JP2009275211A - 非水系顔料インク - Google Patents

Abstract

【課題】 印刷物によるクリアファイルの波打ちを抑制できる非水系顔料インクを提供する。
【解決手段】 顔料と顔料分散剤と非水系溶剤とを含み、前記非水系溶剤として、多価アルコールと分岐鎖脂肪族カルボン酸との、または分岐鎖脂肪族アルコールと多価脂肪族カルボン酸とのジエステル以上のエステルを含む、非水系顔料インク。
【選択図】 なし

Description

本発明は、非水系顔料インクに関し、特にインクジェット記録システムへの使用に適した非水系顔料インクに関する。

インクジェット記録システムは、簡便かつ安価に画像を形成できることから、様々な印刷分野に応用されている。オフィスにおいてはこのシステムを用いて、普通紙に対し高速印刷を行なうことが望まれている。
一般に、インクジェット用インクとして水系（水性）インクが用いられるが、普通紙に印刷した場合、インク中の水分によって用紙がカールしてしまい、高速印刷を行なう場合には特に、用紙搬送に大きな影響を及ぼすという弊害が生じる。

これに対し、非水系（油性）インクは、インク中に水を含まないため、普通紙に印刷しても用紙をカールさせることなく、したがって高速印刷に適している。
特開２００３−２６１８０８号公報は、溶剤が６０重量％以上の極性有機溶剤を含み、かつ極性有機溶剤がエステル系溶剤を１０重量％以上含む、インクの保存安定性が向上された非水系インクを開示する。

特開２００２−３６３４６５号公報は、炭素数が１０〜２２の分岐鎖エステルからなる分散媒を用いることにより、高安定性・高安全性を有し、高濃度・高精細で耐水性に優れた画像を形成できるインクジェット用非水系顔料インクを開示する。

特開２００３−２６１８０８号公報 特開２００２−３６３４６５号公報

しかし、従来の非水系インクを用いて印刷された印刷物を、オフィスや家庭で通常使用されるクリアファイルに挟んでおくと、時間の経過と共にファイルが波打つという問題が生じることが判明した。
そこで本発明は、こうしたクリアファイルの波打ちの問題を解決できる非水系顔料インクを提供することを課題とする。

本発明の一側面によれば、顔料と顔料分散剤と非水系溶剤とを含み、
前記非水系溶剤として、多価アルコールと分岐鎖脂肪族カルボン酸との、または分岐鎖脂肪族アルコールと多価脂肪族カルボン酸とのジエステル以上のエステルを含む、非水系顔料インクが提供される。

本発明に係る非水系顔料インク（以下、単に「インク」と記す場合もある。）は、非水系溶剤として、多価アルコールと分岐鎖脂肪族カルボン酸とのジエステル以上のエステル、または分岐鎖脂肪族アルコールと多価脂肪族カルボン酸とのジエステル以上のエステルを含むことを特徴とし、この構成により、クリアファイルの波打ちの問題が生じないインクを実現することができる。

本発明に係るインクは、必須成分として、顔料と顔料分散剤と非水系溶剤とを含む。
顔料としては、たとえば、アゾ系、フタロシアニン系、染料系、縮合多環系、ニトロ系、ニトロソ系等の有機顔料（ブリリアントカーミン６Ｂ、レーキレッドＣ、ウォッチングレッド、ジスアゾイエロー、ハンザイエロー、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、アルカリブルー、アニリンブラック等）；コバルト、鉄、クロム、銅、亜鉛、鉛、チタン、バナジウム、マンガン、ニッケル等の金属類、金属酸化物および硫化物、ならびに黄土、群青、紺青等の無機顔料、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カーボンブラック類を用いることができる。これらの顔料は、いずれか１種が単独で用いられるほか、２種以上が組み合わせて使用されてもよい。

顔料の平均粒径は、分散性と保存安定性の観点から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。ここで、顔料の平均粒径は、（株）堀場製作所製の動的光散乱式粒度分布測定装置ＬＢ−５００により測定された値である。
インク中の顔料の含有量は、通常０．０１〜２０重量％であり、印刷濃度とインク粘度の観点から１〜１５重量％であることが好ましく、５〜１０重量％であることが一層好ましい。

配合される顔料分散剤は、特に限定されず、顔料を溶剤中に安定して分散させるものであればよい。たとえば、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、高分子共重合物、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、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物塩、ポリオキシエチレンアルキルリン酸エステル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリエステルポリアミン、ステアリルアミンアセテート等が好適に使用され、そのうち、高分子分散剤の使用が好ましい。これらは単独で用いられるほか、複数種を組み合わせて使用してもよい。

市販されている分散剤の具体例としては、
日本ルーブリゾール（株）製「ソルスパース５０００（フタロシアニンアンモニウム塩系）、１３９４０（ポリエステルアミン系）、１７０００、１８０００（脂肪酸アミン系）、１１２００、２２０００、２４０００、２８０００」（いずれも商品名）；
エフカケミカルズ（Ｅｆｋａ ＣＨＥＭＩＣＡＬＳ）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）；
花王（株）製「デモールＰ、ＥＰ、ポイズ５２０、５２１、５３０、ホモゲノールＬ−１８（ポリカルボン酸型高分子界面活性剤）」（いずれも商品名）；
楠本化成（株）製「ディスパロンＫＳ−８６０、ＫＳ−８７３Ｎ４（高分子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）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）；
等が挙げられる。

インク中の顔料分散剤の配合量は、適宜設定できるが、顔料分散性の観点から、重量比で、顔料１部に対し０．０５〜１．０部程度であることが好ましく、０．１〜０．７部であることがより好ましい。
インク総量に対しては、顔料分散剤は、０．５〜１０重量％程度含まれていることが好ましく、１〜５重量％であることが一層好ましい。

次に、非水系溶剤について説明する。非水系溶剤とは、非極性有機溶剤および極性有機溶剤であって、５０％留出点が１５０℃以上の溶剤をいう。５０％留出点は、ＪＩＳ Ｋ００６６「化学製品の蒸留試験方法」に従って測定される、重量で５０％の溶剤が揮発したときの温度を意味する。
たとえば、非極性有機溶剤としては、脂肪族炭化水素溶剤、脂環式炭化水素系溶剤、芳香族炭化水素溶剤等を好ましく挙げることができる。脂肪族炭化水素溶剤、脂環式炭化水素系溶剤としては、たとえば、新日本石油（株）製「テクリーンＮ−１６、テクリーンＮ−２０、テクリーンＮ−２２、ナフテゾールＬ、ナフテゾールＭ、ナフテゾールＨ、０号ソルベントＬ、０号ソルベントＭ、０号ソルベントＨ、アイソゾール３００、アイソゾール４００、ＡＦ−４、ＡＦ−５、ＡＦ−６、ＡＦ−７」、Ｅｘｘｏｎ Ｍｏｂｉｌ社製「Ｉｓｏｐａｒ（アイソパー）Ｇ、Ｉｓｏｐａｒ Ｈ、Ｉｓｏｐａｒ Ｌ、Ｉｓｏｐａｒ Ｍ、Ｅｘｘｓｏｌ Ｄ４０、Ｅｘｘｓｏｌ Ｄ８０、Ｅｘｘｓｏｌ Ｄ１００、Ｅｘｘｓｏｌ Ｄ１３０、Ｅｘｘｓｏｌ Ｄ１４０」等を好ましく挙げることができる。

極性有機溶剤としては、エステル系溶剤、アルコール系溶剤、高級脂肪酸系溶剤、エーテル系溶剤、およびこれらの混合溶剤を用いることができる。より具体的には、ラウリル酸メチル、ラウリル酸イソプロピル、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、リノール酸メチル、リノール酸イソブチル、リノール酸エチル、イソステアリン酸イソプロピル、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、セバシン酸ジエチル、モノカプリン酸プロピレングリコール、トリ２−エチルヘキサン酸トリメチロールプロパン、トリ２−エチルヘキサン酸グリセリルなどのエステル系溶剤；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などのアルコール系溶剤；イソノナン酸、イソミリスチン酸、ヘキサデカン酸、イソパルミチン酸、オレイン酸、イソステアリン酸などの高級脂肪酸系溶剤；ジエチルグリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールジブチルエーテルなどのエーテル系溶剤、が好ましく挙げられる。

本発明では、これらの非水系溶剤のうち、多価アルコールと分岐鎖脂肪族カルボン酸とのジエステル以上のエステル（１）または分岐鎖脂肪族アルコールと多価脂肪族カルボン酸とのジエステル以上のエステル（２）を含むことを特徴とする。この特定のエステル（１）または（２）を用いることにより、本発明に係るインクは、得られた印刷物との接触によるクリアファイルの波打ちを抑制することができる。なお、現在、オフィスや家庭で使用されているクリアファイルは、そのほとんどがポリプロピレン製のものである。
クリアファイルの波打ちは、その内部に印刷物を挟んでおくと、インク中の非水系溶剤がファイルを構成する樹脂内に浸透し、その結果ファイルが膨潤することが原因であると考えられる。これは、水系溶剤とは異なり、非水系溶剤は一般に、樹脂との親和性が高いからである。

樹脂への浸透を抑制するために、たとえば、粘度の高い溶剤を使用すれば、樹脂内に浸透しにくくなることが考えられるが、インクジェット用インクの場合、高粘度溶剤を使用することは吐出性の点で問題がある。
これに対し、多価アルコールと分岐鎖脂肪族カルボン酸とのジエステル以上のエステル（１）または分岐鎖脂肪族アルコールと多価脂肪族カルボン酸とのジエステル以上のエステル（２）は、インク粘度の抑制とファイル膨潤の抑制とを両立できることが特徴である。

分岐鎖脂肪族カルボン酸としては、２−メチルプロピオン酸、２−メチルブタン酸、３−メチルブタン酸、２−エチルブタン酸、イソヘプタン酸、イソオクタン酸、イソノナン酸、イソデカン酸、イソドデカン酸、イソミリスチン酸、イソパルミチン酸、イソステアリン酸、イソアラキン酸、イソヘキサコ酸等が挙げられる。分岐の位置と分岐数は、特に限定されない。
インク粘度とクリアファイル膨潤抑制の観点から、分岐鎖脂肪族カルボン酸は、炭素数４〜１２のものが好ましく、炭素数６〜１０のものがより好ましい。
さらに、分岐鎖脂肪族カルボン酸は、インクの保存安定性の観点からモノカルボン酸であることが好ましく、また、インクを開放系に放置したときの保存安定性の観点から飽和カルボン酸であることが好ましい。

多価アルコールとしては、脂肪族アルコールが好ましく、エチレングリコール、プロピレングリコール、イソプロピレングリコール、１，３−プロパンジオール、ジエチレングリコール、１，３−ブチレングリコール、１，４−ブタンジオール、２，３−ブタンジオール、１，２−ペンタンジオール、２，２−ジメチルプロパン−１，３−ジオール、１，５−ペンタンジオール、ジプロピレングリコール、１，６−ヘキサンジオール、１，４−シクロヘキサンジメタノール、１，３−シクロヘキサンジメタノール、１，９−ノナンジオール、１，１０−デカンジオール等の２価アルコール；グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン等の３価アルコール；ペンタエリスリトール等の４価アルコールが例示できる。
インク粘度の観点からは、エチレングリコール、プロピレングリコール、イソプロピレングリコール、１，３−プロパンジオール、ジエチレングリコール、１，３−ブチレングリコール、１，４−ブタンジオール、および２，３−ブタンジオール等の、炭素数２〜４の多価アルコールであることが好ましい。

上記分岐鎖脂肪族カルボン酸と多価アルコールとのエステルは、クリアファイルの波打ち抑制の観点からジエステル以上であることが必要であり、３価以上のアルコールの場合、クリアファイル膨潤を抑制する観点から、すべての水酸基がエステル化された中性エステルであることが好ましい。
特に好ましいエステルとして、ジイソオクタン酸のジエステルを使用することができ、ジイソオクタン酸プロピレングリコ−ル、ジイソオクタン酸１，３−ブチレングリコールを例示できる。

分岐鎖脂肪族アルコールとしては、イソプロパノール、イソブタノール、２−ブタノール、ｔ−ブタノール、２−メチル−１−ブタノール、３−メチル−１−ブタノール、３−ペンタノール、４−メチル−２−ペンタノール、２−エチルブタノール、２−ヘプタノール、３−ヘプタノール、２−オクタノール、２−エチルヘキサノール、２，６−ジメチル−４−ヘプタノール、２−デカノール、トリメチルノニルアルコール等が挙げられる。分岐の位置と分岐数は、特に限定されない。
インク粘度とクリアファイル膨潤抑制の観点から、分岐鎖脂肪族アルコールは、炭素数３〜１２のものが好ましく、炭素数６〜１０のものがより好ましい。
さらに、分岐鎖脂肪族アルコールは、インクの保存安定性の観点からモノアルコールであることが好ましく、また、インクを開放系に放置したときの保存安定性の観点から飽和アルコールであることが好ましい。

多価脂肪族カルボン酸としては、シュウ酸、マロン酸、フマル酸、マレイン酸、コハク酸、グルタル酸、グルタコン酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、フタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸等の２価カルボン酸；トリメリット酸等の３価カルボン酸が例示できる。
インク粘度の観点、および、インクを開放系に放置したときの保存安定性の観点からは、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸等のジカルボン酸が好ましい。

上記特定のエステル（１）および（２）は、複数種を組み合わせて使用してもよい。このエステルのインク中の含有量は、複数種が含まれるときはその合計量として、５０〜８０重量％であることが好ましい。
インクは、非水系溶剤としてさらに、上述した非極性有機溶剤を含んでいてもよい。インク中の非極性有機溶剤の含有量は、３０重量％以下であることが好ましい。
さらに、本発明の効果を阻害しない範囲内で、上記特定のエステル以外の極性有機溶媒を、インク中に３０重量％以下の量で使用してもよい。

以上の各成分に加え、インクには、必要に応じて、本発明の目的を阻害しない範囲内で、当該分野において通常用いられている各種添加剤を含ませることができる。
具体的には、消泡剤、表面張力低下剤等として、アニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤、両性界面活性剤、非イオン界面活性剤、または高分子系、シリコーン系、フッ素系の界面活性剤をインクに含有させることができる。

酸化防止剤を配合することにより、インク成分の酸化を防止し、インクの保存安定性を向上させることができる。酸化防止剤としては、たとえば、Ｌ−アスコルビン酸、Ｌ−アスコルビン酸ナトリウム、イソアスコルビン酸ナトリウム、亜硫酸カリウム、亜硫酸ナトリウム、チオ硫酸ナトリウム、亜二チオン酸ナトリウム、ピロ亜硫酸ナトリウムを用いることができる。

防腐剤を配合することにより、インクの腐敗を防止して保存安定性を向上させることができる。防腐剤としては、たとえば、５−クロロ−２−メチル−４−イソチアゾリン−３−オン、２−メチル−４−イソチアゾリン−３−オン、２−ｎ−オクチル−４−イソチアゾリン−３−オン、１，２−ベンゾイソチアゾリン−３−オン等のイソチアゾロン系防腐剤；ヘキサヒドロ−１，３，５−トリス（２−ヒドロキシエチル）−ｓ−トリアジン等のトリアジン系防腐剤；２−ピリジンチオールナトリウム−１−オキシド、８−オキシキノリン等のピリジン・キノリン系防腐剤；ジメチルジチオカルバミン酸ナトリウム等のジチオカルバメート系防腐剤；２，２−ジブロモ−３−ニトリロプロピオンアミド、２−ブロモ−２−ニトロ−１，３−プロパンジオール、２，２−ジブロモ−２−ニトロエタノール、１，２−ジブロモ−２，４−ジシアノブタン等の有機臭素系防腐剤；ｐ−ヒドロキシ安息香酸メチル、ｐ−ヒドロキシ安息香酸エチル、ソルビン酸カリウム、デヒドロ酢酸ナトリウム、サリチル酸を用いることができる。

インクは、たとえば、顔料と顔料分散剤と非水系溶剤とを含む顔料分散体をまず調製し、さらに非水系溶剤およびその他の任意の成分を加えて製造することができる。あるいは、すべての配合成分を、一度に混合させてもよい。
顔料と分散剤と非水系溶剤とを含む顔料分散体またはインクは、これら３者を混合し、ボールミル、ビーズミル等の任意の分散手段を用いて顔料を分散させることにより、好ましく得ることができる。

インクジェット記録装置用として使用される際のインクの粘度は、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２〜３０ｍＰａ・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い。ここで粘度は、２３℃において剪断応力を、１分間かけて０Ｐａから１０Ｐａまで増加させたときの値を表す。

本発明のインクを使用した印刷方法は、特に限定されないが、インクジェット記録装置を用いて行われることが好ましい。インクジェットプリンタは、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。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発明に係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。

以下に、本発明を実施例により詳しく説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
＜実施例および比較例＞
表１に示す各配合成分を２５０ｍｌのポリプロピレン製容器に入れて混合し、ジルコニアビーズ（直径０．５ｍｍ）４５０ｇを入れて、ロッキングミル（（株）セイワ技研）により６０分間分散した。その後、ジルコニアビーズを濾別し、得られた内容物を３．０μｍおよび０．８μｍのメンブランフィルターで濾過してゴミおよび粗大粒子を取り除き、各インクを得た。
使用したカーボンブラックは三菱化学（株）製「ＭＡ１１」であり、顔料分散剤は日本ルーブリゾール（株）製「ソルスパースＳ−１１２００」であり、石油系炭化水素溶剤は、日石三菱（株）製「ＡＦ７」（ナフテン系溶剤）である。
得られたインクは全て、インクジェットインクとしての適正範囲の顔料粒径を備えていた。

＜粘度測定＞
上記得られたインクの粘度（２３℃において剪断応力を、１分間かけて０Ｐａから１０Ｐａまで増加させたとき粘度）を、ハーケ社製応力制御式レオメータＲＳ７５（コーン角度１°、直径６０ｍｍ）を用いて測定した。

＜吐出性＞
インクジェット記録装置として「ＨＣ５５００」（理想科学工業（株））を使用し、吐出性を次のように評価した。ＨＣ５５００は、３００ｄｐｉのライン型インクジェットヘッド（各ノズルが約８５μｍ間隔で並ぶ）を使用し、主走査方向（ノズルが並んでいる方向）に直交する副走査方向に用紙を搬送して、印字を行なうシステムである。
各インクを、インクジェット記録装置に装填して３００ｄｐｉ相当のベタ画像を印刷し、印刷画像における吐出不良による白線の有無を目視評価した。白線が全くないものをＡ、白線があるものをＣとした。

＜クリアファイル膨潤性＞
上記と同様にして、Ａ４サイズの普通紙に対し、その１／３の面積にベタ画像を印刷した。得られた印刷物の上にポリプロピレン製シート（厚み１４０μｍ）を乗せ、５００ｇの加重をかけた状態で、３０℃で１０日間放置した。
放置後のポリプロピレン製シートを水平面に静置したときの反りが１ｃｍ未満のものをＡＡ、１ｃｍ以上２ｃｍ未満のものをＡ、２ｃｍ以上のものをＣとして評価した。
以上の結果を、同じく表１に示す。

実施例のインクは、吐出性が良好で、クリアファイルの膨潤性（波打ち）も問題がないことが判明した。
これに対し、従来技術の極性有機溶剤を使用する比較例１および２のインクは、著しいクリアファイルの膨潤を引き起こすことが判明した。比較例３のインクは、クリアファイルの膨潤の点では問題がないものの、吐出性の点でインクジェット用としては不適切であることが判明した。

Claims (7)

1. 顔料と顔料分散剤と非水系溶剤とを含み、
   前記非水系溶剤として、多価アルコールと分岐鎖脂肪族カルボン酸との、または分岐鎖脂肪族アルコールと多価脂肪族カルボン酸とのジエステル以上のエステルを含む、非水系顔料インク。
2. 前記エステルのインク中の含有量が、５０〜８０重量％である、請求項１記載の非水系顔料インク。
3. 前記分岐鎖脂肪族カルボン酸が、炭素数４〜１２の脂肪族カルボン酸である、請求項１または２記載の非水系顔料インク。
4. 前記分岐鎖脂肪族アルコールが、炭素数３〜１２の脂肪族アルコールである、請求項１または２記載の非水系顔料インク。
5. 前記多価アルコールが、エチレングリコール、プロピレングリコール、イソプロピレングリコール、１，３−プロパンジオール、ジエチレングリコール、１，３−ブチレングリコール、１，４−ブタンジオール、および２，３−ブタンジオールからなる群から選ばれた少なくとも１種である、請求項１〜３のいずれか１項記載の非水系顔料インク。
6. 前記多価脂肪族カルボン酸が、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、およびセバシン酸からなる群から選ばれた少なくとも１種である、請求項１、２、または４記載の非水系顔料インク。
7. 前記非水系溶剤として、非極性有機溶剤をさらに含む、請求項１〜６のいずれか１項記載の非水系顔料インク。