(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、本発明の実施形態を説明するが、以下の実施形態が本発明を限定することはない。
以下、油性インクジェットインクを、単に「インク」と称することがある。
【0014】
一実施形態による油性インクジェットインクは、顔料、顔料分散剤及び非水系溶剤を含み、顔料は、pHが2〜6の酸性カーボンブラックを含み、非水系溶剤は、表面張力が27mN/m以下である変性シリコーンオイル(以下、変性シリコーンオイルAと称することがある。)を含み、変性シリコーンオイルAは、インク全量に対して、15質量%以上80質量%以下である、油性インクジェットインクである。
この油性インクジェットインクは、貯蔵安定性に優れるとともに、耐ワイピング性を改善することを可能とする。
【0015】
光学濃度を向上させるためには、インク中の顔料濃度を高めることが手段の一つである。しかし、顔料濃度を高めると、インクの貯蔵安定性が低下する傾向がある。
また、酸性カーボンブラックは、インクの貯蔵安定性を良好なものとしやすいが、酸性カーボンブラックを使用したインクを用いた場合、ノズルプレートのクリーニングを行うと、ノズルプレート表面を傷つけやすく、耐ワイピング性を低下させやすい傾向がある。これは、酸性カーボンブラックとノズルプレートとの親和性が高く、酸性カーボンブラックがノズルプレートに付着しやすいためと推測される。また、酸性カーボンブラックとノズルプレートとの親和性の強弱は、カーボンブラック表面の酸性官能基量に依存すると推測される。
【0016】
理論に拘束されるものではないが、表面張力が27mN/m以下と低い変性シリコーンオイルAを用いることで、顔料が濡れやすくなり、分散効率を向上させることができ、これにより、インクの貯蔵安定性を向上させることができると推測される。また、顔料分散剤の吸着効率も向上し、酸性カーボンブラック表面の酸性官能基を顔料分散剤で効率的に保護できることから、耐ワイピング性を改善することができると推測される。
【0017】
インクは、色材として顔料を含むことが好ましい。
また、インクにおいて、顔料は、pHが2〜6の酸性カーボンブラックを含むことが好ましい。
カーボンブラックとして、pHが2〜6の酸性カーボンブラックを用いることで、インクの貯蔵安定性を良好なものとしやすい。これは、酸性カーボンブラックは、顔料表面に酸性官能基があるため顔料分散剤と相互作用しやすく、例えば中性カーボンブラック等に比べ、分散性に優れるためと推測される。
酸性カーボンブラックとしては、pH2〜6の酸性カーボンブラックであれば、特に限定されず、ファーネスカーボンブラック、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の何れを用いてもよい。
酸性カーボンブラックのpHは、2以上が好ましく、2.5以上であってもよい。酸性カーボンブラックのpHは、インクの良好な貯蔵安定性を得る観点から、6以下が好ましく、5.5以下がより好ましく、5.0以下であってもよい。
カーボンブラックのpHは、JIS K5101に従い、カーボンブラックと蒸留水の混合液のpHを測定することにより得られた値である。
【0018】
酸性カーボンブラックの市販品の具体例としては、例えば、三菱ケミカル株式会社製のMA7、MA8、MA77、MA100、MA11、MA230、MA14、MA220、#1000、#970、#2350、#2650、オリオンエンジニアドカーボンズ社製のSpecial Black 350、Special Black 550、Special Black 4、Special Black 5、Special Black 6、Colour Black S160、Colour Black S170、Colour Black FW18、Printex 140等が挙げられる。
【0019】
pH2〜6の酸性カーボンブラックは、1種を単独で、または2種以上を組み合わせて用いてよい。
【0020】
pH2〜6の酸性カーボンブラックのインク中の量は、印刷濃度の観点から、インク全量に対し、0.01質量%以上が好ましく、1質量%以上がより好ましく、3質量%以上がさらに好ましく、例えば、5質量%以上であってよい。また、pH2〜6の酸性カーボンブラックのインク中の量は、インク粘度の観点から、インク全量に対し、20質量%以下が好ましく、15質量%以下がより好ましく、例えば、10質量%以下であってよい。
【0021】
インクは、色材として、pH2〜6の酸性カーボンブラックとともに、その他の顔料を含むことができる。
その他の顔料としては、アゾ顔料、フタロシアニン顔料、多環式顔料、染付レーキ顔料等の有機顔料;及び、pH2〜6の酸性カーボンブラック以外のカーボンブラック、金属酸化物等の無機顔料を用いることができる。アゾ顔料としては、溶性アゾレーキ顔料、不溶性アゾ顔料及び縮合アゾ顔料等が挙げられる。フタロシアニン顔料としては、金属フタロシアニン顔料及び無金属フタロシアニン顔料等が挙げられる。多環式顔料としては、キナクリドン系顔料、ペリレン系顔料、ペリノン系顔料、イソインドリン系顔料、イソインドリノン系顔料、ジオキサジン系顔料、チオインジゴ系顔料、アンスラキノン系顔料、キノフタロン系顔料、金属錯体顔料及びジケトピロロピロール(DPP)等が挙げられる。金属酸化物としては、酸化チタン、酸化亜鉛等が挙げられる。これらのその他の顔料は単独で、または2種以上を組み合わせて用いてもよい。
【0022】
顔料の分散形態は、顔料を非油溶性樹脂で被覆したいわゆるカプセル顔料や着色樹脂粒子を顔料分散剤で分散させた分散体であってもよいが、顔料分散剤を顔料表面に直接吸着させて分散させた分散体であることが好ましい。
【0023】
顔料の平均粒子径としては、吐出安定性と貯蔵安定性の観点から、300nm以下であることが好ましく、より好ましくは200nm以下であり、さらに好ましくは150nm以下である。
顔料は、インク全量に対し、通常0.01〜20質量%であり、印刷濃度とインク粘度の観点から、1〜15質量%であることが好ましく、5〜10質量%であることが一層好ましい。
【0024】
インク中で顔料を安定して分散させるために、顔料とともに顔料分散剤を用いることができる。
顔料分散剤としては、例えば、水酸基含有カルボン酸エステル、長鎖ポリアミノアマイドと高分子量酸エステルの塩、高分子量ポリカルボン酸の塩、長鎖ポリアミノアマイドと極性酸エステルの塩、高分子量不飽和酸エステル、ビニルピロリドンと長鎖アルケンとの共重合体、変性ポリウレタン、変性ポリアクリレート、ポリエーテルエステル型アニオン系活性剤、ポリオキシエチレンアルキルリン酸エステル、ポリエステルポリアミン等が好ましく用いられる。
【0025】
顔料分散剤の市販品例としては、例えば、アイ・エス・ピー・ジャパン株式会社製「アンタロンV216(ビニルピロリドン・ヘキサデセン共重合体)、V220(ビニルピロリドン・エイコセン共重合体)」(いずれも商品名);
日本ルーブリゾール株式会社製「ソルスパース13940(ポリエステルアミン系)、16000、17000、18000(脂肪酸アミン系)、11200、24000、28000」(いずれも商品名);
BASFジャパン株式会社製「エフカ400、401、402、403、450、451、453(変性ポリアクリレート)、46、47、48、49、4010、4055(変性ポリウレタン)」(いずれも商品名);
楠本化成株式会社製「ディスパロンKS−860、KS−873N4(ポリエステルのアミン塩)」(いずれも商品名);
第一工業製薬株式会社製「ディスコール202、206、OA−202、OA−600(多鎖型高分子非イオン系)」(いずれも商品名);
ビックケミー・ジャパン株式会社製「DISPERBYK2155、9077」(いずれも商品名);
クローダジャパン株式会社製「HypermerKD2、KD3、KD11、KD12」(いずれも商品名)等が挙げられる。
【0026】
顔料分散剤は、上記顔料を十分にインク中に分散可能な量であれば足り、適宜設定できる。例えば、質量比で、顔料1に対し顔料分散剤を0.1〜5で配合することができ、好ましくは0.1〜1である。また、顔料分散剤は、インク全量に対し、0.01〜10質量%で配合することができ、好ましくは0.01〜5質量%である。
油性インクには、顔料分散剤を含む樹脂成分は、インク全量に対し10質量%以下で配合することができ、より好ましくは7質量%以下であり、さらに好ましくは5質量%以下である。これによって、インク粘度の上昇を防止し、吐出性能をより改善することができる。
【0027】
インクは、表面張力が27mN/m以下である変性シリコーンオイル(変性シリコーンオイルA)を含むことができる。
【0028】
変性シリコーンオイルAの表面張力は、貯蔵安定性及び耐ワイピング性の改善の観点から、27mN/m以下が好ましく、27mN/m未満がより好ましく、26mN/m以下がさらに好ましい。変性シリコーンオイルAの表面張力は、例えば、15mN/m以上、又は17mN/m以上であってよい。
ここで、表面張力は、バブルプレッシャー法(最大泡圧法)に従って求めることができる。例えば、SITA Process Solutions社製「SITA Messtechnik GmbH science line t60」を用いて表面張力を測定することができる。
【0029】
変性シリコーンオイルAは、23℃において液体状の化合物であることが好ましい。
【0030】
変性シリコーンオイルとしては、鎖状又は環状のジメチルシリコーンオイルの一部のケイ素原子に各種有機基を導入したシリコーンオイルを用いることができる。変性シリコーンオイルとしては、すべてのケイ素原子が炭素原子またはシロキサン結合の酸素原子のいずれかとのみ結合していることが好ましい。変性シリコーンオイルとしては、非反応性シリコーンオイルであることが好ましい。変性シリコーンオイルとしては、その構成原子がケイ素原子、炭素原子、酸素原子、水素原子のみからなることが好ましい。
変性シリコーンオイルとしては、例えば、鎖状又は環状のジメチルシリコーンオイルに含まれる、少なくとも1つのメチル基が、アルキル基、カルボン酸エステル結合含有基、芳香環含有基、及びエーテル結合含有基からなる群から選択される1種以上によって置換された化合物を用いることができる。
また、変性シリコーンオイルとしては、例えば、鎖状又は環状のジメチルシリコーンオイルに含まれる、少なくとも1つのケイ素原子にアルキレン基を介してさらに別の鎖状又は環状のジメチルシリコーンオイルのケイ素原子が結合する化合物を用いることができる。この場合、アルキレン基を介して結合する鎖状又は環状のジメチルシリコーンオイルに含まれる、少なくとも1つのメチル基は、アルキル基、カルボン酸エステル結合含有基、芳香環含有基、及びエーテル結合含有基からなる群から選択される1種以上によって置換されていてもよい。
変性シリコーンオイルとしては、例えば、アルキル変性シリコーンオイル、フェニル変性シリコーンオイルやアラルキル変性シリコーンオイル等のアリール変性シリコーンオイル、カルボン酸エステル変性シリコーンオイル、アルキレン変性シリコーンオイル、ポリエーテル変性シリコーンオイル等が挙げられる。
変性シリコーンオイルとしては、ケイ素数が2〜20であることが好ましく、2〜10がより好ましく、2〜6がさらに好ましく、3〜6が一層好ましい。
【0031】
変性シリコーンオイルに導入することができる有機基の例には、後述の一般式(X)の説明において、R2の炭素数及び酸素数の合計が2以上の1価の有機基として例示されるもの、及び、R1の2価の有機基として例示されるものが含まれる。
【0032】
なかでも、フェニル変性シリコーンオイルとしては、例えば、トリメチルシロキシフェニルジメチコン、フェニルトリメチコン、ジフェニルシロキシフェニルトリメチコン、1,1,1,5,5,5−ヘキサメチル−3−フェニル−3−(トリメチルシリルオキシ)トリシロキサン等のメチルフェニルシリコーン等が挙げられる。
【0033】
変性シリコーンオイルの例には、下記一般式(X)で表される化合物であるシリコーンオイルが含まれる。
【0035】
一般式(X)中、R
1は、酸素原子又は2価の有機基であり、R
2は、それぞれ独立的に、メチル基、又は、炭素数及び酸素数の合計が2以上の1価の有機基であり、m及びnは、それぞれ独立的に、0以上(好ましくは0〜4)の整数であり、pは、それぞれ独立的に、0以上(好ましくは0〜2)の整数であり、1分子中のケイ素原子の合計が2〜20(好ましくは2〜10、より好ましくは2〜6、さらに好ましくは3〜6)であり、
m+n=0の場合には、R
1は、酸素原子であり、かつ、R
2のうち少なくとも1個は、炭素数及び酸素数の合計が2以上の1価の有機基であり、
R
1が2価の有機基の場合には、m+n≧1である。
【0036】
一般式(X)における炭素数及び酸素数の合計が2以上の1価の有機基の例としては、例えば、炭素数2以上のアルキル基、カルボン酸エステル結合含有基、芳香環含有基、及びエーテル結合含有基等が挙げられる。一般式(X)における2価の有機基の例としては、例えばアルキレン基等が挙げられる。
炭素数2以上のアルキル基は、直鎖または分岐鎖を有してもよく、鎖状または脂環式であってもよい。炭素数1以上のアルキル基は、炭素数2〜20であることが好ましく、炭素数4〜20がより好ましい。炭素数2以上のアルキル基としては、例えば、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、イソオクチル基、ノニル基、デシル基、ドデシル基、テトラデシル基、ヘキサデシル基、エイコシル基等を挙げることができる。
カルボン酸エステル結合含有基としては、例えば、後述する変性シリコーンオイルSにおいてカルボン酸エステル含有基として挙げられるものが挙げられる。
芳香環含有基としては、例えば、後述する変性シリコーンオイルSにおいて芳香環含有基として挙げられるものが挙げられる。
アルキレン基は、直鎖または分岐鎖を有してもよく、鎖状または脂環式であってもよい。アルキレン基は、炭素数1〜20が好ましく、炭素数4〜20がより好ましい。アルキレン基としては、例えば、メチレン、エチレン、エチレン基、プロピレン基、トリメチレン基、n−ブチレン基、イソブチレン基、ペンチレン基、ヘキシレン基、ヘプチレン基、オクチレン基、イソオクチレン基、ノニレン基、デシレン基、ドデシレン基、ヘキサデシレン基、エイコシレン基等が挙げられる。
【0037】
変性シリコーンオイルの例には、下記一般式(Y)で表される化合物であるシリコーンオイルが含まれる。
【0039】
一般式(Y)中、R
1は、それぞれ独立に、酸素原子又は2価の有機基であり、R
2は、それぞれ独立的に、メチル基、又は、炭素数及び酸素数の合計が2以上の1価の有機基であり、nは、5以上の整数であり、1分子中のケイ素原子の合計が5〜9であり、R
1のうち少なくとも1個は、酸素原子であり、
R
1がすべて酸素原子のとき、R
2のうち少なくとも1個は、炭素数及び酸素数の合計が2以上の1価の有機基である。
【0040】
一般式(Y)における炭素数及び酸素数の合計が2以上の1価の有機基としては、一般式(X)の炭素数及び酸素数の合計が2以上の1価の有機基の例として挙げられたものが挙げられる。一般式(Y)における2価の有機基としては、一般式(X)の2価の有機基の例として挙げられたものが挙げられる。
【0041】
一般式(X)及び(Y)のそれぞれにおいて、炭素数及び酸素数の合計が2以上の1価の有機基及び2価の有機基の数の合計は、3以下が好ましく、2以下が好ましく、例えば、1であってよい。
【0042】
変性シリコーンオイルの例には、1分子中のケイ素数が2〜6であり、ケイ素原子に炭素原子が直接結合し、炭素数及び酸素数の合計が4以上である有機基を有し、1分子中の炭素数及び酸素数の合計が4以上である有機基に含まれる炭素数及び酸素数の合計が4〜20であるシリコーンオイルが含まれる。以下、このシリコーンオイルを変性シリコーンオイルSとも記す。
【0043】
変性シリコーンオイルSは、炭素数及び酸素数の合計が4以上である有機基として、下記の(A)〜(D)からなる群から選択される1種以上を有することができる。
(A)炭素数4以上のアルキル基。
(B)炭素数及び酸素数の合計が4以上であるカルボン酸エステル結合含有基。
(C)炭素数6以上の芳香環含有基。
(D)炭素数4以上のアルキレン基。
【0044】
変性シリコーンオイルSは、1分子中の炭素数及び酸素数の合計が4以上である有機基に含まれる炭素数及び酸素数の合計が4以上であることが好ましく、より好ましくは8以上であり、さらに好ましくは10以上である。
変性シリコーンオイルSは、1分子中の炭素数及び酸素数の合計が4以上である有機基に含まれる炭素数及び酸素数の合計が20以下であることが好ましく、より好ましくは16以下であり、さらに好ましくは12以下である。
変性シリコーンオイルSの1分子中に炭素数及び酸素数の合計が4以上である有機基が2個以上含まれる場合は、1分子中の炭素数及び酸素数の合計が4以上である有機基の炭素数及び酸素数の合計は、2個以上の炭素数及び酸素数の合計が4以上である有機基の炭素数及び酸素数の合計である。
【0045】
変性シリコーンオイルSは、1分子中の炭素数及び酸素数の合計が4以上である有機基に含まれる炭素数及び酸素数の合計が4〜12であることが好ましい。
また、変性シリコーンオイルSは、1分子中の炭素数及び酸素数の合計が4以上である有機基に含まれる炭素数及び酸素数の合計が8〜20であることが好ましい。
【0046】
変性シリコーンオイルSの一例には、上記一般式(X)において、R
1は、酸素原子、又は、ケイ素原子に炭素結合が直接結合し、炭素数及び酸素数の合計が4以上である2価の有機基であり、R
2は、それぞれ独立的に、メチル基、又は、ケイ素原子に炭素結合が直接結合し、炭素数及び酸素数の合計が4以上である1価の有機基であり、m及びnは、それぞれ独立的に、0〜4の整数であり、pは、それぞれ独立的に、0〜2の整数であり、
1分子中のケイ素数が2〜6であり、R
1及びR
2のうち少なくとも1個は、炭素数及び酸素数の合計が4以上である有機基であり、1分子中の炭素数及び酸素数の合計が4以上である有機基に含まれる酸素数及び炭素数の合計が4〜20であり、
m+n=0の場合には、R
1は、酸素原子であり、
R
1が炭素数及び酸素数の合計が4以上である2価の有機基である場合、m+n≧1である化合物である、シリコーンオイルが含まれる。
【0047】
好ましくは、一般式(X)において、R
1は、酸素原子、又は炭素数4以上のアルキレン基であり、R
2は、それぞれ独立的に、メチル基、炭素数4以上のアルキル基、炭素数及び酸素数の合計が4以上であるカルボン酸エステル結合含有基、又は炭素数6以上の芳香環含有基であり、R
1及びR
2のうち少なくとも1個は、炭素数4以上のアルキレン基、炭素数4以上のアルキル基、炭素数及び酸素数の合計が4以上であるカルボン酸エステル結合含有基、及び炭素数6以上の芳香環含有基からなる群から選択され、1分子中の炭素数4以上のアルキレン基、炭素数4以上のアルキル基、炭素数及び酸素数の合計が4以上であるカルボン酸エステル結合含有基、及び炭素数6以上の芳香環含有基に含まれる酸素数及び炭素数の合計が4〜20である。
【0048】
変性シリコーンオイルSの他の例には、下記一般式(X−1)で表される化合物であるシリコーンオイルが含まれる。
【化3】
【0049】
一般式(X−1)において、R
2は、それぞれ独立的に、メチル基、又は、ケイ素原子に炭素原子が直接結合し、炭素数及び酸素数の合計が4以上である1価の有機基であり、nは、0〜4の整数であり、pは、それぞれ独立的に、0又は1であり、1分子中のケイ素数が2〜6であり、R
2のうち少なくとも1個は、炭素数及び酸素数の合計が4以上である有機基であり、1分子中の炭素数及び酸素数の合計が4以上である有機基に含まれる酸素数及び炭素数の合計が4〜20である。
一般式(X−1)において、R
2のうち少なくとも1個は、炭素数4以上のアルキル基、炭素数及び酸素数の合計が4以上であるカルボン酸エステル結合含有基、及び炭素数6以上の芳香環含有基からなる群から選択されることが好ましい。
【0050】
変性シリコーンオイルSにおいて、炭素数4以上のアルキル基は、直鎖または分岐鎖を有してもよく、鎖状または脂環式であってもよい。炭素数4以上のアルキル基は、炭素数4〜20であることが好ましい。
アルキル基の炭素数は、4以上が好ましく、より好ましくは8以上、さらに好ましくは10以上である。
アルキル基の炭素数は、20以下が好ましく、より好ましくは16以下、さらに好ましくは12以下である。
【0051】
炭素数4以上のアルキル基は、例えば、n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、イソオクチル基、ノニル基、デシル基、ドデシル基、テトラデシル基、ヘキサデシル基、エイコシル基等を挙げることができる。
好ましくは、オクチル基、デシル基、ドデシル基、テトラデシル基、ヘキサデシル基であり、より好ましくはデシル基、ドデシル基である。
【0052】
変性シリコーンオイルSにおいて、カルボン酸エステル結合含有基は、主鎖のシロキサン結合のケイ素原子にアルキレン基を介してカルボン酸エステル結合が結合する−R
Bb−O−(CO)−R
Baで表される基、または、−R
Bb−(CO)−O−R
Baで表される基を好ましく用いることができる。
ここで、R
Baは、炭素数1以上の直鎖または分岐鎖を有してもよく、鎖状または脂環式のアルキル基であることが好ましい。また、R
Bbは、炭素数1以上の直鎖又は分岐鎖を有してもよく、鎖状または脂環式のアルキレン基であることが好ましい。主鎖のシロキサン結合のケイ素原子とカルボン酸エステル結合を結ぶアルキレン基は、炭素数2以上であることがより好ましい。
【0053】
カルボン酸エステル結合含有基の炭素数及び酸素数の合計は、エステル結合(−O−(CO)−)の1個の炭素原子と2個の酸素原子と、アルキル基(R
Ba)の炭素数と、アルキレン基(R
Bb)の炭素数との合計になる。
【0054】
カルボン酸エステル結合含有基において、アルキル基(R
Ba)は、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、イソオクチル基、ノニル基、デシル基、ドデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基等を挙げることができる。
好ましくは、ペンチル基、ヘプチル基、ノニル基、トリデシル基であり、より好ましくはヘプチル基、ノニル基である。
【0055】
カルボン酸エステル結合含有基において、アルキレン基(R
Bb)は、炭素数1〜8の直鎖アルキレン基であることが好ましく、例えば、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、トリメチレン基、n−ブチレン、イソブチレン基、ペンチレン基、ヘキシレン基、ヘプチレン基、オクチレン基、イソオクチレン基等を挙げることができる。好ましくは、エチレン基である。
【0056】
変性シリコーンオイルSにおいて、芳香環含有基は、主鎖のシロキサン結合のケイ素原子に芳香環が直接結合する−R
Caで表される基、または、主鎖のシロキサン結合のケイ素原子にアルキレン基を介して芳香環が結合する−R
Cb−R
Caで表される基を好ましく用いることができる。
ここで、R
Caは、炭素数6以上の芳香環であることが好ましい。また、R
Cbは、炭素数1以上の直鎖又は分岐鎖を有してもよく、鎖状または脂環式のアルキレン基であることが好ましい。
芳香環含有基が、主鎖のシロキサン結合のケイ素原子に芳香環が直接結合する−R
Caで表される基である場合、主鎖のシロキサン結合からトリメチルシリルオキシ基等の分岐鎖が側鎖として分岐していていることが好ましい。芳香環含有基は、主鎖のシロキサン結合のケイ素原子にアルキレン基を介して芳香環が結合する−R
Cb−R
Caで表される基であることがより好ましい。
【0057】
芳香環含有基の炭素数は、芳香環(R
Ca)の炭素数と、任意のアルキレン基(R
Cb)の炭素数との合計になる。
【0058】
芳香環含有基において、芳香環部分(R
Ca)は、例えば、フェニル基、トリル基、キシリル基、トリメチルフェニル基、ビフェニル基、ナフチル基、アントラセニル基等、又はこれらの少なくとも1個の水素原子がアルキル基に置換された官能基を挙げることができる。
芳香環含有基には、1個、又は2個以上の芳香環が含まれてもよいが、1分子中の炭素数6以上の芳香環含有基の炭素数が6〜20であることが好ましい。
【0059】
芳香環含有基において、任意のアルキレン基(R
Cb)は、炭素数1〜8の直鎖または分岐鎖を有してもよいアルキレン基であることが好ましく、例えば、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、トリメチレン基、n−ブチレン基、イソブチレン基、ペンチレン基、ヘキシレン基、ヘプチレン基、オクチレン基、イソオクチレン基等を挙げることができる。
好ましくは、プロピレン基、メチルエチレン基、エチレン基である。
【0060】
変性シリコーンオイルSにおいて、炭素数4以上のアルキレン基は、直鎖または分岐鎖を有してもよく、鎖状または脂環式であってもよい。炭素数4以上のアルキレン基は、炭素数4〜20であることが好ましい。
アルキレン基の炭素数は、4以上が好ましく、より好ましくは8以上である。
アルキレン基の炭素数は、20以下が好ましく、より好ましくは12以下、さらに好ましくは10以下である。
変性シリコーンオイルSの一実施形態としては、炭素数4以上のアルキレン基の両端の炭素原子のうち、一方の炭素原子がシロキサン結合に結合し、他方の炭素原子がシロキサン結合またはシリル基に結合する化合物が挙げられる。
【0061】
炭素数4以上のアルキレン基は、例えば、n−ブチレン基、イソブチレン基、ペンチレン基、ヘキシレン基、ヘプチレン基、オクチレン基、イソオクチレン基、ノニレン基、デシレン基、ドデシレン基、ヘキサデシレン基、エイコシレン基等を挙げることができる。好ましくは、オクチレン基、デシレン基、ドデシレン基であり、より好ましくは、オクチレン基、デシレン基である。
【0062】
上記した変性シリコーンオイルSは、これに限定されないが、以下の方法によって製造することができる。
例えば、シロキサン原料と、炭素数及び酸素数の合計が4以上である有機基とともに反応性基を有する反応性化合物とを、有機溶媒中で反応させることで、変性シリコーンオイルSを得ることができる。シロキサン原料と反応性化合物とは、シロキサン原料の反応性基と反応性化合物の反応性基とがモル比で1:1〜1:1.5で反応させることが好ましい。また、反応に際し、0価白金のオレフィン錯体、0価白金のビニルシロキサン錯体、2価白金のオレフィン錯体ハロゲン化物、塩化白金酸等の白金触媒等の触媒を好ましく用いることができる。
【0063】
シロキサン原料としては、例えば、1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン、1,1,1,3,5,5,5−ヘプタメチルトリシロキサン、1,1,1,3,3,5,7,7,7−ノナメチルテトラシロキサン、1,1,1,3,3,5,7,7,9,9,9−ウンデカメチルペンタシロキサン、ペンタメチルジシロキサン、1,1,3,3,5,5,5−ヘプタメチルトリシロキサン、1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン、1,1,3,3,5,5−ヘキサメチルトリシロキサン、1,1,3,3,5,5,7,7−オクタメチルテトラシロキサン、1,1,3,3,5,5,7,7,9,9−デカメチルペンタシロキサン、1,1,1,3,5,5,5−ヘプタメチルトリシロキサン、1,1,1,5,5,5−ヘキサメチル−3−(トリメチルシリルオキシ)トリシロキサン、1,1,1,5,5,5−ヘキサメチルトリシロキサン、1,1,1,3,5,7,7,7−オクタメチルテトラシロキサン、1,1,3,5,5−ペンタメチル−3−(ジメチルシリルオキシ)トリシロキサン、1,1,3,3,5,5,7,7,9,9,11,11−ドデカメチルヘキサシロキサン、1,1,1,5,5,5−ヘキサメチル−3−(トリメチルシリルオキシ)トリシロキサン等を用いることができる。
【0064】
反応性化合物は反応性基として炭素二重結合を有することが好ましい。
変性シリコーンオイルSにアルキル基を導入するためには、反応性化合物としては、1−ブテン、2−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−ヘプテン、1−オクテン、2−オクテン、1−ノネン、1−デセン、1−ドデセン、1−テトラデセン、1−ヘキサデセン、1−エイコセン等の炭素数が4以上であるアルケン等を用いることができる。また、アルケンの他にも、ビニルシクロヘキサン等のエチレン性不飽和2重結合を有する脂環式炭化水素基を用いることができる。
【0065】
変性シリコーンオイルSにカルボン酸エステル含有基を導入するためには、反応性化合物としては、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、イソブタン酸ビニル、ペンタン酸ビニル、ピバル酸ビニル、ヘキサン酸ビニル、ヘプタン酸ビニル、2−エチルヘキサン酸ビニル、オクタン酸ビニル、イソオクタン酸ビニル、ノナン酸ビニル、デカン酸ビニル、ラウリン酸ビニル、ミリスチン酸ビニル、パルミチン酸ビニル、エイコ酸ビニル、ヘキサン酸アリル等の炭素数及び酸素数の合計が6以上である脂肪酸ビニル又は脂肪酸アリル化合物等を用いることができる。
【0066】
変性シリコーンオイルSに芳香環含有基を導入するためには、反応性化合物としては、スチレン、4−メチルスチレン、2−メチルスチレン、4−tert−ブチルスチレン、アリルベンゼン、1−アリルナフタレン、4−フェニル−1−ブテン、2,4−ジフェニル−4−メチル−1−ペンテン、1−ビニルナフタレン、α−メチルスチレン、 2−メチル−1−フェニルプロペン、1,1−ジフェニルエチレン、トリフェニルエチレン、2,4,6−トリメチルスチレン、シス−β−メチルスチレン、トランス−β−メチルスチレン、3−フェニル−1−プロペン等のビニル結合と炭素数6以上の芳香環とを有するアリール化合物等を用いることができる。
【0067】
変性シリコーンオイルSにアルキレン基を導入するためには、反応性化合物としては、1,3−ブタジエン、1,3−ペンタジエン、1,4−ペンタジエン、1,5−ヘキサジエン、1,6−ヘプタジエン、1,7−オクタジエン、1,8−ノナジエン、1,9−デカジエン、1,11−ドデカジエン、1,10−ウンデカジエン、1,13−テトラデカジエン、ヘキサデカジエン、エイコサジエン等の炭素数が4以上であるジエン化合物等を用いることができる。
【0068】
変性シリコーンオイルAの市販品としては、信越化学工業株式会社社製「KF−56A」(ジフェニルシロキシフェニルトリメチコン)、東レダウコーニング社製「SS−3408」(カプリリルメチコン)、モメンティブパフォーマンスマテリアルズジャパン合同会社製「TSF410」、「TSF411」、Gelest社製「フェネチルトリス(トリメチルシロキシ)シラン」、「3−フェニルヘプタメチルトリシロキサン」等を用いてもよい。
【0069】
変性シリコーンオイルAは、一種を単独で用いてもよく、複数種を組み合わせて用いてもよい。
インク中の変性シリコーンオイルAの量は、耐ワイピング性の改善の観点から、インクの全質量に対して15質量%であることが好ましく、20質量%以上がより好ましく、25質量%以上がさらに好ましい。これにより、顔料を十分に濡らし、顔料の分散を促進して、耐ワイピング性を改善することができる。
インク中の変性シリコーンオイルAの量は、ノズルプレートの濡れやすさを制御し、耐ワイピング性を改善する観点から、インクの全質量に対して、80質量%以下が好ましく、80質量%未満がより好ましく、75質量%以下がさらに好ましく、70質量%以下がさらに好ましい。
【0070】
インクには、その他の非水系溶剤が含まれてもよい。
その他の非水系溶剤としては、非極性有機溶剤及び極性有機溶剤のいずれも使用できる。なお、本実施形態において、非水系溶剤には、1気圧20℃において同容量の水と均一に混合しない非水溶性有機溶剤を用いることが好ましい。
【0071】
非極性有機溶剤としては、例えば、脂肪族炭化水素溶剤、脂環式炭化水素溶剤、芳香族炭化水素溶剤等の石油系炭化水素溶剤を好ましく挙げることができる。
脂肪族炭化水素溶剤及び脂環式炭化水素溶剤としては、パラフィン系、イソパラフィン系、ナフテン系等の非水系溶剤を挙げることができる。市販品としては、0号ソルベントL、0号ソルベントM、0号ソルベントH、カクタスノルマルパラフィンN−10、カクタスノルマルパラフィンN−11、カクタスノルマルパラフィンN−12、カクタスノルマルパラフィンN−13、カクタスノルマルパラフィンN−14、カクタスノルマルパラフィンN−15H、カクタスノルマルパラフィンYHNP、カクタスノルマルパラフィンSHNP、アイソゾール300、アイソゾール400、テクリーンN−16、テクリーンN−20、テクリーンN−22、AFソルベント4号、AFソルベント5号、AFソルベント6号、AFソルベント7号、ナフテゾール160、ナフテゾール200、ナフテゾール220(いずれもJXTGエネルギー株式会社製);アイソパーG、アイソパーH、アイソパーL、アイソパーM、エクソールD40、エクソールD60、エクソールD80、エクソールD95、エクソールD110、エクソールD130(いずれもエクソンモービル社製);モレスコホワイトP−40、モレスコホワイトP−60、モレスコホワイトP−70、モレスコホワイトP−80、モレスコホワイトP−100、モレスコホワイトP−120、モレスコホワイトP−150、モレスコホワイトP−200、モレスコホワイトP−260、モレスコホワイトP−350P(いずれも株式会社MORESCO製)等を好ましく挙げることができる。
芳香族炭化水素溶剤としては、グレードアルケンL、グレードアルケン200P(いずれもJXTGエネルギー株式会社製)、ソルベッソ100、ソルベッソ150、ソルベッソ200、ソルベッソ200ND(いずれもエクソンモービル社製)等を好ましく挙げることができる。
石油系炭化水素溶剤の蒸留初留点は、100℃以上であることが好ましく、150℃以上であることがより好ましく、200℃以上であることがいっそう好ましい。蒸留初留点はJIS K0066「化学製品の蒸留試験方法」に従って測定することができる。
【0072】
極性有機溶剤としては、脂肪酸エステル系溶剤、高級アルコール系溶剤、高級脂肪酸系溶剤等を好ましく挙げることができる。
例えば、イソノナン酸イソノニル、イソノナン酸イソデシル、イソノナン酸イソトリデシル、ラウリン酸メチル、ラウリン酸イソプロピル、ラウリン酸ヘキシル、ミリスチン酸イソプロピル、パルミチン酸イソプロピル、パルミチン酸ヘキシル、パルミチン酸イソオクチル、パルミチン酸イソステアリル、オレイン酸メチル、オレイン酸エチル、オレイン酸イソプロピル、オレイン酸ブチル、オレイン酸ヘキシル、リノール酸メチル、リノール酸エチル、リノール酸イソブチル、ステアリン酸ブチル、ステアリン酸ヘキシル、ステアリン酸イソオクチル、イソステアリン酸イソプロピル、ピバリン酸2−オクチルデシル、大豆油メチル、大豆油イソブチル、トール油メチル、トール油イソブチル等の1分子中の炭素数が13以上、好ましくは16〜30の脂肪酸エステル系溶剤;
イソミリスチルアルコール、イソパルミチルアルコール、イソステアリルアルコール、オレイルアルコール、イソエイコシルアルコール、デシルテトラデカノール等の1分子中の炭素数が6以上、好ましくは12〜20の高級アルコール系溶剤;
ラウリン酸、イソミリスチン酸、パルミチン酸、イソパルミチン酸、α−リノレン酸、リノール酸、オレイン酸、イソステアリン酸等の1分子中の炭素数が12以上、好ましくは14〜20の高級脂肪酸系溶剤等が挙げられる。
脂肪酸エステル系溶剤、高級アルコール系溶剤、高級脂肪酸系溶剤等の極性有機溶剤の沸点は、150℃以上であることが好ましく、200℃以上であることがより好ましく、250℃以上であることがさらに好ましい。なお、沸点が250℃以上の非水系溶剤には、沸点を示さない非水系溶剤も含まれる。
【0073】
これらの非水系溶剤は、単独で使用してもよく、単一の相を形成する限り2種以上を組み合わせて使用することもできる。
【0074】
インク中の変性シリコーンオイルAの量は、インク中の非水系溶剤全量に対し、20質量%以上が好ましく、25質量%以上がより好ましい。インク中の変性シリコーンオイルAの量は、インク中の非水系溶剤全量に対し、例えば、90質量%以下であってよく、80質量%以下であってよい。
【0075】
上記各成分に加えて、油性インクには、本発明の効果を損なわない限り、各種添加剤が含まれていてよい。添加剤としては、ノズルの目詰まり防止剤、酸化防止剤、導電率調整剤、粘度調整剤、表面張力調整剤、酸素吸収剤等を適宜添加することができる。これらの種類は、特に限定されることはなく、当該分野で使用されているものを用いることができる。
【0076】
インクは、色材及び非水系溶剤を含む各成分を混合することで作製することができる。
好ましくは、各成分を一括ないし分割して混合及び撹拌してインクを作製することができる。具体的には、ビーズミル等の分散機に全成分を一括又は分割して投入して分散させ、所望により、メンブレンフィルター等のろ過機を通すことにより調製できる。
【0077】
油性インクジェットインクとしての粘度は、インクジェット記録システムの吐出ヘッドのノズル径や吐出環境等によってその適性範囲は異なるが、一般に、23℃において5〜30mPa・sであることが好ましく、5〜15mPa・sであることがより好ましく、約10mPa・s程度であることが、一層好ましい。
【0078】
インクジェットインクを用いた印刷方法としては、特に限定されず、ピエゾ方式、静電方式、サーマル方式など、いずれの方式のものであってもよいが、ピエゾ方式であることが好ましい。インクジェット記録装置を用いる場合は、デジタル信号に基づいてインクジェットヘッドから本実施形態によるインクを吐出させ、吐出されたインク液滴を記録媒体に付着させるようにすることが好ましい。
【0079】
本実施形態において、記録媒体は、特に限定されるものではなく、普通紙、コート紙、特殊紙等の印刷用紙、布、無機質シート、フィルム、OHPシート等、これらを基材として裏面に粘着層を設けた粘着シート等を用いることができる。これらの中でも、インクの浸透性の観点から、普通紙、コート紙等の印刷用紙を好ましく用いることができる。
【0080】
ここで、普通紙とは、通常の紙の上にインクの受容層やフィルム層等が形成されていない紙である。普通紙の一例としては、上質紙、中質紙、PPC用紙、更紙、再生紙等を挙げることができる。普通紙は、数μm〜数十μmの太さの紙繊維が数十から数百μmの空隙を形成しているため、インクが浸透しやすい紙となっている。
【0081】
また、コート紙としては、マット紙、光沢紙、半光沢紙等のインクジェット用コート紙や、いわゆる塗工印刷用紙を好ましく用いることができる。ここで、塗工印刷用紙とは、従来から凸版印刷、オフセット印刷、グラビア印刷等で使用されている印刷用紙であって、上質紙や中質紙の表面にクレーや炭酸カルシウム等の無機顔料と、澱粉等のバインダーを含む塗料により塗工層を設けた印刷用紙である。塗工印刷用紙は、塗料の塗工量や塗工方法により、微塗工紙、上質軽量コート紙、中質軽量コート紙、上質コート紙、中質コート紙、アート紙、キャストコート紙等に分類される。
【実施例】
【0082】
以下、本発明を実施例により詳細に説明する。本発明は以下の実施例に限定されない。
【0083】
<変性シリコーンオイルの合成>
四つ口フラスコに、ヘキサンを50質量部、1,1,1,3,5,5,5−ヘプタメチルトリシロキサンを10質量部、1−テトラデセンを9.6質量部で仕込んだ。これに、白金触媒(シグマアルドリッチ社製「1,3−ジビニル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン白金錯体」)を0.02質量部滴下し、室温にて2〜3時間撹拌した。その後、減圧蒸留により反応溶媒(ヘキサン)、未反応原料を留去し「溶剤A(テトラデシルメチコン)」を得た。溶剤A(テトラデシルメチコン)は、テトラデシル基で変性した化合物である。
シロキサン原料及び反応性化合物を表1に示す処方で配合した他は、上記と同様にして、「溶剤B(ジオクチルジシロキサン)」合成した。溶剤B(ジオクチルジシロキサン)は、2つのオクチル基で変性した化合物である。
溶剤A(テトラデシルメチコン)の合成では、シロキサン化合物と、反応性化合物とのモル比が1:1.1となるように配合した。溶剤B(ジオクチルジシロキサン)の合成では、シロキサン化合物と、反応性化合物とのモル比が1:2.2となるように配合した。
表1記載の1,1,1,3,5,5,5−ヘプタメチルトリシロキサン、1,1,3,3-テトラメチルジシロキサン及び反応性化合物は、東京化成工業株式会社より入手することができる。
【0084】
【表1】
【0085】
<インクの作製>
インクの処方を表2、表3、表4に示す。各表に示す配合量にしたがって、顔料、顔料分散剤、及び各表に示す各種溶剤を混合し、ビーズミル「ダイノーミルKDL−A」(株式会社シンマルエンタープライゼス製)により滞留時間15分間の条件で、十分に顔料を分散した。続いて、メンブレンフィルターで粗大粒子を除去し、インクを得た。
【0086】
用いた材料は、以下の通りである。
【0087】
(1)カーボンブラック
MA77:三菱ケミカル株式会社製「MA77」(pH2.5)
FW18:オリオンエンジニアドカーボンズ社「Color Black FW18」(pH2.5)
MA230:三菱ケミカル株式会社製「MA230」(pH3.0)
S160:オリオンエンジニアドカーボンズ社製「Color Black S160」(pH3.0)
S170:オリオンエンジニアドカーボンズ社製「Color Black S170」(pH4.5)
♯2600:三菱ケミカル株式会社製「♯2600」(pH6.5)
(2)顔料分散剤
S13940:日本ルーブリゾール株式会社製「ソルスパース13940」、ポリエステルアミン系、有効成分40質量%
S16000:日本ルーブリゾール株式会社製「ソルスパース16000」、脂肪酸アミン系、有効成分100質量%
【0088】
(3)非水系溶剤
(3−1)シリコーンオイル
KF−96L−5cs:信越化学工業社製「KF−96L−5cs」(ジメチルポリシロキサン、鎖状シリコーンオイル、表面張力19.7mN/m)
DC246 fluid:東レダウコーニング社製「DC246 fluid」(ドデカメチルシクロヘキサシロキサン、環状シリコーンオイル、表面張力18.8mN/m)
(3−2)変性シリコーンオイル
HIVAC f−4:信越化学工業株式会社製「HIVAC f−4」(1,3,3,5−テトラメチル−1,1,5,5−テトラフェニルトリシロキサン、フェニル変性シリコーンオイル、表面張力33.9mN/m)
KF−56A:信越化学工業株式会社製「KF−56A」(ジフェニルシロキシフェニルトリメチコン、フェニル変性シリコーンオイル、表面張力24.4mN/m)
SS−3408:東レダウコーニング株式会社製「SS−3408」(カプリリルメチコン、アルキル変性シリコーンオイル、表面張力20.3mN/m)
溶剤A:上記で合成(テトラデシルメチコン、アルキル変性シリコーンオイル、表面張力22.9mN/m)
溶剤B:上記で合成(ジオクチルジシロキサン、アルキル変性シリコーンオイル、表面張力24.0mN/m)
TSF410:モメンティブパフォーマンスマテリアルズジャパン合同会社製「TSF410」(カルボン酸エステル変性シリコーンオイル、表面張力23.0mN/m)
TSF411:モメンティブパフォーマンスマテリアルズジャパン合同会社製「TSF410」(カルボン酸エステル変性シリコーンオイル、表面張力26.0mN/m)
(3−3)非水系溶剤
KAK139:高級アルコール工業株式会社製「KAK139」(イソノナン酸イソトリデシル、表面張力29.3mN/m)
【0089】
カーボンブラックのpHは、JIS K5101に準拠して求めた。
【0090】
溶剤の表面張力は、SITA Process Solutions製の「SITA Messtehnic GmbH science line t60」を用いて、23℃、0.05Hzの測定条件で求めた。
【0091】
<評価>
上記実施例及び比較例のインクについて、以下の方法により評価を行った。これらの評価結果を表2〜4に示す。
【0092】
(1)インクの貯蔵安定性(70℃)
各インクを密閉容器に入れて、70℃の環境下で4週間放置し、放置前のインク粘度「粘度の初期値」と、放置後のインク粘度「4週間後の粘度」とを測定し、粘度変化率を下記式から求めた。粘度変化率から、下記評価基準で貯蔵安定性を評価した。
インク粘度は、23℃における粘度であって、株式会社アントンパール・ジャパン製「レオメーターMCR302」(コーン角度1°、直径50mm)を用いて測定した。
粘度変化率=[(4週間後の粘度×100)/(粘度の初期値)]−100(%)
(評価基準)
A:粘度変化率が±1%未満
B:粘度変化率が±1%以上2%未満
C:粘度変化率が±2%以上
【0093】
(2)耐ワイピング性評価
ノズルプレートの硬化膜上に各インクを滴下し、フッ素ゴム(バイトンMV454 53° デュポンダウエラストマー株式会社製)製ブレードで、ノズルプレートを200往復/分の速度で擦り、1000往復ごとにノズルプレート表面を目視で観察し、ノズルプレート表面がインクにより濡れるまでの、ブレートのノズルプレート上の往復回数を数えた。尚、フッ素ゴムとノズルプレートとの接触力量は、約6×10
−2Nとした。インクにより表面が濡れることは、硬化膜の損傷が発生していることを意味し、ノズルプレート表面がインクにより濡れるまでのブレートの往復回数が多い程、耐ワイピング性が高いことを示す。下記評価基準で耐ワイピング性を評価した。
(評価基準)
S:ブレードの往復回数が2000回以上
A:ブレードの往復回数が1000回以上2000回未満
B:ブレードの往復回数が1000回未満
【0094】
【表2】
【0095】
【表3】
【0096】
【表4】
【0097】
表2及び3に示す通り、表面張力27mN/m以下の変性シリコーンオイルを、インク全量に対して、15質量%以上80質量%以下含むインクを用いた実施例1〜13では、貯蔵安定性及び耐ワイピング性のいずれにおいても優れた結果が示された。
【0098】
一方、表4に示すように、比較例1は、表面張力27mN/m以下の変性シリコーンオイルの量が少なく、耐ワイピング性が悪かった。
比較例2は、表面張力27mN/m以下の変性シリコーンオイルの量が90質量%であり、耐ワイピング性が悪かった。
比較例3は、中性カーボンブラックを使用しており、貯蔵安定性が悪かった。
比較例4及び5は、変性シリコーンオイルではない鎖状シリコーンオイルまたは環状シリコーンオイルを用いており、貯蔵安定性が悪かった。
比較例6は、表面張力の高い変性シリコーンオイルを用いており、貯蔵安定性及び耐ワイピング性が悪かった。