JPWO2016185822A1 - プレコート剤およびこれを用いる画像形成方法 - Google Patents

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Abstract

形成された塗膜と、記録媒体または印刷層との密着性が高く、さらに、長期間保管後に使用しても形成された塗膜の密着性が維持されるプレコート剤を提供する。インクジェット方式により画像を形成するインクを受容するプレコート層を形成するために用いられるプレコート剤であって、樹脂粒子と、溶媒と、を含有し、前記樹脂粒子がコア層、シェル層および該コア層とシェル層との間に位置する中間層を有し、前記コア層が架橋剤を含み、前記シェル層がカチオン性単量体および前記架橋剤と反応する官能基を有する重合性単量体を含む単量体成分を重合してなるカチオン性樹脂を含み、前記中間層が前記カチオン性樹脂および前記架橋剤に不活性である樹脂を含む、プレコート剤。

Description

本発明は、プレコート剤およびこれを用いる画像形成方法に関する。
インクジェット方式による画像形成方法は、インク剤の小滴を飛翔させることによって記録媒体にインク剤を付着させて画像形成を行う方法である。この方法は、比較的単純な構成で高解像度、高品位な画像を、高速で印刷可能であるという特徴がある。通常家庭・オフィス用のインクジェット方式による画像形成に使用されるインク剤としては、水を主成分とし、これに着色成分およびインク吐出孔の目詰まり防止等の目的でグリセリン等の溶媒を含有した、水系インクが一般的に用いられる。このような水系インクの吸収性を向上させたり、光沢性を付与するために、記録媒体上にプレコート層(インク受理層)を設けることが行われている。
また、近年、ラベルシート、プラスチックフィルムのような水系インクを吸収しない、または吸収しにくい記録媒体(以下、非吸収性記録媒体とも称する)上にインクジェット印刷を行うことが広く行われている。保管時に非吸収性記録媒体への印刷物が熱にさらされると、印刷層が溶融し、印刷層と、非吸収性記録媒体との間で密着性が弱まり、印刷層の剥がれが発生することがある。非吸収性記録媒体上にプレコート層を形成することで、印刷層がプレコート層に密着し、印刷層の非吸収性記録媒体からの剥がれを抑制することができる。
プレコート層を形成するための形成液として、特許文献1には、無機微粒子、水溶性バインダーおよび架橋剤を含有するインク受容層形成液と、カチオン性樹脂を含む溶液とを混合した塗布液が開示されている。また、特許文献2では、無機微粒子、水溶性バインダーおよびカチオン性樹脂を含むインク受容層形成液が開示されている。そして、特許文献2では、形成液において、ひび割れの抑制、画像濃度および光沢感の向上などを目的として、該水溶性バインダーを架橋し得る架橋剤を添加しうることが記載されている。特許文献3では、コアセル構造を有する膨潤性微粒子、ポリマー樹脂、無機微粒子を含み、さらに架橋剤を含むプレコート層形成用の塗布液が開示されている。形成されたプレコート層は架橋構造により網目構造を形成し、プレコート層の強度が向上するとしている。さらに、特許文献4では、シェル層にカチオン性樹脂、コア層に架橋されたノニオン性樹脂を含むカチオン性ラテックスをインク受理層形成用に用いることが記載されている。
特開2007−185884号公報 特開2011−68025号公報 特開2012−76314号公報 特開2000−313847号公報
しかしながら、従来のプレコート剤では、形成された塗膜と、記録媒体または印刷層との密着性がいまだ十分なものではなく、さらに、プレコート剤を長期保管後にプレコート層の塗膜を形成すると、記録媒体または印刷層と十分な接着強度が得られないという問題があった。
そこで本発明は、形成された塗膜と、記録媒体または印刷層との密着性が高く、さらに、長期間保管後に使用しても形成された塗膜の密着性が維持されるプレコート剤を提供することを目的とする。
本発明は、プレコート剤に含まれる樹脂粒子がコア層、シェル層および該コア層とシェル層との間に位置する中間層を有し、コア層が架橋剤を含み、シェル層がカチオン性単量体および架橋剤と反応する官能基を有する重合性単量体を含む単量体成分を重合してなるカチオン性樹脂を含み、中間層がカチオン性樹脂および架橋剤に不活性である樹脂を含む点に特徴を有する。
第1実施形態のプレコート剤に含まれる樹脂粒子の断面模式図である。図1において、10は樹脂粒子、11はコア層、12は中間層、13はシェル層を示す。 第2実施形態の画像形成方法の手順を示す模式図である。図2において、100は記録媒体、200はプレコート層、300は画像を示す。
以下、本発明の好ましい実施形態を説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態のみには限定されない。また、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。
本明細書において、特記しない限り、操作および物性等の測定は室温(20〜25℃)/相対湿度40〜50%RHの条件で行う。
本発明の第1実施形態は、インクジェット方式により画像を形成するインクを受容するプレコート層を形成するために用いられるプレコート剤であって、樹脂粒子と、溶媒と、を含有し、樹脂粒子がコア層、シェル層および該コア層とシェル層との間に位置する中間層を有し、コア層が架橋剤を含み、シェル層がカチオン性単量体および架橋剤と反応する官能基を有する重合性単量体を含む単量体成分を重合してなるカチオン性樹脂を含み、中間層がカチオン性樹脂と、架橋剤と、に不活性である樹脂を含む、プレコート剤である。
図1は、第1実施形態のプレコート剤中に含まれる樹脂粒子の構成を示す断面模式図である。図1の樹脂粒子10は、コア層11、中間層12およびシェル層13の3層から構成される。コア層11は、架橋剤を含み、シェル層13は、カチオン性樹脂を含む。該カチオン性樹脂は、カチオン性単量体およびコア層11に含まれる架橋剤と反応する官能基を有する重合性単量体を含む単量体成分を重合してなる。そして、中間層12は、カチオン性樹脂および架橋剤の双方に不活性である樹脂を含む。
上記構成の樹脂粒子を含むことによって、プレコート剤により形成されたプレコート層は、形成された塗膜の記録媒体または印刷層への密着性が高く、さらに、プレコート剤を長期間保管後に使用しても形成された塗膜の密着性が維持される。
上記効果を奏するメカニズムは以下のように推定される。なお、本発明は下記メカニズムによって何ら制限されるものではない。
上記構成を採ることにより、架橋剤と、架橋剤と反応する官能基とが接していないため、プレコート剤中での架橋剤と架橋剤と反応する官能基との反応を抑制することができ、塗膜形成時に架橋構造をとることができる。塗膜形成時に架橋させることで、樹脂粒子同士の接着性が向上し、その結果得られるプレコート層と、記録媒体または印刷層との密着性が向上するものと考えられる。そして、架橋剤と、架橋剤と反応する官能基とが接していないため、長期間保存後であっても、記録媒体または印刷層、特に記録媒体との密着性が維持されるものと考えられる。かような効果は、特にインクジェット方式により、プレコート層を形成する際に有利となる。インクジェット方式により所望のプレコート層を形成できれば、生産効率性が向上するが、実際にプレコート層を形成するまでにプリンター内でプレコート剤は設置されたままの状態となる。長期間設置されることにより、架橋剤と、架橋剤と反応する官能基との反応が進行してプレコート剤が架橋構造をとるとインクジェットヘッドからの吐出性が低下する。また、架橋剤と、架橋剤と反応する官能基との反応が進行してプレコート剤が架橋構造をとると塗膜密着性も低下する。このため、保存中に樹脂が架橋構造をとることを抑制できる第1実施形態のプレコート剤によれば、インクジェット方式でプレコート層を形成しても塗膜の密着性が確保されたものとなる。また、第1実施形態のプレコート剤によれば、架橋剤と、樹脂との2液型とすることなく、1液型で所望の効果が得られるため、生産効率性および塗膜形成性も高い。
以下、プレコート剤の構成成分について説明する。
[樹脂粒子]
樹脂粒子は、コア層、シェル層および該コア層とシェル層との間に位置する中間層を有する。つまり樹脂粒子は少なくとも3層構造を有する。樹脂粒子の中心から、コア層、中間層およびシェル層の順となるように構成される限り、コア層の内部、さらにコア層、中間層、およびシェル層の各層間、さらにはシェル層の外に他の層を含んでいてもよい。生産効率や、効果の飽和を考慮すると、樹脂粒子は3〜10層であることが好ましく、3〜5層であることがより好ましく、3層(コア層、中間層およびシェル層からなる)であることがさらに好ましい。このような多層樹脂粒子は、後述の製造方法の欄で述べるように、重合性単量体の重合を複数回にわたって行うことによって、得ることができる。
樹脂粒子の体積平均粒径は、50〜500nmであることが好ましく、80〜300nmであることがより好ましい。体積平均粒径が上記下限以上であることで、安定的に3層構造の樹脂粒子を生産できる。また、体積平均粒径が上記上限以下であることで、インクジェット法によりプレコート層を形成する場合にプレコート剤の射出安定性を得ることができ、また本発明の効果をより一層顕著に得ることができる。ここで、樹脂粒子の体積平均粒径は、樹脂粒子の分散液中の粒子の粒子径を測定することによって得られる。また、本明細書において、体積平均粒径は、特に記載のない限り、下記実施例に記載の方法(レーザー回析式粒度分布測定装置を用いた方法)によって測定された値を採用する。樹脂粒子の体積平均粒径は、例えば、重合の際の単量体量を調整することや、撹拌装置の回転数を調整することにより適宜調整することができる。
また、樹脂粒子を構成する各層の厚さは適宜設定されるが、第1段階の重合で形成されるコア層の体積平均粒径は、10〜300nmであることが好ましく、60〜200nmであることがより好ましい。コア層の体積平均粒径は、製造段階の分散液中の粒子の粒径を測定することによって測定することができる。
樹脂粒子を構成する各層は、バインダーとしての樹脂を含むことが好ましい。この際、接着性、保存安定性の点から、各層の樹脂のガラス転移温度(Tg)は、0〜100℃であることが好ましく、10〜80℃であることがより好ましい。
ガラス転移温度は、ASTM D3418に準拠して、示差走査熱量計(島津製作所製:DSC−60A)を用いて得ることができる。この装置(DSC−60A)の検出部の温度補正はインジウムと亜鉛との融点を用い、熱量の補正にはインジウムの融解熱を用いた。サンプルは、アルミニウム製パンを用い、対照用に空パンをセットし、昇温速度10℃/分で昇温し、200℃で5分間ホールドし、200℃から0℃まで液体窒素を用いて−10℃/分で降温し、0℃で5分間ホールドし、再度0℃から200℃まで10℃/分で昇温を行い、2度目の昇温時の吸熱曲線から解析をおこない、オンセット温度をTgとする。
また、ガラス転移温度は、以下のフォックス式に従って、共重合体を構成する各構成ポリマーのTgnから計算することができる。
フォックス式:1/Tg=Σ(Wn/Tgn)
Tg:重合体の計算Tg(K)
Wn:モノマーnの質量分率(%)
Tgn:モノマーnのホモポリマーのガラス転移温度(K)
また、接着性、保存安定性の点から、各層のバインダー樹脂の重量平均分子量は、1万〜30万であることが好ましく、1.5万〜20万であることがより好ましい。重量平均分子量は、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)を用いて測定することができる。
各層に含まれるバインダー樹脂を構成する重合性単量体としては、重合性(樹脂粒子の形成性)の観点から、下記(1)〜(9)のビニル系重合性単量体を含むことが好ましい。これらビニル系重合性単量体は1種単独で用いても2種以上併用してもよい。
(1)スチレンまたはスチレン誘導体
スチレン、o−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、α−メチルスチレン、p−フェニルスチレン、p−エチルスチレン、2,4−ジメチルスチレン、p−tert−ブチルスチレン、p−n−ヘキシルスチレン、p−n−オクチルスチレン、p−n−ノニルスチレン、p−n−デシルスチレン、p−n−ドデシルスチレン等が挙げられる。
(2)メタクリル酸エステルまたはメタクリル酸エステル誘導体
メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n−ブチル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸t−ブチル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸n−オクチル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸ジエチルアミノエチル、メタクリル酸ジメチルアミノエチル等が挙げられる。
(3)アクリル酸エステルまたはアクリル酸エステル誘導体
アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸t−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸n−オクチル、アクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸ステアリル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸フェニル等が挙げられる。
(4)オレフィン類
エチレン、プロピレン、イソブチレン等が挙げられる。
(5)ビニルエステル類
プロピオン酸ビニル、酢酸ビニル、ベンゾエ酸ビニル等が挙げられる。
(6)ビニルエーテル類
ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル等が挙げられる。
(7)ビニルケトン類
ビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン、ビニルヘキシルケトン等が挙げられる。
(8)N−ビニル化合物類
N−ビニルカルバゾール、N−ビニルインドール、N−ビニルピロリドン等が挙げられる。
(9)その他
ビニルナフタレン、ビニルピリジン等のビニル化合物類、アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のアクリル酸あるいはメタクリル酸誘導体等が挙げられる。
上記ビニル系重合性単量体の中でも、重合反応安定化の点から、(1)スチレンまたはスチレン誘導体、(2)メタクリル酸エステルまたはメタクリル酸エステル誘導体、(3)アクリル酸エステルまたはアクリル酸エステル誘導体であることが好ましく、スチレン、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸t−ブチル、アクリル酸イソブチルであることがより好ましい。
[シェル層]
シェル層は、樹脂粒子の中心から、コア層および中間層よりも外層に位置する。かような配置順である限り、樹脂粒子中のシェル層の配置位置は特に限定されないが、効率的な膜形成の観点からは、シェル層は樹脂粒子の最外層であることが好ましい。
シェル層はカチオン性樹脂を含む。カチオン性樹脂のシェル層中の含有量は塗膜形成および密着性向上の観点から80質量%以上であることが好ましく(上限100質量%)、90質量%以上であることが好ましく、95質量%以上であることがより好ましい。
(カチオン性樹脂)
カチオン性樹脂は、塗膜形成を担う役割を果たす。樹脂がカチオン性であることで、記録媒体との密着性が向上する。さらに、印刷層に用いられるインクがアニオン性インクの場合には、印刷層との密着性がさらに向上する。
カチオン性樹脂の樹脂粒子中の含有量は、塗膜形成性、その他の添加剤との含有量等を考慮して適宜設定されるが、樹脂粒子全体の質量に対して0.1〜99質量%であることが好ましく、1〜50質量%であることがより好ましく、10〜50質量%であることがさらに好ましい。また、製造段階においては、全重合性単量体成分および架橋剤の合計量に対して、カチオン性樹脂を構成する重合性単量体の全量が、0.04〜99質量%であることが好ましく、0.4〜60質量%であることがより好ましく、10〜60質量%であることがさらに好ましい。
カチオン性樹脂は、カチオン性単量体および架橋剤と反応する官能基を有する重合性単量体を含む単量体成分を重合してなる。したがって、得られるカチオン性樹脂は、コア層に含まれる架橋剤と反応する官能基を有する。カチオン性樹脂が架橋剤と反応する官能基を有することで、プレコート層の塗膜形成時に樹脂粒子のコア層に含まれる架橋剤により架橋構造を採ることができる。
カチオン性単量体とは、少なくとも1の窒素原子を含む重合性単量体を指し、好適には、第3級アミノ基および/または第4級アンモニウム基を含有する重合性単量体である。カチオン性単量体は架橋剤と反応する官能基を有していないことが好ましい。
カチオン性単量体としては、具体的には、ジアリルメチルアミン、ジアリルエチルアミン、ジアリルジメチルアンモニウムクロリド、ジアリルジエチルアンモニウムクロリド、ジアリルメチルエチルアンモニウムクロリド、ジアリルジプロピルアンモニウムクロリドなどのジアリルアルキルアミン類またはその四級化物:ジメチルアミノメチル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノメチル(メタ)アクリレート、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジプロピルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジメチルアミノブチル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノブチル(メタ)アクリレート、ジメチルアミノヘキシル(メタ)アクリレート、ジメチルアミノオクチル(メタ)アクリレート、ジメチルアミノドデシル(メタ)アクリレートなどのジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリレート;トリメチルアンモニウムエチル(メタ)アクリレートクロリド([2−(アクリロイルオキシ)エチル]トリメチルアンモニウムクロリド)、トリメチルアンモニウムエチル(メタ)アクリレートサルフェート、ジメチルエチルアンモニウムエチル(メタ)アクリレートサルフェート、トリメチルアンモニウムプロピル(メタ)アクリレートクロリド、トリメチルアンモニウムプロピル(メタ)アクリレートサルフェート、ジメチルエチルアンモニウムプロピル(メタ)アクリレートサルフェート、トリメチルアンモニウムブチル(メタ)アクリレートクロリド、トリメチルアンモニウムブチル(メタ)アクリレートサルフェート、ジメチルエチルアンモニウムブチル(メタ)アクリレートサルフェートなどのトリアルキルアミノアルキル(メタ)アクリレートの四級化物;グリシジルトリメチルアンモニウムクロリド、エチレンイミン;ジメチル−ビス−2−プロぺニルアザニウム、トリメチル−2−プロぺニルアザニウム、ビス−2−プロぺニルアザニウム、シクロへキシル−2−プロぺニルアザニウム、5−(2−メチル−2−プロぺノイロキシ)ペンチルアザニウム、ジエチル−メチル−[2−(2−メチル−2−プロぺノイロキシ)エチル]アザニウム、ジメチル−フェナシル−2−プロぺニルアザニウム、ジメチル−(2−オキソプロピル)−[(Z)−3−フェニル−2−プロぺニル]アザニウム、(2−メトキシ−2−オキソエチル)−ジメチル−[(Z)−3−フェニル−2−プロぺニル]アザニウム、ジエチル−(2−メトキシ−2−オキソエチル)−(3−メチル−2−ブテニル)アザニウム、ベンジル−ジメチル−2−プロぺニルアザニウム、トリメチル−[2−(2−メチル−2−プロぺノイロキシ)エチル]アザニウム、トリメチル−(2−メチル−2−プロペン酸エチル)アザニウム、4−(トリメチルアザニウミル)ブタノエート、3−アセチロキシ−4−(トリメチルアザニウミル)ブタノエート、3−カルボキシプロピル(トリメチル)アザニウム、(2−ヒドロキシフェニル)−トリメチルアザニウム、(4−ヒドロキシフェニル)−トリメチルアザニウム、トリエチル(2−ヒドロキシエチル)アザニウム、2−(3−ヒドロキシフェニル)エチルアザニウム、(5−ヒドロキシ−4,4−ジメチルペンチル)アザニウム、[4−(ヒドロキシアミノ)−4−オキソ−1−フェニル−2−ブタニル]アザニウム、ベンジル−(2−ヒドロキシシクロへキシル)アザニウム、シクロへキシル−[[2−(ヒドロキシメチル)フェニル]メチル]アザニウム、2−(3−ヒドロキシフェニル)エチル−トリメチルアザニウム、ベンジル−(2−ヒドロキシエチル)−ジメチルアザニウム、2−(4−ヒドロキシフェニル)エチル−トリメチルアザニウム、エチル−(3−ヒドロキシフェニル)−ジメチルアザニウム、2−ヒドロキシエチル−ジメチル−[(2−メチルフェニル)メチル]アザニウム、(3−ヒドロキシフェニル)−トリメチルアザニウム、ベンジル−[2−(ヒドロキシメチル)シクロへキシル]アザニウム、(2−カルボキシフェニル)−トリメチルアザニウム、(4−アミノフェニル)−トリメチルアザニウム、(3−アミノフェニル)−トリメチルアザニウム、アミノ−[(3,4−ジメチルフェニル)メチル]−ジメチルアザニウムなどのアザニウムを有する化合物(対塩としては、塩素、臭素など)などが挙げられる。中でも塗膜形成性の観点から、ジアリルメチルアミン、ジアリルエチルアミン、ジアリルジメチルアンモニウムクロリド、ジアリルジエチルアンモニウムクロリド、ジアリルメチルエチルアンモニウムクロリド、ジアリルジプロピルアンモニウムクロリドなどのジアリルアルキルアミン類またはその四級化物であることが好ましい。
第3級アミンの場合において、塩を形成するための化合物としては、塩酸、硫酸及び酢酸等が挙げられ、4級化に用いられる化合物としては、塩化メチル、ジメチル硫酸、ベンジルクロライド、エピクロロヒドリン等が挙げられる。
上記カチオン性単量体は1種単独でも2種以上併用してもよい。
カチオン性単量体のカチオン性樹脂を構成する重合性単量体中の含有量は特に限定されるものではないが、密着性向上の観点からは、カチオン性樹脂を構成する重合性単量体100質量部に対して、カチオン性単量体の含有量が0.1〜99質量部であることが好ましく、1〜60質量部であることがより好ましく、1〜30質量部であることがさらに好ましい。
架橋剤と反応する官能基を有する重合性単量体における架橋剤と反応する官能基としては、水酸基、カルボキシル基、アミノ基、エポキシ基、シアノ基、シリル基、シラネート基などが挙げられる。
中でも、カチオン性単量体との共重合性が良好であることから、架橋剤と反応する官能基がアミノ基、水酸基、およびエポキシ基からなる群から選択される少なくとも一つであることが好ましく、アミノ基、水酸基またはエポキシ基であることが好ましい。
アミノ基を有する重合性単量体としては2−エチニルアニリン、3−エチニルアニリン、4−エチニルアニリン、2−エチニルアニリン、3−エチニルアニリン、4−エチニルアニリン、1−ヘキセン−3−アミン、1−ヘキセン−4−アミン、1−ヘキセン−5−アミン、1−ヘキセン−6−アミン、2−ヘキセン−4−アミン、2−ヘキセン−5−アミン、2−ヘキセン−6−アミン、N−エテニル−2−メチルプロパン−1−アミン、N−エテニル−2,2−ジメチルプロパン−1−アミン、N−エテニル−1,3−ブタジエン−2−アミン、4−エテニル−1,6−ヘプタジエン−4−アミン、2−エテニル−N−メチル−3−ブテン−1−アミン、2−エテニル−N−メチルシクロヘキサン−1−アミン、N−エテニルプロパン−1−アミン(4−ペンテン−1−アミン)、1−エテニルシクロヘキサン−1−アミン、3−(4−エテニルフェニル)プロパン−1−アミン、2−エテニル−N−メチルヘキサン−1−アミン、N−[(4−エテニルフェニル)メチル]プロパン−1−アミン、N−[(4−エテニルフェニル)メチル]プロパン−2−アミン、N−エテニル−1−(2−メチルヒドラジニル)プロパン−1−アミン;N,N−ジメチルアクリルアミド、N,N−ジメチルメタクリルアミド、N,N−ジメチルアミノエチルアクリルアミド、N,N−ジメチルアミノエチルメタクリルアミド、N,N−ジメチルアミノプロピルアクリルアミド、N,N−ジメチルアミノプロピルメタクリルアミドなどのアクリルアミドなどが挙げられる。中でもアミノ基を有する重合性単量体としては、ビニル基を有する重合性単量体であることが好ましく、1−ヘキセン−3−アミン、1−ヘキセン−4−アミン、1−ヘキセン−5−アミン、1−ヘキセン−6−アミン、2−ヘキセン−4−アミン、2−ヘキセン−5−アミン、2−ヘキセン−6−アミン、N−エテニル−2−メチルプロパン−1−アミン、N−エテニル−2,2−ジメチルプロパン−1−アミン、N−エテニル−1,3−ブタジエン−2−アミン、4−エテニル−1,6−ヘプタジエン−4−アミン、2−エテニル−N−メチル−3−ブテン−1−アミン、2−エテニル−N−メチルシクロヘキサン−1−アミン、N−エテニルプロパン−1−アミン(4−ペンテン−1−アミン)、N,N−ジメチルアクリルアミド、N,N−ジメチルメタクリルアミド、N,N−ジメチルアミノエチルアクリルアミド、N,N−ジメチルアミノエチルメタクリルアミド、N,N−ジメチルアミノプロピルアクリルアミド、N,N−ジメチルアミノプロピルメタクリルアミドであることがより好ましい。
水酸基を有する重合性単量体としてはヒドロキシメチルアクリレート、2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシプロピルアクリレート、2−ヒドロキシブチルアクリレート、4−ヒドロキシブチルアクリレート、1−ヒドロキシ−1−メチル−エチルアクリレート、1−ヒドロキシ−2−メチル−プロピルアクリレート、ヒドロキシフェニルアクリレート、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピルアクリレート、ヒドロキシメチルメタクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、2−ヒドロキシプロピルメタクリレート、2−ヒドロキシブチルメタクリレート、4−ヒドロキシブチルメタクリレート、1−ヒドロキシ−1−メチル−エチルメタクリレート、1−ヒドロキシ−2−メチル−プロピルメタクリレート、ヒドロキシフェニルメタクリレート、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピルメタクリレート、2−(ヒドロキシメチル)2−プロペン酸エチルなどが挙げられる。中でも、水酸基を有する重合性単量体としては、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートが好ましく、ヒドロキシメチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレートであることが好ましい。ここで(メタ)アクリレートとは、メタクリレートまたはアクリレートを指す。
エポキシ基を有する重合性単量体としては、グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレート、2−エチニルオキシラン、2−プロペニル−2−オキシラン、2−ブテニル−3−オキシラン、2−ヘキシニル−5−オキシラン、2−(4−メチル−3−ペンテニル)オキシラン、2,3−ビス(エチニル)オキシラン、2−(2−エテノキシエトキシメチル)オキシラン、2−(2−プロペノキシメチル)オキシラン、2−(エテノキシメチル)オキシラン、2−エテニル−2−メチルオキシラン、2−メチル−3−プロぺニル−オキシラン、2−メチル−2−(2−メチル−2−プロペノキシメチル)オキシラン、2−エテニル−3−ペンチルオキシラン、2−エチニル−3−メチルオキシラン、2−(3−メチル−2−ブテノキシメチル)オキシラン、2−メチル−2−ペンテニル−4−オキシラン、2−ブチル−3−エテニルオキシラン、2−メチル−3−(2−プロぺニル)オキシラン、2,2−ジメチル−3−(4−ペンテニル)オキシラン、2−メチル−3−(2−プロペノキシメチル)オキシラン、2−メチル−2−(4−メチル−3−ペンテニル)オキシラン、2−エテニル−2−フェニルオキシラン、2−エテニル−3−フェニル−オキシラン、2−(4−エテニルフェニル)オキシランなどが挙げられる。中でも、エポキシ基を有する重合性単量体としては、グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレートであることが好ましい。
架橋剤と反応する官能基を有する重合性単量体は、1種単独でも2種以上併用してもよい。
架橋剤と反応する官能基を有する重合性単量体のカチオン性樹脂を構成する重合性単量体中の含有量は特に限定されるものではないが、密着性向上の観点からは、カチオン性樹脂を構成する重合性単量体100質量部に対して、架橋剤と反応する官能基を有する重合性単量体の含有量が1〜99.9質量部であることが好ましく、40〜99質量部であることがより好ましい。
カチオン性樹脂を構成する単量体成分は、カチオン性単量体および架橋剤と反応する官能基を有する重合性単量体以外の他の重合性単量体を有していてもよい。他の重合性単量体としては、特に限定されるものではないが、上述したビニル系重合性単量体であることが好ましい。中でも、重合反応安定化の点から、(1)スチレンまたはスチレン誘導体、(2)メタクリル酸エステル誘導体、(3)アクリル酸エステル誘導体であることが好ましく、スチレン、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸t−ブチル、アクリル酸イソブチルであることがより好ましい。他の重合性単量体は、1種単独でも2種以上併用してもよい。
[コア層]
コア層は架橋剤を含む。溶媒、特に水により失活しやすい架橋剤を用いても、架橋剤が内層に配置されているため、保管性が向上する。コア層は架橋剤の他、重合性単量体を重合してなる樹脂を含むことが好ましい。該樹脂は、コア層に含まれる架橋剤と不活性であることが好ましい。ここで、樹脂が架橋剤と不活性であるとは、架橋剤の架橋反応に寄与し得る基と反応する官能基を樹脂内に含まないことを指す。例えば、架橋剤の官能基がアミノ基である場合は、エポキシ基やイソシアネート基を含まない樹脂を、架橋剤の官能基がイソシアネート基である場合は、水酸基やアミノ基を含まない樹脂を用いることが好ましい。
コア層に含まれる樹脂を構成する重合性単量体としては、上記ビニル系重合性単量体が好ましい。中でも、重合反応安定化の点から、(1)スチレンまたはスチレン誘導体、(2)メタクリル酸エステル誘導体、(3)アクリル酸エステル誘導体であることが好ましく、スチレン、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸t−ブチル、アクリル酸イソブチルであることがより好ましい。コア層に含まれる樹脂を構成する重合性単量体は、1種単独でも2種以上併用してもよい。
(架橋剤)
架橋剤は、シェル層に含まれる官能基を有する重合性単量体と反応するものであれば特に限定されるものではない。架橋剤としては、エポキシ基、イソシアネート基、カルボキシル基、アミノ基を有する化合物;金属TiやZrを含む化合物が挙げられる。
架橋剤としては、低い温度でも反応性が高いことから、エポキシ基、イソシアネート基、カルボキシル基、およびアミノ基からなる群から選択される少なくとも一つを有することが好ましい。そして、これらの架橋剤との反応性、カチオン性単量体との反応性およびカチオン性樹脂のカチオン性を良好に維持できるなどの点から、架橋剤と反応する官能基を有する単量体中の官能基がアミノ基、水酸基、またはエポキシ基であることが好ましい。
すなわち、第1実施形態のプレコート剤において、架橋剤と反応する官能基がアミノ基、水酸基、およびエポキシ基からなる群から選択される少なくとも一つであり、架橋剤がエポキシ基、イソシアネート基、カルボキシル基、およびアミノ基からなる群から選択される少なくとも一つを有することが好ましい。さらには、第1実施形態のプレコート剤において、架橋剤と反応する官能基がアミノ基、水酸基、またはエポキシ基であり、架橋剤がエポキシ基、イソシアネート基、およびカルボキシル基からなる群から選択される少なくとも一つを有することがより好ましい。
さらに、架橋剤と、架橋剤と反応する官能基との好適な組み合わせは以下の通りである。
さらに好適な組み合わせは、架橋剤中の官能基(コア層)と、単量体中の架橋剤と反応する官能基(シェル層)との組み合わせが、エポキシ基とアミノ基;イソシアネート基と水酸基;カルボキシル基とエポキシ基である。
エポキシ基を有する架橋剤としては、脂肪族、脂環式または芳香族のジエポキシ、トリエポキシが挙げられる。具体的には、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンジグリシジルエーテル(ビスフェノールAジグリシジルエーテル)、エチレングリコールジグリシジルエーテル、トリグリシジルイソシアヌレート、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ナフタレン系エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、フェノールノボラック樹脂型エポキシ樹脂、1,5−ヘキサジエンジエポキシド、1,4−ペンタジエンジエポキシド、1,2:6,7−ジエポキシへプタン、1,2:8,9−ジエポキシノナン、2,2’−(1,6−ヘキサンジイル)ビスオキシラン、1,2,7,8−ジエポキシオクタン、1,5−ジエポキシシクロヘキサン、1,2:3,4−ジエポキシシクロヘキサン、1,2:5,6−ジエポキシシクロオクタン、リモネンジオキシド、シス−1,2:4,5−ジエポキシ−p−メンタン、1,6−ジエポキシナフサレン、トリエポキシデカンなどが挙げられる。
イソシアネート基を有する架橋剤としては、脂肪族、脂環式または芳香族イソシアネートが挙げられる。具体的には、イソホロンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、トリエンジイソシアネート、ポリメリックMDI、ナフタレンジイソシアネート、テトラメチルキシリレンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネートメチルエステル、水添キシリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、メチレンビス(4,1−シクロヘキシレン)=ジイソシアネート、1,3−ビス(イソシアネートメチル)シクロヘキサン、ジイソシアネート化合物とトリメチロールプロパン等のポリオール化合物とのアダクト体、ジイソシアネート化合物のビウレット体やイソシアヌレート体などのイソシアネート誘導体などが挙げられる。中でも、ヘキサメチレンジイソシアネートなどの脂肪族イソシアネートであることが好ましい。
カルボキシル基を有する架橋剤としては、脂肪族、脂環式または芳香族のジカルボン酸、トリカルボン酸、テトラカルボン酸が挙げられる。具体的には、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、フタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸、スルホイソフタル酸、2,2−ジプロピルプロパン二酸、1,1−シクロブタンジカルボン酸、シクロペンタン−1,3−ジカルボン酸、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸、1,3−シクロヘキサンジカルボン酸、5−メチルイソフタル酸、4−ヒドロキシイソフタル酸、2,3,5,6−テトラメチルテレフタル酸、1,4−ナフタレンジカルボン酸、2−(2−カルボキシルフェニル)ベンゼン酸、ビフェニル−3,3’−ジカルボン酸、ビフェニル−3,4’−ジカルボン酸などが挙げられる。中でも、脂肪族、脂環式または芳香族のジカルボン酸であることが好ましい。
アミノ基を有する架橋剤としては第1級アミン、第2級アミンを含有する脂肪族、脂環式または芳香族のジアミン、トリアミン、テトラアミンが挙げられる。具体的にはヘキサメチレンジアミン、ヘプタメチレンジアミン、オクタメチレンジアミン、ノナメチレンジアミン、2−メチル−1,5−ジアミノペンタン、3,3−ジメチルブタン−1,2−ジアミン、4−メチルペンタン−1,2−ジアミン、2,2,4,4−テトラメチルシクロブタン、2−メチルシクロヘキサン−1,3−ジアミン、2,4−ジアミノトルエン、2,5−ジアミノトルエン、2,6−ジアミノトルエン、3,4−ジアミノトルエン、2,3−ジアミノトルエン、2,5−ジメチルベンゼン−1,2−ジアミン、3,4−ジメチルベンゼン−1,2−ジアミン、2,6−ジメチルベンゼン−1,4−ジアミン、2,4−ジメチルベンゼン−1,3−ジアミン、3,5−ジメチル−1,2−ベンゼンジアミン、4−エチルベンゼン−1,3−ジアミン、2,5−ジメチルベンゼン−1,4−ジアミン、4−メトキシベンゼン−1,3−ジアミン、4−(1,1−ジメチルエチル)−1,2−ベンゼンジアミン、パラフェニレンジアミン、オルトフェニレンジアミン、N−イソプロピル−1,3−プロパンジアミン、N−へキシルエチレンジアミン、5−イソプロピルアミノアミルアミン、n−ブチルエチレンジアミン、N−ターシャリーブチルブタン−1,4−ジアミン、N−エチルヘキサン−1,6−ジアミン、n−イソブチルエタン−1,2−ジアミン、N−シクロへキシル−1,2−エタンジアミン、N1−メチルシクロヘキサン−1,4−ジアミン、N−メチルベンゼン−1,2−ジアミン、N−フェニルエチレンジアミン、n−エチルベンゼン−1,2−ジアミン、N1−メチルベンゼン−1,3−ジアミン、4−アミノ−N−メチルアニリン、2−アミノジフェニルアミン、4−アミノジフェニルアミン、1−N,4−ジメチルベンゼン−1,2−ジアミン、N1,5−ジメチルベンゼン−1,2−ジアミン、N−イソプロピル−ベンゼン−1,2−ジアミン、N−(3−アミノフェニル)−N−フェニルアミン、N,N’−ジメチルトリメチレンジアミン、N,N’−ジエチルブチレンジアミン、N,N’−ジイソプロピル−2,3−ブタン−ジアミン、N,N’−ジエチル−2−ブテン−1,4−ジアミン、N,N’−ジイソプロピルエチレンジアミン、N−プロピル−N’−イソプロピルエチレンジアミン、N,N’−ジメチルブタン−1,4−ジアミン、N,N’−ジエチル−1,3−プロパンジアミン、N,N’−ジエチルエチレンジアミン、(1R,2R)−1−N,2−N−ジメチルシクロヘキサン−1,2−ジアミン、N,N’−ジメチル−1,2−シクロヘキサンジアミン、1−N,4−N−ジメチルシクロヘキサン−1,4−ジアミン、1,4−ベンゼンジアミン、1,2,4−トリアミノベンゼン、2,4,5−トリアミノトルエン、2,4,6−トリアミノトルエン、2,3,4−トリアミノトルエン、3,5,6−トリアミノトルエン、3−N−メチルベンゼン−1,2,3−トリアミン、2−N−メチルベンゼン−1,2,3−トリアミン、4−N−メチルベンゼン−1,2,4−トリアミン、1−N−メチルベンゼン−1,2,4−トリアミン、3−N−メチルベンゼン−1,3,5−トリアミン、1−N’,1−N”−ジエチルプロパン−1,1,1−トリアミン、4−(3,4−ジアミノフェニル)ベンゼン−1,2−ジアミン、1−N,1−N,2−N,2−N,3−N,3−N,4−N,4−N−オクタメチルブタン−1,2,3,4−テトラアミン、4−[3−アミノ−4−(メチルアミノ)フェニル]ベンゼン−1,2−ジアミンなどが挙げられる。
金属TiまたはZrを含む化合物としては、テトラメトキシチタニウム、テトラエトキシチタニウム、テトラプロポキシチタニウム、テトライソプロポキシチタニウム、テトラブトキシチタニウム、テトライソブトキシチタニウム、テトラメトキシジルコニウム、テトラエトキシジルコニウム、テトラプロポキシジルコニウム、テトライソプロポキシジルコニウム、テトラブトキシジルコニウム、テトライソブトキシジルコニウム、チタンアセチルアセトネート、チタンテトラアセチルアセトネート、チタンエチルアセトアセテート、チタンジエタノールアミネート、チタントリエタノールアミネート、チタンアミノエチルアミノエタノレート、ジルコニウムアセチルアセトネート、ジルコニウムテトラアセチルアセトネート、ジルコニウムエチルアセトアセテート、ジルコニウムジエタノールアミネート、ジルコニウムトリエタノールアミネート、ジルコニウムアミノエチルアミノエタノレートなどが挙げられる。かような金属TiまたはZrを含む化合物は、シェル層に含まれる架橋剤と反応しうる官能基は、水酸基である。
樹脂粒子中の架橋剤の含有量は、カチオン性樹脂を構成する架橋剤と反応する官能基を有する重合性単量体に対して、0.01〜150質量%であることが好ましく、0.1〜100質量%であることがより好ましく、1〜80質量%であることがより好ましい。
また、架橋剤の含有量は、コア層を形成する樹脂および架橋剤の全量に対して、20〜95質量%であることが好ましい。
[中間層]
中間層は、カチオン性樹脂と、架橋剤と、に不活性である樹脂(以下、単に不活性樹脂とも称する)を含む。中間層における不活性樹脂の含有量は特に限定されるものではないが、80質量%以上であることが好ましく(上限100質量%)、90質量%以上であることがより好ましく、さらに好ましくは100質量%である。
(カチオン性樹脂および架橋剤に不活性である樹脂)
シェル層に含まれるカチオン性樹脂に不活性であるとは、カチオン性樹脂中に含まれる官能基と反応しないことを指す。また、コア層に含まれる架橋剤と不活性であるとは、架橋剤の架橋反応に寄与し得る基と反応する官能基を樹脂内に含まないことを指し、具体的には、不活性樹脂が、水酸基、カルボキシル基、アミノ基、エポキシ基、シアノ基、シリル基、およびシラネート基を含まないことが好ましい。
カチオン性樹脂および架橋剤に不活性である樹脂としては、特に限定されるものではないが、以下のビニル系重合性単量体を含む、より好ましくは下記のビニル系重合性単量体からなる樹脂であることが好ましい。
以下に、ビニル系重合性単量体の具体例を示す。
(1)スチレンあるいはスチレン誘導体
スチレン、o−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、α−メチルスチレン、p−フェニルスチレン、p−エチルスチレン、2,4−ジメチルスチレン、p−tert−ブチルスチレン、p−n−ヘキシルスチレン、p−n−オクチルスチレン、p−n−ノニルスチレン、p−n−デシルスチレン、p−n−ドデシルスチレン等が挙げられる。
(2)メタクリル酸エステル誘導体
メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n−ブチル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸t−ブチル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸n−オクチル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸ジエチルアミノエチル、メタクリル酸ジメチルアミノエチル等が挙げられる。
(3)アクリル酸エステル誘導体
アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸t−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸n−オクチル、アクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸ステアリル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸フェニル等が挙げられる。
(4)オレフィン類
エチレン、プロピレン、イソブチレン等が挙げられる。
(5)ビニルエステル類
プロピオン酸ビニル、酢酸ビニル、ベンゾエ酸ビニル等が挙げられる。
(6)ビニルエーテル類
ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル等が挙げられる。
(7)ビニルケトン類
ビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン、ビニルヘキシルケトン等が挙げられる。
(8)N−ビニル化合物類
N−ビニルカルバゾール、N−ビニルインドール等が挙げられる。
(9)その他
ビニルナフタレン、ビニルピリジン等のビニル化合物類等が挙げられる。
[溶媒]
プレコート剤は溶媒を含む。溶媒としては水を含むことが好ましい。水の含有量は、溶媒中、50〜100質量%であることが好ましく、55〜70質量%であることがより好ましい。
また、水の他に、吐出性向上やインク物性の調整などの目的で、溶媒は水溶性有機溶媒を含んでいることが好ましい。好適には、溶媒は、水および水溶性有機溶媒からなる。水溶性有機溶媒とは、水に任意の割合で均一に混和できる有機溶媒を指す。ここで、水溶性有機溶媒の種類には特に制限はなく、例えば、グリセリン、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、テトラプロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、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、テトラエチレングリコール、ポリエチレングリコール、デカグリセリル、1,4−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,2,6−ヘキサントリオール、2−ピロリジノン、ジメチルイミダゾリジノン、エチレングリコールモノブチルエーテル、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、ジエチレングリコールモノプロピルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、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エチルエーテル、トリエチレングリコールモノプロピルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、テトラエチレングリコールモノメチルエーテル、テトラ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ブチルエーテル、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、ジプロピレングリコールモノプロピルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、トリプロピレングリコールモノエチルエーテル、トリプロピレングリコールモノプロピルエーテル、トリプロピレングリコールモノブチルエーテル、テトラプロピ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ジエチルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、トリエチレングリコールジエチルエーテル、トリエチレングリコールジブチルエーテル、ジプロピレングリコールジブチルエーテル、トリプロピレングリコールジブチルエーテル、3−メチル−2,4−ペンタンジオール、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセタート、1,2−ヘキサンジオール、1,2−ペンタンジオール、1,2−ブタンジオールなどを挙げることができる。水溶性有機溶媒は1種単独であっても2種以上併用してもよい。
[その他の添加剤]
プレコート剤には、上記で説明した以外に、必要に応じて、その他の添加剤を含んでいてもよい。その他の添加剤としては、無機充填剤が挙げられる。無機充填剤としては、合成シリカ、アルミナ、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸亜鉛、酸化マグネシウム、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、硫酸バリウム、サチンホワイト、リトポン、カオリン、珪酸アルミニウム、珪酸マグネシウム、水酸化アルミニウム、クレー、焼成クレー、ケイソウ土、合成ゼオライト、スメクタイト、層状無機高分子等が挙げられる。インク吸収性、発色性等から無機充填剤としては合成シリカが好ましく、非晶質合成シリカがより好ましい。
また、その他の添加剤としては、出射安定性、プリントヘッドやインク包装容器適合性、保存安定性、画像保存性、その他の諸性能向上の目的に応じて、例えば、界面活性剤、滑剤、消泡剤、ゲル化剤、増粘剤、比抵抗調整剤、皮膜形成剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、退色防止剤、防ばい剤、防錆剤等を適宜選択して用いることができる。
[プレコート剤の製造方法]
第1実施形態のプレコート剤の製造方法は特に限定されるものではない。好適な一例を挙げると、樹脂粒子を重合法により製造し、水系媒体の分散体とした後、水溶性有機溶媒を添加することが好ましい。樹脂粒子の重合法としては、具体的には、小粒径の多層樹脂粒子が得られることから、水系媒体中に重合性単量体を添加して重合を行う、懸濁重合や乳化重合が好ましく、架橋剤が安定的にコア層内に留まることができ、長期保管後であっても密着性が維持されやすいことから、より好ましくは、いずれかの重合工程を乳化重合法で製造することが好ましく、コア層、中間層およびシェル層を乳化重合法により製造することがさらに好ましい。
樹脂粒子の製造方法は、好適には、第1の重合性単量体および架橋剤を水系媒体に添加して第1の重合性単量体を重合することによって架橋剤を含有する樹脂粒子分散液を調製する工程(A)と、該樹脂粒子分散液中に第2の重合性単量体を添加して第2の重合性単量体を重合することによって樹脂粒子分散液を調製する工程(B)と、該樹脂粒子分散液中に第3の重合性単量体を添加して第3の重合性単量体を重合することによって樹脂粒子分散液を調製する工程(C)と、を含む。第1の重合性単量体の重合により、コア層を構成する樹脂が形成され、第2の重合性単量体の重合により中間層を構成する不活性樹脂が形成され、第3の重合性単量体(単量体成分)の重合によりシェル層を構成するカチオン性樹脂が形成される。
以下、樹脂粒子がコア層−中間層−シェル層の3層から構成される樹脂粒子の製造方法(3段階の重合工程)について説明する。
1.第1段階の重合(工程(A))
第1段階の重合によってコア層が形成される。
この際用いられる第1の重合性単量体としては、上記コア層の欄に記載したビニル系重合性単量体を用いることができる。
単量体の水系媒体への混合や重合の際には、単量体の分散を良好なものとし、重合が円滑に進行するよう、機械的エネルギーを用いて撹拌しながら行うことが好ましい。かような機械的エネルギーを付与する機器としては、ホモジナイザー、低速せん断式分散機、高速せん断式分散機、摩擦式分散機、高圧ジェット式分散機、超音波分散機、高圧衝撃式分散機、アルティマイザーなどの分散機が挙げられる。
重合性単量体の重合は、常圧、減圧、加圧のいずれでも行うことができるが、好ましくは常圧(又はその近傍、通常±10mmHg)で行われる。また、重合工程における重合温度は、特に限定されず、重合性単量体の重合が進行する範囲において適宜選択することができる。重合温度としては、例えば、50℃以上150℃以下であることが好ましく、60℃以上130℃以下であることがより好ましい。さらに、重合時間も重合性単量体の重合が進行する範囲において適宜選択することができ、例えば、0.5〜5時間であることが好ましく、0.5〜3時間であることがより好ましい。
重合性単量体および重合開始剤の水系媒体への添加順序は特に限定されるものではなく、(1)重合開始剤を水系媒体に添加した後、重合性単量体(混合物)を添加する方法、(2)重合性単量体(混合物)を水系媒体に添加した後、重合開始剤を添加する方法のどちらであってもよい。第1段階の重合においては、重合性単量体(混合物)および架橋剤を水系媒体に添加した後、重合開始剤を添加する方法が好ましい。架橋剤の分散性を良好にするために、架橋剤および第1の重合性単量体の混合物を水系媒体に添加した後、機械的エネルギーを付与して撹拌することが好ましく、ホモジナイザー、低速せん断式分散機、高速せん断式分散機、摩擦式分散機、高圧ジェット式分散機、超音波分散機、高圧衝撃式分散機、アルティマイザーなどの分散機を用いることが好ましい。分散機としては市販品を用いることもでき、例えば、「クレアミックス(CLEARMIX)」(エム・テクニック(株)製)を用いることができる。乳化重合の際には、界面活性剤を用いて第1の重合性単量体および架橋剤を乳化・分散させることが好ましい。
(水系媒体)
「水系媒体」とは、少なくとも水が50質量%以上(上限100質量%)含有されたものをいい、好ましくは80質量%以上、より好ましくは90質量%以上である。水以外の成分としては、水に溶解する有機溶剤を挙げることができ、例えばメタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、アセトン、メチルエチルケトン、ジメチルホルムアミド、メチルセルソルブ、テトラヒドロフランなどが挙げられる。好ましくは、水系媒体として水のみを使用する。
水系媒体の使用量は、重合性単量体100質量部に対して、200〜3500質量部であることが好ましい。水系媒体の使用量を上記の範囲とすることで、水系媒体中において油相液を所望の粒径に乳化分散させることができる。
(界面活性剤)
乳化重合法による重合では、通常界面活性剤が用いられる。
界面活性剤としては、特に限定されるものではないが、例えば、以下に示すイオン性界面活性剤が好ましいものとして使用できる。イオン性界面活性剤には、スルホン酸塩、硫酸エステル塩、脂肪酸塩等がある。
スルホン酸塩には、例えば、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、アリールアルキルポリエーテルスルホン酸ナトリウム、3,3−ジスルホンジフェニル尿素−4,4−ジアゾ−ビス−アミノ−8−ナフトール−6−スルホン酸ナトリウム、2,2,5,5−テトラメチル−トリフェニルメタン−4,4−ジアゾ−ビス−β−ナフトール−6−スルホン酸ナトリウム等がある。
硫酸エステル塩には、例えば、ドデシル硫酸ナトリウム、ラウリル硫酸ナトリウム、テトラデシル硫酸ナトリウム、ペンタデシル硫酸ナトリウム、オクチル硫酸ナトリウム等があり、脂肪酸塩には、オレイン酸ナトリウム、ラウリン酸ナトリウム、カプリン酸ナトリウム、カプリル酸ナトリウム、カプロン酸ナトリウム、ステアリン酸カリウム、オレイン酸カルシウム、ポリオキシエチレン−2−ドデシルエーテル硫酸ナトリウム等がある。
界面活性剤としては、ノニオン性界面活性剤を使用することも可能で、具体的には、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイドとポリエチレンオキサイドの組み合わせ、ポリエチレングリコールと高級脂肪酸とのエステル、アルキルフェノールポリエチレンオキサイド、高級脂肪酸とポリエチレングリコールのエステル、高級脂肪酸とポリプロピレンオキサイドのエステル、ソルビタンエステル等がある。
これらの界面活性剤は1種単独で用いてもよいし、2種以上併用してもよい。
(分散安定剤)
重合の際には、分散した重合性単量体の液滴の凝集を防ぐために、分散安定剤が添加されてもよい。
分散安定剤としては、例えば、リン酸三カルシウム、リン酸マグネシウム、リン酸亜鉛、リン酸アルミニウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、メタケイ酸カルシウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、ベントナイト、シリカ、アルミナ等のものがある。また、ポリビニルアルコール、ゼラチン、メチルセルロース、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、エチレンオキサイド付加物、高級アルコール硫酸ナトリウム等、一般に界面活性剤として使用されるものも分散安定剤として使用できる。
また、分散安定性の向上のための樹脂粒子としては、粒径が0.5〜3μmのものが好ましく、具体的には、ポリメタクリル酸メチル樹脂粒子、ポリスチレン樹脂粒子、ポリスチレン−アクリロニトリル樹脂粒子などが挙げられる。
(連鎖移動剤)
重合の際には、樹脂の分子量調整のために、公知の連鎖移動剤を用いることもできる。具体的には、オクチルメルカプタン、ドデシルメルカプタン、tert−ドデシルメルカプタン、n−オクチル−3−メルカプトプロピオン酸エステル、ターピノーレン、四臭化炭素、α−メチルスチレンダイマー等がある。
(重合開始剤)
重合工程においては、ラジカル重合開始剤の存在下で重合を行うことが好ましい。
重合性単量体を重合する際に用いられる重合開始剤としては、特に限定されるものではなく、公知の重合開始剤を使用することができる。乳化重合法で樹脂粒子を形成する場合は水溶性ラジカル重合開始剤が使用可能である。水溶性ラジカル重合開始剤としては、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム等の過硫酸塩、アゾビスアミノジプロパン酢酸塩、アゾビスシアノ吉草酸及びその塩、過酸化水素等がある。本実施形態では、乳化重合法を好適に使用するため、過硫酸カリウム(KPS)がより好ましい。
重合開始剤の添加量は、重合が進行するように適宜設定されるが、重合時の重合性単量体100質量部に対して、0.1〜20質量部であることが好ましい。
重合を懸濁重合で行う場合には、重合開始剤として、2,2’−アゾビス(イソブチロニトリル)、2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)、2,2’−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)などのアゾ系重合開始剤を用いることができる。
上記のようにして第1段階の重合により、(単層の)第1の樹脂粒子分散液が調製される。
得られた樹脂粒子の体積平均粒径は50〜300nmであることが好ましく、60〜200nmであることがより好ましい。
2.第2段階の重合(工程(B))
次いで、第2段階の重合を行う。第2段階の重合によってコア層の外に第2層目である中間層が形成される。
この際用いられる第2の重合性単量体としては、上記中間層の欄に記載したビニル系重合性単量体を用いることができる。また、第1段階の重合で用いられた第1の重合性単量体と、第2の重合性単量体とは、同一の種類であっても異なる種類であってもよいが、融着時の相溶性や生産性の観点からは同一の種類であることが好ましい。また、用いられる重合開始剤、界面活性剤、連鎖移動剤等も第1段階の重合と同一であってもよいし、異なるものであってもよい。
第2段階の重合においても、第1の樹脂粒子分散液への第2の重合性単量体、および重合開始剤の添加順序は特に限定されるものではなく、(1)重合開始剤を第1の樹脂粒子分散液へ添加した後、第2の重合性単量体を添加する方法、(2)第2の重合性単量体を第1の樹脂粒子分散液へ添加した後、重合開始剤を添加する方法のどちらであってもよい。第2段階の重合において、簡便性の観点から、重合開始剤を第1の樹脂粒子分散液へ添加した後、重合性単量体(混合物)を添加する方法が好ましく、重合性単量体(混合物)を滴下しながら添加することがより好ましい。
また、好適な重合条件や、重合の際に用いられる化合物(重合開始剤、界面活性剤、連鎖移動剤等)は、第1段階の重合と同様である。
上記のようにして第2段階の重合により、2層の樹脂粒子分散液が調製される。
得られた樹脂粒子の体積平均粒径は50〜400nmであることが好ましく、80〜250nmであることがより好ましい。
3.第3段階の重合(工程(C))
次いで、第3段階の重合を行う。第3段階の重合によって中間層の外に第3層目であるシェル層が形成される。
この際用いられる第3の重合性単量体としては、上記シェル層の欄に記載したカチオン性単量体、架橋剤と反応する官能基を有する重合性単量体および他の重合性単量体の単量体成分を用いることができる。また、第1段階の重合で用いられた第1の重合性単量体、第2段階の重合で用いられた第2の重合性単量体、および第3の重合性単量体中、他の重合性単量体は、同一の種類であっても異なる種類であってもよいが、塗膜形成時の相溶性や生産性の観点からは同一の種類であることが好ましい。また、用いられる重合開始剤、界面活性剤、連鎖移動剤等も第1段階または第2段階の重合と同一であってもよいし、異なるものであってもよい。
第3段階の重合においても、第2の樹脂粒子分散液への第3の重合性単量体、および重合開始剤の添加順序は特に限定されるものではなく、(1)重合開始剤を第2の樹脂粒子分散液へ添加した後、第3の重合性単量体を添加する方法、(2)第3の重合性単量体を第2の樹脂粒子分散液へ添加した後、重合開始剤を添加する方法のどちらであってもよい。第3段階の重合において、簡便性の観点から、重合開始剤を第2の樹脂粒子分散液へ添加した後、重合性単量体(混合物)を添加する方法が好ましく、重合性単量体(混合物)を滴下しながら添加することがより好ましい。
また、好適な重合条件や、重合の際に用いられる化合物(重合開始剤、界面活性剤、連鎖移動剤等)は、第1段階の重合と同様である。
上記のようにして第3段階の重合により、3層の樹脂粒子分散液が調製される。
上記においては、3層の樹脂粒子について製造方法を説明したが、各層との間、さらに最内層および最外層に他の層を設ける場合には、上記重合工程をさらに行うことによって所望の層構成とすることができる。
[インク]
第1実施形態のプレコート剤は、インクジェット方式により画像を形成するインクを受容するプレコート層を形成するために用いられる。
インクジェット方式により画像を形成するインクとしては、アニオン性インクまたはカチオン性インクのいずれであってもよい。密着性および耐擦性の観点からはアニオン性インクであることが好ましい。アニオン性インクとは、アニオン性基含有の着色剤、アニオン性基含有化合物で内包された着色剤、アニオン性界面活性剤で分散した着色剤、およびアニオン性定着樹脂の少なくともいずれか一つ含有するインクを指す。ここで、アニオン性基としてはカルボキシル基、スルホン基、リン酸基などが挙げられる。
アニオン性基含有の着色剤としては以下のものが挙げられる。イエローまたはオレンジ用の着色剤としてはC.I.ピグメントイエロー62、C.I.ピグメントイエロー100、C.I.ピグメントイエロー104、C.I.ピグメントイエロー151、C.I.ピグメントイエロー168、C.I.ピグメントイエロー183、C.I.ピグメントイエロー191、C.I.ソルベントイエロー13、C.I.ソルベントイエロー19、C.I.ソルベントイエロー21、C.I.ソルベントイエロー57、C.I.ソルベントイエロー65、C.I.ソルベントイエロー82、C.I.ピグメントオレンジ18、C.I.ピグメントオレンジ19、C.I.ソルベントオレンジ6、C.I.ソルベントオレンジ49、C.I.ソルベントオレンジ56;マゼンタまたはレッド用の顔料としては、C.I.ピグメントレッド2、C.I.ピグメントレッド3、C.I.ピグメントレッド5、C.I.ピグメントレッド6、C.I.ピグメントレッド7、C.I.ピグメントレッド15、C.I.ピグメントレッド48:4、C.I.ピグメントレッド49:2、C.I.ピグメントレッド52:2、C.I.ピグメントレッド53、C.I.ピグメントレッド53:1、C.I.ピグメントレッド57:1、C.I.ピグメントレッド193、C.I.ピグメントレッド274、C.I.ピグメントレッド632、C.I.ソルベントレッド212、C.I.ソルベントレッド141;ブルーまたはグリーン用の着色剤としては、C.I.ピグメントブルー19、C.I.ピグメントブルー24、C.I.ピグメントブルー29、C.I.ピグメントブルー57、C.I.ピグメントブルー61、C.I.ピグメントブルー63、C.I.ピグメントブルー78、C.I.アシッドブルー249、C.I.ソルベントブルー38、C.I.ソルベントブルー49、C.I.ソルベントブルー50、C.I.ソルベントブルー70、C.I.ソルベントブルー74、C.I.ソルベントブルー129、C.I.アシッドグリーン1、C.I.アシッドグリーン12、C.I.ソルベントグリーン7、C.I.ソルベントグリーン13、C.I.ソルベントグリーン15;ブラック用の着色剤としてはC.I.アシッドブラック1、C.I.アシッドブラック3、C.I.アシッドブラック17、C.I.アシッドブラック20、C.I.アシッドブラック35、C.I.ソルベントブラック46、C.I.アシッドブラック52、C.I.アシッドブラック54、C.I.アシッドブラック94、C.I.アシッドブラック124、C.I.アシッドブラック172、C.I.アシッドブラック194、C.I.アシッドブラック210、C.I.アシッドブラック234;などが挙げられる。
アニオン性界面活性剤としてはオクタン酸ナトリウム、デカン酸ナトリウム、ラウリン酸ナトリウム、ミリスチン酸ナトリウム、パルミチン酸ナトリウム、ステアリン酸ナトリウム、カプリン酸カリウム、ラウリン酸カリウム、ミスチリン酸カリウム、ラウリル硫酸ナトリウム、ミリスチル硫酸ナトリウム、ステアリル硫酸ナトリウム、ラウレス硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレンアルキルフェノールスルホン酸ナトリウム、1−ヘキサンスルホン酸ナトリウム、1−オクタンスルホン酸ナトリウム、1−デカンスルホン酸ナトリウム、1−ドデカンスルホン酸ナトリウム、ペルフルオロブタンスルホン酸、トルエンスルホン酸ナトリウム、クメンスルホン酸ナトリウム、オクチルベンゼンスルホン酸ナトリウム、テトラデセンスルホン酸ナトリウム、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ペルフルオロノナン酸、N−ラウロイルサルコシンナトリウム、ココイルグルタミン酸ナトリウム、2−スルホテトラデカン酸 1−メチルエステル ナトリウム塩、2−スルホヘキサデカン酸 1−メチルエステル ナトリウム塩、ラウリルリン酸ナトリウム、ラウリルリン酸カリウムなどが挙げられる。
着色剤を内包するアニオン性化合物やアニオン性定着樹脂はアニオン性基を含有する重合性単量体によって構成される。アニオン性基を含有する重合性単量体としては2−プロペン酸(アクリル酸)、2−ブテン酸、2−ペンテン酸、2−ヘキセン酸、2−へプタン酸、2−オクテン酸、3−エトキシ−2−プロペン酸、3−ヒドロキシプロピル−2−プロペノエート、メタクリル酸、トランス−2−ブテン酸、2−メチル−2−プロペン酸(メタクリル酸)、2−メチル−2−ブテン酸、2−メチルー2−ペンテン酸、2−メチル−2−ヘキセン酸、2−メチリデンブタン酸、2−メチリデンペンタン酸、2−メチリデンヘキサン酸、3−エトキシ−2−プロペン酸、3−メチル−2−ブテン酸、2,3−ジメチル−2−ブテン酸、4−メチル−2−ペンテン酸、4−メチル−2−メチリデンペンタン酸、2−メチリデンペンタン酸、2−フェニル−2−プロペン酸、3−フェニル−2−プロペン酸などが挙げられる。
カチオン性インクとしては、カチオン性自己分散型顔料インクやカチオン性を有する樹脂分散型顔料インクが挙げられる。
カチオン性自己分散型顔料とは、顔料粒子表面に、少なくとも1種のカチオン性の親水性基が、直接若しくは他の原子団を介して結合されているものであり、例えば、下記に挙げる第4級アンモニウム基から選ばれる少なくとも1つを結合したものが挙げられる。
上記式中、Rは炭素原子数1〜12の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基、置換若しくは未置換のフェニル基、又は置換若しくは未置換のナフチル基を表す。尚、上記のカチオン性基には、カウンターイオンとして、例えば、NO やCHCOOが存在する。
次に、カチオン性を有する樹脂分散型顔料インクにおけるカチオン性を有する樹脂としては、ビニルモノマーの重合によって得られるものであって、得られる重合体の少なくとも一部がカチオン性を有するものであればよい。カチオン性の部分を構成するためのカチオン性単量体としては、シェル層の欄に記載したカチオン性単量体を挙げることができる。
本実施形態においては、インクは水系インクであることが好ましい。水系インクは、着色剤および溶媒を含む。この際、溶媒が水を含む。着色剤としては、上記アニオン性基含有の着色剤、カチオン性自己分散型顔料の他、公知の着色剤を用いることができる。また、水系インクとしては、例えば、着色剤を含有する樹脂粒子が水系溶媒に分散されてなる形態を用いることができる。この際、用いられる樹脂を構成する単量体としては特に限定されるものではないが、上記ビニル系重合性単量体が挙げられる。また、ビニル系重合性単量体と併用して上記アニオン性基を含有する重合性単量体や、カチオン性単量体を用いることができる。着色剤を含有する樹脂粒子は、乳化重合法などを用いて製造することができる。具体的には、上記樹脂粒子の製造方法に記載の方法を用いて適宜製造することができる。水系インクの溶媒としては、水の他、プレコート剤と同様に水溶性有機溶媒を含んでいてもよい。水溶性有機溶媒の具体例は上述したとおりである。水の含有量は、溶媒中、50〜100質量%であることが好ましく、55〜70質量%であることがより好ましい。水系インクはその他公知の添加剤を含んでいてもよい。
[画像形成方法]
本発明の他の実施形態は、インクジェット方式により記録媒体に第1実施形態のプレコート剤を用いてプレコート層を形成する工程と、記録媒体のプレコート層形成面にインクを塗布して画像を形成する工程と、を有する画像形成方法である(第2実施形態)。
プレコート層の形成は、具体的には、インクジェットヘッドよりプレコート剤を吐出し、記録媒体100に着弾して、プレコート層200を形成する(図2(a)、(b)参照)。プレコート層200は、画像を形成する部分にのみ配置してもよいし、ベタ画像であってもよい。インクジェット方式によりプレコート層200を形成することで、インク受理層としてのプレコート層200の役割がより効果的に発揮されやすい。
記録媒体100としては、具体的には、例えば、印刷用紙;非吸収性記録媒体などが挙げられる。
第2実施形態においては、インク吸収能を持たない、またはインク吸収能がほとんどない非吸収性記録媒体を用いることができる。かような非吸収性記録媒体に対しても、第1実施形態のプレコート剤は高い密着性を発揮することができる。また、非吸収性記録媒体として、軟包装に用いられる各種非吸収性のプラスチックおよびそのフィルムも好ましい。各種プラスチックフィルムとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム、延伸ポリスチレン(OPS)フィルム、無延伸ポリプロピレン(CPP)フィルム、延伸ポリプロピレン(OPP)フィルム、ナイロン(NY)フィルム、延伸ナイロン(ONY)フィルム、ポリ塩化ビニル(PVC)フィルム、ポリエチレン(PE)フィルム、トリアセチルセルロース(TAC)フィルム等を挙げることができる。その他のプラスチックとしては、ポリカーボネート、アクリル樹脂、ABS、ポリアセタール、ポリビニルアルコール(PVA)、ゴム類などが挙げられる。また、記録媒体として、金属類や、ガラス類にも適用可能である。第1実施形態のプレコート剤によって形成されたプレコート層は架橋構造を有するため、熱水、高温に対する耐久性が高い。このため、特に熱でシュリンク可能な、PETフィルム、OPSフィルム、OPPフィルム、ONyフィルム、PVCフィルムへ画像を形成する場合に第1実施形態のプレコート剤の構成は、有効となる。
第2実施形態の画像形成方法においては、第1実施形態のプレコート剤を装填したプリンター等により、デジタル信号に基づきインクジェットヘッドよりプレコート剤を液滴として吐出させることで、プレコート層200の形成を行い、次いで、デジタル信号に基づきインクジェットヘッドよりインクを液滴として、記録媒体100のプレコート層200形成面に向けて吐出させることで、画像300の形成を行うことが好ましい(図2(c)参照)。
記録媒体に付着させたインクを素早く確実に乾燥させるため、記録媒体100の表面温度を高めてインクジェット印刷を行ってもよい。
インクジェットヘッドは、オンデマンド方式でもコンティニュアス方式でも構わない。また、吐出方式としては、機械的加圧パルス方式(ピエゾ式など)が好ましい。インクジェットヘッドは多ノズルを配置し、駆動周波数10kHz以上で駆動しながら、画像を形成することが好ましい。高精細な画像を得るためにインクジェットヘッドのノズル径が10〜50μmであることが好ましい。粒状性の観点から50μm以下であることが好ましく、液滴体積が小さくなりすぎず気流の影響を受けない観点から10μm以上であることが好ましい。駆動周波数は、10kHz以上で駆動することがインクジェット液滴の大きさを小さくしてより高解像度の画像を形成する観点から好ましく、13〜25kHzで駆動することがより好ましい。
プレコート剤を記録媒体上に印刷した後に、プレコート剤が形成された記録媒体を乾燥することが好ましい。乾燥条件としては、特に限定されるものではないが、乾燥温度としては20〜100℃であることが好ましい。また、乾燥時間としては、数秒〜30分行われることが好ましい。また、好ましい乾燥方法としては、空気対流方式、加熱ロール直付け方式、照射方式等が挙げられる。また、プレコート剤を記録媒体上に印刷した後に、加圧してプレコート層を形成させてもよい。加圧の方法としては、加熱ローラで圧着する方法や、加熱した板状部材でプレスする方法などで行うことなどが挙げられる。加熱や加圧によって中間層が変形するなどの影響を受け、コア層に含まれる架橋剤が放出されてシェル樹脂に接触する。これによって、樹脂が架橋し得る状態となり、特に塗布後のプレコート層を加熱することによって架橋が進行し、プレコート層の基材への密着性が高まる。
インクジェット方式によりインクを塗布して画像を形成する方法は、従来公知の方法により形成することができる。この際の、印刷方式としては、シングルパス型、スキャン型のどちらでもよい。シングルパス型のインクジェット記録方法とは、記録媒体が一つのインクジェットヘッドユニットの下を通過した際に、一度の通過で、画素を形成するための全てのドットが吐出されるインクジェット記録方式である。シングルパス型の画像形成方法を達成する手段として、ラインヘッド型のインクジェットヘッドを使用することが好ましい。ラインヘッド型のインクジェットヘッドとは、印刷範囲の幅以上の長さを持つインクジェットヘッドのことを指す。ラインヘッド型のインクジェットヘッドとしては、一つのヘッドで印刷範囲の幅以上であっても良いし、特開2007−320278号公報に開示のように複数のヘッドを組み合わせて印刷範囲の幅を超えるよう構成してもよい。なお、インクで画像形成した後のプレコート層に加熱や加圧を行うことで、プレコート剤に含まれる樹脂粒子の中間層に影響を与えて、コア層の架橋剤を放出させ、架橋を進めることで、基材や印刷層との密着性を高めるようにしてもよい。
本発明の効果を、以下の実施例および比較例を用いて説明する。実施例において「部」あるいは「%」の表示を用いる場合があるが、特に断りがない限り、「質量部」あるいは「質量%」を表す。また、特記しない限り、各操作は、室温(25℃)で行われる。
<測定方法>
(樹脂粒子の体積平均粒径)
樹脂粒子の体積平均粒子径は、レーザー回析式粒度分布測定装置(マイクロトラック社製、UPA−150)で測定した。
<実施例1>
〔プレコート剤1の作製〕
(1)樹脂粒子1Hの作製
撹拌装置を取り付けたフラスコ内に、
スチレン 75質量部
n−ブチルアクリレート 34質量部
ヘキサメチレンジイソシアネート 120質量部
を添加し、90℃に加熱して、上記の化合物が混合されてなる混合液〔a1〕を調製した。一方、撹拌装置、温度センサ、冷却管、窒素導入装置を取り付けた反応容器に、ドデシル硫酸ナトリウム1.6質量部をイオン交換水2,700質量部に溶解させた界面活性剤溶液を作製し、これを98℃に加熱し、この界面活性剤溶液に混合液〔a1〕を投入した。更に、循環経路を有する機械式分散装置「クレアミックス(CLEARMIX)」(エム・テクニック(株)製)により2時間混合分散を行って分散液(乳化液)を調製した。
次いで、この乳化液に、過硫酸カリウム(KPS)5.1質量部をイオン交換水240質量部に溶解させた開始剤溶液とイオン交換水750質量部を添加し、この反応系を98℃で2時間撹拌することにより重合を行い、架橋剤を含有する樹脂粒子1Hが分散されてなる樹脂粒子分散液〔1H〕を作製した。樹脂粒子分散液〔1H〕を構成する粒子の体積平均粒径は145nmであった。なお、樹脂粒子1Hを構成するバインダー樹脂のガラス転移温度は、上述したフォックス式により31.6℃となる。
(2)樹脂粒子1HMの作製
前記の樹脂粒子分散液〔1H〕に、過硫酸カリウム(KPS)7.4質量部をイオン交換水200質量部に溶解させた開始剤溶液を添加して、温度を80℃に調整した後、
スチレン 75質量部
n−ブチルアクリレート 30質量部
n−オクチル−3−メルカプトプロピオン酸エステル 4質量部
が混合されてなる混合液〔a2〕を1時間かけて滴下し、この滴下終了後、80℃に維持したままで2時間にわたって加熱、撹拌して重合を行い、その後、反応系を28℃に冷却して、樹脂粒子1Hの表面に樹脂が被覆された複合構造を有する樹脂粒子1HMが分散されてなる樹脂粒子分散液〔1HM〕を調製した。樹脂粒子分散液〔1HM〕を構成する粒子の体積平均粒径は165nmであった。なお、樹脂粒子1Hの表面を覆うバインダー樹脂のガラス転移温度は、上述したフォックス式により36.4℃となる。
(3)樹脂粒子1HMLの作製
前記の樹脂粒子分散液〔1HM〕に、過硫酸カリウム(KPS)7.4質量部をイオン交換水200質量部に溶解させた開始剤溶液を添加して、温度を80℃に調整した後、
スチレン 40質量部
n−ブチルアクリレート 10質量部
2−ヒドロキシエチルメタクリレート 193質量部
ジアリルジメチルアンモニウムクロリド 10質量部
n−オクチル−3−メルカプトプロピオン酸エステル 5.6質量部
が混合されてなる混合液を1時間かけて滴下し、この滴下終了後、80℃に維持したままで2時間にわたって加熱、撹拌して重合を行い、その後、反応系を28℃に冷却して、樹脂粒子1HMの表面に樹脂が被覆された複合構造を有する樹脂粒子1HMLが分散されてなる樹脂粒子分散液〔1HML〕を調製した。樹脂粒子分散液〔1HML〕を構成する粒子の体積平均粒径は200nmであった。なお、樹脂粒子1HMを覆うバインダー樹脂のガラス転移温度は、上述したフォックス式により53.1℃となる。
樹脂粒子分散液〔1HML〕をイオン交換水にて固形分10質量%に調整し、樹脂粒子分散液100質量部に対してエチレングリコールモノブチルエーテル20質量部、ヘキサンジオール20質量部を添加し、プレコート剤1を調製した。
<実施例2>
〔プレコート剤2の作製〕
(1)樹脂粒子2Hの作製
撹拌装置を取り付けたフラスコ内に、
スチレン 75質量部
n−ブチルアクリレート 34質量部
イソフタル酸 120質量部
を添加し、90℃に加熱して、上記の化合物が混合されてなる混合液〔b1〕を調製した。一方、撹拌装置、温度センサ、冷却管、窒素導入装置を取り付けた反応容器に、ドデシル硫酸ナトリウム1.6質量部をイオン交換水2,700質量部に溶解させた界面活性剤溶液を作製し、これを98℃に加熱し、この界面活性剤溶液に混合液〔b1〕を投入した。更に、循環経路を有する機械式分散装置「クレアミックス(CLEARMIX)」(エム・テクニック(株)製)により2時間混合分散を行って分散液(乳化液)を調製した。
次いで、この乳化液に、過硫酸カリウム(KPS)5.1質量部をイオン交換水240質量部に溶解させた開始剤溶液とイオン交換水750質量部を添加し、この反応系を98℃で2時間撹拌することにより重合を行い、架橋剤を含有する樹脂粒子2Hが分散されてなる樹脂粒子分散液〔2H〕を作製した。樹脂粒子分散液〔2H〕を構成する粒子の体積平均粒径は144nmであった。
(2)樹脂粒子2HMの作製
前記の樹脂粒子分散液〔2H〕に、過硫酸カリウム(KPS)7.4質量部をイオン交換水200質量部に溶解させた開始剤溶液を添加して、温度を80℃に調整した後、
スチレン 75質量部
n−ブチルアクリレート 30質量部
n−オクチル−3−メルカプトプロピオン酸エステル 4質量部
が混合されてなる混合液〔b2〕を1時間かけて滴下し、この滴下終了後、80℃に維持したままで2時間にわたって加熱、撹拌して重合を行い、その後、反応系を28℃に冷却して、樹脂粒子2Hの表面に樹脂が被覆された複合構造を有する樹脂粒子2HMが分散されてなる樹脂粒子分散液〔2HM〕を調製した。樹脂粒子分散液〔2HM〕を構成する粒子の体積平均粒径は165nmであった。
(3)樹脂粒子2HMLの作製
前記の樹脂粒子分散液〔2HM〕に、過硫酸カリウム(KPS)7.4質量部をイオン交換水200質量部に溶解させた開始剤溶液を添加して、温度を80℃に調整した後、
スチレン 40質量部
n−ブチルアクリレート 10質量部
グリシジルメタクリレート 193質量部
ジアリルジメチルアンモニウムクロリド 10質量部
n−オクチル−3−メルカプトプロピオン酸エステル 5.6質量部
が混合されてなる混合液を1時間かけて滴下し、この滴下終了後、80℃に維持したままで2時間にわたって加熱、撹拌して重合を行い、その後、反応系を28℃に冷却して、樹脂粒子2HMの表面に樹脂が被覆された複合構造を有する樹脂粒子2HMLが分散されてなる樹脂粒子分散液〔2HML〕を調製した。樹脂粒子分散液〔2HML〕を構成する粒子の体積平均粒径は200nmであった。
樹脂粒子分散液〔2HML〕をイオン交換水にて固形分10質量%に調整し、樹脂粒子分散液100質量部に対してエチレングリコールモノブチルエーテル20質量部、ヘキサンジオール20質量部を添加しプレコート剤2を調製した。
<実施例3>
〔プレコート剤3の作製〕
(1)樹脂粒子3Hの作製
撹拌装置を取り付けたフラスコ内に、
スチレン 75質量部
n−ブチルアクリレート 34質量部
ビスフェノールAジグリシジルエーテル 120質量部
を添加し、90℃に加熱して、上記の化合物が混合されてなる混合液〔c1〕を調製した。一方、撹拌装置、温度センサ、冷却管、窒素導入装置を取り付けた反応容器に、ドデシル硫酸ナトリウム1.6質量部をイオン交換水2,700質量部に溶解させた界面活性剤溶液を作製し、これを98℃に加熱し、この界面活性剤溶液に混合液〔c1〕を投入した。更に、循環経路を有する機械式分散装置「クレアミックス(CLEARMIX)」(エム・テクニック(株)製)により2時間混合分散を行って分散液(乳化液)を調製した。
次いで、この乳化液に、過硫酸カリウム(KPS)5.1質量部をイオン交換水240質量部に溶解させた開始剤溶液とイオン交換水750質量部を添加し、この反応系を98℃で2時間撹拌することにより重合を行い、架橋剤を含有する樹脂粒子3Hが分散されてなる樹脂粒子分散液〔3H〕を作製した。樹脂粒子分散液〔3H〕を構成する粒子の体積平均粒径は145nmであった。
(2)樹脂粒子3HMの作製
前記の樹脂粒子分散液〔3H〕に、過硫酸カリウム(KPS)7.4質量部をイオン交換水200質量部に溶解させた開始剤溶液を添加して、温度を80℃に調整した後、
スチレン 75質量部
n−ブチルアクリレート 30質量部
n−オクチル−3−メルカプトプロピオン酸エステル 4質量部
が混合されてなる混合液〔c2〕を1時間かけて滴下し、この滴下終了後、80℃に維持したままで2時間にわたって加熱、撹拌して重合を行い、その後、反応系を28℃に冷却して、樹脂粒子3Hの表面に樹脂が被覆された複合構造を有する樹脂粒子3HMが分散されてなる樹脂粒子分散液〔3HM〕を調製した。樹脂粒子分散液〔3HM〕を構成する粒子の体積平均粒径は165nmであった。
(3)樹脂粒子3HMLの作製
前記の樹脂粒子分散液〔3HM〕に、過硫酸カリウム(KPS)7.4質量部をイオン交換水200質量部に溶解させた開始剤溶液を添加して、温度を80℃に調整した後、
スチレン 40質量部
n−ブチルアクリレート 10質量部
4−ペンテン−1−アミン 193質量部
ジアリルジメチルアンモニウムクロリド 10質量部
n−オクチル−3−メルカプトプロピオン酸エステル 5.6質量部
が混合されてなる混合液を1時間かけて滴下し、この滴下終了後、80℃に維持したままで2時間にわたって加熱、撹拌して重合を行い、その後、反応系を28℃に冷却して、樹脂粒子3HMの表面に樹脂が被覆された複合構造を有する樹脂粒子3HMLが分散されてなる樹脂粒子分散液〔3HML〕を調製した。樹脂粒子分散液〔3HML〕を構成する粒子の体積平均粒径は200nmであった。
樹脂粒子分散液〔3HML〕をイオン交換水にて固形分10質量%に調整し、樹脂粒子分散液100質量部に対してエチレングリコールモノブチルエーテル20質量部、ヘキサンジオール20質量部を添加しプレコート剤3を調製した。
<実施例4>
〔プレコート剤4の作製〕
(1)樹脂粒子4Hの作製
撹拌装置を取り付けたフラスコ内に、
スチレン 9.5質量部
n−ブチルアクリレート 4.3質量部
ヘキサメチレンジイソシアネート 15.1質量部
を添加し、90℃に加熱して、上記の化合物が混合されてなる混合液〔d1〕を調製した。一方、撹拌装置、温度センサ、冷却管、窒素導入装置を取り付けた反応容器に、ドデシル硫酸ナトリウム1.6質量部をイオン交換水2,700質量部に溶解させた界面活性剤溶液を作製し、これを98℃に加熱し、この界面活性剤溶液に混合液〔d1〕を投入した。更に、循環経路を有する機械式分散装置「クレアミックス(CLEARMIX)」(エム・テクニック(株)製)により2時間混合分散を行って分散液(乳化液)を調製した。
次いで、この乳化液に、過硫酸カリウム(KPS)5.1質量部をイオン交換水240質量部に溶解させた開始剤溶液とイオン交換水750質量部を添加し、この反応系を98℃で2時間撹拌することにより重合を行い、架橋剤を含有する樹脂粒子4Hが分散されてなる樹脂粒子分散液〔4H〕を作製した。樹脂粒子分散液〔4H〕を構成する粒子の体積平均粒径は73nmであった。
(2)樹脂粒子4HMの作製
前記の樹脂粒子分散液〔4H〕に、過硫酸カリウム(KPS)7.4質量部をイオン交換水200質量部に溶解させた開始剤溶液を添加して、温度を80℃に調整した後、
スチレン 9.5質量部
n−ブチルアクリレート 3.8質量部
n−オクチル−3−メルカプトプロピオン酸エステル 0.5質量部
が混合されてなる混合液〔d2〕を1時間かけて滴下し、この滴下終了後、80℃に維持したままで2時間にわたって加熱、撹拌して重合を行い、その後、反応系を28℃に冷却して、樹脂粒子4Hの表面に樹脂が被覆された複合構造を有する樹脂粒子4HMが分散されてなる樹脂粒子分散液〔4HM〕を調製した。樹脂粒子分散液〔4HM〕を構成する粒子の体積平均粒径は83nmであった。
(3)樹脂粒子4HMLの作製
前記の樹脂粒子分散液〔4HM〕に、過硫酸カリウム(KPS)7.4質量部をイオン交換水200質量部に溶解させた開始剤溶液を添加して、温度を80℃に調整した後、
スチレン 5.0質量部
n−ブチルアクリレート 1.3質量部
2−ヒドロキシエチルメタクリレート 24.3質量部
ジアリルジメチルアンモニウムクロリド 1.3質量部
n−オクチル−3−メルカプトプロピオン酸エステル 0.7質量部
が混合されてなる混合液を1時間かけて滴下し、この滴下終了後、80℃に維持したままで2時間にわたって加熱、撹拌して重合を行い、その後、反応系を28℃に冷却して、樹脂粒子4HMの表面に樹脂が被覆された複合構造を有する樹脂粒子4HMLが分散されてなる樹脂粒子分散液〔4HML〕を調製した。樹脂粒子分散液〔4HML〕を構成する粒子の体積平均粒径は100nmであった。
樹脂粒子分散液〔4HML〕をイオン交換水にて固形分10質量%に調整し、樹脂粒子分散液100質量部に対してエチレングリコールモノブチルエーテル20質量部、ヘキサンジオール20質量部を添加しプレコート剤4を調製した。
<実施例5>
〔プレコート剤5の作製〕
(1)樹脂粒子5Hの作製
撹拌装置を取り付けたフラスコ内に、
スチレン 257質量部
n−ブチルアクリレート 117質量部
ヘキサメチレンジイソシアネート 412質量部
を添加し、90℃に加熱して、上記の化合物が混合されてなる混合液〔e1〕を調製した。一方、撹拌装置、温度センサ、冷却管、窒素導入装置を取り付けた反応容器に、ドデシル硫酸ナトリウム1.6質量部をイオン交換水2,700質量部に溶解させた界面活性剤溶液を作製し、これを98℃に加熱し、この界面活性剤溶液に混合液〔e1〕を投入した。更に、循環経路を有する機械式分散装置「クレアミックス(CLEARMIX)」(エム・テクニック(株)製)により2時間混合分散を行って分散液(乳化液)を調製した。
次いで、この乳化液に、過硫酸カリウム(KPS)5.1質量部をイオン交換水240質量部に溶解させた開始剤溶液とイオン交換水750質量部を添加し、この反応系を98℃で2時間撹拌することにより重合を行い、架橋剤を含有する樹脂粒子5Hが分散されてなる樹脂粒子分散液〔5H〕を作製した。樹脂粒子分散液〔5H〕を構成する粒子の体積平均粒径は219nmであった。
(2)樹脂粒子5HMの作製
前記の樹脂粒子分散液〔5H〕に、過硫酸カリウム(KPS)7.4質量部をイオン交換水200質量部に溶解させた開始剤溶液を添加して、温度を80℃に調整した後、
スチレン 257質量部
n−ブチルアクリレート 103質量部
n−オクチル−3−メルカプトプロピオン酸エステル 13.7質量部
が混合されてなる混合液〔e2〕を1時間かけて滴下し、この滴下終了後、80℃に維持したままで2時間にわたって加熱、撹拌して重合を行い、その後、反応系を28℃に冷却して、樹脂粒子5Hの表面に樹脂が被覆された複合構造を有する樹脂粒子5HMが分散されてなる樹脂粒子分散液〔5HM〕を調製した。樹脂粒子分散液〔5HM〕を構成する粒子の体積平均粒径は248nmであった。
(3)樹脂粒子5HMLの作製
前記の樹脂粒子分散液〔5HM〕に、過硫酸カリウム(KPS)7.4質量部をイオン交換水200質量部に溶解させた開始剤溶液を添加して、温度を80℃に調整した後、
スチレン 137質量部
n−ブチルアクリレート 34.3質量部
2−ヒドロキシエチルメタクリレート 662質量部
ジアリルジメチルアンモニウムクロリド 34.3質量部
n−オクチル−3−メルカプトプロピオン酸エステル 19.2質量部
が混合されてなる混合液を1時間かけて滴下し、この滴下終了後、80℃に維持したままで2時間にわたって加熱、撹拌して重合を行い、その後、反応系を28℃に冷却して、樹脂粒子5HMの表面に樹脂が被覆された複合構造を有する樹脂粒子5HMLが分散されてなる樹脂粒子分散液〔5HML〕を調製した。樹脂粒子分散液〔5HML〕を構成する粒子の体積平均粒径は300nmであった。
樹脂粒子分散液〔5HML〕をイオン交換水にて固形分10質量%に調整し、樹脂粒子分散液100質量部に対してエチレングリコールモノブチルエーテル20質量部、ヘキサンジオール20質量部を添加しプレコート剤5を調製した。
<実施例6>
〔プレコート剤6の作製〕
(1)樹脂粒子6Hの作製
撹拌装置を取り付けたフラスコ内に、
スチレン 405質量部
n−ブチルアクリレート 184質量部
ヘキサメチレンジイソシアネート 648質量部
を添加し、90℃に加熱して、上記の化合物が混合されてなる混合液〔f1〕を調製した。一方、撹拌装置、温度センサ、冷却管、窒素導入装置を取り付けた反応容器に、ドデシル硫酸ナトリウム1.6質量部をイオン交換水2,700質量部に溶解させた界面活性剤溶液を作製し、これを98℃に加熱し、この界面活性剤溶液に混合液〔f1〕を投入した。更に、循環経路を有する機械式分散装置「クレアミックス(CLEARMIX)」(エム・テクニック(株)製)により2時間混合分散を行って分散液(乳化液)を調製した。
次いで、この乳化液に、過硫酸カリウム(KPS)5.1質量部をイオン交換水240質量部に溶解させた開始剤溶液とイオン交換水750質量部を添加し、この反応系を98℃で2時間撹拌することにより重合を行い、架橋剤を含有する樹脂粒子6Hが分散されてなる樹脂粒子分散液〔6H〕を作製した。樹脂粒子分散液〔6H〕を構成する粒子の体積平均粒径は254nmであった。
(2)樹脂粒子6HMの作製
前記の樹脂粒子分散液〔6H〕に、過硫酸カリウム(KPS)7.4質量部をイオン交換水200質量部に溶解させた開始剤溶液を添加して、温度を80℃に調整した後、
スチレン 405質量部
n−ブチルアクリレート 162質量部
n−オクチル−3−メルカプトプロピオン酸エステル 21.6質量部
が混合されてなる混合液〔f2〕を1時間かけて滴下し、この滴下終了後、80℃に維持したままで2時間にわたって加熱、撹拌して重合を行い、その後、反応系を28℃に冷却して、樹脂粒子6Hの表面に樹脂が被覆された複合構造を有する樹脂粒子6HMが分散されてなる樹脂粒子分散液〔6HM〕を調製した。樹脂粒子分散液〔6HM〕を構成する粒子の体積平均粒径は290nmであった。
(3)樹脂粒子6HMLの作製
前記の樹脂粒子分散液〔6HM〕に、過硫酸カリウム(KPS)7.4質量部をイオン交換水200質量部に溶解させた開始剤溶液を添加して、温度を80℃に調整した後、
スチレン 216質量部
n−ブチルアクリレート 54質量部
2−ヒドロキシエチルメタクリレート 1043質量部
ジアリルジメチルアンモニウムクロリド 54質量部
n−オクチル−3−メルカプトプロピオン酸エステル 30.3質量部
が混合されてなる混合液を1時間かけて滴下し、この滴下終了後、80℃に維持したままで2時間にわたって加熱、撹拌して重合を行い、その後、反応系を28℃に冷却して、樹脂粒子6HMの表面に樹脂が被覆された複合構造を有する樹脂粒子6HMLが分散されてなる樹脂粒子分散液〔6HML〕を調製した。樹脂粒子分散液〔6HML〕を構成する粒子の体積平均粒径は350nmであった。
樹脂粒子分散液〔6HML〕をイオン交換水にて固形分10質量%に調整し、樹脂粒子分散液100質量部に対してエチレングリコールモノブチルエーテル20質量部、ヘキサンジオール20質量部を添加しプレコート剤6を調製した。
<実施例7>
〔プレコート剤7の作製〕
(1)樹脂粒子7Hの作製
撹拌装置、温度センサ、冷却管、および窒素導入装置を取り付けた反応容器内に、重合性単量体として
スチレン 75質量部
n−ブチルアクリレート 34質量部
ヘキサメチレンジイソシアネート 120質量部
トルエン 100質量部
メチルエチルケトン 100質量部
を投入し、60℃に加熱して、2,2′−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)4質量部を添加し混合液〔g1〕を得た。
一方、撹拌装置、温度センサ、冷却管、および窒素導入装置を取り付けた反応容器において、イオン交換水2,700質量部を70℃に加熱し、上記混合液〔g1〕をさらに添加した。得られた溶液を、循環経路を有する機械式分散装置「クレアミックス(CLEARMIX)」(エム・テクニック(株)製)により2時間混合分散させて、分散液を得た。エバポレーターで減圧しながら溶剤を除去して樹脂微粒子を生成させ、樹脂微粒子分散液〔7H〕を得た。樹脂粒子分散液〔7H〕を構成する粒子の体積平均粒径は145nmであった。
(2)樹脂粒子7HMの作製
前記の樹脂粒子分散液〔7H〕に、過硫酸カリウム(KPS)7.4質量部をイオン交換水200質量部に溶解させた開始剤溶液を添加して、温度を80℃に調整した後、
スチレン 75質量部
n−ブチルアクリレート 30質量部
n−オクチル−3−メルカプトプロピオン酸エステル 4質量部
が混合されてなる混合液〔g2〕を1時間かけて滴下し、この滴下終了後、80℃に維持したままで2時間にわたって加熱、撹拌して重合を行い、その後、反応系を28℃に冷却して、樹脂粒子7Hの表面に樹脂が被覆された複合構造を有する樹脂粒子7HMが分散されてなる樹脂粒子分散液〔7HM〕を調製した。樹脂粒子分散液〔7HM〕を構成する粒子の体積平均粒径は165nmであった。
(3)樹脂粒子7HMLの作製
前記の樹脂粒子分散液〔7HM〕に、過硫酸カリウム(KPS)7.4質量部をイオン交換水200質量部に溶解させた開始剤溶液を添加して、温度を80℃に調整した後、
スチレン 40質量部
n−ブチルアクリレート 10質量部
2−ヒドロキシエチルメタクリレート 193質量部
ジアリルジメチルアンモニウムクロリド 10質量部
n−オクチル−3−メルカプトプロピオン酸エステル 5.6質量部
が混合されてなる混合液を1時間かけて滴下し、この滴下終了後、80℃に維持したままで2時間にわたって加熱、撹拌して重合を行い、その後、反応系を28℃に冷却して、樹脂粒子7HMの表面に樹脂が被覆された複合構造を有する樹脂粒子7HMLが分散されてなる樹脂粒子分散液〔7HML〕を調製した。樹脂粒子分散液〔7HML〕を構成する粒子の体積平均粒径は200nmであった。
樹脂粒子分散液〔7HML〕をイオン交換水にて固形分10質量%に調整し、樹脂粒子分散液100質量部に対してエチレングリコールモノブチルエーテル20質量部、ヘキサンジオール20質量部を添加しプレコート剤7を調製した。
<比較例1>
〔プレコート剤8の作製〕
(1)樹脂粒子8Hの作製
撹拌装置を取り付けたフラスコ内に、
スチレン 150質量部
n−ブチルアクリレート 64質量部
ヘキサメチレンジイソシアネート 120質量部
を添加し、90℃に加熱して、上記の化合物が混合されてなる混合液〔h1〕を調製した。一方、撹拌装置、温度センサ、冷却管、窒素導入装置を取り付けた反応容器に、ドデシル硫酸ナトリウム1.6質量部をイオン交換水2,700質量部に溶解させた界面活性剤溶液を作製し、これを98℃に加熱し、この界面活性剤溶液に混合液〔h1〕を投入した。更に、循環経路を有する機械式分散装置「クレアミックス(CLEARMIX)」(エム・テクニック(株)製)により2時間混合分散を行って分散液(乳化液)を調製した。
次いで、この乳化液に、過硫酸カリウム(KPS)5.1質量部をイオン交換水240質量部に溶解させた開始剤溶液とイオン交換水750質量部を添加し、この反応系を98℃で2時間撹拌することにより重合を行い、架橋剤を含有する樹脂粒子8Hが分散されてなる樹脂粒子分散液〔8H〕を作製した。樹脂粒子分散液〔8H〕を構成する粒子の体積平均粒径は165nmであった。
(2)樹脂粒子8HMの作製
前記の樹脂粒子分散液〔8H〕に、過硫酸カリウム(KPS)7.4質量部をイオン交換水200質量部に溶解させた開始剤溶液を添加して、温度を80℃に調整した後、
スチレン 40質量部
n−ブチルアクリレート 10質量部
2−ヒドロキシエチルメタクリレート 193質量部
ジアリルジメチルアンモニウムクロリド 10質量部
n−オクチル−3−メルカプトプロピオン酸エステル 5.6質量部
が混合されてなる混合液を1時間かけて滴下し、この滴下終了後、80℃に維持したままで2時間にわたって加熱、撹拌して重合を行い、その後、反応系を28℃に冷却して、樹脂粒子8Hの表面に樹脂が被覆された複合構造を有する樹脂粒子8HMが分散されてなる樹脂粒子分散液〔8HM〕を調製した。樹脂粒子分散液〔8HM〕を構成する粒子の体積平均粒径は200nmであった。
樹脂粒子分散液〔8HM〕をイオン交換水にて固形分10質量%に調整し、樹脂粒子分散液100質量部に対してエチレングリコールモノブチルエーテル20質量部、ヘキサンジオール20質量部を添加しプレコート剤8を調製した。
(プレコート層の形成)
上記作製したプレコート剤1〜8を、ピエゾ型ヘッドを4列搭載したオンデマンド型インクジェット装置(コニカミノルタ社製)のインクタンクに充填した。ピエゾ型ヘッドの、ノズル口径は28μm、駆動周波数は18kHz、ノズル数は512、最小液滴量は12pl、ノズル密度は180dpiであった。そして、記録媒体であるPET基材(フタムラ化学社製、厚さ50μm)上に、プレコート剤をフル液滴量14pl、駆動周波数18kHz、印字解像度720dpi×720dpiの条件で、10cm×10cmの印字率100%のベタ画像を形成した。形成したベタ画像を、80℃で5分間加熱して乾燥させた。
(実施例8)
上記画像形成において、PET基材の代わりに、PODグロスコート(王子製紙社製、坪量128g/m)を用いたこと以外は、実施例1と同様にしてプレコート層を形成した。
<評価方法>
1.接着強度
基材上に形成した箔画像について、下記1)〜3)のステップを実施した。
1)カッターのナイフの刃を折り、新しい刃を準備した。次いで、カッターガイドを用いて、カッターナイフを60度の角度で用いて、3×3mm四方の碁盤目の切り傷を入れて、合計9マスの碁盤目を形成した。
2)碁盤目部分にセロテープ(登録商標)を指の腹で数回軽くこすり圧着させた後、テープの端を60度の角度で0.5〜1.0秒かけて引き剥がした。
3)9マスの内、残存したマス目数をカウントし、接着強度を評価した。なお、残存がマス目半分残っているものは0.5としてカウントした。残存したマス目の数が8以上であると良好であると判断した。結果を表1に示す。
2.長期保管性
密閉した容器に保存したプレコート剤を、35%RH、40℃下で1週間放置後にプレコート層の形成を行い、上記1.接着強度と同様に評価を行った。結果を表1に示す。
3.着色インク剥がれ
各プレコート剤を用いて、プレコート層を形成した後、下記アニオン性インクを用いてプレコート層の形成と同様の画像形成装置および条件にて画像を形成した。
その後、上記1.接着強度と同様に評価を行った。結果を表1に示す(着色インク剥がれの欄)。
[アニオン性着色インクの作製]
撹拌装置を取り付けたフラスコ内に、スチレン45質量部、n−ブチルアクリレート30質量部、メタクリル酸25質量部、マゼンタ顔料分散体(顔料固形分として3.0質量部)を添加し、90℃に加熱して、上記の化合物が混合されてなる混合液〔A1〕を調製した。一方、撹拌装置、温度センサ、冷却管、窒素導入装置を取り付けた反応容器に、ドデシル硫酸ナトリウム1.6質量部をイオン交換水2,700質量部に溶解させた界面活性剤溶液を作製し、これを98℃に加熱し、この界面活性剤溶液に混合液〔A1〕を投入した。更に、循環経路を有する機械式分散装置「クレアミックス(CLEARMIX)」(エム・テクニック(株)製)により2時間混合分散を行って分散液(乳化液)を調製した。
次いで、この乳化液に、過硫酸カリウム(KPS)5.1質量部をイオン交換水240質量部に溶解させた開始剤溶液とイオン交換水750質量部を添加し、この反応系を98℃で2時間撹拌することにより重合を行い、着色剤を含有する樹脂粒子が分散されてなる樹脂粒子分散液〔A2〕を作製した。
樹脂粒子分散液〔A2〕をイオン交換水にて固形分7質量%に調整し、樹脂粒子分散液100質量部に対してエチレングリコールモノブチルエーテル20質量部、ヘキサンジオール20質量部を添加し、撹拌、混合した後、孔径が5μmのフィルタを用いてろ過を行って、アニオン性着色インクを調製した。
(実施例9)
着色インクとしてアニオン性インクの代わりに下記カチオン性インクを用いたこと以外は、実施例1と同様にしてプレコート層の形成およびインクによる画像形成を行った。上記評価項目について評価を行った。結果を表1に示す。
[カチオン性着色インクの作製]
撹拌装置を取り付けたフラスコ内に、スチレン57質量部、n−ブチルアクリレート28質量部、ジアリルジメチルアンモニウムクロリド15質量部、マゼンタ顔料分散体(顔料固形分として3.0質量部)を添加し、90℃に加熱して、上記の化合物が混合されてなる混合液〔B1〕を調製した。一方、撹拌装置、温度センサ、冷却管、窒素導入装置を取り付けた反応容器に、ドデシルトリメチルアンモニウムブロマイド1.6質量部をイオン交換水2,700質量部に溶解させた界面活性剤溶液を作製し、これを98℃に加熱し、この界面活性剤溶液に混合液〔B1〕を投入した。更に、循環経路を有する機械式分散装置「クレアミックス(CLEARMIX)」(エム・テクニック(株)製)により2時間混合分散を行って分散液(乳化液)を調製した。
次いで、この乳化液に、過硫酸カリウム(KPS)5.1質量部をイオン交換水240質量部に溶解させた開始剤溶液とイオン交換水750質量部を添加し、この反応系を98℃で2時間撹拌することにより重合を行い、着色剤を含有する樹脂粒子が分散されてなる樹脂粒子分散液〔B2〕を作製した。
樹脂粒子分散液〔B2〕をイオン交換水にて固形分7質量%に調整し、樹脂粒子分散液100質量部に対してエチレングリコールモノブチルエーテル20質量部、ヘキサンジオール20質量部を添加し、撹拌、混合した後、孔径が5μmのフィルタを用いてろ過を行って、カチオン性着色インクを調製した。
プレコート剤1〜7を用いた実施例1〜7においては、非吸収性記録媒体および印刷層との密着性が良好であり、また、長期保管後であっても密着性が維持されていた。また、吸収性記録媒体である紙を用いた実施例8においても、同様に記録媒体および印刷層との密着性が良好であり、また、長期保管後であっても密着性が維持されていた。さらに、カチオン性インクを用いた実施例9においても、非吸収性記録媒体および印刷層との密着性が良好であり、また、長期保管後であっても密着性が維持されていた。
一方、中間層を含まず、架橋剤を含有するコア層および該架橋剤と反応するカチオン性重合体を含むシェル層からなる樹脂粒子を有するプレコート剤を用いた比較例1では、初期の密着性が低く、さらに、長期保管後の密着性が著しく低下した。
本出願は、2015年5月15日に出願された日本特許出願番号2015−100429号に基づいており、その開示内容は、参照され、全体として、組み入れられている。
10 樹脂粒子、
11 コア層、
12 中間層、
13 シェル層、
100 記録媒体、
200 プレコート層、
300 画像。

Claims (6)

  1. インクジェット方式により画像を形成するインクを受容するプレコート層を形成するために用いられるプレコート剤であって、
    樹脂粒子と、溶媒と、を含有し、
    前記樹脂粒子がコア層、シェル層および該コア層とシェル層との間に位置する中間層を有し、
    前記コア層が架橋剤を含み、
    前記シェル層がカチオン性単量体および前記架橋剤と反応する官能基を有する重合性単量体を含む単量体成分を重合してなるカチオン性樹脂を含み、
    前記中間層が前記カチオン性樹脂と、前記架橋剤と、に不活性である樹脂を含む、プレコート剤。
  2. 前記架橋剤と反応する官能基がアミノ基、水酸基、およびエポキシ基からなる群から選択される少なくとも一つであり、
    前記架橋剤がエポキシ基、イソシアネート基、カルボキシル基、およびアミノ基からなる群から選択される少なくとも一つを有する、請求項1に記載のプレコート剤。
  3. 前記樹脂粒子の体積平均粒径が80〜300nmである、請求項1または2に記載のプレコート剤。
  4. 前記コア層、中間層およびシェル層が乳化重合法により製造される、請求項1〜3のいずれか1項に記載のプレコート剤。
  5. インクジェット方式により記録媒体に請求項1〜4のいずれか1項に記載のプレコート剤を用いてプレコート層を形成し、
    前記記録媒体の前記プレコート層形成面にインクを塗布して画像を形成する、画像形成方法。
  6. 前記記録媒体として非吸収性記録媒体を用い、前記非吸収性記録媒体に前記プレコート層を形成する、請求項5に記載の画像形成方法。
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