WO2019131479A1 - インクジェット記録用水系インク - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to an aqueous ink for inkjet recording, and an inkjet recording method using the same.
- the inkjet recording method is a recording method in which ink droplets are directly ejected from a very fine nozzle onto a recording medium and adhered to obtain characters and images. This method is remarkable in widespread use because it has many advantages such as easy full color and inexpensive, usable plain paper as a recording medium, and non-contact with a substrate. Recently, in order to impart weather resistance and water resistance to printed matter, a water-based ink for ink jet recording using a pigment as a colorant and a polymer as a pigment dispersant is used, and various proposals have been made.
- JP-A-2012-140611 is an aqueous ink for ink jet recording containing water-insoluble polymer particles containing a pigment and an organic solvent, and containing 30 to 60% by weight of diethylene glycol as an organic solvent
- a water-based ink containing 30 to 60% by weight, having a static surface tension of 35 to 55 mN / m at 20 ° C. and a viscosity of 5 to 7 mPa ⁇ s at 32 ° C. is disclosed. Excellent in one drop property, and it is shown that a round dot can be obtained.
- Patent Document 3 JP-A-2006-282759 includes a water-insoluble vinyl polymer particle that contains a pigment and can make the pigment dispersible, a surfactant, and water, and the surfactant is acetylene glycol and the like.
- An ink composition comprising a specific weight ratio of acetylene glycol to an ethylene oxide adduct is disclosed, and it is shown to be excellent in color developability, glossiness, stability of continuous discharge, and clogging recovery.
- the ink composition of the example of Patent Document 3 contains 24 to 25% by mass of an organic solvent containing glycerin as a main component.
- JP-A-8-41396 is a recording ink in which a pigment is dispersed in a solvent containing water, glycerin and propylene glycol, and the content of glycerin and propylene glycol is in a specific range.
- a certain ink is disclosed, and it is shown that it is excellent in the clogging prevention of the nozzle at the time of filling and leaving a nozzle to ink.
- the inkjet recording method has been applied not only to consumer printing for general consumers but also to commercial printing and industrial printing fields, and high productivity is required, so the speeding up of printing is promoted.
- the ink can not be discharged normally when recording is started again after ink jet recording is paused, and there is a demand for improvement of discharge stability at the time of reprinting.
- it is required to improve the continuous discharge performance at a higher level than in the past and the discharge stability at the time of reprinting.
- the present invention is a water-based ink for ink jet recording containing a pigment (A), a polymer (B) having a carboxy group, an organic solvent (C), an acetylene glycol compound (D), and water, wherein the organic solvent (C) Contains an organic solvent (c-1) having a relative dielectric constant ( ⁇ r ) of 27 to 38 at 23 ° C., and the content of the organic solvent (c-1) is 33% by mass to 55% in the water-based ink % Or less, and the mass ratio of the organic solvent (c-1) to the organic solvent (C) [organic solvent (c-1) / organic solvent (C)] is 0.75 or more, and acetylene glycol compound (D)
- An ink jet ink comprising an acetylene glycol (d-1) having an average addition mole number of ethylene oxide of 4 to 15 and an acetylene glycol (d-2) having an average addition mole number of ethylene oxide of less than 4 It relates to
- the water-based inks and ink jet recording methods described in the above-mentioned Patent Documents 1 to 4 are not satisfactory in terms of the recording with a small droplet amount required in the industrial printing field and the discharge stability upon long-term storage. .
- evaluation is made on intermittent discharge performance for 120 seconds
- evaluation is made on the weight of discharged ink per dot of 30 ng. It has not been possible to cope with the required continuous discharge performance with a smaller droplet amount and the improvement of intermittent discharge performance after a long time has elapsed.
- the present invention relates to a water based ink for ink jet recording having excellent discharge stability in the ink jet recording system, and an ink jet recording method using the water based ink.
- a water based ink for ink jet recording comprising a pigment (A), a polymer (B) having a carboxy group, an organic solvent (C), an acetylene glycol compound (D), and water,
- the organic solvent (C) includes an organic solvent (c-1) having a dielectric constant ( ⁇ r ) at 27 ° C.
- the content of the organic solvent (c-1) is 33% by mass or more and 55% by mass or less in the water-based ink
- the mass ratio of the organic solvent (c-1) to the organic solvent (C) [organic solvent (c-1) / organic solvent (C)] is at least 0.75
- the acetylene glycol compound (D) contains acetylene glycol (d-1) having an average addition mole number of ethylene oxide of 4 or more and 15 or less and acetylene glycol (d-2) having an average addition mole number of ethylene oxide of less than 4 , Water-based ink for inkjet recording.
- the present invention it is possible to provide a water based ink for ink jet recording having excellent discharge stability in the ink jet recording method, and an ink jet recording method using the water based ink.
- the aqueous ink for inkjet recording (hereinafter, also simply referred to as “aqueous ink” or “ink”) of the present invention comprises a pigment (A), a polymer having a carboxy group (B), an organic solvent (C), an acetylene glycol compound (D) And water, wherein the organic solvent (C) comprises an organic solvent (c-1) having a dielectric constant ( ⁇ r ) at 27 ° C. of 27 or more and 38 or less.
- the content of the solvent (c-1) is 33% by mass to 55% by mass in the water-based ink, and the mass ratio of the organic solvent (c-1) to the organic solvent (C) [organic solvent (c-1) / Organic solvent (C)] is 0.75 or more, and acetylene glycol compound (D) is an ethylene glycol (d-1) and ethylene oxide having an average addition mole number of ethylene oxide of 4 to 15 Wherein the average addition mole number and a 4 mol than acetylene glycol (d-2).
- “recording” is a concept including printing for printing characters and images and printing
- “recording” is a concept including printed matter and printed matter on which characters and images are recorded.
- Water-based means that water accounts for the largest proportion in the medium contained in the ink.
- ejection stability refers to both intermittent ejection and continuous ejection.
- the intermittent discharge property means the discharge property when ink is discharged again after a predetermined time has elapsed without discharging the ink from the ink jet recording nozzle.
- the continuous discharge property means the discharge property when the ink is continuously discharged from the ink jet recording nozzle in the case of continuously manufacturing the recorded matter.
- the aqueous ink of the present invention comprises a pigment (A), a polymer (B) having a carboxy group for dispersing the pigment (A) in the aqueous ink, and a dielectric constant ( ⁇ r ) at 23 ° C. of 27 or more and 38 or less And the organic solvent (c-1), and the acetylene glycol compound (D).
- the acetylene glycol (d-1) contained in the acetylene glycol compound (D) has a high affinity for water, and the acetylene glycol (d-2) has a high affinity for an organic solvent.
- the polymer (B) having a carboxy group is adsorbed to the surface of the pigment (A) to disperse the pigment.
- the organic solvent (c-1) contained in the ink in an amount of 33% by mass or more has a carboxy group-containing polymer (B)
- the steric repulsion of the pigment (A) is enhanced by relaxing the charge of (1) and further swelling the polymer (B) appropriately, and as a result, the dispersing effect is effectively expressed, and the ejection stability and the continuous ejection property Is considered to improve.
- the acetylene glycol compound (D) imparts appropriate wettability to the ink in the flow path of the ink jet recording head in the presence of the organic solvent (C), and the continuous discharge property is maintained.
- the aqueous ink for inkjet recording of the present invention contains a pigment (A), a polymer having a carboxy group (B), an organic solvent (C), an acetylene glycol compound (D), and water.
- A a pigment
- B a polymer having a carboxy group
- C organic solvent
- D acetylene glycol compound
- a pigment is used as a colorant from the viewpoint of improving the water resistance and weatherability of the recorded matter.
- the pigment is not particularly limited, and can be used in the form of (i) a self-dispersible pigment, (ii) a pigment dispersed with a water-soluble polymer, and (iii) a water-insoluble polymer particle containing a pigment.
- a pigment it is preferable to use a pigment as water-insoluble polymer particles containing (iii) a pigment.
- the pigment used in the present invention may be either an inorganic pigment or an organic pigment. In addition, if necessary, they may be used in combination with an extender pigment.
- the inorganic pigment examples include carbon black, metal oxides, metal sulfides, metal chlorides and the like. Among these, carbon black is particularly preferable in the black water-based ink. As carbon black, furnace black, thermal lamp black, acetylene black, channel black etc. are mentioned.
- the organic pigment examples include azo pigments, diazo pigments, phthalocyanine pigments, quinacridone pigments, isoindolinone pigments, dioxazine pigments, perylene pigments, perinone pigments, thioindigo pigments, anthraquinone pigments, quinophthalone pigments and the like.
- the hue is not particularly limited, and any chromatic pigment such as yellow, magenta, cyan, blue, red, orange and green can be used.
- chromatic pigment such as yellow, magenta, cyan, blue, red, orange and green
- Specific examples of preferred organic pigments include C.I. I. Pigment yellow, C.I. I. Pigment red, C.I. I. Pigment orange, C.I. I. Pigment violet, C.I. I. Pigment blue, and C.I. I.
- extender pigments include silica, calcium carbonate and talc. The above pigments can be used alone or in combination of two or more.
- the content of the pigment in the water-based ink is preferably 1% by mass or more, more preferably 2% by mass or more, still more preferably 3% by mass or more, and preferably 15% by mass from the viewpoint of improving the ejection stability. % Or less, more preferably 10% by mass or less, still more preferably 6% by mass or less.
- the pigment is preferably used as a water dispersion, and the compounding amount at the time of blending in the water-based ink can be determined such that the content of the pigment falls within the above range.
- the self-dispersion pigment means one or more of hydrophilic functional groups (anionic hydrophilic group such as a carboxy group or a cationic hydrophilic group such as a quaternary ammonium group) directly or carbon.
- hydrophilic functional groups anionic hydrophilic group such as a carboxy group or a cationic hydrophilic group such as a quaternary ammonium group
- it means a pigment that can be dispersed in an aqueous medium without using a surfactant or a resin.
- the necessary amount of hydrophilic functional group may be chemically bonded to the pigment surface by a conventional method.
- the pigment dispersed by the water-soluble polymer is preferably a water dispersion in which the pigment is dispersed by a water-soluble polymer.
- the water-soluble polymer include a polymer (B) containing a carboxy group described later, and copolymers such as monomers having a carboxyl group such as acrylic acid or methacrylic acid, and the like.
- Commercially available water-soluble polymers to be used include JONCRYL 67, 678, 683 and 60J.
- the pigment dispersed in a water-soluble polymer is preferably used as an aqueous dispersion containing a pigment dispersed by adding a pigment to water in which the water-soluble polymer is dissolved and applying shear stress.
- the water-based ink of the present invention is a water-insoluble polymer particle containing a pigment as described later as a preferred embodiment of the water-insoluble polymer particles from the viewpoint of improving discharge stability.
- the water-insoluble polymer include polymers (B) containing a carboxy group described later, and copolymers such as monomers having a carboxyl group such as acrylic acid or methacrylic acid.
- the polymer used in the present invention is a polymer having a carboxy group and may be either a water-soluble polymer or a water-insoluble polymer, but is preferably a water-insoluble polymer.
- the water-insoluble polymer can be used as pigment-containing polymer particles P or water-insoluble polymer particles Q which do not contain a pigment described later.
- Some of the carboxy groups of the polymer can also be crosslinked with a crosslinking agent. Even if the polymer having a carboxy group is a water soluble polymer, it becomes a water insoluble polymer by crosslinking.
- Water-insoluble polymer p The water-insoluble polymer p constituting the pigment-containing polymer particles P has a function as a dispersing agent for dispersing the pigment in an aqueous medium to maintain the dispersion stably and a function as a fixing agent to the recording medium.
- water-insoluble polymer means one which does not become transparent when the polymer is dispersed in water, specifically, the polymer is dried at 105 ° C.
- the polymer which has reached a constant weight is 25 It is a polymer whose dissolved amount is less than 10 g, preferably 5 g or less, more preferably 1 g or less, when it is dissolved to 100 g of ion-exchanged water of 10 ° C. until saturation.
- the water-insoluble polymer is an anionic polymer
- the determination of the solubility is performed in the state where the anionic group of the polymer is 100% neutralized with sodium hydroxide.
- the polymer to be used include polyesters, polyurethanes, vinyl polymers, etc.
- the water-insoluble polymer p has a constituent unit derived from a (p-1) carboxy group-containing vinyl monomer, and further, (p-2) a constituent unit derived from a hydrophobic vinyl monomer and (p-3) a hydrophilic nonionic monomer It is preferable that it is a vinyl-type polymer containing 1 or more types chosen from the structural unit derived from, and it is still more preferable to contain 3 types of these structural units.
- the water-insoluble polymer p is, for example, a monomer mixture containing (p-1) carboxy group-containing vinyl monomer, (p-2) hydrophobic vinyl monomer, and (p-3) hydrophilic nonionic monomer (hereinafter simply referred to as “monomer The mixture can be obtained by addition polymerization according to a known method.
- the carboxy group-containing vinyl monomer is a dispersion stable of the pigment water dispersion in the production of “water dispersion of pigment-containing polymer particles P” (hereinafter also referred to as “pigment water dispersion”) described later It is used as a monomer component of the water-insoluble polymer p from the viewpoint of improving the properties and the ejection stability of the water-based ink.
- Examples of carboxy group-containing vinyl monomers include carboxylic acid monomers.
- carboxylic acid monomer examples include one or more selected from acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid, itaconic acid, maleic acid, fumaric acid, citraconic acid, 2-methacryloyloxymethyl succinic acid, etc. And one or more selected from methacrylic acid is more preferable.
- the hydrophobic vinyl monomer (p-2) is used from the viewpoint of improving the dispersion stability of the pigment water dispersion and the ejection stability of the water-based ink.
- Examples of the hydrophobic vinyl monomer (p-2) include one or more selected from styrenic monomers, aromatic group-containing (meth) acrylates, and styrenic macromonomers.
- styrene-based monomer styrene and 2-methylstyrene are preferable, styrene is more preferable, and as the aromatic group-containing (meth) acrylate, benzyl (meth) acrylate and phenoxyethyl (meth) acrylate are preferable, and benzyl (meth) Acrylate is more preferred.
- the styrenic macromonomer is a compound having a number average molecular weight of 500 or more and 100,000 or less having a polymerizable functional group at one end, and the number average molecular weight is preferably 1,000 or more, more preferably 2,000 or more, still more preferably It is 3,000 or more, preferably 10,000 or less, more preferably 9,000 or less, and still more preferably 8,000 or less.
- the number average molecular weight is measured by gel permeation chromatography using chloroform containing 1 mmol / L dodecyldimethylamine as a solvent, using polystyrene as a standard substance.
- styrenic macromonomers examples include AS-6 (S), AN-6 (S), HS-6 (S) (trade names of Toagosei Co., Ltd.), and the like.
- P-2 As the hydrophobic vinyl monomer, it is more preferable to use two or more types selected from styrene-based monomers, aromatic group-containing (meth) acrylates, and styrene-based macromonomers in combination from the same viewpoint as described above It is further preferable to use styrene or benzyl (meth) acrylate in combination with a styrenic macromonomer.
- (P-3) hydrophilic nonionic monomer From the viewpoint of improving the ejection stability of the water-based ink, it is preferable to further use (p-3) a hydrophilic nonionic monomer as a monomer component as the polymer.
- polypropylene glycol (n 2 to 30, n is an average added mole number of oxyalkylene group)
- the commercially available component (d) include NK esters M-20G, 40G, 90G, 230G, etc. of Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd., Blenmar PE-90 of NOF Corporation, etc. 200, 350, etc., PME-100, 200, 400, etc., PP-500, 800, 1000, etc., AP-150, 400, 550, etc. 50PEP-300, 50POEP-800B, 43PAPE-600B Etc.
- the monomers (p-1), (p-2) and (p-3) can be used alone or in combination of two or more.
- the polymer (B) having a carboxy group has a structural unit derived from one or two selected from acrylic acid and methacrylic acid, and further, (p-2) a hydrophobic vinyl monomer It is preferable to contain one or more selected from structural units derived from (p-3) and structural units derived from hydrophilic nonionic monomers.
- Content of the monomers (p-1), (p-2) and (p-3) in the monomer mixture at the time of production of the water-insoluble polymer p (content as unneutralized amount; the same applies hereinafter), or water
- the content of the constituent units derived from the monomers (p-1), (p-2) and (p-3) components in the insoluble polymer p is the dispersion stability of the pigment water dispersion and the ejection stability of the water-based ink From the point of view of improving
- the content of the (p-1) carboxy group-containing vinyl monomer is preferably 3% by mass or more, more preferably 5% by mass or more, still more preferably 8% by mass or more, and preferably 40% by mass or less, more preferably Preferably it is 30 mass% or less, More preferably, it is 25 mass% or less.
- (P-2) When the hydrophobic vinyl monomer is contained, its content is preferably 15% by mass or more, more preferably 30% by mass or more, still more preferably 37% by mass or more, and preferably 84% by mass. % Or less, more preferably 80% by mass or less, still more preferably 74% by mass or less.
- the content is preferably 5% by mass or more, more preferably 15% by mass or more, still more preferably 20% by mass or more, and preferably Is 40% by mass or less, more preferably 35% by mass or less, still more preferably 30% by mass or less.
- (P-3) When the hydrophilic nonionic monomer is contained, its content is preferably 13% by mass or more, more preferably 15% by mass or more, still more preferably 18% by mass or more, and preferably 45 It is not more than mass%, more preferably not more than 40 mass%, still more preferably not more than 38 mass%.
- [(p-1) component / [(p-2) component + (p-3) component]] The mass ratio is preferably 0.03 or more, more preferably 0.05 or more, and still more preferably 0.10 or more, from the viewpoint of improving the dispersion stability of the pigment water dispersion and the ejection stability of the water-based ink. And preferably it is 0.50 or less, more preferably 0.40 or less, still more preferably 0.30 or less.
- the water-insoluble polymer p is produced by copolymerizing the above-mentioned monomer mixture by a known polymerization method.
- a solution polymerization method is preferable.
- the organic solvent a used in the solution polymerization method is not limited, but from the viewpoint of improving the productivity of the pigment water dispersion described later, one or more selected from ketones having 4 to 8 carbon atoms, alcohols, ethers and esters. Compounds are preferred, ketones having 4 to 8 carbon atoms are more preferred, and methyl ethyl ketone is even more preferred.
- a polymerization initiator and a polymerization chain transfer agent can be used.
- an azo compound is more preferable, and 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile) and the like are more preferable.
- the polymerization chain transfer agent mercaptans are preferable, and 2-mercaptoethanol and the like are more preferable.
- the polymerization temperature is preferably 50 ° C. to 90 ° C.
- the polymerization time is preferably 1 hour to 20 hours.
- the polymerization atmosphere is preferably a nitrogen gas atmosphere or an inert gas atmosphere such as argon.
- the water-insoluble polymer p is used as it is without removing the solvent used for the polymerization reaction from the viewpoint of improving the productivity of the pigment water dispersion. It is preferable to use as.
- the solid content concentration of the water-insoluble polymer p solution is preferably 25% by mass or more, more preferably 30% by mass or more, and preferably 60% by mass or less, from the viewpoint of improving the productivity of the pigment water dispersion. More preferably, it is 50% by mass or less, still more preferably 45% by mass or less.
- the weight average molecular weight of the water-insoluble polymer p used in the present invention is preferably 10,000 or more, more preferably 15,000 or more, still more preferably 20,000 or more, from the viewpoint of improving the ejection stability of the water-based ink. More preferably, it is 30,000 or more. Further, from the viewpoint of improving the dispersion stability of the pigment water dispersion and the storage stability of the water-based ink, and the viewpoint of improving the ejection stability, it is preferably 150,000 or less, more preferably 100,000 or less.
- the weight average molecular weight of the water-insoluble polymer p can be measured by the method described in the examples.
- the pigment-containing polymer particles P are preferably produced as a water dispersion (pigment water dispersion) of the pigment-containing polymer particles P from the viewpoint of improving the productivity of the water-based ink.
- the pigment water dispersion can be efficiently produced by the method having the following steps (1) and (2).
- Step (1) A step of dispersing a mixture containing a water-insoluble polymer p, an organic solvent b, a pigment, and water (hereinafter also referred to as "pigment mixture") to obtain a dispersed product
- Step (2) Step A step of removing the organic solvent b from the dispersion treatment obtained in (1) to obtain a pigment water dispersion
- Step (1) is a step of subjecting a mixture containing a water-insoluble polymer p, an organic solvent b, a pigment, and water (pigment mixture) to a dispersion treatment to obtain a dispersion treatment.
- a pigment mixture by mixing the water-insoluble polymer p, the organic solvent b, the pigment, water, and, if necessary, the neutralizing agent, the surfactant and the like.
- the order of addition is not limited, it is preferable to add the water-insoluble polymer p, the organic solvent b, the neutralizing agent, water and the pigment in this order.
- the organic solvent b used in step (1) is not particularly limited, but aliphatic alcohols having 1 to 3 carbon atoms, ketones having 4 to 8 carbon atoms, ethers, esters and the like are preferable, and wetting to the pigment is preferred. From the viewpoint of improving the solubility, the solubility of the water-insoluble polymer p, and the adsorption of the water-insoluble polymer p to the pigment, ketones having 4 to 8 carbon atoms are more preferable, methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone are more preferable, and methyl ethyl ketone is more preferable. Even more preferable.
- the solvent used in the polymerization can also be used as it is.
- the mass ratio of the water-insoluble polymer p to the organic solvent b [water-insoluble polymer p / organic solvent b] is 0.10 or more from the viewpoint of improving the wettability to the pigment and the adsorption of the water-insoluble polymer p to the pigment Is preferable, 0.15 or more is more preferable, 0.20 or more is more preferable, and 0.70 or less is preferable, 0.60 or less is more preferable, and 0.50 or less is still more preferable.
- a neutralizing agent can be used from the viewpoint of improving the dispersion stability of the pigment water dispersion and the ejection stability of the water-based ink.
- the pigment aqueous dispersion preferably has a pH of 7 or more, more preferably 7.5 or more, and preferably 11 or less, more preferably 9.5 or less.
- the neutralizing agent include hydroxides of alkali metals, ammonia, organic amines and the like.
- hydroxides of alkali metals include lithium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide and cesium hydroxide, with sodium hydroxide being preferred.
- alkali metal hydroxides and ammonia are preferable as the neutralizing agent, and it is more preferable to use sodium hydroxide and ammonia in combination.
- the water-insoluble polymer p may be previously neutralized.
- the neutralizing agent is preferably used as an aqueous neutralizing agent solution from the viewpoint of promoting the neutralization sufficiently and uniformly. 5 mass% or more is preferable, 10 mass% or more is more preferable, and 30 mass% or less is preferable, and, as for the density
- the mass ratio of the aqueous solution of the neutralizing agent to the organic solvent b promotes the adsorption of the water-insoluble polymer p to the pigment and the neutralization of the polymer to disperse the pigment dispersion and From the viewpoint of improving the ejection stability of the water-based ink, 0.01 or more is preferable, 0.05 or more is more preferable, 0.10 or more is more preferable, and 0.50 or less is preferable, 0.30 or less is more Preferably, 0.20 or less is more preferable.
- the degree of neutralization of the water-insoluble polymer p is preferably 30 mol% or more, more preferably 40 mol% or more, and 50 mol% or more, from the viewpoint of improving the dispersion stability of the pigment water dispersion and the ejection stability of the water-based ink. Is more preferable, and 300 mol% or less is preferable, 200 mol% or less is more preferable, and 150 mol% or less is still more preferable.
- the degree of neutralization is the molar equivalent of the neutralizing agent divided by the molar amount of the anionic group of the water-insoluble polymer p.
- the content of the pigment in the pigment mixture is preferably 10% by mass or more, more preferably 12% by mass or more, and 14% by mass or more, from the viewpoint of improving the dispersion stability of the pigment water dispersion and the ejection stability of the system ink. 30 mass% or less is preferable, 25 mass% or less is more preferable, and 20 mass% or less is still more preferable.
- the content of the water-insoluble polymer p is preferably 2.0% by mass or more, and 4.0% by mass or more in the pigment mixture, from the viewpoint of improving the dispersion stability of the pigment water dispersion and the ejection stability of the water-based ink.
- the content of the organic solvent b is preferably 10% by mass or more, more preferably 12% by mass or more, in the pigment mixture, from the viewpoint of improving the wettability to the pigment and the adsorptivity of the water-insoluble polymer p to the pigment. % By mass or more is more preferable, and 35% by mass or less is preferable, 30% by mass or less is more preferable, and 25% by mass or less is still more preferable.
- the content of water is preferably 40% by mass or more, more preferably 45% by mass or more, and still more preferably 50% by mass or more in the pigment mixture, from the viewpoint of improving the dispersion stability and productivity of the pigment water dispersion. And 75 mass% or less is preferable, 70 mass% or less is more preferable, 65 mass% or less is still more preferable.
- the mass ratio of pigment to water-insoluble polymer p [pigment / water-insoluble polymer p] is preferably 0.4 or more, more preferably 1 or more, from the viewpoint of lowering the ink viscosity at the time of solvent volatilization and improving the ejection stability. , 1.5 or more is more preferable, and 9 or less is preferable, 6 or less is more preferable, and 4 or less is more preferable.
- the pigment mixture is further dispersed to obtain a dispersion treatment.
- the average particle diameter of the pigment particles can be finely divided to a desired particle diameter only by the main dispersion, but preferably, after the pigment mixture is predispersed, further shear stress is applied to carry out the main dispersion to obtain pigment particles. It is preferable to control so that the average particle diameter of.
- the temperature in the preliminary dispersion in step (1) is preferably 0 ° C. or more, and preferably 40 ° C. or less, more preferably 30 ° C.
- the dispersion time is preferably 0.5 hours or more, more preferably 1 hour or more, And 30 hours or less are preferable, and 10 hours or less are more preferable.
- the pre-mixing / stirring device include mixing and stirring devices such as anchor wings and disper wings, but a high-speed stirring and mixing device is preferable.
- 0 degreeC or more is preferable, and, as for the temperature in this dispersion
- means for giving the shear stress of the present dispersion include kneaders such as a roll mill and a kneader, high pressure homogenizers such as a microfluidizer (manufactured by Microfluidics), and media type dispersers such as a paint shaker and a bead mill.
- Ultra Apex Mill manufactured by Kotobuki Industry Co., Ltd.
- Picomill manufactured by Shibata Iron Works Co., Ltd.
- the pigment can be controlled to have a desired particle size by controlling the treatment pressure and the number of passes.
- the treatment pressure is preferably 60 MPa or more, more preferably 100 MPa or more, still more preferably 130 MPa or more, and preferably 200 MPa or less, more preferably 180 MPa or less, and still more preferably 170 MPa or less from the viewpoint of productivity and economy.
- the number of passes is preferably 3 or more, more preferably 5 or more, and preferably 30 or less, more preferably 20 or less.
- the step (2) is a step of removing the organic solvent b from the dispersion treated product obtained in the step (1) to obtain a pigment water dispersion.
- the removal of the organic solvent b can be carried out by a known method. From the viewpoint of suppressing the generation of aggregates in the process of removing the organic solvent b and improving the dispersion stability of the pigment water dispersion and the ejection stability of the water-based ink, the process prior to removing the organic solvent b It is preferable to add water to the dispersed product obtained in 1) to adjust the mass ratio of the organic solvent b to the water (organic solvent b / water).
- the mass ratio of (organic solvent b / water) is preferably 0.08 or more, more preferably 0.10 or more, and preferably 0.40 or less, more preferably 0.20 or less.
- the nonvolatile component concentration (solid content concentration) of the pigment water dispersion after adjusting the mass ratio (organic solvent b / water) is a viewpoint of suppressing the generation of aggregates in the process of removing the organic solvent b, and the pigment From the viewpoint of improving the productivity of the water dispersion, 5% by mass or more is preferable, 8% by mass or more is more preferable, 30% by mass or less is preferable, and 25% by mass or less is more preferable. A part of water contained in the pigment water dispersion may be removed simultaneously with the organic solvent b.
- Examples of the removal apparatus of the organic solvent b used in the step (2) include a batch single distillation apparatus, a vacuum distillation apparatus, a thin film distillation apparatus, a rotary distillation apparatus, a stirring evaporation apparatus, etc. From the viewpoint of removing, rotary distillation devices and stirring evaporators are preferable. Among the rotary distillation devices, rotary vacuum distillation devices such as a rotary evaporator are preferable, and among the stirring evaporation devices, a stirring tank thin film evaporation device and the like are preferable.
- the temperature of the dispersion treatment at the time of removing the organic solvent b can be appropriately selected according to the type of the organic solvent b used, but under reduced pressure, 20 ° C.
- the pressure at this time is preferably 0.01 MPa or more, more preferably 0.02 MPa or more, and preferably 0.5 MPa or less, more preferably 0.2 MPa or less.
- the time for removing the organic solvent b is preferably 1 hour or more, more preferably 2 hours or more, and preferably 24 hours or less, more preferably 12 hours or less.
- the removal of the organic solvent b is preferably performed until the solid concentration is preferably 10% by mass or more, more preferably 20% by mass or more, and preferably 35% by mass or less, more preferably 30% by mass or less It is preferable to carry out until.
- the obtained concentrate is preferably subjected to centrifugation to separate into a liquid phase portion and a solid portion, and the liquid phase portion is recovered.
- the recovered liquid layer portion is mainly a dispersion in which the pigment-containing polymer particles P are dispersed in water, and the solid portion is mainly a solid content consisting of coarse particles generated by poor dispersion or aggregation. Therefore, a pigment water dispersion can be obtained from this liquid layer portion.
- the organic solvent b in the resulting pigment water dispersion is preferably substantially removed, but may remain as long as the object of the present invention is not impaired. 0.1 mass% or less is preferable, and, as for the quantity of the residual organic solvent b, 0.01 mass% or less is more preferable.
- the non-volatile component concentration (solid content concentration) of the pigment water dispersion of the obtained pigment-containing polymer particles P is 10 mass from the viewpoint of improving the dispersion stability of the pigment water dispersion and the ease of preparation of the water-based ink % Or more is preferable, 15 mass% or more is more preferable, and 30 mass% or less is preferable, and 25 mass% or less is more preferable.
- the resulting pigment water dispersion of the pigment-containing polymer particles P is one in which the solid portion of the pigment and the water-insoluble polymer p is dispersed in water as a main medium.
- the average particle diameter of the pigment-containing polymer particles P in the pigment water dispersion is preferably 40 nm or more, more preferably 60 nm or more, from the viewpoint of improving the dispersion stability of the pigment water dispersion and the ejection stability of the water-based ink. The above is more preferable, and 150 nm or less is preferable, and 140 nm or less is more preferable.
- the average particle diameter of the pigment-containing polymer particles P is measured by the method described in the examples.
- the average particle diameter of the pigment-containing polymer particles P in the water-based ink using the pigment-containing polymer particles P is the same as the average particle diameter in the pigment water dispersion, and the preferred embodiment of the average particle diameter is It is the same as the preferred embodiment of the average particle size in the body.
- the content of the pigment-containing polymer particles P in the water-based ink is preferably 1.4% by mass or more, and more preferably 2.8% by mass from the viewpoint of improving the ejection stability. % Or more, more preferably 4.2% by mass or more, and preferably 21% by mass or less, more preferably 14% by mass or less, still more preferably 8.4% by mass or less.
- the content of the water-insoluble polymer p in the aqueous ink is preferably 0.4% by mass or more, more preferably 0.8% by mass or more, from the viewpoint of improving the ejection stability. It is more preferably 1.2% by mass or more, and preferably 6% by mass or less, more preferably 4% by mass or less, and still more preferably 2.4% by mass or less.
- the water-based ink of the present invention can contain water-insoluble polymer particles Q not containing a pigment from the viewpoint of fixability to a recording medium and from the viewpoint of improving the discharge stability of the water-based ink.
- the water-insoluble polymer particle Q can contain a constituent unit derived from (q-1) (meth) acrylic acid and a constituent unit derived from (q-2) (meth) acrylic acid ester (q-2).
- Examples of the monomer (q-1) include acrylic acid and methacrylic acid, and methacrylic acid is preferable.
- the monomer (q-2) preferably has 1 to 10 carbon atoms, and more preferably 1 to 8 carbon atoms.
- the water-insoluble polymer particle Q is obtained by copolymerizing a mixture of (q-1) and (q-2) monomers by a known emulsion polymerization method or the like in the same manner as in the production of the water-insoluble polymer p described above Or commercially available products may be used.
- acrylic resin such as “Neocryl A1127” (manufactured by DSM NeoResins, anionic self-crosslinking water-based acrylic resin), “Joncril 390”, “Johncril 7100”, Examples thereof include styrene-acrylic resins such as "John Krill 734" and "John Krill 538” (all manufactured by BASF Japan Ltd.).
- the weight average molecular weight of the water-insoluble polymer particles Q is preferably 100,000 or more, more preferably 200,000 or more, further preferably 500,000 or more, and preferably 2.5 million or less, more preferably 1,000,000 or less.
- the average particle diameter of the water-insoluble polymer particles Q in the water-based ink is preferably 10 nm or more, more preferably 30 nm or more, still more preferably 50 nm or more, from the viewpoint of improving the ejection stability of the water-based ink It is 300 nm or less, more preferably 200 nm or less, still more preferably 150 nm or less.
- the weight average molecular weight and the average particle size of the water-insoluble polymer particles Q are measured by the method described in the examples.
- the content of the water-insoluble polymer particles Q in the water-based ink is preferably 4% by mass or less, more preferably 3.5% by mass or less, from the viewpoint of fixability to the recording medium. More preferably, it is 3% by mass or less, and preferably 0.5% by mass or more, more preferably 1% by mass or more, and further preferably 1.5% by mass or more.
- the aqueous ink of the present invention contains an organic solvent (C) from the viewpoint of improving the ejection stability.
- the organic solvent (C) includes an organic solvent (c-1) having a relative dielectric constant ( ⁇ r ) at 27 ° C. of 27 or more and 38 or less.
- the relative dielectric constant ( ⁇ r ) is an index representing the polarity of the solvent, and it is the ratio ( ⁇ / ⁇ 0 ) between the dielectric constant of the solvent ( ⁇ ) and the dielectric constant of the vacuum ( ⁇ 0 ). It is possible to measure using a commercially available measuring device, for example, a dielectric constant measuring device manufactured by HEWLETT PACKARD, HP E5050A, etc.
- the content of the organic solvent (c-1) having a relative dielectric constant ( ⁇ r ) of 27 to 38 at 23 ° C. in the water-based ink is 33% by mass or more, preferably from the viewpoint of improving the ejection stability. It is 34% by mass or more and 55% by mass or less, preferably 53% by mass or less, more preferably 52% by mass or less, and still more preferably 48% by mass or less.
- the mass ratio of the organic solvent (c-1) to the organic solvent (C) [organic solvent (c-1) / organic solvent (C)] is preferably 0.75 or more, from the viewpoint of improving the ejection stability. Is 0.8 or more, more preferably 0.9 or more, and still more preferably 0.95 or more.
- the organic solvent (C) preferably contains one or more organic solvents having a boiling point of 150 ° C. or higher from the viewpoint of improving the drying property when printed on a low water absorption recording medium.
- a boiling point in the case of using 2 or more types of organic solvents as an organic solvent (C), what is 150 degreeC or more by a weighted average value weighted by content (mass%) of each organic solvent is preferable.
- the weighted average value of the boiling point of the organic solvent (C) is preferably 160 ° C. or more, more preferably 170 ° C. or more from the viewpoint of preventing drying of the ink in the ink jet nozzle and improving the ejection stability of the water-based ink. And is preferably 255 ° C.
- Examples of the compound used as the organic solvent (C) include polyhydric alcohols, polyhydric alcohol alkyl ethers, nitrogen-containing heterocyclic compounds, amides, amines, sulfur-containing compounds and the like, but the ejection stability of the aqueous ink is improved.
- Polyhydric alcohol is preferred from the viewpoint of
- the polyhydric alcohol is preferably at least one selected from dihydric alcohols and trihydric alcohols from the viewpoint of improving the ejection stability of the water-based ink, and examples thereof include ethylene glycol, diethylene glycol, polyethylene glycol, propylene glycol and di-alcohols.
- Propylene glycol polypropylene glycol, 1,3-propanediol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, 3-methyl-1,3-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexane Diol, 2-methyl-2,4-pentanediol, 1,2,6-hexanetriol, 1,2,4-butanetriol, 1,2,3-butanetriol, petriol and the like.
- the organic solvent (c-1) having a dielectric constant ( ⁇ r ) at 27 ° C. of 27 or more and 38 or less preferably contains a glycol, and the carbon number of glycol is preferably 2 or more, more preferably Is 3 or more, and preferably 8 or less, more preferably 6 or less, and still more preferably 4 or less.
- propylene glycol ( ⁇ r : 29.9, boiling point: 188 ° C.), 1,3-propanediol ( ⁇ r : 37.9, boiling point: 210 ° C.), 1, 5 -One or more selected from pentanediol ( ⁇ r : 28.2, boiling point: 242 ° C) and diethylene glycol ( ⁇ r : 34.4, boiling point: 244 ° C) is preferable, and one or more selected from propylene glycol and diethylene glycol Is more preferred, and propylene glycol is even more preferred.
- the content of the organic solvent (C) in the water-based ink is preferably 20% by mass or more, more preferably 25% by mass or more, still more preferably 28% by mass or more, further preferably from the viewpoint of improving the ejection stability. It is 33% by mass or more, more preferably 35% by mass or more, still more preferably 37% by mass or more, and preferably 60% by mass or less, more preferably 55% by mass or less, still more preferably 51% by mass or less Still more preferably, it is 49% by mass or less, still more preferably 47% by mass or less, still more preferably 44% by mass or less.
- an acetylene glycol (d of not less than 4 and not more than 15) is an average addition mole number of ethylene oxide (EO) (hereinafter also referred to as “EO average addition mole number”).
- EO ethylene oxide
- -1) and acetylene glycol (d-2) having an average added mole number of ethylene oxide of less than 4 moles.
- the aqueous ink of the present invention comprises the pigment (A), the polymer (B) having a carboxy group, and the organic solvent (C) blended with acetylene glycol (d-1) and acetylene glycol (d-2). It is a water-based ink.
- the average addition mole number of EO of acetylene glycol (d-1) is 4 moles or more, preferably 6 moles or more, more preferably 7 moles or more, still more preferably 9 moles or more, and 15 moles or less. Preferably it is 13 mol or less, More preferably, it is 11 mol or less.
- Acetylene glycol (d-1) is preferably an EO adduct of 2,4,7,9-tetramethyl-5-decyne-4,7-diol, 3,6-dimethyl-4-octin-3,6- EO adduct of diol, 2,5-dimethyl-3-hexyne-2,5-diol, EO adduct of 2,5,8,11-tetramethyl-6-dodecin-5,8-diol, and 3, One or more selected from EO adducts of 5-dimethyl-1-hexyn-3-ol, more preferably EO addition of 2,4,7,9-tetramethyl-5-decyne-4,7-diol And at least one selected from EO adducts of 3,6-dimethyl-4-octin-3,6-diol, and EO adducts of 2,5-dimethyl-3-hexyne-2,5-diol
- the ink of the present invention contains acetylene glycol (d-2) having an average addition mole number of ethylene oxide of less than 4 moles from the viewpoint of improving the ejection stability of the water-based ink.
- the average addition mole number of EO of acetylene glycol (d-2) is preferably 2 moles or less, more preferably 1.5 moles or less, still more preferably 1 mole or less, from the viewpoint of improving the discharge stability of the aqueous ink. Still more preferably, it is 0 mole.
- the difference between the average EOL addition molar number of acetylene glycol (d-1) and the average EOL addition molar number of acetylene glycol (d-2) is preferably 4 mol or more, more preferably from the viewpoint of improving the ejection stability of the aqueous ink. Preferably, it is 7 moles or more, and preferably 13 moles or less.
- Acetylene glycol (d-2) is preferably 2,4,7,9-tetramethyl-5-decyne-4,7-diol, 3,6-dimethyl-4-octin-3,6-diol, 2, 5-dimethyl-3-hexyne-2,5-diol, 2,5,8,11-tetramethyl-6-dodecin-5,8-diol, 3,5-dimethyl-1-hexyne-3-ol, and One or more selected from these EO adducts, and more preferably 2,4,7,9-tetramethyl-5-decyne-4,7-diol, 3,6-dimethyl-4-octin-3, One or more selected from 6-diol, 2,5-dimethyl-3-hexyne-2,5-diol, and EO adducts thereof, and more preferably 2,4,7,9-tetramethyl- 5-decyne-4,7-diol and
- the 5-diol can be synthesized by reacting acetylene with a ketone or aldehyde corresponding to the target acetylene glycol, for example, Takehiko Fujimoto, Complete Edition, “Introduction to New Surfactants” (Sanyo Kasei It can be obtained by the method described in Kogyo Kogyo Co., Ltd., 1992, pp. 94-107.
- the EO adduct of acetylene glycol can be obtained by carrying out an addition reaction to the acetylene glycol obtained by the above method so as to obtain the desired addition number of EO.
- Commercially available products of 2,4,7,9-tetramethyl-5-decyne-4,7-diol include Surfynol 104 (EO average added mole number: 0 mol, 100% by mass of Air Products & Chemicals, Inc.) And 104PG-50 (a propylene glycol 50% by weight dilution of 2,4,7,9-tetramethyl-5-decyne-4,7-diol, average added mole number of EO: 0 mol).
- the content of the acetylene glycol compound (D) is preferably 0.5% by mass or more, more preferably 0.7% by mass or more, and still more preferably 0 in the water-based ink from the viewpoint of improving the discharge stability of the water-based ink. .9% by mass or more, still more preferably 1.0% by mass or more, and preferably 3% by mass or less, more preferably 2.8% by mass or less, still more preferably 2.5% by mass or less Preferably it is 2.2 mass% or less.
- the content of the acetylene glycol compound (D) corresponds to the blending amount of the acetylene glycol compound (D) in the preparation of the water-based ink.
- the content of the acetylene glycol (d-1) is preferably 0.4% by mass or more, more preferably 0.6% by mass or more, still more preferably 0.8% by mass in the aqueous ink from the same viewpoint as described above
- the above content is preferably 4% by mass or less, more preferably 3% by mass or less, still more preferably 2.5% by mass or less, and still more preferably 2% by mass or less.
- the content of the acetylene glycol (d-2) is preferably 0.02% by mass or more, more preferably 0.05% by mass or more, still more preferably 0.1% by mass or more, from the same viewpoint as above.
- the content is preferably 0.15% by mass or more, and preferably 3% by mass or less, more preferably 2% by mass or less, still more preferably 1.5% by mass or less, still more preferably 1% by mass or less, still more preferably Is 0.5 mass% or less.
- the total content of acetylene glycol (d-1) and (d-2) in the aqueous ink is preferably 1.02% by mass or more, more preferably 1.05% by mass or more, from the same viewpoint as above.
- the content is preferably 1.1% by mass or more, more preferably 1.15% by mass or more, and preferably 4% by mass or less, more preferably 3% by mass or less, still more preferably 2.5% by mass or less More preferably, it is 2% by mass or less, still more preferably 1.5% by mass or less.
- the mass ratio of acetylene glycol (d-1) to acetylene glycol (d-2) [acetylene glycol (d-1) / acetylene glycol (d-2)] is preferable from the viewpoint of improving the ejection stability of the water-based ink Is 0.5 or more, more preferably 1 or more, still more preferably 1.5 or more, still more preferably 2 or more, and preferably 27 or less, more preferably 23 or less, still more preferably 15 or less, more Preferably it is 12 or less.
- the mass ratio of the organic solvent (c-1) to the acetylene glycol compound (D) [organic solvent (c-1) / acetylene glycol compound (D)] is preferably 15 from the viewpoint of improving the ejection stability of the water-based ink. Or more, more preferably 18 or more, still more preferably 20 or more, still more preferably 22 or more, still more preferably 25 or more, still more preferably 28 or more, and preferably 40 or less, more preferably 38 or less, More preferably, it is 36 or less, still more preferably 34 or less.
- the water-based ink of the present invention is a surfactant, a wetting agent, a penetrant, a dispersing agent, a viscosity modifier, an antifoaming agent, an antiseptic, a mildewproofing agent other than the above which is usually used in the range not impairing the effects of the present invention.
- Agent, antirust agent, etc. can be contained.
- the aqueous ink of the present invention comprises an aqueous dispersion of pigment (A), a polymer (B) having a carboxy group, an organic solvent (C), an acetylene glycol compound (D), water, and optionally, water insoluble polymer particles It can be obtained by mixing Q, an organic solvent (C) and the like and stirring.
- the content of water is preferably 35% by mass or more, more preferably 40% by mass or more, still more preferably 45% by mass or more, from the viewpoint of improving the ejection stability of the water-based ink, and preferably Is 60% by mass or less, more preferably 58% by mass or less, still more preferably 55% by mass or less.
- the pigment, the water-insoluble polymer particle Q, the organic solvent (C) and other components other than water are contained in the ink, a part of the water content can be substituted for the other components and contained.
- the viscosity of the aqueous ink at 32 ° C. is preferably 2.0 mPa ⁇ s or more, more preferably 3.0 mPa ⁇ s or more, still more preferably 5.0 mPa ⁇ s or more, from the viewpoint of improving the ejection stability of the water-based ink And preferably 12 mPa ⁇ s or less, more preferably 9.0 mPa ⁇ s or less, still more preferably 7.0 mPa ⁇ s or less.
- the pH of the water-based ink is preferably 7.0 or more, more preferably 8.0 or more, and still more preferably 8.5 or more, from the viewpoint of improving the discharge stability of the water-based ink.
- the pH is preferably 11.0 or less, more preferably 10.0 or less, and still more preferably 9.5 or less, from the viewpoint of member resistance and skin irritation.
- the inkjet recording method of the present invention is an inkjet recording method for recording on a recording medium using the aqueous ink obtained above, and is characterized in that the droplet amount of the aqueous ink is from 2 pL to 20 pL.
- high quality images can be recorded not only on highly water-absorbable plain paper but also on low water-absorbed coated paper and resin films.
- coated paper for example, general purpose glossy paper “OK Top Coat Plus” (manufactured by Oji Paper Co., Ltd., basis weight 104.7 g / m 2 , water absorption of the recording medium when the contact time between the recording medium and pure water is 100 ms.
- a resin film transparent synthetic resin films, such as a polyester film, a polypropylene film, a polyethylene film, a nylon film, are mentioned. These films may be biaxial or uniaxially stretched films or non-oriented films.
- polyester films such as polyethylene terephthalate (PET) film treated with corona discharge, and oriented polypropylene films such as biaxially oriented polypropylene (OPP) film treated with corona discharge are more preferable.
- PET polyethylene terephthalate
- OPP biaxially oriented polypropylene
- commercially available resin films include Lumirror T60 (manufactured by Toray Industries, Inc., PET), Taiho FE 2001 (manufactured by Futamura Chemical Co., Ltd., corona discharge treated PET), and Taiko FOR-AQ (manufactured by Futamura Chemical Co., Ltd., Corona discharge treatment OPP And PVC 80 BP (Lintech Co., Ltd., vinyl chloride), Kainas KEE70CA (Lintech Co., Ltd., polyethylene), Yupo SG90 PAT1 (Lintech Co., Ltd., PP), and the like.
- any recording head of serial head type and line head type can be used, but line head type is preferable.
- an image or the like can be recorded by the one-pass method.
- the ink droplet discharge method is preferably a piezo method, but a thermal method can also be adopted.
- the voltage applied to the recording head is preferably 5 V or more, more preferably 10 V or more, still more preferably 15 V or more, and preferably 40 V or less, more preferably 35 V or less, from the viewpoint of high-speed printing efficiency and the like. Preferably it is 30 V or less.
- the driving frequency is preferably 2 kHz or more, more preferably 5 kHz or more, still more preferably 8 kHz or more, and preferably 80 kHz or less, more preferably 70 kHz or less, still more preferably 60 kHz, from the viewpoint of high speed printing efficiency etc. It is below.
- the amount of discharged ink droplets is preferably 2 pL or more, more preferably 4 pL or more, still more preferably 6 pL or more, still more preferably 8 pL or more, from the viewpoint of improving the discharge stability of the water-based ink.
- it is 20 pL or less, More preferably, it is 18 pL or less, More preferably, it is 16 pL or less.
- the recording head resolution is preferably 400 dpi (dots / inch) or more, more preferably 500 dpi or more, and still more preferably 550 dpi or more.
- the temperature in the head during recording is preferably 20 ° C.
- the recording speed is usually 5 m / min or more, preferably 10 m / min or more, more preferably 20 m / min or more, and further preferably 5 m / min or more in terms of transport speed with respect to the moving direction of the recording medium Is 30 m / min or more, and preferably 75 m / min or less from the viewpoint of operability.
- Production Example 1 (Production of Water-Insoluble Polymer p Solution)
- a reaction vessel equipped with two dropping funnels 1 and 2 the monomers shown in "initially charged monomer solution" in Table 1, a solvent (methyl ethyl ketone), and a polymerization chain transfer agent (2-mercaptoethanol) are mixed and then nitrogen Gas substitution was carried out to obtain an initially charged monomer solution.
- a solvent methyl ethyl ketone
- a polymerization chain transfer agent (2-mercaptoethanol
- the initially charged monomer solution in the reaction vessel was maintained at 77 ° C. with stirring, and the dropping monomer solution 1 in the dropping funnel 1 was gradually dropped into the reaction vessel over 3 hours. Then, the dropping monomer solution 2 in the dropping funnel 2 was gradually dropped into the reaction vessel over 2 hours. After completion of the dropwise addition, the mixed solution in the reaction vessel was stirred at 77 ° C. for 0.5 hours. Then, a polymerization initiator solution was prepared by dissolving 0.6 part of the above-mentioned polymerization initiator (V-65) in 27.0 parts of methyl ethyl ketone, added to the mixed solution, and aging was carried out by stirring at 77 ° C. for 1 hour. .
- the preparation, addition and aging of the polymerization initiator solution were performed five more times. Then, the reaction solution in the reaction vessel was maintained at 80 ° C. for 1 hour, and methyl ethyl ketone was added to obtain a solution of water-insoluble polymer p (solid content concentration: 40.8%). The weight average molecular weight of the obtained water-insoluble polymer p was 52,700. In addition, the obtained water-insoluble polymer p is dried at 105 ° C. for 2 hours, and the polymer having reached a constant weight is dissolved in water at 5 ⁇ 10 ⁇ 3 mass% (in terms of solid content concentration), the average particle size Is 89 nm.
- Production Example 2 (Production of Water Dispersion of Water-Insoluble Polymer Particles Containing Carbon Black) (1) 157.6 g of the water-insoluble polymer p solution (solid content concentration 40.8%) obtained in Production Example 1 was mixed with 60.4 g of methyl ethyl ketone (MEK) to obtain a MEK solution of water-insoluble polymer p .
- MEK methyl ethyl ketone
- a MEK solution of the water-insoluble polymer p is charged into a 2 L-type disper, and 448.3 g of ion exchanged water, 19.5 g of a 5 N aqueous solution of sodium hydroxide, and 1.5 g of a 25% aqueous ammonia solution while stirring under the conditions of 1400 rpm.
- 89 g was added and stirred at 70 ° C. for 1 hour. After cooling to 25 ° C., it was filtered with the 5 ⁇ m filter, and ion exchange water was further added so that the solid content concentration would be 22.0 mass%, to obtain an aqueous dispersion of a water-insoluble polymer p containing a pigment.
- the average particle size of the water-insoluble polymer particles P containing a pigment in the obtained aqueous dispersion was 90 nm.
- Example 1 Manufacture of water-based ink
- the ink was blended with the following composition A so as to be 4.0 mass% of pigment in the ink, and the obtained mixture
- the solution was filtered through the 5 ⁇ m filter to obtain a water-based ink.
- Table 2 The results are shown in Table 2.
- composition A Aqueous dispersion containing carbon black (solid content 22 mass%) 26.0 g Propylene glycol (Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) 40.0 g Surfynol 104 PG-50 (Acetylene glycol having an average added mole number of oxyethylene of 0: manufactured by Nisshin Chemical Co., Ltd .: Surfynol 104 (50%), propylene glycol (50%), active ingredient concentration: 50%) 0 .6 g Surfynol 465 (Nisshin Chemical Industries, Ltd., average added mole number of oxyethylene is 10 mol of acetylene glycol) 1.0 g 32.4 g of deionized water was added to a total amount of 100 g.
- the details of the organic solvent (C) and the acetylene glycol compound (D) shown in Tables 2 to 4 are as follows.
- the propylene glycol in Surfynol 104PG-50 is included in the amount of propylene glycol in the organic solvent (C) described in Tables 2 to 4.
- S104 (Surphynol 104; 2,4,7,9-Tetramethyl-5-decyne-4,7-diol)
- Surfinol 104 PG 50 (50% active ingredient S104) is added]
- S420 (Surfinol 420; ethylene oxide (20%) adduct of Surfynol 104, average ethylene oxide addition mole number: 1.3)
- S 465 (Surfinol 465; ethylene oxide (65%) adduct of Surfynol 104, average ethylene oxide addition mole number: 10)
- the “Surfinol” series is Nisshin Chemical Industry Co., Ltd. and Air Products & Chemicals.
- Example 2 to 17 and Comparative Examples 1 to 12 A water-based ink was obtained in the same manner as in Example 1 except that the formulation was changed as shown in Tables 2 and 3 in Example 1. The results are shown in Tables 2 and 3.
- Example 18 A water-based ink was obtained in the same manner as in Example 1 except that the water-insoluble polymer particles Q obtained in Production Example 3 were added in 2 mass% in Example 1. The results are shown in Table 2.
- Printing evaluation device manufactured by Tri-Tech Co., Ltd.
- an inkjet head manufactured by Kyocera Corporation, "KJ4B-HD06MHG-STDV", piezo type
- the ink A was filled.
- the head applied voltage 26 V, frequency 20 kHz, discharge liquid quantity 12 pL, head temperature 32 ° C., resolution 600 dpi, pre-discharge flushing 200 times, negative pressure-4.0 kPa are set, and the longitudinal direction of the recording medium becomes the same In the same direction, the recording medium was fixed to the transfer stand by decompression.
- the print instruction was transferred to the print evaluation device, and an image with 0% to 100% duty was printed.
- Example 19 to 20 Comparative Examples 13 to 14 A water-based ink was obtained in the same manner as in Example 1 except that the formulation was changed as shown in Table 4 in Example 1.
- the present invention it is possible to provide a water based ink for ink jet recording having excellent discharge stability in the ink jet recording method, and an ink jet recording method using the water based ink.
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Abstract
本発明は、〔1〕顔料(A)、カルボキシ基を有するポリマー(B)、有機溶媒(C)、アセチレングリコール化合物(D)、及び水を含有するインクジェット記録用水系インクであって、有機溶媒(C)が、23℃における比誘電率(εr)が27以上38以下の有機溶媒(c-1)を含み、有機溶媒(c-1)の含有量が、水系インク中、33質量%以上55質量%以下であり、有機溶媒(C)に対する有機溶媒(c-1)の質量比〔有機溶媒(c-1)/有機溶媒(C)〕が0.75以上であり、アセチレングリコール化合物(D)が、エチレンオキシドの平均付加モル数が4モル以上15以下のアセチレングリコール(d-1)とエチレンオキシドの平均付加モル数が4モル未満のアセチレングリコール(d-2)とを含む、インクジェット記録用水系インクに関する。
Description
本発明は、インクジェット記録用水系インク、及びそれを用いるインクジェット記録方法に関する。
インクジェット記録方式は、非常に微細なノズルからインク液滴を記録媒体に直接吐出し、付着させて、文字や画像を得る記録方式である。この方式は、フルカラー化が容易で、かつ安価であり、記録媒体として普通紙が使用可能、被印刷物に対して非接触、という数多くの利点があるため普及が著しい。
最近では、印刷物に耐候性や耐水性を付与するために、着色剤として顔料を用い、顔料の分散剤としてポリマーを用いるインクジェット記録用水系インクが用いられており、種々の提案がなされている。
最近では、印刷物に耐候性や耐水性を付与するために、着色剤として顔料を用い、顔料の分散剤としてポリマーを用いるインクジェット記録用水系インクが用いられており、種々の提案がなされている。
例えば、国際公開第2017/138186号(特許文献1)には、顔料を含有する水不溶性ポリマー粒子と、沸点が230℃以下の水溶性有機溶剤を10~46質量%と、沸点が280℃以上の水溶性有機溶剤を0~5質量%と、水を44~70質量%含有するインクを用いて、特定の無機顔料と澱粉と共重合ラテックスを含有するインク受容層を有する記録媒体に印刷するインクジェット記録方法が開示されており、高画質で発色性に優れることが示されている。
特開2012-140611号(特許文献2)には、顔料を含有する水不溶性ポリマー粒子、有機溶媒を含有するインクジェット記録用水系インクであって、有機溶媒としてジエチレングリコールを30~60重量%、水を30~60重量%含有し、20℃における静的表面張力が35~55mN/mであり、32℃における粘度が5~7mPa・sである水系インクが開示されており、吐出性(吐出速度、一滴性)に優れ、真円状のドットが得られることが示されている。
特開2006-282759号(特許文献3)には、顔料を包含し、該顔料を分散可能とする水不溶性ビニルポリマー粒子と、界面活性剤と、水を含み、該界面活性剤がアセチレングリコールと、アセチレングリコールのエチレンオキシド付加物とを特定の重量比で含むインク組成物が開示されており、発色性、光沢性、連続した吐出の安定性及び目詰まり回復性に優れることが示されている。特許文献3の実施例のインク組成物はグリセリンを主成分とする有機溶媒を24~25質量%含んでいる。
特開平8-41396号(特許文献4)には、水、グリセリン、プロピレングリコールを含む溶媒中に、顔料を分散させた記録用インクであって、グリセリンとプロピレングリコールの含有量が特定の範囲にあるインクが開示されており、ノズルにインクを充填し放置した際のノズルの目詰まり防止に優れることが示されている。
特開2012-140611号(特許文献2)には、顔料を含有する水不溶性ポリマー粒子、有機溶媒を含有するインクジェット記録用水系インクであって、有機溶媒としてジエチレングリコールを30~60重量%、水を30~60重量%含有し、20℃における静的表面張力が35~55mN/mであり、32℃における粘度が5~7mPa・sである水系インクが開示されており、吐出性(吐出速度、一滴性)に優れ、真円状のドットが得られることが示されている。
特開2006-282759号(特許文献3)には、顔料を包含し、該顔料を分散可能とする水不溶性ビニルポリマー粒子と、界面活性剤と、水を含み、該界面活性剤がアセチレングリコールと、アセチレングリコールのエチレンオキシド付加物とを特定の重量比で含むインク組成物が開示されており、発色性、光沢性、連続した吐出の安定性及び目詰まり回復性に優れることが示されている。特許文献3の実施例のインク組成物はグリセリンを主成分とする有機溶媒を24~25質量%含んでいる。
特開平8-41396号(特許文献4)には、水、グリセリン、プロピレングリコールを含む溶媒中に、顔料を分散させた記録用インクであって、グリセリンとプロピレングリコールの含有量が特定の範囲にあるインクが開示されており、ノズルにインクを充填し放置した際のノズルの目詰まり防止に優れることが示されている。
インクジェット記録方式は、近年、一般消費者向けの民生用印刷に留まらず、商業印刷、産業印刷分野に応用されており、高い生産性が求められるため、印刷の高速化が進められている。また、インクジェット記録を休止した後、再度記録を開始する際にインクを正常に吐出できなくなるという問題があり、再印刷時の吐出安定性の改善が要望されている。印刷の高速化においては、従来より高いレベルの連続吐出性及び再印刷時の吐出安定性の改善が求められる。
本発明は、顔料(A)、カルボキシ基を有するポリマー(B)、有機溶媒(C)、アセチレングリコール化合物(D)、及び水を含有するインクジェット記録用水系インクであって、有機溶媒(C)が、23℃における比誘電率(εr)が27以上38以下の有機溶媒(c-1)を含み、有機溶媒(c-1)の含有量が、水系インク中、33質量%以上55質量%以下であり、有機溶媒(C)に対する有機溶媒(c-1)の質量比〔有機溶媒(c-1)/有機溶媒(C)〕が0.75以上であり、アセチレングリコール化合物(D)が、エチレンオキシドの平均付加モル数が4モル以上15以下のアセチレングリコール(d-1)とエチレンオキシドの平均付加モル数が4モル未満のアセチレングリコール(d-2)とを含む、インクジェット記録用水系インクに関する。
上記特許文献1~4に記載された水系インクやインクジェット記録方法では、産業印刷分野で必要とされる少ない液滴量での記録や、長期放置時の吐出安定性の点で満足できるものではない。例えば、特許文献2の実施例では120秒間の間欠吐出性での評価をしており、特許文献3の実施例ではドット当たりの吐出インク重量が30ngでの評価をしており、産業印刷分野で求められる、より少ない液滴量での連続吐出性や、より長時間経過した後での間欠吐出性の向上に対応できていない。
本発明は、インクジェット記録方式における吐出安定性に優れるインクジェット記録用水系インク、及び該水系インクを用いるインクジェット記録方法に関する。
本発明は、インクジェット記録方式における吐出安定性に優れるインクジェット記録用水系インク、及び該水系インクを用いるインクジェット記録方法に関する。
本発明者らは、特定の有機溶媒と特定のアセチレングリコール化合物とを組み合わせたインクジェット記録用水系インクが、上記課題を解決し得ることを見出した。
すなわち、本発明は、次の〔1〕及び〔2〕に関する。
〔1〕顔料(A)、カルボキシ基を有するポリマー(B)、有機溶媒(C)、アセチレングリコール化合物(D)、及び水を含有するインクジェット記録用水系インクであって、
有機溶媒(C)が、23℃における比誘電率(εr)が27以上38以下の有機溶媒(c-1)を含み、
有機溶媒(c-1)の含有量が、水系インク中、33質量%以上55質量%以下であり、
有機溶媒(C)に対する有機溶媒(c-1)の質量比〔有機溶媒(c-1)/有機溶媒(C)〕が0.75以上であり、
アセチレングリコール化合物(D)が、エチレンオキシドの平均付加モル数が4モル以上15以下のアセチレングリコール(d-1)とエチレンオキシドの平均付加モル数が4モル未満のアセチレングリコール(d-2)とを含む、インクジェット記録用水系インク。
〔2〕前記〔1〕に記載の水系インクを用いて記録媒体に記録するインクジェット記録方法であって、水系インクの液滴量が2pL以上20pL以下である、インクジェット記録方法。
すなわち、本発明は、次の〔1〕及び〔2〕に関する。
〔1〕顔料(A)、カルボキシ基を有するポリマー(B)、有機溶媒(C)、アセチレングリコール化合物(D)、及び水を含有するインクジェット記録用水系インクであって、
有機溶媒(C)が、23℃における比誘電率(εr)が27以上38以下の有機溶媒(c-1)を含み、
有機溶媒(c-1)の含有量が、水系インク中、33質量%以上55質量%以下であり、
有機溶媒(C)に対する有機溶媒(c-1)の質量比〔有機溶媒(c-1)/有機溶媒(C)〕が0.75以上であり、
アセチレングリコール化合物(D)が、エチレンオキシドの平均付加モル数が4モル以上15以下のアセチレングリコール(d-1)とエチレンオキシドの平均付加モル数が4モル未満のアセチレングリコール(d-2)とを含む、インクジェット記録用水系インク。
〔2〕前記〔1〕に記載の水系インクを用いて記録媒体に記録するインクジェット記録方法であって、水系インクの液滴量が2pL以上20pL以下である、インクジェット記録方法。
本発明によれば、インクジェット記録方式における吐出安定性に優れるインクジェット記録用水系インク、及び該水系インクを用いるインクジェット記録方法を提供することができる。
[インクジェット記録用水系インク]
本発明のインクジェット記録用水系インク(以下、単に「水系インク」又は「インク」ともいう)は、顔料(A)、カルボキシ基を有するポリマー(B)、有機溶媒(C)、アセチレングリコール化合物(D)、及び水を含有するインクジェット記録用水系インクであって、有機溶媒(C)が、23℃における比誘電率(εr)が27以上38以下の有機溶媒(c-1)を含み、有機溶媒(c-1)の含有量が、水系インク中、33質量%以上55質量%以下であり、有機溶媒(C)に対する有機溶媒(c-1)の質量比〔有機溶媒(c-1)/有機溶媒(C)〕が0.75以上であり、アセチレングリコール化合物(D)が、エチレンオキシドの平均付加モル数が4モル以上15以下のアセチレングリコール(d-1)とエチレンオキシドの平均付加モル数が4モル未満のアセチレングリコール(d-2)とを含むことを特徴とする。
本発明のインクジェット記録用水系インク(以下、単に「水系インク」又は「インク」ともいう)は、顔料(A)、カルボキシ基を有するポリマー(B)、有機溶媒(C)、アセチレングリコール化合物(D)、及び水を含有するインクジェット記録用水系インクであって、有機溶媒(C)が、23℃における比誘電率(εr)が27以上38以下の有機溶媒(c-1)を含み、有機溶媒(c-1)の含有量が、水系インク中、33質量%以上55質量%以下であり、有機溶媒(C)に対する有機溶媒(c-1)の質量比〔有機溶媒(c-1)/有機溶媒(C)〕が0.75以上であり、アセチレングリコール化合物(D)が、エチレンオキシドの平均付加モル数が4モル以上15以下のアセチレングリコール(d-1)とエチレンオキシドの平均付加モル数が4モル未満のアセチレングリコール(d-2)とを含むことを特徴とする。
本明細書において、「記録」とは、文字や画像を記録する印刷、印字を含む概念であり、「記録物」とは、文字や画像が記録された印刷物、印字物を含む概念である。
「水系」とは、インクに含有される媒体中で、水が最大割合を占めていることを意味する。
また、「吐出安定性」とは、間欠吐出性及び連続吐出性の両方をいう。間欠吐出性とは、インクジェット記録ノズルからインクを吐出しないで所定時間が経過した後、再度インクを吐出する際の吐出性を意味する。連続吐出性とは、記録物を連続して製造する等の場合に、インクジェット記録ノズルからインクを連続して吐出する際の吐出性を意味する。
「水系」とは、インクに含有される媒体中で、水が最大割合を占めていることを意味する。
また、「吐出安定性」とは、間欠吐出性及び連続吐出性の両方をいう。間欠吐出性とは、インクジェット記録ノズルからインクを吐出しないで所定時間が経過した後、再度インクを吐出する際の吐出性を意味する。連続吐出性とは、記録物を連続して製造する等の場合に、インクジェット記録ノズルからインクを連続して吐出する際の吐出性を意味する。
本発明のインクジェット記録用水系インクが吐出安定性に優れる理由は定かではないが、以下のように考えられる。
本発明の水系インクは、顔料(A)、該顔料(A)を水系インク中に分散するためのカルボキシ基を有するポリマー(B)、23℃における比誘電率(εr)が27以上38以下の有機溶媒(c-1)を含む有機溶媒(C)、及びアセチレングリコール化合物(D)を含有する。
アセチレングリコール化合物(D)に含まれるアセチレングリコール(d-1)は水との親和性が高く、アセチレングリコール(d-2)は有機溶媒との親和性が高い。また、カルボキシ基を有するポリマー(B)は顔料(A)の表面に吸着して顔料を分散する。
ここで、水及び有機溶媒の両者に親和性が高いアセチレングリコール化合物(D)の存在下で、インク中に33質量%以上含まれる有機溶媒(c-1)が、カルボキシ基を有するポリマー(B)の電荷を緩和し、さらにポリマー(B)を適度に膨潤させることで、顔料(A)の立体反発性が高まり、その結果、分散効果が効果的に発現し、吐出安定性と連続吐出性が向上すると考えられる。さらに、有機溶媒(C)の存在下でアセチレングリコール化合物(D)が、インクジェット記録ヘッドの流路内のインクに適度な濡れ性を付与し、連続吐出性が維持されると考えられる。
本発明の水系インクは、顔料(A)、該顔料(A)を水系インク中に分散するためのカルボキシ基を有するポリマー(B)、23℃における比誘電率(εr)が27以上38以下の有機溶媒(c-1)を含む有機溶媒(C)、及びアセチレングリコール化合物(D)を含有する。
アセチレングリコール化合物(D)に含まれるアセチレングリコール(d-1)は水との親和性が高く、アセチレングリコール(d-2)は有機溶媒との親和性が高い。また、カルボキシ基を有するポリマー(B)は顔料(A)の表面に吸着して顔料を分散する。
ここで、水及び有機溶媒の両者に親和性が高いアセチレングリコール化合物(D)の存在下で、インク中に33質量%以上含まれる有機溶媒(c-1)が、カルボキシ基を有するポリマー(B)の電荷を緩和し、さらにポリマー(B)を適度に膨潤させることで、顔料(A)の立体反発性が高まり、その結果、分散効果が効果的に発現し、吐出安定性と連続吐出性が向上すると考えられる。さらに、有機溶媒(C)の存在下でアセチレングリコール化合物(D)が、インクジェット記録ヘッドの流路内のインクに適度な濡れ性を付与し、連続吐出性が維持されると考えられる。
<インクジェット記録用水系インク>
本発明のインクジェット記録用水系インクは、顔料(A)、カルボキシ基を有するポリマー(B)、有機溶媒(C)、アセチレングリコール化合物(D)、及び水を含有する。
以下、本発明に用いられる各成分について説明する。
本発明のインクジェット記録用水系インクは、顔料(A)、カルボキシ基を有するポリマー(B)、有機溶媒(C)、アセチレングリコール化合物(D)、及び水を含有する。
以下、本発明に用いられる各成分について説明する。
<顔料(A)>
本発明の水系インクにおいては、記録物の耐水性、耐候性を向上させる観点から、着色剤として、顔料を用いる。顔料に特に制限はなく、(i)自己分散型顔料、(ii)水溶性ポリマーで分散された顔料、(iii)顔料を含有する水不溶性ポリマー粒子等の形態で用いることができる。これらの中では、顔料を(iii)顔料を含有する水不溶性ポリマー粒子として用いることが好ましい。
本発明に用いられる顔料は、無機顔料及び有機顔料のいずれであってもよい。また、必要に応じて、それらと体質顔料を併用することもできる。
無機顔料としては、例えば、カーボンブラック、金属酸化物、金属硫化物、金属塩化物等が挙げられる。これらの中では、特に黒色水系インクにおいては、カーボンブラックが好ましい。カーボンブラックとしては、ファーネスブラック、サーマルランプブラック、アセチレンブラック、チャンネルブラック等が挙げられる。
有機顔料としては、例えば、アゾ顔料、ジアゾ顔料、フタロシアニン顔料、キナクリドン顔料、イソインドリノン顔料、ジオキサジン顔料、ペリレン顔料、ペリノン顔料、チオインジゴ顔料、アントラキノン顔料、キノフタロン顔料等が挙げられる。色相は特に限定されず、イエロー、マゼンタ、シアン、ブルー、レッド、オレンジ、グリーン等の有彩色顔料をいずれも用いることができる。
好ましい有機顔料の具体例としては、C.I.ピグメント・イエロー、C.I.ピグメント・レッド、C.I.ピグメント・オレンジ、C.I.ピグメント・バイオレット、C.I.ピグメント・ブルー、及びC.I.ピグメント・グリーンから選ばれる1種以上の各品番製品が挙げられる。
体質顔料としては、シリカ、炭酸カルシウム、タルク等が挙げられる。
上記の顔料は、単独で又は2種以上を混合して使用することができる。
本発明の水系インクにおいては、記録物の耐水性、耐候性を向上させる観点から、着色剤として、顔料を用いる。顔料に特に制限はなく、(i)自己分散型顔料、(ii)水溶性ポリマーで分散された顔料、(iii)顔料を含有する水不溶性ポリマー粒子等の形態で用いることができる。これらの中では、顔料を(iii)顔料を含有する水不溶性ポリマー粒子として用いることが好ましい。
本発明に用いられる顔料は、無機顔料及び有機顔料のいずれであってもよい。また、必要に応じて、それらと体質顔料を併用することもできる。
無機顔料としては、例えば、カーボンブラック、金属酸化物、金属硫化物、金属塩化物等が挙げられる。これらの中では、特に黒色水系インクにおいては、カーボンブラックが好ましい。カーボンブラックとしては、ファーネスブラック、サーマルランプブラック、アセチレンブラック、チャンネルブラック等が挙げられる。
有機顔料としては、例えば、アゾ顔料、ジアゾ顔料、フタロシアニン顔料、キナクリドン顔料、イソインドリノン顔料、ジオキサジン顔料、ペリレン顔料、ペリノン顔料、チオインジゴ顔料、アントラキノン顔料、キノフタロン顔料等が挙げられる。色相は特に限定されず、イエロー、マゼンタ、シアン、ブルー、レッド、オレンジ、グリーン等の有彩色顔料をいずれも用いることができる。
好ましい有機顔料の具体例としては、C.I.ピグメント・イエロー、C.I.ピグメント・レッド、C.I.ピグメント・オレンジ、C.I.ピグメント・バイオレット、C.I.ピグメント・ブルー、及びC.I.ピグメント・グリーンから選ばれる1種以上の各品番製品が挙げられる。
体質顔料としては、シリカ、炭酸カルシウム、タルク等が挙げられる。
上記の顔料は、単独で又は2種以上を混合して使用することができる。
水系インク中の顔料の含有量は、吐出安定性を向上させる観点から、好ましくは1質量%以上、より好ましくは2質量%以上、更に好ましくは3質量%以上であり、そして、好ましくは15質量%以下、より好ましくは10質量%以下、更に好ましくは6質量%以下である。顔料は水分散体として用いることが好ましく、水系インクに配合する際の配合量は、顔料の含有量が前記範囲となるように決定することができる。
(i)自己分散型顔料
自己分散型顔料とは、親水性官能基(カルボキシ基等のアニオン性親水基、又は第4級アンモニウム基等のカチオン性親水基)の1種以上を直接、又は炭素数1~12のアルカンジイル基等の他の原子団を介して顔料の表面に結合することで、界面活性剤や樹脂を用いることなく水系媒体に分散可能である顔料を意味する。顔料を自己分散型顔料とするには、例えば、親水性官能基の必要量を、常法により顔料表面に化学結合させればよい。
自己分散型顔料とは、親水性官能基(カルボキシ基等のアニオン性親水基、又は第4級アンモニウム基等のカチオン性親水基)の1種以上を直接、又は炭素数1~12のアルカンジイル基等の他の原子団を介して顔料の表面に結合することで、界面活性剤や樹脂を用いることなく水系媒体に分散可能である顔料を意味する。顔料を自己分散型顔料とするには、例えば、親水性官能基の必要量を、常法により顔料表面に化学結合させればよい。
(ii)水溶性ポリマーで分散された顔料
水溶性ポリマーで分散された顔料は、前記顔料を水溶性ポリマーで分散した水分散体であることが好ましい。水溶性ポリマーとしては、後述するカルボキシ基を含有するポリマー(B)が挙げられ、アクリル酸又はメタクリル酸等のカルボキシル基を有するモノマー等の共重合体等が挙げられる。用いられる水溶性ポリマーの市販品としては、JONCRYL67、同678、同683、同60J等が挙げられる。
水溶性ポリマーで分散された顔料は、水溶性ポリマーを溶解した水に顔料を添加し、剪断応力を与えて分散させた顔料を含む水分散体として用いることが好ましい。
水溶性ポリマーで分散された顔料は、前記顔料を水溶性ポリマーで分散した水分散体であることが好ましい。水溶性ポリマーとしては、後述するカルボキシ基を含有するポリマー(B)が挙げられ、アクリル酸又はメタクリル酸等のカルボキシル基を有するモノマー等の共重合体等が挙げられる。用いられる水溶性ポリマーの市販品としては、JONCRYL67、同678、同683、同60J等が挙げられる。
水溶性ポリマーで分散された顔料は、水溶性ポリマーを溶解した水に顔料を添加し、剪断応力を与えて分散させた顔料を含む水分散体として用いることが好ましい。
(iii)顔料を含有する水不溶性ポリマー粒子
本発明の水系インクは、吐出安定性を向上させる観点から、水不溶性ポリマー粒子の好適態様として、後述するような、顔料を含有する水不溶性ポリマー粒子、特に顔料を内包(カプセル化)した水不溶性ポリマー粒子(以下、総称して「顔料含有ポリマー粒子P」ともいう)の形態で用いることが好ましい。水不溶性ポリマーとしては、後述するカルボキシ基を含有するポリマー(B)が挙げられ、アクリル酸又はメタクリル酸等のカルボキシル基を有するモノマー等の共重合体等が挙げられる。
本発明の水系インクは、吐出安定性を向上させる観点から、水不溶性ポリマー粒子の好適態様として、後述するような、顔料を含有する水不溶性ポリマー粒子、特に顔料を内包(カプセル化)した水不溶性ポリマー粒子(以下、総称して「顔料含有ポリマー粒子P」ともいう)の形態で用いることが好ましい。水不溶性ポリマーとしては、後述するカルボキシ基を含有するポリマー(B)が挙げられ、アクリル酸又はメタクリル酸等のカルボキシル基を有するモノマー等の共重合体等が挙げられる。
<カルボキシ基を有するポリマー(B)>
本発明に用いられるポリマーは、カルボキシ基を有するポリマーであり、水溶性ポリマー及び水不溶性ポリマーのいずれであってもよいが、水不溶性ポリマーであることが好ましい。また、水不溶性ポリマーは、顔料含有ポリマー粒子Pや、後述する顔料を含有しない水不溶性ポリマー粒子Qとして用いることができる。
ポリマーのカルボキシ基の一部は、架橋剤で架橋することもできる。カルボキシ基を有するポリマーが水溶性ポリマーであっても架橋により水不溶性ポリマーとなる。
本発明に用いられるポリマーは、カルボキシ基を有するポリマーであり、水溶性ポリマー及び水不溶性ポリマーのいずれであってもよいが、水不溶性ポリマーであることが好ましい。また、水不溶性ポリマーは、顔料含有ポリマー粒子Pや、後述する顔料を含有しない水不溶性ポリマー粒子Qとして用いることができる。
ポリマーのカルボキシ基の一部は、架橋剤で架橋することもできる。カルボキシ基を有するポリマーが水溶性ポリマーであっても架橋により水不溶性ポリマーとなる。
(水不溶性ポリマーp)
顔料含有ポリマー粒子Pを構成する水不溶性ポリマーpは、顔料を水系媒体中に分散させ、分散を安定に維持するための分散剤としての機能と、記録媒体に対する定着剤としての機能を有する。
ここで、「水不溶性ポリマー」とは、ポリマーを水に分散させたとき透明とならないものを意味し、具体的には、ポリマーを105℃で2時間乾燥させ、恒量に達したポリマーを、25℃のイオン交換水100gへ飽和するまで溶解させたときに、その溶解量が10g未満、好ましくは5g以下、より好ましくは1g以下であるポリマーをいう。水不溶性ポリマーがアニオン性ポリマーの場合、その溶解性の判断は、ポリマーのアニオン性基を水酸化ナトリウムで100%中和した状態で行う。
用いられるポリマーとしては、ポリエステル、ポリウレタン、ビニル系ポリマー等が挙げられるが、インクの保存安定性を向上させる観点から、ビニルモノマー(ビニル化合物、ビニリデン化合物、ビニレン化合物)の付加重合により得られるビニル系ポリマーが好ましい。
水不溶性ポリマーpは、(p-1)カルボキシ基含有ビニルモノマー由来の構成単位を有し、更に、(p-2)疎水性ビニルモノマー由来の構成単位及び(p-3)親水性ノニオン性モノマー由来の構成単位から選ばれる1種以上を含有するビニル系ポリマーであることが好ましく、これらの構成単位の3種を含有することが更に好ましい。
水不溶性ポリマーpは、例えば、(p-1)カルボキシ基含有ビニルモノマー、(p-2)疎水性ビニルモノマー、及び(p-3)親水性ノニオン性モノマーを含むモノマー混合物(以下、単に「モノマー混合物」ともいう)を公知の方法により付加重合して得ることができる。
顔料含有ポリマー粒子Pを構成する水不溶性ポリマーpは、顔料を水系媒体中に分散させ、分散を安定に維持するための分散剤としての機能と、記録媒体に対する定着剤としての機能を有する。
ここで、「水不溶性ポリマー」とは、ポリマーを水に分散させたとき透明とならないものを意味し、具体的には、ポリマーを105℃で2時間乾燥させ、恒量に達したポリマーを、25℃のイオン交換水100gへ飽和するまで溶解させたときに、その溶解量が10g未満、好ましくは5g以下、より好ましくは1g以下であるポリマーをいう。水不溶性ポリマーがアニオン性ポリマーの場合、その溶解性の判断は、ポリマーのアニオン性基を水酸化ナトリウムで100%中和した状態で行う。
用いられるポリマーとしては、ポリエステル、ポリウレタン、ビニル系ポリマー等が挙げられるが、インクの保存安定性を向上させる観点から、ビニルモノマー(ビニル化合物、ビニリデン化合物、ビニレン化合物)の付加重合により得られるビニル系ポリマーが好ましい。
水不溶性ポリマーpは、(p-1)カルボキシ基含有ビニルモノマー由来の構成単位を有し、更に、(p-2)疎水性ビニルモノマー由来の構成単位及び(p-3)親水性ノニオン性モノマー由来の構成単位から選ばれる1種以上を含有するビニル系ポリマーであることが好ましく、これらの構成単位の3種を含有することが更に好ましい。
水不溶性ポリマーpは、例えば、(p-1)カルボキシ基含有ビニルモノマー、(p-2)疎水性ビニルモノマー、及び(p-3)親水性ノニオン性モノマーを含むモノマー混合物(以下、単に「モノマー混合物」ともいう)を公知の方法により付加重合して得ることができる。
〔(p-1)カルボキシ基含有ビニルモノマー〕
(p-1)カルボキシ基含有ビニルモノマーは、後述する「顔料含有ポリマー粒子Pの水分散体」(以下、「顔料水分散体」ともいう)の製造の際に、顔料水分散体の分散安定性及び水系インクの吐出安定性を向上させる観点から、水不溶性ポリマーpのモノマー成分として用いられる。
カルボキシ基含有ビニルモノマーとしては、カルボン酸モノマーが挙げられる。
カルボン酸モノマーとしては、好ましくはアクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、2-メタクリロイルオキシメチルコハク酸等から選ばれる1種以上が挙げられるが、アクリル酸及びメタクリル酸から選ばれる1種以上がより好ましい。
(p-1)カルボキシ基含有ビニルモノマーは、後述する「顔料含有ポリマー粒子Pの水分散体」(以下、「顔料水分散体」ともいう)の製造の際に、顔料水分散体の分散安定性及び水系インクの吐出安定性を向上させる観点から、水不溶性ポリマーpのモノマー成分として用いられる。
カルボキシ基含有ビニルモノマーとしては、カルボン酸モノマーが挙げられる。
カルボン酸モノマーとしては、好ましくはアクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、2-メタクリロイルオキシメチルコハク酸等から選ばれる1種以上が挙げられるが、アクリル酸及びメタクリル酸から選ばれる1種以上がより好ましい。
〔(p-2)疎水性ビニルモノマー〕
疎水性ビニルモノマー(p-2)は、顔料水分散体の分散安定性及び水系インクの吐出安定性を向上させる観点から用いられる。
疎水性ビニルモノマー(p-2)としては、スチレン系モノマー、芳香族基含有(メタ)アクリレート、及びスチレン系マクロモノマーから選ばれる1種以上が挙げられる。
スチレン系モノマーとしては、スチレン、2-メチルスチレンが好ましく、スチレンがより好ましく、芳香族基含有(メタ)アクリレートとしては、ベンジル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレートが好ましく、ベンジル(メタ)アクリレートがより好ましい。
スチレン系マクロモノマーは、片末端に重合性官能基を有する数平均分子量500以上10万以下の化合物であり、数平均分子量は好ましくは1,000以上、より好ましくは2,000以上、更に好ましくは3,000以上であり、そして、好ましくは10,000以下、より好ましくは9,000以下、更に好ましくは8,000以下である。なお、数平均分子量は、溶媒として1mmol/Lのドデシルジメチルアミンを含有するクロロホルムを用いたゲル浸透クロマトグラフィー法により、標準物質としてポリスチレンを用いて測定される。
商業的に入手しうるスチレン系マクロモノマーとしては、AS-6(S)、AN-6(S)、HS-6(S)(東亞合成株式会社の商品名)等が挙げられる。
(p-2)疎水性ビニルモノマーとしては、上記と同様の観点から、スチレン系モノマー、芳香族基含有(メタ)アクリレート、及びスチレン系マクロモノマーから選ばれる2種以上を併用することがより好ましく、スチレン又はベンジル(メタ)アクリレートと、スチレン系マクロモノマーとを併用することが更に好ましい。
疎水性ビニルモノマー(p-2)は、顔料水分散体の分散安定性及び水系インクの吐出安定性を向上させる観点から用いられる。
疎水性ビニルモノマー(p-2)としては、スチレン系モノマー、芳香族基含有(メタ)アクリレート、及びスチレン系マクロモノマーから選ばれる1種以上が挙げられる。
スチレン系モノマーとしては、スチレン、2-メチルスチレンが好ましく、スチレンがより好ましく、芳香族基含有(メタ)アクリレートとしては、ベンジル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレートが好ましく、ベンジル(メタ)アクリレートがより好ましい。
スチレン系マクロモノマーは、片末端に重合性官能基を有する数平均分子量500以上10万以下の化合物であり、数平均分子量は好ましくは1,000以上、より好ましくは2,000以上、更に好ましくは3,000以上であり、そして、好ましくは10,000以下、より好ましくは9,000以下、更に好ましくは8,000以下である。なお、数平均分子量は、溶媒として1mmol/Lのドデシルジメチルアミンを含有するクロロホルムを用いたゲル浸透クロマトグラフィー法により、標準物質としてポリスチレンを用いて測定される。
商業的に入手しうるスチレン系マクロモノマーとしては、AS-6(S)、AN-6(S)、HS-6(S)(東亞合成株式会社の商品名)等が挙げられる。
(p-2)疎水性ビニルモノマーとしては、上記と同様の観点から、スチレン系モノマー、芳香族基含有(メタ)アクリレート、及びスチレン系マクロモノマーから選ばれる2種以上を併用することがより好ましく、スチレン又はベンジル(メタ)アクリレートと、スチレン系マクロモノマーとを併用することが更に好ましい。
〔(p-3)親水性ノニオン性モノマー〕
ポリマーには、水系インクの吐出安定性を向上させる観点から、更に、(p-3)親水性ノニオン性モノマーをモノマー成分として用いることが好ましい。
(p-3)親水性ノニオン性モノマーとしては、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、3-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコール(n=2~30、nはオキシアルキレン基の平均付加モル数を示す。以下同じ)(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール(n=2~30)(メタ)アクリレート等のポリアルキレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシポリエチレングリコール(n=1~30)(メタ)アクリレート等のアルコキシポリアルキレングリコール(メタ)アクリレート、フェノキシ(エチレングリコール・プロピレングリコール共重合)(n=1~30、その中のエチレングリコール:n=1~29)(メタ)アクリレート等が挙げられる。これらの中では、ポリプロピレングリコール(n=2~30)(メタ)アクリレート、フェノキシ(エチレングリコール・プロピレングリコール共重合)(メタ)アクリレートが好ましく、ポリプロピレングリコール(n=2~30)(メタ)アクリレートがより好ましい。
ポリマーには、水系インクの吐出安定性を向上させる観点から、更に、(p-3)親水性ノニオン性モノマーをモノマー成分として用いることが好ましい。
(p-3)親水性ノニオン性モノマーとしては、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、3-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコール(n=2~30、nはオキシアルキレン基の平均付加モル数を示す。以下同じ)(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール(n=2~30)(メタ)アクリレート等のポリアルキレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシポリエチレングリコール(n=1~30)(メタ)アクリレート等のアルコキシポリアルキレングリコール(メタ)アクリレート、フェノキシ(エチレングリコール・プロピレングリコール共重合)(n=1~30、その中のエチレングリコール:n=1~29)(メタ)アクリレート等が挙げられる。これらの中では、ポリプロピレングリコール(n=2~30)(メタ)アクリレート、フェノキシ(エチレングリコール・プロピレングリコール共重合)(メタ)アクリレートが好ましく、ポリプロピレングリコール(n=2~30)(メタ)アクリレートがより好ましい。
商業的に入手しうる(d)成分の具体例としては、新中村化学工業株式会社のNKエステルM-20G、同40G、同90G、同230G等、日油株式会社のブレンマーPE-90、同200、同350等、PME-100、同200、同400等、PP-500、同800、同1000等、AP-150、同400、同550等、50PEP-300、50POEP-800B、43PAPE-600B等が挙げられる。
前記モノマー(p-1)、(p-2)及び(p-3)は、それぞれ単独で又は2種以上を混合して用いることができる。
以上の観点から、カルボキシ基を有するポリマー(B)は、アクリル酸及びメタクリル酸から選ばれる1種由来又は2種由来の構成単位を有することが好ましく、更に、(p-2)疎水性ビニルモノマー由来の構成単位及び(p-3)親水性ノニオン性モノマー由来の構成単位から選ばれる1種以上を含有することが好ましい。
前記モノマー(p-1)、(p-2)及び(p-3)は、それぞれ単独で又は2種以上を混合して用いることができる。
以上の観点から、カルボキシ基を有するポリマー(B)は、アクリル酸及びメタクリル酸から選ばれる1種由来又は2種由来の構成単位を有することが好ましく、更に、(p-2)疎水性ビニルモノマー由来の構成単位及び(p-3)親水性ノニオン性モノマー由来の構成単位から選ばれる1種以上を含有することが好ましい。
水不溶性ポリマーp製造時における、前記モノマー(p-1)、(p-2)及び(p-3)のモノマー混合物中における含有量(未中和量としての含有量。以下同じ)、又は水不溶性ポリマーp中における前記モノマー(p-1)、(p-2)及び(p-3)成分に由来する構成単位の含有量は、顔料水分散体の分散安定性及び水系インクの吐出安定性を向上させる観点から、次のとおりである。
(p-1)カルボキシ基含有ビニルモノマーの含有量は、好ましくは3質量%以上、より好ましくは5質量%以上、更に好ましくは8質量%以上であり、そして、好ましくは40質量%以下、より好ましくは30質量%以下、更に好ましくは25質量%以下である。
(p-2)疎水性ビニルモノマーを含有する場合、その含有量は、好ましくは15質量%以上、より好ましくは30質量%以上、更に好ましくは37質量%以上であり、そして、好ましくは84質量%以下、より好ましくは80質量%以下、更に好ましくは74質量%以下である。
また、(p-2)モノマーとしてスチレン系マクロモノマーを含む場合、その含有量は、好ましくは5質量%以上、より好ましくは15質量%以上、更に好ましくは20質量%以上であり、そして、好ましくは40質量%以下、より好ましくは35質量%以下、更に好ましくは30質量%以下である。
(p-1)カルボキシ基含有ビニルモノマーの含有量は、好ましくは3質量%以上、より好ましくは5質量%以上、更に好ましくは8質量%以上であり、そして、好ましくは40質量%以下、より好ましくは30質量%以下、更に好ましくは25質量%以下である。
(p-2)疎水性ビニルモノマーを含有する場合、その含有量は、好ましくは15質量%以上、より好ましくは30質量%以上、更に好ましくは37質量%以上であり、そして、好ましくは84質量%以下、より好ましくは80質量%以下、更に好ましくは74質量%以下である。
また、(p-2)モノマーとしてスチレン系マクロモノマーを含む場合、その含有量は、好ましくは5質量%以上、より好ましくは15質量%以上、更に好ましくは20質量%以上であり、そして、好ましくは40質量%以下、より好ましくは35質量%以下、更に好ましくは30質量%以下である。
(p-3)親水性ノニオン性モノマーを含有する場合、その含有量は、好ましくは13質量%以上、より好ましくは15質量%以上、更に好ましくは18質量%以上であり、そして、好ましくは45質量%以下、より好ましくは40質量%以下、更に好ましくは38質量%以下である。
また、モノマー(p-1)、(p-2)及び(p-3)を含有する場合、〔(p-1)成分/[(p-2)成分+(p-3)成分]〕の質量比は、顔料水分散体の分散安定性及び水系インクの吐出安定性を向上させる観点から、好ましくは0.03以上、より好ましくは0.05以上、更に好ましくは0.10以上であり、そして、好ましくは0.50以下、より好ましくは0.40以下、更に好ましくは0.30以下である。
また、モノマー(p-1)、(p-2)及び(p-3)を含有する場合、〔(p-1)成分/[(p-2)成分+(p-3)成分]〕の質量比は、顔料水分散体の分散安定性及び水系インクの吐出安定性を向上させる観点から、好ましくは0.03以上、より好ましくは0.05以上、更に好ましくは0.10以上であり、そして、好ましくは0.50以下、より好ましくは0.40以下、更に好ましくは0.30以下である。
(水不溶性ポリマーpの製造)
水不溶性ポリマーpは、前記モノマー混合物を公知の重合法により共重合させることにより製造される。重合法としては溶液重合法が好ましい。
溶液重合法で用いる有機溶媒aに制限はないが、後述する顔料水分散体の生産性を向上させる観点から、炭素数4以上8以下のケトン、アルコール、エーテル及びエステルから選ばれる1種以上の化合物が好ましく、炭素数4以上8以下のケトンがより好ましく、メチルエチルケトンが更に好ましい。
重合の際には、重合開始剤や重合連鎖移動剤を用いることができる。重合開始剤としては、アゾ化合物がより好ましく、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)等がより好ましい。重合連鎖移動剤としては、メルカプタン類が好ましく、2-メルカプトエタノール等がより好ましい。
水不溶性ポリマーpは、前記モノマー混合物を公知の重合法により共重合させることにより製造される。重合法としては溶液重合法が好ましい。
溶液重合法で用いる有機溶媒aに制限はないが、後述する顔料水分散体の生産性を向上させる観点から、炭素数4以上8以下のケトン、アルコール、エーテル及びエステルから選ばれる1種以上の化合物が好ましく、炭素数4以上8以下のケトンがより好ましく、メチルエチルケトンが更に好ましい。
重合の際には、重合開始剤や重合連鎖移動剤を用いることができる。重合開始剤としては、アゾ化合物がより好ましく、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)等がより好ましい。重合連鎖移動剤としては、メルカプタン類が好ましく、2-メルカプトエタノール等がより好ましい。
好ましい重合条件は、重合開始剤の種類等によって異なるが、重合温度は50℃以上90℃以下が好ましく、重合時間は1時間以上20時間以下であることが好ましい。また、重合雰囲気は、窒素ガス雰囲気、アルゴン等の不活性ガス雰囲気であることが好ましい。
重合反応の終了後、反応溶液から再沈澱、溶媒留去等の公知の方法により、生成したポリマーを単離することができる。また、得られたポリマーは、再沈澱、膜分離、クロマトグラフ法、抽出法等により、未反応のモノマー等を除去することができる。
水不溶性ポリマーpは、顔料水分散体の生産性を向上させる観点から、重合反応に用いた溶剤を除去せずに、含有する有機溶媒aを後述する有機溶媒bとして用いるために、そのままポリマー溶液として用いることが好ましい。
水不溶性ポリマーp溶液の固形分濃度は、顔料水分散体の生産性を向上させる観点から、好ましくは25質量%以上、より好ましくは30質量%以上であり、そして、好ましくは60質量%以下、より好ましくは50質量%以下、更に好ましくは45質量%以下である。
重合反応の終了後、反応溶液から再沈澱、溶媒留去等の公知の方法により、生成したポリマーを単離することができる。また、得られたポリマーは、再沈澱、膜分離、クロマトグラフ法、抽出法等により、未反応のモノマー等を除去することができる。
水不溶性ポリマーpは、顔料水分散体の生産性を向上させる観点から、重合反応に用いた溶剤を除去せずに、含有する有機溶媒aを後述する有機溶媒bとして用いるために、そのままポリマー溶液として用いることが好ましい。
水不溶性ポリマーp溶液の固形分濃度は、顔料水分散体の生産性を向上させる観点から、好ましくは25質量%以上、より好ましくは30質量%以上であり、そして、好ましくは60質量%以下、より好ましくは50質量%以下、更に好ましくは45質量%以下である。
本発明で用いられる水不溶性ポリマーpの重量平均分子量は、水系インクの吐出安定性を向上させる観点から、好ましくは10,000以上、より好ましくは15,000以上、更に好ましくは20,000以上、より更に好ましくは30,000以上である。また、顔料水分散体の分散安定性及び水系インクの保存安定性を向上させる観点、及び吐出安定性を向上させる観点から、好ましくは150,000以下、より好ましくは100,000以下である。なお、水不溶性ポリマーpの重量平均分子量は、実施例に記載の方法により測定することができる。
〔顔料含有ポリマー粒子Pの製造〕
顔料含有ポリマー粒子Pは、水系インクの生産性を向上させる観点から、顔料含有ポリマー粒子Pの水分散体(顔料水分散体)として製造することが好ましい。
顔料水分散体は、以下の工程(1)及び工程(2)を有する方法により、効率的に製造することができる。
工程(1):水不溶性ポリマーp、有機溶媒b、顔料、及び水を含有する混合物(以下、「顔料混合物」ともいう)を分散処理して、分散処理物を得る工程
工程(2):工程(1)で得られた分散処理物から前記有機溶媒bを除去して、顔料水分散体を得る工程
顔料含有ポリマー粒子Pは、水系インクの生産性を向上させる観点から、顔料含有ポリマー粒子Pの水分散体(顔料水分散体)として製造することが好ましい。
顔料水分散体は、以下の工程(1)及び工程(2)を有する方法により、効率的に製造することができる。
工程(1):水不溶性ポリマーp、有機溶媒b、顔料、及び水を含有する混合物(以下、「顔料混合物」ともいう)を分散処理して、分散処理物を得る工程
工程(2):工程(1)で得られた分散処理物から前記有機溶媒bを除去して、顔料水分散体を得る工程
<工程(1)>
工程(1)は、水不溶性ポリマーp、有機溶媒b、顔料、及び水を含有する混合物(顔料混合物)を分散処理して、分散処理物を得る工程である。
工程(1)では、まず、水不溶性ポリマーp、有機溶媒b、顔料、水、及び必要に応じて、中和剤、界面活性剤等を混合し、顔料混合物を得ることが好ましい。加える順序に制限はないが、水不溶性ポリマーp、有機溶媒b、中和剤、水、及び顔料はこの順に加えることが好ましい。
工程(1)は、水不溶性ポリマーp、有機溶媒b、顔料、及び水を含有する混合物(顔料混合物)を分散処理して、分散処理物を得る工程である。
工程(1)では、まず、水不溶性ポリマーp、有機溶媒b、顔料、水、及び必要に応じて、中和剤、界面活性剤等を混合し、顔料混合物を得ることが好ましい。加える順序に制限はないが、水不溶性ポリマーp、有機溶媒b、中和剤、水、及び顔料はこの順に加えることが好ましい。
(有機溶媒b)
工程(1)で用いる有機溶媒bに特に制限はないが、炭素数1以上3以下の脂肪族アルコール、炭素数4以上8以下のケトン類、エーテル類、エステル類等が好ましく、顔料への濡れ性、水不溶性ポリマーpの溶解性、及び水不溶性ポリマーpの顔料への吸着性を向上させる観点から、炭素数4以上8以下のケトンがより好ましく、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンが更に好ましく、メチルエチルケトンがより更に好ましい。
水不溶性ポリマーpを溶液重合法で合成した場合は、重合で用いた溶媒をそのまま用いることもできる。
有機溶媒bに対する水不溶性ポリマーpの質量比[水不溶性ポリマーp/有機溶媒b]は、顔料への濡れ性、及び水不溶性ポリマーpの顔料への吸着性を向上させる観点から、0.10以上が好ましく、0.15以上がより好ましく、0.20以上が更に好ましく、そして、0.70以下が好ましく、0.60以下がより好ましく、0.50以下が更に好ましい。
工程(1)で用いる有機溶媒bに特に制限はないが、炭素数1以上3以下の脂肪族アルコール、炭素数4以上8以下のケトン類、エーテル類、エステル類等が好ましく、顔料への濡れ性、水不溶性ポリマーpの溶解性、及び水不溶性ポリマーpの顔料への吸着性を向上させる観点から、炭素数4以上8以下のケトンがより好ましく、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンが更に好ましく、メチルエチルケトンがより更に好ましい。
水不溶性ポリマーpを溶液重合法で合成した場合は、重合で用いた溶媒をそのまま用いることもできる。
有機溶媒bに対する水不溶性ポリマーpの質量比[水不溶性ポリマーp/有機溶媒b]は、顔料への濡れ性、及び水不溶性ポリマーpの顔料への吸着性を向上させる観点から、0.10以上が好ましく、0.15以上がより好ましく、0.20以上が更に好ましく、そして、0.70以下が好ましく、0.60以下がより好ましく、0.50以下が更に好ましい。
(中和剤)
本発明においては、顔料水分散体の分散安定性及び水系インクの吐出安定性を向上させる観点から、中和剤を用いることができる。中和剤を用いる場合、顔料水分散体のpHが好ましくは7以上、より好ましくは7.5以上、そして、好ましくは11以下、より好ましくは9.5以下になるように中和することが好ましい。
中和剤としては、アルカリ金属の水酸化物、アンモニア、有機アミン等が挙げられる。
アルカリ金属の水酸化物としては、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化セシウムが挙げられるが、水酸化ナトリウムが好ましい。
中和剤は、上記の観点から、アルカリ金属の水酸化物、アンモニアが好ましく、水酸化ナトリウムとアンモニアを併用することがより好ましい。また、水不溶性ポリマーpを予め中和しておいてもよい。
中和剤は、十分かつ均一に中和を促進させる観点から、中和剤水溶液として用いることが好ましい。中和剤水溶液の濃度は、5質量%以上が好ましく、10質量%以上がより好ましく、そして、30質量%以下が好ましく、25質量%以下がより好ましい。
本発明においては、顔料水分散体の分散安定性及び水系インクの吐出安定性を向上させる観点から、中和剤を用いることができる。中和剤を用いる場合、顔料水分散体のpHが好ましくは7以上、より好ましくは7.5以上、そして、好ましくは11以下、より好ましくは9.5以下になるように中和することが好ましい。
中和剤としては、アルカリ金属の水酸化物、アンモニア、有機アミン等が挙げられる。
アルカリ金属の水酸化物としては、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化セシウムが挙げられるが、水酸化ナトリウムが好ましい。
中和剤は、上記の観点から、アルカリ金属の水酸化物、アンモニアが好ましく、水酸化ナトリウムとアンモニアを併用することがより好ましい。また、水不溶性ポリマーpを予め中和しておいてもよい。
中和剤は、十分かつ均一に中和を促進させる観点から、中和剤水溶液として用いることが好ましい。中和剤水溶液の濃度は、5質量%以上が好ましく、10質量%以上がより好ましく、そして、30質量%以下が好ましく、25質量%以下がより好ましい。
有機溶媒bに対する中和剤水溶液の質量比[中和剤水溶液/有機溶媒b]は、水不溶性ポリマーpの顔料への吸着性とポリマーの中和を促進して顔料分散体の分散安定性及び水系インクの吐出安定性を向上させる観点から、0.01以上が好ましく、0.05以上がより好ましく、0.10以上が更に好ましく、そして、0.50以下が好ましく、0.30以下がより好ましく、0.20以下が更に好ましい。
水不溶性ポリマーpの中和度は、顔料水分散体の分散安定性及び水系インクの吐出安定性を向上させる観点から、30モル%以上が好ましく、40モル%以上がより好ましく、50モル%以上が更に好ましく、そして、300モル%以下が好ましく、200モル%以下がより好ましく、150モル%以下が更に好ましい。
ここで中和度とは、中和剤のモル当量を水不溶性ポリマーpのアニオン性基のモル量で除したものである。
水不溶性ポリマーpの中和度は、顔料水分散体の分散安定性及び水系インクの吐出安定性を向上させる観点から、30モル%以上が好ましく、40モル%以上がより好ましく、50モル%以上が更に好ましく、そして、300モル%以下が好ましく、200モル%以下がより好ましく、150モル%以下が更に好ましい。
ここで中和度とは、中和剤のモル当量を水不溶性ポリマーpのアニオン性基のモル量で除したものである。
(顔料混合物中の各成分の含有量等)
顔料の含有量は、顔料水分散体の分散安定性及び系インクの吐出安定性を向上させる観点から、顔料混合物中、10質量%以上が好ましく、12質量%以上がより好ましく、14質量%以上が更に好ましく、そして、30質量%以下が好ましく、25質量%以下がより好ましく、20質量%以下が更に好ましい。
水不溶性ポリマーpの含有量は、顔料水分散体の分散安定性及び水系インクの吐出安定性を向上させる観点から、顔料混合物中、2.0質量%以上が好ましく、4.0質量%以上がより好ましく、5.0質量%以上が更に好ましく、そして、15質量%以下が好ましく、10質量%以下がより好ましく、8.0質量%以下が更に好ましい。
有機溶媒bの含有量は、顔料への濡れ性及び水不溶性ポリマーpの顔料への吸着性を向上させる観点から、顔料混合物中、10質量%以上が好ましく、12質量%以上がより好ましく、15質量%以上が更に好ましく、そして、35質量%以下が好ましく、30質量%以下がより好ましく、25質量%以下が更に好ましい。
水の含有量は、顔料水分散体の分散安定性、生産性を向上させる観点から、顔料混合物中、40質量%以上が好ましく、45質量%以上がより好ましく、50質量%以上が更に好ましく、そして、75質量%以下が好ましく、70質量%以下がより好ましく、65質量%以下が更に好ましい。
顔料の含有量は、顔料水分散体の分散安定性及び系インクの吐出安定性を向上させる観点から、顔料混合物中、10質量%以上が好ましく、12質量%以上がより好ましく、14質量%以上が更に好ましく、そして、30質量%以下が好ましく、25質量%以下がより好ましく、20質量%以下が更に好ましい。
水不溶性ポリマーpの含有量は、顔料水分散体の分散安定性及び水系インクの吐出安定性を向上させる観点から、顔料混合物中、2.0質量%以上が好ましく、4.0質量%以上がより好ましく、5.0質量%以上が更に好ましく、そして、15質量%以下が好ましく、10質量%以下がより好ましく、8.0質量%以下が更に好ましい。
有機溶媒bの含有量は、顔料への濡れ性及び水不溶性ポリマーpの顔料への吸着性を向上させる観点から、顔料混合物中、10質量%以上が好ましく、12質量%以上がより好ましく、15質量%以上が更に好ましく、そして、35質量%以下が好ましく、30質量%以下がより好ましく、25質量%以下が更に好ましい。
水の含有量は、顔料水分散体の分散安定性、生産性を向上させる観点から、顔料混合物中、40質量%以上が好ましく、45質量%以上がより好ましく、50質量%以上が更に好ましく、そして、75質量%以下が好ましく、70質量%以下がより好ましく、65質量%以下が更に好ましい。
水不溶性ポリマーpに対する顔料の質量比〔顔料/水不溶性ポリマーp〕は、溶媒揮発時のインク粘度を低くし、吐出安定性を向上させる観点から、0.4以上が好ましく、1以上がより好ましく、1.5以上が更に好ましく、そして、9以下が好ましく、6以下がより好ましく、4以下が更に好ましい。
(顔料混合物の分散)
工程(1)において、更に顔料混合物を分散して分散処理物を得る。分散処理物を得る分散方法に特に制限はない。本分散だけで顔料粒子の平均粒径を所望の粒径となるまで微粒化することもできるが、好ましくは顔料混合物を予備分散させた後、更に剪断応力を加えて本分散を行い、顔料粒子の平均粒径を所望の粒径とするよう制御することが好ましい。
工程(1)の予備分散における温度は、0℃以上が好ましく、そして、40℃以下が好ましく、30℃以下がより好ましく、分散時間は0.5時間以上が好ましく、1時間以上がより好ましく、そして、30時間以下が好ましく、10時間以下がより好ましい。
予備混合撹拌装置としては、アンカー翼、ディスパー翼等の混合撹拌装置が挙げられるが、高速撹拌混合装置が好ましい。
工程(1)において、更に顔料混合物を分散して分散処理物を得る。分散処理物を得る分散方法に特に制限はない。本分散だけで顔料粒子の平均粒径を所望の粒径となるまで微粒化することもできるが、好ましくは顔料混合物を予備分散させた後、更に剪断応力を加えて本分散を行い、顔料粒子の平均粒径を所望の粒径とするよう制御することが好ましい。
工程(1)の予備分散における温度は、0℃以上が好ましく、そして、40℃以下が好ましく、30℃以下がより好ましく、分散時間は0.5時間以上が好ましく、1時間以上がより好ましく、そして、30時間以下が好ましく、10時間以下がより好ましい。
予備混合撹拌装置としては、アンカー翼、ディスパー翼等の混合撹拌装置が挙げられるが、高速撹拌混合装置が好ましい。
工程(1)の本分散における温度は、0℃以上が好ましく、そして、40℃以下が好ましく、30℃以下がより好ましい。
本分散の剪断応力を与える手段としては、例えば、ロールミル、ニーダー等の混練機、マイクロフルイダイザー(Microfluidics社製)等の高圧ホモジナイザー、ペイントシェーカー、ビーズミル等のメディア式分散機が挙げられる。市販のメディア式分散機としては、ウルトラ・アペックス・ミル(寿工業株式会社製)、ピコミル(淺田鉄工株式会社製)等が挙げられる。これらの装置は複数を組み合わせることもできる。これらの中では、顔料を小粒子径化する観点から、高圧ホモジナイザーを用いることが好ましい。
高圧ホモジナイザーを用いて本分散を行う場合、処理圧力やパス回数の制御により、顔料を所望の粒径になるように制御することができる。
処理圧力は、生産性及び経済性の観点から、60MPa以上が好ましく、100MPa以上がより好ましく、130MPa以上が更に好ましく、そして、200MPa以下が好ましく、180MPa以下がより好ましく、170MPa以下が更に好ましい。
また、パス回数は、好ましくは3回以上、より好ましくは5回以上であり、そして、好ましくは30回以下、より好ましくは20回以下である。
本分散の剪断応力を与える手段としては、例えば、ロールミル、ニーダー等の混練機、マイクロフルイダイザー(Microfluidics社製)等の高圧ホモジナイザー、ペイントシェーカー、ビーズミル等のメディア式分散機が挙げられる。市販のメディア式分散機としては、ウルトラ・アペックス・ミル(寿工業株式会社製)、ピコミル(淺田鉄工株式会社製)等が挙げられる。これらの装置は複数を組み合わせることもできる。これらの中では、顔料を小粒子径化する観点から、高圧ホモジナイザーを用いることが好ましい。
高圧ホモジナイザーを用いて本分散を行う場合、処理圧力やパス回数の制御により、顔料を所望の粒径になるように制御することができる。
処理圧力は、生産性及び経済性の観点から、60MPa以上が好ましく、100MPa以上がより好ましく、130MPa以上が更に好ましく、そして、200MPa以下が好ましく、180MPa以下がより好ましく、170MPa以下が更に好ましい。
また、パス回数は、好ましくは3回以上、より好ましくは5回以上であり、そして、好ましくは30回以下、より好ましくは20回以下である。
<工程(2)>
工程(2)は、工程(1)で得られた分散処理物から前記有機溶媒bを除去して、顔料水分散体を得る工程である。有機溶媒bの除去は、公知の方法で行うことができる。
有機溶媒bを除去する過程で凝集物が発生することを抑制し、顔料水分散体の分散安定性及び水系インクの吐出安定性を向上させる観点から、有機溶媒bを除去する前に、工程(1)で得られた分散処理物に水を添加して、水に対する有機溶媒bの質量比(有機溶媒b/水)を調整することが好ましい。
(有機溶媒b/水)の質量比は、好ましくは0.08以上、より好ましくは0.10以上であり、そして、好ましくは0.40以下、より好ましくは0.20以下である。
また、質量比(有機溶媒b/水)を調整した後の顔料水分散体の不揮発成分濃度(固形分濃度)は、有機溶媒bを除去する過程で凝集物の発生を抑制する観点、及び顔料水分散体の生産性を向上させる観点から、5質量%以上が好ましく、8質量%以上がより好ましく、そして、30質量%以下が好ましく、25質量%以下がより好ましい。なお、上記顔料水分散体に含有される水の一部が有機溶媒bと同時に除去されてもよい。
工程(2)は、工程(1)で得られた分散処理物から前記有機溶媒bを除去して、顔料水分散体を得る工程である。有機溶媒bの除去は、公知の方法で行うことができる。
有機溶媒bを除去する過程で凝集物が発生することを抑制し、顔料水分散体の分散安定性及び水系インクの吐出安定性を向上させる観点から、有機溶媒bを除去する前に、工程(1)で得られた分散処理物に水を添加して、水に対する有機溶媒bの質量比(有機溶媒b/水)を調整することが好ましい。
(有機溶媒b/水)の質量比は、好ましくは0.08以上、より好ましくは0.10以上であり、そして、好ましくは0.40以下、より好ましくは0.20以下である。
また、質量比(有機溶媒b/水)を調整した後の顔料水分散体の不揮発成分濃度(固形分濃度)は、有機溶媒bを除去する過程で凝集物の発生を抑制する観点、及び顔料水分散体の生産性を向上させる観点から、5質量%以上が好ましく、8質量%以上がより好ましく、そして、30質量%以下が好ましく、25質量%以下がより好ましい。なお、上記顔料水分散体に含有される水の一部が有機溶媒bと同時に除去されてもよい。
工程(2)において用いられる有機溶媒bの除去装置としては、回分単蒸留装置、減圧蒸留装置、薄膜式蒸留装置、回転式蒸留装置、攪拌式蒸発装置等が挙げられるが、効率よく有機溶媒bを除去する観点から、回転式蒸留装置及び攪拌式蒸発装置が好ましい。回転式蒸留装置の中では、ロータリーエバポレーター等の回転式減圧蒸留装置が好ましく、撹拌式蒸発装置の中では、撹拌槽薄膜式蒸発装置等が好ましい。
有機溶媒bを除去する際の分散処理物の温度は、用いる有機溶媒bの種類によって適宜選択できるが、減圧下、20℃以上が好ましく、25℃以上がより好ましく、そして、80℃以下が好ましく、70℃以下がより好ましい。このときの圧力は、0.01MPa以上が好ましく、0.02MPa以上がより好ましく、そして、0.5MPa以下が好ましく、0.2MPa以下がより好ましい。
有機溶媒bを除去するための時間は、1時間以上が好ましく、2時間以上がより好ましく、そして、24時間以下が好ましく、12時間以下がより好ましい。
有機溶媒bの除去は、固形分濃度が、好ましく10質量%以上、より好ましくは20質量%以上になるまで行うことが好ましく、そして、好ましくは35質量%以下、より好ましくは30質量%以下になるまで行うことが好ましい。
有機溶媒bを除去する際の分散処理物の温度は、用いる有機溶媒bの種類によって適宜選択できるが、減圧下、20℃以上が好ましく、25℃以上がより好ましく、そして、80℃以下が好ましく、70℃以下がより好ましい。このときの圧力は、0.01MPa以上が好ましく、0.02MPa以上がより好ましく、そして、0.5MPa以下が好ましく、0.2MPa以下がより好ましい。
有機溶媒bを除去するための時間は、1時間以上が好ましく、2時間以上がより好ましく、そして、24時間以下が好ましく、12時間以下がより好ましい。
有機溶媒bの除去は、固形分濃度が、好ましく10質量%以上、より好ましくは20質量%以上になるまで行うことが好ましく、そして、好ましくは35質量%以下、より好ましくは30質量%以下になるまで行うことが好ましい。
得られた濃縮物は、好ましくは、遠心分離処理を行い、液層部分と固形部分とに分離し、液層部分を回収する。回収された液層部分は、主として、顔料含有ポリマー粒子Pが水中に分散した分散体であり、固形部分は、主として、分散不良や凝集により生成した粗大粒子からなる固形分である。従って、この液層部分から顔料水分散体を得ることができる。
得られた顔料水分散体中の有機溶媒bは実質的に除去されていることが好ましいが、本発明の目的を損なわない限り、残存していてもよい。残留有機溶媒bの量は0.1質量%以下が好ましく、0.01質量%以下がより好ましい。
得られた顔料含有ポリマー粒子Pの顔料水分散体の不揮発成分濃度(固形分濃度)は、顔料水分散体の分散安定性を向上させる観点及び水系インクの調製を容易にする観点から、10質量%以上が好ましく、15質量%以上がより好ましく、そして、30質量%以下が好ましく、25質量%以下がより好ましい。
得られた顔料水分散体中の有機溶媒bは実質的に除去されていることが好ましいが、本発明の目的を損なわない限り、残存していてもよい。残留有機溶媒bの量は0.1質量%以下が好ましく、0.01質量%以下がより好ましい。
得られた顔料含有ポリマー粒子Pの顔料水分散体の不揮発成分濃度(固形分濃度)は、顔料水分散体の分散安定性を向上させる観点及び水系インクの調製を容易にする観点から、10質量%以上が好ましく、15質量%以上がより好ましく、そして、30質量%以下が好ましく、25質量%以下がより好ましい。
得られた顔料含有ポリマー粒子Pの顔料水分散体は、顔料と水不溶性ポリマーpの固体分が水を主媒体とする中に分散しているものである。
顔料水分散体中の顔料含有ポリマー粒子Pの平均粒径は、顔料水分散体の分散安定性及び水系インクの吐出安定性を向上させる観点から、40nm以上が好ましく、60nm以上がより好ましく、80nm以上が更に好ましく、そして、150nm以下が好ましく140nm以下がより好ましい。
なお、顔料含有ポリマー粒子Pの平均粒径は、実施例に記載の方法により測定される。
また、顔料含有ポリマー粒子Pを用いた水系インク中の顔料含有ポリマー粒子Pの平均粒径は、顔料水分散体中の平均粒径と同じであり、好ましい平均粒径の態様は、顔料水分散体中の平均粒径の好ましい態様と同じである。
顔料水分散体中の顔料含有ポリマー粒子Pの平均粒径は、顔料水分散体の分散安定性及び水系インクの吐出安定性を向上させる観点から、40nm以上が好ましく、60nm以上がより好ましく、80nm以上が更に好ましく、そして、150nm以下が好ましく140nm以下がより好ましい。
なお、顔料含有ポリマー粒子Pの平均粒径は、実施例に記載の方法により測定される。
また、顔料含有ポリマー粒子Pを用いた水系インク中の顔料含有ポリマー粒子Pの平均粒径は、顔料水分散体中の平均粒径と同じであり、好ましい平均粒径の態様は、顔料水分散体中の平均粒径の好ましい態様と同じである。
(顔料含有ポリマー粒子Pの含有量)
顔料として顔料含有ポリマー粒子Pを用いる場合、顔料含有ポリマー粒子Pの水系インク中の含有量は、吐出安定性を向上させる観点から、好ましくは1.4質量%以上、より好ましくは2.8質量%以上、更に好ましくは4.2質量%以上であり、そして、好ましくは21質量%以下、より好ましくは14質量%以下、更に好ましくは8.4質量%以下である。
顔料として顔料含有ポリマー粒子Pを用いる場合、顔料含有ポリマー粒子Pの水系インク中の含有量は、吐出安定性を向上させる観点から、好ましくは1.4質量%以上、より好ましくは2.8質量%以上、更に好ましくは4.2質量%以上であり、そして、好ましくは21質量%以下、より好ましくは14質量%以下、更に好ましくは8.4質量%以下である。
(水不溶性ポリマーpの含有量)
顔料含有ポリマー粒子Pを用いる場合、水不溶性ポリマーpの水系インク中の含有量は、吐出安定性を向上させる観点から、好ましくは0.4質量%以上、より好ましくは0.8質量%以上、更に好ましくは1.2質量%以上であり、そして、好ましくは6質量%以下、より好ましくは4質量%以下、更に好ましくは2.4質量%以下である。
顔料含有ポリマー粒子Pを用いる場合、水不溶性ポリマーpの水系インク中の含有量は、吐出安定性を向上させる観点から、好ましくは0.4質量%以上、より好ましくは0.8質量%以上、更に好ましくは1.2質量%以上であり、そして、好ましくは6質量%以下、より好ましくは4質量%以下、更に好ましくは2.4質量%以下である。
〔水不溶性ポリマー粒子Q〕
本発明の水系インクは、記録媒体への定着性の観点、及び水系インクの吐出安定性を向上させる観点から、顔料を含有しない水不溶性ポリマー粒子Qを含有することができる。
水不溶性ポリマー粒子Qは、(q-1)(メタ)アクリル酸由来の構成単位及び(q-2)(メタ)アクリル酸エステル(q-2)由来の構成単位を含有することができる。
(q-1)モノマーとしては、アクリル酸、及びメタクリル酸が挙げられ、メタクリル酸が好ましく、(q-2)モノマーとしては、好ましくは炭素数1~10、より好ましくは炭素数1~8のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸エステルが好ましく、メタクリル酸メチル及びアクリル酸2-エチルヘキシルがより好ましい。
水不溶性ポリマー粒子Qは、(q-1)及び(q-2)モノマーの混合物を、前述した水不溶性ポリマーpの製造と同様にして、公知の乳化重合法等により共重合させて得たものを用いてもよいし、市販品を用いてもよい。
市販の水不溶性ポリマー粒子Qの分散体としては、例えば、「Neocryl A1127」(DSM NeoResins社製、アニオン性自己架橋水系アクリル樹脂)、「ジョンクリル390」等のアクリル樹脂、「ジョンクリル7100」、「ジョンクリル734」、「ジョンクリル538」(以上、BASFジャパン株式会社製)等のスチレン-アクリル樹脂等が挙げられる。
本発明の水系インクは、記録媒体への定着性の観点、及び水系インクの吐出安定性を向上させる観点から、顔料を含有しない水不溶性ポリマー粒子Qを含有することができる。
水不溶性ポリマー粒子Qは、(q-1)(メタ)アクリル酸由来の構成単位及び(q-2)(メタ)アクリル酸エステル(q-2)由来の構成単位を含有することができる。
(q-1)モノマーとしては、アクリル酸、及びメタクリル酸が挙げられ、メタクリル酸が好ましく、(q-2)モノマーとしては、好ましくは炭素数1~10、より好ましくは炭素数1~8のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸エステルが好ましく、メタクリル酸メチル及びアクリル酸2-エチルヘキシルがより好ましい。
水不溶性ポリマー粒子Qは、(q-1)及び(q-2)モノマーの混合物を、前述した水不溶性ポリマーpの製造と同様にして、公知の乳化重合法等により共重合させて得たものを用いてもよいし、市販品を用いてもよい。
市販の水不溶性ポリマー粒子Qの分散体としては、例えば、「Neocryl A1127」(DSM NeoResins社製、アニオン性自己架橋水系アクリル樹脂)、「ジョンクリル390」等のアクリル樹脂、「ジョンクリル7100」、「ジョンクリル734」、「ジョンクリル538」(以上、BASFジャパン株式会社製)等のスチレン-アクリル樹脂等が挙げられる。
水不溶性ポリマー粒子Qの重量平均分子量は、好ましくは10万以上、より好ましくは20万以上、更に好ましくは50万以上であり、そして、好ましくは250万以下、より好ましくは100万以下である。
水不溶性ポリマー粒子Qの水系インク中の平均粒径は、水系インクの吐出安定性を向上させる観点から、好ましくは10nm以上、より好ましくは30nm以上、更に好ましくは50nm以上であり、そして、好ましくは300nm以下、より好ましくは200nm以下、更に好ましくは150nm以下である。
なお、水不溶性ポリマー粒子Qの重量平均分子量と平均粒径は、実施例記載の方法により測定される。
水不溶性ポリマー粒子Qを用いる場合、水系インク中の水不溶性ポリマー粒子Qの含有量は、記録媒体への定着性の観点から、好ましくは4質量%以下、より好ましくは3.5質量%以下、更に好ましくは3質量%以下であり、そして、好ましくは0.5質量%以上、より好ましくは1質量%以上、更に好ましくは1.5質量%以上である。
水不溶性ポリマー粒子Qの水系インク中の平均粒径は、水系インクの吐出安定性を向上させる観点から、好ましくは10nm以上、より好ましくは30nm以上、更に好ましくは50nm以上であり、そして、好ましくは300nm以下、より好ましくは200nm以下、更に好ましくは150nm以下である。
なお、水不溶性ポリマー粒子Qの重量平均分子量と平均粒径は、実施例記載の方法により測定される。
水不溶性ポリマー粒子Qを用いる場合、水系インク中の水不溶性ポリマー粒子Qの含有量は、記録媒体への定着性の観点から、好ましくは4質量%以下、より好ましくは3.5質量%以下、更に好ましくは3質量%以下であり、そして、好ましくは0.5質量%以上、より好ましくは1質量%以上、更に好ましくは1.5質量%以上である。
<有機溶媒(C)>
本発明の水系インクは、吐出安定性を向上させる観点から、有機溶媒(C)を含有する。
有機溶媒(C)は、23℃における比誘電率(εr)が27以上38以下の有機溶媒(c-1)を含む。
比誘電率(εr)は、溶媒の極性を表す指標であり、溶媒の誘電率(ε)と真空の誘電率(ε0)との比(ε/ε0)であり、ASTM-150に準処して、市販の測定装置、例えば、HEWLETT PACKARD社製の誘電率測定装置、HP E5050A等で測定可能である。また、「化学便覧基礎編、改訂4版(II)」丸善株式会社発行、「溶剤ハンドブック第I版」(講談社サイエンティフィク発行)等にその値が記載されており、それらを参考にすることができる。
比誘電率(εr)の値が大きいほど高極性溶媒となるが、有機溶媒(c-1)の23℃における比誘電率(εr)は、好ましくは27以上、より好ましくは27.5以上、更に好ましくは28以上であり、そして、好ましくは36.5以下、より好ましくは36以下、更に好ましくは35.5以下である。
本発明の水系インクは、吐出安定性を向上させる観点から、有機溶媒(C)を含有する。
有機溶媒(C)は、23℃における比誘電率(εr)が27以上38以下の有機溶媒(c-1)を含む。
比誘電率(εr)は、溶媒の極性を表す指標であり、溶媒の誘電率(ε)と真空の誘電率(ε0)との比(ε/ε0)であり、ASTM-150に準処して、市販の測定装置、例えば、HEWLETT PACKARD社製の誘電率測定装置、HP E5050A等で測定可能である。また、「化学便覧基礎編、改訂4版(II)」丸善株式会社発行、「溶剤ハンドブック第I版」(講談社サイエンティフィク発行)等にその値が記載されており、それらを参考にすることができる。
比誘電率(εr)の値が大きいほど高極性溶媒となるが、有機溶媒(c-1)の23℃における比誘電率(εr)は、好ましくは27以上、より好ましくは27.5以上、更に好ましくは28以上であり、そして、好ましくは36.5以下、より好ましくは36以下、更に好ましくは35.5以下である。
水系インク中の23℃における比誘電率(εr)が27以上38以下の有機溶媒(c-1)の含有量は、吐出安定性を向上させる観点から、33質量%以上であり、好ましくは34質量%以上であり、そして、55質量%以下であり、好ましくは53質量%以下、より好ましくは52質量%以下、更に好ましくは48質量%以下である。
有機溶媒(C)に対する有機溶媒(c-1)の質量比〔有機溶媒(c-1)/有機溶媒(C)〕は、吐出安定性を向上させる観点から、0.75以上であり、好ましくは0.8以上、より好ましくは0.9以上、更に好ましくは0.95以上である。
有機溶媒(C)に対する有機溶媒(c-1)の質量比〔有機溶媒(c-1)/有機溶媒(C)〕は、吐出安定性を向上させる観点から、0.75以上であり、好ましくは0.8以上、より好ましくは0.9以上、更に好ましくは0.95以上である。
有機溶媒(C)は、低吸水性の記録媒体に印刷した場合の乾燥性を向上する観点から、沸点150℃以上の1種以上の有機溶媒を含有することが好ましい。有機溶媒(C)として、2種以上の有機溶媒を用いる場合の沸点は、各有機溶媒の含有量(質量%)で重み付けした加重平均値で150℃以上であるものが好ましい。
有機溶媒(C)の沸点の加重平均値は、インクジェットノズル中でのインクの乾燥を防止し、水系インクの吐出安定性を向上させる観点から、好ましくは160℃以上、より好ましくは170℃以上であり、そして、好ましくは255℃以下、より好ましくは250℃以下、更に好ましくは248℃以下である。
有機溶媒(C)として使用する化合物は、例えば、多価アルコール、多価アルコールアルキルエーテル、含窒素複素環化合物、アミド、アミン、含硫黄化合物等が挙げられるが、水系インクの吐出安定性を向上させる観点から、多価アルコールが好ましい。
有機溶媒(C)の沸点の加重平均値は、インクジェットノズル中でのインクの乾燥を防止し、水系インクの吐出安定性を向上させる観点から、好ましくは160℃以上、より好ましくは170℃以上であり、そして、好ましくは255℃以下、より好ましくは250℃以下、更に好ましくは248℃以下である。
有機溶媒(C)として使用する化合物は、例えば、多価アルコール、多価アルコールアルキルエーテル、含窒素複素環化合物、アミド、アミン、含硫黄化合物等が挙げられるが、水系インクの吐出安定性を向上させる観点から、多価アルコールが好ましい。
多価アルコールとしては、水系インクの吐出安定性を向上させる観点から、好ましくは2価アルコール及び3価アルコールから選ばれる1種以上であり、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、1,3-プロパンジオール、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、3-メチル-1,3-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、2-メチル-2,4-ペンタンジオール、1,2,6-ヘキサントリオール、1,2,4-ブタントリオール、1,2,3-ブタントリオール、ペトリオール等が挙げられる。
以上の観点から、23℃における比誘電率(εr)が27以上38以下の有機溶媒(c-1)は、グリコールを含むことが好ましく、グルコールの炭素数は、好ましくは2以上、より好ましくは3以上であり、そして、好ましくは8以下、より好ましくは6以下、更に好ましくは4以下である。該有機溶媒(c-1)としては、プロピレングリコール(εr:29.9、沸点:188℃)、1,3-プロパンジオール(εr:37.9、沸点:210℃)、1,5-ペンタンジオール(εr:28.2、沸点:242℃)及びジエチレングリコール(εr:34.4、沸点:244℃)から選ばれる1種以上が好ましく、プロピレングリコール及びジエチレングリコールから選ばれる1種以上がより好ましく、プロピレングリコールが更に好ましい。
有機溶媒(C)の水系インク中の含有量は、吐出安定性を向上させる観点から、好ましくは20質量%以上、より好ましくは25質量%以上、更に好ましくは28質量%以上、より更に好ましくは33質量%以上、より更に好ましくは35質量%以上、より更に好ましくは37質量%以上であり、そして、好ましくは60質量%以下、より好ましくは55質量%以下、更に好ましくは51質量%以下、より更に好ましくは49質量%以下、より更に好ましくは47質量%以下、より更に好ましくは44質量%以下である。
有機溶媒(C)の水系インク中の含有量は、吐出安定性を向上させる観点から、好ましくは20質量%以上、より好ましくは25質量%以上、更に好ましくは28質量%以上、より更に好ましくは33質量%以上、より更に好ましくは35質量%以上、より更に好ましくは37質量%以上であり、そして、好ましくは60質量%以下、より好ましくは55質量%以下、更に好ましくは51質量%以下、より更に好ましくは49質量%以下、より更に好ましくは47質量%以下、より更に好ましくは44質量%以下である。
<アセチレングリコール化合物(D)>
本発明においては、水系インクの吐出安定性を向上させる観点から、エチレンオキシド(EO)の平均付加モル数(以下、「EO平均付加モル数」ともいう)が4モル以上15以下のアセチレングリコール(d-1)と、エチレンオキシドの平均付加モル数が4モル未満のアセチレングリコール(d-2)を含有する。すなわち、本発明の水系インクは、顔料(A)、カルボキシ基を有するポリマー(B)、有機溶媒(C)にアセチレングリコール(d-1)とアセチレングリコール(d-2)とを配合してなる水系インクである。
本発明においては、水系インクの吐出安定性を向上させる観点から、エチレンオキシド(EO)の平均付加モル数(以下、「EO平均付加モル数」ともいう)が4モル以上15以下のアセチレングリコール(d-1)と、エチレンオキシドの平均付加モル数が4モル未満のアセチレングリコール(d-2)を含有する。すなわち、本発明の水系インクは、顔料(A)、カルボキシ基を有するポリマー(B)、有機溶媒(C)にアセチレングリコール(d-1)とアセチレングリコール(d-2)とを配合してなる水系インクである。
(アセチレングリコール(d-1))
アセチレングリコール(d-1)のEO平均付加モル数は、4モル以上であり、好ましくは6モル以上、より好ましくは7モル以上、更に好ましくは9モル以上であり、そして、15モル以下であり、好ましくは13モル以下、より好ましくは11モル以下である。
アセチレングリコール(d-1)は、好ましくは2,4,7,9-テトラメチル-5-デシン-4,7-ジオールのEO付加物、3,6-ジメチル-4-オクチン-3,6-ジオールのEO付加物、2,5-ジメチル-3-ヘキシン-2,5-ジオール、2,5,8,11-テトラメチル-6-ドデシン-5,8-ジオールのEO付加物、及び3,5-ジメチル-1-ヘキシン-3-オールのEO付加物から選ばれる1種以上であり、より好ましくは2,4,7,9-テトラメチル-5-デシン-4,7-ジオールのEO付加物、3,6-ジメチル-4-オクチン-3,6-ジオールのEO付加物、及び2,5-ジメチル-3-ヘキシン-2,5-ジオールのEO付加物から選ばれる1種以上であり、更に好ましくは、2,4,7,9-テトラメチル-5-デシン-4,7-ジオールのEO付加物である。
2,4,7,9-テトラメチル-5-デシン-4,7-ジオールのEO付加物の市販品としては、Air Products & Chemicals社のサーフィノール465(EO平均付加モル数:10、有効分100質量%)、同485(EO平均付加モル数:30、有効分100質量%)、川研ファインケミカル株式会社製のアセチレノールE81(EO平均付加モル数:8.1)、アセチレノールE100(EO平均付加モル数:10)、アセチレノールE200(EO平均付加モル数:20)等が挙げられる。
アセチレングリコール(d-1)のEO平均付加モル数は、4モル以上であり、好ましくは6モル以上、より好ましくは7モル以上、更に好ましくは9モル以上であり、そして、15モル以下であり、好ましくは13モル以下、より好ましくは11モル以下である。
アセチレングリコール(d-1)は、好ましくは2,4,7,9-テトラメチル-5-デシン-4,7-ジオールのEO付加物、3,6-ジメチル-4-オクチン-3,6-ジオールのEO付加物、2,5-ジメチル-3-ヘキシン-2,5-ジオール、2,5,8,11-テトラメチル-6-ドデシン-5,8-ジオールのEO付加物、及び3,5-ジメチル-1-ヘキシン-3-オールのEO付加物から選ばれる1種以上であり、より好ましくは2,4,7,9-テトラメチル-5-デシン-4,7-ジオールのEO付加物、3,6-ジメチル-4-オクチン-3,6-ジオールのEO付加物、及び2,5-ジメチル-3-ヘキシン-2,5-ジオールのEO付加物から選ばれる1種以上であり、更に好ましくは、2,4,7,9-テトラメチル-5-デシン-4,7-ジオールのEO付加物である。
2,4,7,9-テトラメチル-5-デシン-4,7-ジオールのEO付加物の市販品としては、Air Products & Chemicals社のサーフィノール465(EO平均付加モル数:10、有効分100質量%)、同485(EO平均付加モル数:30、有効分100質量%)、川研ファインケミカル株式会社製のアセチレノールE81(EO平均付加モル数:8.1)、アセチレノールE100(EO平均付加モル数:10)、アセチレノールE200(EO平均付加モル数:20)等が挙げられる。
(アセチレングリコール(d-2))
本発明のインクは、水系インクの吐出安定性を向上させる観点から、エチレンオキシドの平均付加モル数が4モル未満のアセチレングリコール(d-2)を含有する。
アセチレングリコール(d-2)のEOの平均付加モル数は、水系インクの吐出安定性を向上させる観点から、好ましくは2モル以下、より好ましくは1.5モル以下、更に好ましくは1モル以下、より更に好ましくは0モルである。
アセチレングリコール(d-1)のEO平均付加モル数とアセチレングリコール(d-2)のEO平均付加モル数の差は、水系インクの吐出安定性を向上させる観点から、好ましくは4モル以上、より好ましくは7モル以上であり、そして、好ましくは13モル以下である。
アセチレングリコール(d-2)は、好ましくは2,4,7,9-テトラメチル-5-デシン-4,7-ジオール、3,6-ジメチル-4-オクチン-3,6-ジオール、2,5-ジメチル-3-ヘキシン-2,5-ジオール、2,5,8,11-テトラメチル-6-ドデシン-5,8-ジオール、3,5-ジメチル-1-ヘキシン-3-オール、及びこれらのEO付加物から選ばれる1種以上であり、より好ましくは2,4,7,9-テトラメチル-5-デシン-4,7-ジオール、3,6-ジメチル-4-オクチン-3,6-ジオール、2,5-ジメチル-3-ヘキシン-2,5-ジオール、及びこれらのEO付加物から選ばれる1種以上であり、更に好ましくは、2,4,7,9-テトラメチル-5-デシン-4,7-ジオール及びこのEO付加物である。
本発明のインクは、水系インクの吐出安定性を向上させる観点から、エチレンオキシドの平均付加モル数が4モル未満のアセチレングリコール(d-2)を含有する。
アセチレングリコール(d-2)のEOの平均付加モル数は、水系インクの吐出安定性を向上させる観点から、好ましくは2モル以下、より好ましくは1.5モル以下、更に好ましくは1モル以下、より更に好ましくは0モルである。
アセチレングリコール(d-1)のEO平均付加モル数とアセチレングリコール(d-2)のEO平均付加モル数の差は、水系インクの吐出安定性を向上させる観点から、好ましくは4モル以上、より好ましくは7モル以上であり、そして、好ましくは13モル以下である。
アセチレングリコール(d-2)は、好ましくは2,4,7,9-テトラメチル-5-デシン-4,7-ジオール、3,6-ジメチル-4-オクチン-3,6-ジオール、2,5-ジメチル-3-ヘキシン-2,5-ジオール、2,5,8,11-テトラメチル-6-ドデシン-5,8-ジオール、3,5-ジメチル-1-ヘキシン-3-オール、及びこれらのEO付加物から選ばれる1種以上であり、より好ましくは2,4,7,9-テトラメチル-5-デシン-4,7-ジオール、3,6-ジメチル-4-オクチン-3,6-ジオール、2,5-ジメチル-3-ヘキシン-2,5-ジオール、及びこれらのEO付加物から選ばれる1種以上であり、更に好ましくは、2,4,7,9-テトラメチル-5-デシン-4,7-ジオール及びこのEO付加物である。
2,4,7,9-テトラメチル-5-デシン-4,7-ジオール、3,6-ジメチル-4-オクチン-3,6-ジオール、及び2,5-ジメチル-3-ヘキシン-2,5-ジオールは、アセチレンと、目的とするアセチレングリコールに対応するケトン又はアルデヒドとを反応させることにより合成することができ、例えば藤本武彦著、全訂版「新・界面活性剤入門」(三洋化成工業株式会社出版、1992年)94頁~107頁等に記載の方法で得ることができる。
アセチレングリコールのEO付加物は、上記の方法で得られたアセチレングリコールにEOを所望の付加数となるように付加反応を行うことにより得ることができる。
2,4,7,9-テトラメチル-5-デシン-4,7-ジオールの市販品としては、Air Products & Chemicals社のサーフィノール104(EO平均付加モル数:0モル、有効分100質量%)、同104PG-50(2,4,7,9-テトラメチル-5-デシン-4,7-ジオールのプロピレングリコール50質量%希釈品、EO平均付加モル数:0モル)が挙げられる。また、2,4,7,9-テトラメチル-5-デシン-4,7-ジオールのEO付加物の市販品としては、エアープロダクツアンドケミカル社のサーフィノール420(EO平均付加モル数:1.3、有効分100質量%)、川研ファインケミカル株式会社製のアセチレノールE13T(EO平均付加モル数:1.3)等が挙げられる。
アセチレングリコールのEO付加物は、上記の方法で得られたアセチレングリコールにEOを所望の付加数となるように付加反応を行うことにより得ることができる。
2,4,7,9-テトラメチル-5-デシン-4,7-ジオールの市販品としては、Air Products & Chemicals社のサーフィノール104(EO平均付加モル数:0モル、有効分100質量%)、同104PG-50(2,4,7,9-テトラメチル-5-デシン-4,7-ジオールのプロピレングリコール50質量%希釈品、EO平均付加モル数:0モル)が挙げられる。また、2,4,7,9-テトラメチル-5-デシン-4,7-ジオールのEO付加物の市販品としては、エアープロダクツアンドケミカル社のサーフィノール420(EO平均付加モル数:1.3、有効分100質量%)、川研ファインケミカル株式会社製のアセチレノールE13T(EO平均付加モル数:1.3)等が挙げられる。
アセチレングリコール化合物(D)の含有量は、水系インクの吐出安定性を向上させる観点から、水系インク中、好ましくは0.5質量%以上、より好ましくは0.7質量%以上、更に好ましくは0.9質量%以上、より更に好ましくは1.0質量%以上であり、そして、好ましくは3質量%以下、より好ましくは2.8質量%以下、更に好ましくは2.5質量%以下、より更に好ましくは2.2質量%以下である。アセチレングリコール化合物(D)の含有量は、水系インク調製の際のアセチレングリコール化合物(D)の配合量に対応する。
アセチレングリコール(d-1)の含有量は、上記と同様の観点から、水系インク中、好ましくは0.4質量%以上、より好ましくは0.6質量%以上、更に好ましくは0.8質量%以上であり、そして、好ましくは4質量%以下、より好ましくは3質量%以下、更に好ましくは2.5質量%以下、より更に好ましくは2質量%以下である。
アセチレングリコール(d-2)の含有量は、上記と同様の観点から、好ましくは0.02質量%以上、より好ましくは0.05質量%以上、更に好ましくは0.1質量%以上、より更に好ましくは0.15質量%以上であり、そして、好ましくは3質量%以下、より好ましくは2質量%以下、更に好ましくは1.5質量%以下、より更に好ましくは1質量%以下、より更に好ましくは0.5質量%以下である。
アセチレングリコール(d-1)の含有量は、上記と同様の観点から、水系インク中、好ましくは0.4質量%以上、より好ましくは0.6質量%以上、更に好ましくは0.8質量%以上であり、そして、好ましくは4質量%以下、より好ましくは3質量%以下、更に好ましくは2.5質量%以下、より更に好ましくは2質量%以下である。
アセチレングリコール(d-2)の含有量は、上記と同様の観点から、好ましくは0.02質量%以上、より好ましくは0.05質量%以上、更に好ましくは0.1質量%以上、より更に好ましくは0.15質量%以上であり、そして、好ましくは3質量%以下、より好ましくは2質量%以下、更に好ましくは1.5質量%以下、より更に好ましくは1質量%以下、より更に好ましくは0.5質量%以下である。
(アセチレングリコール(d-1)及び(d-2)の合計含有量)
水系インク中のアセチレングリコール(d-1)及び(d-2)の合計含有量は、上記と同様の観点から、好ましくは1.02質量%以上、より好ましくは1.05質量%以上、更に好ましくは1.1質量%以上、より更に好ましくは1.15質量%以上であり、そして、好ましくは4質量%以下、より好ましくは3質量%以下、更に好ましくは2.5質量%以下、より更に好ましくは2質量%以下、より更に好ましくは1.5質量%以下である。
([アセチレングリコール(d-1)/アセチレングリコール(d-2)]の質量比)
アセチレングリコール(d-2)に対するアセチレングリコール(d-1)の質量比[アセチレングリコール(d-1)/アセチレングリコール(d-2)]は、水系インクの吐出安定性を向上させる観点から、好ましくは0.5以上、より好ましくは1以上、更に好ましくは1.5以上、より更に好ましくは2以上であり、そして、好ましくは27以下、より好ましくは23以下、更に好ましくは15以下、より更に好ましくは12以下である。
水系インク中のアセチレングリコール(d-1)及び(d-2)の合計含有量は、上記と同様の観点から、好ましくは1.02質量%以上、より好ましくは1.05質量%以上、更に好ましくは1.1質量%以上、より更に好ましくは1.15質量%以上であり、そして、好ましくは4質量%以下、より好ましくは3質量%以下、更に好ましくは2.5質量%以下、より更に好ましくは2質量%以下、より更に好ましくは1.5質量%以下である。
([アセチレングリコール(d-1)/アセチレングリコール(d-2)]の質量比)
アセチレングリコール(d-2)に対するアセチレングリコール(d-1)の質量比[アセチレングリコール(d-1)/アセチレングリコール(d-2)]は、水系インクの吐出安定性を向上させる観点から、好ましくは0.5以上、より好ましくは1以上、更に好ましくは1.5以上、より更に好ましくは2以上であり、そして、好ましくは27以下、より好ましくは23以下、更に好ましくは15以下、より更に好ましくは12以下である。
アセチレングリコール化合物(D)に対する有機溶媒(c-1)の質量比[有機溶媒(c-1)/アセチレングリコール化合物(D)]は、水系インクの吐出安定性を向上させる観点から、好ましくは15以上、より好ましくは18以上、更に好ましくは20以上、より更に好ましくは22以上、より更に好ましくは25以上、より更に好ましくは28以上であり、そして、好ましくは40以下、より好ましくは38以下、更に好ましくは36以下、より更に好ましくは34以下である。
<その他の成分>
本発明の水系インクは、本発明の効果が損なわれない範囲において、通常用いられる前記以外の界面活性剤、湿潤剤、浸透剤、分散剤、粘度調整剤、消泡剤、防腐剤、防黴剤、防錆剤等を含有することができる。
本発明の水系インクは、本発明の効果が損なわれない範囲において、通常用いられる前記以外の界面活性剤、湿潤剤、浸透剤、分散剤、粘度調整剤、消泡剤、防腐剤、防黴剤、防錆剤等を含有することができる。
〔水系インクの製造方法〕
本発明の水系インクは、顔料(A)の水分散体、カルボキシ基を有するポリマー(B)、有機溶媒(C)、アセチレングリコール化合物(D)、水、及び必要に応じて、水不溶性ポリマー粒子Q、有機溶媒(C)等を混合し、攪拌することによって得ることができる。
本発明の水系インクは、顔料(A)の水分散体、カルボキシ基を有するポリマー(B)、有機溶媒(C)、アセチレングリコール化合物(D)、水、及び必要に応じて、水不溶性ポリマー粒子Q、有機溶媒(C)等を混合し、攪拌することによって得ることができる。
(水の含有量)
水の含有量は、水系インクの吐出安定性を向上させる観点から、水系インク中、好ましくは35質量%以上、より好ましくは40質量%以上、更に好ましくは45質量%以上であり、そして、好ましくは60質量%以下、より好ましくは58質量%以下、更に好ましくは55質量%以下である。顔料、水不溶性ポリマー粒子Q、有機溶媒(C)及び水以外の他の成分をインク中に含有する場合は、水の含有量の一部を他の成分に置き換えて含有することができる。
水の含有量は、水系インクの吐出安定性を向上させる観点から、水系インク中、好ましくは35質量%以上、より好ましくは40質量%以上、更に好ましくは45質量%以上であり、そして、好ましくは60質量%以下、より好ましくは58質量%以下、更に好ましくは55質量%以下である。顔料、水不溶性ポリマー粒子Q、有機溶媒(C)及び水以外の他の成分をインク中に含有する場合は、水の含有量の一部を他の成分に置き換えて含有することができる。
〔水系インクの物性〕
水系インクの32℃の粘度は、水系インクの吐出安定性を向上させる観点から、好ましくは2.0mPa・s以上、より好ましくは3.0mPa・s以上、更に好ましくは5.0mPa・s以上であり、そして、好ましくは12mPa・s以下、より好ましくは9.0mPa・s以下、更に好ましくは7.0mPa・s以下である。
水系インクのpHは、水系インクの吐出安定性を向上させる観点から、好ましくは7.0以上、より好ましくは8.0以上、更に好ましくは8.5以上である。また、部材耐性、皮膚刺激性の観点から、pHは好ましくは11.0以下、より好ましくは10.0以下、更に好ましくは9.5以下である。
水系インクの32℃の粘度は、水系インクの吐出安定性を向上させる観点から、好ましくは2.0mPa・s以上、より好ましくは3.0mPa・s以上、更に好ましくは5.0mPa・s以上であり、そして、好ましくは12mPa・s以下、より好ましくは9.0mPa・s以下、更に好ましくは7.0mPa・s以下である。
水系インクのpHは、水系インクの吐出安定性を向上させる観点から、好ましくは7.0以上、より好ましくは8.0以上、更に好ましくは8.5以上である。また、部材耐性、皮膚刺激性の観点から、pHは好ましくは11.0以下、より好ましくは10.0以下、更に好ましくは9.5以下である。
〔インクジェット記録方法〕
本発明のインクジェット記録方法は、上記で得られた水系インクを用いて記録媒体に記録するインクジェット記録方法であって、水系インクの液滴量が2pL以上20pL以下であることを特徴とする。
本発明のインクジェット記録方法は、上記で得られた水系インクを用いて記録媒体に記録するインクジェット記録方法であって、水系インクの液滴量が2pL以上20pL以下であることを特徴とする。
(記録媒体)
本発明のインクジェット記録方法によれば、高吸水性の普通紙のみならず、低吸水性のコート紙及び樹脂フィルムに対しても、高品質の画像を記録できる。
コート紙としては、例えば、汎用光沢紙「OKトップコートプラス」(王子製紙株式会社製、坪量104.7g/m2、該記録媒体と純水との接触時間100m秒における該記録媒体の吸水量(以下の吸水量は同じ)4.9g/m2)、多色フォームグロス紙(王子製紙株式会社製、104.7g/m2、吸水量5.2g/m2)、UPMFinesse Gloss(UPM社製、115g/m2、吸水量3.1g/m2)等が挙げられる。
樹脂フィルムとしては、ポリエステルフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリエチレンフィルム、ナイロンフィルム等の透明合成樹脂フィルムが挙げられる。これらのフィルムは、二軸又は一軸延伸フィルム、無延伸フィルムであってもよい。これらの中では、コロナ放電処理されたポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム等のポリエステルフィルム、コロナ放電処理された二軸延伸ポリプロピレン(OPP)フィルム等の延伸ポリプロピレンフィルムがより好ましい。
樹脂フィルムの市販品例としては、ルミラーT60(東レ株式会社製、PET)、太閤FE2001(フタムラ化学株式会社製、コロナ放電処理PET)、太閤FOR-AQ(フタムラ化学株式会社製、コロナ放電処理OPP)、PVC80B P(リンテック株式会社製、塩化ビニル)、カイナスKEE70CA(リンテック株式会社製、ポリエチレン)、ユポSG90 PAT1(リンテック株式会社製、PP)等が挙げられる。
本発明のインクジェット記録方法によれば、高吸水性の普通紙のみならず、低吸水性のコート紙及び樹脂フィルムに対しても、高品質の画像を記録できる。
コート紙としては、例えば、汎用光沢紙「OKトップコートプラス」(王子製紙株式会社製、坪量104.7g/m2、該記録媒体と純水との接触時間100m秒における該記録媒体の吸水量(以下の吸水量は同じ)4.9g/m2)、多色フォームグロス紙(王子製紙株式会社製、104.7g/m2、吸水量5.2g/m2)、UPMFinesse Gloss(UPM社製、115g/m2、吸水量3.1g/m2)等が挙げられる。
樹脂フィルムとしては、ポリエステルフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリエチレンフィルム、ナイロンフィルム等の透明合成樹脂フィルムが挙げられる。これらのフィルムは、二軸又は一軸延伸フィルム、無延伸フィルムであってもよい。これらの中では、コロナ放電処理されたポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム等のポリエステルフィルム、コロナ放電処理された二軸延伸ポリプロピレン(OPP)フィルム等の延伸ポリプロピレンフィルムがより好ましい。
樹脂フィルムの市販品例としては、ルミラーT60(東レ株式会社製、PET)、太閤FE2001(フタムラ化学株式会社製、コロナ放電処理PET)、太閤FOR-AQ(フタムラ化学株式会社製、コロナ放電処理OPP)、PVC80B P(リンテック株式会社製、塩化ビニル)、カイナスKEE70CA(リンテック株式会社製、ポリエチレン)、ユポSG90 PAT1(リンテック株式会社製、PP)等が挙げられる。
(記録方法)
本発明においては、シリアルヘッド方式及びラインヘッド方式のいずれの記録ヘッドも用いることができるが、ラインヘッド方式が好ましい。ラインヘッド方式によれば画像等をワンパス方式で記録することができる。
インク液滴の吐出方式はピエゾ方式が好ましいが、サーマル方式も採用できる。
記録ヘッドの印加電圧は、高速印刷の効率性等の観点から、好ましくは5V以上、より好ましくは10V以上、更に好ましくは15V以上であり、そして、好ましくは40V以下、より好ましくは35V以下、更に好ましくは30V以下である。
駆動周波数は、高速印刷の効率性等の観点から、好ましくは2kHz以上、より好ましくは5kHz以上、更に好ましくは8kHz以上であり、そして、好ましくは80kHz以下、より好ましくは70kHz以下、更に好ましくは60kHz以下である。
本発明においては、シリアルヘッド方式及びラインヘッド方式のいずれの記録ヘッドも用いることができるが、ラインヘッド方式が好ましい。ラインヘッド方式によれば画像等をワンパス方式で記録することができる。
インク液滴の吐出方式はピエゾ方式が好ましいが、サーマル方式も採用できる。
記録ヘッドの印加電圧は、高速印刷の効率性等の観点から、好ましくは5V以上、より好ましくは10V以上、更に好ましくは15V以上であり、そして、好ましくは40V以下、より好ましくは35V以下、更に好ましくは30V以下である。
駆動周波数は、高速印刷の効率性等の観点から、好ましくは2kHz以上、より好ましくは5kHz以上、更に好ましくは8kHz以上であり、そして、好ましくは80kHz以下、より好ましくは70kHz以下、更に好ましくは60kHz以下である。
(記録条件等)
インクの吐出液滴量は、水系インクの吐出安定性を向上させる観点から、1滴あたり好ましくは2pL以上、より好ましくは4pL以上、更に好ましくは6pL以上、より更に好ましくは8pL以上であり、そして、好ましくは20pL以下、より好ましくは18pL以下、更に好ましくは16pL以下である。
記録ヘッド解像度は、好ましくは400dpi(ドット/インチ)以上、より好ましくは500dpi以上、更に好ましくは550dpi以上である。
記録時のヘッド内、好ましくはラインヘッド内の温度は、インクの粘度を下げ、連続吐出性を向上させる観点から、好ましくは20℃以上、より好ましくは25℃以上、更に好ましくは30℃以上であり、そして、好ましくは45℃以下、より好ましくは40℃以下、更に好ましくは38℃以下である。
記録速度は、生産性の観点から、記録媒体が記録の際に移動する方向に対する搬送速度換算で通常5m/min以上であり、好ましくは10m/min以上、より好ましくは20m/min以上、更に好ましくは30m/min以上であり、そして、操作性の観点から、好ましくは75m/min以下である。
インクの吐出液滴量は、水系インクの吐出安定性を向上させる観点から、1滴あたり好ましくは2pL以上、より好ましくは4pL以上、更に好ましくは6pL以上、より更に好ましくは8pL以上であり、そして、好ましくは20pL以下、より好ましくは18pL以下、更に好ましくは16pL以下である。
記録ヘッド解像度は、好ましくは400dpi(ドット/インチ)以上、より好ましくは500dpi以上、更に好ましくは550dpi以上である。
記録時のヘッド内、好ましくはラインヘッド内の温度は、インクの粘度を下げ、連続吐出性を向上させる観点から、好ましくは20℃以上、より好ましくは25℃以上、更に好ましくは30℃以上であり、そして、好ましくは45℃以下、より好ましくは40℃以下、更に好ましくは38℃以下である。
記録速度は、生産性の観点から、記録媒体が記録の際に移動する方向に対する搬送速度換算で通常5m/min以上であり、好ましくは10m/min以上、より好ましくは20m/min以上、更に好ましくは30m/min以上であり、そして、操作性の観点から、好ましくは75m/min以下である。
以下の製造例、実施例及び比較例において、「部」及び「%」は特記しない限り「質量部」及び「質量%」である。なお、水不溶性ポリマーの重量平均分子量、顔料含有ポリマー粒子の平均粒径、顔料水分散体の固形分濃度、及び記録媒体の吸水量の測定方法は、以下のとおりである。
(1)水不溶性ポリマーの重量平均分子量の測定
N,N-ジメチルホルムアミドに、リン酸及びリチウムブロマイドをそれぞれ60mmol/Lと50mmol/Lの濃度となるように溶解した液を溶離液として、ゲル浸透クロマトグラフィー法〔東ソー株式会社製GPC装置(HLC-8120GPC)、東ソー株式会社製カラム(TSK-GEL、α-M×2本)、流速:1mL/min〕により、標準物質として、予め分子量が既知の単分散ポリスチレンを用いて測定した。
N,N-ジメチルホルムアミドに、リン酸及びリチウムブロマイドをそれぞれ60mmol/Lと50mmol/Lの濃度となるように溶解した液を溶離液として、ゲル浸透クロマトグラフィー法〔東ソー株式会社製GPC装置(HLC-8120GPC)、東ソー株式会社製カラム(TSK-GEL、α-M×2本)、流速:1mL/min〕により、標準物質として、予め分子量が既知の単分散ポリスチレンを用いて測定した。
(2)顔料含有ポリマー粒子P及び水不溶性ポリマー粒子Q平均粒径の測定
レーザー粒子解析システム「ELSZ-1000」(大塚電子株式会社製)を用いてキュムラント解析を行い測定した。測定濃度が5×10-3質量%(固形分濃度換算)になるように水で希釈して行った。測定条件は、温度25℃、入射光と検出器との角度165°、積算回数100回であり、分散溶媒の屈折率として水の屈折率(1.333)を入力し、得られたキュムラント平均粒径を粒子の平均粒径とした。
レーザー粒子解析システム「ELSZ-1000」(大塚電子株式会社製)を用いてキュムラント解析を行い測定した。測定濃度が5×10-3質量%(固形分濃度換算)になるように水で希釈して行った。測定条件は、温度25℃、入射光と検出器との角度165°、積算回数100回であり、分散溶媒の屈折率として水の屈折率(1.333)を入力し、得られたキュムラント平均粒径を粒子の平均粒径とした。
(3)顔料水分散体の固形分濃度の測定
30mlのポリプレピレン製容器(φ=40mm、高さ=30mm)にデシケーター中で恒量化した硫酸ナトリウム10.0gを量り取り、そこへサンプル約1.0gを添加して、混合させた後、正確に秤量し、105℃で2時間維持して、揮発分を除去し、更にデシケーター内で15分間放置し、質量を測定した。揮発分除去後のサンプルの質量を固形分として、添加したサンプルの質量で除して固形分濃度とした。
30mlのポリプレピレン製容器(φ=40mm、高さ=30mm)にデシケーター中で恒量化した硫酸ナトリウム10.0gを量り取り、そこへサンプル約1.0gを添加して、混合させた後、正確に秤量し、105℃で2時間維持して、揮発分を除去し、更にデシケーター内で15分間放置し、質量を測定した。揮発分除去後のサンプルの質量を固形分として、添加したサンプルの質量で除して固形分濃度とした。
(4)有機溶媒(C)の比誘電率(εr)の測定
日本ルフト株式会社製の液体用誘電率計「MODEL 871」を用いて、温度23℃の環境下で測定した。
日本ルフト株式会社製の液体用誘電率計「MODEL 871」を用いて、温度23℃の環境下で測定した。
製造例1(水不溶性ポリマーp溶液の製造)
2つの滴下ロート1及び2を備えた反応容器内に、表1の「初期仕込みモノマー溶液」に示すモノマー、溶媒(メチルエチルケトン)、重合連鎖移動剤(2-メルカプトエタノール)を入れて混合し、窒素ガス置換を行い、初期仕込みモノマー溶液を得た。
一方、表1の「滴下モノマー溶液1」に示すモノマー、溶媒、重合開始剤(2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)、富士フイルム和光純薬株式会社製、商品名:V-65)、重合連鎖移動剤を混合して、滴下モノマー溶液1を得、滴下ロート1中に入れて、窒素ガス置換を行った。
また、表1の「滴下モノマー溶液2」に示すモノマー、溶媒、重合開始剤、重合連鎖移動剤を混合して、滴下モノマー溶液2を得、滴下ロート2中に入れて、窒素ガス置換を行った。
窒素雰囲気下、反応容器内の初期仕込みモノマー溶液を攪拌しながら77℃に維持し、滴下ロート1中の滴下モノマー溶液1を3時間かけて徐々に反応容器内に滴下した。次いで滴下ロート2中の滴下モノマー溶液2を2時間かけて徐々に反応容器内に滴下した。滴下終了後、反応容器内の混合溶液を77℃で0.5時間攪拌した。
次いで前記の重合開始剤(V-65)0.6部をメチルエチルケトン27.0部に溶解した重合開始剤溶液を調製し、該混合溶液に加え、77℃1時間攪拌することで熟成を行った。前記重合開始剤溶液の調製、添加及び熟成を更に5回行った。次いで反応容器内の反応溶液を80℃に1時間維持し、メチルエチルケトンを加えて水不溶性ポリマーpの溶液(固形分濃度:40.8%)を得た。
得られた水不溶性ポリマーpの重量平均分子量は52,700であった。また、得られた水不溶性ポリマーpを105℃で2時間乾燥させ、恒量に達したポリマーを、水に5×10-3質量%(固形分濃度換算)で溶解させたときの、平均粒径は89nmであった。
2つの滴下ロート1及び2を備えた反応容器内に、表1の「初期仕込みモノマー溶液」に示すモノマー、溶媒(メチルエチルケトン)、重合連鎖移動剤(2-メルカプトエタノール)を入れて混合し、窒素ガス置換を行い、初期仕込みモノマー溶液を得た。
一方、表1の「滴下モノマー溶液1」に示すモノマー、溶媒、重合開始剤(2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)、富士フイルム和光純薬株式会社製、商品名:V-65)、重合連鎖移動剤を混合して、滴下モノマー溶液1を得、滴下ロート1中に入れて、窒素ガス置換を行った。
また、表1の「滴下モノマー溶液2」に示すモノマー、溶媒、重合開始剤、重合連鎖移動剤を混合して、滴下モノマー溶液2を得、滴下ロート2中に入れて、窒素ガス置換を行った。
窒素雰囲気下、反応容器内の初期仕込みモノマー溶液を攪拌しながら77℃に維持し、滴下ロート1中の滴下モノマー溶液1を3時間かけて徐々に反応容器内に滴下した。次いで滴下ロート2中の滴下モノマー溶液2を2時間かけて徐々に反応容器内に滴下した。滴下終了後、反応容器内の混合溶液を77℃で0.5時間攪拌した。
次いで前記の重合開始剤(V-65)0.6部をメチルエチルケトン27.0部に溶解した重合開始剤溶液を調製し、該混合溶液に加え、77℃1時間攪拌することで熟成を行った。前記重合開始剤溶液の調製、添加及び熟成を更に5回行った。次いで反応容器内の反応溶液を80℃に1時間維持し、メチルエチルケトンを加えて水不溶性ポリマーpの溶液(固形分濃度:40.8%)を得た。
得られた水不溶性ポリマーpの重量平均分子量は52,700であった。また、得られた水不溶性ポリマーpを105℃で2時間乾燥させ、恒量に達したポリマーを、水に5×10-3質量%(固形分濃度換算)で溶解させたときの、平均粒径は89nmであった。
なお、表1中のモノマーの詳細は下記のとおりである。
・スチレンマクロマー:東亜合成株式会社製「AS-6(S)」、(有効分濃度:50質量%、数平均分子量6000)
・M-40G:メトキシポリエチレングリコールモノメタクリレート、新中村化学工業株式会社社製、NKエステルM-40G(エチレンオキシド平均付加モル数:4、末端:メトキシ基)
・スチレンマクロマー:東亜合成株式会社製「AS-6(S)」、(有効分濃度:50質量%、数平均分子量6000)
・M-40G:メトキシポリエチレングリコールモノメタクリレート、新中村化学工業株式会社社製、NKエステルM-40G(エチレンオキシド平均付加モル数:4、末端:メトキシ基)
製造例2(カーボンブラックを含有する水不溶性ポリマー粒子の水分散体の製造)
(1)製造例1で得られた水不溶性ポリマーp溶液(固形分濃度40.8%)157.6gを、メチルエチルケトン(MEK)60.4gと混合し、水不溶性ポリマーpのMEK溶液を得た。容積が2Lのディスパーに該水不溶性ポリマーpのMEK溶液を投入し、1400rpmの条件で撹拌しながら、イオン交換水448.3g、5N水酸化ナトリウム水溶液19.5g、及び25%アンモニア水溶液1.5gを添加して、水酸化ナトリウムによる中和度が85%、アンモニアによる中和度が40%となるように調整し、0℃の水浴で冷却しながら、1400rpmで15分間撹拌した。次いで顔料(カーボンブラック、キャボット社製「Monarch717」)150gを加え、7000rpmで3時間撹拌した。得られた顔料混合物をマイクロフルイダイザー「M-110EH-30XP」(Microfluidics社製)を用いて150MPaの圧力で20パス分散処理し、得られた分散処理物を得た。固形分濃度は21.0質量%であった。
(2)前記工程で得られた分散処理物1000gを2Lナスフラスコに入れ、イオン交換水400gを加え(固形分濃度15.0質量%)、回転式蒸留装置「ロータリーエバポレーター N-1000S」(東京理化器械株式会社製)を用いて、回転数50rpmで、32℃に調整した温浴中、0.09MPaの圧力で3時間保持して、有機溶媒を除去した。更に、温浴を62℃に調整し、圧力を0.07MPaに下げて固形分濃度25.0質量%になるまで濃縮した。
(3)得られた濃縮物を500mlアングルローターに投入し、高速冷却遠心機「himac CR22G」(日立工機株式会社製、設定温度20℃)を用いて7000rpmで20分間遠心分離した後、液層部分を5μmのメンブランフィルター「Minisart」(Sartorius社製)で濾過した。
ろ液400g(カーボンブラック68.6g、水不溶性ポリマーp29.4g)にイオン交換水44.56gを添加し、更にプロキセルLVS(アーチケミカルズジャパン株式会社製:防黴剤、有効分20%)0.89gを添加し、70℃で1時間攪拌した。25℃に冷却後、前記5μmフィルターでろ過し、更に固形分濃度は22.0質量%になるようにイオン交換水を加えて、顔料を含有する水不溶性ポリマーpの水分散体を得た。
得られた水分散体中の顔料を含有する水不溶性ポリマー粒子Pの平均粒径は90nmであった。
(1)製造例1で得られた水不溶性ポリマーp溶液(固形分濃度40.8%)157.6gを、メチルエチルケトン(MEK)60.4gと混合し、水不溶性ポリマーpのMEK溶液を得た。容積が2Lのディスパーに該水不溶性ポリマーpのMEK溶液を投入し、1400rpmの条件で撹拌しながら、イオン交換水448.3g、5N水酸化ナトリウム水溶液19.5g、及び25%アンモニア水溶液1.5gを添加して、水酸化ナトリウムによる中和度が85%、アンモニアによる中和度が40%となるように調整し、0℃の水浴で冷却しながら、1400rpmで15分間撹拌した。次いで顔料(カーボンブラック、キャボット社製「Monarch717」)150gを加え、7000rpmで3時間撹拌した。得られた顔料混合物をマイクロフルイダイザー「M-110EH-30XP」(Microfluidics社製)を用いて150MPaの圧力で20パス分散処理し、得られた分散処理物を得た。固形分濃度は21.0質量%であった。
(2)前記工程で得られた分散処理物1000gを2Lナスフラスコに入れ、イオン交換水400gを加え(固形分濃度15.0質量%)、回転式蒸留装置「ロータリーエバポレーター N-1000S」(東京理化器械株式会社製)を用いて、回転数50rpmで、32℃に調整した温浴中、0.09MPaの圧力で3時間保持して、有機溶媒を除去した。更に、温浴を62℃に調整し、圧力を0.07MPaに下げて固形分濃度25.0質量%になるまで濃縮した。
(3)得られた濃縮物を500mlアングルローターに投入し、高速冷却遠心機「himac CR22G」(日立工機株式会社製、設定温度20℃)を用いて7000rpmで20分間遠心分離した後、液層部分を5μmのメンブランフィルター「Minisart」(Sartorius社製)で濾過した。
ろ液400g(カーボンブラック68.6g、水不溶性ポリマーp29.4g)にイオン交換水44.56gを添加し、更にプロキセルLVS(アーチケミカルズジャパン株式会社製:防黴剤、有効分20%)0.89gを添加し、70℃で1時間攪拌した。25℃に冷却後、前記5μmフィルターでろ過し、更に固形分濃度は22.0質量%になるようにイオン交換水を加えて、顔料を含有する水不溶性ポリマーpの水分散体を得た。
得られた水分散体中の顔料を含有する水不溶性ポリマー粒子Pの平均粒径は90nmであった。
製造例3(水不溶性ポリマー粒子Qの製造)
滴下ロートを備えた反応容器内に、メタクリル酸0.5g、メタクリル酸メチル14.5g、アクリル酸2-エチルヘキシル5.0g、ラテムルE-118B(ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸ナトリウム11.1g、花王株式会社製、界面活性剤)、重合開始剤である過硫酸カリウム(富士フイルム和光純薬株式会社製)0.2g、イオン交換水282.8gを入れて混合し、窒素ガス置換を行い、初期仕込みモノマー溶液を得た。また、メタクリル酸9.5g、メタクリル酸メチル275.5g、アクリル酸2-エチルヘキシル95.0g、ラテムルE-118B 35.1g、過硫酸カリウム0.6g、イオン交換水183.0を混合して、滴下モノマー溶液を得、滴下ロート内に入れて、窒素ガス置換を行った。
窒素雰囲気下、反応容器内の初期仕込みモノマー溶液を攪拌しながら室温から80℃に30分かけて昇温し、80度に維持したまま、滴下ロート中のモノマーを3時間かけて徐々に反応容器内に滴下した。滴下終了後、反応容器内の温度を維持したまま、1時間攪拌した。次いで200メッシュでろ過し、水不溶性ポリマー粒子Q(平均粒径100nm)を得た。
滴下ロートを備えた反応容器内に、メタクリル酸0.5g、メタクリル酸メチル14.5g、アクリル酸2-エチルヘキシル5.0g、ラテムルE-118B(ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸ナトリウム11.1g、花王株式会社製、界面活性剤)、重合開始剤である過硫酸カリウム(富士フイルム和光純薬株式会社製)0.2g、イオン交換水282.8gを入れて混合し、窒素ガス置換を行い、初期仕込みモノマー溶液を得た。また、メタクリル酸9.5g、メタクリル酸メチル275.5g、アクリル酸2-エチルヘキシル95.0g、ラテムルE-118B 35.1g、過硫酸カリウム0.6g、イオン交換水183.0を混合して、滴下モノマー溶液を得、滴下ロート内に入れて、窒素ガス置換を行った。
窒素雰囲気下、反応容器内の初期仕込みモノマー溶液を攪拌しながら室温から80℃に30分かけて昇温し、80度に維持したまま、滴下ロート中のモノマーを3時間かけて徐々に反応容器内に滴下した。滴下終了後、反応容器内の温度を維持したまま、1時間攪拌した。次いで200メッシュでろ過し、水不溶性ポリマー粒子Q(平均粒径100nm)を得た。
実施例1(水系インクの製造)
製造例2で得られたカーボンブラックを含有する水不溶性ポリマー粒子の水分散体を用いて、インク中に顔料4.0質量%となるように以下の組成Aにて配合し、得られた混合液を前記5μmフィルターで濾過して水系インクを得た。結果を表2に示す。
製造例2で得られたカーボンブラックを含有する水不溶性ポリマー粒子の水分散体を用いて、インク中に顔料4.0質量%となるように以下の組成Aにて配合し、得られた混合液を前記5μmフィルターで濾過して水系インクを得た。結果を表2に示す。
〔組成A〕
カーボンブラックを含有する水分散体(固形分22質量%) 26.0g
プロピレングリコール(富士フイルム和光純薬株式会社製) 40.0g
サーフィノール104PG-50(日信化学工業株式会社製、オキシエチレンの平均付加モル数が0のアセチレングリコール:サーフィノール104(50%)、プロピレングリコール(50%)、有効分濃度:50%) 0.6g
サーフィノール465(日信化学工業株式会社製、オキシエチレンの平均付加モル数が10molのアセチレングリコール) 1.0g
合計量が100gとなるようイオン交換水 32.4gを添加した。
表2~表4に示す有機溶媒(C)、アセチレングリコール化合物(D)の詳細は、以下のとおりである。なお、サーフィノール104PG-50中のプロピレングリコールは、表2~表4に記載の有機溶媒(C)のプロピレングリコール量に含まれる。
カーボンブラックを含有する水分散体(固形分22質量%) 26.0g
プロピレングリコール(富士フイルム和光純薬株式会社製) 40.0g
サーフィノール104PG-50(日信化学工業株式会社製、オキシエチレンの平均付加モル数が0のアセチレングリコール:サーフィノール104(50%)、プロピレングリコール(50%)、有効分濃度:50%) 0.6g
サーフィノール465(日信化学工業株式会社製、オキシエチレンの平均付加モル数が10molのアセチレングリコール) 1.0g
合計量が100gとなるようイオン交換水 32.4gを添加した。
表2~表4に示す有機溶媒(C)、アセチレングリコール化合物(D)の詳細は、以下のとおりである。なお、サーフィノール104PG-50中のプロピレングリコールは、表2~表4に記載の有機溶媒(C)のプロピレングリコール量に含まれる。
〔有機溶媒(C)〕
・GLY(花王株式会社製、グリセリン、比誘電率(εr)43.8、沸点290℃)
・EG(富士フイルム和光純薬株式会社製、エチレングリコール、比誘電率(εr)38.7、沸点197℃)
・1,3PDO(富士フイルム和光純薬株式会社製、1,3-プロパンジオール、比誘電率(εr)37.9、沸点210℃)
・DEG(富士フイルム和光純薬株式会社製、ジエチレングリコール、比誘電率(εr)34.4、沸点244℃)
・PG(富士フイルム和光純薬株式会社製、プロピレングリコール、比誘電率(εr)29.9、沸点188℃)
・1,5PeDO(富士フイルム和光純薬株式会社製、1,5-ペンタンジオール、比誘電率(εr)28.2、沸点242℃)
・3M-1,3-BDO(富士フイルム和光純薬株式会社製、3-メチル-1,3-ブタンジオール、比誘電率(εr)26.8、沸点203℃)
・1,2BDO(富士フイルム和光純薬株式会社製、1,2-ブタンジオール、比誘電率(εr)25.7、沸点193℃)
・DPG(富士フイルム和光純薬株式会社製、ジプロピレングリコール、比誘電率(εr)20.8、沸点232℃)
・GLY(花王株式会社製、グリセリン、比誘電率(εr)43.8、沸点290℃)
・EG(富士フイルム和光純薬株式会社製、エチレングリコール、比誘電率(εr)38.7、沸点197℃)
・1,3PDO(富士フイルム和光純薬株式会社製、1,3-プロパンジオール、比誘電率(εr)37.9、沸点210℃)
・DEG(富士フイルム和光純薬株式会社製、ジエチレングリコール、比誘電率(εr)34.4、沸点244℃)
・PG(富士フイルム和光純薬株式会社製、プロピレングリコール、比誘電率(εr)29.9、沸点188℃)
・1,5PeDO(富士フイルム和光純薬株式会社製、1,5-ペンタンジオール、比誘電率(εr)28.2、沸点242℃)
・3M-1,3-BDO(富士フイルム和光純薬株式会社製、3-メチル-1,3-ブタンジオール、比誘電率(εr)26.8、沸点203℃)
・1,2BDO(富士フイルム和光純薬株式会社製、1,2-ブタンジオール、比誘電率(εr)25.7、沸点193℃)
・DPG(富士フイルム和光純薬株式会社製、ジプロピレングリコール、比誘電率(εr)20.8、沸点232℃)
〔アセチレングリコール化合物(D)〕
・S104(サーフィノール104;2,4,7,9-テトラメチル-5-デシン-4,7-ジオール)〔サーフィノール104PG50(S104有効分50%)を添加〕
・S420(サーフィノール420;サーフィノール104のエチレンオキシド(20%)付加物、エチレンオキシド平均付加モル数:1.3)
・S465(サーフィノール465;サーフィノール104のエチレンオキシド(65%)付加物、エチレンオキシド平均付加モル数:10)
なお、「サーフィノール」シリーズは日信化学工業株式会社及びAir Products & Chemicals社である。
・S104(サーフィノール104;2,4,7,9-テトラメチル-5-デシン-4,7-ジオール)〔サーフィノール104PG50(S104有効分50%)を添加〕
・S420(サーフィノール420;サーフィノール104のエチレンオキシド(20%)付加物、エチレンオキシド平均付加モル数:1.3)
・S465(サーフィノール465;サーフィノール104のエチレンオキシド(65%)付加物、エチレンオキシド平均付加モル数:10)
なお、「サーフィノール」シリーズは日信化学工業株式会社及びAir Products & Chemicals社である。
実施例2~17、比較例1~12
実施例1において、表2及び3に示すように配合処方を変更した以外は、実施例1と同様にして、水系インクを得た。結果を表2及び3に示す。
実施例18
実施例1において、製造例3で得られた水不溶性ポリマー粒子Qを2質量%となるように添加した以外は、実施例1と同様にして、水系インクを得た。結果を表2に示す。
実施例1において、表2及び3に示すように配合処方を変更した以外は、実施例1と同様にして、水系インクを得た。結果を表2及び3に示す。
実施例18
実施例1において、製造例3で得られた水不溶性ポリマー粒子Qを2質量%となるように添加した以外は、実施例1と同様にして、水系インクを得た。結果を表2に示す。
<吐出安定性の評価1>
汎用光沢紙「OKトップコートプラス」(王子製紙株式会社製、坪量104.7g/m2、吸水量4.9g/m2)紙に、上記で得られた水系インクを用いて、以下のインクジェット記録方式により画像を印刷し、間欠吐出性、連続吐出性を評価した。
汎用光沢紙「OKトップコートプラス」(王子製紙株式会社製、坪量104.7g/m2、吸水量4.9g/m2)紙に、上記で得られた水系インクを用いて、以下のインクジェット記録方式により画像を印刷し、間欠吐出性、連続吐出性を評価した。
(インクジェット記録方式)
温度25±1℃、相対湿度30±5%の環境で、インクジェットヘッド(京セラ株式会社製、「KJ4B-HD06MHG-STDV」、ピエゾ式)を装備した印刷評価装置(株式会社トライテック製)に水系インクAを充填した。
ヘッド印加電圧26V、周波数20kHz、吐出液適量12pL、ヘッド温度32℃、解像度600dpi、吐出前フラッシング回数200発、負圧-4.0kPaを設定し、記録媒体の長手方向と搬送方向が同じになる向きに、記録媒体を搬送台に減圧で固定した。
前記印刷評価装置に印刷命令を転送し、Dutyを0%~100%の画像を印刷した。
温度25±1℃、相対湿度30±5%の環境で、インクジェットヘッド(京セラ株式会社製、「KJ4B-HD06MHG-STDV」、ピエゾ式)を装備した印刷評価装置(株式会社トライテック製)に水系インクAを充填した。
ヘッド印加電圧26V、周波数20kHz、吐出液適量12pL、ヘッド温度32℃、解像度600dpi、吐出前フラッシング回数200発、負圧-4.0kPaを設定し、記録媒体の長手方向と搬送方向が同じになる向きに、記録媒体を搬送台に減圧で固定した。
前記印刷評価装置に印刷命令を転送し、Dutyを0%~100%の画像を印刷した。
(間欠吐出性)
上記印刷評価装置で画像を印刷した後30分間、インクジェットノズル面を保護することなく放置した。その後、全てのノズル(2656個)から吐出したかどうか判別できる印刷チェックパターンを紙上に印刷した際のノズル欠け(正常に吐出していないノズル)数をカウントし、以下の評価基準により間欠吐出性を評価した。ノズル欠け数が少ないほど間欠吐出性が良好である。
(評価基準)
5:ノズル欠けなし
4:ノズル欠け1~2
3:ノズル欠け3~5
2:ノズル欠け6~10
1:ノズル欠け11以上
上記印刷評価装置で画像を印刷した後30分間、インクジェットノズル面を保護することなく放置した。その後、全てのノズル(2656個)から吐出したかどうか判別できる印刷チェックパターンを紙上に印刷した際のノズル欠け(正常に吐出していないノズル)数をカウントし、以下の評価基準により間欠吐出性を評価した。ノズル欠け数が少ないほど間欠吐出性が良好である。
(評価基準)
5:ノズル欠けなし
4:ノズル欠け1~2
3:ノズル欠け3~5
2:ノズル欠け6~10
1:ノズル欠け11以上
(連続吐出性)
20cmのDuty100%の画像を上記汎用光沢紙「OKトップコートプラス」に、連続して500枚(印刷部100m相当)した。その後、全てのノズル(2656個)から吐出したかどうか判別できる印刷チェックパターンを紙上に印刷した際のノズル欠け(正常に吐出していないノズル)数をカウントし、以下の評価基準により連続吐出性を評価した。ノズル欠け数が少ないほど連続吐出性が良好である。
(評価基準)
5:ノズル欠けなし
4:ノズル欠け1~2
3:ノズル欠け3~5
2:ノズル欠け6~10
1:ノズル欠け11以上
20cmのDuty100%の画像を上記汎用光沢紙「OKトップコートプラス」に、連続して500枚(印刷部100m相当)した。その後、全てのノズル(2656個)から吐出したかどうか判別できる印刷チェックパターンを紙上に印刷した際のノズル欠け(正常に吐出していないノズル)数をカウントし、以下の評価基準により連続吐出性を評価した。ノズル欠け数が少ないほど連続吐出性が良好である。
(評価基準)
5:ノズル欠けなし
4:ノズル欠け1~2
3:ノズル欠け3~5
2:ノズル欠け6~10
1:ノズル欠け11以上
実施例19~20、比較例13~14
実施例1において、表4に示すように配合処方を変更した以外は、実施例1と同様にして、水系インクを得た。
<吐出安定性の評価2>
上記の吐出安定性の評価1において、吐出液滴量を変更した以外は、吐出安定性の評価1と同様にして、間欠吐出性、連続吐出性を評価した。結果を表4に示す。
実施例1において、表4に示すように配合処方を変更した以外は、実施例1と同様にして、水系インクを得た。
<吐出安定性の評価2>
上記の吐出安定性の評価1において、吐出液滴量を変更した以外は、吐出安定性の評価1と同様にして、間欠吐出性、連続吐出性を評価した。結果を表4に示す。
表2~表4から、実施例1~20のインクは、比較例1~14のインクに比べ、吐出安定性(間欠吐出性、連続吐出性)に優れていることが分かる。
本発明によれば、インクジェット記録方式における吐出安定性に優れるインクジェット記録用水系インク、及び該水系インクを用いるインクジェット記録方法を提供することができる。
Claims (15)
- 顔料(A)、カルボキシ基を有するポリマー(B)、有機溶媒(C)、アセチレングリコール化合物(D)、及び水を含有するインクジェット記録用水系インクであって、
有機溶媒(C)が、23℃における比誘電率(εr)が27以上38以下の有機溶媒(c-1)を含み、
有機溶媒(c-1)の含有量が、水系インク中、33質量%以上55質量%以下であり、
有機溶媒(C)に対する有機溶媒(c-1)の質量比〔有機溶媒(c-1)/有機溶媒(C)〕が0.75以上であり、
アセチレングリコール化合物(D)が、エチレンオキシドの平均付加モル数が4モル以上15以下のアセチレングリコール(d-1)とエチレンオキシドの平均付加モル数が4モル未満のアセチレングリコール(d-2)とを含む、インクジェット記録用水系インク。 - 有機溶媒(c-1)がグリコールを含む、請求項1に記載のインクジェット記録用水系インク。
- アセチレングリコール(d-2)に対するアセチレングリコール(d-1)の質量比[アセチレングリコール(d-1)/アセチレングリコール(d-2)]が、0.5以上27以下である、請求項1又は2に記載のインクジェット記録用水系インク。
- 有機溶媒(C)の含有量が、水系インク中、33質量%以上60質量%以下である、請求項1~3のいずれかに記載のインクジェット記録用水系インク。
- 有機溶媒(C)の含有量が、水系インク中、35質量%以上55質量%以下である、請求項1~4のいずれかに記載のインクジェット記録用水系インク。
- アセチレングリコール化合物(D)の含有量が、水系インク中、0.5質量%以上3質量%以下である、請求項1~5のいずれかに記載のインクジェット記録用水系インク。
- アセチレングリコール化合物(D)に対する有機溶媒(c-1)の質量比[有機溶媒(c-1)/アセチレングリコール化合物(D)]が、15以上40以下である、請求項1~6のいずれかに記載のインクジェット記録用水系インク。
- カルボキシ基を有するポリマー(B)が、アクリル酸及びメタクリル酸から選ばれる1種由来又は2種由来の構成単位を有する、請求項1~7のいずれかに記載のインクジェット記録用水系インク。
- 顔料を含有しない水不溶性ポリマー粒子の含有量が4質量%以下である、請求項1~8のいずれかに記載のインクジェット記録用水系インク。
- 水の含有量が、水系インク中、35質量%以上60質量%以下である、請求項1~9のいずれかに記載のインクジェット記録用水系インク。
- 有機溶媒(c-1)が、プロピレングリコール、1,3-プロパンジオール、1,5-ペンタンジオール及びジエチレングリコールから選ばれる1種以上である、請求項1~10のいずれかに記載のインクジェット記録用水系インク。
- アセチレングリコール(d-1)が、2,4,7,9-テトラメチル-5-デシン-4,7-ジオールのEO付加物、3,6-ジメチル-4-オクチン-3,6-ジオールのEO付加物、2,5-ジメチル-3-ヘキシン-2,5-ジオール、2,5,8,11-テトラメチル-6-ドデシン-5,8-ジオールのEO付加物、及び3,5-ジメチル-1-ヘキシン-3-オールのEO付加物から選ばれる1種以上である、請求項1~11のいずれかに記載のインクジェット記録用水系インク。
- アセチレングリコール(d-2)が、2,4,7,9-テトラメチル-5-デシン-4,7-ジオール、3,6-ジメチル-4-オクチン-3,6-ジオール、2,5-ジメチル-3-ヘキシン-2,5-ジオール、2,5,8,11-テトラメチル-6-ドデシン-5,8-ジオール、3,5-ジメチル-1-ヘキシン-3-オール、及びこれらのEO付加物から選ばれる1種以上である、請求項1~12のいずれかに記載のインクジェット記録用水系インク。
- 請求項1~13のいずれかに記載の水系インクを用いて記録媒体に記録するインクジェット記録方法であって、水系インクの液滴量が2pL以上20pL以下である、インクジェット記録方法。
- 請求項1~13のいずれかに記載の水系インクのインクジェット記録用インクとしての使用。
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- 2018-12-21 EP EP18896971.1A patent/EP3733791A4/en active Pending
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