KR20170125330A - 비흡수성 기재 인쇄용 수성 잉크젯용 잉크 조성물 - Google Patents

비흡수성 기재 인쇄용 수성 잉크젯용 잉크 조성물 Download PDF

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요이치 사토
히로유키 고니시
가즈키 모리야스
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사카타 인쿠스 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명의 과제는 비흡수 매체에 인쇄하더라도 도트 확장성, 솔리드 균일성 및 보존 안정성이 우수한 비흡수성 기재 인쇄용 수성 잉크젯용 잉크 조성물을 제공하는 것이다. 이를 위해 알칼리 가용성 수지로 피복되어 이루어지는 안료, 염기성 화합물, 수용성 유기 용제, 계면활성제 A 및 계면활성제 B를 함유하는 비흡수성 기재 인쇄용 수성 잉크젯용 잉크 조성물로서, 계면활성제 A가 화학식 1로 표시되는 아세틸렌디올계 화합물이고, 계면활성제 A의 함유량이 수성 잉크젯용 잉크 조성물 중에 0.1~1 질량%이며, 계면활성제 B가 아세틸렌디올계 화합물에 에틸렌옥사이드를 부가하여 얻어지는 HLB 4~9의 화합물이고, 계면활성제 B의 함유량이 수성 잉크젯용 잉크 조성물 중에 0.4~2.5 질량%이며, 정적 표면장력이 27~32 mN/m인 비흡수성 기재 인쇄용 수성 잉크젯용 잉크 조성물을 제공한다.
[화학식 1]

Description

비흡수성 기재 인쇄용 수성 잉크젯용 잉크 조성물{Aqueous inkjet ink composition for printing on non-absorbent base material}
본 발명은 보존 안정성이 우수하고, 또한 코트지나 폴리염화비닐 시트 등의 비흡수성 매체에 인쇄하더라도 도트 확장성 및 솔리드 균일성이 우수한 비흡수성 기재 인쇄용 수성 잉크젯용 잉크 조성물에 관한 것이다.
잉크젯 인쇄방식은 매우 미세한 노즐로부터 잉크 액적을 인쇄·기록용 기재에 직접 토출하여 부착시켜서 문자나 화상을 얻는 인쇄·기록방식이다.
수성 잉크젯 인쇄방식은 예전부터 인쇄 헤드가 주사형이기 때문에 인쇄에 시간이 걸리고, 수성 매체의 건조가 느리다는 등의 문제가 있어 다량의 인쇄물의 제조에 적합하지 않은 것으로 알려져 있었다.
그러나 한편으로 통상의 인쇄방식과 같은 제판공정을 필요로 하지 않으며, 또한 전자사진방식을 포함하더라도 매우 간단한 장치의 구성으로 인쇄가 가능하다는 등의 이점이 있기 때문에, 개인이나 가정에서 이용되는 경우가 대부분이었다.
이 때문에 상기 인쇄와 건조에 걸리는 시간 등의 문제를 해결할 수 있으면, 사무실이나 상업인쇄 등의 산업용도에 있어서도 다른 인쇄방식과 경합하여 또한 이용할 가치는 충분히 있다고 생각된다. 이러한 이유로부터 잉크젯 인쇄방식을 산업용도로 이용하기 위해, 최근에는 인쇄장치와 잉크 양측면에서 적극적으로 인쇄의 고속화와 저가격의 인쇄용지를 적용하는 기술이 검토되고 있다.
산업용도에서는 저렴한 보통지나 통상의 오프셋 페이퍼와 같은 비코트지뿐 아니라, 코트지나 폴리염화비닐 시트 등의 비흡수성 매체의 이용도 인쇄용 기재로서 검토되고 있다. 이러한 매체는 비코트지 등의 매체에 비해 표면장력이 낮기 때문에 잉크 액적의 매체에 대한 접촉각이 커져, 잉크 액적이 착탄(着彈)했을 때 매체 상에서 습윤 확산되기 어려워, 이 때문에 도트가 충분히 확장되지 않아 농도감이 부족한 인쇄물이 된다.
또한, 수성 잉크는 비흡수성 매체에 대해 불균일하게 습윤 확산되는 경향이 있어, 균일한 농도의 고체 화상 부분에서 반점 형상의 모양이 발생한다.
이러한 문제는 인쇄물의 가치를 손상시키기 때문에 대책이 요구되고 있다. 이에 더하여 본래의 잉크젯 인쇄방식에서 요구되는 잉크 성능인 보존 안정성, 노즐 막힘을 일으키지 않고 안정하게 토출할 수 있는 토출 안정성, 액적의 비상성 등도 구비하고 있어야만 한다.
비흡수성 매체에 대한 수성 잉크의 젖음을 개선하는 기술로서 잉크 중에 계면활성제를 도입하는 것을 들 수 있다. 특히, 아세틸렌디올 화합물계 계면활성제는 다른 종류의 계면활성제와 비교하여 수성 잉크젯용 잉크 조성물의 표면장력을 저하시키고, 또한 잉크 액막을 매체 상에 균일하게 형성시키는 능력이 뛰어나다. 이러한 기술은 특허문헌 1~4에 예시되어 있다.
그러나, 이러한 선행기술로도 도트 확장성 및 솔리드 균일성은 불충분하기 때문에, 최근 들어 더욱 높아지고 있는 인쇄품질의 요구 레벨에 못 미치고 있다.
또한, 기재로서 보통지, 광택지 등의 흡수 매체에 대응하는 것으로서, 아세틸렌디올 화합물계 계면활성제를 2종 병용하고 있는 수성 잉크젯용 잉크 조성물은 특허문헌 5~7에 예시되어 있는데, 이를 비흡수성 매체에 인자하더라도 도트 확장성 및 솔리드 균일성에 대해서는 불충분하기 때문에, 최근 들어 더욱 높아지고 있는 인쇄품질의 요구에 못 미치고 있다.
또한, 아세틸렌디올 화합물계 계면활성제는 수성 잉크젯용 잉크 조성물의 표면장력을 저하시키는 효과가 높은 한편으로, 수성 잉크젯용 잉크 조성물로부터 분리되는 경향이 강하여, 보존 안정성에 대한 악영향이 인정된다.
이상과 같이, 수성 잉크젯 인쇄방식에서 코트지나 폴리염화비닐 시트 등의 비흡수성 매체의 이용이 검토되는 가운데, 도트 확장성이 우수하고, 또한 솔리드 균일성이 우수하며, 게다가 보존 안정성이 양호한 수성 잉크젯용 잉크 조성물을 얻는 것은 곤란한 것이 현재 상황이다.
일본국 특허공개 제2010-089370호 공보 일본국 특허공개 제2013-129711호 공보 일본국 특허공개 제2011-137122호 공보 일본국 특허공개 제2014-227440호 공보 일본국 특허공개 제2002-080757호 공보 일본국 특허공개 제2006-282759호 공보 일본국 특허공개 제2006-274128호 공보
본 발명은 보존 안정성이 우수하고, 또한 비흡수성 매체(코트지, 폴리염화비닐 시트 등)에 인쇄하더라도 도트 확장성이 우수하며, 게다가 솔리드 균일성이 우수한 비흡수성 기재 인쇄용 수성 잉크젯용 잉크 조성물을 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위해 예의 검토한 결과, 아래의 수성 잉크젯용 잉크 조성물을 발명하였다.
(1) 알칼리 가용성 수지로 피복되어 이루어지는 안료, 염기성 화합물, 수용성 유기 용제, 계면활성제 A 및 계면활성제 B를 함유하는 비흡수성 기재 인쇄용 수성 잉크젯용 잉크 조성물로서, 계면활성제 A가 화학식 1로 표시되는 아세틸렌디올계 화합물이고, 계면활성제 A의 함유량이 수성 잉크젯용 잉크 조성물 중에 0.1~1 질량%이며, 계면활성제 B가 아세틸렌디올계 화합물에 에틸렌옥사이드를 부가하여 얻어지는 HLB 4~9의 화합물이고, 계면활성제 B의 함유량이 수성 잉크젯용 잉크 조성물 중에 0.4~2.5 질량%이며, 정적 표면장력이 27~32 mN/m인 비흡수성 기재 인쇄용 수성 잉크젯용 잉크 조성물.
Figure pct00001
(2) 계면활성제 B의 함유량이 수성 잉크젯용 잉크 조성물 중에 0.8~2.5 질량%이고, 또한 계면활성제 A의 함유량과 계면활성제 B의 함유량의 함유 비율이 계면활성제 B의 함유량/계면활성제 A의 함유량=1.5~10의 범위인 (1)에 기재된 비흡수성 기재 인쇄용 수성 잉크젯용 잉크 조성물.
(3) 유리 전이 온도 20℃ 이하의 수지 에멀션을 포함하여 이루어지는 (1) 또는 (2)에 기재된 비흡수성 기재 인쇄용 수성 잉크젯용 잉크 조성물.
(4) 알칼리 가용성 수지로 피복된 안료의 알칼리 가용성 수지의 산가가 40~300 mgKOH/g이고, 그 산기의 50~90%를 중화하기 위해 필요한 염기성 화합물을 잉크 중에 함유하는 (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 기재된 비흡수성 기재 인쇄용 수성 잉크젯용 잉크 조성물.
(5) 수용성 유기 용제의 함유량이 비흡수성 기재 인쇄용 수성 잉크젯용 잉크 조성물 중에 20~40 질량%인 (1) 내지 (4) 중 어느 하나에 기재된 비흡수성 기재 인쇄용 수성 잉크젯용 잉크 조성물.
본 발명의 비흡수성 기재 인쇄용 수성 잉크젯용 잉크 조성물에 의하면, 잉크 조성물 자체의 보존 안정성이 우수함과 동시에, 비흡수성 매체(코트지, 폴리염화비닐 시트 등)에 인쇄하더라도 도트 확장성이 우수하며, 게다가 솔리드 균일성도 우수하다는 현저한 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명자들은 특히 화학식 1로 표시되는 계면활성제 A인 아세틸렌디올계 화합물과, 계면활성제 B인 아세틸렌디올계 화합물에 에틸렌옥사이드를 부가하여 얻어지는 HLB 4~9의 화합물을 특정량 및 특정 비율로 병용하여 비흡수성 기재 인쇄용 수성 잉크젯용 잉크에 함유시킴으로써, 신규한 비흡수성 기재 인쇄용 수성 잉크젯용 잉크 조성물을 개발하였다.
[화학식 1]
Figure pct00002
본 발명에 의하면, 인쇄 시에 있어서 잉크가 매체 표면에 착탄 후, 화학식 1로 표시되는 아세틸렌디올 화합물에 의해 저하된 잉크의 표면장력을 반영하여, 잉크 액적의 매체 표면에 대한 접촉각을 저하시켜서 매체 표면으로의 젖음을 촉진시켜 도트를 충분히 확장시킨다. 또한, 아세틸렌디올계 화합물에 에틸렌옥사이드를 부가하여 얻어지는 HLB 4~9의 화합물에 의해 잉크 액적을 매체 상에서 균일하게 습윤 확산시켜 고체 화상 부분에서 균일한 솔리드를 형성한다.
또한, 아세틸렌디올계 화합물에 에틸렌옥사이드를 부가하여 얻어지는 HLB 4~9의 화합물은, HLB가 낮은 아세틸렌디올계 화합물계 계면활성제와 비흡수성 기재 인쇄용 수성 잉크젯용 잉크 조성물을 상용시키는 기능을 가져, 양자가 분리되는 것을 억제한다.
상기 HLB는 계면활성제 분야에서 이용되고 있는 분자의 친수성 부분과 소수성 부분의 균형(Hydrophile-Lipophile Balance)을 나타내는 것으로, 0에서 20까지의 값을 가지며, HLB의 수치가 큰 것일수록 친수성성이 높다고 할 수 있다.
본 발명에서는 아래의 그리핀의 식으로 정의되는 HLB값을 사용하고 있다.
[그리핀의 식]
Figure pct00003
아래에 본 발명의 비흡수성 기재 인쇄용 수성 잉크젯용 잉크 조성물에 대해 그 성분별로 구체적으로 설명한다.
(알칼리 가용성 수지로 피복된 안료)
알칼리 가용성 수지로 피복된 안료는 염기성 화합물의 존재 하에 알칼리 가용성 수지를 용해한 수성 용액에 안료를 분산시켜서 얻어진 분산액을, 산석법이나 재공표 WO2005/116147호 공보에 기재된 이온 교환 수단이나 전상유화법(phase-transfer emulsification method) 등에 의해 안료 표면에 알칼리 가용성 수지를 석출시켜 얻어진 침전물을 여과, 수세하고, 추가로 필요한 경우 건조시킴으로써 알칼리 가용성 수지로 피복된 안료를 얻을 수 있다. 알칼리 가용성 수지로 피복된 안료는 알칼리 가용성 수지로 피복된 안료의 음이온성기의 산기 일부, 바람직하게는 50~90%, 보다 바람직하게는 60~80%를 중화하기 위해 필요한 염기성 화합물을 잉크 중에 함유시켜서 중화하고, 각종 분산기를 사용하여 수성 매체 중에 재분산시켜서 사용한다. 이로써 분산 안정성이 우수한 것이 된다.
안료
상기 알칼리 가용성 수지로 피복된 안료에 사용되는 안료로서는, 일반적으로 잉크젯용 잉크에서 사용되는 각종 무기 안료와 유기 안료를 들 수 있다. 구체적으로는, 상기 무기 안료로서는 산화티탄, 벵갈라, 안티몬 레드, 카드뮴 옐로, 코발트 블루, 군청, 감청, 카본 블랙, 흑연 등의 유색 안료(백색, 흑색 등의 무채색의 착색안료도 포함함) 및 탄산칼슘, 카올린, 클레이, 황산바륨, 수산화알루미늄, 탈크 등의 체질안료를 들 수 있다. 상기 유기 안료로서는 용성 아조 안료, 불용성 아조 안료, 아조레이크 안료, 축합 아조 안료, 구리프탈로시아닌 안료, 축합 다환 안료 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 사용해도 되고 2종 이상을 병용해도 된다.
또한, 상기 안료로서는 특히 선명한 색상의 표현을 가능하게 하는 점에서, 구체적으로는 C.I. Pigment Red 5, 7, 12, 57：1, 122, 146, 202, 242, 282 등의 적색계 안료；C.I. Pigment Blue 1, 2, 15：3, 15：4, 16, 17, 60 등의 청색계 안료；C.I. Pigment Violet 19, 23 등의 자색계 안료；C.I. Pigment Yellow 12, 13, 14, 17, 74, 83, 93, 128, 139, 151, 154, 155, 180, 185, 213 등의 황색계 안료；C.I. Pigment Black 7(카본 블랙)；C.I. Pigment Green 7, 36 등의 녹색 안료；C.I. Pigment Orange 34, 71 등의 오렌지색 안료 등이 바람직하다.
알칼리 가용성 수지
상기 알칼리 가용성 수지로 피복된 안료에 사용되는 알칼리 가용성 수지로서는, 통상의 잉크나 도료의 안료 분산용으로서 사용되고 있는 염기성 화합물의 존재 하에서 수성 매체에 가용인 공중합체 수지를 이용할 수 있다.
이러한 알칼리 가용성 수지로서는, 예를 들면 카르복실기를 갖는 단량체, 안료와의 흡착성을 향상시키기 위한 소수성기를 함유하는 단량체, 바람직하게는 탄소수 12 이상 24 이하의 알킬기 및 방향족의 환상 탄화수소기를 갖는 단량체와의 공중합체, 또는 이들 단량체와 필요에 따라 다른 중합 가능한 단량체와 함께 반응시켜서 얻어지는 공중합체를 이용할 수 있다.
상기 카르복실기를 갖는 단량체로서는, 예를 들면 아크릴산, 메타크릴산, 크로톤산, 이타콘산, 말레산, 푸마르산, 2-카르복시에틸(메타)아크릴레이트, 2-카르복시프로필(메타)아크릴레이트, 무수 말레산, 말레산 모노알킬에스테르, 시트라콘산, 무수 시트라콘산, 시트라콘산 모노알킬에스테르 등을 들 수 있다.
또한, 상기 안료와의 흡착성을 향상시키기 위한 소수성기를 함유하는 단량체로서는, 예를 들면 장쇄 알킬기를 갖는 단량체로서 (메타)아크릴산 등의 라디칼 중합성 불포화 카르복실산의 탄소수가 8 이상인 알킬에스테르류(예를 들면 2-에틸헥실(메타)아크릴레이트, 옥틸(메타)아크릴레이트, 라우릴(메타)아크릴레이트, 스테아릴(메타)아크릴레이트, 2-히드록시스테아릴(메타)아크릴레이트 등), 탄소수가 8 이상인 알킬비닐에테르류(예를 들면 도데실비닐에테르 등), 탄소수가 8 이상인 지방산의 비닐에스테르류(예를 들면 비닐 2-에틸헥사노에이트, 비닐라우레이트, 비닐스테아레이트 등), 지환족 탄화수소기를 갖는 단량체로서 시클로헥실(메타)아크릴레이트 등, 방향족 탄화수소기를 갖는 단량체로서 벤질(메타)아크릴레이트, 스티렌, α-스티렌, 비닐톨루엔 등의 스티렌계 단량체 등, 바람직하게는 탄소수 12 이상 24 이하의 알킬기를 갖는 단량체, 방향족의 환상 탄화수소기를 갖는 단량체를 들 수 있다.
또한, 상기 필요에 따라 사용하는 다른 중합 가능한 단량체로서는 (메타)아크릴산메틸, (메타)아크릴산에틸, (메타)아크릴산프로필, (메타)아크릴산이소프로필, (메타)아크릴산부틸, (메타)아크릴산헥실 등의 (메타)아크릴산, (메타)아크릴산히드록시에틸, 아크릴아미드, N-메틸올아크릴아미드 등을 들 수 있다.
상기 알칼리 가용성 수지의 산가로서는 40~300 mgKOH/g이 바람직하고, 보다 바람직하게는 70~250 mgKOH/g이다. 알칼리 가용성 수지의 산가가 상기 범위보다 낮으면, 얻어지는 알칼리 가용성 수지로 피복된 안료의 수성 분산액의 분산 안정성이 저하되는 경우가 있고, 한편 상기 범위보다도 크면, 친수성이 지나치게 높아지기 때문에 저장 안정성, 내수성이 저하되는 경우가 있다.
상기 알칼리 가용성 수지의 분자량으로서는 통상 중량 평균 분자량이 3,000~200,000인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 7,000~100,000이다. 알칼리 가용성 수지의 중량 평균 분자량이 3,000 미만인 경우에는 안료의 분산 안정성과 얻어지는 인쇄물의 내찰과성이 저하되는 경향이 있고, 한편 200,000을 초과하면 점도가 높아지기 때문에 바람직하지 않다.
＜산가＞
산가는 알칼리 가용성 수지를 합성하기 위해 사용하는 단량체의 조성을 토대로, 알칼리 가용성 수지 1 g을 중화하는 데 이론상 필요한 수산화칼륨의 ㎎ 수를 산술적으로 구한 이론 산가이다.
＜중량 평균 분자량＞
중량 평균 분자량은 겔 침투 크로마토그래피(GPC)법으로 측정할 수 있다. 일례로서 GPC장치로서 Water 2690(워터즈사 제조), 칼럼으로서 PLgel 5μ MIXED-D(Polymer Laboratories사 제조)를 사용해서 크로마토그래피를 행하여 폴리스티렌 환산의 중량 평균 분자량으로서 구할 수 있다.
(염기성 화합물)
염기성 화합물로서는 수산화나트륨, 수산화칼륨과 같은 무기 염기성 화합물이나, 암모니아, 메틸아민, 에틸아민, 모노에탄올아민, N,N-디메틸에탄올아민, N,N-디에틸에탄올아민, N,N-디부틸에탄올아민, 디에탄올아민, N-메틸디에탄올아민, 트리에탄올아민, 모르폴린, N-메틸모르폴린, N-에틸모르폴린과 같은 유기 염기성 화합물 등을 들 수 있다. 이들 염기성 화합물은 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 그 중에서도 안료 분산 측면에서 모노에탄올아민, N,N-디메틸에탄올아민, N,N-디에틸에탄올아민, N,N-디부틸에탄올아민, 디에탄올아민, N-메틸디에탄올아민, 트리에탄올아민 등의 알칸올아민이 적합하다.
(수용성 유기 용제)
본 발명의 비흡수성 기재 인쇄용 수성 잉크젯용 잉크 조성물에서 사용하는 수용성 유기 용제는 물과 함께 수성 매체로서 사용된다.
상기 물로서는 금속 이온 등을 제거한 이온 교환수 내지 증류수가 바람직하다.
또한, 수용성 유기 용제를 함유시킴으로써 보존 안정성, 토출 안정성, 잉크의 비상성 등에서 보다 우수한 잉크젯 인쇄적성을 부여할 수 있는 경우가 있다. 이러한 수용성 유기 용제로서는, 예를 들면 모노 알코올류, 다가 알코올류, 다가 알코올의 저급 알킬에테르류, 케톤류, 에테르류, 에스테르류, 질소 함유 화합물류 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 사용해도 되고 2종 이상을 병용해도 된다.
상기 모노 알코올류의 구체적인 예로서는 메탄올, 에탄올, n-프로판올, n-부탄올, n-펜탄올, n-헥산올, n-헵탄올, n-옥탄올, n-노닐알코올, n-데칸올, 또는 이들의 이성체, 시클로펜탄올, 시클로헥산올 등을 들 수 있고, 바람직하게는 알킬기의 탄소수가 1~6인 알코올이다.
상기 다가 알코올류의 구체적인 예로서는 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 1,3-부틸렌글리콜, 1,4-부틸렌글리콜, 1,2-펜탄디올, 1,5-펜탄디올, 네오펜틸글리콜, 1,2-헥산디올, 1,6-헥산디올, 1,2-시클로헥산디올, 헵탄디올, 1,8-옥탄디올, 1,9-노난디올, 1,10-데칸디올, 글리세린, 펜타에리스리톨, 디에틸렌글리콜, 디프로필렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 테트라에틸렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 티오디글리콜 등을 들 수 있다.
상기 다가 알코올의 저급 알킬에테르류의 구체적인 예로서는 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜디메틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜디에틸에테르, 에틸렌글리콜모노프로필에테르, 에틸렌글리콜이소프로필에테르, 에틸렌글리콜모노부틸에테르, 에틸렌글리콜이소부틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노에틸에테르, 프로필렌글리콜모노프로필에테르, 프로필렌글리콜모노부틸에테르, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르, 디에틸렌글리콜모노에틸에테르, 디프로필렌글리콜모노-n-프로필에테르, 디프로필렌글리콜모노-n-부틸에테르 등을 들 수 있다.
상기 케톤류의 구체적인 예로서는 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸부틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 디이소프로필케톤, 시클로펜타논, 시클로헥사논 등을 들 수 있다.
상기 에테르류의 구체적인 예로서는 이소프로필에테르, n-부틸에테르, 테트라히드로푸란, 테트라히드로피란, 1,4-디옥산 등을 들 수 있다.
상기 에스테르류의 예로서는 프로필렌카보네이트, 초산메틸, 초산에틸, 초산프로필, 초산이소프로필, 초산부틸, 초산이소부틸, 초산아밀, 락트산에틸, 부티르산에틸, 디부틸프탈레이트, 디옥틸프탈레이트 및 ε-카프로락톤, ε-카프로락탐 등의 환상 에스테르 등을 들 수 있다.
상기 질소 함유 화합물류의 예로서는 요소, 피롤리돈, N-메틸-2-피롤리돈, 옥틸피롤리돈 등을 들 수 있다.
상기 수용성 유기 용제의 함유량은 비흡수성 기재 인쇄용 수성 잉크젯용 잉크 조성물 중 20~40 질량%가 바람직하다.
(계면활성제 A)
본 발명에서 사용되는 계면활성제 A로서는 화학식 1로 표시되는 아세틸렌글리콜계 화합물을 사용할 수 있다.
[화학식 1]
Figure pct00004
구체적인 예로서는 에어 프로덕츠사 제조의 서피놀 104E, 서피놀 104H, 서피놀 104A, 서피놀 104BC, 서피놀 104DPM, 서피놀 104PA, 서피놀 104PG-50 등을 들 수 있다.
상기 계면활성제 A의 함유량은 수성 잉크젯용 잉크 조성물 중 0.1~1 질량%인 것이 바람직하고, 0.2~0.7 질량%인 것이 더욱 바람직하다. 계면활성제 A의 함유량이 0.1 질량% 미만인 경우는 도트 확장성이 악화되는 경향이 있고, 한편 1 질량%를 초과하는 경우는 잉크의 보존 안정성이 악화되는 경향이 있기 때문에 바람직하지 않다.
(계면활성제 B)
본 발명에서 사용되는 계면활성제 B의 예로서는, 아세틸렌디올계 화합물에 에틸렌옥사이드를 부가하여 얻어지는 HLB 4~9의 화합물을 사용할 수 있다. 구체적인 예로서는 에어 프로덕츠사 제조의 서피놀 420, 서피놀 440 등을 들 수 있다.
상기 계면활성제 B의 함유량은 수성 잉크젯용 잉크 조성물 중 0.4~2.5 질량%인 것이 바람직하고, 0.8~2.5 질량%인 것이 더욱 바람직하다. 계면활성제 B의 함유량이 0.4 질량% 미만인 경우는 잉크의 보존 안정성 및 인쇄물의 솔리드 균일성이 저하되는 경향이 있고, 한편 2.5 질량%를 초과하는 경우는 잉크의 보존 안정성이 악화되는 경향이 있기 때문에 바람직하지 않다.
비흡수성 기재 인쇄용 수성 잉크젯용 잉크 조성물의 도트 확장성, 솔리드 균일성 및 보존 안정성 측면에서는, 계면활성제 A의 함유량과 계면활성제 B의 함유량의 함유 비율이 계면활성제 B의 함유량/계면활성제 A의 함유량=1.5~10의 범위인 것이 바람직하다.
(수지 에멀션)
수지 에멀션으로서는 유리 전이 온도 20℃ 이하의 아크릴계 수지 에멀션, 스티렌-아크릴계 수지 에멀션, 폴리에스테르계 수지 에멀션, 폴리우레탄계 수지 에멀션, 폴리초산비닐계 수지 에멀션, 폴리염화비닐계 수지 에멀션, 폴리부타디엔계 수지 에멀션, 폴리에틸렌계 수지 에멀션 등을 들 수 있다. 그 중에서도 얻어지는 인쇄물의 외관 및 각종 내성이 우수한 것으로부터 스티렌-아크릴계 수지 에멀션이 바람직하다.
유리 전이 온도가 20℃ 이상인 수지의 에멀션을 사용하면 도막의 건조성과 비흡수성 기재로의 밀착성이 저하되기 때문에 바람직하지 않다.
수지 에멀션의 함유량은 비흡수성 기재 인쇄용 수성 잉크젯용 잉크 조성물 중 고형분으로서 1~10 질량%인 것이 바람직하고, 2~5 질량%인 것이 더욱 바람직하다.
수지 에멀션의 함유량이 고형분으로서 1 질량% 미만인 경우는 얻어지는 인쇄물의 외관 및 각종 내성이 저하되는 경향이 있고, 한편 10 질량%를 초과하는 경우는 잉크의 토출이 불안정해지는 경향이 있어 바람직하지 않다.
＜유리 전이 온도＞
유리 전이 온도는 아래의 Wood의 식에 의해 구한 이론상의 유리 전이 온도이다.
Figure pct00005
(식 중 Tg1~Tgx는 알칼리 가용성 수지를 구성하는 단량체 1, 2, 3…x 각각의 단독 중합체의 유리 전이 온도, W1~Wx는 단량체 1, 2, 3…x 각각의 중합분율, Tg는 이론 유리 전이 온도를 나타낸다. 단, Wood의 식에 있어서 유리 전이 온도는 절대온도이다.)
(첨가제)
추가로, 본 발명의 비흡수성 기재 인쇄용 수성 잉크젯용 잉크 조성물에는, 목적에 따라 공지의 안료 분산제, 방미제, 방청제, 증점제, 산화방지제, 자외선흡수제, 보존성 향상제, 소포제, pH 조정제 등의 첨가제를 첨가하는 것도 가능하다.
［비흡수성 기재 인쇄용 수성 잉크젯용 잉크 조성물의 제조방법］
이상의 구성 성분을 사용하여 비흡수성 기재 인쇄용 수성 잉크젯용 잉크 조성물을 제조하는 방법으로서는 안료, 염기성 화합물의 존재 하에 알칼리 가용성 수지를 수중에 용해한 수성 수지 바니스, 필요에 따라 안료 분산제 등을 혼합한 후 각종 분산기, 예를 들면 볼 밀, 아트라이터, 롤 밀, 샌드 밀, 아지테이터 밀 등을 이용하여 안료를 분산시킨 후, 산석법이나 재공표 WO2005/116147호 공보에 기재된 이온 교환 수단이나 전상유화법 등에 의해 안료 표면에 알칼리 가용성 수지를 석출시킨 안료를 얻고, 이어서 얻어진 안료 표면에 알칼리 가용성 수지를 석출시킨 안료를 염기성 화합물로 중화하여 각종 분산기(고속 교반장치 등)를 사용해서 물에 재분산하고, 추가로 나머지 재료를 첨가하여 비흡수성 기재 인쇄용 수성 잉크젯용 잉크 조성물을 조제하는 방법 등을 들 수 있다.
이와 같이 하여 얻어진 본 발명의 비흡수성 기재 인쇄용 수성 잉크젯용 잉크 조성물은 제조 후의 초기점도가 2.0~10.0 ㎜Pa·s, 바람직하게는 3.0~7.0 ㎜Pa·s의 범위, 정적 표면장력이 27~32 mN/m의 범위이다.
［인쇄방법］
다음으로, 본 발명의 비흡수성 기재 인쇄용 수성 잉크젯용 잉크 조성물을 사용한 인쇄방법에 대해 설명한다.
본 발명의 비흡수성 기재 인쇄용 수성 잉크젯용 잉크 조성물의 인쇄용 매체로서는 아트지, 잉크젯 전용지, 잉크젯 광택지 등의 코트지, 폴리염화비닐 시트와 같은 플라스틱계 기재 등의 비흡수성 기재를 이용할 수 있다.
또한 보통지나 오프셋 페이퍼 등의 비코트지에도 이용할 수 있다.
그리고, 예를 들면 본 발명의 상기 비흡수성 기재 인쇄용 수성 잉크젯용 잉크 조성물을 잉크 카트리지에 수용하고, 그 잉크 카트리지를 싱글 패스방식 등의 잉크젯 기록장치에 장착하여, 노즐로부터 상기 인쇄용 기재로 분사함으로써 잉크젯 인쇄를 할 수 있다.
실시예
아래에 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명하나, 본 발명은 이들 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 또한 특별히 언급하지 않는 한, 「%」는 「질량%」를 의미하는 것이다.
＜수성 수지 바니스 A＞
유리 전이 온도 40℃, 중량 평균 분자량 30,000, 산가 185 mgKOH/g의 아크릴산/라우릴아크릴레이트/벤질메타크릴레이트/스티렌 공중합체 25 질량부를 수산화칼륨 3.9 질량부와 물 71.1 질량부의 혼합용액에 용해시켜서 고형분 25%의 수성 수지 바니스 A를 얻었다.
＜수성 수지 바니스 B＞
유리 전이 온도 40℃, 중량 평균 분자량 30,000, 산가 150 mgKOH/g의 아크릴산/라우릴아크릴레이트/벤질메타크릴레이트/스티렌 공중합체 25 질량부를 수산화칼륨 3.2 질량부와 물 71.8 질량부의 혼합용액에 용해시켜서 고형분 25%의 수성 수지 바니스 B를 얻었다.
＜수성 블랙 잉크 베이스 1의 조제＞
상기 수성 수지 바니스 A의 32 질량부에 물 48 질량부를 첨가하고 혼합하여 안료 분산용 수지 바니스를 조제하였다. 이 바니스에 추가로 카본 블랙(상품명 프린텍스 90, 데구사사(현 오리온 엔지니어드 카본즈사, 이하 동일) 제조) 20 질량부를 첨가하여 교반 혼합 후, 습식 순환밀로 분쇄하여 수성 블랙 잉크 베이스 1을 조제하였다.
＜수성 블랙 잉크 베이스 2의 조제＞
상기 수성 수지 바니스 B의 32 질량부에 물 48 질량부를 첨가하고 혼합하여 안료 분산용 수지 바니스를 조제하였다. 이 바니스에 추가로 카본 블랙(상품명 프린텍스 90, 데구사사 제조) 20 질량부를 첨가하여 교반 혼합 후, 습식 순환밀로 분쇄하여 수성 블랙 잉크 베이스 2를 조제하였다.
＜수성 옐로 잉크 베이스의 조제＞
상기 수성 수지 바니스 A의 32 질량부에 물 48 질량부를 첨가하고 혼합하여 안료 분산용 수지 바니스를 조제하였다. 이 바니스에 추가로 옐로 안료(상품명 노바팜 옐로 4G01, 클라리언트사 제조) 20 질량부를 첨가하여 교반 혼합 후, 습식 순환밀로 분쇄하여 수성 옐로 잉크 베이스를 조제하였다.
＜수성 마젠타 잉크 베이스의 조제＞
상기 수성 수지 바니스 A의 32 질량부에 물 48 질량부를 첨가하고 혼합하여 안료 분산용 수지 바니스를 조제하였다. 이 바니스에 추가로 마젠타 안료(상품명 잉크젯 마젠타 E5B02, 클라리언트사 제조) 20 질량부를 첨가하여 교반 혼합 후, 습식 순환밀로 분쇄하여 수성 마젠타 잉크 베이스를 조제하였다.
＜수성 시안 잉크 베이스의 조제＞
상기 수성 수지 바니스 A의 32 질량부에 물 48 질량부를 첨가하고 혼합하여 안료 분산용 수지 바니스를 조제하였다. 이 바니스에 추가로 시안 안료(상품명 헬리오겐 블루 L7101F, BASF사 제조) 20 질량부를 첨가하여 교반 혼합 후, 습식 순환밀로 분쇄하여 수성 시안 잉크 베이스를 조제하였다.
＜계면활성제 A＞
서피놀 104PG50(고형분 50%, HLB 4, 에어 프로덕츠사 제조)
＜계면활성제 B＞
서피놀 420(고형분 100%, HLB 4, 에어 프로덕츠사 제조)
서피놀 440(고형분 100%, HLB 8, 에어 프로덕츠사 제조)
＜기타 계면활성제＞
서피놀 465(고형분 100%, HLB 13-14, 에어 프로덕츠사 제조)
＜수지 에멀션＞
네오크릴 A-1092(고형분 48.5%, 스티렌-아크릴계 에멀션, DSM Neoresins사 제조, 유리 전이 온도 6℃)
＜실시예 1~10, 비교예 1~6의 수성 잉크젯용 잉크 조성물＞
(알칼리 가용성 수지로 피복된 안료의 제조)
상기 각 수성 잉크젯용 각 색의 잉크 베이스를 안료 농도가 5%가 되도록 물로 희석한 후, 희석액에 대해 양이온 교환 수지(DOWEX MONOSPHERE (H)650C, 다우 케미컬사 제조)를 5% 첨가하여 교반하고, pH가 4 미만이 될 때까지 이온 교환하여 각 수지 피복 안료를 얻었다. 그 후, 이온 교환 수지를 메시로 여과한 후, 흡인 여과하여 각 수지 피복 안료를 함유하는 함수 케이크(고형분 25%)를 얻었다.
(수성 안료 분산액의 제조)
상기 각 수지 피복 안료를 함유하는 함수 케이크에 각 수지 피복 안료 중 알칼리 가용성 수지 산가의 80%를 중화하는 수산화나트륨과 안료 농도가 12%가 되는 물을 첨가한 후, 고압 유화 분산장치：골린 호모지나이저(A.P.V. GAULIN INK. 제조)로 교반하여 각 수성 안료 분산액을 얻었다.
(수성 잉크젯용 잉크 조성물의 제조)
이어서 표 1의 질량 비율이 되도록 상기 각 수성 안료 분산액, 수지 에멀션, 프로필렌글리콜, 계면활성제 A, 계면활성제 B, 물을 교반 혼합하여 표 1에 기재된 실시예 1~10, 비교예 1~6의 수성 잉크젯용 잉크 조성물을 얻었다.
＜수성 잉크젯용 잉크 조성물의 인쇄 평가＞
아래의 평가방법으로 평가하여 그들의 결과를 표 1에 나탄내다.
(보존 안정성)
실시예 1~10, 비교예 1~6의 수성 잉크젯용 잉크 조성물을 유리병에 충전하여 23℃에서 7일간 정치한 후, 수성 잉크젯용 잉크 조성물의 분리상태를 관찰하여 보존 안정성을 평가하였다.
평가 기준
○：액상의 분리가 없고, 균일한 것
△：액상의 분리가 조금 확인되는 것
×：액상의 분리가 확인되는, 불균일한 것
(도트 확장성)
실시예 1~10, 비교예 1~6의 수성 잉크젯용 잉크 조성물 2 μL를 OK 탑코트지(오지 제지사 제조) 위에 적하하고, 23℃에서 접촉각계 DM701(교와 계면 과학사 제조)을 사용해서 접촉각을 측정하여 도트 확장성을 평가하였다.
평가 기준
○：접촉각이 14°이하인 것
△：접촉각이 14°를 초과하나 18°이하인 것
×：접촉각이 18°를 초과하는 것
(솔리드 균일성)
실시예 1~10, 비교예 1~6의 수성 잉크젯용 잉크 조성물을 0.1 ㎜ 와이어바를 사용해서 OK 탑코트지(오지 제지사 제조)에 전색(展色)하여 전색면의 균일성을 평가하였다.
평가 기준
○：전색면이 균일한 것
△：전색면이 약간 불균일한 것
×：전색면이 불균일하여, 반점 모양이 확인되는 것
실시예 1~10의 결과에 따르면, 본 발명의 수성 잉크젯용 잉크 조성물은 보존 안정성, 도트 확장성 및 솔리드 균일성이 양호하여, 안료의 종류에 영향받지 않고 안정한 성질을 갖는 것을 알 수 있다.
이에 대해 계면활성제 A 및 B가 모두 본 발명에서 규정되는 범위보다도 많이 배합되어 이루어지는 비교예 1의 잉크 조성물은 보존 안정성 및 도트 확장성이 떨어지는 결과가 되었다. 또한 계면활성제 A를 본 발명에서 규정되는 범위보다도 많이 배합하고, 계면활성제 B를 배합하지 않은 비교예 2에 의하면 보존 안정성과 솔리드 균일성이 떨어지는 결과가 되었다. 또한 계면활성제 A를 배합하지 않고, 계면활성제 B를 배합한 비교예 3에 의하면 보존 안정성, 도트 확장성 및 솔리드 균일성이 떨어지는 결과가 되었다. 또한 계면활성제 A 및 B 모두 배합하지 않고, 계면활성제로서 서피놀 465를 사용한 비교예 4에 의하면 도트 확장성 및 솔리드 균일성의 성질이 불충분하였다. 또한 서피놀 465와 계면활성제 A 또는 B를 사용한 비교예 5 및 6에 의하면 보존 안정성 및 도트 확장성이 떨어지는 결과가 되었다.
Figure pct00006

Claims (5)

  1. 알칼리 가용성 수지로 피복되어 이루어지는 안료, 염기성 화합물, 수용성 유기 용제, 계면활성제 A 및 계면활성제 B를 함유하는 비흡수성 기재 인쇄용 수성 잉크젯용 잉크 조성물로서, 계면활성제 A가 화학식 1로 표시되는 아세틸렌디올계 화합물이고, 계면활성제 A의 함유량이 수성 잉크젯용 잉크 조성물 중에 0.1~1 질량%이며, 계면활성제 B가 아세틸렌디올계 화합물에 에틸렌옥사이드를 부가하여 얻어지는 HLB 4~9의 화합물이고, 계면활성제 B의 함유량이 수성 잉크젯용 잉크 조성물 중에 0.4~2.5 질량%이며, 정적 표면장력이 27~32 mN/m인 비흡수성 기재 인쇄용 수성 잉크젯용 잉크 조성물.
    [화학식 1]
    Figure pct00007
  2. 제1항에 있어서,
    계면활성제 B의 함유량이 수성 잉크젯용 잉크 조성물 중에 0.8~2.5 질량%이고, 또한 계면활성제 A의 함유량과 계면활성제 B의 함유량의 함유 비율이 계면활성제 B의 함유량/계면활성제 A의 함유량=1.5~10의 범위인 비흡수성 기재 인쇄용 수성 잉크젯용 잉크 조성물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,　
    유리 전이 온도 20℃ 이하의 수지 에멀션을 포함하여 이루어지는 비흡수성 기재 인쇄용 수성 잉크젯용 잉크 조성물.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    알칼리 가용성 수지로 피복된 안료의 알칼리 가용성 수지의 산가가 40~300 mgKOH/g이고, 그 산기의 50~90%를 중화하기 위해 필요한 염기성 화합물을 잉크 중에 함유하는 비흡수성 기재 인쇄용 수성 잉크젯용 잉크 조성물.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    수용성 유기 용제의 함유량이 비흡수성 기재 인쇄용 수성 잉크젯용 잉크 조성물 중에 20~40 질량%인 비흡수성 기재 인쇄용 수성 잉크젯용 잉크 조성물.
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