(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-08-13
(45)【発行日】2024-08-21
(54)【発明の名称】インクジェット印刷用水系インク
(51)【国際特許分類】
C09D 11/322 20140101AFI20240814BHJP
B41J 2/01 20060101ALI20240814BHJP
B41M 5/00 20060101ALI20240814BHJP
【FI】
C09D11/322
B41J2/01 501
B41M5/00 120
B41M5/00 110
(21)【出願番号】P 2020179166
(22)【出願日】2020-10-26
【審査請求日】2023-09-08
(73)【特許権者】
【識別番号】000000918
【氏名又は名称】花王株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002620
【氏名又は名称】弁理士法人大谷特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】江口 哲也
(72)【発明者】
【氏名】井上 薫志
【審査官】橋本 栄和
(56)【参考文献】
【文献】特開2019-058936(JP,A)
【文献】特開2019-026846(JP,A)
【文献】特表2011-519380(JP,A)
【文献】特開2015-013971(JP,A)
【文献】特表2019-537648(JP,A)
【文献】米国特許出願公開第2012/0098910(US,A1)
【文献】特開2019-142087(JP,A)
【文献】特開2017-008171(JP,A)
【文献】特開2018-162341(JP,A)
【文献】特開2016-210959(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
C09D 11/322
B41J 2/01
B41M 5/00
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
顔料を含有する架橋ポリマー粒子A、顔料を含有しないポリマー粒子B、ワックスC、有機溶媒D、及び水を含有するインクジェット印刷用水系インクであって、
該顔料が、C.I.ピグメントバイオレット19とC.I.ピグメントレッド150を含有し、
C.I.ピグメントバイオレット19(PV19)に対するC.I.ピグメントレッド150(PR150)の質量比(PR150/PV19)が0.05以上1.2以下であり、
該有機溶媒Dが、グリコール化合物D1、及び炭素数1以上3以下のアルキル基を有するグリコールエーテル化合物D2を含有する、
インクジェット印刷用水系インク。
【請求項2】
顔料を含有する架橋ポリマー粒子Aが、C.I.ピグメントバイオレット19を含有する架橋ポリマー粒子と、C.I.ピグメントレッド150を含有する架橋ポリマー粒子とを含む、請求項1に記載の水系インク。
【請求項3】
顔料を含有する架橋ポリマー粒子Aを構成するポリマーの酸価が80mgKOH/g以上220mgKOH/g以下である、請求項1又は2に記載の水系インク。
【請求項4】
ポリマー粒子Bを構成するポリマーが、(メタ)アクリル系樹脂である、請求項1~3のいずれかに記載の水系インク。
【請求項5】
ワックスCが、融点110℃以上150℃以下のポリオレフィン系ワックスである、請求項1~
4のいずれかに記載の水系インク。
【請求項6】
グリコール化合物D1が、プロピレングリコール及び1,2-ブタンジオールから選ばれる1種以上である、請求項1~
5のいずれかに記載の水系インク。
【請求項7】
炭素数1以上3以下のアルキル基を有するグリコールエーテル化合物D2が、ジエチレングリコールモノイソプロピルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、及びジプロピレングリコールモノメチルエーテルから選ばれる1種以上である、請求項1~
6のいずれかに記載の水系インク。
【請求項8】
請求項1~
7のいずれかに記載の水系インクを用いて、低吸水性印刷媒体に印刷するインクジェット印刷方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、インクジェット印刷用水系インク、及びインクジェット印刷方法に関する。
【背景技術】
【0002】
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。
一方、商業印刷分野では、従来の普通紙、コピー紙と呼ばれる高吸水性印刷媒体への印刷に加えて、オフセットコート紙のような低吸水性のコート紙への印刷が求められており、産業印刷分野では非吸水性の樹脂フィルムへの印刷が求められている。
これら印刷に使用されるマゼンタ系のインクジェット用インクには耐光性の良好なキナクリドン顔料が使用されることが多い。しかし、キナクリドン系顔料にも種々の課題があり、キナクリドン顔料とアゾ顔料を併用する技術が知られている。
【0003】
例えば、特許文献1には、耐擦過性の向上方法として、着色剤としてキナクリドン顔料とアゾ顔料とを含有し、さらにメタクリル酸誘導体及びアクリル酸誘導体から選択されるモノマーを構成成分として有するポリマー、ワックス、及び水を含有するインクを用いる耐擦過性の向上方法が開示されている。
また、インク吸液性の低い印刷媒体にインク液滴を適切に濡れ広がらせるためにグリコールエーテル等の疎水性の高い溶媒を添加したり、耐擦過性を向上させる目的で樹脂バインダー成分やワックス成分をインク中に含ませる技術も知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、特許文献1の技術では、低吸液性印刷媒体へのドット濡れ広がり性、保存安定性が不十分であり、耐擦過性も満足できるものではなかった。
本発明は、保存安定性に優れ、低吸水性印刷媒体への印刷においても、優れた発色性、印刷媒体上へのインクドットの濡れ拡がり性、耐擦過性が高度にバランスした印刷物を得ることができるインクジェット印刷用水系インク、及び該水系インクを用いるインクジェット印刷方法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】
【0006】
本発明者らは、多数の顔料の中から、キナクリドン顔料としてC.I.ピグメントバイオレット19と、アゾ顔料としてC.I.ピグメントレッド150とを選択して組み合わせ、有機溶媒として、グリコール化合物と低分子アルキル基を有するグリコールエーテル化合物を用いることにより、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]を提供する。
[1]顔料を含有する架橋ポリマー粒子A、顔料を含有しないポリマー粒子B、ワックスC、有機溶媒D、及び水を含有するインクジェット印刷用水系インクであって、
該顔料が、C.I.ピグメントバイオレット19とC.I.ピグメントレッド150を含有し、該有機溶媒Dが、グリコール化合物D1、及び炭素数1以上3以下のアルキル基を有するグリコールエーテル化合物D2を含有する、インクジェット印刷用水系インク。
[2]前記[1]に記載の水系インクを用いて、低吸水性印刷媒体に印刷するインクジェット印刷方法。
【発明の効果】
【0007】
本発明によれば、保存安定性に優れ、低吸水性印刷媒体への印刷においても、優れた発色性、印刷媒体上へのインクドットの濡れ拡がり性、耐擦過性が高度にバランスした印刷物を得ることができるインクジェット印刷用水系インク、及び該水系インクを用いるインクジェット印刷方法を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【0008】
[インクジェット印刷用水系インク]
本発明のインクジェット印刷用水系インクは、顔料を含有する架橋ポリマー粒子A、顔料を含有しないポリマー粒子B、ワックスC、有機溶媒D、及び水を含有するインクジェット印刷用水系インクであって、
該顔料が、C.I.ピグメントバイオレット19(以下「PV19」ともいう)とC.I.ピグメントレッド150(以下「PR150」ともいう)を含有し、該有機溶媒Dが、グリコール化合物D1、及び炭素数1以上3以下のアルキル基を有するグリコールエーテル化合物D2を含有する。
ここで、「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。
【0009】
本発明によれば、保存安定性に優れ、低吸水性印刷媒体への印刷においても、優れた発色性、印刷媒体上へのインクドットの濡れ拡がり性、耐擦過性が高度にバランスした印刷物を得ることができる。その理由は定かではないが、以下のように考えられる。
キナクリドン顔料であるPV19は、キナクリドン顔料の中でも代表的なPR122等と比較して顔料表面の親水性が高いという特徴がある。またキナクリドン系顔料は、一般的にアゾ系顔料と比較して水中での顔料の凝集性が高く安定化が難しいことが知られており、キナクリドン顔料とアゾ顔料を併用して用いる場合にはこの両者を同程度に安定化させることが課題である。本発明においては、PV19とPR150を特に選択して組み合わせることにより、疎水的なグリコールエーテル化合物、バインダー成分としての顔料を含有しないポリマー粒子、ワックスを含む水系インク中において、驚くべきことに、特異的に保存安定性が向上する。これは、キナクリドン顔料の中でも比較的に表面が親水的なPV19の表面を架橋ポリマーにより安定化することで、架橋ポリマーにより表面が安定化されたPR150と近い程度に、水中での顔料表面の安定化を達成することができ、異種顔料間やバインダー成分とのヘテロ凝集を効果的に抑制することができるからであると考えられる。
またグリコール化合物D1と炭素数1以上3以下のアルキル基を有するグリコールエーテル化合物D2を併用することで、水系インクの安定性を悪化させることなく、低吸水性印刷媒体等と水系インクとの親和性を大きく向上させることができるため、発色性、インクドットの濡れ拡がり性、耐擦過性も向上すると考えられる。
【0010】
<顔料を含有する架橋ポリマー粒子A>
本発明における顔料を含有する架橋ポリマー粒子Aの形態としては、架橋ポリマーが顔料を包含する形態、架橋ポリマーと顔料からなる粒子の表面に顔料の一部が露出している形態、架橋ポリマーが顔料の一部に吸着している形態、及びこれらの混合形態が挙げられる。これらの中では、水系インクの保存安定性、発色性、インクドットの濡れ拡がり性、耐擦過性を向上させる観点から、架橋ポリマーが顔料を包含する形態が好ましい。
【0011】
〔顔料〕
本発明は、キナクリドン顔料の発色性の向上を課題の1つとするため、顔料は、少なくともキナクリドン顔料であるPV19と、アゾ顔料の1種であるPR150を含有する。このため、顔料を含有する架橋ポリマー粒子Aは、PV19を含有する架橋ポリマー粒子と、PR150を含有する架橋ポリマー粒子とを含むことが好ましい。
ここで、PV19は、5,12-ジヒドロキノ[2,3-b]アクリジン-7,14-ジオンであり、PR150は、3-ヒドロキシ-4-[2-メトキシ-5-(フェニルカルバモイル)フェニルアゾ]-2-ナフタレンカルボアミドである。
本発明においては、本発明の課題・効果を損なわない範囲で、PV19及びPR150以外の他の顔料を含有することができる。
他の顔料としては、有機顔料が好ましく、PV19及びPR150以外の、アゾレーキ顔料、不溶性モノアゾ顔料、不溶性ジスアゾ顔料、キレートアゾ顔料等のアゾ顔料類;フタロシアニン顔料、ペリレン顔料、ペリノン顔料、アントラキノン顔料、キナクリドン顔料、ジオキサジン顔料、チオインジゴ顔料、イソインドリノン顔料、キノフタロン顔料、ジケトピロロピロール顔料、ベンツイミダゾロン顔料、スレン顔料等の多環式顔料類等が挙げられる。
色相としては、マゼンタ、レッド、オレンジ等の有彩色の有機顔料が好ましい。
【0012】
顔料は、水系インクの保存安定性、発色性、インクドットの濡れ拡がり性、耐擦過性を向上させる観点から、カルボキシ基を有するポリマー(以下、「ポリマー(a)」ともいう)が顔料を含有する形態のポリマー粒子を、エポキシ化合物等の架橋剤で架橋して得られる顔料を含有する架橋ポリマー粒子の形態で水系インク中に分散される。
なお、ポリマー(a)は水溶性でも水不溶性でもよいが、架橋処理により水不溶性ポリマーとなる。ここで、「水不溶性」とは、ポリマーを水と混合した場合に、(i)不溶分が目視で確認できること、(ii)不溶分が微小で目視で確認できない場合でもレーザー光や通常光による観察でチンダル現象が認められること、又は(iii)実施例に記載のレーザー粒子解析システムによる測定で平均粒径が観測されることをいう。
【0013】
〔ポリマー(a)〕
ポリマー(a)は、(a-1)カルボキシ基含有ビニルモノマー(以下、「(a-1)成分」ともいう)由来の構成単位と、(a-2)疎水性ビニルモノマー(以下、「(a-2)成分」ともいう)由来の構成単位とを有することが好ましい。ポリマー(a)は、更に(a-3)ノニオン性モノマー由来の構成単位、更にはマクロモノマー由来の構成単位を含有していてもよい。
【0014】
〔(a-1)カルボキシ基含有ビニルモノマー〕
(a-1)カルボキシ基含有ビニルモノマーは、本発明の水系インクにおいて、顔料の分散安定性を発現させる源として、ポリマー(a)のモノマー成分として用いられる。
(a-1)成分としては、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、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種以上が好ましい。
【0015】
〔(a-2)疎水性ビニルモノマー〕
(a-2)疎水性ビニルモノマーは、顔料の分散安定性を向上させる観点から、ポリマー(a)のモノマー成分として用いられる。
ここで「疎水性」とは、モノマーを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未満であることをいう。
(a-2)成分としては、炭素数1以上22以下のアルキル基又は炭素数6以上22以下のアリール基を有するアルキル(メタ)アクリレート又は芳香族基含有モノマーが好ましく挙げられる。
【0016】
アルキル(メタ)アクリレートとしては、好ましくは炭素数1以上18以下、より好ましくは炭素数1以上10以下のアルキル基を有するものが好ましい。例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、アミル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレート、デシル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
なお、「(メタ)アクリレート」とは、アクリレート及びメタクリレートから選ばれる1種以上を意味する。以下における「(メタ)」も同義である。
【0017】
芳香族基含有モノマーとしては、ヘテロ原子を含む置換基を有していてもよい、炭素数6以上22以下の芳香族基を有するビニルモノマーが好ましく、スチレン系モノマー、芳香族基含有(メタ)アクリレートがより好ましい。
スチレン系モノマーとしては、スチレン、α-メチルスチレン、ビニルトルエン、ビニルピリジン、及びジビニルベンゼン等から選ばれる1種以上が好ましく、スチレン及びα-メチルスチレンから選ばれる1種以上がより好ましい。
また、芳香族基含有(メタ)アクリレートとしては、フェニル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、及びフェノキシエチル(メタ)アクリレート等から選ばれる1種以上が好ましく、ベンジル(メタ)アクリレートがより好ましい。
【0018】
〔(a-3)ノニオン性モノマー〕
(a-3)ノニオン性モノマーは、顔料の分散安定性を調整する観点から、ポリマー(a)のモノマー成分として用いることができる。
(a-3)ノニオン性モノマーとしては、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)アクリレート等が挙げられる。
(a-3)成分の市販品例としては、新中村化学工業株式会社のNKエステルMシリーズ、日油株式会社のブレンマーPE、PME、PP、APシリーズや、50PEP-300、50POEP-800B、43PAPE-600B等が挙げられる。
【0019】
以上の観点から、ポリマー(a)は、(a-1)成分がアクリル酸及びメタクリル酸から選ばれる1種以上であり、(a-2)成分がスチレン及びα-メチルスチレンから選ばれる1種以上であることが好ましく、スチレン-(メタ)アクリル酸共重合体であることがより好ましい。
【0020】
〔ポリマー(a)中における各構成単位の含有量〕
ポリマー(a)製造時における、モノマー混合物中における各成分の含有量(未中和量としての含有量。以下同じ)又はポリマー(a)中における各成分に由来する構成単位の含有量は、水系インクの保存安定性、発色性、インクドットの濡れ拡がり性、耐擦過性を向上させる観点から、次のとおりである。
(a-1)成分の含有量は、好ましくは15質量%以上、より好ましくは20質量%以上、更に好ましくは25質量%以上であり、そして、好ましくは70質量%以下、より好ましくは60質量%以下、更に好ましくは50質量%以下である。
(a-2)成分の含有量は、好ましくは30質量%以上、より好ましくは40質量%以上、更に好ましくは50質量%以上であり、そして、好ましくは85質量%以下、より好ましくは80質量%以下、更に好ましくは75質量%以下である。
【0021】
(a-3)成分を含有する場合、(a-3)成分の含有量は、好ましくは30質量%以下、より好ましくは20質量%以下、更に好ましくは10質量%以下、より更に好ましくは5質量%以下である。
[(a-1)成分/(a-2)成分]の質量比は、好ましくは0.2以上、より好ましくは0.3以上、更に好ましくは0.35以上、より更に好ましくは0.38以上であり、そして、好ましくは2以下、より好ましくは1.5以下、更に好ましくは1以下、より更に好ましくは0.8以下である。
【0022】
〔ポリマー(a)の製造〕
ポリマー(a)は、前記(a-1)と(a-2)成分、及び必要に応じて更に(a-3)成分を含むモノマー混合物を塊状重合法、溶液重合法、懸濁重合法、乳化重合法等の公知の重合法により共重合させることによって製造される。これらの重合法の中では、溶液重合法が好ましい。
【0023】
ポリマー(a)の酸価はカルボキシ基に由来するが、水系インクの保存安定性等を向上させる観点から、その酸価は、180mgKOH/g以上であり、好ましくは200mgKOH/g以上、より好ましくは220mgKOH/g以上であり、そして、320mgKOH/g以下であり、好ましくは300mgKOH/g以下、より好ましくは280mgKOH/g以下である。
ポリマー(a)の酸価は、実施例に記載の方法により測定することができる。また、構成するモノマーの質量比から算出することもできる。
ポリマー(a)の数平均分子量は、水系インクの保存安定性等を向上させる観点から、好ましくは4,000以上、より好ましくは6,000以上、更に好ましくは8,000以上であり、そして、好ましくは80,000以下、より好ましくは50,000以下、更に好ましくは30,000以下である。
なお、前記数平均分子量は、実施例に記載の方法により測定される。
【0024】
〔中和〕
ポリマー(a)のカルボキシ基の少なくとも一部は、アルカリ金属化合物等によって中和されていることが好ましい。
アルカリ金属化合物としては、例えば、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化セシウム等のアルカリ金属水酸化物、炭酸二ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸二カリウム等の炭酸のアルカリ金属塩、ホウ酸ナトリウム等のホウ酸のアルカリ金属塩等から選ばれる1種以上が挙げられる。
これらの中では、アルカリ金属水酸化物が好ましく、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムがより好ましく、水酸化ナトリウムが更に好ましい。
【0025】
ポリマー(a)の中和度は、エポキシ化合物と反応させる前の分散安定性を確保する観点から、好ましくは15モル%以上、より好ましくは20モル%以上、更に好ましくは30モル%以上であり、そして、好ましくは150モル%以下、より好ましくは100モル%以下、更に好ましくは80モル%以下である。
ここで中和度(モル%)は、下記式により算出される。
中和度(モル%)=〔アルカリ金属化合物のモル数/ポリマー(a)のカルボキシ基のモル数〕×100
本発明においては、ポリマー(a)のカルボキシ基のモル数よりもアルカリ金属化合物を過剰に用いた場合は、中和度が100モル%を超える値となることもあり得る。
【0026】
〔ポリマー(a)の架橋〕
ポリマー(a)は、エポキシ化合物等の架橋剤を用いて架橋処理され架橋構造を形成する。この架橋処理により、二次元構造であるポリマー(a)が三次元構造となり、ポリマーが顔料表面に強固に吸着又は固定化され、水系インク中での顔料の凝集が抑制され、更にポリマーの膨潤も抑制されるため、保存安定性、発色性、インクドットの濡れ拡がり性、耐擦過性が向上すると考えられる。
エポキシ化合物は、水溶性でも水不溶性でもよいが、水を主体とする媒体中でより効率的にポリマー(a)のカルボキシ基と架橋反応させる観点から、その水溶率は、好ましくは50質量%以下、より好ましくは40質量%以下、更に好ましくは35質量%以下である。ここで、水溶率(質量%)とは、室温25℃にて水90質量部にエポキシ化合物10質量部を溶解したときの溶解率(質量%)をいう。
【0027】
エポキシ化合物は、好ましくは多官能エポキシ化合物であり、より好ましくは分子中にエポキシ基を2以上有する化合物、更に好ましくはグリシジルエーテル基を2以上有する化合物、より更に好ましくは炭素数3以上8以下の炭化水素基を有する多価アルコールのポリグリシジルエーテル化合物である。
エポキシ化合物のエポキシ当量は、上記と同様の観点から、好ましくは90以上、より好ましくは100以上、更に好ましくは110以上であり、そして、好ましくは300以下、より好ましくは200以下、更に好ましくは170以下である。
【0028】
エポキシ化合物の具体例としては、シクロヘキサンジメタノールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、1,6-ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、ジエチレングリコールジグリシジルエーテル、グリセロールポリグリシジルエーテル、ポリグリセロールポリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル、ソルビトールポリグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールポリグリシジルエーテル、レゾルシノールジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、水添ビスフェノールA型ジグリシジルエーテル等のポリグリシジルエーテル等から選ばれる1種以上が挙げられる。
これらの中では、シクロヘキサンジメタノールジグリシジルエーテル、1,6-ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、ジエチレングリコールジグリシジルエーテル、トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル、及びペンタエリスリトールポリグリシジルエーテルから選ばれる1種以上が好ましい。
【0029】
(顔料を含有する架橋ポリマー粒子Aの製造)
顔料を含有する架橋ポリマー粒子Aは、下記工程1~3を含む方法により効率的に製造することができる。
工程1:ポリマー(a)のカルボキシ基の少なくとも一部をアルカリ金属化合物で中和して、該ポリマー(a)の水分散液を得る工程
工程2:工程1で得られたポリマー(a)の水分散液と顔料とを分散処理して、顔料がポリマー(a)で分散された顔料を含有するポリマー粒子の顔料水分散液を得る工程
工程3:工程2で得られた顔料水分散液にエポキシ化合物を添加し、架橋処理して、顔料を含有する架橋ポリマー粒子Aの顔料水分散体を得る工程
【0030】
工程1における中和は、pHが7以上11以下になるように行うことが好ましい。中和に用いるアルカリ金属化合物及びポリマー(a)の中和度は、前記のとおりである。
工程2における分散処理は、剪断応力による本分散だけで顔料粒子を所望の粒径となるまで微粒化することもできるが、均一な顔料水分散体を得る観点から、顔料混合物を予備分散した後、更に本分散することが好ましい。予備分散に用いる分散機としては、アンカー翼、ディスパー翼等の一般に用いられている混合撹拌装置を用いることができる。
本分散に用いる分散機としては、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。これらの中でも、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分散処理を行う場合、処理圧力やパス回数の制御により、顔料水分散液中の顔料粒子の平均粒径を調整することができる。
処理圧力は、生産性及び経済性の観点から、好ましくは60MPa以上300MPa以下であり、パス回数は、好ましくは3以上30以下である。
【0031】
工程3では、顔料水分散液中で、顔料を分散させているポリマー(a)がエポキシ化合物によって架橋されて架橋ポリマーが形成され、顔料を含有する架橋ポリマーの粒子Aが水系媒体に分散された形態の顔料水分散体を得ることができる。
好ましいエポキシ化合物は前述のとおりである。
架橋処理の温度は、架橋反応の完結と経済性の観点から、好ましくは50℃以上、より好ましは70℃以上であり、そして、好ましくは95℃以下、より好ましくは92℃以下である。また、架橋処理の時間は、上記と同様の観点から、好ましくは0.5時間以上、より好ましくは1時間以上であり、そして、好ましくは10時間以下、より好ましくは6時間以下である。
【0032】
顔料を含有する架橋ポリマー粒子Aを構成するポリマーの酸価は、好ましくは80mgKOH/g以上、より好ましは88mgKOH/g以上、更に好ましは92mgKOH/g以上であり、そして、好ましくは220mgKOH/g以下、より好ましくは210mgKOH/g以下、更に好ましくは195mgKOH/g以下である。
【0033】
得られる顔料水分散体の不揮発成分濃度(固形分濃度)は、水系インクの調製を容易にする観点から、好ましくは10質量%以上、より好ましくは15質量%以上であり、そして、好ましくは30質量%以下、より好ましくは25質量%以下である。
なお、顔料水分散体の固形分濃度は、実施例に記載の方法により測定される。
【0034】
得られる顔料水分散体の固形分中の顔料の含有量は、画像濃度を向上させる観点から、好ましくは50質量%以上、より好ましくは60質量%以上、更に好ましくは65質量%以上であり、そして、好ましくは90質量%以下、より好ましくは85質量%以下、更に好ましくは80質量%以下である。
また、得られる顔料水分散体中の顔料の含有量は、画像濃度を向上させる観点から、好ましくは2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25質量%以下、より好ましくは20質量%以下、更に好ましくは18質量%以下である。
【0035】
ポリマー(a)の架橋率は、保存安定性、発色性、インクドットの濡れ拡がり性、耐擦過性を向上させる観点から、好ましくは20モル%以上、より好ましくは30モル%以上、更に好ましくは40モル%以上であり、そして、好ましくは80モル%以下、より好ましくは70モル%以下、更に好ましくは60モル%以下である。
ここで、架橋率(モル%)は、「(エポキシ化合物のエポキシ基のモル数/ポリマー(a)のカルボキシ基のモル数)×100」で算出される。
【0036】
顔料水分散体中の顔料を含有する架橋ポリマー粒子Aの平均粒径は、粗大粒子を低減し、保存安定性、発色性、インクドットの濡れ拡がり性、耐擦過性を向上させる観点から、好ましくは60nm以上、より好ましくは80nm以上、更に好ましくは100nm以上であり、また、好ましくは200nm以下、より好ましくは160nm以下、更に好ましくは150nm以下である。平均粒径は、実施例に記載の方法により測定される。
なお、水系インク調製後の水系インク中の顔料を含有する架橋ポリマー粒子Aの平均粒径は、顔料水分散体中の平均粒径と実質的に同じである。
【0037】
<顔料を含有しないポリマー粒子B>
本発明の水系インクは、印刷媒体への定着性、発色性、耐擦過性を高レベルで両立させる観点から、顔料を含有しないポリマー粒子B(以下、「ポリマー粒子B」ともいう)を含有する。
ポリマー粒子Bを構成するポリマー(以下、「ポリマー(b)」ともいう)としては、(メタ)アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ブタジエン系樹脂、塩化ビニル系樹脂等が挙げられる。これらの中では、インクの隠蔽性、耐ブロッキング性を向上させる観点から、(メタ)アクリル系樹脂が好ましく、スチレン-(メタ)アクリル系樹脂がより好ましい。
ポリマー粒子Bは、それが水中に分散した水分散体として用いることが好ましい。ポリマー(b)は、適宜合成したものを使用してもよいし、市販品を使用してもよい。
また、ポリマー(b)は、エポキシ化合物等の架橋剤で架橋された架橋構造を有することが好ましい。
【0038】
〔ポリマー(b)〕
ポリマー(b)としての(メタ)アクリル系樹脂は、(b-1)カルボキシ基含有ビニルモノマー由来の構成単位と、(b-2)疎水性ビニルモノマー由来の構成単位とを有することが好ましい。
(b-1)成分としては、前記(a-1)成分と同様のカルボン酸モノマーが挙げられる。それらの中でも、定着性を向上させる観点から、アクリル酸及びメタクリル酸から選ばれる1種以上が好ましい。
(b-2)成分としては、前記(a-2)成分と同様のアルキル(メタ)アクリレート、芳香族基含有モノマーが好ましく挙げられる。それらの中でも、スチレン系モノマーが好ましく、スチレン及びα-メチルスチレンから選ばれる1種以上が好ましい。
上記(b-1)及び(b-2)成分は、それぞれ、各成分に含まれるモノマー成分を単独で又は2種以上を混合して用いることができる。
【0039】
〔ポリマー(b)中における各構成単位の含有量〕
ポリマー(b)中における(b-1)及び(b-2)成分に由来する構成単位の含有量は、印刷媒体への定着性を向上させる観点から、次のとおりである。
(b-1)成分の含有量は、好ましくは15質量%以上、より好ましくは20質量%以上、更に好ましくは25質量%以上であり、そして、好ましくは70質量%以下、より好ましくは60質量%以下、更に好ましくは50質量%以下である。
(b-2)成分の含有量は、好ましくは30質量%以上、より好ましくは40質量%以上、更に好ましくは50質量%以上であり、そして、好ましくは85質量%以下、より好ましくは80質量%以下、更に好ましくは75質量%以下である。
【0040】
ポリマー(b)は、(b-1)成分、(b-2)成分等を含むモノマー混合物を公知の溶液重合法等により共重合させることにより製造できる。
ポリマー(b)の製造方法、中和方法、架橋処理の方法は、前述したポリマー(a)の製造方法、中和方法、架橋処理方法と同じであるので、その記載を省略する。
【0041】
ポリマー(b)の酸価は、定着性を向上させる観点から、180mgKOH/g以上であり、好ましくは200mgKOH/g以上、より好ましくは220mgKOH/g以上であり、そして、320mgKOH/g以下であり、好ましくは300mgKOH/g以下、より好ましくは280mgKOH/g以下である。
ポリマーbの数平均分子量は、好ましくは4,000以上、より好ましくは6,000以上、更に好ましくは8,000以上であり、そして、好ましくは80,000以下、より好ましくは50,000以下、更に好ましくは30,000以下である。
ポリマー(b)の酸価と数平均分子量の測定は、ポリマー(a)の場合と同様にして行うことができる。
【0042】
水系インク中のポリマー粒子Bの平均粒径は、定着性を向上させる観点から、好ましくは60nm以上、より好ましくは80nm以上、更に好ましくは100nm以上であり、また、好ましくは200nm以下、より好ましくは160nm以下、更に好ましくは150nm以下である。
なお、ポリマー粒子Bの平均粒径は、実施例に記載の方法により測定される。
【0043】
ポリマー(a)とポリマー(b)は、同一でも異なっていてもよい。すなわち、ポリマー(a)及び(b)は、異なる組成(構造)であってもよく、また、組成(構造)も含めて同一のポリマーであって、顔料の有無だけが異なるものであってもよい。
ポリマー(a)及びポリマー(b)は市販品を使用することもできる。
使用しうるポリマー(a)及び(b)の分散体の市販品例としては、DSM Neo Resins社製のNeocryl A1127(アニオン性自己架橋水系アクリル系樹脂)、BASF社製のジョンクリル390等(アクリル系樹脂)、ジョンクリルPDX-7775等(スチレン-アクリル系樹脂)、日信化学工業株式会社製のビニブラン700等(塩化ビニル-アクリル系樹脂)等が挙げられる。
【0044】
<ワックスC>
本発明に用いられるワックスCは、インクの保存安定性、耐擦過性を向上させる観点から、融点が好ましくは110℃以上、より好ましくは115℃以、更に好ましくは120℃以上であり、そして、好ましくは150℃以下、より好ましくは145℃以下、更に好ましくは140℃以下であるものが好ましい。
ワックスCとしては、オレフィン系モノマーを主成分とするポリオレフィン系ワックス、炭素数20~30の鎖式飽和炭化水素の混合物からなる石油系パラフィンワックス、サゾールワックス等の合成ワックスが挙げられる。
これらの中では、ポリオレフィン系ワックス及びパラフィンワックスから選ばれる1種以上が好ましく、ポリオレフィン系ワックスがより好ましい。
【0045】
ポリオレフィン系ワックスに用いられるオレフィン系モノマーとしては、鎖状オレフィン、環状オレフィン等が挙げられるが、炭素数2~6の鎖状オレフィンを主成分とするものが好ましく、エチレンを主成分とするポリオレフィン系ワックス(ポリエチレンワックス)がより好ましい。ここで「エチレンを主成分とする」とは、ワックスを構成する成分全体に対して、エチレンの含有量が、好ましくは50質量%以上、より好ましくは65質量%以上、更に好ましくは80質量%以上であることをいう。
酸化ポリオレフィン系ワックスは、高分子量のポリオレフィン系ポリマーを、熱分解等により、所望の分子量に調整しながら、分子内に酸素原子等を導入することにより得ることができるものであり、ポリオレフィン系ワックスとして用いることができる。
ワックス全量中のポリオレフィン系ワックスの含有量は、好ましくは70質量%以上、より好ましくは80質量%以上、更に好ましくは90質量%以上、より更に好ましくは100質量%である。
【0046】
ワックスCはエマルションとして用いることが好ましい。ワックスエマルションの製造方法に特に制限はなく、例えば、ポリオレフィン系ワックスと、必要に応じて用いられるその他のワックスと、公知の界面活性剤を混合して乳化する方法が挙げられる。界面活性剤としては、非イオン界面活性剤、アニオン界面活性剤等を用いることができる。
非イオン界面活性剤としては、高級アルコールのエチレンオキシド付加物、アルキル化したフェノールのエチレンオキシド付加物等が挙げられる。アニオン界面活性剤としては、高級アルコ-ルのエチレンオキシド付加物をベースとした硫酸エステル塩やリン酸エステル塩、アルキル化したベンゼンスルホン酸塩等が挙げられる。
これらの中では、インクの保存安定性を向上させる観点から、ワックスをアニオン界面活性剤で乳化したアニオン性のワックスエマルションがより好ましい。
【0047】
ワックスCのインク中での平均粒径は、ワックスCの分散安定性、インクの保存安定性、耐擦過性を向上させる観点から、好ましくは500nm以下、より好ましくは300nm以下、更に好ましくは100nm以下であり、そして、好ましくは10nm以上、好ましくは30nm以上である。
ワックスCの平均粒径は、動的光散乱法により測定することができ、例えば、実施例記載の方法により、日機装株式会社製マイクロトラック粒度分析計UPAを用いて測定することができる。
ワックスエマルションの市販品の好適例としては、BYK社製のAQUACER507、同513、同515、同526、同531、同533、同537、同539、同552、同1547、中京油脂株式会社製のセロゾール428、同H620、同686、同524、同トラソルCN、ポリロンL-787、同L-788、三井化学株式会社製のケミパールW900、同W4005等のポリエチレンワックスエマルションが挙げられる。
【0048】
<有機溶媒D>
本発明に用いられる有機溶媒Dは、水系インクの保存安定性、発色性、インクドットの濡れ拡がり性、耐擦過性を向上させる観点から、グリコール化合物D1、及び炭素数1以上3以下のアルキル基を有するグリコールエーテル化合物D2を含有する。
前記グリコール化合物D1及びグリコールエーテル化合物D2は、25℃で液体であっても固体であってもよいが、該有機溶媒を25℃の水100mLに溶解させたときに、その溶解量は10mL以上である水溶性有機溶媒であることが好ましい。
有機溶媒Dの沸点は、好ましくは100℃以上であり、より好ましくは130℃以上、更に好ましくは150℃以上、より更に好ましくは170℃以上であり、そして、250℃以下であり、好ましくは245℃以下、より好ましく240℃以下、更に好ましく235℃以下である。
【0049】
前記グリコール化合物D1の好適例としては、プロピレングリコール、1,3-プロパンジオール、1,2-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、ジプロピレングリコール等から選ばれる1種以上が挙げられる。これらの中では、プロピレングリコール及び1,2-ブタンジオールから選ばれる1種以上がより好ましい。
【0050】
前記グリコールエーテル化合物D2の好適例としては、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イソプロピルエーテル、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イソプロピルエーテル、テトラエチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル等から選ばれる1種以上が挙げられる。
これらの中では、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イソプロピルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、及びジプロピレングリコールモノメチルエーテルから選ばれる1種以上がより好ましく、ジエチレングリコールモノイソプロピルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、及びジプロピレングリコールモノメチルエーテルから選ばれる1種以上が更に好ましい。
有機溶媒Dは、本発明の効果を阻害しない範囲内で、更に上記以外の有機溶媒を含有することができる。
【0051】
本発明の水系インクは、必要に応じて、更に界面活性剤を含有することができる。
界面活性剤としては、ノニオン性界面活性剤、シリコーン系活性剤、フッ素系活性剤等が挙げられるが、ノニオン性界面活性剤がより好ましい。
ノニオン性界面活性剤としては、例えば、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル型界面活性剤、アセチレングリコール系界面活性剤、多価アルコール型界面活性剤、脂肪酸アルカノールアミド等が挙げられる。
ノニオン性界面活性剤の市販品例としては、日信化学工業株式会社及びAir Products & Chemicals社製のサーフィノールシリーズ、川研ファインケミカル株式会社製のアセチレノールシリーズ、花王株式会社製のエマルゲン120等が挙げられる。
上記の界面活性剤は、1種単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
【0052】
(本発明の水系インク中の各成分の含有量)
本発明の水系インク中の各成分の含有量は、保存安定性、発色性、インクドットの濡れ拡がり性、耐擦過性を向上させる観点から、以下のとおりである。
(顔料の含有量)
水系インク中のPV19の含有量は、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2.5質量%以上であり、そして、好ましくは12質量%以下、より好ましくは10質量%以下、更に好ましく8質量%以下である。
水系インク中のPR150の含有量は、好ましくは0.1質量%以上、より好ましくは0.2質量%以上、更に好ましくは0.25質量%以上であり、そして、好ましくは1.2質量%以下、より好ましくは1.0質量%以下、更に好ましく0.8質量%以下である。
PV19に対するPR150の質量比(PR150/PV19)は、好ましくは0.05以上、より好ましくは0.07以上、更に好ましくは0.09以上、より更に好ましくは0.1以上であり、そして、好ましくは1.2以下、より好ましくは1.1以下、更に好ましくは1.0以下である。
【0053】
水系インク中のPV19を含有する架橋ポリマー粒子の含有量は、好ましくは2質量%以上、より好ましくは3質量%以上、更に好ましくは4質量%以上であり、そして、好ましくは20質量%以下、より好ましくは15質量%以下、更に好ましくは10質量%以下である。
PV19を含有する架橋ポリマー粒子中のPV19に対するポリマーの質量比〔ポリマー/PV19〕は、好ましくは0.1以上、より好ましくは0.2以上、更に好ましくは0.3以上であり、そして、好ましくは2以下、より好ましくは1以下、更に好ましくは0.8以下である。
【0054】
水系インク中のPR150を含有する架橋ポリマー粒子の含有量は、好ましくは0.1質量%以上、より好ましくは0.2質量%以上、更に好ましくは0.3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8質量%以下である。
PR150を含有する架橋ポリマー粒子中のPR150に対するポリマーの質量比〔ポリマー/PR150〕は、好ましくは0.1以上、より好ましくは0.2以上、更に好ましくは0.3以上であり、そして、好ましくは2以下、より好ましくは1以下、更に好ましくは0.8以下である。
【0055】
水系インク中の顔料を含有しないポリマー粒子Bの含有量は、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12質量%以下、更に好ましくは10質量%以下である。
(ワックスCの含有量)
水系インク中のワックスCの含有量は、好ましくは0.1質量%以上、より好ましくは0.2質量%以上、更に好ましくは0.3質量%以上であり、そして、好ましくは1.2質量%以下、より好ましくは1.0質量%以下、更に好ましく0.8質量%以下である。
【0056】
(有機溶媒Dの含有量)
水系インク中の有機溶媒D1の含有量は、好ましくは4質量%以上、より好ましくは6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30質量%以下、より好ましくは20質量%以下、更に好ましく15質量%以下である。
水系インク中の有機溶媒D2の含有量は、好ましくは5質量%以上、より好ましくは10質量%以上、更に好ましくは12質量%以上であり、そして、好ましくは35質量%以下、より好ましくは25質量%以下、更に好ましく20質量%以下である。
水系インク中の有機溶媒D1に対する有機溶媒D2の質量比〔D2/D1〕は、好ましくは0.5以上、より好ましくは0.8以上、更に好ましくは1.0以上であり、そして、好ましくは3以下、より好ましくは2.5以下、更に好ましくは2以下である。
【0057】
水系インク中の界面活性剤の含有量は、0.1質量%以上であり、好ましくは0.2質量%以上、より好ましくは0.5質量%以上であり、そして、3質量%以下であり、好ましくは2.5質量%以下、より好ましくは2質量%以下である。
水系インク中の水の含有量は、好ましくは50質量%を超え、より好ましくは55質量%以上、更に好ましくは57質量%以上であり、そして、好ましくは80質量%以下、より好ましくは75質量%以下、更に好ましくは70質量%以下である。
本発明の水系インクは、その用途に応じて、任意成分として、防腐剤、pH調整剤、粘度調整剤、消泡剤、防錆剤等の各種添加剤を含有することができる。その場合、水の含有量の一部を各種添加剤等の成分に置き換えて含有することができる。
【0058】
(本発明の水系インクの物性)
水系インクの32℃の粘度は、保存安定性、吐出性、印刷媒体面でのドットの広がり等を向上させる観点から、好ましくは2mPa・s以上、より好ましくは3mPa・s以上、更に好ましくは5mPa・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9mPa・s以下、更に好ましくは7mPa・s以下である。
水系インクのpHは、保存安定性等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7.2以上、更に好ましくは7.5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以下、より好ましくは10以下、更に好ましくは9.5以下である。水系インクのpHは、常法により測定できる。
【0059】
[インクジェット印刷方法]
本発明のインクジェット印刷方法は、本発明の水系インクを用いて、低吸水性印刷媒体に印刷する方法である。
ここで、印刷媒体における「低吸水性」とは、低吸液性及び非吸液性を含む概念であり、印刷基材と純水との接触時間100m秒における該印刷基材の吸水量が、0g/m2以上10g/m2以下であることを意味する。
【0060】
低吸水性印刷媒体としては、低吸水性のコート紙、アート紙及び樹脂フィルムが挙げられる。
コート紙としては、汎用光沢紙、多色フォームグロス紙等が挙げられる。
樹脂フィルムとしては、透明合成樹脂フィルムが挙げられ、例えば、ポリエステルフィルム、塩化ビニルフィルム、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が挙げられる。これらのフィルムは、二軸延伸フィルム、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、ポリエステルフィルム、延伸ポリプロピレンフィルムが好ましく、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、コロナ放電処理された二軸延伸ポリプロピレン(OPP)フィルム等がより好ましい。
【0061】
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印刷ヘッドも用いることができるが、高速印刷を可能とする観点から、ラインヘッド方式が好ましい。ラインヘッド方式は、ヘッドを固定して、印刷媒体を搬送方向に移動させ、この移動に連動してヘッドのノズル開口からインク液滴を吐出させ、印刷媒体に付着させる方式であり、画像等をワンパス方式で印刷することができる。
インク液滴の吐出方式としては、ピエゾ式、サーマル式、静電式があるが、ピエゾ方式が好ましい。ピエゾ方式では、多数のノズルが、各々圧力室に連通しており、この圧力室の壁面をピエゾ素子で振動させることにより、ノズルからインク液滴を吐出させる。
【実施例】
【0062】
以下の調製例、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。各物性の測定は、以下の方法により行った。
【0063】
(1)ポリマーの数平均分子量の測定
N,N-ジメチルホルムアミド(富士フイルム和光純薬株式会社製、高速液体クロマトグラフィー用)に、リン酸(富士フイルム和光純薬株式会社製、試薬特級)及びリチウムブロマイド(東京化成工業株式会社製、試薬)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、標準物質として分子量が既知の単分散ポリスチレンを用いて測定した。
【0064】
(2)顔料を含有する架橋ポリマー粒子A、ポリマー粒子Bの平均粒径の測定
レーザー粒子解析システム「ELS-8000」(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。測定条件は、温度25℃、入射光と検出器との角度90°、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)を入力した。測定濃度は5×10-3質量%(固形分濃度換算)で行い、得られたキュムラント平均粒径をポリマー粒子の平均粒径とした。
【0065】
(3)ポリマーの酸価の測定
架橋前のポリマー2g又は架橋後の顔料水分散体2gを、50gのイオン交換水で希釈し、0.1Nの水酸化ナトリウム溶液を3mL添加した。そこへ0.1Nの塩酸を徐々に滴下し、pHの変曲点を2か所測定した。2点間の0.1Nの塩酸の滴下量の差から計算される酸のモル数が、ポリマー中のカルボン酸のモル数に相当し、このモル数を酸価に換算した。
【0066】
(4)顔料水分散体等の固形分濃度の測定
30mLのポリプロピレン製容器(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更に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。
(6)水系インクの粘度の測定
E型粘度計「TV-25」(東機産業株式会社製、標準コーンロータ1°34’×R24使用、回転数50rpm)を用いて、水系インクの32℃における粘度を測定した。
(7)水系インクのpHの測定
pH電極「6337-10D」(株式会社堀場製作所製)を使用した卓上型pH計「F-71」(株式会社堀場製作所製)を用いて、水系インクの25℃におけるpHを測定した。
【0067】
(8)記録媒体と純水との接触時間100m秒における記録媒体の吸水量
自動走査吸液計(熊谷理機工業株式会社製、KM500win)を用いて、23℃、相対湿度50%の条件下にて、純水の接触時間100msにおける転移量を測定し、100m秒の吸水量とした。
【0068】
調製例1(ポリマー(a)の調製)
アクリル酸31部、スチレン69部を混合しモノマー混合液を調製した。反応容器内に、MEK10部、2-メルカプトエタノール(重合連鎖移動剤)0.2部、及び前記モノマー混合液の10%を入れて混合し、窒素ガス置換を十分に行った。
一方、滴下ロートに、モノマー混合液の残りの90%、前記重合連鎖移動剤0.13部、MEK30部及びアゾ系ラジカル重合開始剤(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)1.1部の混合液を入れ、窒素雰囲気下、反応容器内の前記モノマー混合液を攪拌しながら65℃まで昇温し、滴下ロート中の混合液を3時間かけて滴下した。滴下終了から65℃で2時間経過後、前記重合開始剤0.1部をMEK2部に溶解した溶液を加え、更に65℃で2時間、70℃で2時間熟成させた後に減圧乾燥してポリマー(a)(数平均分子量:19000、酸価:240mgKOH/g)を得た。
【0069】
製造例1(顔料水分散体1の製造)
(工程I)
調製例1で得られたポリマー(a)32部をイオン交換水202部と混合し、更に、5N水酸化ナトリウム水溶液(水酸化ナトリウム固形分16.9%)12.8部を加え、ポリマー(a)のカルボキシ基のモル数に対する水酸化ナトリウムのモル数の割合が40%になるように中和し(中和度40モル%)、温浴を用いて90℃まで加熱し、1時間撹拌を行うことでポリマーを水中に完全に分散させ、ポリマー分散液を得た。
(工程II)
工程Iで得られたポリマー分散液を室温(25℃)まで冷却した後に、その中にマゼンタ顔料(C.I.ピグメントバイオレット19、Clariant社製、商品名:Inkjet Magenta E5B02 )100部を加え、ディスパー(淺田鉄工株式会社製、商品名:ウルトラディスパー)を用いて、20℃でディスパー翼を6,000rpmで回転させる条件で3時間攪拌した。次いで、イオン交換水124部を加え、マイクロフルイダイザー(Microfluidics社製、商品名)で150MPaの圧力で15パス分散処理した。得られた分散液を500mLアングルローターに投入し、高速冷却遠心機(日立工機株式会社製、商品名:himac CR22G、設定温度20℃)を用いて3,660rpmで20分間遠心分離した後、液層部分を回収して5μmのメンブランフィルター(ザルトリウス社製、商品名:ミニザルト)で濾過して顔料水分散液を得た。このとき顔料水分散液の固形分濃度は25%であった。
(工程III)
顔料水分散液100部をねじ口付きガラス瓶に取り、イオン交換水32部を加え、水不溶性架橋剤としてトリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル(ナガセケムテックス株式会社製、商品名:デナコールEX-321LT、エポキシ当量:140、水溶率27%)1.8部を加えて密栓し、スターラーで撹拌しながら70℃で5時間加熱した。このとき、ポリマー中に含まれるカルボキシ基の総数の50%と反応できるエポキシ量の架橋剤量にて架橋処理を行った(架橋率:50%)。5時間経過後、分散液を室温(25℃)まで降温し、前記5μmのフィルターを取り付けた容量25mLの針なしシリンジ(テルモ株式会社製)で濾過して、顔料含有架橋ポリマー粒子(酸価120mgKOH/g)の顔料水分散体1(固形分濃度:20%、顔料14.2%、ポリマー5.8%、平均粒径125nm)を得た。
【0070】
製造例2~4、比較製造例1~3(顔料水分散体2~4、11~13の調製)
製造例1において、表1に示すように条件を変えた以外は、製造例1と同様にして、顔料含有架橋ポリマー粒子の顔料水分散体2~4、11~13を得た。結果を表1に示す。
なお、表1中の顔料の詳細は以下のとおりである。
・PV19:C.I.ピグメントバイオレット19、Clariant社製、商品名:Inkjet Magenta E5B02
・PR150:C.I.ピグメントレッド150、トーヨーカラー株式会社製、商品名:LIONOGEN RED LX10231
・PR122:C.I.ピグメントレッド122、大日精化株式会社製、商品名:Chromofine Red 6111T
【0071】
【0072】
製造例6(ポリマー粒子Bの水分散体の調製)
調製例1で得られたポリマーA 15.3部をイオン交換水63.5部と混合し、更に、5N水酸化ナトリウム水溶液(固形分:16.9%)6.2部を加え、ポリマーのカルボキシ基のモル数に対する水酸化ナトリウムのモル数の割合が40%になるように中和し(中和度:40モル%)、温浴を用いて90℃まで加熱し、1時間撹拌してポリマーを水中に完全に分散させ、ポリマー分散液を得た。
このポリマー分散液を室温まで冷却した後、その中に架橋剤としてトリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル(デナコールEX-321LT,ナガセケムテックス株式会社製、エポキシ当量:140)4.6部を加えて密栓し、スターラーで撹拌しながら90℃で1.5時間加熱した。このとき、ポリマー中に含まれるカルボキシ基の総数の50%と反応できるエポキシ量の架橋剤量にて架橋処理を行った(架橋率50%)。その後、ポリマー分散液を室温(25℃)まで降温し、5μmのメンブランフィルター(商品名:ミニザルト)を取り付けた容量25mLの針なしシリンジ(テルモ株式会社製)で濾過して、架橋したポリマー粒子Bの水分散体(固形分濃度:20%)を得た。
【0073】
実施例1
製造例1で得られた顔料水分散体1(PV19、固形分濃度:20%)33.3部(顔料4.7%、ポリマー1.9%)、製造例4で得られた顔料水分散体4(PR150、固形分濃度:20%)3.7部(顔料0.5%、ポリマー0.2%)、製造例6で得られたポリマー粒子Bの水分散体(固形分濃度:20%)22.5部、ポリエチレンワックスエマルション(製品名:AQUACER507、BYK社製、酸化高密度ポリエチレンワックスのアニオン性エマルション、融点130℃、平均粒子径50nm、pH9.7、固形分濃度:30%)1.7部、プロピレングリコール10.0部、ジエチレングリコールモノイソプロピルエーテル(iPDG、日本乳化剤株式会社製)16.0部、サーフィノール104PG-50(日信化学工業株式会社製、アセチレングリコール有効分50%)2.0部、エマルゲン120(花王株式会社製、ラウリルアルコールのエチレンオキシド付加物)0.5部、1N水酸化ナトリウム水溶液をインクpHが9.0となるように適量配合し、さらに合計量が100部となるようイオン交換水を添加して、水系インク1を得た。
【0074】
実施例2~9及び比較例1~8
実施例1と同様にして、表2に示す配合により、実施例の水系インク2~9、及び比較例の水系インク11~18を得た。
【0075】
表2中の各表記は以下のとおりであり、含有量の数値は有効分量(固形分量)である。
〔グリコールエーテル化合物D2〕
iPDG:ジエチレングリコールモノイソプロピルエーテル
MFDG:ジプロピレングリコールモノメチルエーテル
MFG :プロピレングリコールモノメチルエーテル
〔その他のグリコールエーテル化合物〕
BDG :ジエチレングリコールモノブチルエーテル
【0076】
得られた水系インク1~9、及び11~18を用いて、以下の方法で、インクの保存安定性、発色性、耐擦過性の評価を行った。結果を表2に示す。
【0077】
<保存安定性の評価>
調製したインクを密閉容器内で、70℃恒温室下で保存試験を行った。1週間後にそれぞれ取り出し、粘度(E型粘度計)を測定し、下記式により粘度変化率を算出(小数点以下は切り捨て)した。得られた粘度変化率について、±10%以内であれば実用上使用でき、±5%以内であれば特に優れている。
粘度変化率(%)=100-[(保存後の粘度)/(保存前の粘度)]×100
【0078】
<印刷物の調製>
温度25±1℃、相対湿度30±5%の環境で、インクジェット記録ヘッド(京セラ株式会社製、「KJ4B-HD06MHG-STDV」、ピエゾ式ラインヘッド)を装備した印刷評価装置(株式会社トライテック製)に実施例及び比較例で得られた水系インクを充填した。ヘッド電圧26V、駆動周波数10kHz、ヘッド温度32℃、吐出液滴量12pl、解像度600×600dpi、吐出前フラッシング回数200発、負圧-4.0kPaを設定した。低吸水性印刷媒体としてコート紙「OKトップコート+」(王子製紙株式会社製、商品名、吸水量4.9g/m2)、を用いて、該印刷媒体の長手方向と搬送方向が同じになる向きに、減圧で搬送台に固定した。前記印刷評価装置に印刷命令を転送し、Duty30%の2cm四方(ドット径計測用画像部)とDuty100%の2cm四方のベタ画像(ガマット測定、耐擦過性評価用画像部)とを有する印刷パターンをワンパス方式で印刷し、前記低吸水性印刷媒体を用いた印刷物を得た。
【0079】
<発色性の評価>
印刷物のベタ画像部を光学濃度計「SpectroEye」(エックスライト社製)を用いて測定モード(D65光源、観察視野2°、白色基準Abs、フィルターなし)にてCIELAB色空間による座標軸、L*、a*、b*の測定を行った。
マゼンタインクの発色性としては、a*は73以上が好ましく、74以上がより好ましく、75以上が更に好ましく、また、b*は3以下が好ましく、-10以上2以下がより好ましく、-8以上1以下が更に好ましい。a*及びb*が上記の範囲にあれば発色性に優れていると言える。
【0080】
<インクのドット径の評価>
印刷物のDuty30%部のインクのドット径を、Quality Engineering Associates Inc製のハンディ型画像評価システム「PIAS-II」を使用して、閾値50%、最小ドット径40μm、最大ドット径500μmの条件にて測定した。
ドット径が大きいほど印刷画像の粒状感を低減でき、またベタ印刷時におけるスジを低減できる。ドット径は65μm以上であれば優れており、68μm以上であればより優れていると言える。
【0081】
<耐擦過性の評価>
得られた印刷物を60℃に設定した恒温槽にて1分間乾燥し、印刷物のベタ画像部(Duty100%)について、AB-201 サザランド型インクラボテスター(テスター産業株式会社製)を用いて擦過試験を行った。摩擦材として「OKトップコート+」コート紙に錘の底面(底面の面積50cm2)を用いて900gの荷重をかけて、50回(往復)擦過した。擦過した印刷物について、印刷面の状態を目視で確認し、以下の評価基準にて評価を行った。
(評価基準)
〇:目視で印刷物の表面の傷が確認できるが、印刷媒体の表面の露出はなく、実用上使用できる。
×:目視で印刷物の表面の傷が確認でき、一部印刷媒体の表面が露出され問題である。
【0082】
【0083】
表2から、実施例の水系インクは、比較例の水系インクと比べて、保存安定性、発色性、印刷媒体上へのインクドットの濡れ拡がり性、耐擦過性が優れ、高度にバランスしていることが分かる。