(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】2025-07-09
(45)【発行日】2025-07-17
(54)【発明の名称】インクジェット記録用水系インク
(51)【国際特許分類】
C09D 11/322 20140101AFI20250710BHJP
B41M 5/00 20060101ALI20250710BHJP
【FI】
C09D11/322
B41M5/00 120
(21)【出願番号】P 2021202468
(22)【出願日】2021-12-14
【審査請求日】2024-09-11
(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】110000040
【氏名又は名称】弁理士法人池内アンドパートナーズ
(72)【発明者】
【氏名】赤星 周平
(72)【発明者】
【氏名】池田 貴樹
【審査官】小宮山 文男
(56)【参考文献】
【文献】特開2020-050874(JP,A)
【文献】特開2017-105951(JP,A)
【文献】特開2019-014883(JP,A)
【文献】特開2008-063500(JP,A)
【文献】特開2018-001735(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
C09D 11/322
B41M 5/00
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
顔料、及びポリマーエマルションを含有する水系インクであって、該ポリマーエマルションが、ポリアルキレングリコールジグリシジルエーテルで架橋された
ウレタン樹脂からなる架橋ポリマー粒子を含有する、インクジェット記録用水系インク。
【請求項2】
ポリアルキレングリコールジグリシジルエーテルのアルキレンオキシド基の繰り返し単位数nが、2以上30以下である、請求項1に記載のインクジェット記録用水系インク。
【請求項3】
ポリアルキレングリコールジグリシジルエーテルのエポキシ当量が200g/eq以上600g/eq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。
【請求項4】
ポリアルキレングリコールジグリシジルエーテルが、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル及びポリプロピレングリコールジグリシジルエーテルから選ばれる1種以上である、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。
【請求項5】
ポリマーエマルションを構成する架橋ポリマーの酸価が4mgKOH/g以上180mgKOH/g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。
【請求項6】
顔料が、顔料を含有するポリマー粒子の形態である、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。
【請求項7】
顔料を含有するポリマー粒子が顔料を含有する架橋ポリマー粒子である、請求項6に記載のインクジェット記録用水系インク。
【請求項8】
顔料を含有する架橋ポリマー粒子を構成する架橋ポリマーの酸価が、100mgKOH/g以上140mgKOH/g以下である、請求項7に記載のインクジェット記録用水系インク。
【請求項9】
請求項1~8のいずれかに記載の水系インクを用いて、マット紙に記録するインクジェット記録方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、インクジェット記録用水系インク、及びインクジェット記録方法に関する。
【背景技術】
【0002】
インクジェット記録方式は、微細なノズルからインク液滴を直接吐出し、記録媒体に付着させて、文字や画像が記録された印刷物等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、被記録媒体に対して非接触、という数多くの利点があるため普及が著しい。特に記録物の耐候性や耐水性の観点から、着色剤に顔料を用いるものが主流となってきている。
顔料インクは、顔料粒子がインク液中で分散しているため、インクが記録媒体に付着した後、乾燥する過程で、水分や有機溶剤等が蒸発する際に、安定分散系が崩れ、顔料の凝集が起こりやすい。凝集した顔料が記録媒体上に析出すると、表面の平滑性が失われ、光沢性の低下や記録画像の悪化が起こるという問題がある。
【0003】
一方、ユーザーが想定する色味・質感を実現するために、表面特性が異なる種々の記録媒体が用いられている。記録媒体としては普通紙、コート紙等が汎用され、高画質化・高品位化が強く求められるコート紙には、光沢感に優れる鏡面を持つ光沢紙、つや消し調のマット紙等、種々の質感を持つものが使用されている。
ここで、顔料インクを用いてインクジェット記録を行う場合、用いる記録媒体の表面特性に応じて記録条件を適宜変更することで光沢感を調整することはできるが、その範囲は限られており、また、記録媒体の種類を変えるたびに記録条件を変更するのは生産性に悪影響を与える。
そこで、マット紙等の記録媒体の種類を問わず、汎用性の高いインクジェット記録用インクが要望されており、種々の提案がなされている。
【0004】
例えば、特許文献1には、吐出安定性、画像堅牢性の向上を課題として、顔料を含有する水不溶性架橋ポリマー粒子(A)とポリマーエマルジョン(B)を含有する水系インクであって、該架橋ポリマー粒子(A)を構成する架橋ポリマーが、酸価が200mgKOH/g以上であるカルボン酸モノマー由来の構成単位と疎水性モノマー由来の構成単位とを有するポリマーをエポキシ化合物で架橋してなるものであり、ポリマーエマルジョン(B)を構成するポリマーが、カルボン酸モノマー由来の構成単位と疎水性モノマー由来の構成単位とを含有する、水系インクが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
パンフレット、ポスター、カタログ、名刺等の用紙には、マット紙が多用されている。マット紙は、表面につや消しのコーティング加工をした用紙であり、光沢感が抑えられ、文字や読みやすいというメリットがある。また、マット紙は、質感がサラッとしていて、インクが馴染みやすく、色の再現性が高く、文字と写真を併用するような場合に、写真が不自然に浮かずにバランスよく落ち着いた雰囲気に仕上がるというメリットがある。しかしながら、マット紙でも印刷した画像部分の光沢をできるだけ上げてほしいという要望がある。
特許文献1等の水系インクは、マット紙等にインクジェット記録すると得られる画像の光沢性が不十分であり、上記の要望に対応できていない。
本発明は、マット紙等の記録媒体に対しても光沢性に優れた記録物を得ることができ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を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明者らは、顔料と、ポリアルキレンオキシド鎖を有する架橋ポリマー粒子を含有するポリマーエマルションとを含む水系インクが、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]を提供する。
[1]顔料、及びポリマーエマルションを含有する水系インクであって、該ポリマーエマルションが、ポリアルキレングリコールジグリシジルエーテルで架橋された架橋ポリマー粒子を含有する、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、マット紙に記録するインクジェット記録方法。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、マット紙等の記録媒体に対しても光沢性に優れた記録物を得ることができ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。
【発明を実施するための形態】
【0009】
[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、「本発明インク」ともいう)は、顔料、及びポリマーエマルションを含有する水系インクであって、該ポリマーエマルションが、ポリアルキレングリコールジグリシジルエーテルで架橋された架橋ポリマー粒子を含有することを特徴とする。
ここで、「水系」とは、顔料を分散させる媒体中で、水が最大割合を占めていることを意味する。また、「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る。
【0010】
本発明インクによれば、マット紙等の記録媒体にインクジェット記録する際に、光沢性に優れた記録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。
インクジェット記録において記録媒体に水系インクを吐出すると、記録媒体上のインク中の水分が蒸発し、濃縮されたインクは有機溶剤が多量に含まれた疎水的な系になる。
ここで、本発明インクは、ポリアルキレングリコールジグリシジルエーテルで架橋された架橋ポリマー粒子を含むポリマーエマルションを含有するため、ポリアルキレンオキシド鎖を有するポリマーが存在する。ポリアルキレンオキシド鎖はポリマーエマルション粒子の最外殻に局在化し、ポリアルキレンオキシド鎖に水が溶媒和するため、その立体反発力により、顔料及びポリマー粒子の凝集を抑制する。
また、ポリアルキレンオキシド鎖は、インク中の水及び有機溶剤の両者に親和性があり、水が蒸発し濃縮したインク中においても、溶媒和による立体反発力が保たれ、顔料及びポリマー粒子の凝集を抑制する。
その結果、マット紙等に記録した際、従来インクでは記録面上での乾燥過程において、顔料粒子やポリマー粒子がすぐに凝集し、速やかに固化してしまうのに対して、本発明インクでは凝集が起こりにくくなった結果、記録面でポリマー粒子の重力による平滑化を受ける時間的余裕が生まれ、マット紙等の記録媒体表面の凹凸を埋める作用が向上し、記録媒体上に均一なポリマー膜が形成され、マット紙等の記録媒体に対しても光沢度が向上すると考えられる。
【0011】
<顔料>
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。
無機顔料としては、例えば、カーボンブラック、金属酸化物等が挙げられ、黒色インクにおいては、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、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。白色インクにおいては、二酸化チタン、酸化亜鉛、シリカ、アルミナ、酸化マグネシウム等の金属酸化物等が挙げられる。
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、無彩色インクにおいては、ホワイト、ブラック、グレー等の無彩色顔料、有彩色インクにおいては、イエロー、マゼンタ、シアン、レッド、ブルー、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。
前記顔料は単独で又は2種以上を混合して用いることができる。
【0012】
本発明インクに用いられる顔料の好適な形態としては、(i)分散剤なしで分散状態を保つことができる顔料、すなわち自己分散型顔料の形態、(ii)顔料を界面活性剤で分散させた顔料粒子の形態、(iii)顔料を含有するポリマー粒子の形態が挙げられる。これらの中では、得られる記録物の光沢性を向上させる観点から、顔料を含有するポリマー粒子の形態が好ましい。
ここで、「顔料を含有するポリマー粒子」(以下、「顔料含有ポリマー粒子」ともいう)とは、ポリマーが顔料を包含した形態の粒子、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の粒子、ポリマーが顔料の一部に吸着している形態の粒子、これらの混合物を意味する。これらの中では、ポリマーが顔料を包含した形態の粒子がより好ましい。
【0013】
〔顔料含有ポリマー粒子〕
顔料含有ポリマー粒子を構成するポリマー(以下、「ポリマーa」ともいう)は、少なくとも顔料分散能を有するものであれば特に制限はない。
ポリマーaとしては、ビニル単量体の付加重合により得られるビニル系樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂等が挙げられる。これらの中でも、顔料の分散安定性、保存安定性等の観点から、ビニル系樹脂が好ましい。ポリマーaは、適宜合成したものを用いてもよいし、市販品を用いてもよい。
顔料含有ポリマー粒子は、顔料を含有するポリマー粒子を更に架橋剤で架橋してなる、顔料を含有する架橋ポリマー粒子(以下、「顔料含有架橋ポリマー粒子」ともいう)であることがより好ましい。
【0014】
架橋前のポリマーaは、水溶性ポリマーでも水不溶性ポリマーでもよいが、水不溶性ポリマーがより好ましい。使用するポリマーが水溶性ポリマーであっても、架橋処理すれば該ポリマーは水不溶性ポリマーとなる。
本明細書においてポリマーの「水不溶性」とは、105℃で2時間乾燥させ、恒量に達したポリマーを、25℃の水100gに溶解させたときに、その溶解量が10g未満であることを意味する。ポリマーがアニオン性ポリマーの場合、その溶解量は、ポリマーのアニオン性基を水酸化ナトリウムで100%中和した時の溶解量である。
【0015】
〔ポリマーa〕
ポリマーaがビニル系樹脂である場合、ポリマーaは、(a-1)イオン性モノマー由来の構成単位を含有することが好ましく、更に(a-2)疎水性モノマー及び/又は(a-3)ノニオン性モノマー由来の構成単位を含有することがより好ましく、(a-1)イオン性モノマー由来の構成単位と(a-2)疎水性モノマー由来の構成単位を含有することが更に好ましい。
【0016】
〔(a-1)イオン性モノマー〕
(a-1)イオン性モノマーとしては、アニオン性モノマーが好ましく、カルボン酸モノマー、スルホン酸モノマー等が挙げられ、カルボン酸モノマーがより好ましい。
カルボン酸モノマーとしては、(メタ)アクリル酸、クロトン酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸、及びシトラコン酸から選ばれる1種以上が挙げられるが、好ましくは(メタ)アクリル酸である。「(メタ)アクリル酸」とは、アクリル酸及びメタクリル酸から選ばれる少なくとも1種を意味する。
【0017】
〔(a-2)疎水性モノマー〕
(a-2)疎水性モノマーの「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)疎水性モノマーの具体例としては、特開2018-83938号公報の段落〔0020〕~〔0022〕に記載のものが挙げられる。これらの中では、炭素数1以上18以下、好ましくは炭素数1以上10以下のアルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレート、炭素数6以上22以下、好ましくは炭素数6以上18以下の芳香族基を有する芳香族基含有モノマーから選ばれる1種以上が好ましく、エチル(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、スチレン、α-メチルスチレン、及びベンジル(メタ)アクリレートから選ばれる1種以上がより好ましい。
【0018】
〔(a-3)ノニオン性モノマー〕
(a-3)ノニオン性モノマーは、水や水溶性有機溶剤との親和性が高いモノマーであり、例えば水酸基やポリアルキレングリコール鎖を含むモノマーである。
(a-3)成分の具体例としては、特開2018-83938号公報の段落〔0018〕に記載のものが挙げられる。これらの中では、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、ポリプロピレングリコール(n=2~30)(メタ)アクリレートから選ばれる1種以上が好ましい。
上記(a-1)~(a-3)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。
【0019】
(ビニル系樹脂中における各構成単位の含有量)
ビニル系樹脂中における(a-1)~(a-3)成分由来の構成単位の含有量は、得られる記録物の光沢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5質量%以上、より好ましくは10質量%以上、更に好ましくは15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35質量%以下である。
(a-2)成分の含有量は、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。
(a-3)成分を含有する場合、そ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5質量%以下である。
(a-2)成分に対する(a-1)成分の質量比[(a-1)成分/(a-2)成分]は、好ましくは0.05以上、より好ましくは0.1以上であり、そして、好ましくは0.8以下、より好ましくは0.6以下である。
【0020】
(ポリマーaの製造)
ポリマーaは、上記(a-1)~(a-3)のモノマー成分の混合物を公知の重合法により共重合させることによって製造できる。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溶媒に制限はないが、水、脂肪族アルコール、ケトン類、エーテル類、エステル類等の極性溶媒が好ましく、水、メタノール、エタノール、アセトン、メチルエチルケトン等がより好ましい。
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、過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウム等の過硫酸塩や水溶性アゾ重合開始剤等が挙げられ、重合連鎖移動剤としてはメルカプタン類等が挙げられる。
重合温度は、使用する重合開始剤、モノマー、溶媒の種類等によって異なるが、好ましくは40℃以上、より好ましくは50℃以上であり、そして、好ましくは95℃以下、より好ましくは90℃以下である。
重合雰囲気は、好ましくは窒素ガスや不活性ガス雰囲気である。
ビニル系樹脂は、後述するように中和剤で中和することが好ましい。
【0021】
ポリマーaの重量平均分子量は、得られる記録物の光沢性を向上させる観点から、好ましくは5,000以上、より好ましくは10,000以上、更に好ましくは15,000以上であり、そして、好ましくは80,000以下、より好ましくは60,000以下、更に好ましくは40,000以下である。
ポリマーの重量平均分子量は、実施例に記載の方法により測定される。
ポリマーaの酸価は、得られる記録物の光沢性を向上させる観点から、好ましくは50mgKOH/g以上、より好ましくは100mgKOH/g以上、更に好ましくは150mgKOH/g以上であり、そして、好ましくは350mgKOH/g以下、より好ましくは300mgKOH/g以下、更に好ましくは250mgKOH/g以下である。
ポリマーの酸価は、実施例に記載の方法により測定される。
【0022】
〔顔料含有ポリマー粒子の製造〕
顔料含有ポリマー粒子は、顔料水分散体として下記の工程1、2、及び必要に応じて更に工程3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:顔料、ポリマーa、有機溶媒、及び水を含む顔料混合物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有機溶媒を除去して顔料含有ポリマー粒子Aの水分散体(以下、「顔料水分散体(i)」ともいう)を得る工程
工程3:工程2で得られた顔料水分散体(i)に架橋剤を添加し、顔料含有ポリマー粒子を架橋させて、顔料含有架橋ポリマー粒子の水分散体(I)(以下、「顔料水分散体(I)」ともいう)を得る工程
本発明に係る顔料含有ポリマー粒子は、工程3で得られる顔料含有架橋ポリマー粒子をも包含する。
【0023】
(工程1)
工程1における顔料混合物は、ポリマーaを有機溶媒に溶解させ、得られた有機溶媒溶液に、顔料、水、及び必要に応じて中和剤、界面活性剤等を加えて混合し、水中油型の分散液を得る方法により得ることが好ましい。
工程1で用いる有機溶媒に制限はないが、ケトン類、エーテル類、エステル類、炭素数1以上3以下の脂肪族アルコール等が好ましく、顔料への濡れ性、ポリマーa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が更に好ましい。ポリマーaとしてビニル系樹脂を溶液重合法で合成した場合には、重合で用いた溶媒をそのまま用いてもよい。
【0024】
ポリマーaが酸基を有する場合、該酸基の少なくとも一部は、中和剤を用いて中和されていることが好ましい。これにより、中和後に発現する電荷反発力が大きくなり、水系インクにおける顔料粒子の凝集を抑制し、顔料の分散安定性を向上できると考えられる。
中和する場合は、pHが7以上11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、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニア、各種アミン等の塩基が挙げられ、好ましくは水酸化ナトリウム及びアンモニアである。
また、ポリマーaを予め中和しておいてもよい。
中和剤の使用当量は、分散安定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120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。
ここで中和剤の使用当量は、中和前のポリマーaを「ポリマーa’」とする場合、次式によって求めることができる。
中和剤の使用当量(モル%)=〔{中和剤の添加質量(g)/中和剤の当量}/[{ポリマーa’の酸価(mgKOH/g)×ポリマーa’の質量(g)}/(56×1,000)]〕×100
【0025】
工程1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、さら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、ビーズミル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、顔料水分散体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。
【0026】
(工程2)
工程2における有機溶媒の除去は、公知の方法で行うことができる。得られた顔料水分散体(i)中の有機溶媒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、残留していてもよい。
また、粗大粒子等を除去する目的で、有機溶媒を除去した水分散体を、更に遠心分離した後、液層部分をフィルター等で濾過し、該フィルター等を通過してなるものを、顔料水分散体(i)として得ることが好ましい。
【0027】
(工程3)
工程3は、任意であるが、工程2で得られた顔料水分散体(i)に架橋剤を添加し、顔料含有ポリマー粒子を構成するポリマーaのカルボキシ基の一部を架橋し、顔料含有ポリマー粒子の表層部に架橋構造を形成させて、顔料含有架橋ポリマー粒子の顔料水分散体(I)を得る。これにより、ポリマーaが架橋されてなるポリマーが顔料表面に強固に吸着又は固定化され、顔料の凝集が抑制され、結果として、得られるインクの分散安定性がより向上すると考えられる。
【0028】
架橋剤としては、好ましくは分子中にエポキシ基を2以上有する多官能エポキシ化合物、より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、更に好ましくは炭素数3以上4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。
架橋剤のエポキシ当量(g/eq)は、好ましくは90以上、より好ましくは100以上であり、そして、好ましくは300以下、より好ましくは200以下である。
架橋剤の好適例としては、1,6-ヘキサンジオ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、ペンタエリスリトールポリ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。
【0029】
工程3における架橋度は、得られる記録物の光沢性を向上させる観点から、ポリマーaのカルボキシ基のモル当量数に対する架橋剤の架橋性官能基のモル当量数の比で、好ましくは8モル%以上、より好ましくは10モル%以上であり、そして、好ましくは70モル%以下、より好ましくは50モル%以下である。
架橋処理の温度は、架橋反応効率の観点から、好ましくは40℃以上、より好ましくは50℃以上であり、そして、好ましくは90℃以下、より好ましくは85℃以下である。
ポリマーaの架橋後の酸価は、好ましくは40mgKOH/g以上、より好ましくは60mgKOH/g以上、更に好ましくは80mgKOH/g以上であり、そして、好ましくは250mgKOH/g以下、より好ましくは200mgKOH/g以下、更に好ましくは150mgKOH/g以下である。
【0030】
得られる顔料水分散体(I)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45質量%以下、より好ましくは35質量%以下である。
固形分濃度は、実施例に記載の方法により測定される。
顔料水分散体(I)中の顔料の含有量は、分散安定性の観点から、好ましくは7質量%以上、より好ましくは10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%以下である。
顔料水分散体(I)中の(架橋)ポリマーの含有量は、分散安定性の観点から、好ましくは4質量%以上、より好ましくは5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%以下である。
顔料水分散体(I)中の顔料含有(架橋)ポリマー粒子を構成する(架橋)ポリマーと顔料の質量比[(架橋)ポリマー/顔料]は、好ましくは0.1以上、より好ましくは0.2以上であり、そして、好ましくは1.2以下、より好ましくは0.8以下である。
顔料含有(架橋)ポリマー粒子の平均粒径は、得られる記録物の光沢性を向上させる観点から、好ましくは50nm以上、より好ましくは80nm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。
【0031】
<ポリマーエマルション>
ポリマーエマルションは、水系インク吐出後のインクの乾燥に伴い、記録媒体表面の凹凸の空隙を埋めて平滑性を向上し、光沢性を向上させるために用いられる。
本発明においてポリマーエマルションは、ポリアルキレングリコールジグリシジルエーテルで架橋された架橋ポリマー粒子を含有する。すなわち、ポリアルキレングリコールジグリシジルエーテルで架橋された架橋ポリマー粒子は、ポリマーに由来する構成成分(以下、「ポリマーb」ともいう)とポリアルキレングリコールジグリシジルエーテルに由来する構成成分からなる。
ポリマーbの具体例としては、ビニル系樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂等が挙げられるが、これらの中では、ビニル系樹脂、ウレタン樹脂が好ましく、ビニル系樹脂がより好ましい。
ビニル系樹脂としては、(b-1)イオン性モノマー由来の構成単位と(b-2)疎水性モノマー由来の構成単位とを含有することが好ましく、更に(b-3)ノニオン性モノマー由来の構成単位を含有することができる。
上記(b-1)~(b-3)成分の具体例、好適例は、顔料含有ポリマー粒子を構成するポリマー(ポリマーa)の欄で説明した(a-1)~(a-3)成分と同じである。
【0032】
また、ビニル系樹脂の製造方法は前記ポリマーaの製造方法と同様である。
ポリマーエマルションを乳化重合で製造する場合、ポリマー粒子表面にはカルボキシ基が存在するためpHが酸性側に傾き、粘度上昇や凝集が起こりやすい。そこで通常は水酸化ナトリウム等の塩基性物質による中和が行われる。中和剤の添加量は、ポリマーエマルジョンのpHが7.5~9.5の範囲、好ましくは7.5~8.5の範囲となるように適宜決定される。
反応温度は、反応の完結と経済性の観点から、好ましくは40℃以上、より好ましくは50℃以上であり、そして、好ましくは95℃以下、より好ましくは90℃以下である。
【0033】
ポリマーbであるウレタン樹脂としては、エステル結合を有するポリエステル系ウレタン樹脂、カーボネート結合を有するポリカーボネート系ウレタン樹脂、エーテル結合を有するポリエーテル系ウレタン樹脂等が挙げられるが、ポリエステル系ウレタン樹脂が好ましい。
ポリエステル系ウレタン樹脂とは、ポリエステルポリオールとポリイソシアネートとを反応させて得られるウレタン樹脂を意味する。ポリエステル系ウレタン樹脂は、合成したものを使用してもよいし、市販品を用いてもよい。
ポリエステル系ウレタン樹脂の製造方法としては、例えば、ポリエステルポリオールを含むポリオールとポリイソシアネートとを反応させて、イソシアネート末端ウレタンプレポリマーを製造し、次いで、該イソシアネート末端ウレタンプレポリマー中のアニオン性基をアンモニアや有機アミン等の中和剤により中和した後、さらにポリアミン(鎖伸長剤)と必要に応じて反応停止剤を反応させる方法等が挙げられる。
ポリエステル系ウレタン樹脂の市販品例としては、東洋紡株式会社製のバイロンUR-3500、UR-3600等、DSM Coating Resins社製のNeoRez R-9660、R-2170等が挙げられる。
【0034】
ポリマーbの酸価は、得られる記録物の光沢性を向上させる観点から、好ましくは5mgKOH/g以上、より好ましくは20mgKOH/g以上、更に好ましくは35mgKOH/g以上、より更に好ましくは90mgKOH/g以上であり、そして、好ましくは250mgKOH/g以下、より好ましくは200mgKOH/g以下である。
ポリマーbがビニル系樹脂である場合の酸価は、得られる記録物の光沢性を向上させる観点から、好ましくは50mgKOH/g以上、より好ましくは90mgKOH/g以上、更に好ましくは100mgKOH/g以上、より更に好ましくは180mgKOH/g以上であり、そして、好ましくは250mgKOH/g以下、より好ましくは230mgKOH/g以下、更に好ましくは200mgKOH/g以下である。
ポリマーbがウレタン樹脂である場合の酸価は、得られる記録物の光沢性を向上させる観点から、好ましくは10mgKOH/g以上、より好ましくは20mgKOH/g以上、更に好ましくは30mgKOH/g以上であり、そして、好ましくは100mgKOH/g以下、より好ましくは50mgKOH/g以下、更に好ましくは40mgKOH/g以下である。
【0035】
架橋剤であるポリアルキレングリコールジグリシジルエーテルは、ポリマーbにポリアルキレンオキシド鎖を導入できるジグリシジルエーテルであれはよいが、炭素数が好ましくは2以上8以下、より好ましくは2以上4以下のアルキレン基を含むものが好ましい。
また、ポリマーエマルションを親水的にして安定化し、可撓性を付与し、記録媒体上に平滑なポリマー塗膜を形成させる観点から、アルキレンオキシド基の繰り返し単位数nは、好ましくは2以上30以下、より好ましくは4以上20以下、更に好ましくは6以上15以下、より更に好ましくは8以上12以下である。
【0036】
ポリアルキレングリコールジグリシジルエーテルのエポキシ当量(g/eq)は、上記と同様の観点から、好ましくは200g/eq以上、より好ましくは215g/eq以上、更に好ましくは250g/eq以上、より更に好ましくは270g/eq以上であり、そして、好ましくは600g/eq以下、より好ましくは560g/eq以下、更に好ましくは530g/eq以下、より更に好ましくは500g/eq以下、より更に好ましくは350g/eq以下である。
ポリアルキレングリコールジグリシジルエーテルの具体例としては、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、及びポリテトラメチレングリコールジグリシジルエーテル等から選ばれる1種以上が好ましく、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル及びポリプロピレングリコールジグリシジルエーテルから選ばれる1種以上がより好ましい。
【0037】
ポリアルキレングリコールジグリシジルエーテルの市販品例としては、ナガセケムテックス株式会社製のポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、商品名:EX-821(n=4、エポキシ当量:185)、EX-830(n=9、エポキシ当量:268)、EX-841(n=14、エポキシ当量:372)、EX-861(n=22、エポキシ当量:551)、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、商品名:EX-931(n=11、エポキシ当量:471)、共栄社化学株式会社製のポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、商品名:エポライト200E(n=4、エポキシ当量:215)、エポライト400E、n=9、エポキシ当量290)等が挙げられる。
【0038】
ポリマーエマルションを構成するポリマーに対するポリアルキレングリコールジグリシジルエーテル(架橋剤)の質量比(架橋剤/ポリマー)は、好ましくは0.05以上、より好ましくは0.1以上、更に好ましくは0.2以上、より更に好ましくは0.5以上であり、そして、好ましくは1.5以下、より好ましくは1.2以下、更に好ましくは1.1以下、より更に好ましくは1以下である。
ポリマーエマルションの架橋処理の温度は、架橋反応効率の観点から、好ましくは40℃以上、より好ましくは50℃以上であり、そして、好ましくは90℃以下、より好ましくは85℃以下である。
【0039】
ポリマーエマルションを構成するポリマーの架橋度は、得られる記録物の光沢性を向上させる観点から、好ましくは8モル%以上、より好ましくは10モル%以上、更に好ましくは15モル%以上、より更に好ましくは30モル%以上、より更に好ましくは40モル%以上であり、そして、好ましくは90モル%以下、より好ましくは85モル%以下、更に好ましくは80モル%以下、より更に好ましくは60モル%以下である。
架橋度はポリマーの酸価と架橋剤のエポキシ基の当量から計算される見かけの架橋度である。即ち、架橋度は「エポキシ化合物のエポキシ基のモル当量数/架橋前のポリマーのカルボキシ基のモル当量数」である。
【0040】
ポリマーエマルションを構成する架橋後の架橋ポリマーの酸価は、得られる記録物の光沢性を向上させる観点から、好ましくは4mgKOH/g以上、より好ましくは8mgKOH/g以上であり、そして、好ましくは180mgKOH/g以下、より好ましくは150mgKOH/g以下である。
架橋ポリマーがビニル系樹脂の場合、その酸価は、好ましくは8mgKOH/g以上、より好ましくは15mgKOH/g以上、更に好ましくは20mgKOH/g以上、より更に好ましくは45mgKOH/g以上であり、そして、好ましくは180mgKOH/g以下、より好ましくは160mgKOH/g以下、更に好ましくは140mgKOH/g以下、より更に好ましくは120mgKOH/g以下、より更に好ましくは100mgKOH/g以下、より更に好ましくは80mgKOH/g以下である。
架橋ポリマーがウレタン樹脂の場合、その酸価は、好ましくは4mgKOH/g以上、より好ましくは6mgKOH/g以上であり、そして、好ましくは60mgKOH/g以下、より好ましくは40mgKOH/g以下、更に好ましくは30mgKOH/g以下である。
【0041】
ポリマーエマルション中の架橋ポリマー粒子の平均粒径は、得られる記録物の光沢性を向上させる観点から、好ましくは30nm以上、より好ましくは50nm以上、更に好ましくは70nm以上であり、そして、好ましくは200nm以下、より好ましくは150nm以下、更に好ましくは120nm以下である。
なお、架橋ポリマー粒子の平均粒径は、実施例に記載の方法により測定される。
【0042】
[本発明インクの製造方法]
本発明インクは、前記方法で得られた顔料含有(架橋)ポリマー粒子を含む水系顔料分散体と、前記ポリマーエマルションと、有機溶媒と、水と、必要に応じて、界面活性剤等の各種添加剤とを混合することにより製造することができる。
上記各成分の混合方法に特に制限はない。
【0043】
有機溶媒は、水系インクの保存安定性等を向上させる観点から、沸点が好ましくは110℃以上、好ましくは150℃以上であり、そして、好ましくは240℃以下、より好ましくは220℃以下である1種又は2種以上の有機溶媒を含むことが好ましい。
当該有機溶媒の具体例としては、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。これらの中では、多価アルコール及び多価アルコールアルキルエーテルから選ばれる1種以上が好ましく、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ジエチレングリコールジエチルエーテルから選ばれる1種以上がより好ましく、プロピレングリコール、グリセリン、トリエチレングリコール、トリメチロールプロパンから選ばれる1種以上が更に好ましい。
界面活性剤としては、ノニオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、両性界面活性剤、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、アセチレングリコール系界面活性剤、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル型界面活性剤、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、アセチレングリコール系界面活性剤、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル型界面活性剤がより好ましい。
本発明インクの製造方法に用いられるその他の添加剤としては、保湿剤、湿潤剤、浸透剤、粘度調整剤、消泡剤、防腐剤、防黴剤、防錆剤等が挙げられる。
【0044】
(本発明インク中の各成分の含有量)
本発明インク中の各成分の含有量は、得られる記録物の光沢性等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)
本発明インク中の顔料の含有量は、水系インクの印刷濃度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、保存安定性を向上させる観点から、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8質量%以下である。
(顔料を含有する(架橋)ポリマー粒子の含有量)
本発明インク中の顔料を含有する(架橋)ポリマー粒子の含有量は、顔料と(架橋)ポリマーとの合計で、好ましくは2質量%以上、より好ましくは4質量%以上、更に好ましくは5質量%以上であり、そして、好ましくは17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。
【0045】
(ポリマーエマルションの含有量)
ポリマーエマルションは、水系インク中に固形分として、好ましくは2質量%以上、より好ましくは4質量%以上、更に好ましくは6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、更に好ましくは9質量%以下である。
本発明インク中の顔料とポリマー(顔料含有ポリマー粒子を構成するポリマーaとポリマーエマルションを構成するポリマーbの合計量)との質量比(顔料/ポリマー)は、得られる記録物の光沢性を向上させる観点から、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。
本発明インク中の顔料を含有する(架橋)ポリマー粒子とポリマーエマルション中の架橋ポリマー粒子(ポリマーエマルションの固形分)の質量比〔顔料を含有する(架橋)ポリマー粒子/架橋ポリマー粒子〕は、得られる記録物の光沢性を向上させる観点から、好ましくは0.1以上、より好ましくは0.15以上、更に好ましくは0.18以上であり、そして、好ましくは1以下、より好ましくは0.8以下、更に好ましくは0.6以下、より更に好ましくは0.4以下である。
【0046】
(有機溶媒の含有量)
本発明インク中の有機溶媒の含有量は、インクの吐出安定性等を向上させる観点から、好ましくは5質量%以上、より好ましくは8質量%以上、更に好ましくは10質量%以上であり、そして、好ましくは50質量%以下、より好ましくは30質量%以下、更に好ましくは20質量%以下である。
(水の含有量)
本発明インク中の水の含有量は、吐出安定性等を向上させる観点から、好ましくは40質量%以上、より好ましくは50質量%以上、更に好ましくは60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。
【0047】
(本発明インクの物性)
本発明インクの32℃の粘度は、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2mPa・s以上、より好ましくは4mPa・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8mPa・s以下である。
本発明インクのpHは、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7以上であり、より好ましくは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以下であり、より好ましくは10以下である。
【0048】
[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、本発明インクを用いて、マット紙に記録することを特徴とする。
本発明インクは、公知のインクジェット記録装置に装填し、記録媒体にインク液滴として吐出させて、光沢性に優れた画像等を記録することができる。
インクジェット記録装置としては、サーマル式及びピエゾ式があるが、ピエゾ式のインクジェット記録用水系インクとして用いることがより好ましい。
インクジェット記録時の記録ヘッドの印加電圧は、高速記録の効率性等の観点から、好ましくは10V以上、より好ましくは20V以上であり、そして、好ましくは40V以下、より好ましくは30V以下である。
記録ヘッド内の温度は、インクの粘度を下げる観点から、好ましくは20℃以上、より好ましくは25℃以上であり、そして、好ましくは45℃以下、より好ましくは40℃以下である。
本発明インクは、普通紙、コート紙及び樹脂フィルム等の記録用紙に適用しうるが、本発明のインクジェット記録方法においては、コート紙が好ましく、特にマット紙に記録する場合に本発明の効果がより顕著に発現される。
【実施例】
【0049】
以下の製造例、調製例、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、各物性等の測定方法は以下のとおりである。
【0050】
(1)ポリマーの重量平均分子量(Mw)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-8320GPC)、東ソー株式会社製カラム(TSKgel SuperAWM-H、TSKgel SuperAW3000、TSKgel guardcolumn Super AW-H)、流速:0.5mL/min〕により、標準物質として分子量既知の単分散ポリスチレンキット〔東ソー株式会社製、PStQuick B(F-550、F-80、F-10、F-1、A-1000)、PStQuick C(F-288、F-40、F-4、A-5000、A-500)〕を用いて測定した。
測定サンプルは、ガラスバイアル中にポリマー0.1gを前記溶離液10mLと混合し、25℃で10時間、マグネチックスターラーで撹拌し、シリンジフィルター(アドバンテック株式会社製、DISMIC-13HP、PTFE、0.2μm)で濾過したものを用いた。
【0051】
(2)顔料含有ポリマー粒子、架橋ポリマー粒子の平均粒径の測定
レーザー粒子解析システム(大塚電子株式会社製、商品名:ELS-8000)を用いて、動的光散乱法により粒径を測定し、キュムラント法解析により算出した。
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。測定サンプルには、水分散液をスクリュー管(マルエム株式会社製、No.5)に計量し、固形分濃度が2×10-4質量%になるように水を加えてマグネチックスターラーを用いて25℃で1時間撹拌したものを用いた。
【0052】
(3)ポリマーの酸価の測定
架橋前のポリマー2g又は架橋後のポリマーの水分散液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。
【0053】
(4)水分散液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。
【0054】
製造例1(ビニル系ポリマーP1の水分散液の調製)
(1)ポリマーP1の製造
滴下ロートを備えた反応容器内に、表1に記載の「初期仕込みモノマー溶液」に示すモノマー、有機溶媒(メチルエチルケトン(MEK))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に記載の「滴下モノマー溶液」に示すモノマー、MEK、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(2-メルカプトエタノール:富士フイルム和光純薬株式会社製、試薬)を混合して、「滴下モノマー溶液」を得、滴下ロートに入れて、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」を撹拌しながら77℃に維持し、滴下ロート中の「滴下モノマー溶液」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、反応容器内の混合溶液を77℃で0.5時間撹拌した。次いで前記重合開始剤0.6部をMEK27.0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℃で1時間撹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℃で1時間維持した後、反応容器内の反応溶液をステンレス製バットに移して真空乾燥機でMEKを留去してポリマーP1を得た。
得られたポリマーP1の重量平均分子量は28,700、酸価は200mgKOH/gであった。結果を表1に示す。
【0055】
(2)ポリマーP1の水分散液の調製
上記(1)で得られたポリマーP1 128.6部をMEK192.9部に溶解させ、ポリマーP1のMEK溶液(固形分濃度:40%)を得た。容積が3Lの反応容器に該ポリマーP1のMEK溶液を投入し、該溶液を撹拌しながら、イオン交換水1091.2部と5N水酸化ナトリウム水溶液48.9部(中和剤の使用当量:45モル%)の混合物を2時間かけて滴下した。
滴下後、反応容器の内容物を3Lナスフラスコに入れ、回転式蒸留装置(東京理化器械株式会社製、商品名:ロータリーエバポレーター N-1000S)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が25%になるまで濃縮し、ポリマーP1の水分散液を得た。
【0056】
製造例2(ビニル系ポリマーP2の水分散液の調製)
製造例1(1)において、初期仕込モノマー溶液、滴下モノマー溶液のモノマー組成を表1に示す量とした以外は、製造例1と同様にしてポリマーP2を得た。得られたポリマーP2の重量平均分子量は20,200、酸価は100mgKOH/gであった。
さらに、製造例1(2)において、ポリマーP1の代わりに上記ポリマーP2を用い、5N水酸化ナトリウム水溶液24.5部(中和剤の使用当量:45モル%)とした以外は、製造例1(2)と同様にしてポリマーP2の水分散液を得た。
【0057】
【0058】
製造例3(ビニル系ポリマーP3の水分散液の調製)
ガラス製容器に、イオン交換水96.34部、界面活性剤(ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸ナトリウム、花王株式会社製、乳化重合用乳化剤、商品名:ラテムルE-118B、固形分濃度:26%)18.46部(固形分)、水溶性重合開始剤(過硫酸カリウム:富士フイルム和光純薬社製、試薬)0.32部、重合連鎖移動剤(n-ドデシルメルカプタン、花王株式会社製、商品名:チオカルコール20)10.0部、モノマーとしてメタクリル酸30.0部、アクリル酸2-エチルへキシル40.0部、及びスチレン130.0部を添加し、テフロン(登録商標)製撹拌翼を用いて500rpmで30分間撹拌してプレエマルションを得た。
次いで、攪拌機、温度計、還流冷却器、窒素導入管を備えたガラス製反応器に、イオン交換水96.3部、前記界面活性剤4.6部(固形分)、前記水溶性重合開始剤5.3部、及び予め作製したプレエマルションの内の15.5部を添加した。
窒素置換した後、250rpmで撹拌しながら湯浴にて80℃まで昇温した。80℃に到達してから、2時間かけて残りのプレエマルション(309.62部)を滴下し乳化重合を行った。得られたエマルションを構成するポリマーの酸価は97mgKOH/gであった。
滴下終了後、80℃で2時間熟成し、室温まで降温後、5N水酸化ナトリウム水溶液36.9部(得られたポリマーエマルションのメタクリル酸全量に対して45モル%に相当する量:中和度45%)を加え、さらにポリマー固形分濃度が25%になるようにイオン交換水を加え、ポリマーP3の水分散液を得た。
【0059】
調製例1(架橋ポリマーP1のエマルションA1の調製)
製造例1(2)で得られたポリマーP1の水分散液227部(ポリマーP1として50.0部)、架橋剤X1(ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、共栄社化学株式会社製、商品名:エポライト400E、n=9、エポキシ当量:290g/eq)25.8部(架橋率:50モル%)を密栓できる容器にて80℃で2時間撹拌した。5℃に冷却後、前記5μmフィルターでろ過して粗粒を除き、更に固形分濃度が22%になるようにイオン交換水を加えて、顔料を含有しない架橋ポリマーP1(酸価:66mgKOH/g)のエマルションA1を得た。
結果を表2に示す。なお、表2中の組成(部)は固形分(有効分)量である。
【0060】
調製例2~11、比較調製例1(架橋ポリマーエマルションA2~A11、AC1の調製)
製造例1(2)で得られたポリマーP1の水分散液の代わりに、製造例2で得られたポリマーP2の水分散液、製造例3で得られたポリマーP3の水分散液、又は市販のウレタン樹脂P4、P5のエマルションをそれぞれ表2に示す量を用い、また架橋剤の種類と量を表2に示す量を用いた以外は、調製例1と同様にして顔料を含有しない架橋ポリマーエマルションA2~A11及びAC1を得た。
なお、架橋されたビニル系ポリマーP2、P3の酸価は、それぞれ40mgKOH/gであった。
また、市販のウレタン樹脂は以下のとおりである。
・ウレタン樹脂P4:ポリエステルウレタン樹脂(東洋紡株式会社製、商品名:バイロンUR-3500、酸価35mgKOH/g(カタログ値)、固形分濃度:40% )
・ウレタン樹脂P5:ポリエステルウレタン樹脂(東洋紡株式会社製、商品名:バイロンUR-3600、酸価20mgKOH/g(カタログ値)、固形分濃度:40%)
【0061】
表2に記載の架橋剤X2~X6の詳細は下記のとおりである。
・X2:ポリエチレングリコールジ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-841、n=14、エポキシ当量:372g/eq)
・X3:ポリプロピレングリコールジ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-931、n=11、エポキシ当量:471g/eq)
・X4:ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル(共栄社化学株式会社製、商品名:エポライト200E、n=4、エポキシ当量:215g/eq)
・X5:ポリエチレングリコールジ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-861、n=22、エポキシ当量:551g/eq)
・X6:1,6-ヘキサンジオールジ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EX212、エポキシ当量:151g/eq)
【0062】
【0063】
調製例20(顔料水分散体の調製)
製造例1(1)で得られたポリマーP1 128.6部を、MEK308部と混合し、ポリマーP1のMEK溶液を得た。
容積が3Lの受器を有する高速分散機(プライミクス株式会社製、商品名:T.K.ロボミックス、撹拌部:ホモディスパー2.5型(羽直径40mm))に該ポリマーP1のMEK溶液を投入し、1,400rpmの条件で撹拌しながら、イオン交換水893.8部、5N水酸化ナトリウム水溶液56.6部(中和度:52モル%)を加え、0℃の水浴で冷却しながら、1,400rpmで15分間撹拌した。
次いで、顔料としてカーボンブラック(Cabot Corporation製、商品名:MONARCH717)300部を加え、20℃、7,000rpmで3時間撹拌した。更にイオン交換水399.6部を添加して、得られた顔料混合物をマイクロフルイダイザー(Microfluidics社製、商品名:M-110EH-30XP)を用いて150MPaの圧力で20パス分散処理し、分散処理物を得た。
得られた分散処理物2,000部を4Lナスフラスコに入れ、イオン交換水800部を加え、回転式蒸留装置(東京理化器械株式会社製、商品名:ロータリーエバポレーター N-1000S)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%になるまで濃縮した。
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(日立工機株式会社製、商品名:himac CR22G、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(Sartorius社製、商品名:Minisart)で濾過し、顔料含有ポリマー粒子の水分散体(i)を得た。
得られた水分散体100部(顔料17.2%、ポリマーP1 7.4%含有)にイオン交換水13.7部を添加し、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%)0.22部、架橋度が40モル%になるように架橋剤(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EX321L、エポキシ当量:129g/eq)0.27部を添加し、80℃で2時間撹拌した。25℃に冷却後、前記5μmフィルターでろ過し、更に固形分濃度が22%(顔料15.4%、架橋ポリマー6.6%)になるようにイオン交換水を加えて、顔料含有ポリマー粒子の水分散体(I)を得た。該顔料水分散体(I)中の顔料含有ポリマー粒子の平均粒径は94.7nm、該粒子を構成する架橋ポリマーの酸価は120mgKOH/gであった。
【0064】
実施例1(水系インク1の調製)
調製例20で得られた顔料水分散体26.3部(顔料4.5部、ポリマーP1 1.9部)、顔料を含有しない架橋ポリマー水分散液(A1)34.5部(ポリマーP1 5.0部、架橋剤2.6部)、プロピレングリコール12.0部、非イオン界面活性剤(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%溶液、日信化学工業株式会社製、商品名:サーフィノール104PG50)0.6部、非イオン界面活性剤(ポリオキシエチレンラウリルエーテル、花王株式会社製、商品名:エマルゲン120)0.6部を混合し、イオン交換水を加えて合計100部とした。
得られた混合液を1.2μmのフィルター(アセチルセルロース膜、外径:2.5cm、富士フイルム株式会社製)を取り付けた容量25mLの針なしシリンジで濾過し、粗大粒子を除去することにより水系インク1(インク中の顔料:4.5%、インク中の顔料を含有しない架橋ポリマー:7.6%)を得た。
結果を表3に示す。なお、表3中の組成の数値は、固形分(有効分)量である。
【0065】
実施例2~11及び比較例1(水系インク2~11及び21の調製)
調製例2~11及び比較調製例1で得られた顔料を含有しない架橋ポリマーエマルションの種類と量を表3に示すように変更した以外は、実施例1と同様にして水系インク2~11及び21を調製した。
【0066】
<評価方法>
実施例1~11及び比較例1で得られた水系インクのマット紙光沢度を以下の方法により評価した。結果を表3に示す。
【0067】
(印刷方法)
ピエゾ方式プリンター(京セラ株式会社製、商品名:KJ4B-1200)を用いて、マット紙(UPM社製、商品名:UPM Finesse Matt、坪量:115g/m2、60°光沢度:5.6、吸水量:4.4g/m2)にベタ印字した。
プリンターの記録条件は、記録ヘッド電圧26V、記録ヘッド温度32℃、解像度600dpi、吐出前フラッシング回数200発、負圧-4.0kPaにそれぞれ設定した。その後、印刷物を25℃で24時間放置し、最終印刷物を得た。
【0068】
(マット紙光沢度の測定)
最終印刷物を、光沢計(日本電色工業株式会社製、商品名:HANDY GLOSSMETER PG-1)で60°光沢度の測定を5回行い、その平均値を光沢度とした。
〔評価基準〕
5:60°光沢度が30以上である。
4:60°光沢度が27以上かつ30未満である。
3:60°光沢度が24以上かつ27未満である。
2:60°光沢度が21以上かつ24未満である。
1:60°光沢度が21未満である。
光沢度の評価結果が3以上であれば、実用上満足できる。
【0069】
【0070】
表3から、実施例1~11の水系インクは比較例1の水系インクに比べて、マット紙光沢度が優れていることが分かる。