JP7618136B2 - 分散液、インクジェット記録用インク組成物、及び分散樹脂 - Google Patents
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Description
本実施形態の分散液は、水と、色材と、該色材を分散する分散樹脂と、スルホン酸基と重合性基とを有する化合物と、を含み、分散樹脂が、疎水性単量体を含む構成単位Aと、スルホン酸基を有する単量体を含む構成単位Bと、を有し、分散樹脂の重量平均分子量が、5000~100000であり、上記化合物の分子量が、300以下である。
本実施形態の分散樹脂は、疎水性単量体を含む構成単位Aと、スルホン酸基を有する単量体を含む構成単位Bと、を有する共重合体である。本実施形態において「単量体」とは、重合前の重合性不飽和結合を有するモノマーをいい、「構成単位」とは、重合後に分散樹脂の一部を構成する繰り返し単位をいう。また、本実施形態において「疎水性」とは、25℃の水と相溶しない性質をいい、「親水性」とは、25℃の水と相溶する性質をいう。
構成単位Aは、疎水性単量体を含む構成単位であり、分散樹脂に部分的に疎水性を付与する。特に制限されないが、構成単位Aは、色材の表面に疎水性相互作用等により配向し、分散樹脂の色材への吸着に寄与し得る。
構成単位Bは、スルホン酸基を有する単量体であり、分散樹脂に部分的に親水性を付与する。特に制限されないが、構成単位Bは、色材の表面とは反対側に配向し、分散性の向上に寄与し得る。スルホン酸基を有する単量体は、一種単独で用いても、二種以上を併用してもよい。
CH2=CR1-R2-SO3H ・・・ (1)
(式中、R1は、水素原子又はメチル基を示し、R2は、炭素数1~6の、直鎖状、分岐状、又は環状のアルキル基を示す。)
CH=CR3CONH-R4-SO3H ・・・ (2)
(式中、R3は、水素原子又はメチル基を示し、R4は、炭素数1~6の、直鎖状、分岐状、又は環状のアルキル基を示す。)
CH=CR5COO-R6-SO3H ・・・ (3)
(式中、R5は、水素原子又はメチル基を示し、R6は、炭素数1~6の、直鎖状、分岐状、又は環状のアルキル基を示す。)
分散樹脂は、親水性単量体を含む構成単位Cをさらに有していてもよい。構成単位Cを有することにより、色材との親和性がより向上し、再分散性や、乾燥時吐出性及び吐出安定性がより向上する傾向にある。
分散樹脂の重量平均分子量は、5000~100000であり、好ましくは6000~80000であり、より好ましくは7000~60000である。分散樹脂の重量平均分子量が上記範囲内であることにより、固化した後の再分散性がより向上し、吐出安定性及び乾燥時吐出特性がより向上する傾向にある。
本実施形態の分散樹脂は、疎水性単量体とスルホン酸基を有する単量体と、必要に応じて親水性単量体とを、共重合させることにより得ることができる。重合反応は、特に制限されないが、例えば、ラジカル重合、特にはリビングラジカル重合を用いることができる。
スルホン酸基と重合性基とを有する化合物を含むことにより、得られるインク組成物の濡れ性及び吐出安定性がより向上し、粘性がより低下する。
水の含有量は、分散液の総量に対して、好ましくは60~90質量%であり、より好ましくは65~90質量%であり、さらに好ましくは70~85質量%である。
色材としては、特に制限されないが、例えば、分散染料や顔料が挙げられる。このなかでも分散染料が好ましい。分散染料を用いることにより、固化した後の再分散性がより向上するほか、吐出安定性及び乾燥時吐出特性がより向上する傾向にある。色材は、一種単独で用いても、二種以上を併用してもよい。
分散液は、pH調整剤をさらに含んでいてもよい。pH調整剤としては、特に限定されないが、例えば、無機酸(例えば、硫酸、塩酸、硝酸等)、無機塩基(例えば、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニア等)、有機塩基(トリエタノールアミン、ジエタノールアミン、モノエタノールアミン、トリプロパノールアミン)、有機酸(例えば、アジピン酸、クエン酸、コハク酸等)等が挙げられる。pH調整剤は、一種単独で用いてもよいし、二種以上混合して用いてもよい。
本実施形態のインクジェット記録用インク組成物(単に、「インク組成物」ともいう。)は、上記分散液と、界面活性剤と、水溶性有機溶剤と、を含み、必要に応じて、その他の成分を含んでいてもよい。なお、「インクジェット記録用」とは、インクジェットヘッドのノズルからインク滴を吐出するインクジェット法により用いることを意味する。
分散液については上記のとおりである。分散液とともにインク組成物に添加される上記分散樹脂の含有量は、インク組成物の総量に対して、好ましくは0.1~3.5質量%であり、より好ましくは0.3~3.0質量%であり、さらに好ましくは0.5~2.5質量%である。分散樹脂の含有量が上記範囲内であることにより、固化した後の再分散性がより向上し、吐出安定性及び乾燥時吐出特性がより向上する傾向にある。
界面活性剤としては、特に限定されないが、例えば、アセチレングリコール系界面活性剤、フッ素系界面活性剤、及びシリコーン系界面活性剤が挙げられる。
水溶性有機溶剤としては、特に制限されないが、例えば、グリセリン;エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、1,3-プロパンジオール、1,2-ブタンジオール、1,2-ペンタンジオール、1,2-ヘキサンジオール、1,4-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール等のグリコール類;エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテル等のグリコールモノエーテル類;2-ピロリドン、N-メチル-2-ピロリドン、N-エチル-2-ピロリドン等の含窒素溶剤;メタノール、エタノール、n-プロピルアルコール、iso-プロピルアルコール、n-ブタノール、2-ブタノール、tert-ブタノール、iso-ブタノール、n-ペンタノール、2-ペンタノール、3-ペンタノール、及びtert-ペンタノール等のアルコール類が挙げられる。このなかでも、グリセリン、グリコール類やグリコールモノエーテル類が好ましく、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、トリエチレングリコールモノブチルエーテル及びグリセリンがより好ましい。水溶性有機溶剤は、一種単独で用いても、二種以上を併用してもよい。
水の含有量は、インク組成物の総量に対し、好ましくは60~90質量%であり、より好ましくは70~85質量%である。水の含有量が上記範囲内であることにより、固化した後の再分散性がより向上し、吐出安定性及び乾燥時吐出特性がより向上する傾向にある。
インク組成物は、pH調整剤をさらに含んでいてもよい。pH調整剤としては、特に限定されないが、分散液で例示したものを上げることができる。インク組成物におけるpH調整剤は、分散液に由来して混合されるものであってもよいし、インク組成物の調整時に別途添加されるものであってもよい。
インク組成物は、分散樹脂以外のその他の樹脂をさらに含んでいてもよい。その他の樹脂としては、特に制限されないが、例えば、アニオン系樹脂、カチオン系樹脂、又はノニオン系樹脂が挙げられる。このような樹脂を含むことにより、色材を記録媒体に固着させることができる。
の天然樹脂類が挙げられる。
1.1.合成例1
撹拌子とジムロート冷却管をセットした三口フラスコに、80質量部のブチルアクリレートと、10質量部のアクリル酸と、10質量部のメタリルスルホン酸ナトリウムとを入れ、イソプロピルアルコールで溶解させた。また、別のガラス瓶に1質量部のアゾビスイソブチロニトリルと、10質量部のイソプロピルアルコールを入れ開始剤溶液を調製した。
撹拌子とジムロート冷却管をセットした三口フラスコに、90質量部のブチルアクリレートと、5質量部のアクリル酸と、5質量部のメタリルスルホン酸ナトリウムと、1質量部の4-クロロ-3,5-ジメチルピラゾール-1-カルボジチオ酸2’-シアノブタン-2’-イルと、を入れ、イソプロピルアルコールで溶解させた。また、別のガラス瓶に1質量部のアゾビスイソブチロニトリルと、10質量部のイソプロピルアルコールを入れ開始剤溶液を調製した。
用いた単量体の種類と量を、下記表1の分散樹脂が得られるように変更したこと以外は、合成例2と同様の方法により、分散樹脂C~Zを合成した。
クロマトグラフィー法により、上記のようにして得られた各分散樹脂の重量平均分子量及び、各分散樹脂の分子量分布(Mw/Mn)を測定した。条件を以下に示す。
(測定条件)
装置名 :HLC8320GPC(東ソー)
ガードカラム:TSKgel guarcolumn SuperAWM-H
カラム :TSKgel SuperAWM-H
カラム温度 :25℃
溶出液 :10mmol/L臭化リチウム ジメチルアセトアミド溶液
流速 :0.6 mL/mIn
検出器 :RI
St :スチレン
AA :アクリル酸
MAA :メタクリル酸
HEA :アクリル酸2-ヒドロキシエチル
MSA :メタリルスルホン酸ナトリウム
ASA :アリルスルホン酸ナトリウム
VSH :ビニルスルホン酸
ATBS:2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸
撹拌子、ジムロート冷却管をセットした1Lナス型フラスコに、10質量部の共重合体と、70質量部の純水とを加え、80℃に加熱して撹拌した。ここに、トリエタノールアミンをpH8.0となるまで加え、下記表2に示すスルホン酸基と重合性基とを有する化合物を添加し、さらに純水を加えて、全体が100質量部となるようにした。その後、25℃に冷却して、共重合体10質量%を含むワニス液を得た。
100質量部のワニス液と、20質量部のDISPERSE YELLOW 232と、を加えて直径0.3mmのジルコニアビーズを加えたビーズミルにて分散処理を行うことにより十分に混合し、共重合体8.3質量%と色材16.7質量%を含む分散液を得た。
下記表4に記載の組成となるように、分散液とその他の成分を混合し、各インク組成物を得た。また、後述する再分散性で用いたインク水の組成についても表4に示す。
5.1.濡れ性
上記のようにして調製したインク組成物の表面張力を、表面張力計(協和界面科学(株)製、表面張力計CBVP-Z等)を用いて、ウィルヘルミー法で液温25℃にて測定した。得られた表面張力の値に基づいて、濡れ性を評価した。
(評価基準)
A:表面張力が30mN/m以下
B:表面張力が30mN/m超過45mN/m以下
C:表面張力が45mN/m超過
上記のようにして調製したインク組成物の粘度を、アントンパール社のレオメーターPHYSICA MCR300を用いて測定し、せん断速度が10s-1の時の粘度η1と1000s-1の時の粘度η2の比であるη1/η2によって評価した。
(評価基準)
A:上記粘度比が1.3以下
B:上記粘度比が1.3超過1.5以下
C:上記粘度比が1.5超過
上記のように調製したインク組成物をスライドガラス上に滴下し、40℃の乾燥機で16時間乾燥させて固化させた。そして、インク水を入れたサンプル瓶内に、スライドガラスを浸漬し、固形物の再分散の挙動を目視にて確認した。なお、インク水が撹拌等されないように注意して操作を行った。なお、インク水とは、上記表2において色材と分散樹脂を含まないものをいう。再分散性の評価基準を以下に示す。
(評価基準)
A:固形物が消失し、再分散した。
B:固形物が一部残存したが、再分散が認められた。
C:固形物が残存し、再分散は認められなかった。
インクジェット方式のプリンターEM-930C(商品名、セイコーエプソン株式会社製)にインクジェット記録用インク組成物を充填し、印刷を連続で2時間行った。印刷前後で、印刷で使用したノズルのノズルチェックパターンを印刷して、着弾位置ずれが悪化したノズルを確認した。なお、ノズル数は180個とした。評価基準は以下の通りである。評価結果がA又はBであれば良好と判断できる。
(評価基準)
A:着弾位置ずれの悪化したノズル数が1%以下
B:着弾位置ずれの悪化したノズル数が1%超、5%以下
C:着弾位置ずれの悪化したノズル数が5%超
インクジェット方式のプリンターEM-930C(商品名、セイコーエプソン株式会社製)にインクジェット記録用インク組成物を充填し、吐出ヘッドを吸引キャップから外して1日放置した。そして、放置後にクリーニング1回行って、全ノズルを吐出しながら20頁連続印刷して、印刷抜け、曲がりのノズル本数を以下の基準に基づいて判定した。評価結果がA又はBであれば良好と判断できる。
(評価基準)
A:抜け、曲がりが0ノズル
B:抜け、曲がりが1~5ノズル
C:抜け、曲がりが6ノズル以上
オルフィンE1010:アセチレングリコール系界面活性剤、日信化学工業社製
Claims (11)
- 水と、色材と、該色材を分散する分散樹脂と、スルホン酸基と重合性基とを有する化合物と、を含み、
前記分散樹脂が、疎水性単量体を含む構成単位Aと、スルホン酸基を有する単量体を含む構成単位Bと、を有し、
前記分散樹脂の重量平均分子量が、5000~100000であり、
前記化合物の分子量が、300以下であり、
前記化合物の含有量が、分散液の総量に対して、100~50000ppmである、
分散液。 - 前記分散樹脂の分子量分布が、1.05~2.00である、
請求項1に記載の分散液。 - 前記スルホン酸基を有する単量体が、スルホン酸基を有するビニル単量体、スルホン酸基を有するアクリルアミド単量体、及びスルホン酸基を有するアクリル単量体からなる群より選ばれる少なくとも一種以上を含む、
請求項1又は2に記載の分散液。 - 前記スルホン酸基を有する単量体が、ビニルスルホン酸又はその塩、アリルスルホン酸又はその塩、メタリルスルホン酸又はその塩、メタクリルスルホン酸又はその塩、及び2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸又はその塩からなる群より選ばれる少なくとも一種以上を含む、
請求項1~3のいずれか一項に記載の分散液。 - 前記疎水性単量体が、芳香族基を有するビニルモノマー、炭化水素基を有するアクリル酸エステルモノマーを含む、
請求項1~4のいずれか一項に記載の分散液。 - 前記構成単位Aの含有量が、前記分散樹脂の総量に対して、10~90質量%である、
請求項1~5のいずれか一項に記載の分散液。 - 前記構成単位Bの含有量が、前記分散樹脂の総量に対して、3~70質量%である、
請求項1~6のいずれか一項に記載の分散液。 - 前記分散樹脂が、親水性単量体を含む構成単位Cをさらに有する、
請求項1~7のいずれか一項に記載の分散液。 - 前記親水性単量体が、アクリル酸、メタクリル酸、及びアクリル酸2-ヒドロキシエチルからなる群より選ばれる少なくとも一種以上を含む、
請求項1~8のいずれか一項に記載の分散液。 - 前記色材が、分散染料である、
請求項1~9のいずれか一項に記載の分散液。 - 請求項1~10のいずれか一項に記載の分散液と、界面活性剤と、水溶性有機溶剤と、
を含む、
インクジェット記録用インク組成物。
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