JP7401708B1 - インクジェット印刷用インク組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
前記ノニオン性界面活性剤(E-2)と2,4,7,9-テトラメチル-4,7-デカンジオール(E-3)との総量は、インク組成物中、3.8質量%以下である、インクジェット印刷用インク組成物。
本発明の一実施形態のインクジェット印刷用インク組成物(以下、インク組成物ともいう)は、色材(A)、アニオン性基含有樹脂(B)、水溶性有機溶媒(C)、樹脂微粒子(D)、界面活性剤(E)、および、水(F)を含む。界面活性剤(E)は、アセチレン系界面活性剤およびシリコーン系界面活性剤からなる群より選ばれる1つ以上のノニオン性界面活性剤(E-1)と、ノニオン性界面活性剤(E-1)以外のノニオン性界面活性剤(E-2)と、2,4,7,9-テトラメチル-4,7-デカンジオール(E-3)とを含む。ノニオン性界面活性剤(E-2)は、分子内に複数のポリオキシアルキレン基を有するHLB値が10以上15.5未満であるポリオキシアルキレン基含有脂肪酸グリセリル、ポリオキシアルキレン基含有脂肪族アミンおよびポリオキシアルキレン基含有ソルビタン脂肪酸エステルからなる群より選ばれる1つ以上のノニオン性界面活性剤である。ノニオン性界面活性剤(E-2)と2,4,7,9-テトラメチル-4,7-デカンジオール(E-3)との総量は、インク組成物中、3.8質量%以下である。以下、それぞれについて説明する。
本実施形態のインク組成物は、色材(顔料)を含む。顔料は特に限定されない。一例を挙げると、顔料は、各種有機顔料、無機顔料である。
アニオン性基含有樹脂は、通常のインキや塗料の顔料分散用やバインダーとして利用できるアルカリ可溶性樹脂であり、塩基性化合物の存在下で、水性媒体中に溶解できるものであれば特に限定されない。アニオン性基含有樹脂は、カルボキシル基、スルホン酸基、ホスホン酸基等のアニオン性基の1種又は2種以上を含有する樹脂であることが好ましい。
本実施形態のインク組成物は、アニオン性基含有樹脂を溶解させる観点から、塩基性化合物を含むことが好ましい。塩基性化合物は、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の無機塩基性化合物;アンモニア、メチルアミン、エチルアミン、モノエタノールアミン、N、N-ジメチルエタノールアミン、N、N-ジエチルエタノールアミン、N、N-ジブチルエタノールアミン、ジエタノールアミン、N-メチルジエタノールアミン、トリエタノールアミン、モルホリン、N-メチルモルホリン、N-エチルモルホリン等の有機塩基性化合物等である。
水溶性有機溶媒は、インクジェット画像を形成した場合において、得られる塗膜のベタ均一性を向上させたり、水に溶解しない任意成分を溶解させるために配合される。本実施形態のインク組成物は、沸点が120~200℃から選ばれる少なくとも1種の水溶性有機溶媒を含むことが好ましい。
樹脂微粒子は、塗膜乾燥性および耐擦過性を付与するために配合される。樹脂微粒子は、本実施形態のインク組成物の溶媒(水性媒体)に難溶または不溶である樹脂を、微粒子状にして分散させたものである。
本実施形態のインク組成物は、界面活性剤として、アセチレン系界面活性剤、およびシリコーン系界面活性剤からなる群より選ばれる1つ以上のノニオン性界面活性剤(E-1)と、界面活性剤(E-1)以外のノニオン性界面活性剤(E-2)と、2,4,7,9-テトラメチル-4,7-デカンジオール(E-3)とを含む。ノニオン性界面活性剤(E-2)は、分子内に複数のポリオキシアルキレン基を有するHLB値が10以上15.5未満であるポリオキシアルキレン基含有脂肪酸グリセリル、ポリオキシアルキレン基含有脂肪族アミン、およびポリオキシアルキレン基含有ソルビタン脂肪酸エステルからなる群より選ばれる1つ以上のノニオン性界面活性剤である。
シリコーン系界面活性剤は特に限定されない。一例を挙げると、シリコーン系界面活性剤は、「BYK-307」、「BYK-333」、「BYK-347」、「BYK-348」、「BYK-349」、「BYK-345」、「BYK-378」、「BYK-3455」(以上、ビックケミー社製)等である。
界面活性剤(E-1)以外のノニオン性界面活性剤(E-2)は、分子内に複数のポリオキシアルキレン基を有するHLB値が10以上15.5未満である界面活性剤(E-1)以外のノニオン性界面活性剤(E-2)が例示できる。
水は、インキ組成物の流動性を付与するために配合される。水は、加熱により蒸散する。水は、イオン交換水、限外濾過水、逆浸透水、蒸留水等の純水または超純水のようなイオン性不純物を極力除去したものであることが好ましい。また、紫外線照射または過酸化水素添加等により滅菌した水を用いると、顔料分散液およびこれを用いたインク組成物を長期保存する場合にカビやバクテリアの発生を抑制できるため好適である。
本実施形態のインク組成物は、適宜、顔料分散剤、上記界面活性剤以外の界面活性剤、pH調整剤、架橋剤、油滴微粒子、紫外線吸収剤、退色防止剤、蛍光増白剤、多糖類、粘度調整剤、比抵抗調整剤、皮膜形成剤、酸化防止剤、防黴剤、防錆剤、荷電調整剤等の各種添加剤が配合されてもよい。
本発明の一実施形態のインク組成物の製造方法は特に限定されない。一例を挙げると、インク組成物は、上記の成分を順番に、あるいは同時に添加して、混合すればよく、例えば、
(1)前記塩基性化合物の存在下にアルカリ可溶性樹脂を水に溶解した水性樹脂ワニス、顔料、必要に応じて顔料分散剤等を混合した後、各種分散機、例えばボールミル、アトライター、ロールミル、サンドミル、アジテーターミル等を利用して顔料分散液(インクベース)を調製し、さらに残りの材料を添加して、水性インクジェット用インク組成物を調製する方法、
(2)上記の方法で顔料を分散した後、酸析法や国際公開第2005/116147号に記載のイオン交換手段等により、顔料表面にアルカリ可溶性樹脂を析出させた樹脂被覆顔料を得、次いで得られた樹脂被覆顔料を塩基性化合物で中和し、各種分散機(高速攪拌装置等)を用いて水に再分散し、さらに残りの材料を添加して、水性インクジェット用インク組成物を調製する方法、
(3)特開2017-149906号公報に記載の酸基の一部が塩基性化合物で中和されたアルカリ可溶性樹脂で顔料表面に被覆層を形成し、この被覆層を2官能以上の架橋剤で架橋して被覆顔料を得、さらに残りの材料を添加して、水性顔料型インクジェット用インク組成物を製造方法、
等が挙げられる。
本発明の一実施形態の印刷物は、公知のインクジェット印刷装置(インクジェットプリンタ)のインクジェットヘッドから、上記インク組成物の液滴を吐出し、基材の表面に着弾させて画像を形成することにより作製され得る。なお、インク組成物を用いて形成した印刷層に、さらにラミネート接着層を介して非吸水性のフィルム基材等が貼り付けられてもよい。
<水性樹脂ワニスの準備>
水酸化カリウム4.9質量部と水70.1質量部との混合溶液に、アクリル酸/ステアリルアクリレート/スチレンの共重合体(アルカリ可溶性樹脂、酸価180mgKOH/g、ガラス転移温度50℃、質量平均分子量30,000)を25質量部溶解させて、固形分25質量%の水性樹脂ワニスを得た。
<水性顔料インクベース>
・水性ホワイト顔料インクベース
上記水性樹脂ワニスの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(CR-90、石原産業(株)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、顔料分散液(固形分濃度40質量%)を得た。
・水性イエロー顔料インクベース
上記水性樹脂ワニスの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(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、水性イエローインクベース(固形分濃度20質量%)を調製した。
・水性マゼンタ顔料インクベース
上記水性樹脂ワニスの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(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(固形分濃度20質量%)を調製した。
・水性シアン顔料インクベース
上記水性樹脂ワニスの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(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、水性シアン顔料ベース(固形分濃度20質量%)を調製した。
・水性ブラック顔料インクベース
上記水性樹脂ワニスの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(プリンテックス90、デグサ社製)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、水性シアン顔料ベース(固形分濃度20質量%)を調製した。
・アルカリ可溶性樹脂で被覆されたシアン顔料の水性顔料分散液
上記水性シアン顔料ベースインクを顔料濃度が5%となるように水で希釈した後、希釈液に対して陽イオン交換樹脂(DOWEX MONOSPHERE (H)650C、ダウ・ケミカル社製)を5%添加し撹拌して、pHが4未満となるまでイオン交換し、樹脂被覆顔料を得た。その後、イオン交換樹脂をメッシュで濾過した後、吸引濾過し、樹脂被覆顔料を含有する含水ケーキ(固形分25%)を得た。樹脂被覆顔料を含有する含水ケーキに、樹脂被覆顔料中のアルカリ可溶性樹脂酸価の65%を中和する水酸化カリウムと、顔料濃度が12質量%となるように水を加えた後、高圧乳化分散装置:ゴーリンホモジナイザー(A.P.V. GAULIN INK.製)で撹拌し、アルカリ可溶性樹脂で被覆されたシアン顔料の水性顔料分散液を得た。
<樹脂微粒子>
AQUACER531(ポリエチレン系樹脂、BYK社製)
ヨドゾールAD173(アクリル樹脂、ヘンケル社製)
NeoCryl A-1092(スチレン-アクリル樹脂、コベストロ社製)
ビニブラン1245L(酢酸ビニル-アクリル樹脂、日信化学工業(株)製)
ビニブラン278(塩化ビニル-アクリル樹脂、日信化学工業(株)製)
ビニブランGV6181(酢酸ビニル樹脂、日信化学工業(株)製)
スーパーフレックス740(ポリエステル系ポリウレタン樹脂、第一工業製薬(株)製)
NeoRez R-966(ポリエーテル系ポリウレタン樹脂、コベストロ社製)
スーパーフレックス420NS(ポリカーボネート系ポリウレタン樹脂、第一工業製薬(株)製)
セポルジョンES(ポリエステル系樹脂、住友精化(株)製)
<界面活性剤>
以下の表1に記載の界面活性剤を使用した。
以下の表2~表5の質量割合となるように、各材料を攪拌混合し実施例1~28、比較例1~6の水性インクジェット用インク組成物を得た。
(保存安定性)
実施例1~28、比較例1~6の水性インクジェット用インク組成物をそれぞれガラス瓶にとり、25℃の粘度を粘度計(東機産業社製 RE100L型)を用い測定した。その後、密栓し60℃、1ヵ月保存し、保存後の粘度(25℃)を粘度計により測定した。経時安定性は、粘度変化率(60℃、1ヵ月後の粘度-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%未満であった。
△:粘度変化率が5%以上、10%未満であった。
×:粘度変化率が10%以上、30%未満であった。
(吐出安定性)
実施例1~28、比較例1~6の水性インクジェット用インク組成物を、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(株)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、安定して吐出できた。
△:多少印字の乱れがあったが、吐出できた。
×:印字の乱れがあり、安定して吐出できなかった。
(連続吐出安定性)
実施例1~28、比較例1~6の水性インクジェット用インク組成物を、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(株)製)または遮蔽紙(Wインクのみ)に15cm×20cmのベタ画像を50枚連続で印刷し、連続吐出性を評価した。
・評価基準
○:画質が良好で、安定して吐出できた。
×:スジ等画質の劣化が見られ、安定して吐出できなかった。
(耐擦過性)
上記印刷物を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。
(ブロッキング性)
実施例1~28、比較例1~6の水性インクジェット用インク組成物を、エプソン社製プリンターPX105のカートリッジに詰めて、低吸収性基材としてはOKトップコート+(王子製紙(株)製)に15cm×20cmのベタ画像を印字し、印字後に、印字面と印字していないOKトップコート+(王子製紙(株)製)を重ね合わせて、それに9.8×104Pa(1kgf/cm2)の圧力をかけた。24時間放置後剥離し、耐ブロッキング性を評価した。
○:印刷被膜の剥離が全くなかった。
×:印刷被膜が剥離し、剥離抵抗が強く感じられた。
(画質)
実施例1~28、比較例1~6の水性インクジェット用インク組成物を、エプソン社製プリンターPX105のカートリッジに詰めて、吸収基材としては写真用紙GL-101A450(キヤノン(株)製)または遮蔽紙(Wインクのみ)、低吸収基材としてはOKトップコート+(王子製紙(株)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
○:ベタ部がきれいに埋まり、スジ感がほとんどなかった。
×:全体的にスジが目立った。
Claims (3)
- 色材(A)、アニオン性基含有樹脂(B)、水溶性有機溶媒(C)、樹脂微粒子(D)、界面活性剤(E)、および、水(F)を含み、
前記界面活性剤(E)は、アセチレン系界面活性剤およびシリコーン系界面活性剤からなる群より選ばれる1つ以上のノニオン性界面活性剤(E-1)と、前記ノニオン性界面活性剤(E-1)以外のノニオン性界面活性剤(E-2)と、2,4,7,9-テトラメチル-4,7-デカンジオール(E-3)とを含み、
前記ノニオン性界面活性剤(E-2)は、分子内に複数のポリオキシアルキレン基を有するHLB値が10以上15.5未満であるポリオキシアルキレン基含有脂肪酸グリセリル、ポリオキシアルキレン基含有脂肪族アミンおよびポリオキシアルキレン基含有ソルビタン脂肪酸エステルからなる群より選ばれる1つ以上のノニオン性界面活性剤であり、
前記ノニオン性界面活性剤(E-2)と2,4,7,9-テトラメチル-4,7-デカンジオール(E-3)との総量は、インク組成物中、3.8質量%以下である、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(C)は、沸点が120~200℃の有機溶剤を含む、請求項1記載のインクジェット印刷用インク組成物。
- 前記樹脂微粒子(D)は、ワックスまたはエマルジョンのうち、少なくともいずれか一方を含む、請求項1または2記載のインクジェット印刷用インク組成物。
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