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2024-78089発泡水性インクジェットインク、インクセット、加飾物品の製造方法、及び加飾物品
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024078089
(43)【公開日】2024-06-10
(54)【発明の名称】発泡水性インクジェットインク、インクセット、加飾物品の製造方法、及び加飾物品
(51)【国際特許分類】
   C09D 11/30 20140101AFI20240603BHJP
   C09D 11/54 20140101ALI20240603BHJP
   B41M 5/00 20060101ALI20240603BHJP
   B41J 2/01 20060101ALI20240603BHJP
【FI】
C09D11/30
C09D11/54
B41M5/00 120
B41M5/00 100
B41J2/01 501
B41J2/01 125
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2022190431
(22)【出願日】2022-11-29
(71)【出願人】
【識別番号】000250502
【氏名又は名称】理想科学工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100083806
【弁理士】
【氏名又は名称】三好 秀和
(74)【代理人】
【識別番号】100101247
【弁理士】
【氏名又は名称】高橋 俊一
(74)【代理人】
【識別番号】100095500
【弁理士】
【氏名又は名称】伊藤 正和
(72)【発明者】
【氏名】中尾 彩弥子
(72)【発明者】
【氏名】山本 寛峰
【テーマコード(参考)】
2C056
2H186
4J039
【Fターム(参考)】
2C056EA04
2C056EC13
2C056EC29
2C056FB01
2C056FB03
2C056FC02
2C056HA46
2H186AA18
2H186AB12
2H186BA08
2H186DA18
2H186FA01
2H186FA09
2H186FB16
2H186FB17
2H186FB21
2H186FB22
2H186FB25
2H186FB28
2H186FB29
2H186FB58
4J039AD09
4J039AE04
4J039BA21
4J039BE12
4J039CA06
4J039FA04
4J039GA24
(57)【要約】
【課題】印刷画像に良好な凹凸を付与することができる発泡水性インクジェットインクを提供する。
【解決手段】揮発性の非水溶性有機溶剤を内包する粒子、水分散性樹脂、コロイダルシリカ、及び水を含み、前記非水溶性有機溶剤の沸点は、100℃よりも高い、発泡水性インクジェットインク。
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
揮発性の非水溶性有機溶剤を内包する粒子、水分散性樹脂、コロイダルシリカ、及び水を含み、
前記非水溶性有機溶剤の沸点は、100℃よりも高い、発泡水性インクジェットインク。
【請求項2】
前記コロイダルシリカの平均粒子径が、200nm以下である、請求項1に記載の発泡水性インクジェットインク。
【請求項3】
前記水分散性樹脂の最低造膜温度が、前記非水溶性有機溶剤の沸点よりも低い、請求項1に記載の発泡水性インクジェットインク。
【請求項4】
請求項1~3のいずれか1項に記載の発泡水性インクジェットインクと、水性カラーインクとを含む、インクセット。
【請求項5】
請求項1~3のいずれか1項に記載の発泡水性インクジェットインクを基材にインクジェット法で付与する工程、及び
前記発泡水性インクジェットインクが付与された基材を加熱して発泡層を形成する工程を含む、加飾物品の製造方法。
【請求項6】
前記発泡層を形成する工程の前に、前記発泡水性インクジェットインクが付与された基材に水性カラーインクを付与する工程をさらに含む、請求項5に記載の加飾物品の製造方法。
【請求項7】
基材、及び、前記基材の上に、請求項1~3のいずれか1項に記載の発泡水性インクジェットインクを加熱して得られる発泡層を含む、加飾物品。
【請求項8】
前記発泡層の上に、水性カラーインクの画像層をさらに含む、請求項7に記載の加飾物品。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、発泡水性インクジェットインク、インクセット、加飾物品の製造方法、及び加飾物品に関する。
【背景技術】
【0002】
インクジェット印刷法は近年、普通紙や専用紙等の紙媒体だけではなく、織物、フェルト等の不織布、木質材等のインクが繊維に沿って浸透しやすい基材、基材のもつ空隙により機能を発現するような機能性多孔質材、プラスチック基材、合成紙、金属基材、ガラス基材等のインクが浸透しにくい基材にも利用されている。また、基材に印刷を施したものが、建築材、家具、日用品等に用いられる場合、それぞれの用途に合った質感が求められ、例えば、凹凸の付与が求められる場合がある。
【0003】
水性の発泡インクを基材に付与し、基材上のインクを加熱して発泡させることで印刷物に凹凸をつける方法がある。
【0004】
特許文献1は、発泡剤内含マイクロカプセルと樹脂エマルションと粉末シリカと水を含む発泡インクを記載している。
特許文献2は、溶媒として水と、熱可塑性樹脂を外殻として有する発泡性のマイクロカプセルからなる発泡剤と、発泡剤を溶媒中に分散させるための分散剤と、発泡剤が溶媒中で沈降することを防止するための沈降防止剤と、溶媒よりも沸点の高い水溶性有機溶剤からなる乾燥防止剤と、樹脂製のバインダとを含む発泡インクを記載している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2000-191962号公報
【特許文献2】特開2018-168203号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
特許文献1、2に記載されるような、マイクロカプセル含有インクを付与した後に熱膨張させることで、印刷物に凹凸を形成する場合、インク皮膜の強度が十分ではないと、印刷物に良好な凹凸を形成できない場合がある。
本発明の一実施形態は、印刷画像に良好な凹凸を付与することができる発泡水性インクジェットインクを提供することを課題とする。
本発明の他の実施形態は、印刷画像に良好な凹凸を付与することができるインクセットを提供することを課題とする。
本発明の他の実施形態は、印刷画像に良好な凹凸を付与することができる、加飾物品の製造方法を提供することを課題とする。
本発明の他の実施形態は、印刷画像に良好な凹凸が付与された、加飾物品を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の一実施形態は、揮発性の非水溶性有機溶剤を内包する粒子、水分散性樹脂、コロイダルシリカ、及び水を含み、前記非水溶性有機溶剤の沸点は、100℃よりも高い、発泡水性インクジェットインクに関する。
本発明の他の実施形態は、上記した発泡水性インクジェットインクと、水性カラーインクとを含む、インクセットに関する。
本発明の他の実施形態は、上記した発泡水性インクジェットインクを基材にインクジェット法で付与する工程、及び、前記発泡水性インクジェットインクが付与された基材を加熱して発泡層を形成する工程を含む、加飾物品の製造方法に関する。
本発明の他の実施形態は、基材、及び、前記基材の上に、上記した発泡水性インクジェットインクを加熱して得られる発泡層を含む、加飾物品に関する。
【発明の効果】
【0008】
本発明の実施形態によれば、印刷画像に良好な凹凸を付与することができる発泡水性インク、インクセット、及び加飾物品の製造方法、並びに、印刷画像に良好な凹凸が付与された加飾物品を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本発明の実施形態を詳しく説明するが、本発明がこれらの実施形態に限定されることはなく、様々な修正や変更を加えてもよいことはいうまでもない。
【0010】
<水性インクジェットインク>
一実施形態による発泡水性インクジェットインクは、揮発性の非水溶性有機溶剤を内包する粒子、水分散性樹脂、コロイダルシリカ、及び水を含み、前記非水溶性有機溶剤の沸点は、100℃よりも高い、発泡水性インクジェットインクである。以下、揮発性の非水溶性有機溶剤であって、沸点が100℃よりも高い非水溶性有機溶剤を、「揮発性の非水溶性有機溶剤S」又は「非水溶性有機溶剤S」という場合がある。
この発泡水性インクジェットインクを用いると、印刷画像に凹凸を付与することができる。
以下の説明において、発泡水性インクジェットインクを、単に発泡水性インク、またはインクと称する場合がある。
【0011】
理論に拘束されるものではないが、この発泡水性インクジェットインクは以下のように作用し得ると考えられる。
発泡水性インクジェットインクは、揮発性の非水溶性有機溶剤Sを内包する粒子を含む。基材上のインクが加熱されると、インク皮膜の内側(基材側)で、揮発性の非水溶性有機溶剤Sがガス化して、例えば、これを内包する粒子を膨らませる、または、粒子から放出されて直接インク皮膜を押し上げる、などにより、インク皮膜を基材側から押し上げるようにしてインク皮膜を基材上で膨らませて(発泡)、凹凸を形成することができる。インクを乾燥させて水分散性樹脂を成膜させて得られたインク皮膜を膨らませる観点から、揮発性の非水溶性有機溶剤Sの沸点は、水が蒸発する温度である100℃より高いことが好ましい。
インクジェット印刷に適したインク粘度にするため、インク中の、バインダ樹脂として作用する水分散性樹脂の量はあまり多くないほうが好ましい。また、インク皮膜の膨らませやすさの観点から、水分散性樹脂としては、加熱時に適度に伸びやすい、比較的柔らかい樹脂を使用することが好ましい。しかし、例えば、柔らかい水分散性樹脂を使用すると、加熱により基材上で膨らんだインク皮膜が破断したり、基材上で膨らんだ(発泡した)インク皮膜が冷却時に萎んだりして、良好な凹凸が形成されない場合がある。
また、インク皮膜がより均一に形成されると、基材上の発泡水性インクが加熱された際に発生したガスがインク皮膜から漏れにくくなるため、インク皮膜を良好に膨らませやすい。
発泡水性インクジェットインクには、インク皮膜を補強するために、コロイダルシリカが含まれる。コロイダルシリカは、発泡水性インクジェットインク中で分散安定化しやすいため、インク皮膜の均一性を向上させやすい。このように、コロイダルシリカが発泡水性インクに含まれると、インク皮膜の均一性の向上及びインク皮膜の補強により、インク皮膜を基材上で良好に膨らませやすく、また、基材上で膨らんだインク皮膜の破断や冷却時の萎みが抑制されやすいことで膨らんだ状態が良好に維持されやすく、良好な凹凸を形成しやすい。
また、揮発性の非水溶性有機溶剤Sが粒子に内包されて含まれることで、インクの長期保管時に非水溶性有機溶剤Sがインク表面に分離して揮発してしまうことを抑制できるため、インク皮膜を良好に膨らませやすい。
【0012】
発泡水性インクジェットインクは、揮発性の非水溶性有機溶剤Sを内包する粒子を含むことができる。
【0013】
揮発性の非水溶性有機溶剤Sを内包する粒子の、揮発性の非水溶性有機溶剤Sと、これを内包する粒子それ自体(以下、「粒子P」という場合もある。)について、説明する。
【0014】
揮発性の非水溶性有機溶剤Sは、1気圧20℃において同容量の水と均一に混合しない溶剤が好ましい。揮発性の非水溶性有機溶剤Sを用いることで、基材上のインクを加熱してこの溶剤がガス化すると、インク皮膜を発泡させることができる。
【0015】
粒子Pに内包される揮発性の溶剤が水と混合しやすいと、基材上で水分散性樹脂が成膜する前に、揮発性の溶剤がインクの水性溶媒(水等)ととともに基材に浸透することで、成膜後のインク皮膜を膨らませにくくなる。
【0016】
インク中の水の蒸発によりインク中の水分散性樹脂が成膜してインク皮膜が形成された後に、揮発性の非水溶性有機溶剤Sがインク皮膜の内側(基材側)で揮発してインク皮膜を膨らませる観点から、揮発性の非水溶性有機溶剤Sの沸点は、水が蒸発する温度より高いことが好ましい。揮発性の非水溶性有機溶剤Sの沸点は、100℃より高いことが好ましく、130℃以上がより好ましく、150℃以上がさらに好ましい。粒子Pに内包される揮発性の溶剤の沸点が水の沸点以下であると、基材上で水分散性樹脂が成膜する前に、揮発性の溶剤がインクの水性溶媒(水等)とともに揮発することで、成膜後のインク皮膜を膨らせにくくなる。
一方、揮発性の非水溶性有機溶剤Sの沸点は、250℃以下が好ましく、230℃以下がより好ましく、200℃以下がさらに好ましい。揮発性の非水溶性有機溶剤Sの沸点は、例えば、100℃より高く、かつ、250℃以下であってよく、130~230℃がより好ましく、150~200℃がさらに好ましい。
【0017】
揮発性の非水溶性有機溶剤Sとして、例えば、炭化水素系溶剤、アルコール系溶剤、エーテル系溶剤等が挙げられるが、臭気が少なく極性が低い観点から、炭化水素系溶剤が好ましい。炭化水素系溶剤としては、炭素数が10以上のものが好ましい。
炭化水素系溶剤としては、例えばノルマルパラフィン系溶剤が挙げられ、例えば、案素数が10以上のノルマルパラフィン系溶剤が挙げられる。
沸点が100℃より高いノルマルパラフィン系溶剤としては、例えば、オクタン、ノナン、デカン、ウンデカン、ドデカン、トリデカン等が挙げられる。
揮発性の非水溶性有機溶剤Sは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
【0018】
粒子Pは、発泡水性インクジェットインク中で、揮発性の非水溶性有機溶剤Sを内包できるものであれば特に限定されない。粒子Pとしては、内部に空洞や空隙等の空間を有しているものを用いることができ、例えば、無数の孔を有する多孔質粒子、内側が空洞になっている中空粒子等が挙げられる。粒子Pとして、例えば、無機粒子、樹脂粒子、またはそれらの組合せを用いることができる。
【0019】
実施形態において、発泡水性インクジェットインク中において、揮発性の非水溶性有機溶剤Sは、粒子P内の空間に入り込み、その結果、水相と油相に分離することがなく均一な発泡水性インクとなると推測される。
【0020】
粒子Pは、水性溶媒中で分散可能な粒子であることが好ましい。例えば、粒子Pは、水中で水に溶解することなく粒子状に分散して分散体を形成できるものであることが好ましい。
粒子Pは、インク中では、分散状態で含まれることが好ましい。例えば、樹脂粒子を用いる場合は、樹脂粒子は、粒子表面に分散性をもつ官能基をもつことで、水性溶媒中で分散するものであってもよいし、分散剤等により分散するものであってもよい。粒子Pは、インクの製造に際して、分散体として配合することができる。
【0021】
粒子Pは、基材上でインクが乾燥された後もインク皮膜中で個々の粒子として存在することができることが好ましい。例えば、樹脂粒子を用いる場合、樹脂粒子は、乾燥された後も、膜状にならずバインダとしての機能が無いものが好ましい。
【0022】
樹脂粒子の樹脂の種類はとくに限定されないが、水性のインクに配合しやすい樹脂として、アクリル系樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ビニル系樹脂などが使用できる。アクリル系樹脂としては、アクリル酸エステル及びメタクリル酸エステルの重合体、または、これらとスチレン等との共重合体(例えば、スチレンアクリル樹脂)等が挙げられる。これらは、1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
【0023】
樹脂粒子は、室温では成膜しない性質をもつことが好ましく、ガラス転移点(Tg)が比較的高いことが好ましい。より具体的には、樹脂粒子のガラス転移点は、50℃以上が好ましく、60℃以上がより好ましく、70℃以上がさらに好ましく、80℃超がさらに好ましい。樹脂粒子のガラス転移点は、200℃以下が好ましく、190℃以下がより好ましく、180℃以下がさらに好ましい。樹脂粒子のガラス転移点は、50~200℃が好ましく、60~190℃がより好ましく、70~180℃がさらに好ましく、80℃超180℃以下がさらに好ましい。
【0024】
樹脂粒子としては、白発色させて、より鮮明な画像を形成する観点から、中空樹脂粒子が好ましい。中空樹脂粒子は、発泡水性インクジェットインク中では、揮発性の非水溶性有機溶剤Sを内包しているが、インクが基材に付与された後、中空樹脂粒子に内包された揮発性の非水溶性有機溶剤Sが揮発することなどによって、粒子内部から放出され、粒子内部の空洞(中空部)が空気で置換されると、中空樹脂粒子の中空部と粒子の樹脂の屈折率差によって、光の屈折及び散乱が生じ、白発色することができる。中空樹脂粒子としては、例えば、中空でありさらに潰れた形に変形した扁平形状の粒子が好ましい。扁平形状である場合、散乱が細かく起こるため白発色がさらに良好になる傾向がある。扁平形状の粒子は、粒子の立体形状に直交3次元座標系を当てはめたとき、少なくともいずれか一方向において短いことが好ましい。中空樹脂粒子の1つの方向からみたときの形状はとくに限定されず、例えば、円形、楕円形、四角状あるいは六角状等の多角形であっても、また、ランダムな(不定形)形状であってもよい。中空樹脂粒子は、扁平形状であり、かつ、外面に凹部を有するものであってもよい。例えば、1つの方向からみたとき、中央部に凹部を有する形状であることが好ましく、例えば、凹部を有することでお椀のような形状を有するもの、赤血球のように、両面の中央部に凹部が形成された円盤状の形状を有するもの等が挙げられる。
【0025】
無機粒子としては、例えば、シリカ粒子、酸化チタン粒子等が挙げられる。
【0026】
粒子Pの平均粒子径は、250nm以上が好ましく、300nm以上がより好ましい。一方、粒子Pの平均粒子径は、インクジェットヘッドでの吐出性の観点から、1μm以下が好ましく、800nm以下がより好ましい。粒子Pの平均粒子径は、250nm以上1μm以下が好ましく、300nm以上800nm以下がより好ましい。
【0027】
本明細書において、特に断らない限り、粒子Pと後述する水分散性樹脂の平均粒子径は、動的光散乱法により測定した粒度分布における体積基準の粒径値(メジアン径)である。動的光散乱式粒子径分布測定装置としては、ナノ粒子解析装置nano Partica SZ-100(株式会社堀場製作所)等を使用することができる。インク中において、粒子Pや後述する水分散性樹脂は、独立した粒子の状態で存在する場合と、独立した粒子が集合した凝集体の状態で存在する場合とが考えられるが、動的光散乱法で測定されるメジアン径を「平均粒子径」と位置づけることとする。
【0028】
粒子Pは、1種を単独で用いてもよく2種以上を組み合わせて用いてもよい。
粒子Pは、合成してもよいし、市販のものを用いてもよい。例えば、市販の樹脂粒子としては、積水化学工業株式会社製「アドバンセルHB-2051」、松本油脂製薬株式会社製「マツモトマイクロスフェアーM-600」、「マツモトマイクロスフェアーMHB-R」、冨士色素株式会社製「FUJI SP WHITE 1185」、「FUJI SP WHITE 1188」等が挙げられる(いずれも商品名)。
【0029】
揮発性の非水溶性有機溶剤Sを内包する粒子は、例えば、市販の、又は合成によって得られた粒子Pの水分散体と、揮発性の非水溶性有機溶剤Sとを、混合して分散させて、揮発性の非水溶性有機溶剤Sを内包する粒子の水分散体を製造して、インクの製造に用いてもよい。分散には、例えば、超音波ホモジナイザー等を用いてもよい。
【0030】
また、揮発性の非水溶性有機溶剤Sを内包する粒子として、市販品を用いることもできる。揮発性の非水溶性有機溶剤を内包する粒子の市販品としては、例えば、松本油脂製薬株式会社製「マツモトマイクロスフェアーF」シリーズ、「マツモトマイクロスフェアーFN」シリーズの製品、積水化学工業株式会社製「アドバンセルEM」等が挙げられる(いずれも商品名)。
【0031】
揮発性の非水溶性有機溶剤Sの量は、インク全量に対して、0.1質量%以上が好ましく、0.3質量%以上がより好ましい。一方、揮発性の非水溶性有機溶剤Sの量は、インク全量に対して、1.5質量%以下が好ましく、1.2質量%以下がより好ましく、1.0質量%以下がさらに好ましい。揮発性の非水溶性有機溶剤Sの量は、例えば、インク全量に対して、0.1~1.5質量%が好ましく、0.3~1.2質量%がより好ましく、0.3~1.0質量%がさらに好ましい。
【0032】
粒子Pの量は、固形分量で、インク全量に対して、0.01質量%以上が好ましく、0.1質量%以上がより好ましく、0.5質量%以上がさらに好ましく、1質量%以上がさらに好ましい。一方、粒子Pの量は、固形分量で、インク全量に対して、40質量%以下が好ましく、30質量%以下がより好ましく、25質量%以下がさらに好ましい。粒子Pの量は、固形分量で、例えば、インク全量に対して、0.01~40質量%が好ましく、0.1~40質量%がより好ましく、0.5~30質量%がさらに好ましく、1~25質量%がさらに好ましい。
【0033】
粒子Pの量(固形分量)と揮発性の非水溶性有機溶剤Sの量の合計に対する、揮発性の非水溶性有機溶剤Sの量は、1.0~10.0質量%が好ましく、1.5~8.0質量%がより好ましく、2.0~6.0質量%がさらに好ましい。
【0034】
発泡水性インクジェットインクは、水分散性樹脂を含むことができる。
水分散性樹脂は、インクを皮膜化させ、かつ、インクを基材に定着させるバインダ樹脂として機能することができる。
水分散性樹脂は、好ましくは、内部に空洞を有しない中実粒子の形態を有する。水分散性樹脂は、好ましくは、発泡水性インク中で、揮発性の非水溶性有機溶剤Sを内包していない粒子として存在する。
【0035】
水分散性樹脂は、水性溶媒中で分散可能な樹脂粒子である。水分散性樹脂は、水分散性を示し、水中で水に溶解することなく分散して水中油(O/W)型エマルションを形成できる。
水分散性樹脂は、発泡水性インク中では、樹脂粒子として分散状態で含まれることが好ましい。水分散性樹脂は、発泡水性インクの製造に際し、樹脂エマルションとして配合することができる。
【0036】
水分散性樹脂は、水性インクジェットインクに配合可能な樹脂であれば特に限定されないが、インク皮膜の発泡の容易さに加え、印刷面の耐久性や柔軟性を考慮して選択することが好ましい。
発泡水性インクを基材に付与し、その上に重ねて水性カラーインクを付与した際に、発泡水性インクのバインダ樹脂の皮膜がその上の水性カラーインクに溶解してしまうと、発泡水性インクによるインク皮膜を発泡させた際にその上に形成されたインク画像が崩れてしまう可能性がある。このため、皮膜化すると耐水性をもつような水分散性樹脂を用いることが好ましい。
水分散性樹脂の種類としては、透明の塗膜を形成する樹脂を用いることが好ましい。
【0037】
水分散性樹脂が皮膜化する温度は、揮発性の非水溶性有機溶剤Sの揮発が始まる温度よりも低いことが好ましい。バインダ樹脂が皮膜化しないうちに、揮発性の非水溶性有機溶剤Sの揮発が始まってしまうと、揮発性の非水溶性有機溶剤Sの揮発により発生したガスが抜け出てしまい、インク皮膜が良好に発泡しない場合がある。この観点から、水分散性樹脂の最低造膜温度(MFT)は、揮発性の非水溶性有機溶剤Sの沸点より低いことが好ましく、60℃以下であることがより好ましく、20℃以下であることがさらに好ましい。
例えば、MFTが高い水分散性樹脂と、その水分散性樹脂の成膜温度を、例えば、60℃以下又は20℃以下にする水溶性の成膜助剤をインクに含んでもよい。
水分散性樹脂の最低造膜温度は、エマルションがフィルム化(成膜)するために必要な温度であり、JIS K6828-2に従って測定することができる。
【0038】
水分散性樹脂のガラス転移点(Tg)は、80℃以下が好ましく、20℃以下がより好ましく、10℃以下がさらに好ましく、0℃以下がさらに好ましい。水分散性樹脂のガラス転移点は、-50℃以上が好ましく、-35℃以上がより好ましい。水分散性樹脂のガラス転移点は、例えば、-50~80℃が好ましく、-35~20℃がより好ましく、-35~10℃がさらに好ましく、-35~0℃がさらに好ましい。
【0039】
水分散性樹脂の平均粒子径は、250nm以下が好ましく、200nm以下がより好ましく、150nm以下がさらに好ましい。また、水分散性樹脂の平均粒子径は、1nm以上が好ましく、5nm以上がより好ましく、10nm以上がさらに好ましい。水分散性樹脂の平均粒子径は、例えば、1~250nmが好ましく、5~200nmがより好ましく、10~150nmがさらに好ましい。
【0040】
水分散性樹脂は、自己乳化型樹脂のように、樹脂が有する官能基が樹脂粒子表面に存在するものでもよいし、樹脂粒子表面に分散剤を付着させる等の表面処理がされたものでもよい。
水分散性樹脂は、例えば、アニオン性、カチオン性、非イオン性、または両性の水分散性樹脂のいずれであってもよい。
【0041】
水分散性樹脂の種類としては、例えば、
スチレン-ブタジエン共重合体、メチルメタクリレート-ブタジエン共重合体、塩化ビニル-酢酸ビニル共重合体等の共役ジエン系樹脂;
アクリル酸エステル及びメタクリル酸エステルの重合体、またはこれらとスチレン等との共重合体等のアクリル系樹脂;
エチレン-酢酸ビニル共重合体等のビニル系樹脂、
あるいはこれらの各種樹脂のカルボキシ基等の官能基含有単量体による官能基変性樹脂;
メラミン樹脂、尿素樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリオレフィン樹脂、シリコーン樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、アルキッド樹脂等、の水性樹脂が挙げられる。これらの単独樹脂の樹脂粒子であってもよく、ハイブリッド型の樹脂粒子でもよい。
【0042】
水分散性樹脂の樹脂エマルションの市販品としては、例えば、ジャパンコーティングレジン株式会社製「モビニール966A」(商品名)、DSM社製「NeoCryl A-639」等が挙げられる(いずれも商品名)。
【0043】
水分散性樹脂は、1種を単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用することもできる。
【0044】
水分散性樹脂は、樹脂分量で、発泡水性インク全量に対して、0.01質量%以上が好ましく、0.1質量%以上がより好ましく、0.5質量%以上がさらに好ましい。一方、水分散性樹脂は、樹脂分量で、発泡水性インク全量に対して、40質量%以下が好ましく、30質量%以下がより好ましく、25質量%以下がさらに好ましい。水分散性樹脂は、樹脂分量で、例えば、発泡水性インク全量に対して、0.01~40質量%が好ましく、0.1~30質量%がより好ましく、0.5~25質量%がさらに好ましい。
【0045】
発泡水性インクジェットインクは、インク皮膜の補強及びインク皮膜の均一性の向上のと、それらによる良好な凹凸の形成の観点から、コロイダルシリカを含むことができる。コロイダルシリカは、例えば粉末シリカを用いた場合に比べて、発泡水性インクの保存安定性も向上させることができる。また、コロイダルシリカは、粒子表面に自己分散基を持っているため、無機粒子を分散するための界面活性剤や、分散安定化の補助になる樹脂エマルションをインク中に大量に配合させる必要がなく、吐出安定性の面からも好ましい。
【0046】
粒子の凝集力の向上、及びそれによるさらにより向上した皮膜の補強効果の観点から、コロイダルシリカの平均粒子径は、400nm以下であることが好ましく、300nm以下であることがより好ましく、200nm以下であることがさらに好ましい。コロイダルシリカの平均粒子径は、5nm以上であることが好ましく、10nm以上であることがより好ましく、15nm以上であることがさらに好ましい。コロイダルシリカの平均粒子径は、例えば、5~400nmが好ましく、10~300nmがより好ましく、15~200nmがさらに好ましい。
【0047】
本明細書において、コロイダルシリカの平均粒子径は、動的光散乱法により測定した粒度分布における体積基準の粒径値(メジアン径)である。動的光散乱式粒子径分布測定装置としては、ナノ粒子解析装置nano Partica SZ-100(株式会社堀場製作所)等を用い、コロイダルシリカの濃度が0.5質量%となるように水で希釈し、分散媒屈折率:1.333、試料屈折率:1.430、演算条件:多分散・スタンダードの設定で、25℃で測定することができる。
【0048】
コロイダルシリカは、例えば、水に分散させた分散体として入手することができる。また、インクの製造に際して、分散体として配合することができる。
【0049】
コロイダルシリカの市販品の例としては、例えば、日産化学株式会社製「スノーテックスC」、「スノーテックスO」、「スノーテックスZL」、「MP-4540M」等があげられる。
【0050】
コロイダルシリカの含有量(固形分)は、インク全量に対して、0.5質量%以上であることが好ましく、1.0質量%以上であることがより好ましく、3.0質量%以上であることがさらに好ましい。一方、コロイダルシリカの含有量(固形分)は、インク全量に対して、15.0質量%以下であることが好ましく、10.0質量%以下であることがより好ましく、8.0質量%以下であることがさらに好ましい。コロイダルシリカの含有量(固形分)は、例えば、インク全量に対して、0.5~15質量%であることが好ましく、1.0~10.0質量%であることがより好ましく、3.0~8.0質量%であることがさらに好ましい。
【0051】
発泡水性インクは、水性溶媒として水を含むことができ、主溶媒が水であってもよい。
水としては、特に制限されないが、イオン成分をできる限り含まないものが好ましい。
特に、インクの貯蔵安定性の観点から、カルシウム等の多価金属イオンの含有量が少ないことが好ましい。水としては、例えば、イオン交換水、蒸留水、超純水等を用いるとよい。
水は、インク粘度の調整の観点から、インク全量に対して20~90質量%で含まれることが好ましく、30~80質量%で含まれることがより好ましく、40~70質量%で含まれることがさらに好ましい。
【0052】
発泡水性インクには、水溶性有機溶剤を配合することが好ましい。水溶性有機溶剤としては、室温で液体であり、水に溶解可能な有機化合物を使用することができ、1気圧20℃において同容量の水と均一に混合する水溶性有機溶剤を用いることが好ましい。例えば、メタノール、エタノール、1-プロパノール、イソプロパノール、1-ブタノール、2-ブタノール、イソブタノール、2-メチル-2-プロパノール等の低級アルコール類;エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、ポリプロピレングリコール等のグリコール類;グリセリン、ジグリセリン、トリグリセリン、ポリグリセリン等のグリセリン類;モノアセチン、ジアセチン等のアセチン類;エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノプロピルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、トリエチレングリコールモノプロピルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、テトラエチレングリコールモノメチルエーテル、テトラエチレングリコールモノエチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、テトラエチレングリコールジエチルエーテル等のグリコールエーテル類;トリエタノールアミン、1-メチル-2-ピロリドン、1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン、β-チオジグリコール、スルホラン等を用いることができる。水溶性有機溶剤の沸点は、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い。
【0053】
水溶性有機溶剤は、ジエチレングリコールモノエチルエーテル等のアルキレングリコールアルキルエーテル、エチレングリコール等の1,2-アルカンジオール、またはそれらの組合せを含むことが好ましい。アルキレングリコールアルキルエーテル及び/又は1,2-アルカンジオールを配合する場合、後述するHLBが10.0以下のアセチレングリコール系界面活性剤をインク中に安定に配合しやすい。このため、粒子Pが、さらに基材表面に残留しやすくなり得る。
【0054】
これらの水溶性有機溶剤は、単独で使用してもよく、水と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。
水溶性有機溶剤の発泡水性インク中の含有量は、5~50質量%であることが好ましく、10~35質量%であることがより好ましい。
【0055】
発泡水性インクは、界面活性剤を含むことが好ましい。
界面活性剤として、アニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、両性界面活性剤、非イオン性界面活性剤またはこれらの組合せを好ましく用いることができ、非イオン性界面活性剤がより好ましい。また、低分子系界面活性剤、高分子系界面活性剤のいずれを用いてもよい。
【0056】
非イオン性界面活性剤としては、例えば、グリセリン脂肪酸エステル、脂肪酸ソルビタンエステル等のエステル型界面活性剤;ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシプロピレンアルキルエーテル等のエーテル型界面活性剤;ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル等のエーテルエステル型界面活性剤;アセチレン系界面活性剤;シリコーン系界面活性剤;フッ素系界面活性剤等が挙げられる。なかでも、アセチレン系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤を好ましく用いることができる。
【0057】
アセチレン系界面活性剤としては、例えば、アセチレングリコール系界面活性剤、アセチレンアルコール系界面活性剤、アセチレン基を有する界面活性剤等を挙げることができる。
アセチレングリコール系界面活性剤としては、アセチレン基を有するグリコールであって、好ましくはアセチレン基が中央に位置して左右対称の構造を備えるグリコールであり、アセチレングリコールにエチレンオキサイドを付加した構造を備えてもよい。
アセチレン系界面活性剤の市販品としては、例えば、エボニックインダストリーズ社製サーフィノールシリーズ「サーフィノール104E」、「サーフィノール104H」、「サーフィノール420」、「サーフィノール440」、「サーフィノール465」、「サーフィノール485」等、日信化学工業株式会社製オルフィンシリーズ「オルフィンE1004」、「オルフィンE1010」、「オルフィンE1020」等を挙げることができる(いずれも商品名)。
【0058】
シリコーン系界面活性剤としては、例えば、ポリエーテル変性シリコーン系界面活性剤、アルキル・アラルキル共変性シリコーン系界面活性剤、アクリルシリコーン系界面活性剤等が挙げられる。
シリコーン系界面活性剤の市販品としては、例えば、日信化学工業株式会社製の「シルフェイスSAG002」、「シルフェイス503A」、「シルフェイスSAG008」等が挙げられる(いずれも商品名)。
また、その他の非イオン性界面活性剤として、例えば、花王株式会社製エマルゲンシリーズ「エマルゲン102KG」、「エマルゲン103」、「エマルゲン104P」、「エマルゲン105」、「エマルゲン106」、「エマルゲン108」、「エマルゲン120」、「エマルゲン147」、「エマルゲン150」、「エマルゲン220」、「エマルゲン350」、「エマルゲン404」、「エマルゲン420」、「エマルゲン705」、「エマルゲン707」、「エマルゲン709」、「エマルゲン1108」、「エマルゲン4085」、「エマルゲン2025G」等のポリオキシエチレンアルキルエーテル系界面活性剤等が挙げられる(いずれも商品名)。
【0059】
アニオン性界面活性剤としては、例えば、花王株式会社製エマールシリーズ「エマール0」、「エマール10」、「エマール2F」、「エマール40」、「エマール20C」等、ネオペレックスシリーズ「ネオペレックスGS」、「ネオペレックスG-15」、「ネオペレックスG-25」、「ネオペレックスG-65」等、ペレックスシリーズ「ペレックスOT-P」、「ペレックスTR」、「ペレックスCS」、「ペレックスTA」、「ペレックスSS-L」、「ペレックスSS-H」等、デモールシリーズ「デモールN」、「デモールNL」、「デモールRN」、「デモールMS」等が挙げられる(いずれも商品名)。
【0060】
カチオン性界面活性剤としては、例えば、花王株式会社製アセタミンシリーズ「アセタミン24」、「アセタミン86」等、コータミンシリーズ「コータミン24P」、コータミン86P」、「コータミン60W」、「コータミン86W」等、サニゾールシリーズ「サニゾールC」、「サニゾールB-50」等が挙げられる(いずれも商品名)。
【0061】
両性界面活性剤としては、例えば、花王株式会社製アンヒトールシリーズ「アンヒトール20BS」、「アンヒトール24B」、「アンヒトール86B」、「アンヒトール20YB」、「アンヒトール20N」等が挙げられる(いずれも商品名)。
上記した界面活性剤は1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
【0062】
発泡水性インクに用いる界面活性剤のHLB値は、10.0以下が好ましい。
発泡水性インクに用いる界面活性剤は、アセチレングリコール系界面活性剤等のアセチレン系界面活性剤が好ましく、アセチレングリコール系界面活性剤がより好ましい。
ここで、HLB値は、界面活性剤の性質を示す尺度の一つであり、分子中の親水基と親油基とのバランスを数値化したものである。HLB値は、いくつかの算出方法によって提唱されているが、本明細書において、グリフィン法によって算出される値であり、下記式(1)によって算出される。
HLB値=20×(親水部の式量)/(界面活性剤の分子量)・・・式(1)
ここで、「親水部」は、界面活性剤の分子構造中に含まれている親水性の部分を示し、好ましくは、ポリオキシアルキレン基、水酸基に対する主鎖の炭素数が3以下のアルコール基、又はこれらの組み合わせである。界面活性剤に複数の親水性の部分が含まれる場合は、上記式(1)において親水部の式量はこれらの合計量とする。
ポリオキシアルキレン基としては、ポリオキシエチレン基(ポリエチレンオキサイド;EO:-(CHCHO)-)、ポリオキシプロピレン基(ポリプロピレンオキサイド;PO:-(CHCH(CH)O)-)等が挙げられる。
また、アルコール基としては、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、グリセリン、ポリグリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトール、ソルビタン、スクロース(ショ糖)、マンニット、グリコール類等に由来する基(例えばエタノールであれば-CHCHOH)が挙げられる。
「疎水部」は、界面活性剤の分子構造中に含まれている疎水性の部分を示し、例えば、水酸基に対する主鎖の炭素数が4以上の脂肪族アルコール、アルキルフェノール、脂肪酸等に由来する脂肪族炭化水素基又は芳香族炭化水素基;有機シロキサン、ハロゲン化アルキル等に由来する基;又はこれらの組み合わせである。
発泡水性インクが基材に濡れる速度を上げ、粒子Pが基材に残りやすくする観点から、発泡水性インクは、HLB10.0以下のアセチレン系界面活性剤を含むことが好ましく、HLB10.0以下のアセチレングリコール系界面活性剤を含むことがより好ましい。
【0063】
界面活性剤の発泡水性インク中の配合量は、発泡水性インク全量に対して、0.1~5.0質量%が好ましく、0.5~3.0質量%がより好ましい。
【0064】
発泡水性インクは、その他の成分を適宜含んでもよい。その他の成分としては、pH調整剤、防腐剤等が挙げられる。
【0065】
発泡水性インクの粘度は、23℃において3.0~20.0mPa・sであることが好ましく、4.0~16・0mPa・sであることがより好ましく、6.0~14.0mPa・sであることがさらに好ましい。
【0066】
発泡水性インクの作製方法は、特に限定されないが、各成分を適宜混合することで所望のインクを得ることができる。例えば、ビーズミル等の分散機を用いてもよい。また、得られた組成物をフィルター等を用いてろ過してもよい。また、各種添加剤を適宜添加してもよい。また、非揮発性の非水溶性有機溶剤Sを内包する粒子は、例えば、予め、粒子Pの水分散体と非揮発性の非水溶性有機溶剤Sとを用いて、分散機等で分散して製造したものを用いてもよいし、非揮発性の非水溶性有機溶剤Sを内包する粒子の市販品を用いてもよい。
【0067】
上記した発泡水性インクは、浸透性基材及び非浸透性基材のいずれにも用いることができる。
非浸透性基材は、基材内部に液体が染み込んでいかない基材であり、具体的には、処理液中又はインク中の液体の大部分が基材の表面上に留まる基材である。
非浸透性基材としては、例えば、アルミニウム、鉄、銅、チタン、錫、クロム、カドミウム、合金(例えばステンレス、スチール等)等の金属板等の金属基材;ホウケイ酸ガラス、石英ガラス、ソーダライムガラス等の板ガラス等のガラス基材;PETフィルム、PPフィルム、OHTシート、ポリエステルシート、ポリプロピレンシート等の樹脂製シート、アクリル板、ポリ塩化ビニル板等の樹脂基材;アルミナ、ジルコニア、ステアタイト、窒化ケイ素等の成形体等のセラミック基材等が挙げられる。
これらの基材は、メッキ層、金属酸化物層、樹脂層等が形成されていてもよく、又はコロナ処理等を用いて表面処理されていてもよい。
【0068】
浸透性基材としては、例えば、普通紙、コート紙、特殊紙等の印刷用紙;織布、編物、不織布等の布;調湿用、吸音用、断熱用等の多孔質建材;木材、コンクリート、多孔質材等が挙げられる。
ここで、普通紙は、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。
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。
【0069】
布を構成する繊維としては、例えば、金属繊維、ガラス繊維、岩石繊維および鉱サイ繊維等の無機繊維;セルロース系、たんぱく質系等の再生繊維;セルロース系等の半合成繊維;ポリアミド、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリアクリロニトリル、ポリビニルアルコール、ポリウレタン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリフッ化エチレン等の合成繊維;綿、麻、絹、毛等の天然繊維等の各種の繊維から選ばれた少なくとも1種が挙げられる。
【0070】
発泡水性インクジェットインクを用いた印刷方法として、インクジェット方式は特に限定されず、ピエゾ方式、静電方式、サーマル方式などのいずれの方式であってもよい。インクジェット印刷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インクの液滴を吐出させ、吐出された液滴を基材に付着させるようにすることが好ましい。
【0071】
一実施形態のインクセットは、上記した一実施形態の発泡水性インクジェットインクと、水性カラーインクとを含むことができる。以下の説明において、「水性カラーインク」を、単に「カラーインク」という場合もある。
このインクセットを用いると、高画質で、凹凸の質感が付与された印刷画像を有する加飾物品を製造することができる。
インクセットは、上述した発泡水性インクジェットインクを1種または2種以上含んでよい。インクセットは、カラーインクを1種または2種以上含んでよい。
インクセットは、例えば、前処理液及び/又は後処理液等をさらに含んでもよい。
【0072】
カラーインクとしては、マゼンタインク、シアンインク、イエローインク、ブラックインク等の白色以外の無彩色または有彩色のインクが挙げられる。
カラーインクは、非白色の色材として、顔料、染料、又はこれらの組み合わせを含むことができ、顔料を含むことがより好ましい。
【0073】
カラーインクは、非白色の顔料を含むことが好ましい。
非白色の顔料としては、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、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。カーボンブラックとしては、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が挙げられる。これらの顔料は単独で用いてもよいし、2種以上組み合わせて用いてもよい。
【0074】
カラーインク中における顔料粒子の平均粒子径は、吐出安定性と保存安定性の観点から、動的光散乱法により測定した粒度分布における体積基準の平均値として、300nm以下であることが好ましく、150nm以下であることがより好ましく、100nm以下であることがさらに好ましい。
【0075】
顔料として自己分散性顔料を配合してもよい。自己分散性顔料は、化学的処理又は物理的処理により顔料の表面に親水性官能基が導入された顔料である。自己分散性顔料に導入させる親水性官能基としては、イオン性を有するものが好ましく、顔料表面をアニオン性又はカチオン性に帯電させることにより、静電反発力によって顔料粒子を水中に安定に分散させることができる。アニオン性官能基としては、カルボキシ基、スルホ基、スルフィノ基、硫酸エステル基、リン酸基、リン酸エステル基、亜リン酸基、亜リン酸エステル基等が好ましい。カチオン性官能基としては、第4級アンモニウム基、第4級ホスホニウム基等が好ましい。
【0076】
これらの親水性官能基は、顔料表面に直接結合させてもよいし、他の原子団を介して結合させてもよい。他の原子団としては、アルキレン基、フェニレン基、ナフチレン基等が挙げられるが、これらに限定されることはない。顔料表面の処理方法としては、ジアゾ化処理、スルホン化処理、次亜塩素酸処理、フミン酸処理、真空プラズマ処理等が挙げられる。
【0077】
自己分散性顔料としては、例えば、キャボット社製CAB-O-JETシリーズ「CAB-O-JET200」、「CAB-O-JET300」、「CAB-O-JET250C」、「CAB-O-JET260M」、「CAB-O-JET270」、「CAB-O-JET450C」、「CAB-O-JET465M」、「CAB-O-JET470Y」等、オリヱント化学工業株式会社製「BONJET BLACK CW-1」、「BONJET BLACK CW-2」、「BONJET BLACK CW-3」、「BONJET BLACK CW-4」等を好ましく使用することができる(いずれも商品名)。
顔料として、顔料を樹脂で被覆したマイクロカプセル化顔料を用いてもよい。
【0078】
顔料分散剤で顔料があらかじめ分散された顔料分散体を使用してもよい。顔料分散剤で分散された顔料分散体の市販品としては、例えば、クラリアント社製HOSTAJETシリーズ、冨士色素株式会社製FUJI SPシリーズ等が挙げられる。後述する顔料分散剤で分散された顔料分散体を使用してもよい。
【0079】
非白色の染料としては、塩基性染料、酸性染料、直接染料、可溶性バット染料、酸性媒染染料、媒染染料、反応染料、バット染料、硫化染料等のうち水溶性の染料および還元等により水溶性になった水溶性染料を好ましく用いることができる。また、アゾ系、アントラキノン系、アゾメチン系、ニトロ系等の分散染料も好ましく用いることができる。これらは単独で、または複数種を組み合わせて使用してもよい。
【0080】
色材の含有量は、印刷濃度とインク粘度の観点から、カラーインク全量に対して0.5~20.0質量%であることが好ましく、1.0~15.0質量%であることがより好ましく、2.0~10.0質量%であることがさらに好ましい。
【0081】
カラーインクが顔料を含む場合、インク中に顔料を安定に分散させるために、高分子分散剤、界面活性剤型分散剤等に代表される顔料分散剤を用いることができる。
高分子分散剤としては、例えば、市販品として、EVONIK社製のTEGOディスパースシリーズ「TEGOディスパース740W」、「TEGOディスパース750W」、「TEGOディスパース755W」、「TEGOディスパース757W」、「TEGOディスパース760W」等、日本ルーブリゾール株式会社製のソルスパースシリーズ「ソルスパース20000」、「ソルスパース27000」、「ソルスパース41000」、「ソルスパース41090」、「ソルスパース43000」、「ソルスパース44000」、「ソルスパース46000」等、BASFジャパン株式会社製のジョンクリルシリーズ「ジョンクリル57」、「ジョンクリル60」、「ジョンクリル62」、「ジョンクリル63」、「ジョンクリル71」、「ジョンクリル501」等、ビックケミージャパン株式会社製の「DISPERBYK-102」、「DISPERBYK-180」、「DISPERBYK-185」、「DISPERBYK-190」、「DISPERBYK-193」、「DISPERBYK-199」等、第一工業製薬株式会社製の「ポリビニルピロリドンK-30」、「ポリビニルピロリドンK-90」等が挙げられる(いずれも商品名)。
界面活性剤型分散剤としては、例えば、花王株式会社製デモールシリーズ「デモールP」、「デモールEP」、「デモールN」、「デモールRN」、「デモールNL」、「デモールRNL」、「デモールT-45」等のアニオン性界面活性剤、花王株式会社製エマルゲンシリーズ「エマルゲンA-60」、「エマルゲンA-90」、「エマルゲンA-500」、「エマルゲンB-40」、「エマルゲンL-40」、「エマルゲン420」等の非イオン性界面活性剤等が挙げられる(いずれも商品名)。
【0082】
上記した顔料分散剤は、1種で、又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。
顔料分散剤を使用する場合のインク中の配合量は、その種類によって異なり特に限定はされないが、一般に、有効成分(顔料濃度)の質量比で顔料1に対し、0.01~1.0が好ましい。
【0083】
カラーインクは、水性溶媒として水を含むことが好ましく、主溶媒が水であってもよい。
水としては、特に制限されないが、イオン成分をできる限り含まないものが好ましい。
特に、インクの貯蔵安定性の観点から、カルシウム等の多価金属イオンの含有量が少ないことが好ましい。水としては、例えば、イオン交換水、蒸留水、超純水等を用いるとよい。
水は、インク粘度の調整の観点から、カラーインク全量に対して20~90質量%で含まれることが好ましく、30~80質量%で含まれることがより好ましい。
【0084】
カラーインクは、水溶性有機溶剤を含むことができる。水溶性有機溶剤としては、室温で液体であり、水に溶解可能な有機化合物を用いることができ、1気圧20℃において同容量の水と均一に混合する水溶性有機溶剤を用いることが好ましい。
水溶性有機溶剤としては、例えば、上記した発泡水性インクジェットインクで説明したものから選択して用いることができる。
【0085】
これらの水溶性有機溶剤は、単独で使用してもよく、水と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。水溶性有機溶剤のカラーインク中の含有量は、5~50質量%であることが好ましく、10~35質量%であることがより好ましい。
【0086】
カラーインクは、界面活性剤を含むことが好ましい。
【0087】
界面活性剤として、アニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、両性界面活性剤、非イオン性界面活性剤またはこれらの組合せを好ましく用いることができ、非イオン性界面活性剤がより好ましい。また、低分子系界面活性剤、高分子系界面活性剤のいずれを用いてもよい。
界面活性剤としては、例えば、上記した発泡水性インクジェットインクで説明したものから選択して用いることができる。
【0088】
界面活性剤は、カラーインク全量に対し有効成分量で0.05~5.0質量%が好ましく、0.1~3.0質量%がより好ましい。
【0089】
カラーインクは、水性溶媒中で分散可能な樹脂粒子である水分散性樹脂を含むことが好ましい。水分散性樹脂は、水分散性を示し、水中で水に溶解することなく分散して水中油(O/W)型エマルションを形成できる。水分散性樹脂は、カラーインク中では、樹脂粒子として分散状態で含まれることが好ましい。水分散性樹脂は、カラーインクの製造に際し、樹脂エマルションとして配合することが可能である。
水分散性樹脂の種類としては、透明の塗膜を形成する樹脂を用いることが好ましい。
【0090】
水分散性樹脂の平均粒子径は、250nm以下が好ましく、200nm以下がより好ましく、150nm以下がさらに好ましい。また、水分散性樹脂の平均粒子径は、1nm以上が好ましく、5nm以上がより好ましく、10nm以上がさらに好ましい。水分散性樹脂の平均粒子径は、例えば、1~300nmが好ましく、5~200nmがより好ましく、10~150nmがさらに好ましい。ここで、水分散性樹脂の平均粒子径は、動的光散乱法により測定した粒度分布における体積基準の粒径値(メジアン径)である。
【0091】
水分散性樹脂は、自己乳化型樹脂のように、樹脂が有する官能基が樹脂粒子表面に存在するものでもよいし、樹脂粒子表面に分散剤を付着させる等の表面処理がされたものでもよい。
水分散性樹脂は、アニオン性、カチオン性、非イオン性、又は両性の水分散性樹脂のいずれであってもよい。水分散性樹脂はアニオン性、非イオン性又はこれらの組合せが好ましい。
【0092】
水分散性樹脂としては、例えば、
スチレン-ブタジエン共重合体、メチルメタクリレート-ブタジエン共重合体、塩化ビニル-酢酸ビニル共重合体等の共役ジエン系樹脂;
アクリル酸エステル及びメタクリル酸エステルの重合体、またはこれらとスチレン等との共重合体等のアクリル系樹脂;
エチレン-酢酸ビニル共重合体等のビニル系樹脂、
あるいはこれらの各種樹脂のカルボキシ基等の官能基含有単量体による官能基変性樹脂;
メラミン樹脂、尿素樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリオレフィン樹脂、シリコーン樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、アルキッド樹脂等が挙げられる。これらの単独樹脂の樹脂エマルションを用いてもよく、ハイブリッド型の樹脂エマルションでもよい。
【0093】
水分散性樹脂の樹脂エマルションの市販品としては、第一工業製薬株式会社製「スーパーフレックス470」(商品名)等が挙げられる。
【0094】
これらの水分散性樹脂は、単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用することもできる。水分散性樹脂のカラーインク中の含有量(固形分)は、0.5~20質量%であることが好ましく、1~10質量%であることがより好ましい。
【0095】
カラーインクは、その他の成分を適宜含んでもよい。その他の成分としては、pH調整剤、防腐剤等が挙げられる。
【0096】
カラーインクの粘度は、23℃において1.0~20.0mPa・sであることが好ましく、2.0~16.0mPa・sであることがより好ましく、3.0~14.0mPa・sであることがさらに好ましい。
カラーインクの作製方法は、特に限定されないが、各成分を適宜混合することで所望のインクを得ることができる。例えば、顔料の分散性を高めるためにビーズミル等の分散機を用いてもよい。また、得られた組成物をフィルター等を用いてろ過してもよい。また、各種添加剤を適宜添加してもよい。
カラーインクは、水性カラーインクジェットインクとして好ましく使用することができる。
【0097】
このインクセットを用いることができる基材としては、例えば、上述した発泡水性インクジェットインクを用いることができる基材として説明した基材が挙げられる。
【0098】
<加飾物品の製造方法>
一実施形態の加飾物品の製造方法は、上述した一実施形態の発泡水性インクジェットインクを基材にインクジェット法で付与する工程、及び、発泡水性インクジェットインクが付与された基材を加熱して発泡層を形成する工程を含むことができる。
この方法により、凹凸のある画像を有する加飾物品を製造することができる。
基材としては、例えば、上記した一実施形態の発泡水性インクジェットを用いることができる基材として説明した基材を用いることができる。
【0099】
加飾物品の製造方法は、発泡水性インクジェットインクを基材にインクジェット法で付与する工程を含むことができる。
インクジェット方式は特に限定されず、ピエゾ方式、静電方式、サーマル方式などのいずれの方式であってもよい。インクジェット印刷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インクの液滴を吐出させ、吐出された液滴を基材に付着させるようにすることが好ましい。
【0100】
発泡水性インクジェットを付与する領域は、例えば、基材の一部であってもよく、基材の全面であってもよい。
【0101】
基材への発泡水性インクジェットインクの付与量は、50~600g/mが好ましく、80~550g/mがより好ましく、100~500g/mがさらに好ましい。
【0102】
発泡水性インクジェットインクが付与された基材を加熱して発泡層を形成する工程において、基材を加熱する温度は、例えば、100~250℃が好ましく、130~230℃がより好ましい。加熱装置は、特に制限されないが、例えば、ドライヤー、オーブン、赤外線ヒーター等を用いることができる。加熱処理時間は、例えば、30秒~10分が好ましく、1分~5分がより好ましい。
発泡水性インクジェットインクが付与された基材を加熱し、揮発性の非水溶性有機溶剤Sが揮発してインク皮膜を発泡させて発泡層が形成される。このようにして凹凸を形成することができる。
【0103】
加飾物品の製造方法は、その他の工程を含んでもよい。
例えば、発泡水性インクジェットインク中の水分散性樹脂をより効果的に皮膜化させる観点から、発泡水性インクジェットインクを基材にインクジェット法で付与する工程と、発泡水性インクジェットインクが付与された基材を加熱して発泡層を形成する工程との間に、基材上の発泡水性インクジェットインクを室温等で乾燥させる工程を含んでもよい。この工程の温度は、例えば、40℃以下又は室温であってよい。乾燥させる時間は、例えば、5分~24時間が好ましく、10分~1時間が好ましい。
【0104】
加飾物品の製造方法は、例えば、基材を加熱する工程の前に、発泡水性インクジェットインクが付与された基材に水性カラーインクを付与する工程をさらに含んでもよい。このような方法により、高画質で、凹凸の質感が付与された印刷画像を有する加飾物品を製造することができる。
カラーインクとしては、上述の一実施形態のインクセットで説明したカラーインクを用いることができる。
【0105】
カラーインクを基材に付与する方法は、特に限定されないが、インクジェット法が好ましい。インクジェット方式は特に限定されず、ピエゾ方式、静電方式、サーマル方式などのいずれの方式であってもよい。インクジェット印刷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インクの液滴を吐出させ、吐出された液滴を基材に付着させるようにすることが好ましい。
【0106】
カラーインクを付与する領域は、例えば、発泡水性インクジェットインクによる画像と同一の形状の領域であってもよいし、発泡水性インクジェットインクによる画像の形状を含む広めの領域であってもよいし、発泡水性インクジェットインクによる画像の一部のみであってもよいし、発泡水性インクジェットインクによる画像の一部とそれ以外の部分を含む領域であってもよい。カラーインクを付与する領域は、例えば、基材の全面であってもよい。
【0107】
カラーインクの付与領域と、発泡水性インクジェットインクの付与領域とは、少なくとも部分的に重なることが好ましい。
【0108】
基材へのカラーインクの付与量は特に限定されないが、例えば、5~50g/mが好ましく、10~40g/mがより好ましい。
【0109】
1種類のカラーインクを付与してもよく、2種類以上のカラーインクを付与してもよい。
【0110】
例えば、発泡水性インクジェットインクを基材にインクジェット法で付与する工程の後に、基材上の発泡水性インクジェットインクを室温等で乾燥させる工程を行い、その後、発泡水性インクジェットインクが付与された基材に水性カラーインクを付与する工程を行うことが好ましい。
【0111】
一実施形態の加飾物品は、基材、及び、基材の上に、上述した一実施形態の発泡水性インクジェットインクを加熱して得られる発泡層を含むことができる。この加飾物品は、凹凸のある画像を有することができる。この加飾物品は、例えば、上述した一実施形態の加飾物品の製造方法で製造することができる。
【0112】
この加飾物品は、発泡層の上に、水性カラーインクの画像層をさらに含んでもよい。水性カラーインクの画像層としては、上述のインクセットで説明した水性カラーインクを用いて得ることができる。この加飾物品は、高画質で、凹凸の質感が付与された印刷画像を有することができる。
【0113】
本開示は、下記の実施形態を含む。
<1>
揮発性の非水溶性有機溶剤を内包する粒子、水分散性樹脂、コロイダルシリカ、及び水を含み、
前記非水溶性有機溶剤の沸点は、100℃よりも高い、発泡水性インクジェットインク。
<2>
前記コロイダルシリカ粒子の平均粒子径が、200nm以下である、<1>に記載の発泡水性インクジェットインク。
<3>
前記水分散性樹脂の最低造膜温度が、前記非水溶性有機溶剤の沸点よりも低い、<1>又は<2>に記載の発泡水性インクジェットインク。
【0114】
<4>
<1>~<3>のいずれか1項に記載の発泡水性インクジェットインクと、水性カラーインクとを含む、インクセット。
【0115】
<5>
<1>~<3>のいずれか1項に記載の発泡水性インクジェットインクを基材にインクジェット法で付与する工程、及び
前記発泡水性インクジェットインクが付与された基材を加熱して発泡層を形成する工程を含む、加飾物品の製造方法。
<6>
前記発泡層を形成する工程の前に、前記発泡水性インクジェットインクが付与された基材に水性カラーインクを付与する工程をさらに含む、<5>に記載の加飾物品の製造方法。
【0116】
<7>
基材、及び、前記基材の上に、<1>~<3>のいずれか1項に記載の発泡水性インクジェットインクを加熱して得られる発泡層を含む、加飾物品。
<8>
前記発泡層の上に、水性カラーインクの画像層をさらに含む、<7>に記載の加飾物品。
【実施例0117】
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。
以下の説明において、特に説明のない箇所では、「%」は「質量%」を示す。
【0118】
1.発泡水性インクの製造
発泡水性インク1~12の処方を表1~3に示す。
発泡水性インク1~8及び10~12は、下記の手順で製造した。
中空樹脂粒子分散体Aに非水溶性有機溶剤を表1に示す割合で配合し、超音波ホモジナイザーで5分間分散して、配合時には分散体に均一に混ざらない非水溶性有機溶剤を、中空粒子内に取り込ませた。
上記で作製した分散体に、表1に記載の残りの材料を配合し、ホモジナイザーで1分間分散し、その後孔径10μmのメンブレンフィルターで濾過した。このようにして、発泡水性インク1~8及び10~12を作製した。
発泡水性インク9については、表1に記載の割合で各材料を配合し、超音波ホモジナイザーで5分間分散した。発泡水性インク9には非水溶性有機溶剤を内包する粒子を配合せず、代わりに、非水溶性有機溶剤をインクに混和させるための乳化剤を配合した。その後孔径10μmのメンブレンフィルターで濾過して、中空樹脂粒子分散体Aが含まれない発泡水性インク9を作製した。
【0119】
表1~3に記載の材料の詳細は以下の通りである。
中空樹脂粒子分散体の平均粒子径は、ナノ粒子解析装置nano Partica SZ-100(株式会社堀場製作所)を使用して測定した値である。
コロイダルシリカ分散体1~3及び粉末シリカ分散体Aのシリカの平均粒子径は、ナノ粒子解析装置nano Partica SZ-100(株式会社堀場製作所)を用い、シリカの濃度が0.5質量%となるように各分散体を水で希釈し、分散媒屈折率:1.333、試料屈折率:1.430、演算条件:多分散・スタンダードの設定で、25℃で測定した値である。
【0120】
<粒子分散体>
中空樹脂粒子分散体A:「FUJI SP WHITE 1185」(商品名)、冨士色素株式会社製アクリル系中空樹脂粒子分散体、平均粒子径(測定値)498nm、不揮発分29.6%
【0121】
<樹脂エマルション>
樹脂エマルション1:「モビニール966A」(商品名)、ジャパンコーティングレジン株式会社製アクリル系樹脂エマルション、最低造膜温度(MFT)=0℃、Tg=-32℃、不揮発分45.0%
樹脂エマルション2:「Neocryl A-639」(商品名)、DSM社製アクリル系樹脂エマルション、最低造膜温度(MFT)=53℃、Tg=62℃、不揮発分45.0質量%
【0122】
<コロイダルシリカ>
コロイダルシリカ分散体1:「スノーテックスC」(商品名)、日産化学株式会社製コロイダルシリカ分散体、平均粒子径(測定値)34nm、有効成分20質量%
コロイダルシリカ分散体2:「スノーテックスZL」(商品名)、日産化学株式会社製コロイダルシリカ分散体、平均粒子径(測定値)118nm、有効成分40質量%
コロイダルシリカ分散体3:「MP-4540M」(商品名)、日産化学株式会社製コロイダルシリカ分散体、平均粒子径(測定値)465nm、有効成分40質量%
【0123】
<その他無機粒子>
粉末シリカ分散体A:粉末シリカ分散体Aは以下のように製造した。
粉末シリカ粒子「シーホスターKE-P30」(商品名)(株式会社日本触媒製、平均粒子径300nm)40g、顔料分散剤「アロンSD-10」(商品名)(東亞合成株式会社製水溶性アクリル酸系分散剤、固形分40質量%)25g、水35gを混合し、ホモジナイザーで5分間分散し、粉末シリカ含有量40質量%の粉末シリカ分散体Aを得た。粉末シリカ分散体Aの平均粒子径は測定値318nmであった。
【0124】
<非水溶性有機溶剤>
ヘキサン:東京化成工業株式会社製ヘキサン、沸点69℃
ウンデカン:東京化成工業株式会社製ウンデカン、沸点195℃
ドデカン:富士フイルム和光純薬社製ドデカン、沸点216℃
【0125】
<乳化剤>
乳化剤1:「エマルゲン1108」(商品名)、花王株式会社製、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、有効成分100質量%
【0126】
<水溶性有機溶剤>
グリセリン:東京化成工業株式会社製グリセロール
エチレングリコール:東京化成工業株式会社製エチレングリコール
【0127】
<界面活性剤>
界面活性剤1:「サーフィノール485」、日信化学工業株式会社製アセチレングリコール系界面活性剤、有効成分100質量%
【0128】
【表1】
【0129】
【表2】
【0130】
【表3】
【0131】
2.水性カラーインクの製造
表4に記載の各材料を表4に示す割合でプレミックスし、その後、ホモジナイザーで1分間分散し、その後孔径3μmのメンブレンフィルターで濾過し、インクK、C、M、Yを製造し、インクセット1とした。
【0132】
表4に記載の原材料の詳細は下記のとおりである。
<顔料分散体>
顔料分散体1:「CAB-O-JET 300」(商品名)、キャボットコーポレーション製、水系自己分散カーボンブラック分散体、顔料15.0質量%
顔料分散体2:「CAB-O-JET 450C」(商品名)、キャボットコーポレーション製、水系自己分散顔料シアン分散体、顔料15.0質量%
顔料分散体3:「CAB-O-JET 465M」(商品名)、キャボットコーポレーション製、水系自己分散顔料マゼンタ分散体、顔料24.0質量%
顔料分散体4:「CAB-O-JET 470Y」(商品名)、キャボットコーポレーション製、水系自己分散顔料イエロー分散体、顔料15.0質量%
【0133】
<樹脂エマルション>
樹脂エマルション3:「スーパーフレックス470」(商品名)、第一工業製薬株式会社製、水系ウレタン樹脂エマルション、水分散性ウレタン樹脂38.0質量%
【0134】
<界面活性剤>
界面活性剤1:「サーフィノール485」(商品名)、日信化学工業株式会社製、アセチレングリコール系界面活性剤
【0135】
<水溶性有機溶剤>
グリセリン:東京化成工業株式会社製グリセロール
エチレングリコール:東京化成工業株式会社製エチレングリコール
【0136】
【表4】
【0137】
3.実施例および比較例
3-1.対象基材
基材として市販のガラス板を使用した。
【0138】
3-2.評価方法
(1)発泡水性インク1~12の保存安定性評価
各発泡水性インクを20mLのスクリュー管に9割となるように入れ、蓋をして、このスクリュー管を60℃の恒温槽で2週間保管した。その後、スクリュー管を恒温槽から取り出して、沈降が生じているかを目視で確認した。結果を表5~7に示す。
A:沈降物がなく均一なインクである
B:沈降物が発生している
【0139】
(2)発泡高さの評価
上記で作製した発泡水性インクをエスアイアイプリンテック社製RC1536Mヘッドに導入し、塗布量(wet塗布量)として約400g/mになるように、10cm×10cmの基材(ガラス板)にベタの画像を印刷し、室温で30分乾燥した。
室温での乾燥後、180℃に設定した乾燥機で3分間加熱して発泡させた。室温まで冷却後、発泡部の最も高い部分の高さを計測した。また、発泡部の状態を目視で観察した。これらを下記の評価基準で評価した。結果を表5~7に示す。
AA:発泡部の最も高い部分の高さが1mm以上
A:発泡部の最も高い部分の高さが0.5mm以上1mm未満
B:発泡部の最も高い部分の高さが0.3mm以上0.5mm未満、発泡部がやや萎んでいる
C:発泡部の最も高い部分の高さが0.5mm未満、発泡部が萎んでいるまたは破裂している
【0140】
(3)カラー印刷画像の評価
上記で作製した発泡水性インクをエスアイアイプリンテック社製RC1536Mヘッドに導入し、塗布量として約400g/mになるように、10cm×10cmの基材(ガラス板)に、木目写真をグレースケールにした画像を印刷し、室温で30分乾燥し、木目写真の白印刷物を得た。
インクセット1を市販のインクジェットプリンタ(マスターマインド社製MMP845H)に導入し、上記で得られた木目写真の白印刷物に、塗布量(wet塗布量)として20.0g/mになるようにして、木目写真のカラー画像を印刷した。印刷終了後、180℃で3分間加熱して発泡及び乾燥させ、カラー加飾物品とした。
得られた加飾物品のカラー印刷画像の画像性および凹凸を、以下の方法で評価した。結果を表5~7に示す。
【0141】
(3-1)画像の画質
加飾物品の印刷画像の発色および鮮明性を目視で評価した。結果を表5~7に示す。
AA:色彩が鮮やかで、木目がはっきり見える。ムラもない。
A:色彩がやや素地の色と混ざった色でありやや色味にムラがあるが、自然に発色しており木目もはっきりしている。
B:発色が暗めになり、木目に滲み又はムラがある。
C:滲みが大きく木目が分からない。
【0142】
(3-2)画像の凹凸
加飾物品の印刷画像の凹凸を、目視および触感で評価した。結果を表5~7に示す。
AA:凹凸が目視で明らかに分かる程度に明確であり、インク量が多い部分は凸が大きく、少ない部分は凸が小さくなっており、木目と対応している。
A:凹凸が触ると明らかに分かる程度に明確であり、インク量が多い部分は凸が大きく、少ない部分は凸が小さくなっており、木目と一部ずれはあるものの気にならない程度に対応している。
B:発泡による凹凸はあるが、木目に対応した凹凸にはなっていない。
C:見た目でも触感でも凹凸が明確に感じられなかった。
【0143】
【表5】
【0144】
【表6】
【0145】
【表7】
【0146】
実施例1~8は、発泡水性インクのインク皮膜の発泡が十分であり、カラー印刷時も木目が綺麗に印刷でき、良好な凹凸がある木目画像を形成できた。また、実施例1~8で用いられた発泡水性インク1~8は、インクの保存安定性にも優れていた。
【0147】
揮発性であって、沸点が100℃以上の非水溶性有機溶剤は含まれるが、これを内包する粒子が含まれない発泡水性インク9が用いられた比較例1は、カラー印刷は可能であったが画質が悪く、発泡も出来なかった。
【0148】
コロイダルシリカも、粉末シリカも含まれていない発泡水性インク10が用いられた比較例2は、凹凸が不足した。インク皮膜が発泡した後、膨らみが維持できなかったためと考えられる。また、木目画像にもやや滲みが出た。
【0149】
コロイダルシリカが含まれず、分散剤で分散した粉末シリカが含まれる発泡水性インク11が用いられた比較例3は、良好な凹凸が得られなかった。インクの分散安定性が弱く、結果として乾燥させた際の樹脂皮膜中の無機粒子の分布が不均一であり、樹脂膜の強度が不足し、また、分散剤で分散しているため、余分な分散剤が樹脂膜中に存在し、樹脂膜の強度が不足し、その結果、発泡が維持できず凹凸が不足したと考えられる。
【0150】
沸点の低い非水溶性有機溶剤が含まれる発泡水性インク12が用いられた比較例4は、発泡膜を形成できなかった。非水溶性溶剤の沸点が低く、バインダ樹脂が成膜する前に溶剤が揮発してしまったためと考えられる。