WO2017104477A1 - インクジェット記録用水性インクセット及びインクジェット記録方法 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a water-based ink set for ink jet recording and an ink jet recording method using the same.
- Aqueous pigment inks for ink jet recording can form printed matter with excellent light resistance, and can be used for printing on various media such as plain paper, coated paper, art paper, plastic film, metal, and fabric. It is being considered.
- water-based pigment ink for inkjet recording can be printed on a recording medium at a high speed and is comparable to a printed matter obtained by a lithographic printing method.
- a lithographic printing method There is a demand for producing high-quality printed matter.
- the ink set used in an image forming apparatus that forms an image with a pixel density of 650 dpi or more and a recording speed of 0.5 m 2 / min or more by ejecting droplets on a medium.
- the ink set includes an ink composition including at least the ink composition A and the ink composition B and satisfies a predetermined condition (for example, Patent Document 1). Or see 2.).
- the problem to be solved by the present invention is that bleeding and color mixing are reduced in non-absorbing recording media such as plastic, metal, coated paper, and art paper that do not absorb or hardly absorb solvents such as water.
- Another object of the present invention is to provide an aqueous ink set for ink jet recording and an ink jet recording method capable of forming a printed matter.
- the present inventors specify an ink set using an ink containing ureas and a water-soluble organic solvent having a specific boiling point and vapor pressure, and specify the surface tension between the inks used in the set.
- the present invention is an ink set including the first to n-th water-based inks for inkjet recording, wherein the water-based inks are respectively a water-soluble organic solvent (1), a pigment, a surfactant, ureas, and a binder.
- a water-soluble organic solvent (1) having a boiling point of 100 ° C. or higher and 200 ° C. or lower and a vapor pressure at 20 ° C.
- the present invention relates to a water-based ink set for ink-jet recording, which satisfies the following (a).
- the present invention also relates to an ink jet recording method for a non-absorbing recording medium or a low-absorbing recording medium, wherein the water-based ink set for ink jet recording is used.
- the water-based ink set for ink-jet recording of the present invention is composed of first to n-th water-based inks.
- the first to nth inks refer to water-based inks for ink jet recording.
- Inkjet printers may be set with a plurality of types of inks having different one or more of hue, brightness, and chromaticity.
- water-based inks having any one of hue, brightness and chromaticity can be used in combination.
- aqueous ink groups having different coloring power can be used in combination. That is, as the water-based ink, for example, inks containing the same pigment but different in any one or more of hue, brightness, and chromaticity can be used in combination.
- Examples of the ink set of the present invention include (C, M), (C, Y), (C, BK), and a combination of two types of water-based inks among the first to n-th water-based inks.
- C represents cyan ink
- M represents magenta ink
- Y represents yellow ink
- BK represents black
- LC represents light cyan ink
- LM represents light magenta ink
- the water-based ink set for ink-jet recording of the present invention has a surface tension of ⁇ 1 for the water-based ink to be ejected first and ⁇ 2 for the water-based ink to be ejected later, among the first to n-th water-based inks constituting the ink-jet recording.
- all of the first to nth water-based inks are composed of inks that satisfy the formula (a).
- the surface tensions ⁇ 1 and ⁇ 2 mean both dynamic surface tension and static surface tension.
- ink satisfying the above formula (a) is used regardless of whether the surface tensions ⁇ 1 and ⁇ 2 are dynamic surface tension or static surface tension.
- the surface tension of the ink of the present invention is preferably 20 to 50 mN / m at 25 ° C., and 20 to 40 mN / m can more effectively suppress the occurrence of color boundary bleeding between the inks. This is more preferable because it is possible to suppress the image quality failure and to prevent the occurrence of ink ejection failure and flying bend caused by the leakage of ink from the vicinity of the nozzle when ink is ejected.
- a capillary rising method, a dropping method, a hanging ring method and the like are known.
- the Wilhelmy method vertical plate method
- the static surface tension is measured.
- Equation (b) is established from the Wilhelmy principle.
- s detector cross-sectional area
- L detector circumference
- m detector weight
- h sink displacement
- ⁇ liquid density
- g gravitational acceleration (about 9.8 m / s 2 ).
- the range of “ ⁇ 1- ⁇ 2” in the formula (a) is in the range of ⁇ 3 to 3, but an ink set that satisfies the range of ⁇ 1 to 1 can be used.
- the use of an ink set that satisfies the range of ⁇ 0.2 or more and 0.2 or less further reduces the occurrence of bleeding and color mixing in the non-absorbent recording medium or the low-absorbing recording medium. It is particularly preferable for obtaining a printed matter.
- the amount (density) of the surfactant present on the surface of the water-based ink droplets landed on the recording medium is uniform between the ink droplets. It tends to become easy to become. As a result, even when two or more water-based ink droplets that have landed on the recording medium come into contact with each other, the movement of the ink component between the water-based ink droplets due to the difference in the concentration of the surfactant is suppressed. It is estimated that a reduced printed matter can be obtained.
- the water-based ink contains a specific water-soluble organic solvent (1) described later, it is excellent in quick drying. For this reason, the water-based ink droplets that have landed on the recording medium are quickly dried and thickened to minimize the spread of the ink droplets. As a result, the movement of the ink components between the water-based ink droplets is suppressed, resulting in blurring. It is estimated that a printed matter with reduced color mixing can be obtained.
- droplet ejection means that ink is ejected from the ink jet head portion and landed on a recording medium.
- Dropping first means landing on a recording medium in advance among any two types of water-based inks constituting the first to n-th water-based inks.
- “Dropping later” means that after one of the two water-based inks constituting the first to n-th water-based inks is ejected first, the other water-based ink lands on the recording medium with a delay.
- the droplet ejection interval is defined by the printing speed, that is, the recording medium conveyance speed, and the nozzle interval of the inkjet head, but is not particularly limited in the present invention.
- An ink jet recording apparatus equipped with an ink jet head can be used for the droplet ejection.
- the ink jet head one that can eject only one kind of ink from one head can be used, and two or more ink flow paths are provided in the head, and the first to nth heads are provided from one head. Those capable of discharging a plurality of water-based inks can also be used.
- the first to nth water-based inks constituting the ink set including the water-based ink for inkjet recording of the present invention include a water-soluble organic solvent (1), a pigment, a surfactant, ureas, a binder resin, and water, respectively. Use what is contained.
- Water-soluble organic solvent (1) As the water-soluble organic solvent (1) constituting the water-based ink, a water-soluble organic solvent having a boiling point of 100 ° C. or higher and 200 ° C. or lower and a vapor pressure at 20 ° C. of 0.5 hPa or higher is used.
- the first to nth water-based inks containing the water-soluble organic solvent (1) are excellent in drying properties after landing on a recording medium, and therefore, blur or color mixing is caused on a non-absorbing recording medium or a low-absorbing recording medium. It is possible to obtain an aqueous ink set for ink jet recording that can form a printed matter with reduced resistance.
- water-soluble organic solvent (1) examples include 3-methoxy-1-butanol, 3-methyl-3-methoxy-1-butanol, 3-methoxy-3-methyl-1-butyl acetate, ethylene glycol monomethyl ether, Ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monopropyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol monoisobutyl ether, ethylene glycol t-butyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monopropyl ether, propylene glycol monomethyl Ether acetate, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol methyl ethyl ether, diethylene glycol Diethyl ether, dipropylene glycol dimethyl ether, 4-methoxy-4-methyl-2-pentanone, ethyl lactate, etc. may be used singly or in a combination of two or more.
- the water-soluble organic solvent (1) includes a hydrogen bond term ⁇ H of HSP (Hansen solubility parameter) from the viewpoint of storage stability of the first to n-th water-based inks and member compatibility with the ink jet apparatus. It is preferable to use a water-soluble organic solvent in which is in the range of 6-20.
- the member compatibility with the ink jet apparatus means that the head part and the flow path in the apparatus are in contact with ink for a long time, so that the member swells or dissolves to deteriorate the ink jet apparatus.
- water-soluble organic solvents having an HSP within the above range include 3-methoxy-1-butanol, 3-methyl-3-methoxy-1-butanol, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, and ethylene glycol monopropyl ether.
- Ethylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol monoisobutyl ether, ethylene glycol-t-butyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether are preferably used, and 3-methoxy-1-butanol, 3-methyl-3- Particular preference is given to using methoxy-1-butanol.
- the water-soluble organic solvent (1) is combined with propylene glycol (2) and at least one organic solvent (3) selected from the group consisting of glycerin, diglycerin, glycerin derivatives and diglycerin derivatives.
- the use can suppress the drying or coagulation of the water-based ink near the ink discharge nozzle to form a film without impairing the excellent drying property after the water-based ink has landed on the recording medium, and Even when a coating film is formed, it can be redispersed in newly supplied water-based ink, which is preferable for ensuring excellent dischargeability.
- n, o and p each independently represent an integer of 1 to 10.
- the water-soluble organic solvent (1) is preferably used in the range of 1 to 20% by mass and preferably in the range of 1 to 15% by mass with respect to the mass of each of the first to n-th water-based inks. More preferably, the use in the range of 1 to 10% by mass is particularly preferable for forming a printed matter in which bleeding and color mixing are further reduced on a non-absorbent recording medium or a low-absorbing recording medium.
- the propylene glycol (2) is preferably used in the range of 1 to 30% by mass, and preferably in the range of 1 to 25% by mass, with respect to the mass of each of the first to nth water-based inks. More preferably, the use in the range of 1 to 20% by mass is particularly preferable in order to obtain an ink for ink jet recording having good ejection properties without affecting the quick drying property of the ink.
- the organic solvent (3) is preferably used in the range of 1 to 20% by mass, and preferably in the range of 2 to 18% by mass, with respect to the mass of each of the first to nth water-based inks. More preferably, the use in the range of 4 to 15% by mass is particularly preferable for suppressing drying of the water-based ink in the vicinity of the ink discharge nozzle.
- the pigment used in the present invention is not particularly limited, and organic pigments or inorganic pigments used in water-based inks for water-based inkjet recording can be used.
- the pigment it is possible to use an untreated pigment that has not been subjected to a surface treatment for improving dispersibility, or a treated pigment that has been surface treated with a synergist such as a pigment derivative.
- the inorganic pigment for example, iron oxide, carbon black and the like can be used.
- carbon black for example, carbon black produced by a known method such as a contact method, a furnace method, or a thermal method can be used.
- organic pigment examples include azo pigments (including azo lakes, insoluble azo pigments, condensed azo pigments, chelate azo pigments), polycyclic pigments (for example, phthalocyanine pigments, perylene pigments, perinone pigments, anthraquinone pigments, quinacridone pigments, dioxazine pigments). Thioindigo pigments, isoindolinone pigments, quinofullerone pigments, etc.), dye chelates (for example, basic dye type chelates, acidic dye type chelates), nitro pigments, nitroso pigments, aniline black, and the like.
- azo pigments including azo lakes, insoluble azo pigments, condensed azo pigments, chelate azo pigments
- polycyclic pigments for example, phthalocyanine pigments, perylene pigments, perinone pigments, anthraquinone pigments, quinacridone pigments, dioxazine pigments.
- Carbon black is an example of a pigment used in black ink.
- 2300, no. 2200B, no. 900, no. 960, No. 980, no. 33, no. 40, No, 45, No. 45L, no. 52, HCF88, MA7, MA8, MA100, etc. are Raven5750, Raven5250, Raven5000, Raven3500, Raven1255, Raven700, etc. manufactured by Columbia, Regal 400R, Regal 330R, Regal 660R, Mull 660R, Mogul manufactured by Cabot Monarch 800, Monarch 880, Monarch 900, Monarch 1000, Monarch 1100, Monarch 1300, Monarch 1400, etc.
- pigments used in yellow ink include C.I. I. Pigment Yellow 1, 2, 12, 13, 14, 16, 17, 73, 74, 75, 83, 93, 95, 97, 98, 109, 110, 114, 120, 128, 129, 138, 150, 151, 154, 155, 174, 180, 185 and the like.
- pigments used in magenta ink include C.I. I. Pigment Red 5, 7, 12, 48 (Ca), 48 (Mn), 57 (Ca), 57: 1, 112, 122, 123, 146, 168, 176, 184, 185, 202, 209, 269, 282 Et al., C.I. I. Pigment violet 19 and the like.
- pigments used for cyan ink include C.I. I. Pigment blue 1, 2, 3, 15, 15: 3, 15: 4, 16, 22, 60, 63, 66, and the like.
- pigments used in white ink include silicas such as alkaline earth metal sulfates, carbonates, finely divided silicic acids, synthetic silicates, calcium silicates, alumina, alumina hydrates, titanium oxides Zinc oxide, talc, clay and the like.
- the inorganic white pigment may be surface-treated by various surface treatment methods.
- the water-based ink constituting the water-based ink set for ink-jet recording of the present invention it is preferable to use a pigment dispersion in which the pigment is previously dispersed in a solvent such as water.
- the pigment dispersion it is preferable to use a pigment that can be stably dispersed in the solvent.
- the pigment dispersion for example, a dispersion in which the pigment is dispersed in a solvent such as water by a pigment dispersant such as a polymer dispersant, a surfactant, or a pigment derivative can be used.
- a pigment dispersant such as a polymer dispersant, a surfactant, or a pigment derivative
- pigment dispersible in the solvent those having a dispersibility-imparting group (hydrophilic group or its base) on the surface can be used.
- a self-dispersing pigment that can be dispersed in a solvent containing water may be used without using the pigment dispersant.
- the self-dispersing pigment for example, a pigment produced by introducing (grafting) a dispersibility-imparting group onto the pigment surface by subjecting the pigment to physical treatment or chemical treatment may be used. it can.
- Examples of the physical treatment or chemical treatment of the pigment include, for example, vacuum plasma treatment, oxidation treatment with hypohalous acid and / or hypohalite, or oxidation treatment with ozone, and pigment with an oxidizing agent in water. Examples thereof include a wet oxidation method for oxidizing the surface and a method for bonding a carboxyl group via a phenyl group by bonding p-aminobenzoic acid to the pigment surface.
- Water-based inks containing self-dispersing pigments do not require the use of pigment dispersants that are used to impart dispersibility to the pigments. Excellent.
- a significant increase in viscosity due to the pigment dispersant can be suppressed, a larger amount of pigment can be contained, and the print density can be sufficiently increased, or handling can be facilitated.
- Microjet CW-1 (trade name; manufactured by Orient Chemical Co., Ltd.), CAB-O-JET200, CAB-O. -JET300 (trade name; manufactured by Cabot Corp.).
- the surfactant is used for the purpose of adjusting the surface tension of the first to nth water-based inks within the above-described range.
- the surfactant include nonionic surfactants, anionic surfactants, cationic surfactants, and amphoteric surfactants, and it is more preferable to use nonionic surfactants.
- anionic surfactant examples include alkylbenzene sulfonate, alkylphenyl sulfonate, alkylnaphthalene sulfonate, higher fatty acid salt, sulfate of higher fatty acid ester, sulfonate of higher fatty acid ester, higher alcohol ether. Sulfate salts and sulfonates of the above, higher alkyl sulfosuccinates, polyoxyethylene alkyl ether carboxylates, polyoxyethylene alkyl ether sulfates, alkyl phosphates, polyoxyethylene alkyl ether phosphates, etc.
- dodecylbenzene sulfonate isopropyl naphthalene sulfonate, monobutylphenylphenol monosulfonate, monobutylbiphenyl sulfonate, dibutylphenylphenol disulfate.
- phosphate salt can be mentioned.
- Nonionic surfactants include, for example, polyoxyethylene alkyl ether, polyoxyethylene alkylphenyl ether, polyoxyethylene fatty acid ester, sorbitan fatty acid ester, polyoxyethylene sorbitan fatty acid ester, polyoxyethylene sorbitol fatty acid ester, glycerin fatty acid ester , Polyoxyethylene glycerin fatty acid ester, polyglycerin fatty acid ester, sucrose fatty acid ester, polyoxyethylene alkylamine, polyoxyethylene fatty acid amide, fatty acid alkylolamide, alkyl alkanolamide, acetylene glycol, oxyethylene adduct of acetylene glycol, Polyethylene glycol polypropylene glycol block copolymer, etc.
- silicone surfactants such as polysiloxane oxyethylene adducts; perfluoroalkyl carboxylates, perfluoroalkyl sulfonates, oxyethylene perfluoroalkyl ethers, etc.
- Fluorine-based surfactants; biosurfactants such as splicrisporic acid, rhamnolipid, and lysolecithin can be used, and the use of silicone-based surfactants that are polysiloxane oxyethylene adducts impacts the recording medium. It is more preferable for reducing the contact angle of the ink after printing and obtaining a printed matter in which the occurrence of printing unevenness such as white stripes is suppressed.
- the surfactant is preferably one that prevents aggregation or separation in the ink and can be stably dissolved in the solvent contained in the ink, and has an HLB in the range of 3 to 20. It is preferable to use a surfactant having a HLB in the range of 3 to 7. When a surfactant having an HLB in the range of 3 to 7 is used, it is preferable to use in combination with the organic solvent (1) or the like that can dissolve the surfactant having an HLB in the range of 3 to 7.
- the surfactant is preferably used in the range of 0.001 to 4% by mass, and in the range of 0.001 to 2% by mass, with respect to the mass of each of the first to nth aqueous inks. More preferably, use in the range of 0.01 to 1.5% by mass further reduces the occurrence of bleeding and color mixing even when printed on a non-absorbent recording medium or a low-absorbing recording medium. It is further preferable to obtain a usable ink set.
- ureas used in the present invention include urea and urea derivatives.
- Urea and urea derivatives have a high moisturizing function and function as a solid wetting agent. Therefore, the ureas can prevent the water-based ink from drying or solidifying in the vicinity of the discharge nozzle and ensure good ink discharge performance.
- the water-based ink containing the ureas after landing on the recording medium and drying quickly when heated, etc., even when printed on a non-absorbing recording medium or a low-absorbing recording medium, Occurrence of bleeding and color mixing can be reduced more effectively.
- urea derivative examples include ethylene urea, propylene urea, diethyl urea, thiourea, N, N-dimethyl urea, hydroxyethyl urea, hydroxybutyl urea, ethylene thiourea, diethyl thiourea, and the like. These may be used simultaneously.
- urea As the ureas, it is particularly preferable to use urea, ethylene urea or 2-hydroxyethyl urea because it is easily dissolved in water and easily available.
- the urea content is in the range of 1.0% by mass to 20.0% by mass with respect to the mass of each of the first to nth water-based inks in order to improve the ink ejection properties and the dryness of the printed matter. It is preferably used, preferably in the range of 2.0% by mass to 15.0% by mass, and more preferably in the range of 3.0% by mass to 10.0% by mass.
- the water-soluble organic solvent (1) and the ureas are preferably used in the range of 1 to 25% by mass with respect to the mass of each of the first to n-th aqueous inks, and in the range of 3 to 20% by mass. It is more preferable to use in the range of 5 to 18% by mass, because the ink hardly adheres to other media even after printing (because of excellent setability).
- the total mass of the water-soluble organic solvent (1), the ureas, the propylene glycol (2), and the organic solvent (3) is preferably used in the range of 20 to 50% by mass, more preferably in the range of 20 to 40% by mass, and more preferably in the range of 22 to 35% by mass with respect to the mass of each of the first to nth aqueous inks. Use within the range is particularly preferable because the ink hardly adheres to other media even after printing (because of excellent setability).
- Binder resin examples include polyvinyl alcohol, gelatin, polyethylene oxide, polyvinyl pyrrolidone, acrylic resin, urethane resin, dextran, dextrin, color ginan ( ⁇ , ⁇ , ⁇ , etc.), agar, pullulan, water-soluble Polyvinyl butyral, hydroxyethyl cellulose, carboxymethyl cellulose and the like can be used alone or in combination.
- the binder resin it is preferable to use an acrylic resin, it is preferable to use an acrylic resin having an amide group, and an acrylic resin having an amide group and an alkoxysilyl group can be used. This is particularly preferable because of excellent redispersibility in water-based ink.
- the “acrylic resin” refers to a copolymer containing a monomer having a (meth) acryloyl group as one of raw materials.
- the acrylic resin having an amide group has an effect of improving the redispersibility of the aqueous ink of the present invention.
- the acrylic resin having an amide group can be obtained, for example, by polymerizing a monomer component containing an acrylic monomer having an amide group.
- the acrylic monomer having an amide group is used in a range of 5% by mass or less based on the total amount of the monomer components, and the printed matter is further excellent in redispersibility and excellent in scratch resistance. Is preferably used in the range of 0.5% by mass to 5% by mass, more preferably 0.5% by mass to 4% by mass, and more preferably 1.5% by mass to 3%. It is particularly preferable to use in the range of mass%.
- acrylic monomer having an amide group examples include (meth) acrylamide, N-methyl (meth) acrylamide, N-ethyl (meth) acrylamide, N-propyl (meth) acrylamide, and N-methylol (meth).
- Acrylamide N-isopropyl (meth) acrylamide, N-butyl (meth) acrylamide, N, N-dimethyl (meth) acrylamide, N, N-diethyl (meth) acrylamide, N, N-dipropyl (meth) acrylamide, N, Examples thereof include N-dimethylaminopropyl (meth) acrylamide, diacetone (meth) acrylamide, and hydroxyethyl (meth) acrylamide.
- acrylic monomer having an amide group examples include, for example, (meth) acrylic acid and alkali metal salts thereof, methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, butyl ( (Meth) acrylate monomers such as (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, benzyl (meth) acrylate, cyclohexyl (meth) acrylate, (meth) acrylonitrile, 2-dimethylaminoethyl (meth) ) Acrylic monomers such as acrylate and glycidyl (meth) acrylate.
- (meth) acrylic acid and alkali metal salts thereof examples include, for example, (meth) acrylic acid and alkali metal salts thereof, methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, butyl ( (Meth) acrylate monomers such as (meth) acrylate, 2-e
- Examples of the other monomers include aromatic vinyl compounds such as styrene, ⁇ -methylstyrene, p-tert-butylstyrene, vinylnaphthalene, and vinylanthracene, and vinylsulfones such as vinylsulfonic acid and styrenesulfonic acid.
- aromatic vinyl compounds such as styrene, ⁇ -methylstyrene, p-tert-butylstyrene, vinylnaphthalene, and vinylanthracene
- vinylsulfones such as vinylsulfonic acid and styrenesulfonic acid.
- vinylpyridine compounds such as 2-vinylpyridine, 4-vinylpyridine, naphthylvinylpyridine, vinyltriethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, p-styryltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropylmethyldimethoxysilane, 3- Examples include methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropylmethyldiethoxysilane, 3-methacryloxypropyltriethoxysilane, and 3-acryloxypropyltrimethoxysilane.
- a monomer having an aromatic group such as styrene or benzyl (meth) acrylate is preferably used in order to further improve the affinity with the pigment.
- the acrylic resin (B) having an amide group and an alkoxysilyl group may be used, and the aqueous ink may be dried or solidified in the vicinity of the ink discharge nozzle. Even if it is a case where it can suppress forming and the said film is formed, it is redispersible in the newly supplied water-based ink, and it is preferable when ensuring the outstanding discharge property.
- the acrylic resin (B) can be produced, for example, by polymerizing a monomer having the amide group and a monomer having an alkoxysilyl group or the like and generally called a silane coupling agent. it can.
- silane coupling agent having an ethylenically unsaturated group examples include vinyltriethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, p-styryltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropylmethyldimethoxysilane, and 3-methacryloxypropyltrimethoxy.
- examples thereof include those having an ethylenically unsaturated group such as silane, 3-methacryloxypropylmethyldiethoxysilane, 3-methacryloxypropyltriethoxysilane, and 3-acryloxypropyltrimethoxysilane.
- the silane coupling agent having an ethylenically unsaturated group gives a cross-linked structure to the acrylic resin (B).
- the silane coupling agent is preferably used in a range of 0.05% by mass to 2% by mass with respect to the total amount of monomers used for the production of the acrylic resin (B), and 0.05% by mass. % To 1.5% by mass is more preferable, and 0.1% by mass to 1.0% by mass has a function of increasing the film strength after printing and drying and improving the scratch resistance of the printed matter. It is particularly preferable for expression.
- the acrylic resin is developed at the time of molecular weight measurement by gel permeation chromatography. It may contain a component that is insoluble in tetrahydrofuran (THF), which is a solvent, and whose molecular weight is difficult to measure.
- THF tetrahydrofuran
- the component insoluble in THF which is a developing solvent when measuring the molecular weight by gel permeation chromatography of an acrylic resin, can be regarded as having a number average molecular weight of at least 100,000 and a mass average molecular weight of at least 500,000.
- the acrylic resin or an aqueous dispersion of the acrylic resin can be used.
- aqueous dispersion of the acrylic resin examples include those obtained by dispersing the acrylic resin in water or a water-soluble solvent with an emulsifier, and those obtained by dispersing an acrylic resin having a hydrophilic group in the solvent such as water. Is mentioned.
- the emulsifier examples include nonionic emulsifiers such as polyoxyethylene alkyl ether, polyoxyethylene alkylphenyl ether, polyoxyethylene polyoxypropylene copolymer, alkyl sulfate ester salt, alkylbenzene sulfonate, polyoxyethylene alkyl ether.
- Anionic emulsifiers such as sulfate ester salts and polyoxyethylene alkylphenyl ether sulfate ester salts, and cationic emulsifiers such as quaternary ammonium salts.
- the emulsifier is preferably used in an amount of 20 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the acrylic resin. Further, since a printed matter having excellent water resistance is obtained, the emulsifier is used in an amount of 5 to 15 parts by mass. It is more preferable.
- the aqueous dispersion of the acrylic resin can be produced by, for example, an emulsion polymerization method.
- Examples of the emulsion polymerization method include a radical emulsion polymerization method using a radical polymerization initiator.
- radical polymerization initiator examples include persulfates such as potassium persulfate, sodium persulfate and ammonium persulfate, 2,2′-azobisisobutyronitrile, dimethyl-2,2′-azobisisobutyrate. Redox by combination of azo compounds such as benzoyl peroxide, organic peroxides such as tert-butylperoxy-2-ethylhexanoate, organic peroxides such as cumene hydroperoxide and reducing agents such as iron oxide And system initiators.
- the radical polymerization initiator is preferably used in an amount of 0.01 to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total mass of monomers used for the production of the acrylic resin. It is more preferable to use in the range of 0.05 parts by mass to 2 parts by mass.
- a chain transfer agent In the emulsion polymerization method, a chain transfer agent, a pH adjuster, or the like can be used as necessary.
- the emulsion polymerization method can be carried out in 100 to 500 parts by mass of water with respect to 100 parts by mass of the total mass of monomers used for the production of the acrylic resin.
- the emulsion polymerization can be carried out in a temperature range of preferably 5 to 100 ° C., more preferably 50 to 90 ° C. for 0.1 to 10 hours.
- an acrylic resin having a hydrophilic group such as an anionic group, a cationic group, or a nonionic group is used. can do.
- anionic group examples include a carboxyl group, a phosphoric acid group, an acidic phosphoric acid ester group, a phosphorous acid group, a sulfonic acid group, and a sulfinic acid group, and those obtained by neutralizing these with a basic compound are used. It is preferable.
- Examples of the basic compound used for neutralizing the anionic group include methylamine, dimethylamine, trimethylamine, ethylamine, diethylamine, triethylamine, 2-aminoethanol, 2-dimethylaminoethanol, ammonia, sodium hydroxide, Examples include potassium hydroxide, tetramethylammonium hydroxide, tetra-n-butylammonium hydroxide, and trimethylbenzylammonium hydroxide.
- Examples of the cationic group include a primary amino group, a secondary amino group, a tertiary amino group, and an ammonium hydroxide group, and those obtained by neutralizing these with an acidic compound are preferable.
- Examples of the acidic compound used for neutralizing the cationic group include formic acid, acetic acid, propionic acid, lactic acid, phosphoric acid monomethyl ester, methanesulfonic acid, benzenesulfonic acid, dodecylbenzenesulfonic acid, hydrochloric acid, sulfuric acid, Nitric acid etc. are mentioned.
- nonionic group examples include those having a polyether chain such as polyoxyethylene and polyoxypropylene.
- An acrylic resin having a hydrophilic group can be produced, for example, by polymerizing a monomer having a hydrophilic group together with the monomer having an amide group and the silane coupling agent.
- Examples of the monomer having a hydrophilic group include acrylic monomers having a carboxyl group such as (meth) acrylic acid and 2-carboxyethyl (meth) acrylate, and alkali metal salts thereof, N, N-dimethyl.
- Examples include (meth) acrylamide having a tertiary amino group such as (meth) acrylamide, (meth) acrylic acid ester having a tertiary amino group such as dimethylaminoethyl (meth) acrylate, and quaternized products thereof.
- the dispersion of the acrylic resin having a hydrophilic group is prepared by, for example, polymerizing the monomer in an organic solvent to produce an acrylic resin having a hydrophilic group, and then the acrylic resin is water or the like. It can be produced by dispersing in a solvent.
- organic solvent examples include aliphatic or alicyclic hydrocarbons such as n-hexane, n-heptane, n-octane, cyclohexane, and cyclopentane; aromatic hydrocarbons such as toluene, xylene, and ethylbenzene; ethyl acetate, acetic acid Esters such as n-butyl, n-amyl acetate, ethylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, ethylene glycol monobutyl ether acetate; methanol, ethanol, iso-propanol, n-butanol, iso-butanol, ethylene glycol Monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol mono n-butyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol mono-n-propyl Alcohols such as
- radical polymerization initiator examples include various azo compounds such as 2,2′-azobis (isobutylnitryl) and 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile).
- azo compounds such as 2,2′-azobis (isobutylnitryl) and 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile).
- peroxides such as tert-butyl peroxypivalate, tert-butyl peroxybenzoate, and tert-butyl peroxy-2-ethylhexanoate can be used.
- the phase inversion emulsification method comprises mixing an organic solvent solution of an acrylic resin obtained by neutralizing a hydrophilic group with a basic compound or an acidic compound, if necessary, and a solvent such as water, and the acrylic resin is mixed with the solvent. It is a method of dispersing (transfer emulsification) in the inside. After the phase inversion emulsification, the organic solvent may be removed as necessary. In the phase inversion emulsification, if necessary, an emulsifier may be used as long as the object of the present invention is achieved.
- the solvent for the acrylic resin dispersion water, a water-soluble solvent, or a mixture thereof can be used.
- the particle size of the acrylic resin is not particularly limited, but from the viewpoint of the ejection properties of the inkjet head, those having a smaller particle size are preferred.
- those having a volume average particle diameter in the range of 10 to 200 nm measured by “Microtrack particle size analyzer“ UPA-EX150 ”manufactured by Nikkiso Co., Ltd.” are preferable.
- the binder resin typified by the acrylic resin obtains a printed matter having good gloss and suppresses clogging of the ink discharge nozzles, so that 3% by mass to 15% by mass with respect to the mass of each water-based ink ( (Solid content) is preferably used, more preferably 5% by mass to 12% by mass, and particularly preferably 7% by mass to 10% by mass.
- water As the first to nth water-based inks constituting the ink set of the present invention, those containing water are used.
- the water is a dispersion medium for the pigment.
- water ion-exchanged water, ultrafiltered water, reverse osmosis water, pure water such as distilled water, or ultrapure water can be used.
- Water may be used alone or a mixed solvent composed of water and a water-soluble solvent.
- water-soluble solvent examples include ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl butyl ketone, and methyl isobutyl ketone; methanol, ethanol, 2-propanol, 2-methyl-1-propanol, 1-butanol, and 2-methoxyethanol.
- Alcohols such as tetrahydrofuran, 1,4-dioxane, 1,2-dimethoxyethane, etc .; dimethylformamide, N-methylpyrrolidone, ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, polyethylene glycol, Glycols such as polypropylene glycol; diols such as butanediol, pentanediol, hexanediol, and diols of the same family; propylene glycol laurate Glycol esters such as diethylene glycol monoethyl, diethylene glycol monobutyl, diethylene glycol monohexyl ether, propylene glycol ether, dipropylene glycol ether, and cellosolve containing triethylene glycol ether; methanol, ethanol, isopropyl alcohol, 1 Alcohols such as propanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-butanol,
- Pigment dispersant When producing the first to nth water-based inks constituting the water-based ink set for ink jet recording of the present invention, a pigment dispersant is used as necessary for the purpose of improving the dispersion stability of the pigment. can do.
- the pigment dispersant is not particularly limited, and known polymer dispersants, surfactants, and pigment derivatives can be used.
- an aqueous resin can be used, and preferable examples thereof include acrylic resins such as polyvinyl alcohols, polyvinyl pyrrolidones, acrylic acid-acrylic acid ester copolymers, and styrene-acrylic acid copolymer.
- Polymer styrene-methacrylic acid copolymer, styrene-methacrylic acid-acrylic acid ester copolymer, styrene- ⁇ -methylstyrene-acrylic acid copolymer, styrene- ⁇ -methylstyrene-acrylic acid-acrylic acid ester copolymer
- examples thereof include a styrene-acrylic resin such as a polymer, a styrene-maleic acid copolymer, a styrene-maleic anhydride copolymer, a vinylnaphthalene-acrylic acid copolymer, and a salt of the aqueous resin.
- the polymer (A) used in the present invention is a polymer having an anionic group having a solubility in water of 0.1 g / 100 ml or less and a number average molecular weight in the range of 1000 to 6000. Furthermore, it is preferable to form fine particles in water when the neutralization rate of the anionic group by the basic compound is 100%.
- the solubility of the polymer (A) in water was defined as follows. A polymer having a particle size of 250 ⁇ m to 90 ⁇ m using a sieve having a mesh size of 250 ⁇ m and a 90 ⁇ m sieve, 0.5 g of the polymer is sealed in a bag processed with a 400 mesh wire net, immersed in 50 ml of water, and 24 ° C. at a temperature of 25 ° C. Stir gently for a period of time. After soaking for 24 hours, drying was performed by performing drying for 2 hours in a dryer set at 110 ° C. with a 400-mesh wire mesh enclosing the polymer. The change in the weight of the 400 mesh wire mesh encapsulating the polymer before and after water immersion was measured, and the solubility was calculated according to the following equation.
- the neutralization rate of the anionic group with the basic compound was set to 100% was determined as follows.
- the acid value of the polymer is measured in advance by an acid value measurement method based on JIS test method K 0070-1992. Specifically, 0.5 g of a polymer is dissolved in a tetrahydrofuran (hereinafter sometimes referred to as THF) solvent, and titrated with a 0.1 M potassium hydroxide alcohol solution using phenolphthalein as an indicator to obtain an acid value.
- THF tetrahydrofuran
- a mol / L potassium hydroxide aqueous solution that only neutralizes the obtained acid value is added to make 100% neutralization.
- a sample solution obtained by sampling a liquid at a depth of 2 cm from the liquid surface was used as a dynamic light scattering particle size distribution measuring device (dynamic light scattering particle size measuring device “Microtrack” manufactured by Nikkiso Co., Ltd. Using a particle size distribution meter UPA-ST150 "), it is confirmed whether or not fine particles are present by determining whether or not light scattering information by fine particle formation can be obtained.
- the fine particles composed of the polymer (A) used in the present invention are preferably those having a volume average particle diameter in the range of 5 nm to 1000 nm in order to further improve dispersion stability in water. It is more preferable to use a material in the range of 7 nm to 700 nm, and it is particularly preferable to use a material in the range of 10 nm to 500 nm.
- the particle size distribution of the fine particles tends to be more excellent in dispersibility when it is narrow, but this does not impede implementation when the particle size distribution is wide.
- the volume average particle size and the particle size distribution are measured using a dynamic light scattering type particle size distribution measuring device (dynamic light scattering type particle size measuring device manufactured by Nikkiso Co., Ltd. “Microtrac particle size distribution meter UPA” in the same manner as the fine particle measuring method. -ST150 ").
- the neutralization rate of the polymer (A) used in the present invention was determined by the following formula.
- the acid value of the polymer (A) was measured based on JIS test method K 0070-1992. Specifically, 0.5 g of a sample was dissolved in a THF solvent and titrated with a 0.1 M potassium hydroxide alcohol solution using phenolphthalein as an indicator.
- the acid value of the polymer (A) is preferably 40 to 400 mgKOH / g, more preferably 40 to 300 mgKOH / g, and most preferably 40 to 190 mgKOH / g.
- the number average molecular weight of the polymer (A) is preferably 1000 to 6000, from the viewpoint of imparting good pigment dispersibility, more preferably 1300 to 5000, and more preferably 1500 to 4500. Is most preferred.
- the number average molecular weight is a value in terms of polystyrene measured by GPC (gel permeation chromatography), specifically a value measured under the following conditions.
- Measuring device High-speed GPC device (“HLC-8220GPC” manufactured by Tosoh Corporation) Column: The following columns manufactured by Tosoh Corporation were connected in series.
- TKgel G5000 (7.8 mm ID x 30 cm) x 1 "TSKgel G4000” (7.8 mm ID x 30 cm) x 1 "TSKgel G3000” (7.8 mm ID x 30 cm) x 1 “TSKgel G2000” (7.8 mm ID ⁇ 30 cm) ⁇ 1 detector: RI (differential refractometer) Column temperature: 40 ° C Eluent: Tetrahydrofuran (THF) Flow rate: 1.0 mL / min Injection amount: 100 ⁇ L (THF solution with a sample concentration of 0.4 mass%) Standard sample: A calibration curve was prepared using the following standard polystyrene.
- the polymer (A) a polymer that is insoluble or hardly soluble when all of the anionic groups are unneutralized and that forms fine particles when all of the anionic groups are neutralized is used. It is preferable to do.
- polymer (A) in addition to the anionic group of the hydrophilic group, a polymer having a hydrophobic group can be used.
- examples of the polymer include a block polymer having a polymer block having a hydrophobic group and a polymer block having an anionic group.
- the number of the hydrophobic group and the anionic group does not form fine particles when the solubility in water exceeds 0.1 g / 100 ml or the neutralization rate of the anionic group by the basic compound is 100%.
- the number of anionic groups is preferably not so high.
- the number of anionic groups and the solubility in water are not necessarily specified by the acid value or the number of anionic groups at the time of polymer design.
- the polymers having the same acid value However, those having a low molecular weight tend to have high solubility in water, and those having a high molecular weight tend to have low solubility in water. From this, in the present invention, the polymer (A) is specified by the solubility in water.
- the polymer (A) may be a homopolymer, but is preferably a copolymer, and may be a random polymer, a block polymer, or an alternating polymer, but is particularly a block polymer. Is preferred.
- the polymer may be a branched polymer, but is preferably a linear polymer.
- the polymer (A) is preferably a vinyl polymer from the viewpoint of design freedom, and methods for producing a vinyl polymer having a desired molecular weight and solubility characteristics in the present invention include living radical polymerization and living cationic polymerization. It is preferable to produce by using “living polymerization” such as living anionic polymerization.
- the polymer (A) is preferably a vinyl polymer produced using a (meth) acrylate monomer as one of the raw materials, and as a method for producing such a vinyl polymer, living radical polymerization and living anion polymerization are possible. Further, living anionic polymerization is preferable from the viewpoint of more precisely designing the molecular weight of the block polymer and each segment.
- polymer (A) produced by living anion polymerization a polymer represented by the general formula (3) can be used.
- a 1 represents an organolithium initiator residue
- a 2 represents a polymer block of a monomer having an aromatic ring or a heterocyclic ring
- a 3 represents a polymer block containing an anionic group
- n is 1 represents an integer of 1 to 5
- B represents an aromatic group or an alkyl group.
- a 1 represents an organic lithium initiator residues.
- the organic lithium initiator include methyl lithium, ethyl lithium, propyl lithium, butyl lithium (n-butyl lithium, sec-butyl lithium, iso-butyl lithium, tert-butyl lithium, etc.), pentyl lithium, and hexyl.
- Alkyllithium such as lithium, methoxymethyllithium, etoxymethyllithium; phenyl such as benzyllithium, ⁇ -methylstyryllithium, 1,1-diphenyl-3-methylpentyllithium, 1,1-diphenylhexyllithium, phenylethyllithium Alkylene lithium; alkenyl lithium such as vinyl lithium, allyl lithium, propenyl lithium, butenyl lithium; ethynyl lithium, butynyl lithium, pentynyl lithium, hexynyl lithium Alkynyl lithium such as phenyl lithium and naphthyl lithium; Heterocyclic lithium such as 2-thienyl lithium, 4-pyridyl lithium and 2-quinolyl lithium; Alkyl such as tri (n-butyl) magnesium lithium and trimethylmagnesium lithium Examples include lithium magnesium complex.
- the bond between the organic group and lithium is cleaved to generate an active terminal on the organic group side, and polymerization is started therefrom.
- An organic group derived from organolithium is bonded to the polymer terminal obtained.
- an organic group derived from organolithium bonded to the polymer terminal is referred to as an organolithium initiator residue.
- the organic lithium initiator acid group is a methyl group
- the organic lithium initiator acid group is a butyl group.
- a 2 represents a polymer block having a hydrophobic group.
- a 2 is preferably a group that is highly adsorbed to the pigment when it comes into contact with the pigment in addition to the purpose of balancing an appropriate balance of solubility as described above.
- a 2 is an aromatic ring or A polymer block of a monomer having a heterocyclic ring is preferable.
- the polymer block of a monomer having an aromatic ring or a heterocycle refers to homopolymerization or copolymerization of a monomer having an aromatic ring such as a styrene monomer or a monomer having a heterocycle such as a vinylpyridine monomer. It is a polymer block of the homopolymer or copolymer obtained in this way.
- Examples of the monomer having an aromatic ring include styrene, p-tert-butyldimethylsiloxystyrene, o-methylstyrene, p-methylstyrene, p-tert-butylstyrene, p-tert-butoxystyrene, m-tert-butoxystyrene, Styrene monomers such as p-tert- (1-ethoxymethyl) styrene, m-chlorostyrene, p-chlorostyrene, p-fluorostyrene, ⁇ -methylstyrene, p-methyl- ⁇ -methylstyrene, and vinyl naphthalene And vinyl anthracene.
- Examples of the monomer having a heterocyclic ring include vinylpyridine monomers such as 2-vinylpyridine and 4-vinylpyridine.
- These monomers can be used alone or in admixture of two or more.
- a 3 represents a polymer block containing an anionic group.
- a 3 is another object to provide a described above moderate solubility, there is a purpose of imparting dispersion stability in water when a pigment dispersion.
- the anionic group in the polymer block A 3 include a carboxyl group, a sulfonic acid group, and a phosphoric acid group.
- a carboxyl group is preferable because of its preparation and availability of monomer varieties.
- Two carboxyl groups may be acid anhydride groups obtained by dehydration condensation within a molecule or between molecules.
- Method for introducing anionic groups of the A 3 is not particularly limited, for example, the case the anionic group is a carboxyl group, (meth) homopolymer obtained by copolymerizing a homopolymer or other monomers acrylic acid or It may be a polymer block (PB1) of a copolymer, or a homopolymer obtained by homopolymerizing or copolymerizing with other monomers a (meth) acrylate having a protective group that can be regenerated into an anionic group by deprotection.
- the polymer or copolymer may be a polymer block (PB2) in which a part or all of the protective group reproducible to the anionic group is regenerated to the anionic group.
- polymer block A 3 (meth) acrylic acid refers to acrylic acid and methacrylic acid, and (meth) acrylate refers to acrylate and methacrylate.
- (meth) acrylate examples include methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, iso-propyl (meth) acrylate, allyl (meth) acrylate, and n-butyl (meth) acrylate.
- the active end of the living anion polymerization polymer immediately reacts with the group having an active proton and deactivates. A polymer cannot be obtained.
- living anionic polymerization it is difficult to polymerize a monomer having a group having an active proton as it is. Therefore, a group having an active proton is obtained by polymerizing the group having an active proton in a protected state and then deprotecting the protecting group. Is preferably reproduced.
- the polymer block A 3 it is preferable to use a monomer containing a (meth) acrylate having a renewable protecting group an anionic group by deprotection.
- a monomer containing a (meth) acrylate having a renewable protecting group an anionic group by deprotection.
- the carboxyl group when the anionic group is a carboxyl group, the carboxyl group can be regenerated by esterifying the carboxyl group and deprotecting it by hydrolysis or the like as a subsequent step.
- the protecting group that can be converted to a carboxyl group is preferably a group having an ester bond, such as a primary alkoxycarbonyl group such as a methoxycarbonyl group, an ethoxycarbonyl group, an n-propoxycarbonyl group, and an n-butoxycarbonyl group.
- Secondary alkoxycarbonyl groups such as isopropoxycarbonyl group and sec-butoxycarbonyl group; tertiary alkoxycarbonyl groups such as t-butoxycarbonyl group; phenylalkoxycarbonyl groups such as benzyloxycarbonyl group; ethoxyethylcarbonyl group and the like; And the like.
- usable monomers include methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, n-propyl (meth) acrylate, isopropyl (meth) acrylate, n-butyl (meth) acrylate, sec -Butyl (meth) acrylate, isobutyl (meth) acrylate, t-butyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, decyl (meth) acrylate, undecyl (meth) acrylate, dodecyl (meth) acrylate (lauryl (meth) ) Acrylate), tridecyl (meth) acrylate, pentadecyl (meth) acrylate, hexadecyl (meth) acrylate, heptadecyl (meth) acrylate, octa
- (meth) acrylates (c1) can be used alone or in combination of two or more.
- t-butyl (meth) acrylate and benzyl (meth) acrylate are preferred because the conversion reaction to a carboxyl group is easy. In view of industrial availability, t-butyl (meth) acrylate is more preferable.
- B represents an aromatic group or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms.
- N represents an integer of 1 to 5.
- a reaction modifier is used to adjust the nucleophilicity, and then the (meth) acrylate monomer is polymerized.
- B in the general formula (3) is a group derived from the reaction regulator. Specific examples of the reaction modifier include diphenylethylene, ⁇ -methylstyrene, p-methyl- ⁇ -methylstyrene, and the like.
- the living anion polymerization method can be carried out by a batch system as used in conventional free radical polymerization by adjusting the reaction conditions, and can also include a method of continuous polymerization using a microreactor. Since the microreactor has a good mixing property between the polymerization initiator and the monomer, the reaction starts at the same time, the temperature is uniform and the polymerization rate can be made uniform, and therefore the molecular weight distribution of the produced polymer can be narrowed. At the same time, since the growth terminal is stable, it becomes easy to produce a block copolymer in which both components of the block are not mixed. Moreover, since the controllability of the reaction temperature is good, it is easy to suppress side reactions.
- FIG. 1 is a schematic diagram of a microreactor.
- a T-shaped micromixer M1 having a flow path capable of mixing a plurality of liquids from the tube reactors P1 and P2 (7 and 8 in FIG. 1), respectively, with the first monomer and the polymerization initiator for initiating the polymerization is shown. 1), the first monomer is subjected to living anion polymerization in the T-shaped micromixer M1 to form a first polymer (step 1).
- the obtained first polymer is moved to the T-shaped micromixer M2 (2 in FIG. 1), and the growth terminal of the obtained polymer is moved into the tube reactor P3 (FIG. 1) in the mixer M2.
- the reaction is adjusted by trapping with the reaction modifier introduced from the middle 9) (step 2).
- the number of n in the general formula (3) can be controlled by the type and amount of the reaction modifier.
- the first polymer subjected to reaction control in the T-shaped micromixer M2 is moved to the T-shaped micromixer M3 (3 in FIG. 1), and the tube reactor P4 is moved in the mixer M3.
- the introduced second monomer and the first polymer subjected to the reaction control are continuously subjected to living anion polymerization (step 3).
- the block copolymer is produced by quenching the reaction with a compound having an active proton such as methanol.
- the polymer (A) represented by the general formula (3) is produced by the microreactor, a monomer having an aromatic ring or a heterocyclic ring is used as the first monomer, and organolithium initiation is used as the initiator.
- the agent by reacting the agent, the a to one terminal of the polymer block (the polymer block a second monomer having two aromatic rings or heterocyclic rings bonded organic group is an organic lithium initiator residues of the a 1 Get).
- a polymer block containing (meth) acrylate having a reproducible protecting group on the anionic group is reacted as the second monomer. Get.
- the ester bond hydrolysis reaction proceeds under acidic conditions or basic conditions, but the conditions are slightly different depending on the group having an ester bond.
- the group having an ester bond is a primary alkoxycarbonyl group such as a methoxycarbonyl group or a secondary alkoxycarbonyl group such as an isopropoxycarbonyl group
- a carboxyl group is obtained by hydrolysis under basic conditions.
- the basic compound to be subjected to basic conditions include metal hydroxides such as sodium hydroxide and potassium hydroxide.
- a carboxyl group can be obtained by hydrolysis under acidic conditions.
- acidic compounds to be used under acidic conditions include mineral acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid, and phosphoric acid; Breasted acids such as trifluoroacetic acid; Lewis acids such as trimethylsilyl triflate.
- the reaction conditions for hydrolysis under the acidic condition of the t-butoxycarbonyl group are disclosed in, for example, “The Chemical Society of Japan, 5th edition, Experimental Chemistry Course 16, Synthesis of Organic Compounds IV”.
- a method for converting a t-butoxycarbonyl group into a carboxyl group a method using a cation exchange resin in place of the above-mentioned acid may be mentioned.
- the cation exchange resin include resins having an acid group such as a carboxyl group (—COOH) or a sulfo group (—SO 3 H) in the side chain of the polymer chain.
- a strong cation exchange resin having a sulfo group on the side chain of the resin is preferable because the reaction can proceed rapidly.
- Examples of commercially available cation exchange resins that can be used in the present invention include strongly acidic cation exchange resin “Amberlite” manufactured by Organo Corporation.
- the amount of the cation exchange resin used is preferably in the range of 5 to 200 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polymer represented by the general formula (3) because it can be effectively hydrolyzed. The range of is more preferable.
- the group having an ester bond is a phenylalkoxycarbonyl group such as a benzyloxycarbonyl group
- it can be converted into a carboxyl group by performing a hydrogenation reduction reaction.
- the phenylalkoxycarbonyl group can be quantitatively regenerated into a carboxyl group by performing the reaction using hydrogen gas as a reducing agent at room temperature in the presence of a palladium catalyst such as palladium acetate.
- the reaction conditions for conversion to a carboxyl group differ depending on the type of group having an ester bond, for example, t-butyl (meth) acrylate and n-butyl (meth) acrylate are used as a raw material for A 3
- the polymer obtained by copolymerization has a t-butoxycarbonyl group and an n-butoxycarbonyl group.
- the n-butoxycarbonyl group does not hydrolyze under acidic conditions where the t-butoxycarbonyl group is hydrolyzed, only the t-butoxycarbonyl group can be selectively hydrolyzed and deprotected to the carboxyl group. It becomes. Therefore, it is possible to the acid value of the adjustment of the hydrophilic block (A 3) by appropriately selecting a monomer containing a (meth) acrylate having a renewable protecting group an anionic group which is a raw material monomer of A 3.
- the polymer block (A 2 ) and the polymer block (A 3 ) are more clearly separated, and the resulting aqueous pigment dispersion is more stable. Is advantageous in terms of sex.
- the molar ratio A 2 : A 3 between the polymer block (A 2 ) and the polymer block (A 3 ) is preferably in the range of 100: 10 to 100: 500. If the ratio of A 3 is less than 10 per 100 of the A 2, it tends to be inferior in ejection stability at the time of dispersion stability and inkjet discharge of the pigment.
- the ratio of A 3 is more than 500 per 100 of A 2, too high hydrophilicity of the polymer, the recording medium is apt to penetrate into the the case of paper or the like, coloring property decreases.
- the number of monomers having an aromatic ring or a heterocyclic ring constituting the polymer block (A 2 ) is preferably in the range of 5 to 40, and in the range of 6 to 30. Is more preferable, and the range of 7 to 25 is most preferable.
- the number of anionic groups constituting the polymer block (A 3 ) is preferably in the range of 3 to 20, more preferably in the range of 4 to 17, and most preferably in the range of 5 to 15.
- the acid value of the polymer (A) represented by the general formula (3) is preferably 40 to 400 mgKOH / g, more preferably 40 to 300 mgKOH / g, and most preferably 40 to 190 mgKOH / g.
- the acid value is less than 40 mgKOH / g, there is a possibility that the dispersion stability of the pigment and the ejection stability at the time of inkjet ejection are not sufficient.
- the acid value exceeds 400 mgKOH / g, the hydrophilicity of the polymer increases, and the color developability decreases because it easily penetrates into the recording medium. If the acid value exceeds 190 mgKOH / g, the water resistance of the resulting ink may be affected depending on the case.
- the acid value of the polymer in the present invention was an acid value determined by the same acid value measurement method as that for the fine particles of the polymer (A).
- the anionic group of the polymer (A) is preferably neutralized.
- the basic compound for neutralizing the anionic group of the polymer (A) any known and conventional compounds can be used, for example, inorganic basic compounds such as alkali metal hydroxides such as sodium hydroxide and potassium hydroxide. Substances and organic basic compounds such as ammonia, triethylamine and alkanolamine can be used.
- the neutralization amount of the polymer (A) present in the aqueous pigment dispersion need not be 100% neutralized with respect to the acid value of the polymer.
- the neutralization rate of the polymer (A) is preferably 20% to 200%, more preferably 80% to 150%.
- a water-based ink for inkjet recording can be produced by a known method without any particular limitation.
- the pigment, pigment dispersant, water and binder resin, and various additives as necessary are stirred and mixed, and then various dispersers and kneaders such as a bead mill, an ultrasonic homogenizer, a high-pressure homogenizer, and a paint. Dispersed and kneaded using shakers, ball mills, roll mills, sand mills, sand grinders, dyno mills, disperse mats, SC mills, nanomizers, etc., and the remaining materials are added and mixed to adjust the viscosity appropriately. Is done.
- a water-soluble solvent and / or water, a binder resin, and various additives as required are added to a high-concentration dispersion (mill base) or self-dispersing pigment prepared in advance using the disperser to obtain a desired viscosity. It can also be adjusted by mixing and stirring to dilute. By changing the pigment and the pigment concentration, it is possible to adjust a water-based ink having a hue different in any one of hue, brightness, and chromaticity. It is preferable to use a high-concentration dispersion in which the pigment is dispersed with the polymer (A).
- the water-based ink for inkjet recording of the present invention further comprises a water-soluble solvent and / or water, a binder resin, and the like, and a wetting agent (drying inhibitor), a penetrating agent, or other additives as necessary for the desired physical properties. It can be manufactured by adding.
- a centrifugal separation or filtration process may be added.
- the wetting agent is added for the purpose of preventing the ink from drying.
- the content of the wetting agent in the ink for the purpose of preventing drying is preferably 3 to 50% by mass.
- the wetting agent used in the present invention is not particularly limited, but a wetting agent that is miscible with water and can prevent clogging of the head of an inkjet printer is preferable.
- ethylene glycol diethylene glycol, triethylene glycol, polyethylene glycol having a molecular weight of 2000 or less, dipropylene glycol, tripropylene glycol, 1,3-propylene glycol, isopropylene glycol, isobutylene glycol, 1,4-butanediol, 1,3 -Butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, mesoerythritol, pentaerythritol and the like.
- 1,3-butyl glycol is safe and has excellent effects on ink drying and ejection performance.
- the penetrant is added for the purpose of improving the permeability to the recording medium and adjusting the dot diameter on the recording medium.
- the penetrant examples include lower alcohols such as ethanol and isopropyl alcohol, ethylene oxide adducts of alkyl alcohols such as ethylene glycol hexyl ether and diethylene glycol butyl ether, and propylene oxide adducts of alkyl alcohols such as propylene glycol propyl ether.
- the content of the penetrant in the ink is preferably 0.01 to 10% by mass.
- the amount of pigment in the ink for ink jet recording is preferably 1 to 20% by mass in order to obtain a sufficient image density and to ensure dispersion stability of the pigment in the ink.
- antiseptic preservative, a viscosity modifier, a pH adjuster, a chelating agent, a plasticizer, antioxidant, an ultraviolet absorber etc. can be added as needed.
- the water-based ink set for ink-jet recording of the present invention is composed of the first to n-th water-based inks described above.
- N is 2 or more, preferably 2 to 20, and more preferably 2 to 10.
- the recording medium used as the recording medium for the water-based ink for ink-jet recording is not particularly limited, and is an absorbent recording medium, a recording medium having an ink absorption layer, a non-water-absorbing recording medium having no ink absorption, and an ink. There may be a low-absorbency recording medium with low water absorption.
- the water-based ink for ink-jet recording of the present invention also has a characteristic that color developability is good particularly when recording on a non-water-absorbing recording medium or a low-absorbing recording medium.
- absorbent recording medium examples include, for example, copy paper (PPC paper), plain paper, cloth, cardboard, wood, and the like generally used in copying machines.
- examples of the recording medium having an absorption layer include inkjet dedicated paper, and specific examples thereof include, for example, Pictrico Pro Photo Paper from Pictorico Co., Ltd.
- the cost may be high.
- a non-absorbent recording medium or a low-absorbing recording medium is superior in terms of water resistance, abrasion resistance, and low cost compared to an absorptive recording medium configured by providing an ink receiving layer on the surface.
- the lower the absorption and the further the non-absorption the more easily the bleeding occurs, and it becomes difficult to achieve both the generation of the bleeding and the recording speed. Therefore, it is advantageous to use the recording method according to the present embodiment for such a non-absorbing recording medium or a low-absorbing recording medium, and it is more advantageous to use it for a non-absorbing recording medium.
- low-absorbing recording medium or “non-absorbing recording medium” refers to a recording medium having a water absorption of 10 mL / m 2 or less from the start of contact to 30 msec in the Bristow method.
- This Bristow method is the most popular method for measuring the amount of liquid absorbed in a short time, and is also adopted by the Japan Paper Pulp Technology Association (JAPAN TAPPI).
- JAPAN TAPPI Japan Paper Pulp Technology Association
- the non-absorbent recording medium or the low-absorbing recording medium can also be classified by the wettability of the recording surface with respect to water. For example, a 0.5 ⁇ L water droplet is dropped on the recording surface of the recording medium, and the reduction rate of the contact angle (comparison of the contact angle at 0.5 ms after landing and the contact angle at 5 seconds) is measured. Can be characterized. More specifically, as a property of the recording medium, the non-absorbing property of the “non-absorbing recording medium” indicates that the above-described reduction rate is less than 1%, and the low-absorbing property of the “low-absorbing recording medium” This means that the rate of decrease of 1% or more and less than 5%. Moreover, absorptivity means that said reduction rate is 5% or more.
- the contact angle can be measured using a portable contact angle meter PCA-1 (manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.) or the like.
- non-water-absorbing recording media examples include plastic films, those in which a plastic is coated on a substrate such as paper, and those in which a plastic film is adhered.
- plastic films those in which a plastic is coated on a substrate such as paper, and those in which a plastic film is adhered.
- plastic films such as polyethylene terephthalate and polyethylene naphthalate
- polyolefin films such as polyethylene and polypropylene
- polyamide films such as nylon, polystyrene films, polyvinyl alcohol films, polyvinyl chloride films, polycarbonate films, polyacrylonitrile films, A polylactic acid film etc. are mentioned.
- a polyester film, a polyolefin film, and a polyamide film are preferable, and polyethylene terephthalate, polypropylene, and nylon are more preferable.
- the above-mentioned film coated with polyvinylidene chloride or the like for imparting a barrier property may be used, and a vapor deposition layer of a metal oxide such as gold, silver, copper, or aluminum, or a metal oxide such as silica or alumina, if necessary.
- a laminated film may be used in combination.
- the plastic film may be an unstretched film but may be stretched in a uniaxial or biaxial direction. Further, the surface of the film may be untreated, but those subjected to various treatments for improving adhesive properties such as corona discharge treatment, ozone treatment, low temperature plasma treatment, flame treatment, glow discharge treatment and the like are preferable.
- the film thickness of the plastic film is appropriately changed according to the application.
- the film thickness is 10 ⁇ m to 100 ⁇ m assuming that it has flexibility, durability, and curl resistance.
- Specific examples thereof include Pyrene (registered trademark) manufactured by Toyobo Co., Ltd.
- the low-absorbency recording medium is not particularly limited.
- a coating layer for receiving oil-based ink is provided on the surface of high-quality paper, neutral paper, etc. that are generally not surface-treated, mainly composed of cellulose.
- Examples include coated paper. Specifically, it is a paper whose surface is coated with a paint to enhance its aesthetics and smoothness, and is classified as a coated paper for printing in the “Production Dynamic Statistics Classification” of the Ministry of Economy, Trade and Industry.
- the paint include those made by mixing a white pigment which is an inorganic compound such as clay (kaolin) or calcium carbonate and an adhesive (binder) such as starch.
- the coating amount of the paint is preferably about 10 to 40 g / m 2 .
- the coated paper is not particularly limited.
- art paper such as printing paper, coated paper, lightweight coated paper, and fine coated paper can be used.
- These low-absorbency recording media include fine coated paper such as “OK Everlight Coat” manufactured by Oji Paper Co., Ltd. and “Aurora S” manufactured by Nippon Paper Industries Co., Ltd., and “OK” manufactured by Oji Paper Co., Ltd.
- Lightweight coated paper (A3) such as “Coat L” and “Aurora L” manufactured by Nippon Paper Industries Co., Ltd. “OK Top Coat +” manufactured by Oji Paper Co., Ltd. and “Aurora Coat” manufactured by Nippon Paper Industries Co., Ltd.
- Coated paper (A2, B2), “OK Kanfuji +” manufactured by Oji Paper Co., Ltd., and art paper (A1) such as “Tokuhishi Art” manufactured by Mitsubishi Paper Industries Co., Ltd.
- the obtained polymer is moved to the T-shaped micromixer M2 in FIG. 1 through the tube reactor R1 in FIG. 1, and the growth regulator of the polymer is introduced into the reaction regulator (3) introduced from the tube reactor P3 in FIG. Trapped with ⁇ -methylstyrene ( ⁇ -MeSt)).
- ⁇ -MeSt ⁇ -methylstyrene
- t-BMA methacrylic acid tert-butyl ester
- the reaction temperature was set to 24 ° C. by burying the entire microreactor in a thermostatic bath.
- the monomer and reaction modifier introduced into the microreactor are dissolved in tetrahydrofuran (THF), and BuLi is a commercially available 2.6M hexane solution diluted with hexane.
- THF tetrahydrofuran
- BuLi is a commercially available 2.6M hexane solution diluted with hexane.
- the block copolymer (The substance amount of monomers constituting PA-1) was prepared (Table 1).
- the obtained block copolymer (PA-1) was hydrolyzed by treating with a cation exchange resin, the reaction solution was distilled off under reduced pressure, and the resulting solid was pulverized into a polymer (P- 1) (powder).
- Measuring device High-speed GPC device (“HLC-8220GPC” manufactured by Tosoh Corporation) Column: The following columns manufactured by Tosoh Corporation were connected in series.
- TKgel G5000 (7.8 mm ID x 30 cm) x 1 "TSKgel G4000” (7.8 mm ID x 30 cm) x 1 "TSKgel G3000” (7.8 mm ID x 30 cm) x 1 “TSKgel G2000” (7.8 mm ID ⁇ 30 cm) ⁇ 1 detector: RI (differential refractometer) Column temperature: 40 ° C Eluent: Tetrahydrofuran (THF) Flow rate: 1.0 mL / min Injection amount: 100 ⁇ L (THF solution with a sample concentration of 0.4 mass%) Standard sample: A calibration curve was prepared using the following standard polystyrene.
- a sample liquid obtained by sampling the liquid at a depth of 2 cm from the liquid surface after being left for 24 hours was collected using a dynamic light scattering particle size measuring device “Microtrac particle size distribution analyzer UPA-ST150” manufactured by Nikkiso Co., Ltd. It was confirmed whether or not fine particles were present by determining whether light scattering information due to formation could be obtained. Moreover, the average particle diameter was measured in the case of the said measurement.
- the temperature of the measurement sample was adjusted to 25 ° C., a petri dish having a diameter of 40 mm was filled with 10 g of ink, a glass plate with a hook manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd. (standard values: thickness 0.3 mm, width 23.9 mm, circumference length) 95.6 mm, weight 0.54 g) was used as a detector.
- BuLi represents normal butyl lithium
- St represents styrene
- DPE represents 1,1-diphenylethylene
- ⁇ MeSt represents ⁇ -methylstyrene
- tBMA represents tert-butyl methacrylate.
- Production Example 2 Production Method of Aqueous Pigment Dispersion (Y-1)
- An aqueous pigment dispersion of Production Example 2 was obtained in the same manner as Production Example 1 except that the pigment type was changed.
- the compositions of Production Examples 1 and 2 are shown in Table 2.
- aqueous solution dissolved in the part was added. Furthermore, a mixed solution of 60 parts by mass of 2-ethylhexyl acrylate, 100 parts by mass of styrene, 27 parts by mass of methyl methacrylate, 0.4 g of 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3 parts by mass of acrylamide and 6 parts by mass of methacrylic acid was added for 3 hours. It was dripped over. After the completion of dropping, the mixture was reacted for 2 hours, then cooled to 25 ° C., neutralized with 1.5 parts by mass of 28% by mass aqueous ammonia, deionized water was added to adjust the nonvolatile content to 45% by mass, and glass was added.
- An acrylic resin aqueous dispersion (X-1) having a transition temperature (T part) of 35 ° C. and an average particle diameter of 60 nm was obtained.
- the final solid content concentration of the acrylic resin dispersion (X-1) was 39% by mass.
- additive composition V (Preparation of additive composition V) 8.0 parts by mass of propylene glycol, 6.0 parts by mass of 3-methoxybutanol, 7.0 parts by mass of glycerin, 0.7 parts by mass of triethylene glycol, 2.0 parts by mass of SC-P1000, ethylene urea was added 5.0 parts by mass, 0.012 parts by mass of TEGO WET KL245, 0.2 parts by mass of triethanolamine and 0.1 parts by mass of ACTICIDE B20 were added to prepare an additive composition V.
- the aqueous pigment dispersion obtained in Production Example 1 or 2 was 33.3% by mass (the pigment concentration in the ink was 5% by mass), and the acrylic resin aqueous dispersion (X-1) obtained in Synthesis Example 3 was 17. 8% by mass (7% by mass of acrylic resin in the ink), 29.0% by mass of the additive composition V, and 0.4% by mass of the surfactants listed in Tables 4 to 6 were added to pure water.
- the water-based ink for inkjet recording was obtained by preparing so that the whole quantity might be 100 mass parts.
- PG Propylene glycol MB manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd .: 3-Methoxy-1-butanol GLY manufactured by Daicel Corporation Purified glycerin TEG manufactured by Kao Corporation Triethylene glycol SC manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd. -P1000: Polyoxypropylene (14) polyglyceryl ether ethylene urea manufactured by Sakamoto Yakuhin Kogyo Co., Ltd .: 2-imidazolidinone KL245 manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd. Silicone surfactant TEGOWET KL245 manufactured by Evonik Triethanolamine: ACTICIDE B20 manufactured by Mitsui Chemicals, Inc. Saw Japan
- the ink-jet head KJ4B-YH manufactured by Kyocera Corporation was filled with two types of water-based inks for ink-jet recording prepared above, each having a color difference of +35 cm and a negative pressure of ⁇ 5 cm.
- the supply pressure was adjusted by setting to 0 kPa.
- the gap between the inkjet head and the recording medium (“OK Topcoat +” manufactured by Oji Paper Co., Ltd.) was set to 1.2 mm.
- the head drive conditions were the standard voltage and standard temperature of the inkjet head, and the printing was performed with the droplet size set to 12 pL.
- the interval between the inkjet heads is 6 cm, and the printing speed is 100 m / min., Which is the maximum speed when printing with an image density of 600 pi with a 600 dpi head.
- a printed matter was made. Under this condition, the time from when the previous ink is ejected until the subsequent ink is ejected is 36 milliseconds.
- Printed materials were prepared with each combination, and bleeding evaluation between two types of water-based inks for ink-jet recording with different colors was performed by visual observation by microscopic observation (40 times) of the printed materials according to the following criteria. (See Figure 2)
- ⁇ The color other than the contact portion of the two different color dots is mixed, but the primary color remains.
- ⁇ The secondary color is completely mixed with the two different color dots. Has become
- Residual rate of paint film on colored paper is 80% or more
- Residual rate of paint film on colored paper is less than 80%
- ⁇ No image distortion at the printing start point and no missing nozzles
- ⁇ Image distortion at the printing start point and some missing images due to nozzle missing
- the water-based ink set for ink-jet recording of the examples suppressed bleeding between the water-based inks for ink-jet recording and the ink set-off, and also had good ejection stability.
- Comparative Examples 1 to 4 are examples in which the surface tension is outside the range of the present invention, but bleeding between water-based inks for inkjet recording was confirmed.
- Comparative Example 5 is an example of an ink set in which an ink that does not contain 3-methoxybutanol, which is a water-soluble organic solvent (1), was combined.
- Comparative Example 6 is an example of an ink set in which an ink not containing glycerin and an ink not containing 3-methoxybutanol were combined, and ejection failure due to drying at the inkjet head portion was confirmed.
- Comparative Example 7 is an example of an ink set that combines an ink that does not contain ethylene urea and an ink that does not contain 3-methoxybutanol, but ejection failure due to drying in the inkjet head was confirmed.
- FIG. 3 is a diagram illustrating the evaluation of bleeding between water-based inks for inkjet recording according to an embodiment of the present invention.
- T-shaped micromixer M1 2 T-shaped micromixer M2 3: T-shaped micromixer M3 4: Tube reactor R1 5: Tube reactor R2 6: Tube reactor R3 7: Tube reactor P1 for pre-cooling 8: Tube reactor P2 for pre-cooling 9: Tube reactor P3 for pre-cooling 10: Tube reactor P4 for pre-cooling
Landscapes
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Abstract
[課題]本発明が解決しようとする課題は、非吸収性記録媒体又は低吸収性記録媒体に対しにじみや混色が低減された印刷物を与えるインクジェット記録用水性インクセット及びインクジェット記録方法を提供する。 [解決手段]本発明は、第1~第nのインクジェット記録用水性インクを含み、各々の水性インクが、顔料、水、界面活性剤、バインダー樹脂、尿素類、及び沸点が100℃以上200℃以下でありかつ20℃での蒸気圧が0.5hPa以上である水溶性有機溶剤(1)を含有し、該第1~第nの水性インクのうち、先に打滴する水性インクの表面張力をγ1、後に打滴する水性インクの表面張力をγ2とするとき、該第1~第nの水性インクの全てにおいて、特定の式を満たすインクジェット記録用水性インクセットに関するものである。
Description
本発明はインクジェット記録用水性インクセット及びそれをインクジェット記録方法に関する。
インクジェット記録用水性顔料インクは、耐光性などに優れた印刷物を形成できることから、例えば普通紙、コート紙、アート紙、プラスチックフィルム、金属、布帛をはじめとする様々な媒体への印刷への使用が検討されている。
とりわけ、近年は、プリントオンデマンド市場の飛躍的な成長に伴って、記録媒体に、インクジェット記録用水性顔料インクを高速で印刷することができ、かつ、平版印刷法で得られた印刷物に匹敵する高品質な印刷物を製造できることが求められている。
高品質な印刷物を高速で印刷するためには、異なる色相のインク間における色境界のにじみ(ブリードまたは混色という場合もある。)を抑制する必要がある。前記インク間の滲みを防止する方法としては、例えばメディア上に打滴して、画素密度650dpi以上、記録速度0.5m2/min以上で、画像形成する画像形成装置に用いられるインクセットであって、前記インクセットは少なくともインク組成物Aとインク組成物Bを含むインク組成物を含有し、かつ所定の条件を満足することを特徴とするインクセット等が知られている(例えば特許文献1または2参照。)。
しかし、例えばコート紙やアート紙、プラスチックフィルム等の非吸収性記録媒体または低吸収性記録媒体に前記インクを用いて高速印刷した場合、異なる色相のインク間における色境界のにじみを実用上十分に抑制することができず、その結果、高画質な印刷物を得ることができない場合があった。
本発明が解決しようとする課題は、水等の溶媒を吸収しない又はしにくいプラスチック、金属、コート紙及びアート紙等の非吸収性記録媒体又は低吸収性記録媒体に、にじみや混色が低減された印刷物を形成可能なインクジェット記録用水性インクセット及びインクジェット記録方法を提供することである。
本発明者らは、尿素類と、特定の沸点と蒸気圧を有する水溶性有機溶剤とを含有するインクを使用したインクセットであって、該セットに使用されるインク間の表面張力を特定することで、前記課題を解決した。
すなわち、本発明は、第1~第nのインクジェット記録用水性インクを含むインクセットであって、前記水性インクが、それぞれ、水溶性有機溶剤(1)、顔料、界面活性剤、尿素類、バインダー樹脂及び水を含有するものであり、前記水溶性有機溶剤(1)が、沸点が100℃以上200℃以下、かつ、20℃での蒸気圧が0.5hPa以上であり、前記第1~第nの水性インクのうち、先に打滴される水性インクの表面張力をγ1、後に打滴される水性インクの表面張力をγ2とするとき、前記第1~第nの水性インクの全てが、下記(a)を満たすことを特徴とするインクジェット記録用水性インクセットに関するものである。
また、本発明は、非吸収性記録媒体又は低吸収性記録媒体に対するインクジェット記録方法であって、前記インクジェット記録用水性インクセットを使用することを特徴とするインクジェット記録方法に関するものである。
本発明のインクジェット記録用水性インクセットであれば、水等の溶媒を吸収しない又はしにくいプラスチック、金属、コート紙及びアート紙等の非吸収性記録媒体又は低吸収性記録媒体に、にじみや混色が低減された印刷物を製造することができる。
(第1~第nのインク)
本発明のインクジェット記録用水性インクセットは、第1~第nの水性インクによって構成される。
本発明のインクジェット記録用水性インクセットは、第1~第nの水性インクによって構成される。
前記第1~第nのインクは、インクジェット記録用水性インクを指す。
インクジェット記録法では、通常、インクジェットプリンターが使用される。インクジェットプリンターには、色相、明度及び色度の何れか1つ以上が異なるインクが複数種類セットされる場合がある。
前記第1~第nの水性インクとしては、互いに色相、明度及び色度のいずれか1つが異なる水性インクを組み合わせ使用することができる。
また、前記第1~第nの水性インクとしては、互いに色相、明度及び色度が同一のインクのうち、着色力の異なる水性インク群(具体的には、濃インク(dark ink)と淡インク(light ink))を組み合わせ使用することができる。すなわち、前記水性インクとしては、例えば同一の顔料を含有するが、色相、明度及び色度の何れか1つ以上が異なるインクを組合せ使用することができる。
本発明のインクセットとしては、例えば第1~第nの水性インクのうち2種の水性インクの組み合わせの一例を挙げれば、(C,M)、(C,Y)、(C,BK)、(M,C)、(Y,C)、(BK,C)、(M,Y)、(Y,M)、(M,BK)、(BK,M)、(Y,BK)、(BK,Y)、(C,LC)、(C,LM)、(LC,C)、(LM,C)、(M,LC)、(M,LM)、(LC,M)、(LM,M)、(Y,LC)、(Y,LM)、(CL,Y)、(LM,Y)、(BK、LC)、(BK,LM)、(LC,BK)、(LM,BK)、(LC,LM)、(LM,LC)が挙げられる。
ここで、前記Cはシアンインクを表し、Mはマゼンタインクを表し、Yはイエローインクを表し、BKはブラックを表し、LCはライトシアンインクを表し、LMはライトマゼンタインクを表す。
(表面張力)
本発明のインクジェット記録用水性インクセットは、それを構成する第1~第nの水性インクのうち、先に打滴する水性インクの表面張力をγ1、後に打滴する水性インクの表面張力をγ2とするときに、前記第1~第nの水性インクの全てが、式(a)を満たすインクによって構成される。
本発明のインクジェット記録用水性インクセットは、それを構成する第1~第nの水性インクのうち、先に打滴する水性インクの表面張力をγ1、後に打滴する水性インクの表面張力をγ2とするときに、前記第1~第nの水性インクの全てが、式(a)を満たすインクによって構成される。
前記表面張力γ1及びγ2は、動的表面張力及び静的表面張力の両方を意味する。本発明のインクセットでは、前記表面張力γ1及びγ2が動的表面張力または静的表面張力のいずれであっても上記式(a)を満たすインクを使用する。
本発明のインクの表面張力は、25℃において20~50mN/mであることが好ましく、20~40mN/mであることがインク間における色境界のにじみ発生をより効果的に抑制でき、ひげ等の画質不良を抑制することができ、かつ、インクが吐出される際にノズル近傍からインクが漏れ出すことに起因したインクの吐出不良や飛翔曲がりの発生を抑制することができるためさらに好ましい。
静的表面張力の測定法としては、毛細管上昇法、滴下法、吊環法等が知られているが、本発明においては、静的表面張力の測定法としてウィルヘルミー法(垂直板法)を用いた。
ウィルヘルミー法(垂直板法)では、シャーレ内部に測定媒体(インクなど)を満たし、検出子を液面に接触させる。すると、液面に接触した瞬間に検出子が表面張力により水中へと引き込まれる。この表面張力を求めるに際して、検出子の釣り合い状態から水中に引き込まれたときの力をPとすると、ウィルヘルミーの原理より式(b)が成り立つ。なお、s:検出子断面積、L:検出子周囲長、m:検出子重量、h:沈み変位量、ρ:液体の密度、g:重力加速度(約9.8m/s2 )である。
しかしながら、引き込まれたときの力Pには浮力shρgも作用しているので、実際にはhをゼロに設定し、それによって浮力をゼロにする調整が為されている。すなわち、検出子を引き上げてhをゼロとし、それによりhをゼロにした場合の力P1を計測して、(式c)より浮力γを求める。
前記式(a)中の「γ1-γ2」の範囲は、前記したとおり、-3以上3以下の範囲であるが、-1以上1以下の範囲であることを満たすインクセットを使用することが好ましく、-0.2以上0.2以下の範囲であることを満たすインクセットを使用することが、非吸収性記録媒体又は低吸収性記録媒体に、にじみや混色の発生がより一層低減された印刷物を得るうえで特に好ましい。
前記式(a)を満たす第1~第nの水性インクを使用することによって、前記記録媒体に着弾した水性インク滴の表面に存在する界面活性剤の量(密度)が、インク滴間で均一化しやすくなる傾向にある。これにより、記録媒体に着弾した2以上の水性インク滴が接触した場合でも、前記界面活性剤の濃度差に起因した水性インク滴間のインク成分の移動が抑制され、その結果、にじみや混色が低減された印刷物を得ることができると推定される。
また、前記水性インクは、後述する特定の水溶性有機溶剤(1)を含有するため、速乾性に優れる。そのため、記録媒体上に着弾後の水性インク滴は速やかに乾燥及び増粘することでインク滴の広がりを最小限に抑制でき、その結果、水性インク滴間のインク成分の移動が抑制され、にじみや混色が低減された印刷物を得ることができると推定される。
なお、本発明でいう打滴とは、インクジェットヘッド部からインクを吐出し記録媒体に着弾させることを表す。先に打滴するとは、第1~第nの水性インクを構成する任意の2種の水性インクのうち先行して記録媒体に着弾させることを表す。後に打滴するとは、第1~第nの水性インクを構成する任意の2種の水性インクのうち一方の水性インクが先に打滴された後に、遅れて他方の水性インクが記録媒体に着弾させることを表す。
前記打滴の間隔は、印刷速度、すなわち記録媒体の搬送速度、インクジェットヘッドのノズルの間隔によって規定されるものであるが、本発明では特に限定されない。
前記打滴には、インクジェットヘッドを備えたインクジェット記録装置を使用することができる。前記インクジェットヘッドとしては、1つのヘッドから1種のインクのみを吐出可能なものも使用することができ、前記ヘッド内に2以上のインク流路を有し、1つのヘッドから第1~第nの水性インクを複数吐出可能なものも使用することができる。
本発明のインクジェット記録用水性インクを含むインクセットを構成する第1~第nの水性インクとしては、それぞれ、水溶性有機溶剤(1)、顔料、界面活性剤、尿素類、バインダー樹脂及び水を含有するものを使用する。
(水溶性有機溶剤(1))
前記水性インクを構成する水溶性有機溶剤(1)としては、沸点が100℃以上200℃以下、かつ、20℃での蒸気圧が0.5hPa以上である水溶性有機溶剤を使用する。
前記水性インクを構成する水溶性有機溶剤(1)としては、沸点が100℃以上200℃以下、かつ、20℃での蒸気圧が0.5hPa以上である水溶性有機溶剤を使用する。
前記水溶性有機溶剤(1)を含有する第1~第nの水性インクは、記録媒体に着弾した後の乾燥性に優れるため、非吸収性記録媒体又は低吸収性記録媒体に、にじみや混色が低減された印刷物を形成可能なインクジェット記録用水性インクセットを得ることができる。
前記水溶性有機溶剤(1)としては、例えば3-メトキシ-1-ブタノール、3-メチル-3-メトキシ-1-ブタノール、3-メトキシ-3-メチル-1-ブチルアセテート、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プロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノイソブチルエーテル、エチレングリコール-t-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エチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、4-メトキシ-4-メチル-2-ペンタノン、エチルラクテート等を単独または2以上を組み合わせ使用することができる。
前記水溶性有機溶剤(1)としては、例えば3-メトキシ-1-ブタノール、3-メチル-3-メトキシ-1-ブタノール、3-メトキシ-3-メチル-1-ブチルアセテート、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プロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノイソブチルエーテル、エチレングリコール-t-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エチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、4-メトキシ-4-メチル-2-ペンタノン、エチルラクテート等を単独または2以上を組み合わせ使用することができる。
なかでも、前記水溶性有機溶剤(1)としては、第1~第nの水性インクの保存安定性やインクジェット装置との部材適合性の観点から、HSP(ハンセン溶解度パラメータ)の水素結合項δHが6~20の範囲である水溶性有機溶剤を使用することが好ましい。インクジェット装置との部材適合性とはヘッド部や装置内の流路がインクと長時間接液することで、部材が膨潤したり、溶解することでインクジェット装置を劣化させてしまうことを指す。
HSPが上記範囲内の水溶性有機溶剤としては、例えば3-メトキシ-1-ブタノール、3-メチル-3-メトキシ-1-ブタノール、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プロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノイソブチルエーテル、エチレングリコール-t-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エチルエーテルを使用することが好ましく、3-メトキシ-1-ブタノール、3-メチル-3-メトキシ-1-ブタノールを使用することが特に好ましい。
本発明においては、前記水溶性有機溶剤(1)とともに、プロピレングリコール(2)と、グリセリン、ジグリセリン、グリセリン誘導体及びジグリセリン誘導体からなる群から選ばれる少なくとも1つの有機溶剤(3)とを組み合わせ使用することが、前記記録媒体に水性インクが着弾した後の優れた乾燥性を損なうことなく、インク吐出ノズル付近で前記水性インクが乾燥または凝固し被膜を形成することを抑制でき、かつ、前記被膜が形成された場合であっても、新たに供給された水性インク中に再分散可能で、優れた吐出性を確保するうえで好ましい。
前記有機溶剤(3)のグリセリン誘導体及びジグリセリン誘導体としては、ポリグリセリン、ジグリセリン脂肪酸エステル、一般式(1)で表されるポリオキシプロピレン(n)ポリグリセリルエーテル、一般式(2)で表されるポリオキシエチレン(n)ポリグリセリルエーテル等が挙げられ、これらのものを2種以上同時に用いてもよい。本発明においては、グリセリンまたはn=8~15のポリオキシプロピレン(n)ポリグリセリルエーテルを選択することが特に好ましい。
一般式(1)及び一般式(2)中、m、n、o及びpは、各々独立して1~10の整数を示す。
前記水溶性有機溶剤(1)は、第1~第nの各水性インクの質量に対し、1~20質量%の範囲で使用することが好ましく、1~15質量%の範囲で使用することがより好ましく、1~10質量%の範囲で使用することが、非吸収性記録媒体又は低吸収性記録媒体に、にじみや混色がより一層低減された印刷物を形成するうえで特に好ましい。
また、前記プロピレングリコール(2)は、第1~第nの各水性インクの質量に対し、1~30質量%の範囲で使用することが好ましく、1~25質量%の範囲で使用することがより好ましく、1~20質量%の範囲で使用することが、インクの速乾性に影響を与えることなく、良好な吐出性を備えたインクジェット記録用インクを得るうえで特に好ましい。
また、前記有機溶剤(3)は、第1~第nの各水性インクの質量に対し、1~20質量%の範囲で使用することが好ましく、2~18質量%の範囲で使用することがより好ましく、4~15質量%の範囲で使用することが、インク吐出ノズル付近における水性インクの乾燥等を抑制するうえで特に好ましい。
(顔料)
本発明で使用する顔料は、特に限定はなく、水性インクジェット記録用水性インクで使用される有機顔料または無機顔料を使用することができる。前記顔料としては、分散性を向上させるための表面処理を施されていない未処理顔料や、顔料誘導体などのシナジストで表面処理された処理顔料といわれるものを使用することができる。
本発明で使用する顔料は、特に限定はなく、水性インクジェット記録用水性インクで使用される有機顔料または無機顔料を使用することができる。前記顔料としては、分散性を向上させるための表面処理を施されていない未処理顔料や、顔料誘導体などのシナジストで表面処理された処理顔料といわれるものを使用することができる。
前記無機顔料としては、例えば、酸化鉄、カーボンブラック等を使用することができる。前記カーボンブラックとしては、例えばコンタクト法、ファーネス法、サーマル法等の公知の方法によって製造されたカーボンブラック等を使用することができる。
前記有機顔料としては、アゾ顔料(アゾレーキ、不溶性アゾ顔料、縮合アゾ顔料、キレートアゾ顔料などを含む)、多環式顔料(例えば、フタロシアニン顔料、ペリレン顔料、ペリノン顔料、アントラキノン顔料、キナクリドン顔料、ジオキサジン顔料、チオインジゴ顔料、イソインドリノン顔料、キノフラロン顔料など)、染料キレート(例えば、塩基性染料型キレート、酸性染料型キレートなど)、ニトロ顔料、ニトロソ顔料、アニリンブラックなどを使用することができる。
ブラックインクに使用される顔料としては、カーボンブラックが挙げられ、三菱化学社製のNo.2300、No.2200B、No.900、No.960、 No.980、No.33、No.40、No,45、No.45L、No.52、HCF88、MA7、MA8、MA100、等が、コロンビア社製のRaven5750、Raven5250、Raven5000、Raven3500、Raven1255、Raven700等が、キャボット社製のRegal 400R、Regal 330R、Regal 660R、Mogul L、Mogul 700、Monarch800、Monarch880、Monarch900、Monarch1000、Monarch1100、Monarch1300、Monarch1400等が、デグサ社製のColor Black FW1、同FW2、同FW2V、同FW18、同FW200、同S150、同S160、同S170、Printex 35、同U、同V、同1400U、Special Black 6、同5、同4、同4A、NIPEX150、NIPEX160、NIPEX170、NIPEX180等が挙げられる。
イエローインクに使用される顔料の具体例としては、C.I.ピグメントイエロー1、2、12、13、14、16、17、73、74、75、83、93、95、97、98、109、110、114、120、128、129、138、150、151、154、155、174、180、185等が挙げられる。
マゼンタインクに使用される顔料の具体例としては、C.I.ピグメントレッド5、7、12、48(Ca)、48(Mn)、57(Ca)、57:1、112、122、123、146、168、176、184、185、202、209、269、282等、C.I.ピグメントバイオレット19等が挙げられる。
また、シアンインクに使用される顔料の具体例としては、C.I.ピグメントブルー1、2、3、15、15:3、15:4、16、22、60、63、66等が挙げられる。
白インクに使用される顔料の具体例としては、アルカリ土類金属の硫酸塩、炭酸塩、微粉ケイ酸、合成珪酸塩、等のシリカ類、ケイ酸カルシウム、アルミナ、アルミナ水和物、酸化チタン、酸化亜鉛、タルク、クレイ等があげられる。また、前記無機白色顔料が各種表面処理方法で表面処理されていてもよい。
本発明のインクジェット記録用水性インクセットを構成する水性インクを製造する際、前記顔料が予め水等の溶媒に分散された顔料分散体を使用することが好ましい。
前記顔料分散体を使用する場合、前記顔料としては、前記溶媒中に安定して分散できるものを使用することが好ましい。
前記顔料分散体としては、例えば前記顔料が高分子分散剤や界面活性剤や顔料誘導体等の顔料分散剤によって水等の溶媒中に分散されたものを使用することができる。
前記溶媒に分散可能な顔料としては、表面に分散性付与基(親水性基またはその塩基)を有するものを使用することができる。
また、前記顔料としては、前記顔料分散剤を使用することなく、水を含む溶媒に分散が可能な自己分散型顔料を使用してもよい。
自己分散型顔料としては、例えば、前記顔料に物理的処理または化学的処理を施すことで、顔料の表面に、分散性付与基を導入(グラフト)させることによって製造されるものを使用することができる。
前記顔料に物理的処理または化学的処理方法としては、例えば、真空プラズマ処理、次亜ハロゲン酸および/または次亜ハロゲン酸塩による酸化処理、またはオゾンによる酸化処理等や、水中で酸化剤により顔料表面を酸化する湿式酸化法や、p-アミノ安息香酸を顔料表面に結合させることによりフェニル基を介してカルボキシル基を結合させる方法が挙げられる。
自己分散型顔料を含有する水性インクは、前記顔料に分散性を付与するために使用される顔料分散剤を使用する必要がないため、顔料分散剤に起因した発泡等を引き起こしにくく、吐出安定性に優れる。また、顔料分散剤に起因する大幅な粘度上昇が抑えられるので、顔料をより多く含有することが可能となり、印字濃度を十分に高めることが可能になる、あるいは、取り扱いが容易となる。
自己分散型顔料として市販品を利用することも可能であり、そのような市販品として、マイクロジェットCW-1(商品名;オリヱント化学工業(株)製)、CAB-O-JET200、CAB-O-JET300(以上商品名;キヤボット社製)が挙げられる。
(界面活性剤)
前記界面活性剤は、前記第1~第nの水性インクの表面張力を前記した範囲に調整することを目的として使用する。前記界面活性剤としては、例えばノニオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、両性界面活性剤などが挙げられ、ノニオン性界面活性剤を使用することがより好ましい。
前記界面活性剤は、前記第1~第nの水性インクの表面張力を前記した範囲に調整することを目的として使用する。前記界面活性剤としては、例えばノニオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、両性界面活性剤などが挙げられ、ノニオン性界面活性剤を使用することがより好ましい。
アニオン性界面活性剤としては、例えば、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルフェニルスルホン酸塩、アルキルナフタレンスルホン酸塩、高級脂肪酸塩、高級脂肪酸エステルの硫酸エステル塩、高級脂肪酸エステルのスルホン酸塩、高級アルコールエーテルの硫酸エステル塩及びスルホン酸塩、高級アルキルスルホコハク酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテルカルボン酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩、アルキルリン酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸塩等が挙げられ、これらの具体例として、ドデシルベンゼンスルホン酸塩、イソプロピルナフタレンスルホン酸塩、モノブチルフェニルフェノールモノスルホン酸塩、モノブチルビフェニルスルホン酸塩、ジブチルフェニルフェノールジスルホン酸塩などを挙げることができる。
ノニオン性界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビトール脂肪酸エステル、グリセリン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレングリセリン脂肪酸エステル、ポリグリセリン脂肪酸エステル、ショ糖脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシエチレン脂肪酸アミド、脂肪酸アルキロールアミド、アルキルアルカノールアミド、アセチレングリコール、アセチレングリコールのオキシエチレン付加物、ポリエチレングリコールポリプロピレングリコールブロックコポリマー、等を挙げることができ、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンドデシルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、脂肪酸アルキロールアミド、アセチレングリコール、アセチレングリコールのオキシエチレン付加物、ポリエチレングリコールポリプロピレングリコールブロックコポリマーが好ましく、アセチレングリコール、アセチレングリコールのオキシエチレン付加物等のアセチレン系界面活性剤を使用することが、記録媒体に着弾した後のインクの接触角を低減し、白スジ等の印刷ムラの発生が抑制された印刷物を得られることからより好ましい。
前記界面活性剤としては、上記したもののほかに、ポリシロキサンオキシエチレン付加物のようなシリコーン系界面活性剤;パーフルオロアルキルカルボン酸塩、パーフルオロアルキルスルホン酸塩、オキシエチレンパーフルオロアルキルエーテルのようなフッ素系界面活性剤;スピクリスポール酸、ラムノリピド、リゾレシチンのようなバイオサーファクタント等を使用することができ、ポリシロキサンオキシエチレン付加物であるシリコーン系界面活性剤を使用することが、記録媒体に着弾した後のインクの接触角を低減し、白スジ等の印刷ムラの発生が抑制された印刷物を得るうえでより好ましい。
前記界面活性剤としては、上記したものを単独または2種以上組み合わせ使用することができる。前記界面活性剤としては、前記インク中で凝集または分離することを防止し、インクに含まれる溶媒中に安定して溶解できるものを使用することが好ましく、HLBが3~20の範囲であるものを使用することが好ましく、HLBが3~7の範囲の界面活性剤を使用することがより好ましい。前記HLBが3~7の範囲の界面活性剤を使用する場合には、HLBが3~7の範囲の界面活性剤を溶解できる前記有機溶剤(1)等とを組み合わせ使用することが好ましい。
前記界面活性剤は、第1~第nの水性インクのそれぞれの質量に対し、0.001~4質量%の範囲で使用することが好ましく、0.001~2質量%の範囲で使用することがより好ましく、0.01~1.5質量%の範囲で使用することが、非吸収性記録媒体又は低吸収性記録媒体に印刷した場合であっても、にじみや混色の発生をより一層低減できるインクセットを得るうえでさらに好ましい。
(尿素類)
本発明で使用する尿素類としては、尿素又は尿素誘導体が挙げられる。尿素及び尿素誘導体は、保湿機能が高く、固体湿潤剤としての機能を有する。そのため、前記尿素類は、前記水性インクが吐出ノズル付近で乾燥または凝固することを防止し、インクの良好な吐出性を確保することができる。
本発明で使用する尿素類としては、尿素又は尿素誘導体が挙げられる。尿素及び尿素誘導体は、保湿機能が高く、固体湿潤剤としての機能を有する。そのため、前記尿素類は、前記水性インクが吐出ノズル付近で乾燥または凝固することを防止し、インクの良好な吐出性を確保することができる。
また、前記尿素類を含有する水性インクは、記録媒体に着弾した後、加熱等されると速やかに乾燥するため、非吸収性記録媒体又は低吸収性記録媒体に印刷した場合であっても、にじみや混色の発生をより効果的に低減することができる。
前記尿素誘導体としては、例えばエチレン尿素、プロピレン尿素、ジエチル尿素、チオ尿素、N,N-ジメチル尿素、ヒドロキシエチル尿素、ヒドロキシブチル尿素、エチレンチオ尿素、ジエチルチオ尿素等が挙げられ、これらのものを2種以上同時に用いてもよい。
前記尿素類としては、尿素、エチレン尿素または2-ヒドロキシエチル尿素を使用することが、水に溶解しやすく、入手しやすいため特に好ましい。
前記尿素類の含有量は、インク吐出性と印刷物の乾燥性とを向上させるうえで、第1~第nの各水性インクの質量に対し1.0質量%~20.0質量%の範囲で使用することが好ましく、2.0質量%~15.0質量%の範囲で使用することが好ましく、3.0質量%~10.0質量%の範囲で使用することがより好ましい。
前記水溶性有機溶剤(1)と前記尿素類とは、第1~第nの各水性インクの質量に対し1~25質量%の範囲で使用することが好ましく、3~20質量%の範囲で使用することがより好ましく、5~18質量%の範囲で使用することが、印刷直後であってもインクが他の媒体に付着しにくいため(セット性に優れるため)特に好ましい。
また、前記プロピレングリコール(2)及び前記有機溶剤(3)を使用する場合、前記水溶性有機溶剤(1)と前記尿素類と前記プロピレングリコール(2)と前記有機溶剤(3)との合計質量は、第1~第nの各水性インクの質量に対し20~50質量%の範囲で使用することが好ましく、20~40質量%の範囲で使用することがより好ましく、22~35質量%の範囲で使用することが、印刷直後であってもインクが他の媒体に付着しにくいため(セット性に優れるため)特に好ましい。
(バインダー樹脂)
本発明で使用するバインダー樹脂としては、例えばポリビニルアルコール、ゼラチン、ポリエチレンオキサイド、ポリビニルピロリドン、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、デキストラン、デキストリン、カラーギーナン(κ、ι、λ等)、寒天、プルラン、水溶性ポリビニルブチラール、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等を1種もしくは数種併用して使用することができる。
本発明で使用するバインダー樹脂としては、例えばポリビニルアルコール、ゼラチン、ポリエチレンオキサイド、ポリビニルピロリドン、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、デキストラン、デキストリン、カラーギーナン(κ、ι、λ等)、寒天、プルラン、水溶性ポリビニルブチラール、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等を1種もしくは数種併用して使用することができる。
なかでも、バインダー樹脂としては、アクリル系樹脂を使用することが好ましく、アミド基を有するアクリル系樹脂を使用することが好ましく、アミド基及びアルコキシシリル基等を有するアクリル系樹脂を使用することが、水性インクへの再分散性に優れるため特に好ましい。なお、「アクリル系樹脂」とは、(メタ)アクリロイル基を有する単量体を原料の1つとして含む共重合体を指す。
(アミド基を有するアクリル系樹脂)
前記アミド基を有するアクリル系樹脂は、本発明の水性インクの再分散性を向上させる効果を有する。
前記アミド基を有するアクリル系樹脂は、本発明の水性インクの再分散性を向上させる効果を有する。
前記アミド基を有するアクリル系樹脂は、例えばアミド基を有するアクリル単量体を含む単量体成分を重合させることによって得ることができる。前記アミド基を有するアクリル単量体は、前記単量体成分の全量に対して5質量%以下の範囲で使用することが、より一層再分散性に優れ、かつ、耐擦過性に優れた印刷物を得るうえで好ましく、0.5質量%~5質量%の範囲で使用することが好ましく、0.5質量%~4質量%の範囲で使用することがより好ましく、1.5質量%~3質量%の範囲で使用することが特に好ましい。
前記アミド基を有するアクリル系単量体としては、例えば、(メタ)アクリルアミド、N-メチル(メタ)アクリルアミド、N-エチル(メタ)アクリルアミド、N-プロピル(メタ)アクリルアミド、N-メチロール(メタ)アクリルアミド、N-イソプロピル(メタ)アクリルアミド、N-ブチル(メタ)アクリルアミド、N,N-ジメチル(メタ)アクリルアミド、N,N-ジエチル(メタ)アクリルアミド、N,N-ジプロピル(メタ)アクリルアミド、N,N-ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド、ジアセトン(メタ)アクリルアミド、ヒドロキシエチル(メタ)アクリルアミドなどが挙げられる。
前記アミド基を有するアクリル系単量体と組み合わせ使用可能なその他の単量体としては、例えば、(メタ)アクリル酸やそのアルカリ金属塩、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、シクロへキシル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸エステル系単量体、(メタ)アクリロニトリル、2-ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート等のアクリル系単量体が挙げられる。
また、前記その他の単量体としては、例えば、スチレン、α-メチルスチレン、p-tert-ブチルスチレン、ビニルナフタレン、ビニルアントラセン等の芳香族ビニル化合物、ビニルスルホン酸、スチレンスルホン酸などのビニルスルホン酸化合物、2-ビニルピリジン、4-ビニルピリジン、ナフチルビニルピリジン等のビニルピリジン化合物、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、p-スチリルトリメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、3-アクリロキシプロピルトリメトキシシランなどが挙げられる。
前記その他の単量体としては、顔料との親和性をより一層向上させるうえで、スチレンやベンジル(メタ)アクリレート等の芳香族基を有する単量体を使用することが好ましい。
前記アミド基を有するアクリル樹脂としては、前記したなかでも、アミド基及びアルコキシシリル基等を有するアクリル系樹脂(B)を使用することがインク吐出ノズル付近で前記水性インクが乾燥または凝固し被膜を形成することを抑制でき、かつ、前記被膜が形成された場合であっても、新たに供給された水性インク中に再分散可能で、優れた吐出性を確保するうえで好ましい。
前記アクリル系樹脂(B)は、例えば前記アミド基を有する単量体と、アルコキシシリル基等を有する単量体であって一般にシランカップリング剤といわれるものとを重合させることによって製造することができる。
前記エチレン性不飽和基を有するシランカップリング剤としては、例えば、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、p-スチリルトリメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、3-アクリロキシプロピルトリメトキシシラン等のエチレン性不飽和基を有するものが挙げられる。
前記エチレン性不飽和基を有するシランカップリング剤は、前記アクリル系樹脂(B)に架橋構造を与える。前記シランカップリング剤は、前記アクリル系樹脂(B)の製造に使用する単量体の全量に対して、0.05質量%~2質量%の範囲で使用することが好ましく、0.05質量%~1.5質量%の範囲で使用することがより好ましく、0.1質量%~1.0質量%が、印刷及び乾燥後の被膜強度が上がり、印刷物の耐擦過性を向上させる機能を発現するうえで特に好ましい。
また、本発明で使用する水性インクの、前記非吸収性記録媒体や低吸収性記録媒体への付着性を向上させるうえで、前記アクリル系樹脂は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーによる分子量測定時の展開溶媒であるテトラヒドロフラン(THF)に不溶で分子量の測定が困難な成分を含有するものであってもよい。
なお、アクリル系樹脂のゲルパーミエーションクロマトグラフィーによる分子量測定時の展開溶媒であるTHFに不溶の成分は、数平均分子量が少なくとも100,000、質量平均分子量が少なくとも500,000とみなすことができる。
本発明で使用する水性インクを製造する際、前記アクリル系樹脂または前記アクリル系樹脂の水分散体を使用することができる。
前記アクリル系樹脂の水分散体としては、例えば水や水溶性溶媒中に前記アクリル系樹脂が乳化剤によって分散されたもの、親水性基を有するアクリル系樹脂が前記水等の溶媒中に分散したものが挙げられる。
前記乳化剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレン共重合体等のノニオン系乳化剤、アルキル硫酸エステル塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸エステル塩、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル硫酸エステル塩等のアニオン系乳化剤、4級アンモニウム塩等のカチオン系乳化剤等が挙げられる。前記乳化剤は、前記アクリル系樹脂100質量部に対して20質量部以下の範囲で使用することが好ましく、さらに、耐水性に優れる印刷物が得られることから、5~15質量部の範囲で使用することがより好ましい。
前記アクリル系樹脂の水分散体は、例えば乳化重合法で製造することができる。
前記乳化重合法としては、ラジカル重合開始剤を使用するラジカル乳化重合法が挙げられる。
前記ラジカル重合開始剤としては、例えば、過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸アンモニウム等の過硫酸塩、2,2’-アゾビスイソブチロニトリル、ジメチル-2,2’-アゾビスイソブチレート等のアゾ化合物、ベンゾイルパーオキサイド、tert-ブチルパーオキシ-2-エチルヘキサノエート等の有機過酸化物、クメンハイドロパーオキサイド等の有機過酸化物と酸化鉄等の還元剤との組み合わせによるレドックス系開始剤等が挙げられる。ラジカル重合開始剤の使用量は、通常、アクリル系樹脂の製造に使用する単量体の全質量100質量部に対して0.01質量部~5質量部の範囲で使用することが好ましく、0.05質量部~2質量部の範囲で使用することがより好ましい。
前記乳化重合法では、必要に応じて連鎖移動剤、pH調整剤等を使用することができる。
また、前記乳化重合法は、前記アクリル系樹脂の製造に使用する単量体の全質量100質量部に対し100質量部~500質量部の水中で行うことができる。
前記乳化重合は、好ましくは5~100℃、より好ましくは50~90℃の温度範囲で、0.1~10時間かけて行うことができる。
また、前記親水性基を有するアクリル系樹脂が水等の溶媒に分散したアクリル系樹脂分散体では、例えば、アニオン性基、カチオン性基、ノニオン性基等の親水性基を有するアクリル樹脂を使用することができる。
前記アニオン性基としては、例えば、カルボキシル基、燐酸基、酸性リン酸エステル基、亜燐酸基、スルホン酸基、スルフィン酸基等が挙げられ、これらを塩基性化合物で中和したものを使用することが好ましい。
前記アニオン性基を中和する際に使用する塩基性化合物としては、例えばメチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、エチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、2-アミノエタノール、2-ジメチルアミノエタノール、アンモニア、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド、テトラ-n-ブチルアンモニウムハイドロオキサイド、トリメチルベンジルアンモニウムハイドロオキサイドなどが挙げられる。
前記カチオン性基としては、例えば1級アミノ基、2級アミノ基、3級アミノ基、アンモニウムハイドロオキシド基などが挙げられ、これらを酸性化合物で中和したものが好ましい。
前記カチオン性基を中和する際に使用する酸性化合物としては、例えば、蟻酸、酢酸、プロピオン酸、乳酸、リン酸モノメチルエステル、メタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸、塩酸、硫酸、硝酸等が挙げられる。
前記ノニオン性基としては、例えば、ポリオキシエチレン、ポリオキシプロピレン等のポリエーテル鎖を有するものが挙げられる。
親水性基を有するアクリル系樹脂は、例えば前記アミド基を有する単量体と前記シランカップリング剤とともに、親水性基を有する単量体を重合させることによって製造することができる。
前記親水性基を有する単量体としては、例えば(メタ)アクリル酸、2-カルボキシエチル(メタ)アクリレート等のカルボキシル基を有するアクリル系単量体やそれらのアルカリ金属塩、N,N-ジメチル(メタ)アクリルアミド等の3級アミノ基を有する(メタ)アクリルアミド、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート等の3級アミノ基を有する(メタ)アクリル酸エステルやそれらの四級化物等が挙げられ、なかでも、(メタ)アクリル酸またはジメチルアミノエチル(メタ)アクリレートを使用することが好ましい。
前記親水性基を有するアクリル系樹脂の分散体は、例えば有機溶剤中で前記単量体を重合させることによって親水性基を有するアクリル系樹脂を製造し、次に、前記アクリル系樹脂を水等の溶媒に分散させることによって製造することができる。
前記有機溶剤としては、例えばn-ヘキサン、n-ヘプタン、n-オクタン、シクロヘキサン、シクロペンタン等の脂肪族又は脂環式炭化水素;トルエン、キシレン、エチルベンゼン等の芳香族炭化水素;酢酸エチル、酢酸n-ブチル、酢酸n-アミル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート等のエステル類;メタノール、エタノール、iso-プロパノール、n-ブタノール、iso-ブタノール、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n-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-n-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等のアルコール類;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、メチルn-アミルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類;ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、ジオキサン、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジブチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル等のエーテル類;N-メチルピロリドン、ジメチルフォルムアミド、ジメチルアセトアミド、エチレンカーボネート等を単独または2種以上組み合わせ使用することができる。
前記有機溶剤中での重合に使用可能なラジカル重合開始剤としては、2,2’―アゾビス(イソブチル二トリル)、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)等の各種のアゾ化合物類;tert-ブチルパーオキシピバレート、tert-ブチルパーオキシベンゾエート、tert-ブチルパーオキシ-2-エチルヘキサノエートなどの各種の過酸化物等を使用することができる。
得られた親水性基を有するアクリル系樹脂を水性媒体中に分散させる方法としては、転相乳化法で分散させることが好ましい。
転相乳化法は、必要に応じて親水性基を塩基性化合物もしくは酸性化合物で中和せしめてなるアクリル系樹脂の有機溶剤溶液と、水等の溶媒とを混合し、アクリル系樹脂を前記溶媒中に分散(転送乳化)させる方法である。前記転相乳化の後、必要に応じて有機溶剤を除去してもよい。また、前記転相乳化の際に、必要に応じて乳化剤を本発明の目的を達成する範囲内で使用してもよい。
前記アクリル系樹脂の分散体の溶媒としては、水や水溶性溶媒やそれらの混合物を使用することができる。
また、前記アクリル系樹脂の粒径は、特に限定はないが、インクジェットヘッドの吐出性の観点からは粒径が小さいものの方が好ましい。例えば「日機装株式会社製「マイクロトラック粒度分析計「UPA-EX150」により測定した値が10~200nmの範囲の体積平均粒子径を有するものが好ましい。
前記アクリル系樹脂に代表される前記バインダー樹脂は、良好な光沢を備えた印刷物を得るとともに、インク吐出ノズルの詰まりを抑制するうえで、各水性インクの質量に対し3質量%~15質量%(固形分)使用することが好ましく、5質量%~12質量%を使用することがより好ましく、7質量%~10質量%使用することが特に好ましい。
(水)
本発明のインクセットを構成する第1~第nの水性インクとしては、水を含有するものを使用する。前記水は、前記顔料の分散媒である。
本発明のインクセットを構成する第1~第nの水性インクとしては、水を含有するものを使用する。前記水は、前記顔料の分散媒である。
水としては、イオン交換水、限外濾過水、逆浸透水、蒸留水等の純水、または超純水を用いることができる。水は単独で使用してもよいし、水と水溶性溶剤からなる混合溶媒でもよい。
前記水溶性溶剤としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルブチルケトン、メチルイソブチルケトン、等のケトン類;メタノール、エタノール、2-プロパノール、2-メチル-1-プロパノール、1-ブタノール、2-メトキシエタノール、等のアルコール類;テトラヒドロフラン、1,4-ジオキサン、1,2-ジメトキシエタン、等のエーテル類;ジメチルホルムアミド、N-メチルピロリドン、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールなどのグリコール類;ブタンジオール、ペンタンジオール、ヘキサンジオール、およびこれらと同族のジオールなどのジオール類;ラウリン酸プロピレングリコールなどのグリコールエステル;ジエチレングリコールモノエチル、ジエチレングリコールモノブチル、ジエチレングリコールモノヘキシルの各エーテル、プロピレングリコールエーテル、ジプロピレングリコールエーテル、およびトリエチレングリコールエーテルを含むセロソルブなどのグリコールエーテル類;メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、1-プロパノール、2-プロパノール、1-ブタノール、2-ブタノール、ブチルアルコール、ペンチルアルコール、およびこれらと同族のアルコールなどのアルコール類;あるいは、スルホラン;γ-ブチロラクトンなどのラクトン類;N-(2-ヒドロキシエチル)ピロリドンなどのラクタム類;水溶性溶剤として知られる他の各種の溶剤などを挙げることができる。これらの水溶性溶剤は1種または2種以上混合して用いることができる。
(顔料分散剤)
本発明のインクジェット記録用水性インクセットを構成する第1~第nの水性インクを製造する際には、必要に応じて、前記顔料の分散安定性を向上させることを目的として顔料分散剤を使用することができる。
本発明のインクジェット記録用水性インクセットを構成する第1~第nの水性インクを製造する際には、必要に応じて、前記顔料の分散安定性を向上させることを目的として顔料分散剤を使用することができる。
前記顔料分散剤としては、特に限定はなく公知の高分子分散剤や界面活性剤、顔料誘導体を使用することができる。
前記顔料分散剤としては、水性樹脂を使用することができ、その好ましい例としては、ポリビニルアルコール類、ポリビニルピロリドン類、アクリル酸-アクリル酸エステル共重合体などのアクリル樹脂、スチレン-アクリル酸共重合体、スチレン-メタクリル酸共重合体、スチレン-メタクリル酸-アクリル酸エステル共重合体、スチレン-α-メチルスチレン-アクリル酸共重合体、スチレン-α-メチルスチレン-アクリル酸-アクリル酸エステル共重合体などのスチレン-アクリル樹脂、スチレン-マレイン酸共重合体、スチレン-無水マレイン酸共重合体、ビニルナフタレン-アクリル酸共重合体、及び該水性樹脂の塩が挙げられる。また市販品を使用することも勿論可能である。市販品としては、味の素ファインテクノ(株)製品)のアジスパーPBシリーズ、ビックケミー・ジャパン(株)のDisperbykシリーズ、BASF社製のEFKAシリーズ、日本ルーブリゾール株式会社製のSOLSPERSEシリーズ、エボニック社製のTEGOシリーズ等を使用できる。
本発明においては、より吐出性に優れるインクジェット記録用インクを得るために、顔料分散剤として、後述するポリマー(A)を使用すると、粗大粒子の存在が著しく低下されたインクを得ることができる。
本発明で使用するポリマー(A)は、水への溶解度が0.1g/100ml以下であり、かつ、数平均分子量が1000~6000の範囲内であり、アニオン性基を有するポリマーである。さらに前記アニオン性基の塩基性化合物による中和率を100%にしたときに水中で微粒子を形成することが好ましい。
前記ポリマー(A)の水への溶解度は、次のように定義した。目開き250μm、および90μmの篩を用い250μm~90μmの範囲に粒径を整えたポリマー0.5gを、400メッシュ金網を加工した袋に封入し、水50mlに浸漬、25℃の温度下で24時間緩やかに攪拌放置した。24時間浸漬後、ポリマーを封入した400メッシュ金網を110℃に設定した乾燥機において2時間乾燥を行うことにより、乾燥させた。ポリマーを封入した400メッシュ金網の水浸漬前後の重量の変化を測定し、次式により溶解度を算出した。
また、本発明において、アニオン性基の塩基性化合物による中和率を100%にしたときに水中で微粒子を形成するか否かは、次のように判断した。
(1)ポリマーの酸価を予め、JIS試験方法K 0070-1992に基づく酸価測定方法により測定する。具体的には、テトラヒドロフラン(以下THFと称する場合がある)溶媒にポリマー0.5gを溶解させ、フェノールフタレインを指示薬として、0.1M水酸化カリウムアルコール溶液で滴定し酸価を求める。
(2)水50mlに対して、ポリマーを1g添加後、得られた酸価を100%中和するだけの0.1mol/L水酸化カリウム水溶液を加え、100%中和とする。
(3)100%中和させた液を、25℃の温度下で、2時間超音波洗浄器(株式会社エスエヌディ超音波洗浄器US-102、38kHz自励発信)中で超音波を照射させた後24時間室温で放置する。
(1)ポリマーの酸価を予め、JIS試験方法K 0070-1992に基づく酸価測定方法により測定する。具体的には、テトラヒドロフラン(以下THFと称する場合がある)溶媒にポリマー0.5gを溶解させ、フェノールフタレインを指示薬として、0.1M水酸化カリウムアルコール溶液で滴定し酸価を求める。
(2)水50mlに対して、ポリマーを1g添加後、得られた酸価を100%中和するだけの0.1mol/L水酸化カリウム水溶液を加え、100%中和とする。
(3)100%中和させた液を、25℃の温度下で、2時間超音波洗浄器(株式会社エスエヌディ超音波洗浄器US-102、38kHz自励発信)中で超音波を照射させた後24時間室温で放置する。
24時間放置後、液面から2センチメートルの深部にある液をサンプリングしたサンプル液を、動的光散乱式粒子径分布測定装置(日機装株式会社製動的光散乱式粒子径測定装置「マイクロトラック粒度分布計UPA-ST150」)を用い、微粒子形成による光散乱情報が得られるか判定することにより、微粒子が存在するか確認する。
本発明で使用するポリマー(A)によって構成される微粒子としては、水中での分散安定性をより一層向上させるうえで体積平均粒子径が5nm~1000nmの範囲であるものを使用することが好ましく、7nm~700nmの範囲であるものを使用することがより好ましく、10nm~500nmの範囲であるものを使用することが特に好ましい。
前記微粒子の粒度分布は、狭いほうがより分散性に優れる傾向にあるが、粒度分布が広い場合の実施を妨げるものではない。前記体積平均粒子径及び粒度分布は、前記微粒子の測定方法と同様に、動的光散乱式粒径分布測定装置(日機装株式会社製動的光散乱式粒子径測定装置「マイクロトラック粒度分布計UPA-ST150」)を用い測定を行った。
(ポリマー(A)の中和率)
本発明で使用するポリマー(A)の中和率は、以下の式により決定した。
本発明で使用するポリマー(A)の中和率は、以下の式により決定した。
また、前記ポリマー(A)の酸価は、JIS試験方法K 0070-1992に基づいて測定した。具体的には、THF溶媒に試料0.5gを溶解させ、フェノールフタレインを指示薬として、0.1M水酸化カリウムアルコール溶液で滴定することにより求めた。
前記ポリマー(A)の酸価は40~400mgKOH/gが好ましく、より好ましくは40~300mgKOH/gであり、最も好ましく40~190mgKOH/gである。
前記ポリマー(A)の酸価は40~400mgKOH/gが好ましく、より好ましくは40~300mgKOH/gであり、最も好ましく40~190mgKOH/gである。
前記ポリマー(A)の数平均分子量は1000~6000であることが、良好な顔料分散性を付与するうえで好ましく、数平均分子量が1300~5000であることがより好ましく、1500~4500であることが最も好ましい。
本発明において数平均分子量は、GPC(ゲルパーミネーションクロマトグラフィー)によって測定されるポリスチレン換算の値とし、具体的には以下の条件で測定した値とする。
(数平均分子量(Mn)の測定方法)
ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー(GPC)法により、下記の条件で測定した。
ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー(GPC)法により、下記の条件で測定した。
測定装置:高速GPC装置(東ソー株式会社製「HLC-8220GPC」)
カラム:東ソー株式会社製の下記のカラムを直列に接続して使用した。
カラム:東ソー株式会社製の下記のカラムを直列に接続して使用した。
「TSKgel G5000」(7.8mmI.D.×30cm)×1本
「TSKgel G4000」(7.8mmI.D.×30cm)×1本
「TSKgel G3000」(7.8mmI.D.×30cm)×1本
「TSKgel G2000」(7.8mmI.D.×30cm)×1本
検出器:RI(示差屈折計)
カラム温度:40℃
溶離液:テトラヒドロフラン(THF)
流速:1.0mL/分
注入量:100μL(試料濃度0.4質量%のTHF溶液)
標準試料:下記の標準ポリスチレンを用いて検量線を作成した。
「TSKgel G4000」(7.8mmI.D.×30cm)×1本
「TSKgel G3000」(7.8mmI.D.×30cm)×1本
「TSKgel G2000」(7.8mmI.D.×30cm)×1本
検出器:RI(示差屈折計)
カラム温度:40℃
溶離液:テトラヒドロフラン(THF)
流速:1.0mL/分
注入量:100μL(試料濃度0.4質量%のTHF溶液)
標準試料:下記の標準ポリスチレンを用いて検量線を作成した。
(標準ポリスチレン)
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン A-500」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン A-1000」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン A-2500」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン A-5000」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F-1」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F-2」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F-4」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F-10」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F-20」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F-40」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F-80」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F-128」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F-288」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F-550」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン A-500」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン A-1000」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン A-2500」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン A-5000」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F-1」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F-2」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F-4」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F-10」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F-20」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F-40」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F-80」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F-128」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F-288」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F-550」
前記ポリマー(A)としては、前記アニオン性基の全てが未中和の状態では不溶または難溶性であり、かつ、前記アニオン性基の全てが中和された状態では微粒子を形成するポリマーを使用することが好ましい。
前記ポリマー(A)としては、前記親水性基のアニオン性基のほかに、疎水性基を有するポリマーを使用することができる。前記ポリマーとしては、疎水性基を有するポリマーブロックとアニオン性基を有するポリマーブロックとを有するブロックポリマーが挙げられる。
前記疎水性基と前記アニオン性基の数は、水への溶解度が0.1g/100mlを上回ったり、前記アニオン性基の塩基性化合物による中和率を100%にしたときに微粒子を形成しない可能性が高くなる。この観点から、前記アニオン性基数はあまり高くないほうが好ましい。なおポリマーにおいて、前記アニオン性基の数と水への溶解度は、必ずしも酸価や、ポリマー設計時のアニオン性基の数で特定されるものではなく、例えば同一の酸価を有するポリマーであっても、分子量の低いものは水への溶解度が高くなる傾向にあり、分子量の高いものは水への溶解度は下がる傾向にある。このことから、本発明においては、ポリマー(A)を水への溶解度で特定している。
前記ポリマー(A)は、ホモポリマーでも良いが、共重合体であることが好ましく、ランダムポリマーであってもブロックポリマーであっても、交互ポリマーであっても良いが、中でもブロックポリマーであることが好ましい。また、ポリマーは分岐ポリマーであっても良いが、直鎖ポリマーであることが好ましい。
また、前記ポリマー(A)は設計の自由度からビニルポリマーであることが好ましく、本発明において所望される分子量や、溶解度特性を有するビニルポリマーを製造する方法としては、リビングラジカル重合、リビングカチオン重合、リビングアニオン重合といった、「リビング重合」を用いることにより製造することが好ましい。
中でも、前記ポリマー(A)は(メタ)アクリレートモノマーを原料の1つとして用い製造されるビニルポリマーであることが好ましく、そのようなビニルポリマーの製造方法としては、リビングラジカル重合、リビングアニオン重合が好ましく、さらにブロックポリマーの分子量や各セグメントをより精密に設計できる観点からリビングアニオン重合が好ましい。
リビングアニオン重合によって製造される前記ポリマー(A)としては、具体的には、一般式(3)で表されるポリマーを使用することができる。
式(3)中、A1は有機リチウム開始剤残基を表し、A2は芳香環または複素環を有するモノマーのポリマーブロックを表し、A3はアニオン性基を含むポリマーブロックを表し、nは1~5の整数を表し、Bは芳香族基またはアルキル基を表す。
一般式(3)中、A1は有機リチウム開始剤残基を表す。有機リチウム開始剤としては、具体的にはメチルリチウム、エチルリチウム、プロピルリチウム、ブチルリチウム(n-ブチルリチウム、sec-ブチルリチウム、iso-ブチルリチウム、tert-ブチルリチウムなど)、ペンチルリチウム、へキシルリチウム、メトキシメチルリチウム、エトシキメチルリチウムなどのアルキルリチウム;ベンジルリチウム、α-メチルスチリルリチウム、1,1-ジフェニル-3-メチルペンチルリチウム、1,1-ジフェニルヘキシルリチウム、フェニルエチルリチウムなどのフェニルアルキレンリチウム;ビニルリチウム、アリルリチウム、プロペニルリチウム、ブテニルリチウムなどのアルケニルリチウム;エチニルリチウム、ブチニルリチウム、ペンチニルリチウム、ヘキシニルリチウムなどのアルキニルリチウム;フェニルリチウム、ナフチルリチウムなどのアリールリチウム;2-チエニルリチウム、4-ピリジルリチウム、2-キノリルリチウムなどのヘテロ環リチウム;トリ(n-ブチル)マグネシウムリチウム、トリメチルマグネシウムリチウムなどのアルキルリチウムマグネシウム錯体などが挙げられる。
有機リチウム開始剤は、有機基とリチウムとの結合が開裂し有機基側に活性末端が生じ、そこから重合が開始される。得られるポリマー末端には有機リチウム由来の有機基が結合している。本発明においては、該ポリマー末端に結合した有機リチウム由来の有機基を、有機リチウム開始剤残基と称する。例えばメチルリチウムを開始剤として使用したポリマーであれば、有機リチウム開始剤酸基はメチル基となり、ブチルリチウムを開始剤として使用したポリマーであれば、有機リチウム開始剤酸基はブチル基となる。
前記一般式(3)中、A2は疎水性基を有するポリマーブロックを表す。A2は、前述の通り適度な溶解性のバランスのバランスを取る目的の他、顔料と接触したときに顔料への吸着の高い基であることが好ましく、その観点から、A2は芳香環または複素環を有するモノマーのポリマーブロックであることが好ましい。
芳香環または複素環を有するモノマーのポリマーブロックとは、具体的には、スチレン系モノマー等の芳香族環を有するモノマーや、ビニルピリジン系モノマー等の複素環を有するモノマーを単独重合または共重合して得たホモポリマーまたはコポリマーのポリマーブロックである。
芳香環または複素環を有するモノマーのポリマーブロックとは、具体的には、スチレン系モノマー等の芳香族環を有するモノマーや、ビニルピリジン系モノマー等の複素環を有するモノマーを単独重合または共重合して得たホモポリマーまたはコポリマーのポリマーブロックである。
芳香環を有するモノマーとしては、スチレン、p-tert-ブチルジメチルシロキシスチレン、o-メチルスチレン、p-メチルスチレン、p-tert-ブチルスチレン、p-tert-ブトキシスチレン、m-tert-ブトキシスチレン、p-tert-(1-エトキシメチル)スチレン、m-クロロスチレン、p-クロロスチレン、p-フロロスチレン、α-メチルスチレン、p-メチル-α-メチルスチレン、などのスチレン系モノマーや、ビニルナフタレン、ビニルアントラセンなどがあげられる。
また複素環を有するモノマーとしては、2-ビニルピリジン、4-ビニルピリジンなどのビニルピリジン系モノマーがあげられる。
これらのモノマーは単独でまたは2種以上を混合して用いることができる。
前記一般式(3)中、A3はアニオン性基を含むポリマーブロックを表す。A3は、前述の通り適度な溶解性を与える目的の他、顔料分散体となったときに水中で分散安定性を付与する目的がある。
前記ポリマーブロックA3におけるアニオン性基は、例えば、カルボキシル基、スルホン酸基または燐酸基等があげられる。中でもカルボキシル基がその調製やモノマー品種の豊富さ入手し易さから好ましい。また2つのカルボキシル基が分子内または分子間において脱水縮合した酸無水基となっていてもよい。
前記ポリマーブロックA3におけるアニオン性基は、例えば、カルボキシル基、スルホン酸基または燐酸基等があげられる。中でもカルボキシル基がその調製やモノマー品種の豊富さ入手し易さから好ましい。また2つのカルボキシル基が分子内または分子間において脱水縮合した酸無水基となっていてもよい。
前記A3のアニオン性基の導入方法は特に限定はなく、例えば該アニオン性基がカルボキシル基の場合は、(メタ)アクリル酸を単独重合もしくは他のモノマーと共重合させて得たホモポリマーまたはコポリマーのポリマーブロック(PB1)であってもよいし、脱保護をすることによりアニオン性基に再生可能な保護基を有する(メタ)アクリレートを単独重合もしくは他のモノマーと共重合させて得たホモポリマーまたはコポリマーの、該アニオン性基に再生可能な保護基の一部または全てがアニオン性基に再生されたポリマーブロック(PB2)であってもよい。
なお、前記ポリマーブロックA3で使用する(メタ)アクリル酸とは、アクリル酸とメタクリル酸を指し、(メタ)アクリレートとは、アクリレートとメタクリレートを指す。
(メタ)アクリレートとしては、具体的には、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸iso-プロピル、(メタ)アクリル酸アリル、(メタ)アクリル酸n-ブチル、(メタ)アクリル酸iso-ブチル、(メタ)アクリル酸sec-ブチル、(メタ)アクリル酸tert-ブチル、(メタ)アクリル酸n-アミル、(メタ)アクリル酸iso-アミル、(メタ)アクリル酸n-ヘキシル、(メタ)アクリル酸n-オクチル、(メタ)アクリル酸2-エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸n-ラウリル、(メタ)アクリル酸n-トリデシル、(メタ)アクリル酸n-ステアリル、(メタ)アクリル酸フェニル、(メタ)アクリル酸ベンジル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸4-tert-ブチルシクロヘキシル、(メタ)アクリル酸イソボルニル、(メタ)アクリル酸トリシクロデカニル、(メタ)アクリル酸ジシクロペンタジエニル、(メタ)アクリル酸アダマンチル、(メタ)アクリル酸グリシジル、(メタ)アクリル酸テトラヒドロフルフリル、(メタ)アクリル酸2-メトキシエチル、(メタ)アクリル酸2-エトキシエチル、(メタ)アクリル酸ジメチルアミノエチル、(メタ)アクリル酸ジエチルアミノエチル、(メタ)アクリル酸トリフルオロエチル、(メタ)アクリル酸テトラフルオロプロピル、(メタ)アクリル酸ペンタフルオロプロピル、(メタ)アクリル酸オクタフルオロペンチル、(メタ)アクリル酸ペンタデカフルオロオクチル、(メタ)アクリル酸ヘプタデカフルオロデシル、N,N-ジメチル(メタ)アクリルアミド、(メタ)アクリロイルモルホリン、(メタ)アクリロニトリル、ポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール-ポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール-ポリブチレングリコール(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコール-ポリブチレングリコール(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、エトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ブトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、オクトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ラウロキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ステアロキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、フェノキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、オクトキシポリエチレングリコール-ポリプロピレングリコール(メタ)アクリレートなどのポリアルキレンオキサイド基含有(メタ)アクリレート等を単独または2種以上を組み合わせ使用することができる。
リビングアニオン重合法においては、使用するモノマーがアニオン性基等の活性プロトンを持つ基を有するモノマーの場合、リビングアニオン重合ポリマーの活性末端が直ちにこれら活性プロトンを持つ基と反応し失活するため、ポリマーが得られない。リビングアニオン重合では活性プロトンを持つ基を有するモノマーをそのまま重合することは困難であるため、活性プロトンを持つ基を保護した状態で重合し、その後保護基を脱保護することで活性プロトンを持つ基を再生することが好ましい。
このような理由から、前記ポリマーブロックA3においては、脱保護をすることによりアニオン性基に再生可能な保護基を有する(メタ)アクリレートを含むモノマーを用いることが好ましい。該モノマーを使用することで、重合時には前述の重合の阻害を防止できる。また保護基により保護されたアニオン性基は、ブロックポリマーを得た後に脱保護することにより、アニオン性基に再生することが可能である。
例えばアニオン性基がカルボキシル基の場合、カルボキシル基をエステル化し、後工程として加水分解等で脱保護することによりカルボキシル基を再生することができる。この場合のカルボキシル基に変換可能な保護基としてはエステル結合を有する基が好ましく、例えば、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、n-プロポキシカルボニル基、n-ブトキシカルボニル基等の第1級アルコキシカルボニル基;イソプロポキシカルボニル基、sec-ブトキシカルボニル基等の第2級アルコキシカルボニル基;t-ブトキシカルボニル基等の第3級アルコキシカルボニル基;ベンジルオキシカルボニル基等のフェニルアルコキシカルボニル基;エトキシエチルカルボニル基等のアルコキシアルキルカルボニル基などが挙げられる。
アニオン性基がカルボキシル基の場合、使用できるモノマーとしては、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n-プロピル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート、n-ブチル(メタ)アクリレート、sec-ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、t-ブチル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、デシル(メタ)アクリレート、ウンデシル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレート(ラウリル(メタ)アクリレート)、トリデシル(メタ)アクリレート、ペンタデシル(メタ)アクリレート、ヘキサデシル(メタ)アクリレート、ヘプタデシル(メタ)アクリレート、オクタデシル(メタ)アクリレート(ステアリル(メタ)アクリレート)、ノナデシル(メタ)アクリレート、イコサニル(メタ)アクリレート等のアルキル(メタ)アクリレート;ベンジル(メタ)アクリレート等のフェニルアルキレン(メタ)アクリレート;エトキシエチル(メタ)アクリレート等のアルコキシアルキル(メタ)アクリレートなどが挙げられる。これらの(メタ)アクリレート(c1)は、1種で用いることも2種以上併用することもできる。また、これらの(メタ)アクリレート(c1)の中でも、t-ブチル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレートを用いると、カルボキシル基への変換反応が容易であることから好ましい。また、工業的に入手のしやすさを考慮すると、t-ブチル(メタ)アクリレートがより好ましい。
一般式(3)中、Bは芳香族基または炭素原子数1~10のアルキル基を表す。またnは1~5の整数を表す。
リビングアニオン重合法においては、(メタ)アクリレートモノマーを求核性の強いスチレン系ポリマーの活性末端に直接重合しようとした場合、カルボニル炭素への求核攻撃により、ポリマー化できない場合がある。このため、前記A1-A2に(メタ)アクリレートモノマーの重合を行う際には反応調整剤を使用し、求核性を調整した後、(メタ)アクリレートモノマーを重合することが行われる。一般式(3)におけるBは該反応調整剤に由来する基である。反応調整剤としては、具体的にはジフェニルエチレンやα-メチルスチレン、p-メチル-α-メチルスチレン等があげられる。
(マイクロリアクターを使用したリビングアニオン重合)
リビングアニオン重合法は、反応条件を整えることにより、従来のフリーラジカル重合で用いられるようなバッチ方式により実施できる他、マイクロリアクターによる連続的に重合する方法を挙げることもできる。マイクロリアクターは、重合開始剤とモノマーの混合性が良好であるため、反応が同時に開始し、温度が均一で重合速度を揃えることができるため、製造される重合体の分子量分布を狭くできる。また同時に、成長末端が安定であるためブロックの両成分が混じりあわないブロック共重合体を製造することが容易になる。また、反応温度の制御性が良好であるため副反応を抑えることが容易である。
リビングアニオン重合法は、反応条件を整えることにより、従来のフリーラジカル重合で用いられるようなバッチ方式により実施できる他、マイクロリアクターによる連続的に重合する方法を挙げることもできる。マイクロリアクターは、重合開始剤とモノマーの混合性が良好であるため、反応が同時に開始し、温度が均一で重合速度を揃えることができるため、製造される重合体の分子量分布を狭くできる。また同時に、成長末端が安定であるためブロックの両成分が混じりあわないブロック共重合体を製造することが容易になる。また、反応温度の制御性が良好であるため副反応を抑えることが容易である。
マイクロリアクターを使用したリビングアニオン重合の一般的な方法を、マイクロリアクターの模式図である図1を参照しながら説明する。
第一のモノマーと重合を開始させる重合開始剤とを、それぞれチューブリアクターP1及びP2(図1中7及び8)から、複数の液体を混合可能な流路を備えるT字型マイクロミキサーM1(図1中1)に導入し、T字型マイクロミキサーM1内で、第一のモノマーをリビングアニオン重合し第一の重合体を形成する(工程1)。
第一のモノマーと重合を開始させる重合開始剤とを、それぞれチューブリアクターP1及びP2(図1中7及び8)から、複数の液体を混合可能な流路を備えるT字型マイクロミキサーM1(図1中1)に導入し、T字型マイクロミキサーM1内で、第一のモノマーをリビングアニオン重合し第一の重合体を形成する(工程1)。
次に、得られた第一の重合体をT字型マイクロミキサーM2(図1中2)に移動させ、同ミキサーM2内で、得られた重合体の成長末端を、チューブリアクターP3(図1中9)から導入された反応調整剤によりトラップし、反応調節を行う(工程2)。
なお、このとき反応調整剤の種類や使用量により、前記一般式(3)におけるnの数をコントロールすることが可能である。
なお、このとき反応調整剤の種類や使用量により、前記一般式(3)におけるnの数をコントロールすることが可能である。
次に、前記T字型マイクロミキサーM2内の反応調節を行った第一の重合体を、T字型マイクロミキサーM3(図1中3)に移動させ、同ミキサーM3内で、チューブリアクターP4から導入された第二のモノマーと、前記反応調節を行った第一の重合体とを、連続的にリビングアニオン重合を行う(工程3)。
その後メタノール等活性プロトンを有する化合物で反応をクエンチすることで、ブロック共重合体を製造する。
前記一般式(3)で表されるポリマー(A)を、前記マイクロリアクターで製造する場合は、前記第一のモノマーとして芳香環または複素環を有するモノマーを使用し、前記開始剤として有機リチウム開始剤により反応させることで、前記A2の芳香環または複素環を有するモノマーのポリマーブロック(該ポリマーブロックA2の片末端には前記A1の有機リチウム開始剤残基である有機基が結合している)を得る。
次に、反応調整剤を使用して成長末端の反応性を調整した後、前記アニオン性基に再生可能な保護基を有する(メタ)アクリレートを含むモノマーを前記第二のモノマーとして反応させポリマーブロックを得る。
次に、反応調整剤を使用して成長末端の反応性を調整した後、前記アニオン性基に再生可能な保護基を有する(メタ)アクリレートを含むモノマーを前記第二のモノマーとして反応させポリマーブロックを得る。
この後、加水分解等の脱保護反応によりアニオン性基に再生することにより、前記A3即ちアニオン性基を含むポリマーブロックが得られる。
前記アニオン性基に再生可能な保護基のエステル結合を、加水分解等の脱保護反応によりアニオン性基に再生させる方法を詳細に述べる。
エステル結合の加水分解反応は、酸性条件下でも塩基性条件下でも進行するが、エステル結合を有する基によって条件がやや異なる。例えばエステル結合を有する基がメトキシカルボニル基等の第1級アルコキシカルボニル基又はイソプロポキシカルボニル基等の第2級アルコキシカルボニル基の場合は、塩基性条件下で加水分解を行うことでカルボキシル基を得ることができる。この際、塩基性条件下とする塩基性化合物としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の金属水酸化物などが挙げられる。
また、エステル結合を有する基が、t-ブトキシカルボニル基等の第3級アルコキシカルボニル基の場合は、酸性条件下で加水分解を行うことにより、カルボキシル基を得ることができる。この際、酸性条件下とする酸性化合物としては、例えば、塩酸、硫酸、リン酸等の鉱酸;トリフルオロ酢酸等のブレステッド酸;トリメチルシリルトリフラート等のルイス酸などが挙げられる。t-ブトキシカルボニル基の酸性条件下で加水分解の反応条件については、例えば、「日本化学会編第5版 実験化学講座16 有機化合物の合成IV」に開示されている。
さらに、t-ブトキシカルボニル基をカルボキシル基に変換する方法として、上記の酸に代えて、陽イオン交換樹脂を用いた方法も挙げられる。前記陽イオン交換樹脂としては、例えば、ポリマー鎖の側鎖にカルボキシル基(-COOH)、スルホ基(-SO3H)等の酸基を有する樹脂が挙げられる。これらの中でも、当該樹脂の側鎖にスルホ基を有する強酸性を示す陽イオン交換樹脂が、反応の進行を速くできることから好ましい。本発明で使用できる陽イオン交換樹脂の市販品としては、例えば、オルガノ株式会社製強酸性陽イオン交換樹脂「アンバーライト」等が挙げられる。この陽イオン交換樹脂の使用量は、効果的に加水分解できることから、前記一般式(3)で表されるポリマー100質量部に対し、5~200質量部の範囲が好ましく、10~100質量部の範囲がより好ましい。
また、エステル結合を有する基が、ベンジルオキシカルボニル基等のフェニルアルコキシカルボニル基の場合は、水素化還元反応を行うことにより、カルボキシル基に変換できる。この際、反応条件としては、室温下、酢酸パラジウム等のパラジウム触媒の存在下で、水素ガスを還元剤として用いて反応を行うことにより定量的にフェニルアルコキシカルボニル基をカルボキシル基に再生できる。
上記のように、エステル結合を有する基の種類によってカルボキシル基への変換の際の反応条件が異なるため、例えばA3の原料としてt-ブチル(メタ)アクリレートとn-ブチル(メタ)アクリレートを用い共重合して得られたポリマーは、t-ブトキシカルボニル基とn-ブトキシカルボニル基とを有することになる。ここで、t-ブトキシカルボニル基が加水分解する酸性条件下では、n-ブトキシカルボニル基は加水分解しないことから、t-ブトキシカルボニル基のみを選択的に加水分解してカルボキシル基へ脱保護が可能となる。したがって、A3の原料モノマーであるアニオン性基に再生可能な保護基を有する(メタ)アクリレートを含むモノマーを適宜選択することにより親水ブロック(A3)の酸価の調整が可能となる。
また、前記一般式(3)で表されるポリマー(A)において、ポリマーブロック(A2)とポリマーブロック(A3)は、明確に分離されている方が、得られる水性顔料分散体の安定性において有利である。ポリマーブロック(A2)とポリマーブロック(A3)のモル比A2:A3は、100:10~100:500の範囲が好ましい。A3の比率がA2の100に対して10に満たない場合、顔料の分散安定性やインクジェット吐出時の吐出安定性に劣る傾向にある。一方A3の比率がA2の100に対して500を超えると、ポリマーの親水性が高くなりすぎ、記録媒体が紙等の場合であると中へ浸透しやすくなり、発色性が低下する。比率は、中でも、A2:A3=100:10~100:450であることが好ましい。
また、前記一般式(3)で表されるポリマー(A)において、ポリマーブロック(A2)を構成する芳香環または複素環を有するモノマー数は5~40の範囲が好ましく、6~30の範囲がなお好ましく、7~25の範囲が最も好ましい。またポリマーブロック(A3)を構成するアニオン性基の数は、3~20の範囲が好ましく、4~17の範囲がなお好ましく、5~15の範囲が最も好ましい。
前記ポリマーブロック(A2)とポリマーブロック(A3)のモル比A2:A3を、ポリマーブロック(A2)を構成する芳香環または複素環を有するモル数と、(A3)を構成するアニオン性基のモル数のモル比で表した場合は100:7.5~100:400が好ましい。
前記ポリマーブロック(A2)とポリマーブロック(A3)のモル比A2:A3を、ポリマーブロック(A2)を構成する芳香環または複素環を有するモル数と、(A3)を構成するアニオン性基のモル数のモル比で表した場合は100:7.5~100:400が好ましい。
また、前記一般式(3)で表されるポリマー(A)の酸価は40~400mgKOH/gが好ましく、より好ましくは40~300mgKOH/gであり、最も好ましく40~190mgKOH/gである。酸価が40mgKOH/gを満たない場合、顔料の分散安定性、インクジェット吐出時の吐出安定性が充分ではない可能性がある。一方酸価が400mgKOH/gを超える場合、ポリマーの親水性が高まり、記録媒体中へ浸透しやすくなるため発色性が低下する。また酸価が190mgKOH/gを超える場合、場合によっては得られるインクの耐水性に影響が生じる場合がある。
なお、本発明におけるポリマーの酸価は、前記ポリマー(A)の微粒子の測定方法と同様の酸価測定方法による酸価とした。
(中和剤 塩基性化合物)
前記ポリマー(A)のアニオン性基は中和されていることが好ましい。
前記ポリマー(A)のアニオン性基は中和されていることが好ましい。
前記ポリマー(A)のアニオン性基を中和する塩基性化合物としては、公知慣用のものがいずれも使用出来、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属水酸化物等の無機塩基性物質や、アンモニア、トリエチルアミン、アルカノールアミンの様な有機塩基性化合物を用いることが出来る。
本発明においては、水性顔料分散体中に存在する前記ポリマー(A)の中和量は、ポリマーの酸価に対して100%中和されている必要はない。具体的には、前記ポリマー(A)の中和率が20%~200%になるように中和されることが好ましく、80%~150%がなお好ましい。
本発明においては、水性顔料分散体中に存在する前記ポリマー(A)の中和量は、ポリマーの酸価に対して100%中和されている必要はない。具体的には、前記ポリマー(A)の中和率が20%~200%になるように中和されることが好ましく、80%~150%がなお好ましい。
本発明においては、特に限定なく公知の方法でインクジェット記録用水性インクを製造することができる。
一例を挙げると、前記顔料、顔料分散剤、水とバインダー樹脂、必要に応じて各種添加剤を撹拌混合した後、各種分散機や練肉機、例えば、ビーズミル、超音波ホモジナイザー、高圧ホモジナイザー、ペイントシェーカー、ボールミル、ロールミル、サンドミル、サンドグラインダー、ダイノーミル、ディスパーマット、SCミル、ナノマイザー等を使用して分散練肉し、更に、残りの材料を添加混合し、適切な粘度に調整する方法等が採用される。
また予め前記分散機を用いて作製した高濃度の分散液(ミルベース)や自己分散型顔料に、水溶性溶媒及び/または水と、バインダー樹脂と必要に応じて各種添加剤を加え、所望の粘度に混合攪拌して希釈することでも調整できる。顔料及び顔料濃度を変えることで、互いに色相、明度及び色度のいずれか1つが異なる色相を有する水性インクを調整できる。前記ポリマー(A)で顔料を分散した高濃度の分散液を使用することが好ましい。
(その他添加剤)
本発明のインクジェット記録用水性インクは、更に水溶性溶媒及び/または水、バインダー樹脂等を加え、所望の物性に必要に応じて湿潤剤(乾燥抑止剤)、浸透剤、あるいはその他の添加剤を添加して製造することができる。
本発明のインクジェット記録用水性インクは、更に水溶性溶媒及び/または水、バインダー樹脂等を加え、所望の物性に必要に応じて湿潤剤(乾燥抑止剤)、浸透剤、あるいはその他の添加剤を添加して製造することができる。
インクの調製後に、遠心分離あるいは濾過処理工程を加えてもよい。
(湿潤剤)
前記湿潤剤は、インクの乾燥防止を目的として添加する。乾燥防止を目的とする湿潤剤のインク中の含有量は3~50質量%であることが好ましい。
本発明で使用する湿潤剤としては特に限定はないが、水との混和性がありインクジェットプリンターのヘッドの目詰まり防止効果が得られるものが好ましい。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、分子量2000以下のポリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、1,3-プロピレングリコール、イソプロピレングリコール、イソブチレングリコール、1,4-ブタンジオール、1,3-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、メソエリスリトール、ペンタエリスリトール、等が挙げられる。中でも1,3-ブチルグリコールを含むことが安全性を有し、かつインク乾燥性、吐出性能に優れた効果が見られる。
前記湿潤剤は、インクの乾燥防止を目的として添加する。乾燥防止を目的とする湿潤剤のインク中の含有量は3~50質量%であることが好ましい。
本発明で使用する湿潤剤としては特に限定はないが、水との混和性がありインクジェットプリンターのヘッドの目詰まり防止効果が得られるものが好ましい。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、分子量2000以下のポリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、1,3-プロピレングリコール、イソプロピレングリコール、イソブチレングリコール、1,4-ブタンジオール、1,3-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、メソエリスリトール、ペンタエリスリトール、等が挙げられる。中でも1,3-ブチルグリコールを含むことが安全性を有し、かつインク乾燥性、吐出性能に優れた効果が見られる。
(浸透剤)
前記浸透剤は、記録媒体への浸透性改良や記録媒体上でのドット径調整を目的として添加する。
前記浸透剤は、記録媒体への浸透性改良や記録媒体上でのドット径調整を目的として添加する。
浸透剤としては、例えばエタノール、イソプロピルアルコール等の低級アルコール、エチレングリコールヘキシルエーテルやジエチレングリコールブチルエーテル等のアルキルアルコールのエチレンオキシド付加物やプロピレングリコールプロピルエーテル等のアルキルアルコールのプロピレンオキシド付加物等が挙げられる。インク中の浸透剤の含有量は0.01~10質量%であることが好ましい。
前記インクジェット記録用インクに占める顔料量は、充分な画像濃度を得る必要性と、インク中での顔料の分散安定性を確保するために、1~20質量%であることが好ましい。
また、必要に応じて防腐剤、粘度調整剤、pH調整剤、キレート化剤、可塑剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤等を添加することができる。
本発明のインクジェット記録用水性インクセットとしては、前記した第1~第nの水性インクによって構成される。前記nは2以上であり、2~20であることが好ましく、2~10であることがより好ましい。
(記録媒体)
インクジェット記録用水性インクの記録媒体として使用される記録媒体は特に限定はなく、吸収性の記録媒体、インクの吸収層を有する記録媒体、インクの吸収性を有しない非吸水性の記録媒体、インクの吸水性の低い低吸収性の記録媒体などがありうる。本発明のインクジェット記録用水性インクは、特に非吸水性の記録媒体あるいは低吸収性の記録媒体に記録した際に、発色性が良好という特徴も有する。
インクジェット記録用水性インクの記録媒体として使用される記録媒体は特に限定はなく、吸収性の記録媒体、インクの吸収層を有する記録媒体、インクの吸収性を有しない非吸水性の記録媒体、インクの吸水性の低い低吸収性の記録媒体などがありうる。本発明のインクジェット記録用水性インクは、特に非吸水性の記録媒体あるいは低吸収性の記録媒体に記録した際に、発色性が良好という特徴も有する。
吸収性の記録媒体の例としては、例えば、複写機で一般的に使用されているコピー用紙(PPC紙)、普通紙、布帛、ダンボール、木材等があげられる。また吸収層を有する記録媒体の例としては、インクジェット専用紙等があげられ、この具体例としては、例えば、株式会社ピクトリコのピクトリコプロ・フォトペーパー等が挙げられる。このような表面にインク受容層を設けて構成した吸収性記録媒体の場合、高コストとなる場合がある。
それに対して、非吸収性記録媒体又は低吸収性記録媒体は、耐水性、耐擦性、表面にインク受容層を設けて構成した吸収性記録媒体と比べて低コストの点で優れる。その反面、非吸収性記録媒体又は低吸収性記録媒体は、低吸収、さらには非吸収であるほどブリードが発生しやすく、ブリードの発生と記録速度の両立が困難となる。そこで、そのような非吸収性記録媒体又は低吸収性記録媒体に対して、本実施形態に係る記録方法を用いることが有利となり、非吸収性記録媒体に対して用いると一層有利となる。
ここで、「低吸収性記録媒体」または「非吸収性記録媒体」は、ブリストー(Bristow)法において接触開始から30msecまでの水吸収量が10mL/m2以下である記録媒体をいう。このブリストー法は、短時間での液体吸収量の測定方法として最も普及している方法であり、日本紙パルプ技術協会(JAPAN TAPPI)でも採用されている。試験方法の詳細は「JAPAN TAPPI紙パルプ試験方法2000年版」の規格No.51「紙及び板紙-液体吸収性試験方法-ブリストー法」に述べられている。
また、非吸収性記録媒体又は低吸収性記録媒体は、記録面の水に対する濡れ性によっても分類することができる。例えば、記録媒体の記録面に0.5μLの水滴を滴下し、接触角の低下率(着弾後0.5ミリ秒における接触角と5秒における接触角の比較)を測定することによって記録媒体を特徴付けることができる。より具体的には、記録媒体の性質として、「非吸収性記録媒体」の非吸収性は上記の低下率が1%未満のことを指し、「低吸収性記録媒体」の低吸収性は上記の低下率が1%以上5%未満のことを指す。また、吸収性とは上記の低下率が5%以上のことを指す。なお、接触角はポータブル接触角計 PCA-1(協和界面科学株式会社製)等を用いて測定することができる。
非吸水性の記録媒体の例には、プラスチックフィルム、紙等の基材上にプラスチックがコーティングされているものやプラスチックフィルムが接着されているもの等が挙げられる。例えば食品用の包装材料に使用されているもの等を使用することができ、公知のプラスチックフィルムが使用できる。具体例としては、ポリエチレンテレフタレートやポリエチレンナフタレート等のポリエステルフィルム、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィンフィルム、ナイロン等のポリアミド系フィルム、ポリスチレンフィルム、ポリビニルアルコールフィルム、ポリ塩化ビニルフィルム、ポリカーボネートフィルム、ポリアクリロニトリルフィルム、ポリ乳酸フィルム等が挙げられる。特にポリエステルフィルム、ポリオレフィンフィルム、ポリアミド系フィルムが好ましく、さらにポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ナイロンが好ましい。またバリア性を付与するためのポリ塩化ビニリデン等のコーティングをした上記フィルムでもよいし、必要に応じて金、銀、銅、アルミニウム等の金属、あるいはシリカやアルミナ等の金属酸化物の蒸着層を積層したフィルムを併用してもよい。
前記プラスチックフィルムは、未延伸フィルムであってもよいが、1軸もしくは2軸方向に延伸されたものでも良い。さらにフィルムの表面は、未処理であってもよいが、コロナ放電処理、オゾン処理、低温プラズマ処理、フレーム処理、グロー放電処理等、接着性を向上させるための各種処理を施したものが好ましい。
前記プラスチックフィルムの膜厚は用途に応じて適宜変更されるが、例えば軟包装用途である場合は、柔軟性と耐久性、耐カール性を有しているものとして、膜厚が10μm~100μmであることが好ましい。より好ましくは10μm~30μmである。この具体例としては、東洋紡株式会社のパイレン(登録商標)などが挙げられる。
低吸収性記録媒体としては、特に限定されないが、例えば、セルロースを主体とした一般に表面処理されていない上質紙や中性紙等の表面に油性インクを受容するための塗工層が設けられた塗工紙が挙げられる。具体的には、表面に塗料を塗布し、美感や平滑さを高めた紙で、経済産業省の「生産動態統計分類」で印刷用塗工紙に分類されるものが挙げられる。塗料としては、クレー(カオリン)や炭酸カルシウムなどの無機化合物である白色顔料と、デンプンなどの接着剤(バインダー)を混合して作るものが挙げられる。塗料の塗布量としては10~40g/m2程度が好ましい。塗工紙としては、特に限定されないが、例えば、印刷本紙などのアート紙、コート紙、軽量コート紙、微塗工紙などが使用できる。これら低吸収性の記録媒体は、王子製紙(株)製の「OKエバーライトコート」及び日本製紙(株)製の「オーロラS」等の微塗工紙、王子製紙(株)製の「OKコートL」及び日本製紙(株)製の「オーロラL」等の軽量コート紙(A3)、王子製紙(株)製の「OKトップコート+」及び日本製紙(株)製の「オーロラコート」等のコート紙(A2、B2)、王子製紙(株)製の「OK金藤+」及び三菱製紙(株)製の「特菱アート」等のアート紙(A1)等が挙げられる。
以下、本発明を実施例によってさらに詳細に説明する。
(ポリマー(A)の調製方法)
(合成例1)
重合開始剤としてブチルリチウム(BuLi)と第一のモノマーとしてスチレン(St)とを図1におけるチューブリアクターP1及びP2とから、図1におけるT字型マイクロミキサーM1に導入し、リビングアニオン重合させ重合体を形成させた。
(合成例1)
重合開始剤としてブチルリチウム(BuLi)と第一のモノマーとしてスチレン(St)とを図1におけるチューブリアクターP1及びP2とから、図1におけるT字型マイクロミキサーM1に導入し、リビングアニオン重合させ重合体を形成させた。
次に、得られた重合体を図1におけるチューブリアクターR1を通じて図1におけるT字型マイクロミキサーM2に移動させ、該重合体の成長末端を、図1におけるチューブリアクターP3から導入した反応調整剤(α-メチルスチレン(α-MeSt))によりトラップした。
次いで、第二のモノマーとしてメタクリル酸tert-ブチルエステル(t-BMA)を図1に示すチューブリアクターP4からT字型マイクロミキサーM3に導入し、図1におけるチューブリアクターR2を通じて移動させた前記重合体と、連続的なリビングアニオン重合反応を行った。その後メタノールで反応をクエンチしてブロック共重合体(PA-1)を製造した。
その際、マイクロリアクター全体を恒温槽に埋没させることで、反応温度を24℃に設定した。また、マイクロリアクターに導入するモノマーおよび反応調整剤はテトラヒドロフラン(THF)で溶解し、またBuLiは市販の2.6Mヘキサン溶液をヘキサンで希釈し、その希釈濃度及び導入速度により、ブロック共重合体(PA-1)を構成するモノマーの物質量を調製した(表1)。
得られたブロック共重合体(PA-1)を、陽イオン交換樹脂で処理することで加水分解させ、反応溶液を減圧下で留去し、得られた固体を粉砕したものをポリマー(P-1)(粉体)とした。
(ポリマーの物性値の測定方法)
得られたポリマー(P-1)の物性値は以下のように測定した。
得られたポリマー(P-1)の物性値は以下のように測定した。
(数平均分子量(Mn)及び重量平均分子量(Mw)の測定方法)
ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー(GPC)法により、下記の条件で測定した。
ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー(GPC)法により、下記の条件で測定した。
測定装置:高速GPC装置(東ソー株式会社製「HLC-8220GPC」)
カラム:東ソー株式会社製の下記のカラムを直列に接続して使用した。
カラム:東ソー株式会社製の下記のカラムを直列に接続して使用した。
「TSKgel G5000」(7.8mmI.D.×30cm)×1本
「TSKgel G4000」(7.8mmI.D.×30cm)×1本
「TSKgel G3000」(7.8mmI.D.×30cm)×1本
「TSKgel G2000」(7.8mmI.D.×30cm)×1本
検出器:RI(示差屈折計)
カラム温度:40℃
溶離液:テトラヒドロフラン(THF)
流速:1.0mL/分
注入量:100μL(試料濃度0.4質量%のTHF溶液)
標準試料:下記の標準ポリスチレンを用いて検量線を作成した。
「TSKgel G4000」(7.8mmI.D.×30cm)×1本
「TSKgel G3000」(7.8mmI.D.×30cm)×1本
「TSKgel G2000」(7.8mmI.D.×30cm)×1本
検出器:RI(示差屈折計)
カラム温度:40℃
溶離液:テトラヒドロフラン(THF)
流速:1.0mL/分
注入量:100μL(試料濃度0.4質量%のTHF溶液)
標準試料:下記の標準ポリスチレンを用いて検量線を作成した。
(標準ポリスチレン)
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン A-500」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン A-1000」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン A-2500」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン A-5000」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F-1」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F-2」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F-4」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F-10」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F-20」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F-40」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F-80」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F-128」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F-288」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F-550」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン A-500」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン A-1000」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン A-2500」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン A-5000」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F-1」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F-2」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F-4」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F-10」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F-20」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F-40」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F-80」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F-128」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F-288」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F-550」
(酸価の測定方法)
JIS試験方法K 0070-1992に準拠して測定した。テトラヒドロフラン(THF)溶媒にポリマー0.5gを溶解させ、フェノールフタレインを指示薬として、0.1M水酸化カリウムアルコール溶液で滴定することにより求めた。
JIS試験方法K 0070-1992に準拠して測定した。テトラヒドロフラン(THF)溶媒にポリマー0.5gを溶解させ、フェノールフタレインを指示薬として、0.1M水酸化カリウムアルコール溶液で滴定することにより求めた。
(水への溶解度の測定方法)
目開き250μm、および90μmの篩を用い250μm~90μmの範囲に粒子径を整えたポリマー0.5gを、400メッシュ金網を加工した袋に封入し、水50mlに浸漬、25℃の温度下で24時間緩やかに攪拌放置した。24時間浸漬後、ポリマーを封入した400メッシュ金網を110℃に設定した乾燥機において2時間乾燥を行うことにより、乾燥させた。ポリマーを封入した400メッシュ金網の水浸漬前後の重量の変化を測定し、次式により溶解度を算出した。
目開き250μm、および90μmの篩を用い250μm~90μmの範囲に粒子径を整えたポリマー0.5gを、400メッシュ金網を加工した袋に封入し、水50mlに浸漬、25℃の温度下で24時間緩やかに攪拌放置した。24時間浸漬後、ポリマーを封入した400メッシュ金網を110℃に設定した乾燥機において2時間乾燥を行うことにより、乾燥させた。ポリマーを封入した400メッシュ金網の水浸漬前後の重量の変化を測定し、次式により溶解度を算出した。
(水中での微粒子形成の判断方法、および平均粒径(nm)の測定方法))
(1)前記酸価の測定方法に従い、ポリマーの酸価を求めた。
(2)水50mlに対して、ポリマーを1g添加後、上記(1)で得たポリマーの酸価を100%中和するだけの0.1mol/L水酸化カリウム水溶液を加え、100%中和とした。
(3)100%中和させた液を、25℃の温度下で、2時間超音波洗浄機(株式会社エスエヌディ超音波洗浄器US-102、38kHz自励発信)中で超音波を照射し分散させた後、24時間室温で放置した。
(1)前記酸価の測定方法に従い、ポリマーの酸価を求めた。
(2)水50mlに対して、ポリマーを1g添加後、上記(1)で得たポリマーの酸価を100%中和するだけの0.1mol/L水酸化カリウム水溶液を加え、100%中和とした。
(3)100%中和させた液を、25℃の温度下で、2時間超音波洗浄機(株式会社エスエヌディ超音波洗浄器US-102、38kHz自励発信)中で超音波を照射し分散させた後、24時間室温で放置した。
24時間放置後、液面から2センチメートルの深部にある液をサンプリングしたサンプル液を、日機装株式会社製動的光散乱式粒子径測定装置「マイクロトラック粒度分布計UPA-ST150」を用い、微粒子形成による光散乱情報が得られるか判定することにより、微粒子が存在するか確認した。また、前記測定の際に平均粒子径を測定した。
(表面張力の測定方法)
前記水中での微粒子形成の判断方法で得たサンプル液と同様のサンプル液を、ウィルヘルミー表面張力計CBVP-Z(協和界面科学社製)を用い測定した値とした。
前記水中での微粒子形成の判断方法で得たサンプル液と同様のサンプル液を、ウィルヘルミー表面張力計CBVP-Z(協和界面科学社製)を用い測定した値とした。
前記測定では、測定サンプルを25℃に温度調整し、直径40mmのシャーレをインク10gで満たし、協和界面科学社製のフック付きガラスプレート(規格値:厚み0.3mm、幅23.9mm、周囲長95.6mm、重量0.54g)を検出子として用いた。
表1及び2中、BuLiはノルマルブチルリチウムを表し、Stはスチレンを表し、DPEは1,1-ジフェニルエチレンを表し、αMeStはαメチルスチレンを表し、tBMAはメタクリル酸tert-ブチルエステルを表す。
(製造例 水性顔料分散体の製造方法)
以下の製造例の方法で、水性顔料分散体を得た。原料の使用量は後述の表中に記載した。
以下の製造例の方法で、水性顔料分散体を得た。原料の使用量は後述の表中に記載した。
(製造例1 水性顔料分散体(C-1)の製造方法)
顔料としてフタロシアニン系顔料ファストゲンブルーPigment(DIC社製:C.I.ピグメント15:3)を150質量部、ポリマー(A)としてポリマー(P-1)を30質量部、水溶性有機溶剤としてトリエチレングリコールを150質量部、34%水酸化カリウム水溶液20質量部を、1.0Lのインテンシブミキサー(日本アイリッヒ株式会社)に仕込み、ローター周速2.94m/s、パン周速1m/sで、25分間混練を行う工程1を行った。
顔料としてフタロシアニン系顔料ファストゲンブルーPigment(DIC社製:C.I.ピグメント15:3)を150質量部、ポリマー(A)としてポリマー(P-1)を30質量部、水溶性有機溶剤としてトリエチレングリコールを150質量部、34%水酸化カリウム水溶液20質量部を、1.0Lのインテンシブミキサー(日本アイリッヒ株式会社)に仕込み、ローター周速2.94m/s、パン周速1m/sで、25分間混練を行う工程1を行った。
続いて、インテンシブミキサー容器内の混練物に、撹拌を継続しながらイオン交換水450質量部を徐々に加えた後、イオン交換水185質量部を加え混合する工程2を行い、顔料濃度は15.0%の水性顔料分散体(C-1)を得た。
(製造例2 水性顔料分散体(Y-1)の製造方法)
顔料種を変更した以外は製造例1と同様にして、製造例2の水性顔料分散体を得た。
製造例1~2の組成を表2に示す。
顔料種を変更した以外は製造例1と同様にして、製造例2の水性顔料分散体を得た。
製造例1~2の組成を表2に示す。
表中、略語は以下の通りである。
PB15:3:フタロシアニン系顔料ファストゲンブルーPigment(DIC社製:C.I.ピグメント15:3)
PY74:ピグメントイエロー74
KOH:34%水酸化カリウム水溶液
TEG:トリエチレングリコール
水:イオン交換水
PB15:3:フタロシアニン系顔料ファストゲンブルーPigment(DIC社製:C.I.ピグメント15:3)
PY74:ピグメントイエロー74
KOH:34%水酸化カリウム水溶液
TEG:トリエチレングリコール
水:イオン交換水
(バインダー樹脂の調製方法)
(合成例2)
攪拌機、温度計、冷却管、窒素導入管を装備した4つ口のフラスコに、「ニューコール707SF」〔日本乳化剤(株)製アニオン性乳化剤〕16質量部、「ノイゲンTDS-200D」〔第一工業製薬(株)製ノニオン性乳化剤〕6.5質量部および脱イオン水220質量部を仕込み、窒素気流下に80℃に昇温した後、過硫酸アンモニウム0.8質量部を脱イオン水16質量部に溶解させた水溶液を添加した。さらに2-エチルヘキシルアクリレート60質量部、スチレン100質量部、メタクリル酸メチル27質量部、3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン0.4g、アクリルアミド3質量部、メタクリル酸6質量部の混合液を、3時間かけて滴下した。滴下終了後、2時間反応せしめた後、25℃まで冷却し、28質量%アンモニア水1.5質量部で中和せしめ、脱イオン水を加えて不揮発分を45質量%に調整して、ガラス転移温度(T部)35℃、平均粒子径60nmのアクリル系樹脂水分散液(X-1)を得た。 アクリル系樹脂分散液(X-1)の最終固形分濃度は39質量%であった。
(合成例2)
攪拌機、温度計、冷却管、窒素導入管を装備した4つ口のフラスコに、「ニューコール707SF」〔日本乳化剤(株)製アニオン性乳化剤〕16質量部、「ノイゲンTDS-200D」〔第一工業製薬(株)製ノニオン性乳化剤〕6.5質量部および脱イオン水220質量部を仕込み、窒素気流下に80℃に昇温した後、過硫酸アンモニウム0.8質量部を脱イオン水16質量部に溶解させた水溶液を添加した。さらに2-エチルヘキシルアクリレート60質量部、スチレン100質量部、メタクリル酸メチル27質量部、3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン0.4g、アクリルアミド3質量部、メタクリル酸6質量部の混合液を、3時間かけて滴下した。滴下終了後、2時間反応せしめた後、25℃まで冷却し、28質量%アンモニア水1.5質量部で中和せしめ、脱イオン水を加えて不揮発分を45質量%に調整して、ガラス転移温度(T部)35℃、平均粒子径60nmのアクリル系樹脂水分散液(X-1)を得た。 アクリル系樹脂分散液(X-1)の最終固形分濃度は39質量%であった。
(添加剤組成物Vの調製)
プロピレングリコールを8.0質量部、3-メトキシブタノールを6.0質量部、グリセリンを7.0質量部、トリエチレングリコールを0.7質量部、SC-P1000を2.0質量部、エチレン尿素を5.0質量部、TEGO WET KL245を0.012質量部、トリエタノールアミンを0.2部、ACTICIDE B20を0.1質量部添加し、添加剤組成物Vを調製した。
プロピレングリコールを8.0質量部、3-メトキシブタノールを6.0質量部、グリセリンを7.0質量部、トリエチレングリコールを0.7質量部、SC-P1000を2.0質量部、エチレン尿素を5.0質量部、TEGO WET KL245を0.012質量部、トリエタノールアミンを0.2部、ACTICIDE B20を0.1質量部添加し、添加剤組成物Vを調製した。
(インクジェット記録用水性インクの調製)
製造例1または2で得た水性顔料分散体を33.3質量%(インク中の顔料濃度は5質量%)、合成例3で得たアクリル系樹脂水分散液(X-1)を17.8質量%(インク中のアクリル系樹脂は7質量%)、前記添加剤組成物Vを29.0質量%、表4~6に記載の界面活性剤を0.4質量%添加し、純水で全量が100質量部になるよう調製することによってインクジェット記録用水性インクを得た。
製造例1または2で得た水性顔料分散体を33.3質量%(インク中の顔料濃度は5質量%)、合成例3で得たアクリル系樹脂水分散液(X-1)を17.8質量%(インク中のアクリル系樹脂は7質量%)、前記添加剤組成物Vを29.0質量%、表4~6に記載の界面活性剤を0.4質量%添加し、純水で全量が100質量部になるよう調製することによってインクジェット記録用水性インクを得た。
(製造例4 インクジェット記録用水性インクの製造方法)
添加剤組成物Vの組成比を変更し、界面活性剤は表3のサンプル名「A」を使用し、インクジェット記録用水性インクを調製した。
組成を表6に示す。
添加剤組成物Vの組成比を変更し、界面活性剤は表3のサンプル名「A」を使用し、インクジェット記録用水性インクを調製した。
組成を表6に示す。
また表中の略語は、以下のとおりである。
PG:和光純薬(株)社製 プロピレングリコール
MB:(株)ダイセル社製 3-メトキシ-1-ブタノール
GLY:花王(株)社製 精製グリセリン
TEG:日本触媒(株)社製 トリエチレングリコール
SC-P1000:阪本薬品工業(株)社製 ポリオキシプロピレン(14)ポリグリセリルエーテル
エチレン尿素:東京化成工業(株)社製 2-イミダゾリジノン
KL245:エボニック社製 シリコーン系界面活性剤 TEGOWET KL245
トリエタノールアミン:三井化学(株)社製
ACTICIDE B20:ソー・ジャパン社製
PG:和光純薬(株)社製 プロピレングリコール
MB:(株)ダイセル社製 3-メトキシ-1-ブタノール
GLY:花王(株)社製 精製グリセリン
TEG:日本触媒(株)社製 トリエチレングリコール
SC-P1000:阪本薬品工業(株)社製 ポリオキシプロピレン(14)ポリグリセリルエーテル
エチレン尿素:東京化成工業(株)社製 2-イミダゾリジノン
KL245:エボニック社製 シリコーン系界面活性剤 TEGOWET KL245
トリエタノールアミン:三井化学(株)社製
ACTICIDE B20:ソー・ジャパン社製
(水性インクの評価)
前記作成したインクジェット記録用水性インクの評価は以下のように行った。
前記作成したインクジェット記録用水性インクの評価は以下のように行った。
[インクジェット記録用水性インク間の滲みの評価]
京セラ社製インクジェットヘッドKJ4B-YHに、前記作成したインクジェット記録用水性インクのうち、色の異なる2種をそれぞれ充填し、ヘッドノズルプレート面からのインクサブタンクの水頭差を+35cm、負圧-5.0kPaに設定することで供給圧を調整した。また、インクジェットヘッドと記録媒体(王子製紙(株)製の「OKトップコート+」)のギャップは1.2mmに設定した。ヘッドの駆動条件は、インクジェットヘッドの標準電圧、標準温度とし、液滴サイズを12pLに設定して印刷を実施した。なお、インクジェットヘッドの間隔は6cmとし、印刷速度は600dpiヘッドで600piの画像密度の印刷を行う際の最高速度である100m/min.にして印刷物を作成した。この条件の場合、先のインクが打滴されてから、後のインクが打滴されるまでの時間は36ミリ秒となる。各々の組合せで印刷物を作成し、印刷物の顕微鏡観察(40倍)による目視により、色の異なる2種のインクジェット記録用水性インク間の滲み評価を以下の判定基準で実施した。(図2参照)
◎:2つの異色ドットの接触部のみ色が混ざっている
○:2つの異色ドットの接触部以外も混ざっているが、原色が残っている
×:2つの異色ドットが完全に混ざって2次色となっている
京セラ社製インクジェットヘッドKJ4B-YHに、前記作成したインクジェット記録用水性インクのうち、色の異なる2種をそれぞれ充填し、ヘッドノズルプレート面からのインクサブタンクの水頭差を+35cm、負圧-5.0kPaに設定することで供給圧を調整した。また、インクジェットヘッドと記録媒体(王子製紙(株)製の「OKトップコート+」)のギャップは1.2mmに設定した。ヘッドの駆動条件は、インクジェットヘッドの標準電圧、標準温度とし、液滴サイズを12pLに設定して印刷を実施した。なお、インクジェットヘッドの間隔は6cmとし、印刷速度は600dpiヘッドで600piの画像密度の印刷を行う際の最高速度である100m/min.にして印刷物を作成した。この条件の場合、先のインクが打滴されてから、後のインクが打滴されるまでの時間は36ミリ秒となる。各々の組合せで印刷物を作成し、印刷物の顕微鏡観察(40倍)による目視により、色の異なる2種のインクジェット記録用水性インク間の滲み評価を以下の判定基準で実施した。(図2参照)
◎:2つの異色ドットの接触部のみ色が混ざっている
○:2つの異色ドットの接触部以外も混ざっているが、原色が残っている
×:2つの異色ドットが完全に混ざって2次色となっている
[インクの裏移り耐性]
銅板の上に貼り付けた王子製紙(株)社製A2コート紙「OKトップコート+」上に、前記作成したインクジェット記録用水性インクを#12のバーコーターにて展色し、150℃に加温したホットプレート上に5秒間置き、インクを乾燥させた。その直後、100℃に加温した別のホットプレート上に展色紙を移し変え、その上から白紙のコート紙を重ねて、さらに100g/cm2荷重になるように重石をセットし、1分間放置した。
銅板の上に貼り付けた王子製紙(株)社製A2コート紙「OKトップコート+」上に、前記作成したインクジェット記録用水性インクを#12のバーコーターにて展色し、150℃に加温したホットプレート上に5秒間置き、インクを乾燥させた。その直後、100℃に加温した別のホットプレート上に展色紙を移し変え、その上から白紙のコート紙を重ねて、さらに100g/cm2荷重になるように重石をセットし、1分間放置した。
1分後、重石を外し、展色紙から白紙のコート紙をはがした際の、展色紙上の塗膜の残存率を画像解析ソフト『ImageJ』にて解析し、以下の評価基準で評価した。
○:展色紙上の塗膜残存率が80%以上
×:展色紙上の塗膜残存率が80%未満
×:展色紙上の塗膜残存率が80%未満
[吐出安定性]
前記[インクジェット記録用水性インク間の滲みの評価]と同様の条件で、吐出試験による吐出安定性の確認を行った。手順は[インクジェット記録用水性インク間の滲みの評価]と同様の方法で印刷を実施し、印字パターンに吐出遅れやノズル欠けがないことを確認する。その後、ヘッド用キャップをせずに、30分間ヘッドを放置する。その後、インクパージなどの回復操作をせずに2回目の印刷物を作成した。
2回目の印字パターンの印刷開始地点で、吐出遅れによる画像の乱れやノズル欠けがあるかどうかを以下の評価基準で評価した。
前記[インクジェット記録用水性インク間の滲みの評価]と同様の条件で、吐出試験による吐出安定性の確認を行った。手順は[インクジェット記録用水性インク間の滲みの評価]と同様の方法で印刷を実施し、印字パターンに吐出遅れやノズル欠けがないことを確認する。その後、ヘッド用キャップをせずに、30分間ヘッドを放置する。その後、インクパージなどの回復操作をせずに2回目の印刷物を作成した。
2回目の印字パターンの印刷開始地点で、吐出遅れによる画像の乱れやノズル欠けがあるかどうかを以下の評価基準で評価した。
○:印刷開始地点に画像の乱れがなく、ノズル欠けもない
×:印刷開始地点に画像の乱れがあり、ノズル欠けにより画像が抜けている箇所もある
×:印刷開始地点に画像の乱れがあり、ノズル欠けにより画像が抜けている箇所もある
結果を以下の表に示す。
この結果、実施例のインクジェット記録用水性インクセットは、インクジェット記録用水性インク間の滲み、インクの裏移りが抑制され、吐出安定性も良好な結果となることを確認した。
一方、比較例1~4は表面張力が本発明の範囲外の例であるが、インクジェット記録用水性インク間での滲みが確認された。また比較例5は、水溶性有機溶剤(1)である3-メトキシブタノールが含まれないインクを組み合わせたインクセットの例であるが、インクの裏移りが観測された。また比較例6はグリセリンが含まれないインクと3-メトキシブタノールが含まれないインクとを組み合わせたインクセットの例であるが、インクジェットヘッド部での乾燥による吐出不良が確認された。また比較例7はエチレン尿素が含まれないインクと3-メトキシブタノールが含まれないインクとを組み合わせたインクセットの例であるが、インクジェットヘッド部での乾燥による吐出不良が確認された
1:T字型マイクロミキサーM1
2:T字型マイクロミキサーM2
3:T字型マイクロミキサーM3
4:チューブリアクターR1
5:チューブリアクターR2
6:チューブリアクターR3
7:プレクーリングの為のチューブリアクターP1
8:プレクーリングの為のチューブリアクターP2
9:プレクーリングの為のチューブリアクターP3
10:プレクーリングの為のチューブリアクターP4
2:T字型マイクロミキサーM2
3:T字型マイクロミキサーM3
4:チューブリアクターR1
5:チューブリアクターR2
6:チューブリアクターR3
7:プレクーリングの為のチューブリアクターP1
8:プレクーリングの為のチューブリアクターP2
9:プレクーリングの為のチューブリアクターP3
10:プレクーリングの為のチューブリアクターP4
Claims (7)
- 前記各々の水性インクが、プロピレングリコール(2)と、グリセリン、ジグリセリン、グリセリン誘導体及びジグリセリン誘導体からなる群から選ばれる少なくとも1種の有機溶剤(3)とを含有するものである請求項1に記載のインクジェット記録用水性インクセット。
- 前記各々の水性インクが、顔料分散剤として、アニオン性基を有し、水への溶解度が0.1g/100ml以下であり、数平均分子量が1000~6000の範囲内であり、かつ、酸価が40~400mgKOH/gの範囲であるポリマー(A)を含有するものである請求項1または2に記載のインクジェット記録用水性インクセット。
- 前記水溶性有機溶剤(1)が、3-メトキシ-1-ブタノールまたは3-メチル-3-メトキシ-1-ブタノールである請求項1~4のいずれか1項に記載のインクジェット記録用水性インクセット。
- 前記界面活性剤がアセチレン系界面活性剤またはシリコーン系界面活性剤である請求項1~5のいずれか1項に記載のインクジェット記録用水性インクセット。
- 非吸収性記録媒体又は低吸収性記録媒体に対するインクジェット記録方法であって、請求項1~6のいずれか1項に記載のインクジェット記録用水性インクセットを使用することを特徴とするインクジェット記録方法。
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