JPWO2019131532A1 - 印刷前処理液、印刷用基材、及び画像記録方法 - Google Patents
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Abstract
Description
インクジェット法を利用した画像記録方法には種々の形態が提案されている。
例えば、水及び着色剤を含むインクと、インク中の成分を凝集させる凝集剤を含む印刷前処理液と、を併用したインクセットを使用する方法が知られている。この方法では、インクと印刷前処理液とを接触させることにより、例えば、解像度に優れた画像を形成することができる。
本発明者らは鋭意検討した結果、特開2017−13350号公報及び特開2016−30337号公報に記載の技術を用い、ポリエステル基材に対して処理液等を適用し、着色剤及び水を含むインクによる画像の記録を行ったところ、ポリエステル基材に対する画像の密着性が十分ではないという知見を得た。
また、本開示に係る別の実施形態が解決しようとする課題は、着色剤及び水を含むインクによる画像の密着性に優れた印刷用基材、印刷用基材の製造方法、並びに画像記録物を提供することである。
更に、本開示に係る別の実施形態が解決しようとする課題は、ポリエステル基材に対する密着性に優れた、着色剤及び水を含むインクによる画像を形成する、インクセット並びに画像記録方法を提供することである。
<1> Hansen溶解度パラメータの値が18MPa0.5以上30MPa0.5以下の重合体と、水と、多価金属塩、有機酸、カチオン性化合物、及び金属錯体からなる群より選ばれる少なくとも1種の凝集剤と、を含む、ポリエステル基材用の印刷前処理液。
SO3 −Z+基中、Z+は、SO3 −に結合していてもよいし、解離していてもよい対カチオンを表す。
式(II)中、R1は、水素原子又はメチル基を表し、R2は、単結合、芳香環、若しくは、エステル結合、アミド結合、又は酸素原子を含んでもよいアルキレン基を表し、Z+は、SO3 −に結合していてもよいし、解離していてもよい対カチオンを表す。
ポリエステル基材の表面に設けられた、<1>〜<10>のいずれか1に記載の印刷前処理液の固形分を含む処理層と、
を有する印刷用基材。
印刷前処理液が付与された面上に、着色剤及び水を含むインク組成物をインクジェット法により吐出して画像を記録する工程と、
を有する画像記録方法。
また、本開示に係る別の実施形態によれば、着色剤及び水を含むインクによる画像の密着性に優れた印刷用基材、印刷用基材の製造方法、並びに画像記録物を提供することができる。
更に、本開示に係る別の実施形態によれば、ポリエステル基材に対する密着性に優れた、着色剤及び水を含むインクによる画像を形成する、インクセット並びに画像記録方法を提供することができる。
本開示において、組成物中の各成分の量は、組成物中に各成分に該当する物質が複数存在する場合、特に断らない限り、組成物中に存在する上記複数の物質の合計量を意味する。
本開示において、「工程」との語は、独立した工程だけでなく、他の工程と明確に区別できない場合であっても工程の所期の目的が達成されれば、本用語に含まれる。
本開示において、固形分とは、印刷前処理液から水、有機溶剤等の溶媒を除いた残部をいい、固形分量とは、印刷前処理液から水、有機溶剤等の溶媒を除いた残部の質量をいう。
本開示において、印刷方式として好ましくは、インクジェット印刷である。
本開示において、「(メタ)アクリル」は、アクリル及びメタクリルの少なくとも一方を意味し、「(メタ)アクリレート」は、アクリレート及びメタクリレートの少なくとも一方を意味する。
本開示において、好ましい態様の組み合わせは、より好ましい態様である。
本開示に係る印刷前処理液は、Hansen溶解度パラメータの値が18MPa0.5以上30MPa0.5以下の重合体と、水と、多価金属塩、有機酸、カチオン性化合物、及び金属錯体からなる群より選ばれる少なくとも1種の凝集剤と、を含む、ポリエステル基材用の印刷前処理液である。
以降、Hansen溶解度パラメータの値を「HSP値」ともいい、また、Hansen溶解度パラメータの値が18MPa0.5以上30MPa0.5以下の重合体を「特定重合体」ともいう。
また、本開示に係る印刷前処理液は凝集剤を含むことから、本開示に係る印刷前処理液を用いることで、優れた画質の画像も形成できる。
特定重合体は、HSP値が18MPa0.5以上30MPa0.5以下の重合体を指す。
特定重合体は、本開示に係る印刷前処理液に用いることで、ポリエステル基材と着色剤及び水を含むインクによる画像との密着性を高めることができる。
特定重合体は、HSP値が上記の範囲であれば、特に制限はない。
上記の密着性を更に向上させる観点から、特定重合体のHSP値は、20MPa0.5以上26MPa0.5以下が好ましく、21MPa0.5以上24MPa0.5以下がより好ましい。
なお、印刷前処理液中での特定重合体の形態は特に制限されず、粒子の形態であってもよいし、水、溶剤等に溶解した形態であってもよい。
特定重合体として、好ましくは、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、(メタ)アクリル樹脂、及び、これらの樹脂の構成単位を組み合わせてなる共重合体からなる群より選択される少なくとも1種である。
特定重合体としては、凝集剤として有機酸を用いた場合に凝集能が低下し難く、ポリエステル基材と着色剤及び水を含むインクによる画像との密着性をより高められる観点、調製した印刷前処理液の液保存安定性が優れる観点等から、スルホン酸基を有する特定重合体が好ましい。
スルホン酸基を有する特定重合体としては、スルホン酸基を有するポリエステル樹脂、スルホン酸基を有するポリアミド樹脂、スルホン酸基を有する(メタ)アクリル樹脂、及び、これらの樹脂の構成単位を組み合わせ且つスルホン酸基を有する共重合体からなる群より選択される少なくとも1種であることが好ましい。
上記「これらの樹脂の構成単位を組み合わせてなり且つスルホン酸基を有する共重合体」としては、スルホン酸基を有するポリエステルアミド共重合体が好ましい。
ここで、特定重合体のスルホン酸基としては、SO3 −Z+基と表され、印刷前処理液中では、SO3 −Z+基のZ+は、SO3 −に結合していてもよいし、解離していてもよい対カチオンを表す。
また、本開示において、(メタ)アクリル樹脂とは、(メタ)アクリル酸エステルに由来する構成単位を少なくとも1種以上含む樹脂を指す。
スルホン酸基を有するポリエステル樹脂(特定重合体1)は、多価カルボン酸化合物又はそのアルキルエステル及び多価アルコール化合物の少なくともいずれか一方にスルホン酸基を有するものを用いて合成されたものであってもよいし、合成されたポリエステル樹脂(例えば、スルホン酸基を有しないポリエステル樹脂)にスルホン酸基を導入したものであってもよい。
特定重合体1の合成に用いられる、スルホン酸基を有する多価カルボン酸化合物又はそのアルキルエステルとしては、例えば、5−スルホイソフタル酸ジメチルナトリウム、2−スルホテレフタル酸ナトリウム等が挙げられ、中でも、重合体の合成手法の簡便さの観点から、5−スルホイソフタル酸ジメチルナトリウムが好ましく用いられる。
一方、スルホン酸基を有する多価アルコール化合物としては、例えば、1,4−ジヒドロキシ−2−スルホン酸ベンゼンナトリウム、1,3−ジヒドロキシメチル−5−スルホン酸ベンゼンナトリウム、2−スルホ−1,4−ブタンジオールナトリウム等が挙げられる。
特定重合体1は、下記式(I)で表される構成単位を含むことが好ましい。
式(I)で表される構成単位は、例えば、特定重合体1を得るためのモノマー成分として、5−スルホイソフタル酸ジメチルナトリウム、5−スルホイソフタル酸ナトリウム、2−スルホテレフタル酸ジメチルナトリウム、2−スルホテレフタル酸ナトリウム等の多価カルボン酸化合物を使用することにより特定重合体1に導入することができる。
式(I)中、Z+は、Na+、K+、又はH+であることが好ましい。
特定重合体1は、式(I)で表される構成単位を、特定重合体1の全構成単位に対し、1モル%〜45モル%含むことが好ましく、1モル%〜25モル%含むことがより好ましく、1モル%〜15モル%含むことが更に好ましい。
特定重合体1は、下記式(i)で表される構成単位を更に含むことが好ましい。
特定重合体1が式(i)で表される構成単位を更に含むことにより、HSP値が調整し易くなり、ポリエステル基材と着色剤及び水を含むインクによる画像との密着性向上が図れる。
式(i)で表される構成単位は、例えば、特定重合体1を得るためのモノマー成分として、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、それらのエステル化物等の多価カルボン酸化合物を使用することにより特定重合体1に導入することができる。
特定重合体1は、式(i)で表される構成単位を、特定重合体1の全構成単位に対し、5モル%〜49モル%含むことが好ましく、25モル%〜49モル%含むことがより好ましく、35モル%〜49モル%含むことが更に好ましい。
特定重合体1は、反応性に富むモノマー成分から合成上簡便に導入できる観点、及び、乳化分散効果の付与の観点から、下記式(ii)で表される構成単位を含むことが好ましい。
式(ii)で表される構成単位は、例えば、特定重合体1を得るためのモノマー成分として、ジエチレングリコール、エチレングリコール等のジオールを使用することにより特定重合体1に導入することができる。
2価の連結基としては、アルキレン基、アリーレン基、構造中に1以上のエーテル結合を含むアルキレン基、又はこれらを組み合わせてなる基であることが好ましい。
ここで、本開示において、「アルキレン基」は、特別の記載がない限り、直鎖状であっても分岐鎖状であってもよく、アルキレン基を構成する炭素原子の一部又は全部が環状構造を形成してもよいものとする。
アルキレン基としては、炭素数2〜20のアルキレン基が好ましく、炭素数2〜10のアルキレン基がより好ましく、炭素数2〜4のアルキレン基が更に好ましい。
アリーレン基としては、炭素数6〜20のアリーレン基が好ましく、炭素数6〜10のアリーレン基がより好ましく、フェニレン基が更に好ましい。
特定重合体1は、式(ii)で表される構成単位を、1種単独で含有してもよいし、2種以上を含有してもよい。
特定重合体1は、ポリエステル基材と着色剤及び水を含むインクによる画像との密着性向上、画像の耐擦性向上等の観点から、下記式(iii)で表される構成単位を含むことが好ましい。
式(iii)で表される構成単位は、例えば、特定重合体1を得るためのモノマー成分として、1,4−シクロヘキサンジメタノールを使用することにより特定重合体1に導入することができる。
特定重合体1は、前述した以外のその他の構成単位を含んでいてもよい。
その他の構成単位としては、トリメリット酸及びその酸無水物などの3価以上の多価カルボン酸;グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトールなどの3価以上の多価アルコール;ナフタレンジカルボン酸、無水マレイン酸、フマル酸、コハク酸、アルケニル無水コハク酸、アジピン酸などの脂肪族カルボン酸;シクロヘキサンジカルボン酸などの脂環式ジカルボン酸;等に由来する構成単位が挙げられる。
スルホン酸基を有するポリエステルアミド共重合体(特定重合体2)としては、多価カルボン酸化合物、多価アルコール化合物、及び多価アミン化合物の少なくともいずれかにスルホン酸基を有するものを用いて合成されたものであってもよいし、合成されたポリエステルアミド共重合体(例えば、スルホン酸基を有しないポリエステルアミド共重合体)にスルホン酸基を導入したものであってもよい。
特定重合体2は、アミド結合を含むため、加水分解耐性が高い傾向がある。そのため、特定重合体2を含むことで、調製した印刷前処理液の保存安定性が向上する。
特定重合体2は、多価アミン化合物に由来する構成単位として、下記式(iv)で表される構成単位を含むことが好ましい。
式(iv)で表される構成単位は、例えば、特定重合体2を得るためのモノマー成分として、ヘキサメチレンジアミン等のジアミン化合物を使用することにより特定重合体2に導入することができる。
ジアミン化合物は、多価カルボン酸化合物と反応してアミド結合を形成する。
2価の連結基としては、アルキレン基、アリーレン基、又はこれらを組み合わせた基が挙げられる。
上記アルキレン基は、炭素数1〜20のアルキレン基が好ましく、炭素数1〜10のアルキレン基がより好ましく、炭素数1〜8のアルキレン基が更に好ましい。
上記アリーレン基は、炭素数6〜20のアリーレン基が好ましく、炭素数6〜10のアリーレン基がより好ましく、フェニレン基が更に好ましい。
特定重合体2が式(iv)で表される構成単位を含む場合、式(iv)で表される構成単位は、特定重合体1の全構成単位に対し、1モル%〜49モル%含むことが好ましく、5モル%〜20モル%含むことがより好ましく、10モル%〜15モル%含むことが更に好ましい。
特定重合体2に含まれる式(I)で表される構成単位の好ましい態様は、特定重合体1に含まれる式(I)で表される構成単位と同様である。
特定重合体2は、式(I)で表される構成単位を、特定重合体2の全構成単位に対し、1モル%〜45モル%含むことが好ましく、1モル%〜25モル%含むことがより好ましく、1モル%〜15モル%含むことが更に好ましい。
特定重合体2に含まれる式(i)で表される構成単位の好ましい態様は、特定重合体1に含まれる式(i)で表される構成単位と同様である。
特定重合体2は、式(i)で表される構成単位を、特定重合体2の全構成単位に対し、5モル%〜49モル%含むことが好ましく、25モル%〜49モル%含むことがより好ましく、35モル%〜49モル%含むことが更に好ましい。
特定重合体2に含まれる式(ii)で表される構成単位の好ましい態様は、特定重合体1に含まれる式(ii)で表される構成単位と同様である。
特定重合体2が式(ii)で表される構成単位を含む場合、式(ii)で表される構成単位は、特定重合体2の全構成単位に対し、1モル%〜30モル%含むことが好ましく、5モル%〜25モル%含むことがより好ましく、10モル%〜20モル%含むことが更に好ましい。
特定重合体2に含まれる式(iii)で表される構成単位の好ましい態様は、特定重合体1に含まれる式(iii)で表される構成単位と同様である。
特定重合体2が式(iii)で表される構成単位を含む場合、式(iii)で表される構成単位は、特定重合体2の全構成単位に対し、1モル%〜40モル%含むことが好ましく、5モル%〜35モル%含むことがより好ましく、10モル%〜30モル%含むことが更に好ましい。
特定重合体2がその他の構成単位を含む場合、その他の構成単位は、特定重合体2の全構成単位に対し、0モル%を超え49モル%以下含むことが好ましく、0モル%を超え20モル%以下含むことがより好ましい。
スルホン酸基を有する(メタ)アクリル樹脂(特定重合体3)は、スルホン酸基を有する(メタ)アクリル酸エステルを用いて合成されたものであってもよいし、スルホン酸基を有さない(メタ)アクリル酸エステル及び(メタ)アクリル酸エステルと共重合可能なスルホン酸基を有するモノマー成分を用いて合成されたものであってもよいし、合成された(メタ)アクリル樹脂(例えば、スルホン酸基を有しない(メタ)アクリル樹脂)にスルホン酸基を導入したものであってもよい。
また、(メタ)アクリル酸エステルと共重合可能なスルホン酸基を有するモノマー成分としては、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、ビニルスルホン酸、アリルスルホン酸、スチレンスルホン酸、α−メチルスチレンスルホン酸、ビニルベンジルスルホン酸、1−アリロキシ−2−ヒドロキシプロパンスルホン酸、アリロキシポリエチレングリコール(エチレングリコール部分の重合度:10)スルホン酸、及びこれらの塩等が挙げられる。
また、上記塩を構成する対イオンとしては、ナトリウムイオン、カリウムイオン等が好ましい。
特定重合体3は、下記式(II)で表される構成単位を含むことが好ましい。
R2としては、芳香環、又は、アミド結合を含む炭素数1〜6のアルキレン基が好ましく、アミド結合を含む炭素数1〜6のアルキレン基がより好ましく、アミド結合を含む炭素数1〜4のアルキレン基が更に好ましい。
また、アルキレン基は、更に、アルキル基、ヒドロキシ基等により置換されていてもよい。
特定重合体3は、式(II)で表される構成単位を、1種単独で含有してもよいし、2種以上を含有してもよい。
特定重合体3は、HSP値の調整の観点から、下記式(III)で表される構成単位を含むことが好ましい。
式(III)で表される構成単位は、例えば、特定重合体3を得るためのモノマー成分として、(メタ)アクリルアミド、又は4−(メタ)アクリロイルモルホリン等を使用することにより特定重合体3に導入することができる。
また、R4及びR5で表されるアルキル基は、更に、アルキル基、ヒドロキシ基、又はアセチル基により置換されていてもよい。
特定重合体3は、式(III)で表される構成単位を、1種単独で含有してもよいし、2種以上を含有してもよい。
特定重合体3は、スルホン酸基を有しない(メタ)アクリル酸エステルに由来する構成単位を含んでいてもよい。
スルホン酸基を有しない(メタ)アクリル酸エステルとしては、炭素数1〜24のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸アルキルエステル;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、グリセリンモノ(メタ)アクリレートなどのヒドロキシ基含有(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、2−モルホリノエチル(メタ)アクリレートなどの窒素原子含有(メタ)アクリレート;メトキシエチル(メタ)アクリレート、3−メトキシブチル(メタ)アクリレート、メトキシジプロピレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシトリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレートなどのエーテル結合を有する(メタ)アクリレート等が挙げられる。
中でも、特定重合体3のガラス転移温度(Tg)の調整の観点から、スルホン酸基を有しない(メタ)アクリル酸エステルとしては、スルホン酸基を有しない(メタ)アクリル酸アルキルエステルが好ましい。
(メタ)アクリル酸アルキルエステル中のアルキル基としては、炭素数1〜20が好ましく、炭素数2〜18がより好ましく、炭素数4〜12が更に好ましい。
特定重合体3は、前述した以外のその他の構成単位を含んでいてもよい。
その他の構成単位としては、スチレン、α−メチルスチレン等のビニルモノマーに由来する構成単位、(メタ)アクリル酸及びそれらの塩に由来する構成単位等が挙げられる。
スチレンに由来する構成単位は、式(III)で表される構成単位を、特定重合体3の全構成単位に対し、10モル%〜50モル%含むことが好ましく、15モル%〜45モル%含むことがより好ましく、15モル%〜35モル%含むことが更に好ましい。
特定重合体は、着色剤及び水を含むインクによる画像の剥離が抑制される観点、重合体の製造方法における取り出し工程の粘度的取り出しやすさの観点等から、重量平均分子量が1,000〜500,000であることが好ましく、2,000〜250,000であることがより好ましく、3,000〜200,000であることが更に好ましい。
測定装置及び測定条件としては、下記条件によることを基本とするが、重合体種によっては、更に適宜適切なキャリア(溶離液)及びそれに適合したカラムを選定して用いてもよい。
その他の事項については、JIS K 7252−1〜4:2008を参照することとする。
なお、難溶の重合体については、下記条件の下、溶解可能な濃度で測定することとする。
−条件−
・カラム:TOSOH TSKgel Super AWM−H(商品名)を2本つなげる
・キャリア:10mM LiBr/N−メチルピロリドン
・測定温度:40℃
・キャリア流量:1.0ml/min
・試料濃度:0.1質量%
・検出器:RI(屈折率)検出器
・注入量:0.1ml
本開示において、特定重合体を含む各樹脂のガラス転移温度は、示差走査熱量測定(DSC)を用いて測定することができる。
具体的な測定方法は、JIS K 7121(1987年)又はJIS K 6240(2011年)に記載の方法に順じて行う。本開示におけるガラス転移温度は、補外ガラス転移開始温度(以下、Tigともいう)を用いている。
ガラス転移温度の測定方法をより具体的に説明する。
ガラス転移温度を求める場合、予想される樹脂のTgより約50℃低い温度にて装置が安定するまで保持した後、加熱速度:20℃/分で、ガラス転移が終了した温度よりも約30℃高い温度まで加熱し,示差熱分析(DTA)曲線又はDSC曲線を作成する。
補外ガラス転移開始温度(Tig)、すなわち、本開示におけるガラス転移温度Tgは、DTA曲線又はDSC曲線における低温側のベースラインを高温側に延長した直線と、ガラス転移の階段状変化部分の曲線の勾配が最大になる点で引いた接線との交点の温度として求める。
本開示中において、「水溶性」とは、水に一定濃度以上溶解できる性質を指す。「水溶性」としては、25℃の水100gに対して5g以上(より好ましくは10g以上)溶解する性質が好ましい。
本開示において、「水分散性」とは、25℃の水中で、水溶性ではない化合物が沈殿を生じない状態であることを意味する。より具体的には、「水分散性」とは、水溶性ではない化合物が、水中でミセルを形成している状態、水中で均一に分散されている状態等を意味する。
以下、特定重合体の具体例を示すが、これに限定されるものではない。
なお、下記具体例中、各構成単位の括弧に付された添字はモル含有率を表す。
また、下記具体例中、−SO3Naは、−SO3Kであってもよいし、−SO3Hであってもよいし、解離して−SO3 −であってもよい。
本開示において、HSPiPソフトウェアー(https://www.pirika.com/JP/HSP/index.html)を用いて算出したδTotalの値を「HSP値」と定義している。
具体的なHSP値の算出方法としては、以下の通りである。
まず、構造式エディタソフト(ChemBioDraw Ultra 13.0)を用いて構造式をSmiles表記に変換した後、HSPiP(HSPiP 4th edition 4.1.07)のY−MBによりδTotalの値を算出する。
重合体のHSP値は、重合体を構成する構成単位毎のHSP値を算出し、得られた構成単位毎のHSP値を各モル分率に応じて足し合わせ算出する。
以下、具体的な計算方法について記す。
まず、表1〜表3のように、重合体の構造に応じて、各構成単位をHSP値計算用構造式に変換する。
続いて、構造式エディタソフト(ChemBioDraw Ultra 13.0)を用いて、HSP計算用構造式をSmiles表記に変換した後、得られたSmiles表記において、結合点「*」を「X」に書き換え、この書き換えたSmiles表記から、HSPiP(HSPiP 4th edition 4.1.07)のY−MBによりδTotalの値(即ち、本開示におけるHSP値)を算出する。
その後、得られた各構成単位のHSP値(下記表1〜表3に記載)を各モル分率に応じて足し合わせて、重合体全体のHSP値を算出する。
テレフタル酸ジメチル由来の構成単位TPA(23.3×0.41)+5−スルホイソフタル酸ジメチルナトリウム由来の構成単位SSIPA(35.5×0.09)+ジエチレングリコール由来の構成単位DEG(20.1×0.27)+シクロヘキサンジメタノール由来の構成単位CHDM(18.8×0.23)=22.5[MPa1/2]
なお、特定重合体が2種以上の重合体の混合物により構成されている場合、HSP値は、各々の重合体の構成単位毎のHSP値を各構成単位のモル分率に応じて足し合わせて、全ての重合体のHSP値を算出する。
例えば、下記構造の重合体P−4とH−1とを、重合体P−4の各構成単位の総モルをXとし、重合体H−1の各構成単位の総モルをYとしたとき、モル比X:Y=80:20で混合した場合、{(23.3×0.24)+(22.4×0.24)+(35.5×0.02)+(20.1×0.10)+(18.8×0.40)}×0.8+{(28.6×0.1)+(42.0×0.4)+(22.5×0.5)}×0.2=23.1となる。
なお、上記のように、混合物全体でのHSP値が18MPa0.5以上30MPa0. 5以下の範囲であれば、混合する一部又は全部の重合体のHSP値が18MPa0.5以上30MPa0.5以下の範囲外であっても、ポリエステル基材と着色剤及び水を含むインクによる画像との密着性は得られる。
つまり、本開示に係る印刷前処理液は、重合体混合物全体でのHSP値が18MPa0 .5以上30MPa0.5以下の範囲を満たすのであれば、HSP値が18MPa0.5以上30MPa0.5以下の範囲外の重合体を含んでいてもよい。
しかしながら、混合する全ての重合体のHSP値が18MPa0.5以上30MPa0 .5以下の範囲内であることが、ポリエステル基材と着色剤及び水を含むインクによる画像との密着性向上の観点でより好ましい。
本開示に係る印刷前処理液は、ポリエステル基材と着色剤及び水を含むインクによる画像との密着性を高める観点から、特定重合体を、印刷前処理液の全質量に対し、1質量%〜25質量%含有することが好ましく、3質量%〜15質量%含有することがより好ましく、5質量%〜10質量%含有することが更に好ましい。
本開示に係る印刷前処理液は、水を含む。
水の含有量は、印刷前処理液の全質量に対し、50質量%〜95質量%であることが好ましく、60質量%〜90質量%であることがより好ましく、70質量%〜85質量%であることが更に好ましい。
本開示に係る印刷前処理液は、多価金属塩、有機酸、カチオン性化合物、及び金属錯体からなる群より選ばれる少なくとも1種の凝集剤を更に含む。
各成分の詳細については後述する。
印刷前処理液が凝集剤を含むことにより、着色剤及び水を含むインクと合わさり、画質に優れた画像が得られ易い。
また、特定重合体と凝集剤とを併用することにより、得られる印刷物における凝集剤の漏れ出しが抑制され、凝集剤等の印刷前処理液に含まれる成分の転写が抑制されると考えられる。上記転写が抑制されるメカニズムは定かではないが、特定重合体と凝集剤との親和性が高く、特に凝集剤の転写が抑制されるためであると推測される。
以下、本開示に係る印刷前処理液に用いられる凝集剤の詳細について説明する。
有機酸としては、酸性基を有する有機化合物が挙げられる。
酸性基としては、リン酸基、ホスホン酸基、ホスフィン酸基、硫酸基、スルホン酸基、スルフィン酸基、及びカルボキシ基を挙げることができる。上記酸性基は、インクの凝集速度の観点から、リン酸基又はカルボキシ基であることが好ましく、カルボキシ基であることがより好ましい。
なお、上記酸性基は、印刷前処理液中において、少なくとも一部が解離していることが好ましい。
ジカルボン酸及びトリカルボン酸としては、マロン酸、リンゴ酸、マレイン酸、コハク酸、グルタル酸、フマル酸、酒石酸、4−メチルフタル酸、又はクエン酸がより好ましく、マロン酸、リンゴ酸、グルタル酸、酒石酸、又はクエン酸が好ましい。
pKaが低い有機酸は、例えば、カルボキシ基等の弱酸性の官能基で分散安定化しているインク中の顔料、ポリマー粒子等の粒子と接触することで、その粒子の表面電荷を減じることができる。その結果として、上記粒子の分散安定性を低下させることができるため、凝集剤としては、pKaが低い有機酸が好ましい。
多価金属塩は、二価以上の多価金属イオンと多価金属イオンに結合する陰イオンとから構成される。また、多価金属塩は水溶性であることが好ましい。
多価金属イオンの具体例としては、Ca2+、Cu2+、Ni2+、Mg2+、Zn2 +、Ba2+などの二価金属イオン、Al3+、Fe3+、Cr3+などの三価金属イオンが挙げられる。陰イオンとしては、Cl−、NO3 −、I−、Br−、ClO3 −、SO4 2−、カルボン酸イオン等が挙げられる。
上記した多価金属イオン及び陰イオンは、任意に組み合わせることができる。
カチオン性化合物としては、例えば、第1級、第2級、又は第3級アミン塩型の化合物が好ましい。このアミン塩型の化合物の例として、塩酸塩もしくは酢酸塩等の化合物(例えば、ラウリルアミン、ヤシアミン、ステアリルアミン、ロジンアミンなど)、第4級アンモニウム塩型化合物(例えば、ラウリルトリメチルアンモニウムクロライド、セチルトリメチルアンモニウムクロライド、ラウリルジメチルベンジルアンモニウムクロライド、ベンジルトリブチルアンモニウムクロライド、塩化ベンザルコニウムなど)、ピリジニウム塩型化合物(例えば、セチルピリジニウムクロライド、セチルピリジニウムブロマイドなど)、イミダゾリン型カチオン性化合物(例えば、2−ヘプタデセニル−ヒドロキシエチルイミダゾリンなど)、高級アルキルアミンのエチレンオキシド付加物(例えば、ジヒドロキシエチルステアリルアミンなど)を挙げることができる。また、アミン塩型の化合物として、ポリアリルアミン類(即ち、ポリアリルアミン又はポリアリルアミン誘導体)を用いてもよい。
本開示において、金属錯体は、ジルコニウムイオン、チタンイオン、アルミニウムイオン等の金属イオンに配位子が配位した化合物をいう。
本開示に係る印刷前処理液に用いられる金属錯体としては、市販されている種々の金属錯体を使用してもよい。
また、様々な有機配位子、特に金属キレート触媒を形成し得る様々な多座配位子も市販されている。そのため、金属錯体として、市販の有機配位子と金属とを組み合わせて調製した金属錯体を使用してもよい。
これらの中でも、チタンラクテートアンモニウム塩(マツモトファインケミカル(株)「オルガチックス TC−300」)、チタンラクテート(マツモトファインケミカル(株)「オルガチックス TC−310、315」)、チタントリエタノールアミネート(マツモトファインケミカル(株)「オルガチックス TC−400」)、マツモトファインケミカル(株)「オルガチックス ZC−126が好ましい。
凝集剤は、Hansen溶解度パラメータの値(HSP値)が15MPa1/2以上80MPa1/2以下であることが好ましい。
凝集剤のHSP値が上記範囲であることで、ポリエステル基材と着色剤及び水を含むインクによる画像との密着性がより高められる。
凝集剤のHSP値は、20MPa1/2以上60MPa1/2以下がより好ましく、25MPa1/2以上40MPa1/2以下が更に好ましい。
ここで、凝集剤のHSP値については、前述の方法で算出される。
有機酸:マロン酸(32.5MPa1/2)、グルタル酸(28.1MPa1/2)
多価金属塩:硫酸マグネシウム(64.9MPa1/2)
カチオン性化合物:ポリアリルアミン(19.8MPa1/2)
(水溶性溶剤)
印刷前処理液は、水溶性溶剤の少なくとも1種を含んでいてもよい。
水溶性溶剤としては、公知のものを特に制限なく用いることができる。
水溶性溶剤としては、例えば、グリセリン、1,2,6−ヘキサントリオール、トリメチロールプロパン、エチレングリコール、プロピレングリコール、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、ペンタエチレングリコール、ジプロピレングリコール等のグリコール類;2−ブテン−1,4−ジオール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、2−メチル−2,4−ペンタンジオール、1,2−オクタンジオール、1,2−ヘキサンジオール、1,2−ペンタンジオール、4−メチル−1,2−ペンタンジオール等のアルカンジオールなどの多価アルコール類;特開2011−42150号公報の段落0116に記載の、糖類や糖アルコール類、ヒアルロン酸類、炭素原子数1〜4のアルキルアルコール類、グリコールエーテル類、2−ピロリドン、N−メチル−2−ピロリドン;等が挙げられる。
中でも、画像の剥離を抑制する観点から、グリコール類の中のポリアルキレングリコール又はその誘導体であることが好ましく、ジエチレングリコールモノアルキルエーテル、トリエチレングリコールモノアルキルエーテル、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコールモノアルキルエーテル、ポリオキシプロピレングリセリルエーテル、及びポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリコールから選ばれる少なくとも1種であることがより好ましい。
印刷前処理液は、界面活性剤の少なくとも1種を含んでもよい。
界面活性剤は、表面張力調整剤又は消泡剤として用いることができる。
表面張力調整剤又は消泡剤としては、ノニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、ベタイン界面活性剤等が挙げられる。中でも、インクの凝集速度の観点から、ノニオン性界面活性剤又はアニオン性界面活性剤が好ましい。
印刷前処理液は、必要に応じ、上記以外のその他の成分を含んでいてもよい。
印刷前処理液に含有され得るその他の成分としては、固体湿潤剤、コロイダルシリカ、無機塩、褪色防止剤、乳化安定剤、浸透促進剤、紫外線吸収剤、防腐剤、防黴剤、pH調整剤、粘度調整剤、防錆剤、キレート剤等の公知の添加剤が挙げられる。
印刷前処理液は、インクの凝集速度の観点から、25℃におけるpHが0.1〜3.5であることが好ましい。
印刷前処理液のpHが0.1以上であると、ポリエステル基材のザラツキがより低減され、画像部の密着性がより向上する。
印刷前処理液のpHが3.5以下であると、凝集速度がより向上し、ポリエステル基材上におけるインクによるドット(即ち、インクドット)の合一がより抑制され、画像のザラツキがより低減される。
印刷前処理液のpH(25℃)は、0.2〜2.0がより好ましい。
印刷前処理液の粘度は、VISCOMETER TV−22(東機産業(株))を用いて25℃の条件下で測定されるものである。
印刷前処理液の表面張力が範囲内であると、ポリエステル基材と印刷前処理液との密着性が向上する。
印刷前処理液の表面張力は、Automatic Surface Tensiometer CBVP-Z(協和界面科学(株))を用い、プレート法によって測定されるものである。
本開示に係る印刷用基材は、ポリエステル基材と、ポリエステル基材の少なくとも一方の面に設けられた、前述した本開示に係る印刷前処理液の固形分を含む処理層と、を有する。
ポリエステル基材は、ポリエステル樹脂を主成分とする基材、及び、表面がポリエステル樹脂で被覆された基材のいずれかをいう。
ポリエステル基材としては、特に、ポリエチレンテレフタレート(即ち、PET)基材であることが好ましい。
ポリエステル基材は、インクに含まれる水の吸収が少ない又は吸収しない非浸透性を有しており、具体的には、水の吸収量が10.0g/m2以下である基材である。
ポリエステル基材の水の吸収量は、ポリエステル基材の画像記録面の100mm×100mmの大きさの領域に水を接触させた状態で25℃にて1分間保持し、吸収された水の質量を求め、単位面積当たりの吸収量を算出することで得られる。
ポリエステル基材の形態は、印刷物の生産性の観点から、ロール状に巻き取られた長尺の、シート又はフィルムであることが好ましい。
表面処理としては、コロナ処理、プラズマ処理、フレーム処理、熱処理、摩耗処理、光照射処理(例えば、UV処理)、火炎処理等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
例えば、インクを付与して画像を記録する前に、予めポリエステル基材の表面にコロナ処理を施すと、ポリエステル基材の表面エネルギーが増大し、ポリエステル基材の表面の湿潤及びポリエステル基材へのインクの接着が促進される。コロナ処理は、例えば、コロナマスター(信光電気計装(株)、PS−10S)等を用いて行なうことができる。
コロナ処理の条件は、ポリエステル基材の種類、インクの組成等、場合に応じて適宜選択すればよい。例えば、下記の処理条件としてもよい。
・処理電圧:10〜15.6kV
・処理速度:30〜100mm/s
本開示に係る印刷用基材は、前述した本開示に係る印刷前処理液の固形分を含む処理層を有する。
即ち、印刷用基材における処理層は、前述した特定重合体及び凝集剤の他、必要に応じて、水溶性高分子化合物、界面活性剤、その他の添加剤等を含む層である。
処理層は、印刷用基材の印刷される面の少なくとも一部に形成されていればよく、印刷される面の全面に形成される態様や、印刷される面の端部(即ち、非印刷部)を除いた箇所に形成される態様等が挙げられる。
ポリエステル基材がシート状又はフィルム状である場合、処理層はポリエステル基材の片面に形成されていてもよいし、両面に形成されていてもよい。
上記固化物を含む処理層の厚さは、0.01μm〜10μmであることが好ましく、0.05μm〜1μmであることがより好ましい。
上記処理層の厚さは、印刷用基材を切断して、切断面を走査型電子顕微鏡により観察することにより測定される。厚さの測定方法として具体的には、試料を液体窒素で冷却した後に、ミクロトームを用いて薄切片化を行い、断面部分の厚さを任意の5カ所で測定する。処理層の厚さは、測定された5カ所での厚さの平均とする。
水の含有量の測定は、下記カールフィッシャー測定法などにより行われる。
カールフィッシャー滴定装置(三菱ケミカルアナリテックCA−06型 電量滴定式水分測定装置)を用いて水分量(mg)を測定し、下記式(A)により含水率(%)を算出した。なお、測定サンプルは、処理層からを取り出した試料のことを指す。
含水率(%)=[水分量(mg)/測定サンプル(mg)]×100 式(A)
測定に関する詳細な条件は、JISK0113:2005に準じる。
ここで、乾燥とは、印刷前処理液に含まれる水のうち少なくとも一部を除くことをいう。
乾燥方法は特に限定されず、加熱による乾燥、送風による乾燥、自然乾燥等が挙げられる。
本開示に係る印刷用基材の製造方法は、ポリエステル基材上に、本開示に係る印刷前処理液を付与する工程(以降、前処理液付与工程ともいう)を有する。
印刷用基材の製造方法としては、印刷前処理液を付与した工程(即ち、前処理液付与工程)の後に、付与された印刷前処理液を乾燥する工程(以降、乾燥工程ともいう)を有することが好ましい。
印刷用基材の製造方法における前処理液付与工程は、塗布法、インクジェット法、浸漬法などの公知の方法を適用して行うことができる。
塗布法としては、バーコーター、エクストルージョンダイコーター、エアードクターコーター、ブレードコーター、ロッドコーター、ナイフコーター、スクイズコーター、リバースロールコーター、バーコーター等を用いた公知の塗布方法によって行うことができる。
インクジェット法の詳細については、後述する画像記録工程におけるインクジェット法と同様である。
印刷用基材の製造方法における印刷前処理液の乾燥は、加熱による乾燥、送風による乾燥、及び自然乾燥のいずれであってもよいが、加熱による乾燥であることが好ましい。
加熱乾燥を行うための手段としては、ヒータ等の公知の加熱手段、ドライヤ等の公知の送風手段、及び、これらを組み合わせた手段が挙げられる。
加熱温度の上限には特に制限はないが、上限値としては、例えば、100℃が挙げられ、90℃が好ましい。
本開示に係るインクセットは、着色剤及び水を含むインク組成物、並びに、本開示に係る印刷前処理液を含む。
具体的には、例えば、シアン、マゼンタ、イエロー、及びブラックの4色のインク組成物と、本開示に係る印刷前処理液と、を含むインクセットが挙げられる。
以下、本開示に係るインクセットに含まれるインク組成物の詳細について説明する。
以下、本開示に係るインクセットに含まれるインク組成物について説明する。
インク組成物は、着色剤及び水を含む水性インクであることが好ましい。
本開示において、水性インクとは、水を、インクの全質量に対し、50質量%以上含むインク組成物をいう。
また、インク組成物は、有機溶剤の含有量が、インク組成物の全質量に対し、40質量%以下であることが好ましく、30質量%以下であることがより好ましい。
更に、インク組成物は、重合性化合物を含まないか、重合性化合物の含有量が0質量%を超え10質量%以下であることが好ましく、重合性化合物を含まないことがより好ましい。
重合性化合物としては、カチオン性重合性化合物及びラジカル重合性化合物が挙げられる。
インク組成物は、着色剤を含有する。
着色剤としては、特に限定されず、インクジェット用インクの分野で公知の着色剤が使用可能であるが、有機顔料又は無機顔料が好ましい。
無機顔料としては、例えば、酸化チタン、酸化鉄、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、水酸化アルミニウム、バリウムイエロー、カドミウムレッド、クロムイエロー、カーボンブラック等が挙げられる。これらの中でも、カーボンブラックが特に好ましい。
着色剤としては、例えば、特開2009−241586号公報の段落0096〜0100に記載の着色剤も好ましく挙げられる。
インク組成物は、水を含有する。
水の含有量は、インク組成物の全質量に対して、好ましくは50質量%〜90質量%であり、より好ましくは60質量%〜80質量%である。
インク組成物は、上記着色剤を分散するための分散剤を含有してもよい。
分散剤としては、ポリマー分散剤及び低分子の界面活性剤型分散剤のいずれでもよい。また、ポリマー分散剤は、水溶性の分散剤及び非水溶性の分散剤のいずれでもよい。
分散剤としては、例えば、特開2016−145312号公報の段落0080〜0096に記載の分散剤が好ましく挙げられる。
インク組成物は、樹脂粒子の少なくとも1種を含有することが好ましい。
樹脂粒子を含有することにより、主にインク組成物のポリエステル基材への定着性及び画像の耐擦過性をより向上させることができる。また、樹脂粒子は、既述の凝集剤と接触した際に凝集又は分散不安定化してインク組成物を増粘させることにより、インク組成物(即ち、インク組成物により得られる画像)を固定化させる機能を有する。このような樹脂粒子は、水又は水及び有機溶媒の混合物に分散されているものが好ましい。
樹脂粒子としては、例えば、特開2016−188345号公報の段落0062〜0076に記載の樹脂粒子が好ましく挙げられる。
本開示に用いられるインク組成物は、水溶性有機溶媒の少なくとも1種を含有することが好ましい。
水溶性有機溶媒を用いることでは、インク組成物の乾燥防止及び湿潤の効果を得ることができる。水溶性有機溶媒は、噴射ノズルのインク吐出口においてインク組成物が付着乾燥して凝集体ができ、目詰まりするのを防止する乾燥防止剤として用いられる。また、インク組成物の乾燥防止及び湿潤には、水より蒸気圧の低い水溶性有機溶媒が好ましい。
このうち、乾燥防止剤としては、グリセリン、ジエチレングリコール等の多価アルコールが好ましい。
乾燥防止剤は、1種単独で用いても2種以上併用してもよい。
乾燥防止剤の含有量は、インク組成物の全質量に対し、10質量%〜50質量%の範囲とするのが好ましい。
粘度の調整に用いることができる水溶性有機溶媒の具体例としては、アルコール(例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、イソブタノール、sec−ブタノール、t−ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、シクロヘキサノール、ベンジルアルコール)、多価アルコール類(例えば、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、ポ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、ポリプロピレングリコール、ブチレングリコール、ヘキサンジオール、ペンタンジオール、グリセリン、ヘキサントリオール、チオジグリコール)、グリコール誘導体(例えば、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、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングルコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、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、トリ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ジアセテート、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、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、エチレングリコールモノフェニルエーテル)、アミン(例えば、エタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、N−メチルジエタノールアミン、N−エチルジエタノールアミン、モルホリン、N−エチルモルホリン、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、ポリエチレンイミン、テトラメチルプロピレンジアミン)、及びその他の極性溶媒(例えば、ホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、スルホラン、2−ピロリドン、N−メチル−2−ピロリドン、N−ビニル−2−ピロリドン、2−オキサゾリドン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、アセトニトリル、アセトン)が挙げられる。
粘度の調整に用いる場合も、水溶性有機溶媒は1種単独で用いるほか、2種以上を併用してもよい。
インク組成物は、上記成分以外にその他の添加剤を用いて構成することができる。
その他の添加剤としては、例えば、上述した以外の乾燥防止剤(湿潤剤ともいう)、褪色防止剤、乳化安定剤、浸透促進剤、紫外線吸収剤、防腐剤、防黴剤、pH調整剤、表面張力調整剤、消泡剤、粘度調整剤、上述した以外の分散剤、分散安定剤、防錆剤、キレート剤等の公知の添加剤が挙げられる。
本開示に係る画像記録方法は、ポリエステル基材の表面に、本開示に係る印刷前処理液を付与する工程(以降、「前処理液付与工程」ともいう)と、印刷前処理液が付与された面上に、着色剤及び水を含むインク組成物をインクジェット法により吐出して画像を記録する工程(以降、「画像記録工程」ともいう)と、を有する。
画像記録方法における前処理液付与工程は、塗布法、インクジェット法、浸漬法などの公知の方法を適用して行うことができる。
塗布法としては、バーコーター、エクストルージョンダイコーター、エアードクターコーター、ブレードコーター、ロッドコーター、ナイフコーター、スクイズコーター、リバースロールコーター、バーコーター等を用いた公知の塗布方法によって行うことができる。
インクジェット法の詳細については、後述する画像記録工程におけるインクジェット法と同様である。
加熱温度としては、ポリエステル基材の種類、印刷前処理液の組成等に応じて適宜設定すればよいが、ポリエステル基材の温度を30℃〜70℃とすることが好ましく、30℃〜60℃とすることがより好ましい。
表面処理としては、本開示に係る印刷用基材におけるポリエステル基材の表面処理として記載された処理が挙げられ、これらの処理は公知の方法により行うことが可能である。
画像記録方法における画像記録工程では、ポリエステル基材の印刷前処理液が付与された面上に、着色剤及び水を含むインク組成物をインクジェット法により吐出して画像を記録する。
即ち、画像記録工程は、ポリエステル基材に対し、インク組成物をインクジェット法で付与する工程である。
本工程では、ポリエステル基材(具体的には、ポリエステル基材の印刷前処理液が付与された面)上に選択的にインク(即ち、着色剤及び水を含むインク組成物)を付与でき、所望の可視画像を形成できる。
画像記録工程において用いられるインク組成物としては、本開示に係るインクセットに含まれる上述のインク組成物が好適に用いられる。
なお、本開示に好ましいインクジェット法として、特開2003−306623号公報の段落番号0093〜0105に記載の方法が適用できる。
本開示に係る画像記録方法は、乾燥工程を含んでもよい。
乾燥工程は、前処理液付与工程後画像記録工程前、及び、画像記録工程後のいずれか一方又は両方のタイミングで行うことが可能である。
乾燥工程における乾燥としては、加熱乾燥が好ましい。
加熱乾燥を行うための手段としては、ヒータ等の公知の加熱手段、ドライヤ等の公知の送風手段、及び、これらを組み合わせた手段が挙げられる。
画像の加熱乾燥を行うための方法としては、例えば、ポリエステル基材の画像記録面とは反対側からヒータ等で熱を与える方法、ポリエステル基材の画像記録面に温風又は熱風をあてる方法、ポリエステル基材の画像記録面又は画像記録面とは反対側から、赤外線ヒータで熱を与える方法、これらの複数を組み合わせた方法等が挙げられる。
加熱温度の上限には特に制限はないが、上限値としては、例えば、100℃が挙げられ、90℃が好ましい。
画像の加熱乾燥の時間には特に制限はないが、3秒〜60秒が好ましく、5秒〜30秒がより好ましく、5秒〜20秒が特に好ましい。
また、本開示に係る画像記録方法の別の態様は、本開示に係る印刷用基材の処理層上に、着色剤及び水を含むインク組成物をインクジェット法により吐出して画像を記録する工程と、を有する。
上記の本開示に係る印刷用基材の処理層上に、着色剤及び水を含むインク組成物をインクジェット法により吐出して画像を記録する工程は、上述の画像記録方法における画像記録工程と同義であり、好ましい態様も同様である。
また、上記画像記録方法の別の態様は、乾燥工程を含んでもよい。乾燥工程の詳細は、上述の画像記録方法における乾燥工程と同義であり、好ましい態様も同様である。
本開示に係る画像記録物は、ポリエステル基材、及び、ポリエステル基材の表面に設けられた、前述の本開示に係る印刷前処理液の固形分と着色剤とを含む画像、を有する。
本開示の画像記録物は、前述の本開示の画像記録方法により得られる。
前述したように、本開示に係る印刷前処理液中には、特定重合体と凝集剤が含まれている。印刷前処理液の凝集剤の働きにより、インクから供給された着色剤が凝集され、また、特定重合体の働きにより、着色剤とポリエステル基材との密着性も高まることから、本開示に係る画像記録物は、画像の密着性及び画質に優れる。
本開示に係る画像記録方法に用いられる画像記録装置は、インクジェット法を行う画像記録手段を含んでいれば、特に制限はない。
インクジェット法を行う画像記録手段としては、例えば、特開2010−83021号公報、特開2009−234221号公報、特開平10−175315号公報等に記載の公知のインクジェット記録装置を用いることができる。
図1に示す画像記録装置は、印刷前処理液を付与する前処理液付与手段と、インクジェット法を行う画像記録手段と、を備える。
ここで、図1は、画像記録装置の構成例を示す概略構成図である。
ポリエステル基材は、供給部11から、搬送ローラ41,42,43,44,45,46によって、印刷前処理液付与部12、印刷前処理液乾燥ゾーン13、インク吐出部14、インク乾燥ゾーン15と順に送られて、集積部16に集積される。
集積部16においては、ポリエステル基材をロール状に巻き取ってもよい。
ポリエステル基材の搬送は、図1に示すような搬送ローラによる方法のほか、ドラム状部材を用いたドラム搬送方式、ベルト搬送方式、ステージを用いたステージ搬送方式等を採用してもよい。
モータで回転する駆動ローラを定速回転することにより、ポリエステル基材は所定の方向に所定の搬送速度で搬送されるようになっている。
塗布ローラ22は、対向ローラ24と対をなしてポリエステル基材を搬送可能に構成されており、ポリエステル基材は、塗布ローラ22と対向ローラ24との間を通って印刷前処理液乾燥ゾーン13に送られる。
印刷前処理液乾燥ゾーン13は、ヒータ等の公知の加熱手段、ドライヤ、エアナイフ等の送風を利用した送風手段、或いはこれらを組み合わせた手段を含んで構成することができる。
加熱手段は、ポリエステル基材の印刷前処理液付与面(即ち、画像記録面)とは反対側(例えば、ポリエステル基材を自動搬送する場合はポリエステル基材を載せて搬送する搬送機構の下方)にヒータ等の発熱体を設置する方法、ポリエステル基材の印刷前処理液付与面(即ち、画像記録面)に温風又は熱風をあてる方法、赤外線ヒータを用いた加熱法などが挙げられる。また、加熱手段は、上記の方法を複数組み合わせてもよい。
印刷前処理液乾燥ゾーン13では、溶媒除去ローラ等を用いて印刷前処理液から溶媒を除去してもよい。
インク吐出部14には、ブラック(K)、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)、特色インク(A)、及び特色インク(B)の各色インクを貯留するインク貯留部の各々と繋がる記録用ヘッド(インク吐出用ヘッド)30K,30C,30M,30Y,30A,及び30Bが配置されている。不図示の各インク貯留部には、各色相に対応する着色剤及び水を含有するインクが貯留されており、画像の記録に際して必要に応じて各インク吐出用ヘッド30K,30C,30M,30Y,30A,及び30Bに供給されるようになっている。
本開示に係る画像記録方法に適用する画像記録装置では、インク吐出用ヘッド30A及び30Bは、省略されていてもよい。また、インク吐出用ヘッド30A及び30Bに加え、その他の特色インク吐出用ヘッドを備えていてもよい。
また、インク吐出用ヘッド30A及び30Bの位置は、図1中では、便宜上、ポリエステル基材の搬送方向にて、イエロー(Y)インク吐出用ヘッド30Yの下流側に記載してあるが、特に限定されず、特色インクの明度等を考慮して適宜設定すればよい。
例えば、インク吐出用ヘッド30A及び30Bは、イエローインク吐出用ヘッド30Yとマゼンタインク吐出用ヘッド30Mの間に位置する態様、マゼンタインク吐出用ヘッド30Mとシアンインク吐出用ヘッド30Cの間に位置する態様等が考えられる。
また、30Bはホワイトインク吐出用ヘッドであることが好ましい。
本開示においては、シリアル型での記録、又は比較的高速記録が可能な方式、例えば、1回の走査で1ラインを形成するシングルパス方式での記録のいずれを採用してもよいが、本開示に係る画像記録方法によればシングルパス方式でも再現性の高い高品位の画像が得られる。
インク乾燥ゾーン15は、印刷前処理液乾燥ゾーン13と同様に構成することができる。
例えば、印刷前処理液乾燥ゾーン13の上流側、インク吐出部14とインク乾燥ゾーン15との間、などの所望の位置に加熱手段を配置することで、ポリエステル基材を所望の温度に昇温させることにより、印刷前処理液の乾燥、インクの乾燥、インクの定着等を効果的に行うようにすることが可能になる。
画像記録装置が加熱制御機構を備えることで、ポリエステル基材の温度を制御しながら、印刷前処理液の付与、インクの付与等を行うことができる。
ポリエステル基材の表面温度を計測する計測部としては、接触又は非接触の温度計が好ましい。
テレフタル酸ジメチル(略記:TPA−Me、富士フイルム和光純薬(株)、80.00g、0.412モル)、5−スルホイソフタル酸ジメチルナトリウム(略記:SSIPA−Me、東京化成工業(株)、26.79g、0.0904モル)、ジエチレングリコール(略記:DEG、富士フイルム和光純薬(株)、57.58g、0.543モル)、シクロヘキサンジメタノール(略記:CHDM、富士フイルム和光純薬(株)、33.33g、0.231モル)、及びオルトチタン酸テトラエチル(東京化成工業(株)、100μL)の混合物を窒素気流下、200℃で3時間加熱撹拌し、生成したメタノールを留去した。
次いで、2Torr以下で減圧下、250℃で3時間加熱攪拌し、過剰のジエチレングリコールを除去しながらエステル交換反応を行った。その後、得られた反応物をテフロン(登録商標)加工の耐熱容器に取り出し、ポリエステル重合体P−1を得た。
合成例1において使用したモノマー成分とその組成を、表4に記載のモノマー成分とその組成に変更した以外は、合成例1と同様に反応を行い、ポリエステル重合体P−2〜P−9とポリアミド重合体P−10及びH−1とを得た。
重合体P−1〜P−8、P−10、及びH−1については、重合体の濃度が20質量%となるように、水を75質量%及びイソプロパノール5質量%の割合で加え、80℃で一時間加熱撹拌し、重合体水分散物PE−1〜PE−8、PE−10、及びHE−1を得た。
なお、P−9の重合体に関しては、重合体の濃度が10質量%となるように、水を50質量%及びイソプロパノール50質量%の割合で加え、以下は上記同様にして、重合体の水分散物PE−9を得た。
攪拌機、冷却管を備えた2000mlの三口フラスコに、ネオペレックスG−15(16質量%水溶液、花王(株))15.2gと水765gを加え、窒素雰囲気下で90℃に加熱した。
加熱された三口フラスコ中の混合溶液に、水66.9gに2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸ナトリウム(略記:AMPS)の50質量%水溶液(SIGMA−ALDRICH社)17.9g(0.04モル)とメタクリルアミド(略記:MAAm、東京化成工業(株))9.99g(0.12モル)とを溶解した溶液Aと、スチレン(略記:St、富士フイルム和光純薬(株))16.3g(0.16モル)と4−アクリロイルモルホリン(略記:ACMO、東京化成工業(株))49.7g(0.35モル)とノルマルブチルアクリレート(BA、東京化成工業(株))15.0g(0.12モル)とを混合した溶液Bと、水59.3gに過硫酸ナトリウム(富士フイルム和光純薬(株))5.93gを溶解した溶液Cと、を6時間かけて同時に滴下した。滴下終了後、更に3時間反応させることにより、(メタ)アクリル重合体P−11を含む重合体水分散物PE−11を得た。
ビニル重合体水分散物PE−11中の重合体濃度は10質量%であった。
合成例11において使用したモノマー成分とその組成を、表5に記載のモノマー成分とその組成に変更した以外は、合成例11と同様に反応を行い、(メタ)アクリル重合体P−12〜P−14、及びH−2を含む、重合体PE−12〜PH−14、及びHE−2を得た。
ビニル重合体水分散物PE−12〜14、及びHE−2中の重合体濃度はそれぞれ10質量%であった。
合成例1〜12及び比較合成例1〜2で得られた重合体について、HSP値を前述の方法で求め、また、ガラス転移温度(Tg)及び重量平均分子量(Mw)を前述の方法で測定した。
結果を表4及び表5に示す。
また、モノマー成分の欄に略語にて記載されている化合物は、下記構造式により表される化合物を示す。下記構造式中、「Me」はメチル基を示す。
IPA−Meはイソフタル酸ジメチルの、HMDAはヘキサメチレンジアミンの、HEAAmは2−ヒドロキシエチルアクリルアミドの略記である。
撹拌機、温度計、還流冷却管、及び窒素ガス導入管を備えた三口フラスコに、メチルエチルケトン360.0gを仕込んで、75℃まで昇温した。その後、フラスコ内温度を75℃に保ちながら、ベンジルメタクリレート144.0g、メチルメタクリレート180.0g、メタクリル酸36.0g、メチルエチルケトン72g、及び「V−601」(富士フイルム和光純薬(株)の重合開始剤、化合物名:(ジメチル2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオネート))1.44gからなる混合溶液を、2時間で滴下が完了するように等速で滴下した。滴下完了後、これに「V−601」0.72g及びメチルエチルケトン36.0gからなる溶液を加え、75℃で2時間撹拌後、更に「V−601」0.72g及びイソプロパノール36.0gからなる溶液を加え、75℃で2時間撹拌した。その後、85℃に昇温して、更に2時間撹拌を続け、ベンジルメタクリレート/メチルメタクリレート/メタクリル酸(=40/50/10(質量比))共重合体のポリマー溶液を得た。
得られた共重合体の、上記同様に測定した重量平均分子量(Mw)は、54000(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によりポリスチレン換算で算出)であり、酸価は61.9mgKOH/gであった。
下記「マゼンタインクの組成」に記載の各成分を混合し、マゼンタインクを調製した。
また、下記「シアンインクの組成」に記載の各成分を混合し、シアンインクを調製した。
・Projet Magenta APD1000(FUJIFILM Imaging Colorants社、マゼンタ顔料分散液、顔料濃度:14質量%):30質量%
・自己分散性ポリマー粒子水分散物:8質量%
・PG(プロピレングリコール):20.0質量%
・オルフィンE1010(界面活性剤、日信化学工業(株)):1.0質量%
・イオン交換水:全体で100質量%としたときの残量
・Projet Cyan APD1000(FUJIFILM Imaging Colorants社、シアン顔料分散液、顔料濃度:12質量%):20質量%
・自己分散性ポリマー粒子水分散物:8質量%
・PG(プロピレングリコール;水溶性溶剤):20.0質量%
・オルフィンE1010(界面活性剤、日信化学工業(株)):1.0質量%
・イオン交換水:全体で100質量%としたときの残量
(印刷前処理液の調製)
下記「印刷前処理液の組成」に記載の各成分を混合し、実施例1〜22及び比較例1〜2の印刷前処理液を調製した。
なお、実施例21については、重合体水分散物として、重合体水分散物PE−4とHE−1とを、重合体P−4の各構成単位の総モルをAとし、重合体H−1の各構成単位の総モルをBとしたとき、モル比X:Y=80:20となるように混合した。混合の際は、モル比(X:Y=80:20)を質量比に換算計算して、重量比(x:y=76.8:23.2)で混合した。
・重合体水分散物:表6に記載の種類及び量
・凝集剤:表6に記載の種類及び量
・PG(プロピレングリコール):10.0質量%
・消泡剤(モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社TSA−739(15%);エマルジョン型シリコーン消泡剤):消泡剤の固形分量として0.01質量%
・イオン交換水:合計で100質量%となる残量
実施例1〜22及び比較例1〜2の印刷前処理液を、ポリエステル基材に対して付与した後、画像の記録を行い、続いて、以下の各種評価を行った。
結果をまとめて表6に示す。
FE2001(PET基材、水の吸収量:1g/m2、フタムラ化学(株))を635mm/秒で搬送し、表6に記載の印刷前処理液をワイヤーバーコーターで1.7g/m2となるように塗布し、直後に50℃で2秒間乾燥させた。
その後、下記画像記録条件で、調製した上述のシアンインク及び上述のマゼンタインクを用いて、下記の画像記録条件で、ブルー(シアンインク+マゼンタインク)色のベタ画像を印字した。
印字直後、80℃のホットプレート上で30秒乾燥後の画像に、セロテープ(登録商標)(No.405、ニチバン(株)、幅12mm、以下、単に「テープ」ともいう。)を貼り付け、テープを画像から剥離することにより、画像の密着性を評価した。密着性の評価結果が優れているほど、インクによる画像の剥離が抑制されていることになり、画像の密着性が高いといえる。
ここで、テープの貼り付けは、具体的には、下記の方法により行った。
一定の速度でテープを取り出して、約75mmの長さの小片にカットした。
カットしたテープを画像に重ね、テープの中央部の幅12mm、25mmの長さの領域を指で押し、テープを画像に貼り付けた。画像にテープを正しく貼り付けるために,指先でしっかりとテープをこすった。
テープを画像に貼り付けて5分以内に、できるだけ60°に近い角度でテープの端をつかみ,0.5秒〜1.0秒で確実に引き離すようにした。
・ヘッド:1,200dpi(dot per inch、1inchは2.54cm)/20inch幅ピエゾフルラインヘッドを4色分配置したヘッドを用いた。
・吐出液滴量:各2.4pLとした。
・駆動周波数:30kHz(基材搬送速度635mm/秒)とした。
A:画像の剥離は認められなかった。
B:テープ側に色が付き、画像の剥離が認められたが、画像側では目立った剥離が認められなかった。
C:テープ側に色が付き、画像の剥離が認められ、画像側にも画像のわずかな剥がれがみられたが、PET基材の露出は確認されなかったため、実用上許容範囲内であった。
D:テープ側に色が付き、画像の剥離が認められ、画像側もほとんどの画像が剥がれ、PET基材の露出が確認された。
FE2001(PET基材、フタムラ化学(株))を635mm/秒で搬送し、表6に記載の印刷前処理液をワイヤーバーコーターで1.7g/m2となるように塗布し、直後に50℃で2秒間乾燥させた。
その後、上記密着性の評価における画像記録条件と同様の画像記録条件により、図2に記載の文字(unicode:U+9DF9)を、2pt、3pt、4pt、及び5ptにてそれぞれ記録し、下記評価基準により評価した。ptはフォントサイズを表すDTPポイントを意味し、1ptは1/72inchである。
A:2pt文字が再現可能
B:3pt文字が再現可能であったが、2ptの文字は再現できなかった。
C:4pt文字が再現可能であったが、3pt以下の文字は再現できなかった。
D:4pt文字が再現できなかった。
ここで、「再現可能」とは、0.5m離れた場所から確認した場合に、図2に記載の文字画像において、図3に記載の1で表された横線と、図3に記載の2で表された横線とが、分離されていることを意味する。
FE2001(PET基材、フタムラ化学(株)、幅500mm、長さ2000m)を500mm/秒で搬送し、表6に記載の印刷前処理液をワイヤーバーコーターで1.7g/m2となるように塗布し、80℃のホットプレート上で30秒間乾燥後、面圧が50kPaになるようにロール状に巻取り、室温(25℃)で1日間放置した。
放置後、巻取りをほどき、印刷前処理液の塗布面が接触したPET基材裏面について、印刷前処理液の影響を目視にて評価した。
具体的には、長さ1000m地点のPET基材を、A4サイズ(PET基材の長さ方向に29.7cm、PET基材の幅方向に21cm)に切り出した後に、切り出したPET基材裏面を目視で確認を行い、下記の評価基準に従って評価した。
なお、PET基材の長さ方向の切り出し位置は、1000mの位置でA4サイズの領域の長さ方向の中心となるようにした。また、幅方向の切り出し位置は、切り出したA4サイズの領域の幅方向の中心が、PET基材の幅方向の中心となるようにした。
A:A4サイズのPET基材裏面の全面に亘り、印刷前処理液の成分の転写を確認することができず、基材の透明部分の視認性が損なわれていない。
B:A4サイズのPET基材裏面の全面に亘り、印刷前処理液の成分の転写が僅かに確認され、PET基材の透明性がやや損なわれているが、実用上許容範囲内である。
C:A4サイズのPET基材裏面の全面に亘り、印刷前処理液の成分の転写が明らかに確認でき、PET基材の透明性が著しく損なわれている。
表6中、凝集剤の欄に記載の化合物の詳細は下記の通りである
・マロン酸(有機酸):東京化成工業(株) マロン酸
・グルタル酸(有機酸):東京化成工業(株) グルタル酸
・硫酸マグネシウム(多価金属塩):ナカライテスク(株) 硫酸マグネシウム・七水和物
・ポリアリルアミン(カチオン性化合物):ニットーボーメディカル(株) PAA−HCL−01
実施例21から明らかなように、重合体水分散物を2種混合してなる混合物のHSP値がMPa0.5〜30MPa0.5であれば、密着性及び画質に優れた画像が得られることが分かる。
実施例1と実施例7との比較により、特定重合体のガラス転移温度が40℃以上であることで、前処理液のブロッキングが高まることが分かる。
実施例1と実施例19及び実施例20との比較により、HSP値が25MPa0.5〜40MPa0.5の凝集剤を用いることで、画像の密着性及び画質に優れることが分かる。
実施例1と実施例17との比較により、重合体に対する凝集剤の量が2倍を超え、凝集剤の量が多くなると、画像の密着性が少し低下し、前処理液のブロッキングも低下することが分かる。
実施例1と実施例18との比較により、重合体に対する凝集剤の量が0.1倍未満であり凝集剤の量が少ないと、画質がやや低下することが分かる。
本明細書に記載された全ての文献、特許出願、及び技術規格は、個々の文献、特許出願、及び技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。
Claims (16)
- Hansen溶解度パラメータの値が18MPa0.5以上30MPa0.5以下の重合体と、水と、多価金属塩、有機酸、カチオン性化合物、及び金属錯体からなる群より選ばれる少なくとも1種の凝集剤と、を含む、ポリエステル基材用の印刷前処理液。
- Hansen溶解度パラメータの値が18MPa0.5以上30MPa0.5以下の重合体が、SO3 −Z+基を有するポリエステル樹脂、SO3 −Z+基を有するポリアミド樹脂、SO3 −Z+基を有する(メタ)アクリル樹脂、及びSO3 −Z+基を有するポリエステルアミド共重合体から選択される少なくとも1種を含む請求項1に記載の印刷前処理液。
SO3 −Z+基中、Z+は、SO3 −に結合していてもよいし、解離していてもよい対カチオンを表す。 - Hansen溶解度パラメータの値が18MPa0.5以上30MPa0.5以下の重合体が、下記式(I)で表される構成単位を有する樹脂及び下記式(II)で表される構成単位を有する樹脂の少なくとも一方を含む請求項1又は請求項2に記載の印刷前処理液。
式(I)中、Z+は、SO3 −に結合していてもよいし、解離していてもよい対カチオンを表す。
式(II)中、R1は、水素原子又はメチル基を表し、R2は、単結合、芳香環、若しくは、エステル結合、アミド結合、又は酸素原子を含んでもよいアルキレン基を表し、Z+は、SO3 −に結合していてもよいし、解離していてもよい対カチオンを表す。 - 式(I)で表される構成単位を有する樹脂が、下記式(i)で表される構成単位を更に有する、請求項3に記載の印刷前処理液。
- 式(II)で表される構成単位を有する樹脂が、下記式(III)で表される構成単位を更に有する、請求項3に記載の印刷前処理液。
式(III)中、R3は、水素原子又はメチル基を表し、R4及びR5は、各々独立に、水素原子、又は酸素原子を含んでもよいアルキル基を表し、R4とR5とが結合して酸素原子を含む環を形成していてもよい。 - 式(II)で表される構成単位を有する樹脂が、スチレンに由来する構成単位を更に有する、請求項3又は請求項5に記載の印刷前処理液。
- 式(II)で表される構成単位を有する樹脂が、スルホン酸基を有しない(メタ)アクリル酸アルキルエステルを更に有する、請求項3、請求項5、又は請求項6に記載の印刷前処理液。
- Hansen溶解度パラメータの値が18MPa0.5以上30以下MPa0.5の重合体のガラス転移温度Tgが、40℃以上200℃以下である請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載の印刷前処理液。
- 多価金属塩、有機酸、カチオン性化合物、及び金属錯体からなる群より選ばれる少なくとも1種の凝集剤のHansen溶解度パラメータの値が25MPa0.5以上40MPa0.5以下である、請求項1〜請求項8のいずれか1項に記載の印刷前処理液。
- Hansen溶解度パラメータの値が18MPa0.5以上30MPa0.5以下の重合体の含有量Aと、多価金属塩、有機酸、カチオン性化合物、及び金属錯体からなる群より選ばれる少なくとも1種の凝集剤の含有量Bと、の質量比が、重合体の含有量A:凝集剤の含有量B=10:1〜1:2である、請求項1〜請求項9のいずれか1項に記載の印刷前処理液。
- ポリエステル基材と、
ポリエステル基材の表面に設けられた、請求項1〜請求項10のいずれか1項に記載の印刷前処理液の固形分を含む処理層と、
を有する印刷用基材。 - ポリエステル基材の表面に、請求項1〜請求項10のいずれか1項に記載の印刷前処理液を付与する工程を有する、印刷用基材の製造方法。
- 着色剤及び水を含むインク組成物と、請求項1〜請求項10のいずれか1項に記載の印刷前処理液と、を含むインクセット。
- ポリエステル基材の表面に、請求項1〜請求項10のいずれか1項に記載の印刷前処理液を付与する工程と、
印刷前処理液が付与された面上に、着色剤及び水を含むインク組成物をインクジェット法により吐出して画像を記録する工程と、
を有する画像記録方法。 - ポリエステル基材と、ポリエステル基材の表面に設けられた、請求項1〜請求項10のいずれか1項に記載の印刷前処理液の固形分を含む処理層と、を有する印刷用基材の処理層上に、着色剤及び水を含むインク組成物をインクジェット法により吐出して画像を記録する工程を有する画像記録方法。
- ポリエステル基材、及び、ポリエステル基材の表面に設けられた請求項1〜請求項10のいずれか1項に記載の印刷前処理液の固形分と着色剤とを含む画像、を有する画像記録物。
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