WO2019003594A1 - 水性インクジェットインキ及び印刷物の製造方法 - Google Patents

水性インクジェットインキ及び印刷物の製造方法 Download PDF

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WO2019003594A1
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ink
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binder resin
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純 依田
義人 鈴木
真由子 岡本
城内 一博
紀雄 鈴木
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東洋インキScホールディングス株式会社
東洋インキ株式会社
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Definitions

  • Embodiments of the present invention relate to an aqueous inkjet ink and a method of producing a printed matter using the aqueous inkjet ink.
  • Digital printing is a printing method that does not require a plate unlike conventional plate printing such as offset printing, so cost reduction and space saving can be realized.
  • characters or an image are formed by discharging ink droplets from a very fine nozzle directly onto a printing substrate and adhering the ink droplets.
  • this recording method it is possible to obtain the advantages that the size and noise of the apparatus itself to be used are small, and operability and colorization are easy. Therefore, digital printing output machines are widely used not only in offices but also in homes.
  • Patent Documents 1, 2 and 3 As an aqueous ink for ink jet, conventionally, development of aqueous ink for printing on special paper such as plain paper or photo glossy paper has been promoted (Patent Documents 1, 2 and 3). On the other hand, in recent years, the application expansion of the inkjet recording system is expected, and coated paper substrates such as coated paper, art paper, finely coated paper, and cast paper, and polyvinyl chloride sheet, PET film, and PP The need for direct printing on plastic substrates such as films is growing.
  • Patent Document 4 by using an ink using an alkylene polyol having a boiling point in a specific range and a polymer particle, a mottling on a hardly absorbing substrate is reduced, and a printed matter excellent in image quality can be obtained. It is disclosed that it can be obtained.
  • polymer particles are used as the binder resin, there is a problem that when the ink is kept waiting in the ink jet head for a long period, the ink is easily solidified at the end face of the ink jet nozzle and it is difficult to maintain excellent discharge stability.
  • Patent Document 5 describes that printing image quality and discharge stability on a non-absorbent substrate can be compatible by an ink using a pigment dispersant having a specific structure, a silicone oil, and an organic solvent in combination.
  • a pigment dispersant having a specific structure, a silicone oil, and an organic solvent in combination.
  • high-boiling organic solvents such as glycerin are used in the ink disclosed in the above-mentioned Patent Document 5, and the ink is sufficiently dried in a short time at the time of printing on a non-absorbent substrate or the like. Is difficult.
  • Patent Document 6 discloses that the coating film resistance can be improved by using a water-soluble acrylic resin having a specific acid value and a weight average molecular weight as a binder resin.
  • a water-soluble acrylic resin having a specific acid value and a weight average molecular weight as a binder resin.
  • the resin used in the example of the patent document 6 is actually synthesized and the printing experiment by the inkjet 1 pass printing method is carried out using the ink containing the resin, the printed matter is wound up after printing. It has been found that the printed matter may be damaged when it happens. From this, it is considered that the ink described in Patent Document 6 has not reached practical quality in terms of coating film resistance depending on printing conditions.
  • JP 2001-354888 A JP 2004-210996 JP, 2008-247941, A JP 2012-251049 JP, 2013-203910, A Unexamined-Japanese-Patent No. 2010-047660
  • the embodiment of the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and the object is to prevent white spots even when using a non-absorbent substrate such as coated paper, art paper and finely coated paper. It is an object of the present invention to provide a water-based inkjet ink which can obtain printed materials having excellent print image quality and excellent in various coating film resistances, and is further excellent in the ejection stability from the inkjet nozzle and the drying property at the time of printing. Moreover, the objective of another embodiment of this invention is to provide the manufacturing method of the printed matter which can express the effect of the said aqueous
  • the present inventors have intensively studied to solve the above-mentioned problems, and control the ink spreading and drying properties on the printing substrate by the surface tension and the boiling point of the water-soluble organic solvent used.
  • a water-soluble binder resin having a low acid value it has been found that printing film resistance at a practical quality level can be realized, and the present invention has been completed.
  • one embodiment of the present invention is an aqueous inkjet ink containing at least water, a pigment, a water-soluble organic solvent, and a binder resin
  • the water-soluble organic solvent includes a water-soluble organic solvent having a surface tension of 30 to 50 mN / m and a boiling point of 180 to 230 ° C. at 1 atm.
  • the content of the water-soluble organic solvent having a surface tension of 30 to 50 mN / m and a boiling point of 180 to 230 ° C. under one atmosphere is 15 to 50% by weight based on the total amount of the aqueous inkjet ink.
  • the present invention relates to an aqueous inkjet ink in which the acid value of the binder resin is 5 mg KOH / g or more and less than 60 mg KOH / g.
  • one embodiment of the present invention relates to the above aqueous inkjet ink, wherein the water-soluble organic solvent contains an alkanediol having 4 or more carbon atoms.
  • One embodiment of the present invention relates to any one of the above aqueous inkjet inks, wherein the content of the alkanediol having 4 or more carbon atoms is 10 to 95% by weight based on the total amount of the water-soluble organic solvent.
  • one embodiment of the present invention relates to any of the above aqueous inkjet ink, wherein the water-soluble organic solvent contains an alkanediol having 3 or less carbon atoms.
  • the binder resin is a copolymer having at least a structural unit derived from a monomer having a carboxyl group and a structural unit derived from a monomer having an alkyl group. And any one of the above aqueous inkjet inks.
  • one embodiment of the present invention relates to any of the above aqueous inkjet ink, wherein the binder resin contains at least a (meth) acrylic resin and / or a styrene (meth) acrylic copolymer.
  • one embodiment of the present invention relates to any one of the above aqueous inkjet inks, wherein the weight average molecular weight (Mw) of the binder resin is 5,000 to 20,000.
  • An embodiment of the present invention relates to any one of the above aqueous inkjet inks, wherein the content of the binder resin is 2 to 10% by weight with respect to the total amount of the aqueous inkjet ink.
  • one embodiment of the present invention relates to any one of the above aqueous inkjet inks having a surface tension of 20 to 35 mN / m at 25 ° C. and a viscosity of 1 to 20 mPa ⁇ s at 25 ° C.
  • An embodiment of the present invention is a method of producing any one of the above-mentioned inkjet inks, comprising the step of mixing and stirring a pigment dispersion containing at least a pigment and water, a binder resin, and a water-soluble organic solvent. It relates to the manufacturing method.
  • a step of applying any of the above aqueous inkjet ink onto a substrate transported at a speed of 30 m / min or more by a line pass type inkjet printing method, and the substrate Applying thermal energy to dry the aqueous inkjet ink, and a method of producing an aqueous inkjet ink print.
  • one embodiment of the present invention relates to the method for producing the aqueous inkjet ink printed matter, wherein the method for drying the aqueous inkjet ink is by infrared irradiation.
  • one embodiment of the present invention relates to a printed matter obtained by printing the above-mentioned aqueous inkjet ink on a substrate.
  • aqueous inkjet ink which is excellent in the ejection stability from an inkjet nozzle and the drying property at the time of printing.
  • another embodiment of the present invention has made it possible to provide a method for producing a printed matter that can preferably exhibit the effects of the aqueous inkjet ink.
  • aqueous inkjet ink (hereinafter, also simply referred to as “aqueous ink” or “ink”) and printed matter, which are embodiments of the present invention (hereinafter, also referred to as “present embodiment”), will be described below by preferred embodiments. The manufacturing method of is described.
  • ⁇ Water-based inkjet ink> As described above, in the case of a non-absorbent substrate such as coated paper, art paper, and finely coated paper, the surface energy of the substrate itself is small, and it is not easy for the water-based ink to sufficiently wet and spread. If the wetting and spreading property is insufficient, the filling of the ink in the solid printing portion and the like will also be insufficient, and image defects such as white spots may occur. In addition, since the penetration of the ink is less likely to occur in the non-absorbent substrate as compared with printing on an easily absorbent substrate such as high quality paper, the drying property is deteriorated.
  • water which is the main component of water-based ink
  • a water-soluble organic solvent having a low surface tension is used in combination with an aqueous ink.
  • a water-soluble organic solvent having a low surface tension can improve the wettability and spreadability on a non-absorbent substrate and can promote the penetration into the non-absorbent substrate, so that it is on the non-absorbent substrate.
  • water-soluble organic solvents having low surface tension may adversely affect ink properties when used in combination with a binder resin.
  • a binder resin in combination in order to impart a coating film resistance to the printed matter, and it is known that the larger the weight average molecular weight of the binder resin, the better the coating film resistance of the printed matter.
  • binder resins used in water-based inks are roughly classified into two types, water-dispersible resin fine particles and water-soluble resins, and either or both are combined according to the characteristics required for water-based inks. Use.
  • the water-soluble organic solvent having low surface tension has high affinity with the binder resin.
  • a water-soluble organic solvent having low surface tension acts as a film-forming aid, and the water-dispersible resin fine particles are easily dissolved.
  • water having a low boiling point tends to volatilize preferentially, and dissolution of water-dispersible resin fine particles is promoted by concentrating a water-soluble organic solvent having a low surface tension.
  • the drying proceeds further, and when the water-soluble organic solvent having a low surface tension is volatilized, the water-dispersible resin fine particles dissolved in the water-soluble organic solvent are deposited to form a film, block the inkjet head nozzle, or deposit.
  • discharge stability will be impaired remarkably.
  • the film formation occurs before the wetting and spreading sufficiently on the substrate, so that white spots are easily generated in the printed matter.
  • the binder resin is a water-soluble resin
  • precipitation occurs due to precipitation and solubility of water-soluble resin approaching saturation. This leads to the deterioration of the discharge stability such as a discharge failure or a discharge delay.
  • the ink may be thickened before it is sufficiently wet and spread, thereby losing fluidity and generating white spots.
  • a water-soluble organic solvent having a surface tension of 30 to 50 mN / m and a boiling point of 180 to 230 ° C. under one atmospheric pressure (hereinafter simply referred to as “specific And water-soluble organic solvent), which is contained in an amount of 15 to 50% by weight based on the total amount of the aqueous inkjet ink.
  • the surface tension range of 30 to 50 mN / m is somewhat higher in the water-soluble organic solvent to prevent excessive affinity with the binder resin.
  • the water-based ink using the specific water-soluble organic solvent has white spots, mottles, and the like in the hardly absorbing substrate and the like as compared with the water-based ink using the water-soluble organic solvent having low surface tension described above. And it is insufficient for the improvement of dryness.
  • the problems can be suitably solved by setting the acid value of the binder resin used in combination to 5 mgKOH / g or more and less than 60 mgKOH / g.
  • the binder resin having an acid value functions as a surfactant comprising an acid group which is a hydrophilic unit and a resin skeleton which is a hydrophobic unit.
  • a specific water-soluble organic solvent is selected, and a binder resin having a suitable acid value is used. It is essential to control the ink performance by combined use.
  • the above mechanism is inference and does not limit the present invention.
  • the water-soluble organic solvent used in the present embodiment is, as described above, in terms of wettability and spreadability to a substrate including a low permeability substrate, improvement of ink drying property, and securing of dischargeability from an ink jet nozzle, etc. It is selected from
  • a water-soluble organic solvent having a surface tension of 30 to 50 mN / m is included as the organic solvent used in the present embodiment from the viewpoint of suppressing bleeding between dots and obtaining a printed matter with little mottling.
  • the surface tension in the present embodiment refers to static surface tension measured by the Wilhelmy method (plate method, vertical plate method) under an environment of 25 ° C.
  • the surface tension of the organic solvent used in the present embodiment is more preferably 30 to 40 mN / m, from the viewpoint of being excellent in the wettability and spreadability to the non-absorbent substrate and the permeability into the inside of the substrate, More preferably, it is 36 mN / m, and most preferably 30 to 32 mN / m.
  • a water-soluble organic solvent having a surface tension of 30 to 50 mN / m is preferable because an aqueous ink having suitable printing image quality, drying properties and ejection stability can be obtained.
  • the boiling point under atmospheric pressure is 180 to 230.degree. C., preferably 180 to 220.degree. C., and more preferably 190 to 210.degree.
  • an ink containing a specific water-soluble organic solvent having a boiling point of 210 to 230 ° C. under one atmospheric pressure can ensure the moisture retention by the ink jet nozzle, and make the ink excellent in the ejection stability. be able to.
  • the boiling point in the present embodiment can be measured, for example, using a thermal analyzer such as thermogravimetric differential thermal analysis (TG-DTA).
  • TG-DTA thermogravimetric differential thermal analysis
  • water-soluble organic solvents having a surface tension of 30 mN / m or more and 50 mN / m or less and a boiling point under 1 atmosphere of 180 ° C. or more and 230 ° C. or less are used singly or in combination. It can be used.
  • ethylene glycol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 1,2-butanediol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, 2-methyl-1,3 -Polyol solvents such as propanediol, 3-methyl-1,3-butanediol, 2,2-dimethyl-1,3-propanediol and dipropylene glycol;
  • Ethylene glycol monoether solvents such as diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monobenzyl ether;
  • Ethylene glycol monoether acetate solvents such as diethylene glycol monoethyl ether acetate;
  • Nitrogen-containing solvents such as N, N-dimethyl- ⁇ -methoxypropionamide, N-methylpyrrolidone and ⁇ -butyrolactone; and the like.
  • diethylene glycol monopropyl ether diethylene glycol monoisopropyl ether etc. can also be mentioned as an ethylene glycol monoether solvent.
  • ethylene glycol monoether solvent it is preferable to use a water-soluble organic solvent other than the nitrogen-containing solvent, and it is more preferable to use a polyol solvent.
  • water-soluble organic solvents selected from 3-propanediol, 3-methyl-1,3-butanediol and 2,2-dimethyl-1,3-propanediol, among which
  • water-soluble organic solvents selected from linear alkanediols, 1,2-butanediol, 1,3-butanediol, and 1,4-butanediol
  • 1,2-butanediol which is a 1,2-alkanediol.
  • the alkanediol having 4 or more carbon atoms has, in one molecule, a hydroxyl group which is a hydrophilic unit and an alkyl group which is a hydrophobic unit, and has high affinity to water, but like the binder resin, It is believed that the surface tension of the ink can be reduced to a suitable range. Therefore, it is easy to improve the wetting and spreading properties of the ink and to obtain a print having excellent print quality.
  • the above phenomenon is considered to be particularly pronounced in 1,2-alkanediols in which hydroxyl groups are present in close proximity. Furthermore, although the details are unknown, the ink using 1,2-butanediol also has excellent storage stability.
  • an alkanediol having a carbon number of 3 or less as a water-soluble organic solvent having a surface tension of 30 mN / m to 50 mN / m and a boiling point of 180 ° C. to 230 ° C. at 1 atm. It is also preferred to select one or more water-soluble organic solvents selected from ethylene glycol, 1,2-propanediol and 1,3-propanediol.
  • the alkanediol having 3 or less carbon atoms has a low boiling point among the specific water-soluble organic solvents, and the ink using the alkanediol having 3 or less carbon atoms is particularly excellent in drying property.
  • the alkanediol having a carbon number of 3 or less has a relatively high surface tension of 35 to 50 mN / m, the viewpoint of making the ink excellent in printing image quality regardless of the type of the substrate Therefore, it is preferable to use it in combination with a surfactant.
  • the ink in the case of selecting the specific water-soluble organic solvent having a boiling point of 210 to 230 ° C. under 1 atmosphere as described above, among the compounds exemplified above, one having two or more hydroxyl groups is used.
  • the ink can be made excellent in ejection stability and storage stability. Specifically, it is selected from 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 2-methyl-1,3-propanediol, 2,2-dimethyl-1,3-propanediol, and dipropylene glycol. It is preferred to select one or more water-soluble organic solvents.
  • the alkanediol having 4 or more carbon atoms the alkanediol having 3 or less carbon atoms
  • two or more types of water-soluble organic solvents selected from those having two or more hydroxyl groups may be used in combination.
  • water-based ink of the present embodiment it is possible to use one or more water-soluble organic solvents other than the specific water-soluble organic solvent exemplified above. However, it is preferable to adjust the content to such an extent that the desired effect is not reduced.
  • water-soluble organic solvents other than the specified water-soluble organic solvent include 1,2-pentanediol, 1,5-pentanediol, 1,2-hexanediol, 1,6-hexanediol, 3-methyl-1, Polyol solvents such as 5-pentanediol, 1,6-hexanediol, glycerin and the like; Monohydric alcohol solvents such as 2-propanol, 1-butanol, 2-butanol, 3-methoxy-1-butanol, 3-methoxy-3-methylbutanol and the like; Propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monopropyl ether, propylene glycol monobutyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether, dipropylene glycol monoethyl ether, dipropylene glycol monopropyl ether, dipropylene glycol monobutyl ether, di
  • the water-soluble organic solvent other than the above-mentioned specific water-soluble organic solvent also contains an alkanediol having 4 or more carbon atoms.
  • an alkanediol having 4 or more carbon atoms 1,2-pentanediol, 1,5-pentanediol, 1,2-hexanediol, 1,6-hexanediol, 3-methyl- 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol and the like can be mentioned.
  • those having an HLB (Hydrophile-Lipophile Balance) value of 8 or less may be used. preferable.
  • HLB Hydrophile Balance
  • those having an HLB value of 8 or less include 1,2-butanediol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, 2-methyl-1,3-propanediol, Examples thereof include 3-methyl-1,3-butanediol and 2,2-dimethyl-1,3-propanediol.
  • the HLB value is calculated using the Griffin method.
  • the Griffin method is a method of calculating the HLB value by the following formula (1) using the molecular weight of the target material. The smaller the HLB value, the higher the hydrophobicity of the material, and the larger the HLB value, the higher the hydrophilicity of the material.
  • HLB value 20 ⁇ (sum of molecular weight of hydrophilic portion) ⁇ (molecular weight of material)
  • the content of the specific water-soluble organic solvent is 15 to 50% by weight based on the total amount of the aqueous ink.
  • the above content is preferably 15 to 40% by weight or less, more preferably 15 to 30% by weight, and most preferably 20 to 30% by weight.
  • the content of the water-soluble organic solvent is 15% by weight or more, it is possible to balance the permeability and the drying property of the ink on the substrate while providing the moisture retention on the inkjet head. Therefore, it is possible to realize good print image quality even in high-speed printing while securing discharge stability.
  • the content is 50% by weight or less, the ink viscosity can be contained in a suitable range, and it becomes easy to obtain good discharge stability. Further, although the details are unknown, the storage stability of the ink is also improved by setting the content to 15 to 40% by weight.
  • the specified water-soluble organic solvent may be used in combination with a water-soluble organic solvent other than the specified water-soluble organic solvent.
  • the content of the specific water-soluble organic solvent is preferably 50 to 100% by weight, more preferably 60 to 100% by weight, based on the total amount of water-soluble organic solvents contained in the ink, and 70 to 100% by weight. % Is particularly preferred. If the compounding quantity of a specific water-soluble organic solvent is in the said range, it will become possible to express suitably the effect of the specific water-soluble organic solvent demonstrated above.
  • the content of the alkanediol having 4 or more carbon atoms is the total amount of the water-soluble organic solvent from the viewpoint of obtaining the ink excellent in the ejection stability and the storage stability by particularly suitably expressing the effects described above.
  • the proportion is preferably 10 to 95% by weight, more preferably 30 to 90% by weight, and particularly preferably 50 to 85% by weight.
  • the “content of alkanediol having 4 or more carbon atoms” used in the above calculation means the content of alkanediol having 4 or more carbon atoms, which is contained in the specific water-soluble organic solvent, and the specific water solubility It means the total amount with the content of the alkanediol having 4 or more carbon atoms contained in the water-soluble organic solvent other than the organic solvent.
  • the aqueous inkjet ink of the present embodiment contains a binder resin.
  • a binder resin used for inkjet ink water-dispersible resin fine particles (hereinafter, also simply referred to as "resin fine particles”) and a water-soluble resin are known, and either one is selected in the water-based ink of this embodiment. May be used or both may be used in combination.
  • the water-dispersible resin fine particles have a molecular weight larger than that of the water-soluble resin, and are present in the ink in a dispersed state, so the compounding amount can be increased as compared with the case of the water-soluble resin. Therefore, it is suitable for raising the coating film resistance of printed matter.
  • MFT of the said water-dispersible resin microparticles 60 degreeC or more by adjusting the component and compounding quantity of a monomer which comprise water-dispersible resin microparticles.
  • the MFT can be measured, for example, by an MFT tester manufactured by Tester Sangyo Co., Ltd.
  • the water-soluble resin has solubility in itself. Therefore, as described above, the ink containing a water-soluble resin as a binder resin is also used when a water-soluble organic solvent having a low surface tension is used in combination, or even when water evaporates from the ink at the gas-liquid interface. The resin component does not immediately precipitate and form a film. Accordingly, clogging of the ink jet head nozzle hardly occurs, and it is easy to obtain excellent discharge stability. From these points, in the present embodiment, it is preferable to use a water-soluble resin as the binder resin.
  • the “water-soluble resin” includes a form called “hydrosol”.
  • a hydrosol is a material in which a resin is present in an aqueous medium in a state in which acidic and / or basic functional groups present in the structure are neutralized, and while having particle properties, at least one of its surfaces It is characterized in that the part is swollen and dissolved.
  • Hydrosol is obtained, for example, by synthesizing a resin in an organic solvent according to a solution polymerization method, etc., neutralizing the resin with an amine, and then adding the neutralized resin to an aqueous medium and dispersing it. .
  • it can also be obtained by adding the solution of the above-mentioned resin to an aqueous medium containing an amine or the like, and performing neutralization and dispersion simultaneously.
  • the binder resin is a water-soluble resin or a water-dispersible resin fine particle
  • a method of measuring and confirming the loading index value shown below can be mentioned.
  • the term "loading index value” means a value calculated from the total amount of scattered light when the aqueous solution of binder resin as a sample is irradiated with laser light.
  • the solubility of the resin in water can be determined by the loading index value.
  • the binder resin having the above value of 10 or less is considered to be dissolved in water, and is suitably used as the binder resin of the present embodiment.
  • the loading index value can be confirmed by the following method using, for example, UPA-EX 150 manufactured by Microtrac-Bell, which is a dynamic light scattering particle distribution measuring apparatus.
  • UPA-EX 150 manufactured by Microtrac-Bell, which is a dynamic light scattering particle distribution measuring apparatus.
  • set zero background measurement
  • an aqueous solution of a binder resin adjusted to have a solid content concentration of 10% by weight is charged into a sample cell of the above-described apparatus. After the aqueous solution level is quiet, perform sample loading to check the displayed loading index value.
  • the binder resin used for the aqueous ink of this embodiment is a copolymer which has a structural unit which has a carboxyl group, and a structural unit which has an alkyl group.
  • a surfactant comprising a carboxyl group which is a hydrophilic unit and an alkyl group which is a hydrophobic unit, and even if it is a non-absorbent substrate, a printed matter excellent in print image quality and drying property Is obtained.
  • a method of obtaining the binder resin having the above-mentioned configuration for example, a method of synthesizing the binder resin using a monomer having a carboxyl group and a monomer having an alkyl group, or a resin having an alkyl group
  • a method of grafting a monomer having a carboxyl group and / or a resin containing a structural unit having a carboxyl group there may be mentioned.
  • the binder resin has a (meth) acrylic structure as a monomer having a carboxyl group, (meth) acrylic acid, crotonic acid, angelic acid, carboxymethyl (meth) acrylate, carboxyethyl (meth) acrylate, ( Meta) acryloyloxyethyl succinic acid, (meth) acryloyl oxyethyl phthalic acid, (meth) acryloyl oxyethyl hexahydrophthalic acid etc;
  • the binder resin is a urethane resin, 2,2-dimethylol propionic acid, 2,2-dimethylol butanoic acid, 2,2-dimethylol butyric acid, 2,2-dimethylol valeric acid, etc .
  • the binder resin has a styrene structure, carboxystyrene etc.
  • (meth) acrylic represents at least one selected from “acrylic” and “methacrylic”
  • (meth) acryloyl is selected from “acryloyl” and “methacryloyl” Represents at least one.
  • the alkyl group specifically represents an alkyl group having 8 to 36 carbon atoms, preferably 10 to 30 alkyl group, more preferably 12 to 26 alkyl group, and particularly preferably 18 to 24 alkyl group. Represents a group.
  • the binder resin containing the structural unit having an alkyl group having the carbon number suitably exhibits the function as the surfactant, and can obtain a printed matter with particularly excellent printing image quality, and stably in the ink. It is preferably selected because it can exist.
  • linear alkyl group may be any of a linear structure, a branched structure, or a cyclic structure, a linear structure is more preferable.
  • linear alkyl groups include octyl group (C8), nonyl group (C9), decyl group (C10), lauryl group (C12), myristyl group (C14), cetyl group (C16), stearyl group (C18), Aracyl group (C20), Behenyl group (C22), Lignoceryl group (C24), Cellotoyl group (C26), Montanyl group (C28), Merissyl group (C30), Dotriacontanoyl group (C32), Tetratriacontanoyl group (C34), hexatriacontanoyl group (C36), etc. may be mentioned.
  • examples of the resin having an alkyl group include (meth) acrylic resin, styrene- (meth) acrylic resin, urethane resin, styrene butadiene resin, vinyl chloride resin, polyolefin resin and the like.
  • a monomer having a carboxyl group exemplified above and / or a resin containing a structural unit having a carboxyl group can be grafted to the resin by a conventionally known method.
  • the binder resin is preferably a water-soluble resin. Therefore, when using the resin which has the said structure, it is preferable to neutralize the carboxyl group which exists in the said resin by a basic compound, and to water-solubilize.
  • the basic compound include alkanolamines such as monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, dimethylaminoethanol, 2-amino-2-methylpropanol and the like; ammonia; lithium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide and the like
  • the hydroxides of alkali metals can be used.
  • the alkanolamine or ammonia exemplified above is preferably used from the viewpoint of compatibility with a binder resin which is an organic compound.
  • the type of binder resin includes (meth) acrylic resin, styrene- (meth) acrylic resin, urethane resin, styrene butadiene resin, vinyl chloride resin, polyolefin resin and the like.
  • (meth) acrylic resin and / or styrene- (meth) acrylic resin are preferably used in consideration of storage stability of ink, improvement of coating film resistance of printed matter, and abundant material selectivity.
  • Styrene- (meth) Acrylic resins are particularly preferably selected.
  • the weight ratio is preferably in the range of 0 to 35: 0.5 to 15: 0.5 to 50: 0 to 99 (however, the total amount is 100), and 3 to 20: 1 to 10: More preferably, it is in the range of 1-25: 45-95.
  • the binder resin one synthesized by a known synthesis method may be used, or a commercial product may be used.
  • the configuration is also not particularly limited, and for example, a resin having a structure such as a random structure, a block structure, a comb structure, or a star structure can be used arbitrarily.
  • the function as the surfactant described above is preferable by making it possible to clearly distinguish in the molecule the site to be the hydrophilic unit and the site to be the hydrophobic unit.
  • thickening at the air-liquid interface is less likely to occur, and discharge stability can be improved.
  • the weight average molecular weight (Mw) of the binder resin is preferably 5,000 to 25,000, more preferably 7,500 to 23,000, and 10,000 to 20,000. Is particularly preferred. When the weight average molecular weight is adjusted to 5,000 or more, it becomes easy to obtain good coating film resistance in the printed matter. In addition, when the weight average molecular weight is adjusted to 25,000 or less, it is easy to make the discharge stability from the ink jet head in a good state.
  • the molecular weight distribution range is small. If the molecular weight distribution range is large, the proportion of high molecular weight components and low molecular weight components that may adversely affect ejection stability and print image quality increases. Therefore, for example, discharge failure or discharge delay of the ink due to the high molecular weight component and white spots are likely to occur, or deterioration of the coating film resistance due to the low molecular weight component tends to occur. Therefore, by using the water-soluble resin having a small molecular weight distribution width, it is possible to suppress the deterioration of the printing quality.
  • the binder resin one having a molecular weight distribution width represented by a ratio (Mw / Mn) of weight average molecular weight (Mw) to number average molecular weight (Mn) of 1.0 to 2.5 is used. Is preferred.
  • the molecular weight distribution width of the binder resin is particularly preferably 1.0 to 2.0.
  • the ink retains its fluidity even in the process of volatilization of the solvent, improves the wettability and spreadability, and it becomes possible to form uniform dots, and a printed matter excellent in print quality without white spots etc. is obtained. It becomes possible. Furthermore, by using a binder resin having a molecular weight distribution width in a suitable range, that is, having a small amount of low molecular weight, it becomes possible to obtain a print having sufficient coating film resistance.
  • the weight average molecular weight and number average molecular weight of binder resin can be measured by a conventional method.
  • the weight average molecular weight is a polystyrene-equivalent value measured using THF as a developing solvent by GPC (HLC-8120GPC manufactured by Tosoh Corporation) equipped with an RI detector using a TSK gel column (manufactured by Tosoh Corporation) is there.
  • the acid value of the binder resin is 5 mg KOH / g or more and less than 60 mg KOH / g, preferably 5 to 50 mg KOH / g, more preferably 5 to 40 mg KOH / g, and 5 to 35 mg KOH / g. More preferably, it is g.
  • the acid value is 5 mgKOH / g or more, it is possible to dissolve again even after the gas-liquid interface has solidified, suppress clogging on the ink jet nozzle, and improve the ejection stability. Becomes easy.
  • the said acid value is less than 60 mgKOH / g
  • the present inventors have found that when a water-soluble resin having an acid value of 5 mg KOH / g or more and less than 60 mg KOH / g is used, the ejection stability at the initial stage of printing is particularly good. Although the detailed reason is unknown, it is considered that the water-soluble organic solvent forms a hydrogen bond via the acid group in the binder resin, and the viscoelasticity of the ink becomes a preferable state.
  • the "acid value” means the number of milligrams of potassium hydroxide (mg KOH / g) necessary to neutralize the acidic component contained in 1 g of the sample.
  • the acid value of the binder resin may be calculated from the configuration of the monomers constituting the resin, or may be measured experimentally.
  • a sample solution is titrated with an ethanol solution (0.1 mol / L) of potassium hydroxide using a potentiometric automatic titrator AT-710S manufactured by Kyoto Electronics. After completion of the titration, the acid value is calculated from the amount of the ethanol solution added until the end point is reached.
  • various coating film resistances can be further improved by increasing the glass transition temperature (Tg) of the binder resin.
  • Tg glass transition temperature
  • the temperature is preferably in the range of 30 to 110 ° C., and more preferably in the range of 50 to 100 ° C.
  • the glass transition temperature is 30 ° C. or more, it is easy to make various inks with excellent coating film resistance including water resistance, and in practical use, it is possible to suppress the peeling of the print from the printed matter.
  • the glass transition temperature is 110 ° C. or less, the generation of cracks and cracks on the printed surface when the printed material is bent can be suppressed.
  • the glass transition temperature can be determined by the following equation (2).
  • Tg represents the glass transition temperature (K) of the polymer or each block
  • Wn represents the mass fraction of each structural unit constituting the polymer or each block
  • Tgn represents It represents the glass transition temperature (K) of the homopolymer of each structural unit.
  • the Tgn may be, for example, J.I. The values described in Brandrup et al., "Polymer Handbook (4th Edition)" (Wiley, 1998) can be used.
  • the content of the binder resin is preferably 2.0% by weight or more, more preferably 2.5% by weight or more, and particularly preferably 3.0% by weight or more, based on the total amount of the ink.
  • 10 weight% or less is preferable, 8.0 weight% or less is preferable, and 6.0 weight% or less is especially preferable as said content.
  • the addition amount of the binder resin is 2.0% by weight or more, the function as a surfactant is sufficiently expressed, so that an ink excellent in printing image quality and drying property can be obtained. Furthermore, the ink becomes excellent in coating film resistance.
  • the addition amount of the binder resin is 10% by weight or less, it is easy to adjust the ink viscosity within a suitable range, and it is easy to obtain an ink excellent in discharge stability and coating film resistance. .
  • Pigment dispersion In the water-based ink of the present embodiment, it is preferable to use a pigment dispersion when blending a pigment.
  • Pigment dispersion means a liquid mixture containing at least a pigment and an aqueous medium, wherein the pigment is stably dispersed in the aqueous medium.
  • aqueous medium means a medium comprising a liquid containing at least water, and “stablely dispersed” means that the pigment is uniformly present without causing aggregation or the like even with time. Means state. Specifically, when the pigment dispersion is stored in a thermostat at 50 ° C.
  • the volume average particle diameter is a median diameter measured by diluting a sample with water as necessary using Nanotrac UPA-EX 150 manufactured by Microtrack Bell.
  • a method of producing a pigment dispersion (1) a method of dispersing a pigment having a functional group on its surface (self-dispersible pigment) in an aqueous medium without using a pigment dispersant, (2 ) A method of dispersing a pigment in an aqueous medium, using a pigment dispersion resin or a pigment dispersion surfactant as a pigment dispersant, (3) covering at least a part of the pigment surface with a water insoluble resin, and dispersing it in an aqueous medium , Etc.
  • the pigment dispersion is produced by the method of the above (2).
  • the pigment used in the aqueous ink of this embodiment may be either an inorganic pigment or an organic pigment.
  • inorganic pigments include titanium oxide, zinc oxide, zinc sulfide, lead white, calcium carbonate, precipitated barium sulfate, white carbon, alumina white, kaolin clay, talc, bentonite, black iron oxide, cadmium red, red iron oxide, molybdenum red Molybdate Orange, Chrome Vermillion, Yellow Lead, Cadmium Yellow, Yellow Iron Oxide, Titanium Yellow, Chromium Oxide, Pyridian, Titanium Cobalt Green, Cobalt Green, Cobalt Chromium Green, Victoria Green, Ultramarine Blue, Bituminous Blue, Cobalt Blue, Cerulean Blue , Cobalt silica blue, cobalt zinc silica blue, manganese violet, and cobalt violet, and the like.
  • organic pigments examples include azo pigments, phthalocyanine pigments, anthraquinone pigments, quinacridone pigments, isoindolinone pigments, quinophthalone pigments, dye lake pigments, fluorescent pigments and the like.
  • the color index is as follows.
  • C.I. I. Pigment Blue 1 2, 3, 10, 11, 14, 15: 1, 15: 3, 15: 4, 15: 6, 16, 18, 19, 21, 22, 56, 57, 60, 61, 64, 66 and the like.
  • magenta pigment C.I. I. Pigment Red 5, 7, 9, 12, 31, 48, 49, 52, 53, 57, 83, 84, 85, 97, 112, 120, 122, 123, 146, 147, 149, 150, 168, 170, 177, 178, 179, 184, 185, 188, 195, 196, 202, 206, 207, 209, 224, 238, 242, 254, 255, 260, 264, 269, 282; I. Pigment Violet 19, 23, 29, 30, 32, 36, 37, 38, 40, 50, and the like.
  • the carbon black manufactured by the furnace method or the channel method is mentioned.
  • characteristics such as primary particle diameter 11 to 40 nm, specific surface area by BET method 50 to 400 m 2 / g, volatile component 0.5 to 10% by weight, pH value 2 to 10, etc. It is preferable to have As a commercial item which has the above-mentioned characteristic, for example, No.
  • black pigment in addition to the above carbon black, for example, aniline black, lumogen black, azomethine azo black or the like can be used as a black pigment.
  • a black pigment can also be formed by using a plurality of chromatic pigments such as the above-mentioned cyan pigment, magenta pigment, yellow pigment, etc., and the following brown pigment and orange pigment.
  • pigments other than cyan, magenta, yellow and black exemplified above, C.I. I. Pigment Green 7, 8, 10, 36, 47; C.I. I. Pigment Brown 3, 5, 25, 26; C.I. I. Pigment Orange 2, 5, 7, 13, 14, 15, 16, 24, 34, 36, 38, 40, 43, 62, 63, 64, 71, 72, 73, and the like.
  • the content of the pigment is preferably 0.1% by weight or more and 15% by weight or less, more preferably 0.5% by weight or more and 10% by weight or less, based on the total weight of the aqueous ink. 8 weight% or less is especially preferable.
  • a pigment having a functional group on the surface may be used as a self-dispersible pigment.
  • a known method for example, the method described in JP-A-9-151344, JP-A-10-510861, JP-A-11-323229, JP-A-2003-535949, etc. may be used.
  • the pigment dispersion may be produced by a known method using the self-dispersed pigment produced and / or the commercially available self-dispersed pigment.
  • Examples of commercially available self-dispersing pigment dispersions include CAB-O-JET (registered trademark) series manufactured by Cabot Corporation, AQUA-BLACK (registered trademark) 162 manufactured by Tokai Carbon Corporation, and the like.
  • the type thereof is not particularly limited.
  • resins selected from resins, ester resins, amide resins, imide resins and the like
  • (meth) acrylic resin and styrene- (meth) acrylic resin from the viewpoint that the adsorption stability of the pigment is stabilized and the pigment dispersion is stabilized and the discharge stability can be improved by combining with a specific water-soluble organic solvent.
  • the pigment dispersion resin used in this embodiment may be either a water-soluble resin or a water-insoluble resin, selecting a water-soluble resin from the viewpoint of being able to significantly improve the storage stability of the ink. preferable.
  • the method using the loading index value described above can be used as a method of confirming whether the pigment dispersion resin is a water-soluble resin or a water-insoluble resin.
  • the pigment dispersion resin used in the present embodiment preferably has an alkyl group having 10 to 36 carbon atoms in the resin skeleton.
  • the pigment dispersion resin having an alkyl group is used, it is easy to obtain good results from the viewpoint of the storage stability of the ink and the compatibility with the binder resin.
  • combining resin which has an alkyl group is mentioned. Another method is to synthesize a resin having an alkyl group by using a monomer having an alkyl group at the time of resin synthesis.
  • the weight average molecular weight of the pigment dispersion resin is preferably in the range of 1,000 to 100,000, and more preferably in the range of 5,000 to 50,000.
  • the weight average molecular weight is adjusted within the above range, the pigment can be stably dispersed in water. Moreover, since favorable discharge stability is easily obtained, it is preferable.
  • the weight average molecular weight of pigment dispersion resin can be measured similarly to the case of said binder resin.
  • the acid value of the pigment dispersion resin is preferably 100 to 400 mg KOH / g.
  • the acid value is 100 mg KOH / g or more, the pigment dispersion resin is easily dissolved in water, and the viscosity of the dispersion can be suppressed low. Moreover, if it is 400 mgKOH / g or less, interaction with surfactant can be made suitable, and the raise of the viscosity of ink can be prevented.
  • the ink using pigment dispersion resin which has an acid value in the said range is excellent also in discharge stability and storage stability.
  • the acid value of the pigment dispersion resin is preferably 120 to 350 mg KOH / g, more preferably 150 to 300 mg KOH / g.
  • the pigment dispersion resin is preferably one obtained by neutralizing a functional group in the resin in order to increase the solubility in water.
  • a base for neutralizing an acid group an organic base such as aqueous ammonia, dimethylaminoethanol, diethanolamine or triethanolamine, or an inorganic base such as lithium hydroxide, sodium hydroxide or potassium hydroxide is exemplified. it can.
  • the blending ratio of the pigment dispersion resin to the pigment is preferably 1 to 50% by weight. By adjusting the ratio of the pigment dispersion resin to the above range, the viscosity of the pigment dispersion and the ink can be kept low, and the storage stability and the ejection stability of the ink can be improved.
  • the blending ratio of the pigment dispersion resin to the pigment is more preferably 2 to 45% by weight, still more preferably 4 to 40% by weight, and most preferably 5 to 35% by weight.
  • pigment dispersion resin is distinguished from the said binder resin by the quantity of the functional group which can be adsorb
  • the pigment dispersion resin in the present specification is a resin in which the proportion of a structural unit containing an aromatic ring structure is 25% by weight or more with respect to the resin and / or the acid value is larger than 100 mg KOH / g.
  • a resin not satisfying the above that is, a resin having an aromatic ring structure-containing ratio of less than 25% by weight to the resin and an acid value of 100 mg KOH / g or less It is a binder resin.
  • the weight of the structural unit containing an aromatic ring structure is calculated from the preparation amount of the monomer component containing an aromatic ring structure which was used in order to manufacture resin, for example.
  • ion-exchanged water (deionized water) is preferably used instead of general water containing various ions.
  • the content of water in the ink is preferably in the range of 20 to 90% by weight based on the total amount of the ink.
  • the aqueous inkjet ink of the present embodiment is described as a surfactant (hereinafter simply referred to as "activator") for the purpose of adjusting surface tension and securing wetting spreadability on a substrate, particularly a non-absorbent substrate.
  • activator for the purpose of adjusting surface tension and securing wetting spreadability on a substrate, particularly a non-absorbent substrate.
  • Various surfactants are known according to applications such as acetylene type, siloxane type, acrylic type and fluorine type, but the viewpoint of sufficiently reducing the surface tension of the ink and securing excellent spreading property It is preferable to use at least an acetylene-based surfactant and / or a siloxane-based surfactant.
  • the compound represented by following General formula (3) When using an acetylene type surfactant, it is preferable to use the compound represented by following General formula (3).
  • Surfynol (registered trademark) 104, Surfynol 420, Surfynol 440, Surfynol 465, Surfynol DF110D, Dynol (registered trademark) 604, manufactured by Air Products. , Dynol 607, etc. can be exemplified. Further, for example, a compound synthesized using the method disclosed in JP-A-2002-356451 may be used.
  • s is an integer of 0 to 3
  • t + u is an integer of 0 to 20.
  • Et represents an ethylene group.
  • a polyether modified siloxane type surfactant when using a siloxane type surfactant, it is preferable to use a polyether modified siloxane type surfactant from a viewpoint which is excellent in compatibility with a water-soluble organic solvent.
  • the polyether modified siloxane surfactant is classified into side chain type, both end type, one end type, or side chain and both end type depending on the position of introduction of the polyether group to the siloxane chain.
  • the alkanediol having 3 or less carbon atoms is used as the specific water-soluble organic solvent, the surface tension of the alkanediol having 3 or less carbon atoms is compensated.
  • the above surfactant in combination from the viewpoint of obtaining an image free of white spots regardless of the substrate.
  • it is represented by the general formula (3) from the viewpoint that the orientation to the gas-liquid interface and the substrate-ink interface is fast, the wettability of the ink can be remarkably improved, and dot coalescence can be suitably suppressed.
  • an acetylene-based surfactant it is particularly preferable to select a compound in which s is 1 or 2 and t + u is an integer of 0 to 15 in the general formula (3).
  • the total amount of the surfactant added is preferably 0.1% by weight or more and 5% by weight or less, and more preferably 0.2% by weight or more and 4% by weight or less, based on the total weight of the ink.
  • the blending amount of the siloxane-based surfactant with respect to the blending amount of the acetylene-based surfactant is preferably 30 to 500% by weight, It is more preferably 60 to 450% by weight, still more preferably 90 to 400% by weight, and particularly preferably 120 to 350% by weight.
  • a pH adjuster can be added to the aqueous inkjet ink of the present embodiment as required.
  • the material having pH adjustment ability can be selected arbitrarily.
  • alkanolamines such as monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, dimethylaminoethanol, 2-amino-2-methylpropanol, etc .
  • ammonia lithium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide etc.
  • Alkali metal hydroxides; carbonates of alkali metals such as lithium carbonate, sodium carbonate, sodium hydrogencarbonate and potassium carbonate can be used.
  • hydrochloric acid sulfuric acid, acetic acid, citric acid, maleic acid, maleic anhydride, succinic acid, tartaric acid, malic acid, phosphoric acid, boric acid, fumaric acid, malonic acid, ascorbic acid, glutamic acid, etc. can do.
  • the above pH adjusters may be used alone or in combination of two or more.
  • the blending amount of the pH adjuster is preferably 0.01 to 5% by weight, more preferably 0.1 to 3% by weight, and more preferably 0.2 to 1% with respect to the total weight of the inkjet aqueous ink. Most preferably, it is .5% by weight.
  • additives such as thickeners, preservatives, infrared absorbers, ultraviolet absorbers and the like are appropriately added to the aqueous ink of this embodiment.
  • the blending amount of the above-mentioned additive is preferably 0.01% by weight or more and 10% by weight or less, more preferably 0.05% by weight or more and 5% by weight or less, based on the total amount of the ink. It is further preferable that the content is from 1% by weight to 3% by weight.
  • Method of preparing ink Although the following methods are mentioned as a preparation method of the ink of this embodiment containing the above components, The preparation method of the ink of this embodiment is not limited to these.
  • pigment dispersion when using pigment dispersion resin
  • the pigment, water, and the pigment dispersion resin are mixed and stirred (premixing step), and then dispersion treatment is performed using a dispersing means described later if necessary (dispersion step). Also, if necessary, filtration treatment using a filter or the like and / or centrifugation treatment is carried out to obtain a pigment dispersion.
  • the disperser used for the dispersion treatment may be any disperser generally used, and examples thereof include a ball mill, roll mill, sand mill, bead mill, paint shaker, microfluidizer, etc., among which bead mill Is preferably used.
  • the ink of this embodiment is for inkjet, it is preferable to optimize the particle size distribution of the pigment from the viewpoint of preventing clogging of the inkjet head nozzle.
  • a method of obtaining a pigment having a desired particle size distribution in addition to the method of introducing the above-mentioned filtration treatment and / or centrifugal separation treatment, a method of reducing the grinding media diameter of the dispersing machine, a method of increasing the filling rate of the grinding media And a method of lengthening the dispersion processing time, and the like.
  • the particle size distribution of the ink can be measured in the same manner as the volume average particle diameter (D50) of the pigment dispersion described above.
  • the mixture may be heated for the purpose of homogenization of the mixture and the like.
  • the liquid temperature of the mixture is preferably equal to or less than the glass transition temperature of the binder resin being used.
  • the pore size is preferably 0.3 to 2.5 ⁇ m.
  • the ink of the present embodiment preferably has a viscosity of 1 to 20 mPa ⁇ s at 25 ° C. Within this range, it is easy to maintain the discharge stability from the ink jet head. More preferably, it is 2 to 15 mPa ⁇ s, and still more preferably 3 to 12 mPa ⁇ s.
  • the viscosity can be measured using TVE-20L, an E-type viscometer manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd., under conditions of 25 ° C. and 50 rpm.
  • the surface tension of the ink of the present embodiment is preferably 20 to 35 mN / m, more preferably 21 to 32 mN / m, and particularly preferably 22 to 30 mN / m. If the surface tension is within the above range, it is possible to obtain a print without white spots and excellent in print quality.
  • the surface tension can be measured in the same manner as the surface tension of the water-soluble organic solvent described above.
  • the printed matter using the aqueous inkjet ink of the present embodiment is provided with a step of applying the aqueous inkjet ink described above by a line pass type inkjet printing method on a substrate transported at a speed of 30 m / min or more;
  • the method comprises the steps of applying thermal energy to a substrate and drying the aqueous inkjet ink.
  • a method of printing an inkjet ink a method of discharging ink from a nozzle of an inkjet head and depositing ink droplets on a substrate is used.
  • the inkjet printer mounted with the inkjet head and used for printing is roughly classified into two types according to the printing mode.
  • One is a "shuttle scan type” in which the head reciprocates on the substrate while discharging the ink, and the other is a position where the head for discharging the ink is fixed and the substrate passes under the head.
  • a “line pass type” that discharges ink to the
  • the line pass type allows high-speed printing as compared to the shuttle scan type, and can be expected to replace existing high-speed printers such as offset printing.
  • "flushing" performed in the shuttle scan type can not be performed, and depending on the pattern to be printed, nozzles may not be discharged for a long time, discharge failure tends to occur compared to the shuttle scan type.
  • the elimination of the trade-off between the increase in printing speed and the suppression of the ejection failure is an important issue.
  • the aqueous ink for inkjet of the present embodiment is excellent in discharge stability and excellent in print image quality of a printed matter. Therefore, the aqueous ink for inkjet of the present embodiment can be particularly suitably used for a line pass type inkjet printing method.
  • the printing speed is preferably 30 m / min or more, and 50 m / min or more More preferably, it is particularly preferably 75 m / min or more.
  • Ink jet head used in ink jet printing method As a method of discharging the water-based ink from the ink jet head, a piezo method using deformation of a piezo element, a thermal method using bubbles generated by heating the water-based ink, a charge opposite to that of the water-based ink is given to the substrate electrostatic There is an electrostatic method or the like of discharging using attraction, and any method may be adopted in the present embodiment. Among the above, in the present embodiment, it is preferable to adopt the piezo method.
  • the water-based ink of the present embodiment which comprises a binder resin having a suitable acid value, has a suitable visco-elasticity and is a disadvantage of the piezo method, of energy applied to the ink at the time of discharge. It compensates for the small size and enables stable discharge. Further, since the piezo method does not impart heat and charge to the ink, further improvement of the ejection stability can be realized, and this is also preferably selected from this point.
  • thermal energy in inkjet ink drying process After applying the aqueous ink of the present embodiment on a substrate, it is preferable to apply thermal energy to the substrate in order to dry the aqueous ink.
  • the method of applying thermal energy used in the present invention is not particularly limited, and examples thereof include a heat drying method, a hot air drying method, an infrared (IR) drying method, a microwave drying method, and a drum drying method. The above drying methods may be used alone or in combination.
  • the infrared drying method in which the substrate is dried by irradiation of infrared rays.
  • the substrate on which the aqueous ink for inkjet according to the present embodiment can be used there is no particular limitation on the substrate on which the aqueous ink for inkjet according to the present embodiment can be used, and a known printing substrate representative in the art can be used.
  • paper substrates such as high-quality paper, coated paper, art paper, cast paper, synthetic paper, and inkjet-only paper; polyvinyl chloride, polyethylene terephthalate (PET), polypropylene (PP), polyethylene (PE), nylon, polystyrene And plastic substrates such as polystyrene foam, poly (methyl methacrylate) (PMMA) and polycarbonate; glass substrates; fabric substrates and the like.
  • the surface of the printing substrate may be smooth or may be uneven. In addition, it may be transparent, translucent or opaque.
  • the shape of the printing substrate is also not particularly limited, and for example, a film-like, sheet-like or plate-like substrate can be exemplified.
  • a functional layer such as an adhesive layer whose surface is protected by a release sheet may be provided, or after printing, a functional layer such as an adhesive layer may be provided on the printing surface.
  • the aqueous ink for inkjet of the present embodiment is a coated paper substrate such as a coated paper, art paper, and cast paper, a plastic substrate such as a polyvinyl chloride sheet, a PET film, a PP film, a PE film, and a nylon film. And is suitable for printing on a non-absorbent substrate, as exemplified in
  • the non-absorbent substrate is a substrate that does not absorb water or has a slow absorption rate, and when printing is performed using a conventional aqueous ink on a print substrate with such low water absorption, There is a high risk of bleeding or mottling at color boundaries.
  • a printed matter excellent in printing image quality can be obtained by the suppression effect of the phenomenon due to the orientation to the ink droplet interface. That is, it becomes the water-based ink for inkjet which has the outstanding printing image quality with respect to various printing base materials.
  • whether or not it is a non-absorbent substrate can be determined by the absorption coefficient to water measured by the Bristow method (J. TAPPI paper pulp test method No. 51-87). Specifically, using an automatic scanning liquid absorption meter manufactured by Kumagaya Riki Kogyo Co., Ltd. and water, the liquid absorption amount (ml / m 2 ) of the water obtained during the contact time of 100 to 1000 milliseconds and the contact time From the relationship diagram of the square root of (msec 1/2 ), the slope of the straight line is calculated by the least squares method, and this is taken as the absorption coefficient. In the present embodiment, one having an absorption coefficient of 0 to 0.6 ml / m 2 msec 1/2 is judged to be a non-absorbent substrate.
  • the water-based inkjet ink of the present embodiment is preferably used for a substrate having a 60 ° gloss of 40 or more.
  • a substrate having a 60 ° gloss of 40 or more high-quality printed matter having a glossy feeling can be easily obtained.
  • the higher the 60 ° gloss the lower the water absorbability and the more likely it is to cause poor drying.
  • the water-based ink for inkjet according to the present embodiment is excellent in the drying property as described above, it can be suitably used for a substrate having a high degree of 60 ° gloss.
  • the present embodiment it is also suitable to use for a substrate having a 60 ° gloss of 25 or more and less than 40, and more preferably for a substrate of 27 or more and 38 or less.
  • a substrate having a 60 ° gloss of 25 or more and less than 40 the wetting and spreading properties of the water-based ink become uneven due to the fine irregularities present on the substrate surface, leading to the deterioration of the drying property and the printing image quality. There is a fear.
  • the water-based ink for inkjet according to the present embodiment is excellent in the drying property and the printing image quality of the printed matter as described above, it can be suitably used for the substrate having the 60 ° glossiness.
  • the above-mentioned 60 ° glossiness is the specular glossiness measured with the incident angle of light flux at 60 °, and is a relative value when the reference plate (glass plate with a refractive index of 1.567) is 100%. Be done.
  • the 60 ° glossiness can be measured, for example, using Micro-Tri-Gloss (manufactured by BYK Gardner).
  • coated paper base materials such as coated paper, art paper, and cast paper
  • plastic bases such as polyvinyl chloride sheet, PET film, and PP film Materials are included.
  • the printed matter obtained by printing the water-based inkjet ink of the present embodiment on a plastic substrate can be subjected to a coating process on the printed surface, if necessary.
  • Specific examples of the coating process include coating or printing of a coating composition; dry lamination method, solventless lamination method, extrusion lamination method, lamination by hot melt lamination and the like, and any may be selected. And both may be combined.
  • main dispersion is performed for 2 hours using a Dino Mill with a volume of 0.6 L filled with 1800 g of zirconia beads having a diameter of 0.5 mm, and a cyan pigment aqueous resin dispersion 1 (pigment concentration 20%) I got At this time, the non-volatile content (solid content) amount of the pigment dispersion resin was 30% by weight with respect to the blending amount of the pigment.
  • Cabojet 250C which is a self-dispersion copper phthalocyanine pigment dispersion manufactured by Cabot
  • Cabojet 265M pigment concentration 10%
  • Cabot Cabojet 270 Y pigment concentration: 10%
  • a cyan pigment dispersion 3 a magenta pigment dispersion 2
  • a yellow pigment dispersion 2 a self-dispersed yellow pigment dispersion 2
  • Cabojet 200 pigment concentration 20%
  • Example of binder resin A random structure production
  • a reaction vessel equipped with a gas inlet tube, a thermometer, a condenser, and a stirrer, 93.4 parts of butanol were charged and purged with nitrogen gas.
  • the reaction vessel is heated to 110 ° C., 7.5 parts of methacrylic acid as a polymerizable monomer, 67.5 parts of methyl methacrylate, and 25 parts of butyl methacrylate, and V-601 as a polymerization initiator (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.
  • a mixture of 9 parts of a medicine was added dropwise over 2 hours to carry out a polymerization reaction. After completion of the dropwise addition, the mixture was allowed to react at 110 ° C.
  • binder resin A had a weight average molecular weight of about 10,000 and a molecular weight distribution width of 2.3, which were measured using Tosoh HLC-8120 GPC.
  • aqueous solution refers to a solution containing an aqueous solvent (a solvent containing water) and components dispersed and / or dissolved in the aqueous solvent.
  • Binder resins B to G and W to W are the same as in the production of binder resin A except that the amounts of the polymerizable monomer and dimethylaminoethanol added for neutralization are changed to the formulations shown in Table 1, respectively.
  • An aqueous solution of Y (30% solids) was obtained.
  • the weight average molecular weight and acid value which were shown in Table 1 are the values which measured and calculated by the method similar to the binder resin A, respectively.
  • Example of binder resin H (block structure) production)
  • a reaction vessel equipped with a gas inlet tube, a thermometer, a condenser, and a stirrer, 20 parts of toluene; 7.5 parts of methacrylic acid and 7.5 parts of methyl methacrylate as a polymerizable monomer; polymerization start As an agent, 0.9 parts of 2,2'-azobisisobutyro nitrile; 3.6 parts of 2- (dodecylthio carbonothiothio) -isobutyric acid; The inside of the reaction vessel was replaced with nitrogen gas, and then the temperature was raised to 75 ° C., and a polymerization reaction was performed for 3 hours to obtain a copolymer (block A) composed of methacrylic acid and methyl methacrylate.
  • the mixed solution in the reaction container before substituting with nitrogen gas and the mixed solution after the polymerization reaction were analyzed by gas chromatography mass spectrometry and used as a raw material, detection derived from methacrylic acid and methyl methacrylate The peaks were compared. As a result, in the mixed solution after the polymerization reaction, almost no peak derived from methacrylic acid and methyl methacrylate was observed. From this result, it is considered that almost all of the introduced polymerizable monomer was polymerized.
  • the weight average molecular weight of the A block was about 1,500, and the molecular weight distribution width was 1.4, which were measured using Tosoh HLC-8120 GPC.
  • the acid value calculated from the structure of the monomer which comprises A block was 325.9 mgKOH / g, and the glass transition temperature calculated using said Formula (2) was 117.1 degreeC.
  • the reaction system was cooled to normal temperature, and 9.3 parts of dimethylaminoethanol was added to the reaction vessel for neutralization, and then 200 parts of water was added.
  • the obtained solution is heated, toluene is azeotroped with water, toluene is distilled off, and the mixture is adjusted with water so that the solid content becomes 30%, the water mixed solution of binder resin H (solid Minutes 30%).
  • the weight average molecular weight of the binder resin H was about 9,800, and the molecular weight distribution width was 1.6, which was measured using HLC-8120 GPC manufactured by Tosoh Corporation.
  • the acid value calculated from the structure of the monomer which comprises resin was 48.9 mgKOH / g, and the glass transition temperature calculated using said Formula (2) was 81.0 degreeC.
  • Binder resin I ⁇ in the same manner as the binder resin H except that the type and amount of the polymerizable monomer and the amount of dimethylaminoethanol added for neutralization are changed to the conditions described in Table 2.
  • a water mixture of V (30% solids) was obtained. Further, as a result of analysis by gas chromatography-mass spectrometry, it was confirmed that it was considered that almost all of the charged polymerizable monomers were polymerized in any of the resins.
  • Evaluation inks 2 to 69 were produced in the same manner as in the case of the above evaluation ink 1 except that the types and amounts of materials were changed to the conditions described in Tables 3 to 5.
  • J734 represents Joncryl 734 (acrylic water-dispersible resin fine particles, manufactured by BASF, 42% solid content, acid value 87 mg KOH / g, Tg 30 ° C.).
  • Evaluation 1 Evaluation of decapability of ink
  • An inkjet printer "Oce Monostream 500" equipped with an IR lamp manufactured by Canon Production Printing Systems, Inc. is prepared, and evaluation inks 1 to 54 (Examples 1 to 54) and 55 to 69 (Comparative Examples 1 to 15) are respectively prepared. It was filled. After filling the ink, a nozzle check pattern was printed (drop volume: 5 pL), and it was confirmed that the ink was correctly discharged from all the nozzles. After that, the ink jet discharge device was made to stand by for a predetermined time, and the nozzle check pattern was printed again. The decapability was evaluated by confirming the presence or absence of the nozzle omission in the nozzle check pattern.
  • the evaluation criteria are as follows, and the ⁇ to ⁇ ⁇ evaluation was made a practical area. :: No nozzles missing even after printing after waiting for 3 hours ⁇ : No nozzles missing after printing for 2 hours, but when waiting after printing for 3 hours, nozzles missing One or more nozzles were generated.: 1: Even if printing was performed after waiting for 1 hour, there was no nozzle missing, but when printing was performed after waiting for 2 hours, one or more nozzle missing occurred. ⁇ : 1 hour When printing after waiting, one or more missing nozzles occurred
  • Viscosity change rate after 6 weeks storage is less than ⁇ 5%
  • Viscosity change rate after 4 weeks storage is less than ⁇ 5%
  • viscosity change rate after 6 weeks storage is less than ⁇ 10%
  • Viscosity change rate after 4 weeks storage was less than ⁇ 10%
  • Viscosity change rate after 6 weeks storage was ⁇ 10% or more
  • Viscosity change rate after 4 weeks storage was ⁇ 10% or more
  • Examples 1-54 are aqueous inkjet ink containing water, a pigment, a water-soluble organic solvent, and a binder resin, wherein the water-soluble organic solvent has at least a surface tension of 30 to 50 mN / m, and The example contains 15 to 50% by weight of a water-soluble organic solvent having a boiling point of 180 to 230 ° C. at 1 atmospheric pressure with respect to the total amount of the aqueous inkjet ink, and the acid value of the binder resin is 5 mg KOH / g to less than 60 mg KOH / g is there.
  • decapability on an inkjet head, ink discharge stability at high speed printing, dryness, filling of 100% solid printed matter, coverage of solid printed matter, water resistance of printed matter, and storage stability are all feasible regions and Result.
  • Examples 1 to 4 are systems in which the type of pigment used was changed, and the difference in drying property on an ink jet printer as an evaluation machine was evaluated. Especially in Example 4, the dryness evaluation was “o”, and the result was better than other colors. It is considered that this is because the carbon black contained in the ink of Example 4 absorbed the IR lamp used in the drying process of the evaluation machine well to construct a suitable dry state. . In the evaluations below, cyan ink was used to evaluate the effects of the combination of the water-soluble organic solvent and the binder resin without being influenced by the pigment.
  • Examples 1 and 5 to 15 are examples in which the binder resin type and the content and the solvent content are the same, and the solvent type is changed. According to these comparisons, a specific water-soluble organic solvent having a boiling point of 210 to 230 ° C. under one atmosphere and having two or more hydroxyl groups was used as in Examples 5, 8, 14 and 15. As a result, the moisture retention of the ink on the ink jet nozzle is secured, resulting in improvement of decapability and ejection stability.
  • Example 12 in which the alkanediol having 4 or more carbon atoms is contained, both the moisture retention on the ink jet head nozzle and the penetration effect on the printing substrate and the drying property are compatible, and the decapability, the drying property, and Good results were obtained in the assessment of filling.
  • Examples 16 and 17 are examples in which the solvent content is changed based on Example 12. According to these embodiments, it is confirmed that the storage stability and decapability of the ink are good by setting the content of the specific water-soluble organic solvent to 15 to 25%.
  • the reason why the decapability is improved is that aggregation of the pigment dispersion does not occur even if the content of the water-soluble organic solvent increases even if the volatilization of water on the ink jet nozzle proceeds while the printing machine is on standby for a long time. Conceivable. From the above results, it can be said that the content of the specific water-soluble organic solvent is more preferably 15 to 25%.
  • Examples 18 to 23 are systems in which the effects of the water-soluble organic solvent used in combination with the specific water-soluble organic solvent were verified.
  • the storage stability is improved in addition to the decapability by setting the ratio of the alkanediol having 4 or more carbon atoms to 10 to 95% with respect to the total amount of the water-soluble organic solvent contained in the ink. It has also been found that, depending on the type and amount of the water-soluble solvent used in combination, the ejection stability, the drying property and the filling can be improved.
  • Examples 24 to 41 are systems in which the acid value of the binder resin, the glass transition point (Tg), and the effect when the resin structure was changed were verified.
  • Examples 24 and 27 are systems using a binder resin having a low acid value or a high glass transition temperature, and it was confirmed that the water resistance is improved.
  • Examples 30 to 41 are systems using a binder resin having a block structure, and all of the decap property, the discharge stability, the drying property, and the filling were evaluated as “o” level, and the improvement of the discharge stability was confirmed. .
  • Examples 35, 36, 40 and 41 are systems containing 12.5% by weight or more of stearyl methacrylate as B block, and although the detailed reason is unknown, the storage stability of the ink is “ ⁇ ”. The result was very good.
  • Examples 42 to 48 are systems in which the molecular weight and the content of the binder resin are changed based on Example 41.
  • Examples 44 to 47 are systems in which the content of the binder resin is changed based on Example 43, and the content of the binder resin is 2.0 to 8.0% by weight.
  • Example 43 and Example 45 it was confirmed that all the evaluation results are particularly preferable as “o” level or higher.
  • Examples 49 to 52 are systems based on Example 43, in which the pigment dispersion is changed from a self-dispersion to a pigment-dispersed resin dispersion.
  • Examples 50 to 52 are systems in which the acid value of the pigment dispersion resin is 100 mg KOH / g or more, and they were at the “ ⁇ ”level in almost all evaluations. Even in the process of volatilization of water on the ink jet nozzle, the dispersed state of the pigment can be suitably maintained, and it is considered that further improvement of the decapability and the ejection stability can be realized.
  • Examples 53 to 54 are systems using an alkanediol having 3 or less carbon atoms based on Example 44.
  • Example 44 while the drying evaluation was “ ⁇ ”, in Examples 53 to 54, the evaluation is “ ⁇ ”, and drying was performed by using an alkanediol having 3 or less carbon atoms. An improvement in sex was confirmed.
  • Example 54 by using a surfactant in combination to control the wettability and spreadability to the printing substrate, the embedding evaluation could be made “o” level.
  • the storage stability of the pigment dispersion is improved by using the dispersion of the pigment dispersion resin as the pigment dispersion, and the decapability and the discharge are better than in Example 5 which also uses 1,3-propanediol. The results were excellent in stability.
  • Comparative Examples 1, 7 to 9 and 13 to 15 are inferior to the examples in any of the evaluations with respect to the examples in which no specific water-soluble organic solvent is used at all, In any of the evaluations, results less than the practicable range are obtained. In particular, it has been confirmed that decapability, discharge stability and storage stability deteriorate when only a low surface tension solvent is used.
  • Comparative Examples 1 to 6 regarding the examples in which the binder resin having an acid value of 5 mgKOH / g or more and less than 60 mgKOH / g is not used, any evaluation result is inferior to that of the examples and Less than satisfactory results are obtained.
  • Comparative Examples 3 to 5 it was confirmed that the decapability, the ejection stability, and the storage stability deteriorate due to the increase in the acid value of the water-soluble resin used for the binder resin.
  • Comparative Examples 10 to 12 are examples in which the content of the specific water-soluble organic solvent is not 15 to 50% by weight with respect to the total amount of the aqueous inkjet ink, and results in less than the practicable region in any of the evaluations.

Abstract

一実施形態は、少なくとも水、顔料、水溶性有機溶剤、バインダー樹脂を含有する水性インクジェットインキであって、前記水溶性有機溶剤が、少なくとも表面張力が30~50mN/mであり、かつ1気圧下における沸点が180~230℃である水溶性有機溶剤を、水性インクジェットインキ全量に対し15~50重量%含み、前記バインダー樹脂の酸価が5mgKOH/g以上60mgKOH/g未満である、水性インクジェットインキに関する。

Description

水性インクジェットインキ及び印刷物の製造方法
 本発明の実施形態は、水性インクジェットインキ、及び前記水性インクジェットインキを用いた印刷物の製造方法に関する。
 デジタル印刷は、オフセット印刷等の従来の有版印刷とは違い、版を必要としない印刷方式であるため、コスト削減及び省スペース化の実現が可能である。中でも、インクジェット記録方式では、非常に微細なノズルからインキ液滴を印刷基材に直接吐出、及び付着させることによって、文字または画像を形成する。この記録方式によれば、使用する装置自身の大きさ及び騒音が小さく、操作性及びカラー化が容易であるという利点が得られる。そのため、デジタル印刷の出力機は、オフィスだけでなく、家庭でも広く用いられている。
 また、インクジェット技術の向上により、産業用途においても、デジタル印刷の出力機の利用が期待されている。実際に、ポリ塩化ビニル、PET等のプラスチック基材に対し、溶剤インキまたはUVインキを印刷する装置が市販されている。しかしながら、近年、環境及び人に対する有害性への配慮及び対応といった点から、溶剤及び単量体に対する使用規制が進められている。そのため、これら規制のある材料を含む溶剤インキ及びUVインキの代わりとして、水性インキの需要が高まっている。
 インクジェット用の水性インキとして、従来から、普通紙または写真光沢紙のような専用紙を印刷対象とした水性インキの開発が進められている(特許文献1、2、及び3)。一方近年では、インクジェット記録方式の用途拡大が期待されており、コート紙、アート紙、微塗工紙、及びキャスト紙等の塗工紙基材、及び、ポリ塩化ビニルシート、PETフィルム、及びPPフィルム等のプラスチック基材への直接印刷のニーズが高まっている。
 しかしながら、水性インキの主溶媒である水は表面張力が高いため、基材自体の表面エネルギーの小さい、上記基材のような難吸収性基材上では濡れ広がりにくく、また、基材中への浸透も起こりにくい。そのため、水性インキを用いて難吸収性基材上に印刷を行った場合、インキの濡れ広がり性が不十分であることに起因する白抜け、並びに、色相の異なる未乾燥のインキの液滴同士が合一することに起因する色境界にじみ及びモットリング(印刷部の濃淡ムラ)が発生しやすく、画質が低下しやすい。
 難吸収性基材に対する画質の向上を目的として、これまでにも様々な検討がなされてきた。例えば特許文献4には、特定範囲の沸点を有するアルキレンポリオール類と、ポリマー粒子とを使用したインキを用いることで、難吸収性基材上でのモットリングが低減し、画質に優れた印刷物が得られることが開示されている。しかしながら、バインダー樹脂としてポリマー粒子を使用すると、インクジェットヘッド中にインキを長期にわたって待機させた際に、インクジェットノズル端面でインキが固化しやすく、優れた吐出安定性の維持が困難であるといった問題があった。また、上記のインキを難吸収基材上に印刷した際、前記基材上に着弾したインキが十分に濡れ広がる前にポリマー粒子が成膜してしまい、印刷部に白抜け等が発生してしまうという問題もあった。
 特許文献5には、特定の構造を有する顔料分散剤、シリコーンオイル、及び有機溶剤を併用したインキによって、難吸収性基材上での印刷画質と吐出安定性とを両立できるとの記載がある。しかしながら、前記特許文献5で開示されているインキには、グリセリンを始めとした高沸点の有機溶剤が使用されており、難吸収性基材等への印刷時、短時間で十分に乾燥させることは難しい。またこの乾燥性不良に起因して、所望の塗膜耐性も得ることが困難であるという問題も存在した。
 更に特許文献6には、バインダー樹脂として、特定の酸価と、重量平均分子量とを有する水溶性アクリル樹脂を使用することにより、塗膜耐性を良化できるとの開示がある。しかしながら、前記特許文献6の実施例にて使用されている樹脂を実際に合成し、前記樹脂を含むインキを用いて、インクジェット1パス印刷方式による印刷実験を実施したところ、印刷後に印刷物を巻き取った際等に、前記印刷物が傷つくことがあることが判明した。このことから、特許文献6記載のインキは、印刷条件によっては、塗膜耐性の面で、実用品質には至っていないと考えられる。
特開2001-354888号公報 特開2004-210996号公報 特開2008-247941号公報 特開2012-251049号公報 特開2013-203910号公報 特開2010-047660号公報
 本発明の実施形態は、上記課題を解決すべくなされたものであって、その目的は、コート紙、アート紙及び微塗工紙等の難吸収性基材を用いても、白抜けのない優れた印刷画質を有し、かつ種々の塗膜耐性に優れる印刷物を得ることができ、更に、インクジェットノズルからの吐出安定性及び印刷時の乾燥性に優れる水性インクジェットインキを提供することにある。また、本発明の別の実施形態の目的は、前記水性インクジェットインキの効果を好適に発現できる印刷物の製造方法を提供することにある。更に、本発明の実施形態の目的は、上記に加え、更に保存安定性にも優れる水性インクジェットインキを提供することにある。
 本発明者らは、上記の課題を解決すべく鋭意研究を重ね、使用する水溶性有機溶剤の表面張力及び沸点で、印刷基材上でのインキの濡れ広がり性と乾燥性を制御しつつ、酸価の低い水溶性のバインダー樹脂を用いることで、実用品質レベルの印刷塗膜耐性を実現できることを見出し、本発明を完成させたものである。
 すなわち本発明の一実施形態は、少なくとも水、顔料、水溶性有機溶剤、及び、バインダー樹脂を含有する水性インクジェットインキであって、
 前記水溶性有機溶剤は、表面張力が30~50mN/mであり、かつ1気圧下における沸点が180~230℃である水溶性有機溶剤を含み、
 前記表面張力が30~50mN/mであり、かつ1気圧下における沸点が180~230℃である水溶性有機溶剤の含有量が、水性インクジェットインキ全量に対し15~50重量%であり、
 前記バインダー樹脂の酸価が5mgKOH/g以上60mgKOH/g未満である、水性インクジェットインキに関する。
 また本発明の一実施形態は、前記水溶性有機溶剤が、炭素数4以上であるアルカンジオールを含む、上記水性インクジェットインキに関する。
 また本発明の一実施形態は、前記炭素数4以上であるアルカンジオールの含有量が、前記水溶性有機溶剤全量に対し10~95重量%である、上記いずれかの水性インクジェットインキに関する。
 また本発明の一実施形態は、前記水溶性有機溶剤が、炭素数3以下であるアルカンジオールを含む、上記いずれかの水性インクジェットインキに関する。
 また本発明の一実施形態は、前記バインダー樹脂が、少なくとも、カルボキシル基を有する単量体に由来する構造単位と、アルキル基を有する単量体に由来する構造単位とを有する共重合体である、上記いずれかの水性インクジェットインキに関する。
 また本発明の一実施形態は、前記バインダー樹脂が、少なくとも(メタ)アクリル樹脂、及び/または、スチレン(メタ)アクリル系共重合体を含む、上記いずれかの水性インクジェットインキに関する。
 また本発明の一実施形態は、前記バインダー樹脂の重量平均分子量(Mw)が、5,000~20,000である、上記いずれかの水性インクジェットインキに関する。
 また本発明の一実施形態は、前記バインダー樹脂の含有量が、水性インクジェットインキ全量に対して2~10重量%である、上記いずれかの水性インクジェットインキに関する。
 また本発明の一実施形態は、25℃における表面張力が20~35mN/mであり、かつ、25℃における粘度が1~20mPa・sである、上記いずれかの水性インクジェットインキに関する。
 また本発明の一実施形態は、上記いずれかのインクジェットインキを製造する方法であり、少なくとも顔料及び水を含む顔料分散液と、バインダー樹脂と、水溶性有機溶剤とを混合撹拌する工程を含む、製造方法に関する。
 また本発明の一実施形態は、30m/分以上の速度で搬送される基材上に、上記いずれかの水性インクジェットインキを、ラインパスタイプのインクジェット印刷方式により付与する工程と、前記基材に熱エネルギーを加え、前記水性インクジェットインキを乾燥させる工程とを含む、水性インクジェットインキ印刷物の製造方法に関する。
 また本発明の一実施形態は、前記水性インクジェットインキを乾燥させる方法が、赤外線照射によるものである、上記水性インクジェットインキ印刷物の製造方法に関する。
 また本発明の一実施形態は、上記水性インクジェットインキを、基材に印刷してなる印刷物に関する。
 本願の開示は、2017年6月30日に出願された特願2017-129813号に記載の主題と関連しており、その全ての開示内容は引用によりここに援用される。
 本発明の実施形態により、コート紙、アート紙、微塗工紙等の難吸収性基材を用いても、白抜けのない優れた印刷画質を有し、かつ種々の塗膜耐性に優れる印刷物を得ることができ、更に、インクジェットノズルからの吐出安定性及び印刷時の乾燥性に優れる水性インクジェットインキの提供が可能となった。また、本発明の別の実施形態により、前記水性インクジェットインキの効果を好適に発現できる印刷物の製造方法の提供が可能となった。更に、本発明の実施形態により、上記に加え、更に保存安定性にも優れる水性インクジェットインキの提供が可能となった。
 以下に、好ましい実施の形態を挙げて、本発明の実施形態(以下、「本実施形態」ともいう)である水性インクジェットインキ(以下、単に「水性インキ」または「インキ」とも記載する)及び印刷物の製造方法について説明する。
<水性インクジェットインキ>
 上記でも説明したように、コート紙、アート紙、微塗工紙等の難吸収性基材は、基材自体の表面エネルギーが小さく、水性インキを十分に濡れ広がらせることは容易ではない。濡れ広がり性が不十分であると、ベタ印刷部等におけるインキの埋まりもまた不十分となり、白抜け等の画像欠陥が発生する。加えて、上質紙等の易吸収性基材に印刷したときと比べ、難吸収性基材ではインキの浸透等が起きにくいため、乾燥性が悪くなる。その結果、基材上に長期にわたって残存したインキ液滴同士が合一し、色境界にじみ及び/またはモットリングが発生する。以上のように、難吸収性基材に印刷する際は、インキの濡れ広がり性及び乾燥性を十分に確保する必要がある。
 特に、水性インキの主成分である水は、他の有機溶剤と比べて極めて表面張力が高く、濡れ広がり性に悪影響を及ぼす。上記問題点を補うべく、一般に水性インキでは表面張力の低い水溶性有機溶剤が併用される。表面張力の低い水溶性有機溶剤は、難吸収性基材上で濡れ広がり性を向上できるとともに、難吸収性基材内部への浸透を促進させることができることから、難吸収性基材上であっても白抜け及びモットリングを抑え、かつ乾燥性に優れた印刷物を得ることが可能となる。
 一方、表面張力の低い水溶性有機溶剤は、バインダー樹脂と併用したときに、インキ特性に悪影響を及ぼす恐れがある。水性インキでは、印刷物に塗膜耐性を付与するべく、バインダー樹脂を併用することが一般的であり、重量平均分子量が大きいバインダー樹脂ほど、印刷物の塗膜耐性に優れることが知られている。また、水性インキで使用されるバインダー樹脂には、大別して水分散性樹脂微粒子と水溶性樹脂の2種類があり、水性インキに要求される特性に応じて、いずれか、または、両方を組み合わせて用いる。
 ここで、表面張力の低い水溶性有機溶剤は、バインダー樹脂との親和性が高い。バインダー樹脂として水分散性樹脂微粒子を用いる場合、表面張力の低い水溶性有機溶剤が造膜助剤として働き、前記水分散性樹脂微粒子が溶解しやすい、という問題が発生する。特に、インクジェットノズル端面等の気液界面では、沸点の低い水が優先的に揮発しやすく、表面張力の低い水溶性有機溶剤が濃縮されることで、水分散性樹脂微粒子の溶解が促進される。その後、更に乾燥が進み、表面張力の低い水溶性有機溶剤が揮発すると、前記水溶性有機溶剤に溶解していた水分散性樹脂微粒子が析出し、皮膜化し、インクジェットヘッドノズルを閉塞する、または析出物となることで、吐出安定性が著しく損なわれてしまう。また、難吸収基材上でインキが乾燥する過程において、十分に基材上で濡れ広がる前に成膜が起きることで、印刷物に白抜けが発生しやすくなる。
 またバインダー樹脂が水溶性樹脂である場合、表面張力の低い水溶性有機溶剤に対しても一部が溶解すると考えられる。その結果、やはり気液界面において、水及び表面張力の低い水溶性有機溶剤の存在比率が、揮発とともに変化する過程で、水溶性樹脂の析出及び溶解度が飽和に近づくことに伴う増粘が発生し、吐出不良または吐出遅れ等の、吐出安定性の悪化に繋がる。更に、難吸収性基材上でインキが乾燥する過程において、インキが十分に濡れ広がる前に増粘することで流動性を失い、白抜けが発生する恐れもある。
 上記現状に対し、本実施形態では、水溶性有機溶剤として、表面張力が30~50mN/mであり、かつ1気圧下における沸点が180~230℃である水溶性有機溶剤(以下、単に「特定水溶性有機溶剤」ともいう)を、水性インクジェットインキ全量に対し15~50重量%含むことを特徴とする。30~50mN/mという表面張力範囲は、水溶性有機溶剤の中ではやや高く、バインダー樹脂との過剰な親和を防止している。
 一方で特定水溶性有機溶剤を用いた水性インキは、上記で説明した、表面張力の低い水溶性有機溶剤を用いた水性インキに比べると、難吸収性基材等における、白抜け、モットリング、及び乾燥性の改善には不十分となる。前記課題に対し、本発明者らが鋭意検討を重ねた結果、併用するバインダー樹脂の酸価を、5mgKOH/g以上60mgKOH/g未満とすることで、前記課題が好適に解決できることを見出した。詳細な理由は不明であるが、前記酸価を有するバインダー樹脂が、親水性ユニットである酸基と、疎水性ユニットである樹脂骨格とからなる界面活性剤として機能すると考えられる。その結果、難吸収性基材表面に着弾した水性インキの液滴がよく濡れ広がるとともに、バインダー樹脂が液滴表面に配向することで、液滴同士の合一が抑制される。そのため、吐出安定性を好適に維持したまま、難吸収性基材上であっても白抜け及びモットリングを抑え、かつ乾燥性に優れた印刷物を得ることが可能となると考えられる。
 上記のように、吐出安定性、印刷物の画質、乾燥性、及び塗膜耐性を両立したインキを得るためには、特定水溶性有機溶剤を選択し、かつ好適な酸価を有するバインダー樹脂との併用により、インキ性能をコントロールすることが不可欠である。なお、上記のメカニズムは推論であり、何ら本発明を限定するものではない。
 続いて以下に、本実施形態の水性インキを構成する各成分について述べる。
(水溶性有機溶剤)
 本実施形態で用いられる水溶性有機溶剤は、上記の通り、難浸透性基材を始めとした基材に対する濡れ広がり性、インキ乾燥性の向上、及びインクジェットノズルからの吐出性の確保等の観点から選択される。
 上記の通り、バインダー樹脂との過剰な親和を防止するとともに、比較的優れた濡れ広がり性及び難吸収性基材内部への浸透性を有するために、難浸透性基材上であっても、ドット同士のにじみを抑制しモットリングの少ない印刷物が得られやすいという観点から、本実施形態で用いられる有機溶剤として、表面張力が30~50mN/mである水溶性有機溶剤を含む。
 なお本発実施形態における表面張力とは、25℃の環境下において、Wilhelmy法(プレート法、垂直板法)により測定された静的表面張力を指す。本実施形態に用いられる有機溶剤の表面張力は、難吸収性基材に対する濡れ広がり性及び前記基材内部への浸透性に優れる観点から、30~40mN/mであることがより好ましく、30~36mN/mであることが更に好ましく、30~32mN/mであることが最も好ましい。
 また、バインダー樹脂と併用した際に、好適な印刷画質、乾燥性、及び吐出安定性を有する水性インキが得られる点から、上記表面張力が30~50mN/mである水溶性有機溶剤の、1気圧下における沸点は180~230℃であり、好ましくは180~220℃であり、更に好ましくは190~210℃である。
 一方別の形態として、1気圧下における沸点が210~230℃である特定水溶性有機溶剤を含むインキは、インクジェットノズルでの保湿性を確保することができ、吐出安定性に優れたインキとすることができる。
 なお、本実施形態における沸点は、例えば熱重量・示差熱分析(TG-DTA)等の熱分析装置を用いて測定することができる。
 本実施形態のインキでは、表面張力が30mN/m以上50mN/m以下であり、かつ1気圧下における沸点が180℃以上230℃以下である水溶性有機溶剤を、単独で、もしくは、複数組み合わせて使用することができる。具体的には、エチレングリコール、1,2-プロパンジオール、1,3-プロパンジオール、1,2-ブタンジオール、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、2-メチル-1,3-プロパンジオール、3-メチル-1,3-ブタンジオール、2,2-ジメチル-1,3-プロパンジオール、ジプロピレングリコール等のポリオール系溶剤;
 ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノベンジルエーテル等のエチレングリコールモノエーテル系溶剤;
 ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート等のエチレングリコールモノエーテルアセテート系溶剤;
 N,N-ジメチル-β-メトキシプロピオンアミド、N-メチルピロリドン、γ-ブチロラクトン等の含窒素溶剤;等が挙げられる。
 また、エチレングリコールモノエーテル系溶剤として、ジエチレングリコールモノプロピルエーテル、ジエチレングリコールモノイソプロピルエーテル等を挙げることもできる。
 上記具体例の中でも、含窒素溶剤以外の水溶性有機溶剤を使用することが好ましく、ポリオール系溶剤を使用することがより好ましい。
 上記具体例の中でも、本実施形態では、炭素数が4以上であるアルカンジオールである、1,2-ブタンジオール、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、2-メチル-1,3-プロパンジオール、3-メチル-1,3-ブタンジオール、及び2,2-ジメチル-1,3-プロパンジオールから選択される1種以上の水溶性有機溶剤を使用することが好ましく、その中でも特に、直鎖アルカンジオールである、1,2-ブタンジオール、1,3-ブタンジオール、及び1,4-ブタンジオールから選択される1種以上の水溶性有機溶剤を使用することが極めて好ましく、1,2-アルカンジオールである、1,2-ブタンジオールを使用することが最も好ましい。炭素数が4以上のアルカンジオールは、1分子中に、親水性ユニットであるヒドロキシル基と疎水性ユニットであるアルキル基とを有し、水に対する親和性が高い一方で、バインダー樹脂と同様に、インキの表面張力を好適な範囲まで低下させることができると考えられる。そのため、インキの濡れ広がり性を向上させ、印刷画質に優れた印刷物を得ることが容易になる。前記現象は、特に、ヒドロキシル基が近接して存在する1,2-アルカンジオールにおいて、顕著に発現すると考えられる。更に詳細は不明であるが、1,2-ブタンジオールを用いたインキは、保存安定性にも優れたものとなる。
 また別の形態として、表面張力が30mN/m以上50mN/m以下であり、かつ1気圧下における沸点が180℃以上230℃以下である水溶性有機溶剤として、炭素数が3以下であるアルカンジオールである、エチレングリコール、1,2-プロパンジオール、及び1,3-プロパンジオールから選択される1種以上の水溶性有機溶剤を選択することも好適である。前記炭素数が3以下であるアルカンジオールは、特定水溶性有機溶剤の中でも沸点が低く、前記炭素数が3以下であるアルカンジオールを用いたインキは乾燥性に特段に優れたものとなる。なお後述するように、前記炭素数が3以下であるアルカンジオールは表面張力が35~50mN/mと比較的高いことから、基材の種類によらず、印刷画質にも優れたインキとする観点から、界面活性剤と組み合わせて使用することが好ましい。
 更に別の形態として、上記で説明した、1気圧下における沸点が210~230℃である特定水溶性有機溶剤を選択する場合、上記例示した化合物の中でも、水酸基を2個以上有するものを用いることで、吐出安定性及び保存安定性に優れたインキとすることができる。具体的には、1,3-プロパンジオール、1,4-ブタンジオール、2-メチル-1,3-プロパンジオール、2,2-ジメチル-1,3-プロパンジオール、及びジプロピレングリコールから選択される1種以上の水溶性有機溶剤を選択することが好適である。
 なお、水性インキの印刷画質、吐出安定性、乾燥性、及び保存安定性を調整するために、上記炭素数が4以上であるアルカンジオール、上記炭素数が3以下であるアルカンジオール、及び、上記の1気圧下における沸点が210~230℃である特定水溶性有機溶剤のうち水酸基を2個以上有するもの、から選択される水溶性有機溶剤のうち、2種類以上を併用してもよい。
 また本実施形態の水性インキには、先に例示した特定水溶性有機溶剤以外の水溶性有機溶剤を、単独もしくは複数併用することが可能である。但し、所望とする効果が低減しない程度に、その含有量を調整することが好ましい。
 特定水溶性有機溶剤以外の水溶性有機溶剤の具体例として、1,2-ペンタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,2-ヘキサンジオール、1,6-ヘキサンジオール、3-メチル-1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、グリセリン等のポリオール系溶剤;
 2-プロパノール、1-ブタノール、2-ブタノール、3-メトキシ-1-ブタノール、3-メトキシ-3-メチルブタノール等の1価アルコール系溶剤;
 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ブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノプロピルエーテル、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、トリプロピレングリコールモノエチルエーテル、トリプロピレングリコールモノプロピルエーテル、トリプロピレングリコールモノブチルエーテル等のプロピレングリコールモノエーテル系溶剤;
 プロピレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、トリプロピレングリコールジメチルエーテル等のプロピレングリコールジエーテル系溶剤;
 エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコール-2-エチルヘキシルエーテル、ジエチレングリコールモノプロピルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノペンチルエーテル、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、トリエチレングリコールモノプロピルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテル等のエチレングリコールモノエーテル系溶剤;
 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メチルブチルエーテル、トリエチレングリコールメチルエチルエーテル、トリエチレングリコールメチルブチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、トリエチレングリコールジエチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、テトラエチレングリコールジエチルエーテル、テトラエチレングリコールメチルエチルエーテル、テトラエチレングリコールメチルブチルエーテル等のエチレングリコールジエーテル系溶剤;
 2-ピロリドン、N-メチルオキサゾリジノン、ε-カプロラクトン等の含窒素溶剤;等が挙げられる。但し、これらに限定されるものではない。
 また上記特定水溶性有機溶剤の場合と同様の理由により、前記特定水溶性有機溶剤以外の水溶性有機溶剤に関しても、炭素数が4以上であるアルカンジオールを含むことが好ましい。上記例示した化合物のうち、炭素数が4以上であるアルカンジオールとして、1,2-ペンタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,2-ヘキサンジオール、1,6-ヘキサンジオール、3-メチル-1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール等を挙げることができる。
 本実施形態では、上記説明した特定水溶性有機溶剤、及び、前記特定水溶性有機溶剤以外の水溶性有機溶剤の中でも、HLB(Hydrophile-Lipophile Balance)値が8以下であるものを使用することが好ましい。HLB値が8以下である水溶性有機溶剤を使用することで、保存安定性及び吐出安定性が特に優れる水性インキとすることができる。特定水溶性有機溶剤のうち、HLB値が8以下であるものとして、1,2-ブタンジオール、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、2-メチル-1,3-プロパンジオール、3-メチル-1,3-ブタンジオール、及び2,2-ジメチル-1,3-プロパンジオール等が挙げられる。
 なお、HLB値の算出方法にはグリフィン法、デイビス法、川上法等種々の方法があるが、本実施形態ではグリフィン法を用いてHLB値の算出を行う。グリフィン法とは、対象の材料の分子量を用いて、下記式(1)によってHLB値を算出する方法である。なお、HLB値は小さいほど材料の疎水性が高く、大きいほど材料の親水性が高い。
式(1):
 
 HLB値=20×(親水性部分の分子量の総和)÷(材料の分子量)
 
 本実施形態の水性インキにおいて、特定水溶性有機溶剤の含有量は、水性インキ全量に対して、15~50重量%である。上記含有量は、好ましくは15~40重量%以下であり、更に好ましくは15~30重量%であり、最も好ましくは20~30重量%である。上記水溶性有機溶剤の含有量を15重量%以上にした場合、インクジェットヘッド上での保湿性を付与しつつ、基材上でのインキの浸透力と乾燥性のバランスをとることが可能となるため、吐出安定性を確保しながら、高速印刷においても良好な印刷画質を実現することが可能となる。また、上記含有量を50重量%以下にした場合、インキ粘度を好適な範囲に収めることができ、良好な吐出安定性を得ることが容易となる。更に詳細は不明であるが、含有量を15~40重量%とすることで、インキの保存安定性も良化する。
 また、特定水溶性有機溶剤は、特定水溶性有機溶剤以外の水溶性有機溶剤と併用してもよい。インキ中に含まれる水溶性有機溶剤全量に対する、前記特定水溶性有機溶剤の配合量は、50~100重量%であることが好ましく、60~100重量%であることがより好ましく、70~100重量%であることが特に好ましい。特定水溶性有機溶剤の配合量が上記範囲内であれば、上記で説明した、特定水溶性有機溶剤の効果を好適に発現させることが可能となる。
 加えて、上記で説明した効果を特に好適に発現させ、吐出安定性及び保存安定性に優れるインキを得る観点から、炭素数が4以上であるアルカンジオールの含有量は、水溶性有機溶剤全量に対して10~95重量%であることが好ましく、30~90重量%であることがより好ましく、50~85重量%であることが特に好ましい。なお、上記算出に用いる、「炭素数が4以上であるアルカンジオールの含有量」とは、特定水溶性有機溶剤に含まれる、炭素数が4以上であるアルカンジオールの含有量と、特定水溶性有機溶剤以外の水溶性有機溶剤に含まれる、炭素数が4以上であるアルカンジオールの含有量との合計量を意味する。
(バインダー樹脂)
 上記にも記載した通り、本実施形態の水性インクジェットインキはバインダー樹脂を含む。また、インクジェットインキに使用されるバインダー樹脂として、水分散性樹脂微粒子(以下、単に「樹脂微粒子」ともいう)と水溶性樹脂とが知られており、本実施形態の水性インキではどちらかを選択して用いてもよいし、両者を併用してもよい。
(水分散性樹脂微粒子)
 一般に水分散性樹脂微粒子は、水溶性樹脂よりも分子量が大きく、また分散状態でインキ中に存在するため、配合量も水溶性樹脂の場合に比べ増やすことができる。そのため、印刷物の塗膜耐性を高めるのに適している。
 但し、バインダー樹脂として水分散性樹脂微粒子を使用した場合、前記水分散性樹脂微粒子の最低造膜温度(MFT)を考慮する必要がある。MFTの低い水分散性樹脂微粒子を使用した場合、併用する水溶性有機溶剤によっては、水分散性樹脂微粒子のMFTが更に低下する。そのため、室温であっても水分散性樹脂微粒子が融着及び/または凝集を起こし、インクジェットノズルの目詰まりが発生し易くなる。上記不具合を回避するために、水分散性樹脂微粒子を構成する単量体の成分及び配合量を調整することにより、前記水分散性樹脂微粒子のMFTを60℃以上にすることが好ましい。なおMFTは、例えば、テスター産業社製のMFTテスターによって測定することができる。
(水溶性樹脂)
 一方、水溶性樹脂は、水分散性樹脂微粒子とは異なり、樹脂自身が溶解性を有する。そのため、上記でも説明したように、バインダー樹脂として水溶性樹脂を含むインキは、表面張力の低い水溶性有機溶剤を併用した場合、または、気液界面においてインキから水が揮発した場合であっても、樹脂成分が即座に析出し皮膜化することはない。したがって、インクジェットヘッドノズルでの目詰まりが起きにくく、優れた吐出安定性を得ることが容易である。これらの点から本実施形態では、バインダー樹脂として水溶性樹脂を使用することが好ましい。
 なお本実施形態における「水溶性樹脂」には、「ハイドロゾル」と呼ばれる形態も含まれるものとする。ハイドロゾルとは、構造中に存在する酸性及び/または塩基性の官能基が中和された状態で、樹脂が水性媒体中に存在する材料であり、粒子性を有する一方で、その表面の少なくとも一部が膨潤及び溶解しているという特徴を有している。
 ハイドロゾルは、例えば、溶液重合法等に従い、有機溶媒中で樹脂を合成した後、アミン等で樹脂を中和し、次いで、中和した樹脂を水性媒体に添加し、分散処理することで得られる。別法として、アミン等を含む水性媒体中に、上記樹脂の溶液を添加し、中和、及び分散処理を同時に行うことで得ることもできる。
 本実施形態において、バインダー樹脂が、水溶性樹脂か、水分散性樹脂微粒子かを確認する方法として、以下に示すローディングインデックス値を測定し、確認する方法が挙げられる。
 本明細書において「ローディングインデックス値」とは、試料であるバインダー樹脂の水溶液にレーザー光を照射した時の散乱光総量から算出される値を意味する。本実施形態の水溶性樹脂の場合、その少なくとも一部が水に溶解、または膨潤するため、液中における樹脂表面での散乱が弱くなると考えられる。このような観点から、ローディングインデックス値によって、水に対する樹脂の溶解性を判断することができる。通常、上記値が10以下であるバインダー樹脂は、その少なくとも一部が水に溶解していると考えられ、本実施形態の前記バインダー樹脂として好適に用いられる。
 ローディングインデックス値は、例えば、動的光散乱式粒子分布測定装置である、マイクロトラック・ベル社製のUPA-EX150を用いて、以下方法によって確認することができる。まず、25℃の環境下において、水を分散媒として、セットゼロ(バックグラウンド測定)を実施する。次に、上記装置のサンプルセル内に、固形分濃度が10重量%となるように調整した、バインダー樹脂の水溶液を投入する。水溶液の液面が静かになった後、サンプルローディングを実行して、表示されるローディングインデックス値を確認する。
 本実施形態の水性インキに用いるバインダー樹脂は、カルボキシル基を有する構造単位と、アルキル基を有する構造単位とを有する共重合体であることが好ましい。上記でも説明した通り、親水性ユニットであるカルボキシル基と、疎水性ユニットであるアルキル基とからなる界面活性剤として働き、難吸収性基材であっても、印刷画質及び乾燥性に優れた印刷物が得られるためである。
 前記構成を有するバインダー樹脂を得る方法として、例えば、カルボキシル基を有する単量体と、アルキル基を有する単量体とを用いて、前記バインダー樹脂を合成する方法、または、アルキル基を有する樹脂に対し、カルボキシル基を有する単量体、及び/または、カルボキシル基を有する構造単位を含む樹脂をグラフトさせる方法が挙げられ、いずれの方法を選択してもよい。
 前記カルボキシル基を有する単量体として、バインダー樹脂が(メタ)アクリル構造を有する場合は、(メタ)アクリル酸、クロトン酸、アンゲリカ酸、カルボキシメチル(メタ)アクリレート、カルボキシエチル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリロイルオキシエチルコハク酸、(メタ)アクリロイルオキシエチルフタル酸、(メタ)アクリロイルオキシエチルヘキサヒドロフタル酸等を;
 バインダー樹脂がウレタン樹脂である場合は、2,2-ジメチロールプロピオン酸、2,2-ジメチロールブタン酸、2,2-ジメチロール酪酸、2,2-ジメチロール吉草酸等を;
 バインダー樹脂がスチレン構造を有する場合は、カルボキシスチレン等を;それぞれ挙げることができる。上記化合物は1種のみ用いてもよいし、2種以上併用してもよい。なお本明細書において、「(メタ)アクリル」は、「アクリル」及び「メタクリル」から選択される少なくとも1種を表し、「(メタ)アクリロイル」は、「アクリロイル」及び「メタクリロイル」から選択される少なくとも1種を表す。
 また、上記アルキル基とは、具体的には炭素数8~36のアルキル基を表し、好ましくは10~30のアルキル基、更に好ましくは12~26のアルキル基、特に好ましくは18~24のアルキル基を表す。前記炭素数のアルキル基を有する構造単位を含むバインダー樹脂は、上記界面活性剤としての機能が好適に発現し、印刷画質が特段に優れた印刷物を得ることができるとともに、インキ中で安定的に存在できるため、好適に選択される。
 なお上記アルキル基は、直鎖構造、分岐構造、または環状構造のいずれであってもよいが、直鎖構造がより好ましい。直鎖アルキル基の例として、オクチル基(C8)、ノニル基(C9)、デシル基(C10)、ラウリル基(C12)、ミリスチル基(C14)、セチル基(C16)、ステアリル基(C18)、アラキル基(C20)、ベヘニル基(C22)、リグノセリル基(C24)、セロトイル基(C26)、モンタニル基(C28)、メリッシル基(C30)、ドトリアコンタノイル基(C32)、テトラトリアコンタノイル基(C34)、ヘキサトリアコンタノイル基(C36)等が挙げられる。
 更に、上記アルキル基を有する樹脂としては、(メタ)アクリル樹脂、スチレン-(メタ)アクリル樹脂、ウレタン樹脂、スチレンブタジエン樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリオレフィン樹脂等が挙げられる。前記樹脂に対して、例えば、上記例示したカルボキシル基を有する単量体、及び/または、カルボキシル基を有する構造単位を含む樹脂を、従来公知の方法でグラフトさせることができる。
 本実施形態において、バインダー樹脂は、上記の通り、水溶性樹脂であることが好ましい。したがって、前記構成を有する樹脂を用いる場合、前記樹脂中に存在するカルボキシル基を、塩基性化合物により中和し、水溶化することが好ましい。前記塩基性化合物として、例えば、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、ジメチルアミノエタノール、2-アミノ-2-メチルプロパノール、等のアルカノールアミン;アンモニア;水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどのアルカリ金属の水酸化物を用いることができる。中でも、有機化合物であるバインダー樹脂との相溶性の点から、上記に例示したアルカノールアミンまたはアンモニアが好適に用いられる。
 本実施形態において、バインダー樹脂の種類としては、(メタ)アクリル樹脂、スチレン-(メタ)アクリル樹脂、ウレタン樹脂、スチレンブタジエン樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリオレフィン樹脂等が挙げられる。中でも、インキの保存安定性、印刷物の塗膜耐性向上、豊富な材料選択性についても考慮すると、(メタ)アクリル樹脂及び/またはスチレン-(メタ)アクリル樹脂が好ましく使用され、スチレン-(メタ)アクリル樹脂が特に好ましく選択される。なお特に限定するものではないが、バインダー樹脂としてスチレン-(メタ)アクリル樹脂を用いる場合、スチレン系構造単位:カルボキシル基を有する構造単位:アルキル基を有する構造単位:その他の構造単位の配合比(重量比)は、0~35:0.5~15:0.5~50:0~99の範囲とする(ただし、合計量を100とする)ことが好ましく、3~20:1~10:1~25:45~95の範囲とすることがより好ましい。
 また本実施形態では、バインダー樹脂として、公知の合成方法により合成したものを用いてもよいし、市販品を用いてもよい。その構成についても特に制限はなく、例えば、ランダム構造、ブロック構造、櫛形構造、星型構造等の構造を有する樹脂を任意に用いることができる。中でも本実施形態の場合は、親水性ユニットとなる部位と疎水性ユニットとなる部位とを分子内で明確に区別できるような構成にすることで、上記で説明した界面活性剤としての機能が好適に発現するとともに、気液界面での増粘が起きにくく吐出安定性を向上させることができる。更には詳細な理由は不明であるが、白抜け抑制と乾燥性とを両立したインキにできる観点から、ブロック構造、または櫛形構造を有していることが好ましく、ブロック構造を有していることが特に好ましい。
 本実施形態において、バインダー樹脂の重量平均分子量(Mw)は、5,000~25,000であることが好ましく、7,500~23,000であることがより好ましく、10,000~20,000であることが特に好ましい。重量平均分子量を5,000以上に調整した場合、印刷物において良好な塗膜耐性を得ることが容易となる。また、重量平均分子量を25,000以下に調整した場合、インクジェットヘッドからの吐出安定性を良好な状態にすることが容易である。
 また、バインダー樹脂として水溶性樹脂を使用する場合、その分子量分布幅が小さいことが好ましい。分子量分布幅が大きいと、吐出安定性及び印刷画質に悪影響を与える可能性がある高分子量成分及び低分子量成分の割合が多くなる。そのため、例えば、高分子量成分に起因したインキの吐出不良又は吐出遅れ、及び白抜けが発生するか、あるいは、低分子量成分に起因した塗膜耐性の悪化が発生しやすくなる。したがって、分子量分布幅が小さい水溶性樹脂を使用することで、印刷品質の低下を抑制することができる。
 本実施形態において、バインダー樹脂として、数平均分子量(Mn)に対する重量平均分子量(Mw)の比(Mw/Mn)で表される分子量分布幅が1.0~2.5であるものを使用することが好ましい。また上記バインダー樹脂の分子量分布幅は1.0~2.0であることが特に好ましい。バインダー樹脂の分子量分布幅を上記範囲内に調整した場合、印刷初期を含めた吐出安定性の向上が容易である。また、印刷物において優れた画質及び優れた塗膜耐性を得ることが容易である。
 これは、Mw/Mnで表される分子量分布幅が小さいバインダー樹脂ほど、高分子量体及び低分子量体の量が少なくなることに起因する。すなわち、分子量分布幅が小さく、高分子量体の少ない水溶性樹脂を用いることで、気液界面におけるインキの増粘が抑えられやすいためと考えられる。このように、分子量分布幅が上記範囲内のバインダー樹脂を使用することで、吐出遅れの発生を抑制し、吐出安定性を更に高めることが可能となる。また、印刷時は、溶媒が揮発する過程でもインキが流動性を保持し、濡れ広がり性を向上させ均一なドットを形成することが可能となり、白抜け等のない印刷画質に優れた印刷物を得ることが可能となる。更に、バインダー樹脂として、好適な範囲の分子量分布幅を有する、すなわち低分子量体の少ないものを用いることで、十分な塗膜耐性を有する印刷物を得ることが可能となる。
 なお、バインダー樹脂の重量平均分子量及び数平均分子量は、常法によって測定することができる。例えば、重量平均分子量は、TSKgelカラム(東ソー社製)を用い、RI検出器を装備したGPC(東ソー社製、HLC-8120GPC)で、展開溶媒にTHFを用いて測定したポリスチレン換算の測定値である。
 本実施形態において、バインダー樹脂の酸価は、5mgKOH/g以上60mgKOH/g未満であり、5~50mgKOH/gであることが好ましく、5~40mgKOH/gであることがより好ましく、5~35mgKOH/gであることが更に好ましい。上記酸価が5mgKOH/g以上である場合、気液界面が固化してしまった後でも、再度溶解させることが可能となり、インクジェットノズル上での目詰まりを抑制し、吐出安定性が向上することが容易となる。また、上記酸価が60mgKOH/g未満である場合、耐水性等の種々の塗膜耐性に優れた印刷物を得ることが容易となり、また、インキの保存安定性が良化する点で好ましい。更に、本発明者らは、酸価が5mgKOH/g以上60mgKOH/g未満の水溶性樹脂を使用した場合、印刷初期における吐出安定性が特に良好となることを見出した。詳細な理由は不明であるが、バインダー樹脂中の酸基を介して、上記水溶性有機溶剤が水素結合を形成し、インキの粘弾性が好適な状態になるためと考えられる。
 なお本明細書において、「酸価」とは、1gの試料中に含まれる酸性成分を中和するのに必要な水酸化カリウムのミリグラム数(mgKOH/g)を意味する。本実施形態において、バインダー樹脂の酸価は、前記樹脂を構成する単量体の構成から算出してもよいし、実験的に測定してもよい。実験的に測定する方法を例示すると、京都電子工業社製の電位差自動滴定装置AT-710Sを用い、水酸化カリウムのエタノール溶液(0.1mol/L)で試料溶液を滴定する。滴定終了後、終点到達までに添加した前記エタノール溶液の量から、酸価を算出する。
 本実施形態では、バインダー樹脂のガラス転移点温度(Tg)を高くすることで、種々の塗膜耐性をより向上させることが可能である。具体的には、30~110℃の範囲とすることが好ましく、より好ましくは50~100℃の範囲である。ガラス転移点温度が30℃以上であると、耐水性を始めとした種々の塗膜耐性に優れたインキにしやすく、実用においても印刷物からの印刷の剥がれを抑制することができる。また、ガラス転移点温度が110℃以下であると、印刷物を折り曲げた際の印刷面のワレ及びヒビの発生を抑制できる。
 なお、本実施形態において、ガラス転移温度は、下記式(2)によって求めることができる。
 式(2):
 
   1/Tg = Σ(Wn/Tgn)
 
 上記式(2)において、Tgは、重合体または各ブロックのガラス転移温度(K)を表し、Wnは、前記重合体または各ブロックを構成する各構造単位の質量分率を表し、Tgnは、前記各構造単位のホモポリマーのガラス転移温度(K)を表す。前記Tgnは、例えば、J.Brandrupら編、「ポリマーハンドブック(第4版)」(Wiley社、1998年)記載の値を使用できる。
 バインダー樹脂の含有量は、インキ全量に対して、2.0重量%以上が好ましく、2.5重量%以上がより好ましく、3.0重量%以上が特に好ましい。一方、上記含有量は、10重量%以下が好ましく、8.0重量%以下が好ましく、6.0重量%以下が特に好ましい。バインダー樹脂の添加量が2.0重量%以上の場合、界面活性剤としての機能が十分に発現するため、印刷画質及び乾燥性に優れたインキが得られる。更に、塗膜耐性にも優れたインキとなる。また、バインダー樹脂の添加量が10重量%以下の場合、インキ粘度を好適な範囲内に調整することが容易であり、また吐出安定性及び塗膜耐性に優れたインキとすることが容易である。
(顔料分散液)
 本実施形態の水性インキは、顔料を配合するときに顔料分散液を用いることが好ましい。「顔料分散液」とは、少なくとも顔料と水性媒体とを含み、前記水性媒体中に前記顔料が安定的に分散されている混合液を意味する。また「水性媒体」とは、少なくとも水を含む液体からなる媒体を意味し、「安定的に分散されている」とは、経時によっても顔料が凝集等を起こすことなく、均一に存在している状態を意味する。具体的には、顔料分散液を50℃の恒温機に1週間保存し、保存前後で体積平均粒子径(D50)を測定したとき、前記体積平均粒子径の変化率の絶対値が20%以下であれば、当該顔料分散液は、水性媒体中に顔料が安定的に分散されていると判断する。なお上記体積平均粒子径は、マイクロトラック・ベル社製のナノトラックUPA-EX150を用い、必要に応じて試料を水で希釈して測定した、メディアン径である。
 本実施形態において、顔料分散液を製造する方法として、(1)顔料分散剤を使用することなく、表面に官能基を付与した顔料(自己分散顔料)を水性媒体中に分散させる方法、(2)顔料分散樹脂または顔料分散界面活性剤を顔料分散剤として用い、顔料を水性媒体中に分散させる方法、(3)顔料表面の少なくとも一部を水不溶性樹脂で覆い、水性媒体中に分散させる方法、等が挙げられる。中でも、印刷物の光沢を向上でき、かつ、より保存安定性及び吐出安定性に優れたインキを得ることができる観点から、本実施形態において、顔料分散液は、上記(2)の方法によって製造されたものであることが好ましく、中でも、顔料分散樹脂を顔料分散剤として用いて分散された顔料を含むことが好ましい。
(顔料)
 本実施形態の水性インキで使用する顔料は、無機顔料、及び有機顔料のいずれであってよい。無機顔料の一例として、酸化チタン、亜鉛華、硫化亜鉛、鉛白、炭酸カルシウム、沈降性硫酸バリウム、ホワイトカーボン、アルミナホワイト、カオリンクレー、タルク、ベントナイト、黒色酸化鉄、カドミウムレッド、べんがら、モリブデンレッド、モリブデートオレンジ、クロムバーミリオン、黄鉛、カドミウムイエロー、黄色酸化鉄、チタンイエロー、酸化クロム、ビリジアン、チタンコバルトグリーン、コバルトグリーン、コバルトクロムグリーン、ビクトリアグリーン、群青、紺青、コバルトブルー、セルリアンブルー、コバルトシリカブルー、コバルト亜鉛シリカブルー、マンガンバイオレット、及びコバルトバイオレット、等が挙げられる。
 また有機顔料の一例として、アゾ顔料、フタロシアニン顔料、アントラキノン顔料、キナクリドン顔料、イソインドリノン顔料、キノフタロン顔料、染料レーキ顔料、蛍光顔料等が挙げられる。具体的にカラーインデックスで例示すると、以下のとおりである。
 シアン顔料としては、C.I.Pigment Blue 1、2、3、10、11、14、15:1、15:3、15:4、15:6、16、18、19、21、22、56、57、60、61、64、66等が挙げられる。
 マゼンタ顔料としては、C.I.Pigment Red 5、7、9、12、31、48、49、52、53、57、83、84、85、89、97、112、120、122、123、146、147、149、150、168、170、177、178、179、184、185、188、194、195、196、202、206、207、209、224、238、242、254、255、260、264、269、282;C.I.Pigment Violet 19、23、29、30、32、36、37、38、40、50等が挙げられる。
 イエロー顔料としては、C.I.Pigment Yellow 1、2、3、12、13、14、16、17、20、23、24、74、83、86、93、94、95、97、108、109、110、115、117、120、125、128、129、137、138、139、147、148、150、151、154、155、166、168、180、185、192、193、199、202、213等が挙げられる。
 また、ブラック顔料としては、ファーネス法、またはチャネル法で製造されたカーボンブラックが挙げられる。例えば、これらのカーボンブラックの中でも、一次粒子径が11~40nm、BET法による比表面積が50~400m2/g、揮発分が0.5~10重量%、pH値が2~10等の特性を有するものが好適である。
 上記特性を有する市販品として、例えば、No.33、40、45、52、900、2200B、2300、MA7、MA8、及びMCF88(以上、三菱化学製);RAVEN1255(コロンビアンカーボン製);REGA330R、400R、660R、MOGUL L、及びELFTEX415(以上、キャボット製);Nipex90、Nipex150T、Nipex160IQ、Nipex170IQ、Nipex75、Printex85、Printex95、Printex90、Printex35、及びPrintexU(以上、エボニックジャパン製)等が挙げられる。例示したいずれの市販品も、好ましく使用することができる。
 本実施形態のインキでは、上記カーボンブラックの他にも、例えば、アニリンブラック、ルモゲンブラック、アゾメチンアゾブラック等をブラック顔料として使用することができる。また、上記のシアン顔料、マゼンタ顔料、イエロー顔料等、及び下記のブラウン顔料、オレンジ顔料等の有彩色顔料を複数使用し、ブラック顔料を構成することもできる。
 先に例示したシアン、マゼンタ、イエロー、及びブラック以外の顔料として、C.I.Pigment Green 7、8、10、36、47;C.I.Pigment Brown 3、5、25、26;C.I.Pigment Orange 2、5、7、13、14、15、16、24、34、36、38、40、43、62、63、64、71、72、73等が挙げられる。
 上記顔料の含有率は、水性インキ全量に対して、0.1重量%以上15重量%以下であることが好ましく、より好ましくは0.5重量%以上10重量%以下であり、1重量%以上8重量%以下が特に好ましい。
 なお上記記載の通り、本実施形態では、表面に官能基を付与した顔料を自己分散顔料として用いてもよい。本実施形態では、公知の方法、例えば特開平9-151344号公報、特表平10-510861号公報、特開平11-323229号公報、特表2003-535949号公報等に記載の方法を用いて製造した自己分散顔料、及び/または、市販されている自己分散顔料を用いて、公知の方法により顔料分散液を製造してもよい。また、市販されている自己分散顔料分散液を、本実施形態における顔料分散液としてそのまま用いてもよい。なお市販の自己分散顔料分散液として、キャボット社のCAB-O-JET(登録商標)シリーズ、東海カーボン社のAQUA-BLACK(登録商標)162等が例示できる。
(顔料分散樹脂)
 本実施形態の水性インキにおいて顔料分散樹脂を用いる場合、その種類には特に制限はなく、例えば、(メタ)アクリル樹脂、スチレン-(メタ)アクリル樹脂、マレイン酸樹脂、スチレン-マレイン酸樹脂、ウレタン樹脂、エステル樹脂、アミド樹脂、イミド樹脂等から選択される1種以上の樹脂を用いることができる。中でも、顔料の吸着を強固にし、顔料分散体を安定化させるうえ、特定水溶性有機溶剤と組み合わせることで吐出安定性も向上できるという観点から、(メタ)アクリル樹脂、スチレン-(メタ)アクリル樹脂、ウレタン樹脂、及びエステル樹脂からなる群から選択される1種以上の樹脂を用いることが好ましい。また、これら樹脂の構成についても特に制限はなく、例えば、ランダム構造、ブロック構造、櫛形構造、星型構造等の構造を有する樹脂を任意に用いることができる。更に、本実施形態において用いられる顔料分散樹脂は、水溶性樹脂または水不溶性樹脂のどちらであってもよいが、インキの保存安定性を特段に向上できる観点から、水溶性樹脂を選択することが好ましい。なお顔料分散樹脂が、水溶性樹脂か、水不溶性樹脂かを確認する方法として、上記で説明した、ローディングインデックス値を用いた方法を利用することができる。
 本実施形態で用いられる顔料分散樹脂は、樹脂骨格内に炭素数10~36のアルキル基を有することが好ましい。上記アルキル基を有する顔料分散樹脂を使用した場合、インキの保存安定性の観点、及びバインダー樹脂との相溶性の観点で、良好な結果を得ることが容易である。なお、アルキル基を有する樹脂を合成する方法の一例として、基本となる樹脂骨格におけるカルボン酸等の官能基に対して、アルキル基を有するアルコール及び/またはアミンを縮合させる方法が挙げられる。別法として、樹脂合成時にアルキル基を有する単量体を使用することでアルキル基を有する樹脂を合成する方法が挙げられる。
 顔料分散樹脂の分子量は、重量平均分子量が1,000以上100,000以下の範囲内であることが好ましく、5,000以上50,000以下の範囲であることがより好ましい。重量平均分子量を上記範囲内に調整した場合、水中で顔料を安定的に分散することができる。また、良好な吐出安定性が容易に得られるため好ましい。なお、顔料分散樹脂の重量平均分子量は、上記のバインダー樹脂の場合と同様に測定することができる。
 顔料分散樹脂の酸価は、100~400mgKOH/gであることが好ましい。酸価が100mgKOH/g以上であれば、顔料分散樹脂が水に対して溶解しやすくなり、分散体の粘度を低く抑えることもできる。また、400mgKOH/g以下であれば、界面活性剤との相互作用を好適にすることができ、インキの粘度の上昇を防ぐことができる。更に、上記範囲内の酸価を有する顔料分散樹脂を用いたインキは、吐出安定性及び保存安定性にも優れる。顔料分散樹脂の酸価は、好ましくは120~350mgKOH/gであり、更に好ましくは150~300mgKOH/gである。
 顔料分散樹脂は、水への溶解度を上げるために、樹脂中の官能基を中和したものが好ましい。具体的には、酸基を中和する塩基として、アンモニア水、ジメチルアミノエタノール、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等の有機塩基、または水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の無機塩基などが例示できる。
 顔料に対する顔料分散樹脂の配合率は、1~50重量%であることが好ましい。顔料分散樹脂の比率を上記範囲に調整することで、顔料分散体及びインキの粘度を低く保つとともに、インキの保存安定性及び吐出安定性を向上させることができる。顔料に対する顔料分散樹脂の配合率は、より好ましくは2~45重量%、更に好ましくは4~40重量%であり、最も好ましくは5~35重量%である。
 なお、顔料分散樹脂は、顔料に吸着しうる官能基の量によって、上記バインダー樹脂と区別される。本明細書における顔料分散樹脂は、芳香環構造を含む構造単位の割合が、樹脂に対して25重量%以上である、かつ/または、酸価が100mgKOH/gより大きい樹脂である。一方本明細書では、上記を満たさない樹脂、すなわち、芳香環構造を含む構造単位の割合が、樹脂に対して25重量%未満であり、かつ、酸価が100mgKOH/g以下である樹脂が、バインダー樹脂である。
 なお、芳香環構造を含む構造単位の重量は、例えば、樹脂を製造するために使用した、芳香環構造を含む単量体成分の仕込み量から算出される。
(水)
 本実施形態のインキに含まれる水は、種々のイオンを含有する一般の水ではなく、イオン交換水(脱イオン水)を使用するのが好ましい。インキにおける水の含有量は、インキ全量に対し、20~90重量%の範囲であることが好ましい。
(界面活性剤)
 本実施形態の水性インクジェットインキは、表面張力を調整し、基材、特に難吸収性基材上の濡れ広がり性を確保する目的で、界面活性剤(以下、単に「活性剤」と記載することもある)を使用することができる。界面活性剤としては、アセチレン系、シロキサン系、アクリル系、フッ素系等用途に合わせて様々なものが知られているが、インキの表面張力を十分に下げ優れた濡れ広がり性を確保するという観点から、少なくともアセチレン系界面活性剤、及び/またはシロキサン系界面活性剤を使用することが好ましい。
 アセチレン系界面活性剤を用いる場合、下記一般式(3)で表される化合物を使用することが好ましい。一般式(3)で表される化合物の市販品として、エアープロダクツ社製のサーフィノール(登録商標)104、サーフィノール420、サーフィノール440、サーフィノール465、サーフィノールDF110D、ダイノール(登録商標)604、ダイノール607等が例示できる。また例えば、特開2002-356451号公報で開示された方法等を用いて合成した化合物を用いてもよい。
 一般式(3):
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
 一般式(3)中、sは0~3の整数であり、t+uは0~20の整数である。またEtはエチレン基を表す。
 またシロキサン系界面活性剤を用いる場合、水溶性有機溶媒との相溶性に優れる観点から、ポリエーテル変性シロキサン系界面活性剤を用いることが好ましい。またポリエーテル変性シロキサン系界面活性剤は、シロキサン鎖に対するポリエーテル基の導入位置によって、側鎖型、両末端型、片末端型、または、側鎖並びに両末端型に分類されるが、本実施形態の水性インキに用いる場合、相溶性の観点から、側鎖型、及び/または、両末端型のポリエーテル変性シロキサン系界面活性剤を選択することが好ましく、両末端型のポリエーテル変性シロキサン系界面活性剤を選択することが特に好ましい。
 なお上記に記載したように、特定水溶性有機溶剤として、炭素数が3以下であるアルカンジオールを用いた形態の場合、前記炭素数が3以下であるアルカンジオールの表面張力の高さを補い、基材によらず、白抜けのない画像が得られる観点から、上記界面活性剤を併用することが特に好ましい。その場合、気液界面及び基材-インキ界面への配向が速く、インキの濡れ広がり性を著しく向上でき、かつ、ドット合一を好適に抑制できる観点から、一般式(3)で表されるアセチレン系界面活性剤を選択することが好ましく、上記一般式(3)において、sが1または2であり、t+uが0~15の整数である化合物を選択することが特に好ましい。
 界面活性剤の添加量の総量は、インキの全重量に対して、0.1重量%以上5重量%以下が好適であり、0.2重量%以上4重量%以下がより好ましい。また、アセチレン系界面活性剤と、シロキサン系界面活性剤とを併用する場合、アセチレン系界面活性剤の配合量に対するシロキサン系界面活性剤の配合量は、30~500重量%であることが好ましく、60~450重量%であることがより好ましく、90~400重量%であることが更に好ましく、120~350重量%であることが特に好ましい。
(その他の成分)
 本実施形態の水性インクジェットインキには、上記の成分の他に、必要に応じてpH調整剤を添加することができる。pH調整能を有する材料は、任意に選択することができる。塩基性化させる場合は、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、ジメチルアミノエタノール、2-アミノ-2-メチルプロパノール、等のアルカノールアミン;アンモニア;水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどのアルカリ金属の水酸化物;炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸カリウムなどのアルカリ金属の炭酸塩などを使用することができる。また、酸性化させる場合は塩酸、硫酸、酢酸、クエン酸、マレイン酸、無水マレイン酸、コハク酸、酒石酸、リンゴ酸、リン酸、ホウ酸、フマル酸、マロン酸、アスコルビン酸、グルタミン酸などを使用することができる。上記のpH調整剤は単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
 pH調整剤の配合量は、インクジェット用水性インキの全重量に対し、0.01~5重量%であることが好ましく、0.1~3重量%であることがより好ましく、0.2~1.5重量%であることが最も好ましい。上記範囲内に調整することで、空気中の二酸化炭素の溶解などによるpH変化を防止できる。
 更に、所望の物性値を持つインキとするために、本実施形態の水性インキには、上記成分のほか、増粘剤、防腐剤、赤外線吸収剤、紫外線吸収剤等の添加剤を適宜添加することができる。その場合、上記添加剤の配合量は、インキ全量に対して0.01重量%以上10重量%以下であることが好ましく、0.05重量%以上5重量%以下であることがより好ましく、0.1重量%以上3重量%以下であることが更に好ましい。
(インキの調製方法)
 上記したような成分を含む、本実施形態のインキの調製方法としては、下記のような方法が挙げられるが、本実施形態のインキの調製方法は、これらに限定されるものではない。
(I.顔料分散液の調製(顔料分散樹脂を使用する場合))
 顔料と、水と、顔料分散樹脂とを混合し、撹拌(プレミキシング工程)したのち、必要に応じて後述の分散手段を用いて分散処理を行う(分散工程)。また必要に応じて、フィルタ等を用いた濾過処理、及び/または、遠心分離処理を行い、顔料分散液を得る。なお、バインダー樹脂の少なくとも一部を、上記プレミキシング工程、及び/または、分散工程の際に添加してもよい。
 なお、前記分散処理に使用される分散機は、一般に使用される分散機なら、如何なるものでもよいが、例えば、ボールミル、ロールミル、サンドミル、ビーズミル、ペイントシェーカー、マイクロフルイダイザー等が挙げられ、中でもビーズミルが好ましく使用される。
 本実施形態のインキはインクジェット用であるため、インクジェットヘッドノズルへの目詰まり防止の観点から、顔料の粒度分布を最適化することが好ましい。所望の粒度分布を有する顔料を得る方法として、上記濾過処理及び/または遠心分離処理を導入する方法のほかに、分散機の粉砕メディア径を小さくする方法、前記粉砕メディアの充填率を大きくする方法、分散処理時間を長くする方法、等が挙げられ、複数を組み合せてもよい。なおインキの粒度分布は、上記で説明した、顔料分散液の体積平均粒子径(D50)と同様にして測定できる。
(II.インキの調製)
 次に、前記顔料分散液に、バインダー樹脂、水溶性有機溶剤、水、及び、必要に応じて、界面活性剤、pH調整剤、及び/または上記で挙げたその他の添加剤成分を加え、よく撹拌する。その後、必要に応じて濾過処理を行うことで、本実施形態のインキとすることができる。
 なお上記撹拌の際、混合物の均一化等を目的として、前記混合物を加熱してもよい。その際、混合物の液温は、使用しているバインダー樹脂のガラス転移温度以下とすることが好ましい。
 また上記濾過処理の方法として、加圧濾過、減圧濾過、遠心濾過等が挙げられ、複数を組み合せてもよい。加圧濾過または減圧濾過においてフィルタを使用する場合、その孔径は0.3~2.5μmであることが好ましい。
(インキ粘度)
 本実施形態のインキは、25℃における粘度が1~20mPa・sであることが好ましい。この範囲であればインクジェットヘッドからの吐出安定性を保つことが容易となる。より好ましくは2~15mPa・sであり、更に好ましくは3~12mPa・sである。なお前記粘度は、東機産業社製のE型粘度計であるTVE-20Lを用い、25℃、回転数50rpmという条件で測定できる。
(インキ表面張力)
 また本実施形態のインキの表面張力は、20~35mN/mであることが好ましく、21~32mN/mであることがより好ましく、22~30mN/mであることが特に好ましい。表面張力が上記範囲内であれば、白抜けのない、印刷画質に優れた印刷物を得ることができる。なお上記表面張力は、上記で説明した、水溶性有機溶剤の表面張力と同様にして測定することができる。
<印刷物の製造方法>
 本実施形態の水性インクジェットインキを用いた印刷物は、30m/分以上の速度で搬送される基材上に、上記記載の水性インクジェットインキを、ラインパスタイプのインクジェット印刷方式により付与する工程と、前記基材に熱エネルギーを加え、前記水性インクジェットインキを乾燥させる工程とを含む方法によって製造されることが好適である。
 一般に、インクジェットインキを印刷する方法として、インクジェットヘッドのノズルからインキを吐出させ、基材上にインキ液滴を付着させる方法が用いられる。前記インクジェットヘッドが搭載され、印刷に利用されるインクジェットプリンターは、印刷様式によって大きく2種類に分類される。一方は、ヘッドがインキを吐出しながら基材上を往復する「シャトルスキャンタイプ」であり、もう一方は、インキを吐出するヘッドの位置が固定され、基材が前記ヘッドの下部を通過する際にインキを吐出する「ラインパスタイプ」である。
 ラインパスタイプは、シャトルスキャンタイプと比較して高速印刷が可能であり、オフセット印刷等の既存の高速印刷機の代替が期待できる。しかしながら、シャトルスキャンタイプで行われる「捨て打ち」(flushing)ができず、また印刷する絵柄によってはインキが長時間吐出されないノズルが発生するため、シャトルスキャンタイプに比べて、吐出不良が発生しやすい。このように、特にラインパスタイプのプリンターにおいて、印刷速度の高速化と吐出不良の抑制とのトレードオフの解消は重要課題となる。
 一方、本実施形態のインクジェット用水性インキは、上記の通り、吐出安定性に優れるとともに、印刷物の印刷画質に優れる。そのため、本実施形態のインクジェット用水性インキは、ラインパスタイプのインクジェット印刷方式に対して、特に好適に使用することができる。
(印刷速度)
 本実施形態の水性インキを用いて印刷物を製造する場合、既存の高速印刷機の代替を図るためには、その印刷速度が30m/分以上であることが好ましく、50m/分以上であることがより好ましく、75m/分以上であることが特に好ましい。
(インクジェット印刷方式で用いるインクジェットヘッド)
 水性インキをインクジェットヘッドから吐出する方法として、ピエゾ素子の変形を利用するピエゾ方式、水性インキを加熱し発生させた気泡を利用するサーマル方式、水性インキとは逆の電荷を基材に与え静電引力を利用して吐出させる静電方式等があり、本実施形態ではいずれの方法を採用してもよい。本実施形態では、上記の中でもピエゾ方式を採用することが好ましい。詳細は不明であるが、好適な酸価を有するバインダー樹脂を含む、本実施形態の水性インキは、好適な粘弾性を有しており、ピエゾ方式の欠点である、吐出時にインキに与えるエネルギーの小ささを補い、安定した吐出が可能となる。またピエゾ方式は、熱及び電荷をインキに与えることがないため、吐出安定性の一層の向上が実現でき、この点からも好適に選択される。
(インクジェットインキ乾燥工程における熱エネルギーの付与)
 基材上に本実施形態の水性インキを付与したあと、前記水性インキを乾燥させるため、前記基材に熱エネルギーを加えることが好ましい。本発明で用いられる熱エネルギーの印加方法に特に制限はなく、例えば加熱乾燥法、熱風乾燥法、赤外線(IR)乾燥法、マイクロ波乾燥法、ドラム乾燥法などを挙げることができる。上記の乾燥法は単独で用いても、複数を併用してもよい。
 中でも、基材へのダメージ及び水性インキ中の水溶性有機溶剤の突沸を防止する観点から、上記のうち、赤外線の照射によって基材を乾燥させる、赤外線乾燥法を採用することが好ましい。その場合、赤外線照射に用いる赤外線の全出力の積算値の50%以上が、700nm以上1500nm以下の波長領域に存在することが好ましい。また、赤外線照射及び乾燥によって生じた液体成分の蒸気を除去し、乾燥性を更に向上させる観点から、赤外線乾燥時、基材表面付近に気流を作ることが好ましい。
(基材)
 本実施形態のインクジェット用水性インキを用いることができる基材は特に限定されるものではなく、当技術分野で代表的な公知の印刷基材を使用することができる。例えば、上質紙、コート紙、アート紙、キャスト紙、合成紙、及びインクジェット専用紙等の紙基材;ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)、ナイロン、ポリスチレン、発砲スチロール、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)、ポリカーボネート等のプラスチック基材;ガラス基材;布帛基材等が挙げられる。これら印刷基材の表面は、滑らかであっても、凹凸が形成されたものであってもよい。また、透明、半透明、及び不透明のいずれであってもよい。更に、印刷基材の形状も特に限定されることなく、例えば、フィルム状、シート状、または板状の基材が例示できる。なお上記印刷基材として、2種以上の印刷基材を互いに貼り合わせたものを使用してもよい。更に印字面の反対側に、剥離シート等で表面を保護した粘着層等の機能層を設けてもよいし、印字後に、印字面に粘着層等の機能層を設けてもよい。
 なお、本実施形態のインクジェット用水性インキは、コート紙、アート紙、及びキャスト紙等の塗工紙基材、ポリ塩化ビニルシート、PETフィルム、PPフィルム、PEフィルム、ナイロンフィルム等のプラスチック基材に例示される、難吸収性基材への印刷に適したものである。難吸収性基材とは、水を吸収しない、もしくは吸収速度が遅い基材のことであり、そのような吸水性が低い印刷基材に従来の水性インキを使用して印刷を行った場合、色境界にじみやモットリング生じる恐れが高い。しかしながら、本実施形態の水性インクジェットインキであれば、インキ液滴界面への配向による前記現象の抑制効果により、印刷画質に優れた印刷物を得ることができる。すなわち、様々な印刷基材に対して優れた印刷画質を有するインクジェット用水性インキとなる。
 なお、難吸収性基材であるかどうかは、ブリストー法(J.TAPPI紙パルプ試験方法No.51-87)により測定した、水に対する吸収係数によって判別可能である。具体的には、熊谷理機工業社製自動走査吸液計と水とを使用し、接触時間100~1000ミリ秒の間で得られた水の吸液量(ml/m)と接触時間の平方根(msec1/2)の関係図から、最小二乗法により直線の勾配を算出し、これを吸収係数とする。本実施形態では、前記吸収係数が0~0.6ml/mmsec1/2であるものを、難吸収性基材であると判断する。
 なかでも、本実施形態のインクジェット用水性インキは、60°光沢度が40以上の基材に対して使用することが好ましい。60°光沢度が40以上の基材を使用することによって、光沢感がある高品質の印刷物を容易に得ることができる。
 また一般に、60°光沢度の高い基材ほど吸水性が低く、乾燥性不良を起こしやすい。それに対して、本実施形態のインクジェット用水性インキは、上記の通り、乾燥性に優れるため、60°光沢度の高い基材に対しても好適に使用できる。
 一方で本実施形態では、60°光沢度が25以上40未満の基材に対して使用することも好適であり、27以上38以下の基材に対して使用することがより好適である。60°光沢度が25以上40未満である基材は、基材表面に存在する微細な凹凸に起因して、水性インキの濡れ広がり性が不均一になり、乾燥性及び印刷画質の悪化を招く恐れがある。それに対して、本実施形態のインクジェット用水性インキは、上記の通り、乾燥性及び印刷物の印刷画質に優れるため、上記60°光沢度を有する基材に対しても好適に使用できる。
 なお上記60°光沢度とは、光束の入射角を60°として測定した鏡面光沢度のことであり、基準板(屈折率1.567のガラス板)を100%としたときの相対値で表される。60°光沢度は、例えば、マイクロ-トリ-グロス(BYKガードナー社製)を用いて測定できる。
 60°光沢度が上記範囲となる印刷基材の一例としては、コート紙、アート紙、及びキャスト紙等の塗工紙基材、及びポリ塩化ビニルシート、PETフィルム、及びPPフィルム等のプラスチック基材が挙げられる。
(コーティング処理)
 本実施形態のインクジェット用水性インキを、プラスチック基材に印刷した印刷物は、必要に応じて、印刷面をコーティング処理することができる。前記コーティング処理の具体例として、コーティング用組成物の塗工または印刷;ドライラミネート法、無溶剤ラミネート法、押出しラミネート法、ホットメルトラミネートなどによるラミネーション等が挙げられ、いずれを選択してもよいし、両者を組み合わせてもよい。
 以下、実施例及び比較例を挙げて本発明を更に具体的に説明する。なお、以下の記載において、「部」「%」及び「比率」とあるものは特に断らない限り重量基準である。
(分散樹脂X-1ワニスの調整)
 ガス導入管、温度計、コンデンサー、及び撹拌機を備えた反応容器に、星光PMC社製スチレンアクリル樹脂X-1(重量平均分子量18,000、酸価110mgKOH/g)を20部と、ジメチルアミノエタノール3.76部と、水76.24部とを添加することによって、アクリル酸を100%中和し、水溶化した。得られた溶液1gをサンプリングして、180℃で20分にわたって加熱乾燥を行い、不揮発分を測定した。次いで、水を加えて、水溶性樹脂ワニスの不揮発分が20%になるように調整した。このようにして、不揮発分が20%である分散樹脂X-1ワニスを得た。
(シアン顔料水性樹脂分散液1)
 顔料としてLIONOGEN BLUE FG-7358G(トーヨーカラー社製C.I.Pigment Blue 15:3)を20部、顔料分散剤としてDISPERBYK-190(重量平均分子量2,400、酸価10mgKOH/g)を15部、水を65部、それぞれ、ディスパーを備えた容器に添加した。これらを予備分散した後、直径0.5mmのジルコニアビーズ1800gを充填した、容積0.6Lのダイノーミルを用いて、2時間にわたって本分散を行い、シアン顔料水性樹脂分散体1(顔料濃度20%)を得た。このとき、顔料の配合量に対する、顔料分散樹脂の不揮発分(固形分)量は、30重量%であった。
(シアン顔料水性樹脂分散液2)
 顔料としてLIONOGEN BLUE FG-7358G(トーヨーカラー社製C.I.Pigment Blue 15:3)を20部、顔料分散剤として分散樹脂X-1ワニスを30部、水を50部、それぞれ、ディスパーを備えた容器に添加した。これらを予備分散した後、直径0.5mmのジルコニアビーズ1800gを充填した容積0.6Lのダイノーミルを用いて、2時間にわたって本分散を行い、シアン顔料水性樹脂分散体2(顔料濃度20%)を得た。このとき、顔料の配合量に対する、顔料分散樹脂の不揮発分(固形分)量は、30重量%であった。
 その他、実施例では、キャボット社製自己分散型銅フタロシアニン顔料分散液であるCabojet250C(顔料濃度10%)、キャボット社製自己分散型マゼンタ顔料分散液であるCabojet265M(顔料濃度10%)、及び、キャボット社製自己分散型イエロー顔料分散液であるCabojet270Y(顔料濃度10%)、を、それぞれシアン顔料分散液3、マゼンタ顔料分散液2、イエロー顔料分散液2として使用した。また、キャボット社製自己分散型カーボンブラック分散液であるCabojet200(顔料濃度20%)を等量の水で希釈し、ブラック顔料分散液2(顔料濃度10%)として使用した。
(バインダー樹脂A(ランダム構造)製造例)
 ガス導入管、温度計、コンデンサー、及び撹拌機を備えた反応容器に、ブタノール93.4部を仕込み、窒素ガスで置換した。反応容器内を110℃に加熱し、重合性単量体としてメタクリル酸を7.5部、メチルメタクリレートを67.5部、及びブチルメタクリレートを25部と、重合開始剤としてV-601(和光純薬製)9部との混合物を2時間かけて滴下し、重合反応を行った。滴下終了後、更に110℃で3時間反応させた後、V-601(和光純薬製)0.9部を添加し、更に110℃で1時間反応を続けて、バインダー樹脂Aを得た。東ソー社製HLC-8120GPCを用いて測定した、上記バインダー樹脂Aの重量平均分子量は約10,000、分子量分布幅は2.3であった。
 更に、上記バインダー樹脂Aを室温まで冷却した後、ジメチルアミノエタノールを9.2部添加して中和した後、水を100部添加した。次いで、得られた溶液を、100℃以上に加熱し、ブタノールを水と共沸させてブタノールを留去したのち、固形分が30%になるように調整することで、バインダー樹脂Aの水性化溶液(固形分30%)を得た。バインダー樹脂Aを構成する単量体の構成から算出した酸価は48.9mgKOH/g、上記式(2)を用いて算出したガラス転移温度は81.0℃であった。
 本明細書において、「水性化溶液」とは、水性溶媒(水を含む溶媒)と、該水性溶媒に分散及び/または溶解した成分とを含む溶液をいう。
(バインダー樹脂B~G及びW~Y(ランダム構造)製造例)
 重合性単量体、及び中和のため添加するジメチルアミノエタノールの量を、それぞれ表1記載の配合に変更した以外は、バインダー樹脂Aの製造と同様にして、バインダー樹脂B~G及びW~Yの水性化溶液(固形分30%)を得た。なお、表1に示した、重量平均分子量、及び酸価は、それぞれバインダー樹脂Aと同様の方法で測定し、算出した値である。
(バインダー樹脂H(ブロック構造)製造例)
 ガス導入管、温度計、コンデンサー、及び撹拌機を備えた反応容器に、トルエンを20部;重合性単量体として、メタクリル酸を7.5部と、メチルメタクリレートを7.5部;重合開始剤として、2,2’-アゾビスイソブチロニトリルを0.9部;2-(ドデシルチオカルボノチオイルチオ)-イソ酪酸を3.6部;をそれぞれ投入した。反応容器内を窒素ガスで置換したのち、75℃に昇温し、3時間にわたって重合反応を行うことで、メタクリル酸とメチルメタクリレートとからなる共重合体(Aブロック)を得た。
 なお、窒素ガスで置換する前の反応容器中の混合液と、重合反応後の混合液とを、ガスクロマトグラフィー質量分析計で分析し、原料として使用した、メタクリル酸及びメチルメタクリレートに由来する検出ピークを比較した。その結果、重合反応後の混合液では、メタクリル酸及びメチルメタクリレートに由来するピークがほとんど観察されなかった。この結果から、投入した重合性単量体のほぼ全てが重合したと考えられる。また、東ソー社製HLC-8120GPCを用いて測定した、上記Aブロックの重量平均分子量は約1,500、分子量分布幅は1.4であった。更に、Aブロックを構成する単量体の構成から算出した酸価は325.9mgKOH/g、上記式(2)を用いて算出したガラス転移温度は117.1℃であった。
 上記重合反応の終了後、反応系を常温まで冷却したのち、反応容器に、トルエンを60部;重合性単量体として、メチルメタクリレートを60部と、ブチルメタクリレートを25部;それぞれ投入した。反応容器内を窒素ガスで置換したのち、75℃に昇温し、3時間にわたって重合反応を行うことで、前記Aブロックに、メチルメタクリレートとブチルメタクリレートからなる共重合体(ブロックB)が付加したA-Bブロック構造を有する、バインダー樹脂Hを得た。
 なお、上記ブロックAの場合と同様に、ガスクロマトグラフィー質量分析計で重合性単量体に由来する検出ピークの比較を行った。その結果、投入したメチルメタクリレート及びブチルメタクリレートのほぼ全てが重合し、疎水ブロックが形成されていると考えられることが確認された。また、ブロックBを構成する単量体の構成から算出した酸価は0mgKOH/g、上記式(2)を用いて算出したガラス転移温度は75.3℃であった。
 その後、反応系を常温まで冷却したのち、反応容器に、ジメチルアミノエタノールを9.3部添加して中和した後、水を200部添加した。次いで、得られた溶液を加熱し、トルエンを水と共沸させてトルエンを留去したのち、固形分が30%になるように水で調整することで、バインダー樹脂Hの水混合液(固形分30%)を得た。なお、東ソー社製HLC-8120GPCを用いて測定した、上記バインダー樹脂Hの重量平均分子量は約9,800、分子量分布幅は1.6であった。また、樹脂を構成する単量体の構成から算出した酸価は48.9mgKOH/g、上記式(2)を用いて算出したガラス転移温度は81.0℃であった。
(バインダー樹脂I~V(ブロック構造)製造例)
 重合性単量体の種類と量、及び中和のため添加するジメチルアミノエタノールの量を、表2記載の条件に変更する以外は、上記バインダー樹脂Hの場合と同様にして、バインダー樹脂I~Vの水混合液(固形分30%)を得た。また、ガスクロマトグラフィー質量分析計による分析の結果、いずれの樹脂においても、投入した重合性単量体のほぼ全てが重合したと考えられることが確認された。
 また、上記バインダー樹脂A~Yの水性化溶液10部に水20部を加え、固形分濃度10%の水溶液とした。マイクロトラック・ベル社製のUPA-EX150を用いて、上記水溶液のローディングインデックス値を測定したところ、10以下であった。このことから、バインダー樹脂A~Yは、本発明の実施形態における水溶性樹脂であることが確認された。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 上記表1~2に記載された略語は、以下に示す通りである。
  AA:    アクリル酸
  MAA:   メタクリル酸
  MMA:   メチルメタクリレート
  BMA:   ブチルメタクリレート
  2EHMA: 2-エチルヘキシルメタクリレート
  LA:    ラウリルアクリレート
  STMA:  ステアリルメタクリレート
  VMA:   ベヘニルメタクリレート
  St:    スチレン
(水溶性樹脂J819ワニスの調製)
 ガス導入管、温度計、コンデンサー、及び撹拌機を備えた反応容器に、JONCRYL819(重量平均分子量14,500、酸価75mgKOH/g)を20部、ジメチルアミノエタノールを2.38部、水を77.62部、それぞれ、ディスパーを備えた容器に仕込み、よく撹拌することによって、アクリル酸を中和し、水溶化した。得られた溶液1gをサンプリングして、180℃で20分にわたって加熱乾燥を行い、不揮発分を測定した。次いで、水を加えて、水溶性樹脂ワニスの不揮発分が20%になるように調整した。このようにして、不揮発分20%の水溶性樹脂J819ワニスを得た。
(評価インキ1の製造例)
 シアン顔料分散液3を20.0部、バインダー樹脂Aの水性化溶液(固形分30%)を20.0部(固形分換算で6.0部)、1,2-プロパンジオールを15.0部、それぞれ、ディスパーを備えた容器に投入したのち、全体で100部になるように水を加えた。前記ディスパーを用いて、これら混合物を十分に均一になるまで撹拌したのち、得られた混合物を、孔径1μmのメンブランフィルターで濾過し、ヘッドつまりの原因となる粗大粒子を除去することによって、評価インキ1を得た。
(評価インキ2~69の製造例)
 材料の種類及び量を、表3~5記載の条件に変更する以外は、上記評価インキ1の場合と同様にして、評価インキ2~69を製造した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
 なお、表5に記載された略語のうち「J734」は、ジョンクリル734(アクリル水分散性樹脂微粒子、BASF社製、固形分42%、酸価87mgKOH/g、Tg30℃)を表す。
(評価1:インキのデキャップ性の評価)
 キャノンプロダクションプリンティングシステム株式会社製の、IRランプを搭載したインクジェットプリンター「Oce Monostream 500」を準備し、評価インキ1~54(実施例1~54)及び55~69(比較例1~15)をそれぞれ充填した。インキを充填したのち、ノズルチェックパターンを印刷し(ドロップボリューム:5pL)、全ノズルからインキが正確に吐出していることを確認した。その後、所定の時間インクジェット吐出装置を待機させ、再度ノズルチェックパターンを印刷した。このノズルチェックパターンにおける、ノズル抜けの有無を確認することで、デキャップ性の評価を行った。評価基準は下記のとおりであり、◎~△評価を実用可能領域とした。
  ◎:3時間待機させた後に印刷してもノズル抜けが全くなかった
  ○:2時間待機させた後に印刷してもノズル抜けが全くなかったが、3時間待機させた後に印刷すると、ノズル抜けが1本以上発生していた
  △:1時間待機させた後に印刷してもノズル抜けが全くなかったが、2時間待機させた後に印刷すると、ノズル抜けが1本以上発生していた
  ×:1時間待機させた後に印刷すると、ノズル抜けが1本以上発生していた
(評価2:高速印刷時の吐出安定性の評価)
 キャノンプロダクションプリンティングシステム株式会社製のインクジェットプリンターOce Monostream 500を使用し、一定長さの非印字部の後、続けてノズルチェックパターンを印刷する画像データを用い、マットコート紙(三菱DFカラーM、米坪104.7g/m)のロール紙に対し、1パス印刷を行った。印刷速度80m/分にて印刷を実施し、非印字部の長さを変えた際、前記ノズルチェックパターンにおけるノズル抜けの有無を目視にて確認することにより、高速印刷時の吐出安定性を評価した。評価基準は以下の通りで、◎~△評価を実用可能領域とした。
  ◎:非印字部の長さを1000mとしても、ノズル抜けが発生しなかった。
  ○:非印字部の長さを500mとしても、ノズル抜けが発生しなかったが、前記長さを1000mとすると、ノズル抜けが発生した。
  △:非印字部の長さを100mとしても、ノズル抜けが発生しなかったが、前記長さを500mとすると、ノズル抜けが発生した。
  ×:非印字部の長さが100mであっても、ノズル抜けが発生した。
(評価3:乾燥性の評価)
 固定ヘッド搭載プリンターである、キャノンプロダクションプリンティングシステム株式会社製のインクジェットプリンターOce Monostream 500を用い、マットコート紙(三菱DFカラーM、米坪104.7g/m)のロール紙に対し、印刷速度を変えて、印字率100%の1パスベタ印刷を行った。印刷後そのまま巻き取られた印刷物を用い、非印字部への色移り及び印刷面への傷(ブロッキング)を目視にて確認することで、乾燥性の評価を行った。評価基準は以下の通りであり、◎~△評価を実用可能領域とした。
  ◎:印刷速度80m/分でブロッキングが発生しなかった。
  ○:印刷速度70m/分ではブロッキングが発生しなかったが、80m/分ではブロッキングが発生した。
  △:印刷速度60m/分ではブロッキングが発生しなかったが、70m/分ではブロッキングが発生した。
  ×:印刷速度60m/分でも、ブロッキングが発生した。
(評価4:印字率100%ベタ印刷物の埋まりの評価)
 評価3で作成した、印刷速度違いの印字率100%ベタ印刷物を使用し、その白抜け度合をルーペ及び目視で確認することで、ベタ印字物の埋まりを評価した。評価基準は下記のとおりであり、◎~△評価を実用可能領域とした。
  ◎:印刷速度80m/分で作成した印刷物で、ルーペ及び目視で白抜けが確認されなかった。
  ○:印刷速度70m/分で作成した印刷物では、ルーペ及び目視で白抜けが確認されなかったが、80m/分で作成した印刷物では、ルーペまたは目視で白抜けが確認された。
  △:印刷速度60m/分で作成した印刷物では、ルーペ及び目視で白抜けが確認されなかったが、70m/分で作成した印刷物では、ルーペまたは目視で白抜けが確認された。
  ×:印刷速度60m/分で作成した印刷物でも、ルーペまたは目視で白抜けが確認された。
(評価5:印刷物の耐水性の評価)
 評価3で作成した、印刷速度60m/分のベタ印刷物を用い、当該ベタ部分を、水に浸した綿棒で擦った時の状態を目視で観察することで、耐水性の評価を行った。評価基準は下記のとおりであり、◎~△評価を実用可能領域とした。
  ◎:水を浸した綿棒で15回擦っても、印刷物の剥がれ及び綿棒へのインキの付着が起こらなかった。
  ○:水を浸した綿棒で10回擦っても、印刷物の剥がれ及び綿棒へのインキの付着が起こらなかったが、15回擦ると、印刷物の剥がれまたは綿棒へのインキの付着が見られた。
  △:水を浸した綿棒で5回擦っても、印刷物の剥がれ及び綿棒へのインキの付着が起こらなかったが、10回擦ると、印刷物の剥がれまたは綿棒へのインキの付着が見られた。
  ×:水を浸した綿棒で5回擦ると、印刷物の剥がれまたは綿棒へのインキの付着が見られた。
(評価6:インキの粘度保存安定性の評価)
 E型粘度計(東機産業社製TVE-20L)を用い、25℃、回転数50rpmという条件で各インキの粘度測定を行った。続いて、インキを70℃の恒温器に保存し、経時による変化を促進させた後、再度インキの粘度を測定することで、経時前後でのインキの粘度変化を評価した。評価基準は下記のとおりであり、◎~△評価を実用可能領域とした。
  ◎:6週間保存後の粘度変化率が±5%未満
  ○:4週間保存後の粘度変化率が±5%未満であり、かつ、6週間保存後の粘度変化率が±10%未満
  △:4週間保存後の粘度変化率が±10%未満であったが、6週間保存後の粘度変化率が±10%以上
  ×:4週間保存後の粘度変化率が±10%以上
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000009
 実施例1~54は、水、顔料、水溶性有機溶剤、及び、バインダー樹脂を含有する水性インクジェットインキであって、前記水溶性有機溶剤が、少なくとも表面張力が30~50mN/mであり、かつ1気圧下における沸点が180~230℃である水溶性有機溶剤を、水性インクジェットインキ全量に対し15~50重量%含み、前記バインダー樹脂の酸価が5mgKOH/g以上60mgKOH/g未満である例である。これらの例では、インクジェットヘッド上でのデキャップ性、高速印刷時のインキ吐出安定性、乾燥性、印字率100%ベタ印刷物の埋まり、印刷物の耐水性、及び保存安定性の全てで実用可能領域となる結果であった。
 実施例1~4は、使用される顔料種を変更し、評価機であるインクジェットプリンター上での乾燥性の違いを評価した系である。なかでも実施例4は、乾燥性評価が「○」であり、他色と比べて良好な結果となった。これは、実施例4のインキに含まれるカーボンブラックが、評価機の乾燥工程に使用されているIRランプをよく吸収することで、好適な乾燥状態を構築することが可能となったためと考えられる。なお以降の評価では、顔料に影響されることなく、水溶性有機溶剤とバインダー樹脂との組み合わせの効果を評価することを目的として、シアンインキを用いて評価を実施した。
 実施例1及び5~15は、バインダー樹脂種及び含有量と溶剤含有量を同一とし、溶剤種を変更した例である。これらの対比によれば、実施例5、8、14、及び15のように、1気圧下における沸点が210~230℃であり、かつ、水酸基を2個以上有する特定水溶性有機溶剤を使用したことにより、インクジェットノズル上でのインキの保湿性が確保され、デキャップ性及び吐出安定性が改善される結果となった。
 一方、実施例7、9、及び12のように表面張力が30~32mN/mである特定水溶性有機溶剤を使用することにより、印刷基材上でのインキの浸透性及び濡れ広がり性が付与されることにより、乾燥性及び埋まりが改善され、画質向上効果を確認することができた。なかでも、炭素数4以上のアルカンジオールが含まれている実施例12では、インクジェットヘッドノズル上での保湿性確保と印刷基材に対する浸透効果及び乾燥性を両立し、デキャップ性、乾燥性、及び埋まりの評価において良好な結果となった。
 実施例16及び17は、実施例12をもとに、溶剤含有量を変更した例である。これら実施形態によれば、特定水溶性有機溶剤の含有量を15~25%とすることで、インキの保存安定性及びデキャップ性が良好であることが確認された。デキャップ性が向上する要因として、長期間印刷機を待機状態にしてインクジェットノズル上での水の揮発が進み、水溶性有機溶剤の含有率が上がっても、顔料分散体の凝集が起こらないためと考えられる。上記結果より、特定水溶性有機溶剤は15~25%含有することがより好ましいといえる。
 実施例18~23は、特定水溶性有機溶剤と併用する水溶性有機溶剤の効果を検証した系である。実施例18~23のように、インキに含有される水溶性有機溶剤全量に対し、炭素数4以上のアルカンジオール比率を10~95%とすることで、デキャップ性に加え、保存安定性を向上でき、また、併用する水溶性溶剤の種類及び量によっては、吐出安定性、乾燥性及び埋まりを向上できることが見出された。
 実施例24~41は、バインダー樹脂の酸価、ガラス転移点(Tg)及び樹脂構造を変更したときの効果を検証した系である。実施例24及び27は酸価の低い、または、ガラス転移点の高いバインダー樹脂を使用した系であり、耐水性が向上することが確認された。また、実施例30~41は、ブロック構造のバインダー樹脂を使用した系であり、デキャップ性、吐出安定性、乾燥性、埋まりがいずれも「○」レベルと、吐出安定性の向上が確認された。なかでも実施例35、36、40、及び41は、Bブロックとしてステアリルメタクリレートを12.5重量%以上含有した系であり、詳細な理由は不明であるものの、インキの保存安定性が「◎」と、極めて良好な結果であった。
 実施例42~48では、実施例41をもとに、バインダー樹脂の分子量及び含有量を変更した系である。このうち実施例44~47は、実施例43をもとに、バインダー樹脂の含有量を変化させた系であり、前記バインダー樹脂の含有量が2.0~8.0重量%である、実施例43及び実施例45において、全ての評価結果が「○」レベル以上と、特に好ましいことが確認された。
 実施例49~52は、実施例43をもとに、顔料分散体を自己分散体から顔料分散樹脂分散体へ変更した系である。中でも実施例50~52は、顔料分散樹脂の酸価が100mgKOH/g以上とした系であり、ほぼ全ての評価で「◎」レベルであった。インクジェットノズル上で水が揮発する過程においても、顔料の分散状態を好適に維持することが可能となり、デキャップ性と吐出安定性の更なる改善が実現できたものと考えられる。
 実施例53~54は、実施例44をもとに、炭素数3以下のアルカンジオールを使用した系である。実施例44において、乾燥性評価が「△」であったのに対し、実施例53~54では同評価が「◎」となっており、炭素数3以下のアルカンジオールを用いたことによる、乾燥性の向上が確認された。また、実施例54のように、界面活性剤を併用し、印刷基材への濡れ広がり性を制御することで、埋まり評価も「○」レベルにすることができた。また、顔料分散液として顔料分散樹脂の分散体を用いたことで、前記顔料分散液の保存安定性が向上し、同じく1,3-プロパンジオールを用いた実施例5よりも、デキャップ性及び吐出安定性に優れた結果を得ることができた。
 上記に対し、表8に示すように、比較例1、7~9、及び13~15に関しては、特定水溶性有機溶剤を一切使用しない例に関し、いずれの評価においても実施例と比べて劣り、いずれかの評価において実用可能領域に満たない結果が得られている。特に低表面張力溶剤のみを使用すると、デキャップ性、吐出安定性、及び保存安定性が悪化することが確認された。
 また比較例1~6では、酸価が5mgKOH/g以上60mgKOH/g未満であるバインダー樹脂を使用しない例に関し、いずれの評価結果も実施例と比べて劣り、いずれかの評価において実用可能領域に満たない結果が得られている。特に比較例3~5は、バインダー樹脂に使用される水溶性樹脂の酸価が高くなることで、デキャップ性、吐出安定性、及び保存安定性が悪化することが確認された。
 比較例10~12は、特定水溶性有機溶剤の含有量が、水性インクジェットインキ全量に対し15~50重量%ではない例であり、いずれかの評価において実用可能領域に満たない結果となった。

Claims (13)

  1.  少なくとも水、顔料、水溶性有機溶剤、及び、バインダー樹脂を含有する水性インクジェットインキであって、
     前記水溶性有機溶剤は、表面張力が30~50mN/mであり、かつ1気圧下における沸点が180~230℃である水溶性有機溶剤を含み、
     前記表面張力が30~50mN/mであり、かつ1気圧下における沸点が180~230℃である水溶性有機溶剤の含有量が、水性インクジェットインキ全量に対し15~50重量%であり、
     前記バインダー樹脂の酸価が5mgKOH/g以上60mgKOH/g未満である、水性インクジェットインキ。
  2.  前記水溶性有機溶剤が、炭素数4以上であるアルカンジオールを含む、請求項1記載の水性インクジェットインキ。
  3.  前記炭素数4以上であるアルカンジオールの含有量が、前記水溶性有機溶剤全量に対し10~95重量%である、請求項1または2に記載の水性インクジェットインキ。
  4.  前記水溶性有機溶剤が、炭素数3以下であるアルカンジオールを含む、請求項1~3いずれかに記載の水性インクジェットインキ。
  5.  前記バインダー樹脂が、少なくとも、カルボキシル基を有する親水性単量体に由来する構造単位と、アルキル基を有する単量体に由来する構造単位とを有する共重合体である、請求項1~4いずれかに記載の水性インクジェットインキ。
  6.  前記バインダー樹脂が、少なくとも(メタ)アクリル樹脂、及び/または、スチレン(メタ)アクリル系共重合体を含む、請求項1~5いずれかに記載の水性インクジェットインキ。
  7.  前記バインダー樹脂の重量平均分子量(Mw)が、5,000~20,000である、請求項1~6いずれかに記載の水性インクジェットインキ。
  8.  前記バインダー樹脂の含有量が、水性インクジェットインキ全量に対して2~10重量%である、請求項1~7いずれかに記載の水性インクジェットインキ。
  9.  25℃における表面張力が20~35mN/mであり、かつ、25℃における粘度が1~20mPa・sである、請求項1~8いずれかに記載の水性インクジェットインキ。
  10.  請求項1~9いずれかに記載のインクジェットインキを製造する方法であり、少なくとも顔料及び水を含む顔料分散液と、バインダー樹脂と、水溶性有機溶剤とを混合撹拌する工程を含む、製造方法。
  11.  30m/分以上の速度で搬送される基材上に、請求項1~9いずれかに記載の水性インクジェットインキを、ラインパスタイプのインクジェット印刷方式により付与する工程と、前記基材に熱エネルギーを加え、前記水性インクジェットインキを乾燥させる工程とを含む、水性インクジェットインキ印刷物の製造方法。
  12.  前記水性インクジェットインキを乾燥させる方法が、赤外線照射によるものである、請求項11記載の水性インクジェットインキ印刷物の製造方法。
  13.  請求項1~9いずれかに記載の水性インクジェットインキを、基材に印刷してなる印刷物。
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