)法に従って、ソリッド画像を形成した布帛の摩擦堅ろう度を測定した。
乾燥摩擦堅ろう度の評価では、試験片の中央部100mmの領域に対して、乾燥状態の摩擦用白綿布を毎分30往復の速度で1000往復摩擦させた(摩擦試験)。この際、摩擦用白綿布には、2Nの荷重を付加した。次いで、JIS L-0801:2011(染色堅ろう度試験方法通則)の箇条10(染色堅ろう度の判定)に記載の「変退色の判定基準」に準拠し、摩擦試験後の摩擦用白綿布の着色の程度を評価した。摩擦用白綿布の着色の程度は、9段階(汚染の程度が大きい順番に、1級、1~2級、2級、2~3級、3級、3~4級、4級、4~5級、及び5級)で判定した。乾燥摩擦堅ろう度は、摩擦用白綿布の着色の程度が小さい(5級に近い)ほど良好である。
以下の点を変更した以外は、乾燥摩擦堅ろう度の評価と同様の方法により、湿潤摩擦堅ろう度の評価を行った。湿潤摩擦堅ろう度の評価では、乾燥状態の摩擦用白綿布の代わりに、水で十分に湿潤させた摩擦用白綿布を用いた。また、湿潤摩擦堅ろう度の評価では、摩擦試験後に摩擦用白綿布を十分に風乾させてから着色の程度を評価した。
1a 第1記録ヘッド
1b 第2記録ヘッド
1c 第3記録ヘッド
1d 第4記録ヘッド
2 処理ヘッド
3 載置台
F 布帛
Claims (5)
- インクジェット用インクと、処理液とを備えるインクセットであって、
前記インクジェット用インクは、顔料と、アニオン性を有する分散剤とを含有し、
前記処理液は、バインダー樹脂粒子を含有する樹脂エマルションであり、
前記バインダー樹脂粒子は、バインダー樹脂を含み、
前記バインダー樹脂は、ポリエステル樹脂を含み、
前記樹脂エマルションは、
カチオン界面活性剤を更に含有する強制乳化型樹脂エマルションであるか、又は
前記バインダー樹脂がカチオン性を有する自己乳化型樹脂エマルションである、インクセット。 - 前記樹脂エマルションは、前記強制乳化型樹脂エマルションである、請求項1に記載のインクセット。
- 請求項1又は2に記載のインクセットを用いて布帛の画像形成領域に画像を形成するインクジェット捺染方法であって、
前記画像形成領域に前記インクジェット用インクをヘッドで吐出するインク吐出工程と、
前記画像形成領域に前記処理液を塗布する処理工程とを備える、インクジェット捺染方法。 - 前記処理工程では、前記画像形成領域に前記処理液をヘッドで吐出する、請求項3に記載のインクジェット捺染方法。
- 請求項1又は2に記載のインクセットを用いて布帛の画像形成領域に画像を形成するインクジェット捺染装置であって、
前記画像形成領域に前記インクジェット用インクを吐出する記録ヘッドと、
前記画像形成領域に前記処理液を塗布する処理部とを備える、インクジェット捺染装置。
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