JP2018150413A - Aqueous ink, ink cartridge, and ink jet recording method - Google Patents
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Abstract
【課題】光学濃度の高い画像を記録することが可能な水性インクを提供する。【解決手段】顔料、第1の樹脂、及び第2の樹脂を含有する水性インクである。第1の樹脂が、芳香環を有する単量体に由来するユニットで構成されるブロックAと、(メタ)アクリル酸エステルに由来するユニットで構成されるブロックBと、(メタ)アクリル酸に由来するユニットで構成されるブロックCと、を有するブロック共重合体であり、第2の樹脂が、酸価が40mgKOH/g以上のウレタン樹脂であることを特徴とする。【選択図】なしA water-based ink capable of recording an image having a high optical density is provided. An aqueous ink containing a pigment, a first resin, and a second resin. The first resin is derived from a block A composed of units derived from a monomer having an aromatic ring, a block B composed of units derived from a (meth) acrylic acid ester, and (meth) acrylic acid. And a block copolymer having a block C composed of a unit of the second resin, wherein the second resin is a urethane resin having an acid value of 40 mgKOH / g or more. [Selection figure] None
Description
本発明は、水性インク、インクカートリッジ、及びインクジェット記録方法に関する。 The present invention relates to an aqueous ink, an ink cartridge, and an ink jet recording method.
近年、インクジェット記録方法に用いるインクには、高いレベルの堅牢性(光、オゾンガス、水などに対する耐性)を有する画像を記録できることが要求されており、顔料を色材として用いたインク(顔料インク)が利用される機会が増加している。さらに、インクジェット記録方法に用いるインクには、銀塩写真に匹敵する高品位な画像を出力可能であることも要求されている。しかし、顔料インクには、顔料が粒子の形態であることに起因して、分子の状態で水性媒体中に溶解している染料を用いたインク(染料インク)と比べて、記録される画像の光沢性が低いといった課題がある。さらに、顔料インクを用いて画像を記録した場合には、ブロンズ現象が発生しやすいことも知られている。 In recent years, inks used in inkjet recording methods have been required to be able to record images having a high level of fastness (resistance to light, ozone gas, water, etc.), and inks using pigments as color materials (pigment inks) Opportunities to be used are increasing. Furthermore, the ink used in the ink jet recording method is required to be able to output a high-quality image comparable to a silver salt photograph. However, the pigment ink is in the form of particles, and the recorded image has a higher image quality than the ink (dye ink) using a dye dissolved in an aqueous medium in a molecular state. There is a problem that glossiness is low. Furthermore, it is also known that bronzing is likely to occur when an image is recorded using pigment ink.
上記のような課題を解決すべく、例えば、ブロック共重合体及びウレタン樹脂エマルションを含有するインクジェット用のインクが提案されている(特許文献1)。また、コート紙に記録する画像の耐擦過性及び発色性を向上すべく、ブロック共重合体及びウレタン樹脂を添加したインクジェット用のインクが提案されている(特許文献2)。 In order to solve the above problems, for example, an ink-jet ink containing a block copolymer and a urethane resin emulsion has been proposed (Patent Document 1). In addition, an ink jet ink to which a block copolymer and a urethane resin are added has been proposed in order to improve the scratch resistance and color developability of images recorded on coated paper (Patent Document 2).
本発明者らは、ブロック共重合体を添加した従来のインクについて検討した。その結果、記録される画像の光学濃度はわずかに向上するものの、近年要求される高いレベルの光学濃度には至っていないことが判明した。 The present inventors examined a conventional ink to which a block copolymer was added. As a result, it has been found that although the optical density of the recorded image is slightly improved, the optical density has not reached the high level required in recent years.
また、特許文献1で提案されたインクで画像を記録すると、ウレタン樹脂エマルションに起因して画像の光沢性が低下しやすいこと、及び光沢性の低下によって画像の光学濃度も低下することがわかった。さらに、特許文献2で提案されたインクを用いても、記録される画像の発色性はさほど向上しないことが判明した。 Further, it was found that when an image is recorded with the ink proposed in Patent Document 1, the glossiness of the image tends to be lowered due to the urethane resin emulsion, and the optical density of the image is also lowered due to the reduction of the glossiness. . Furthermore, it has been found that even when the ink proposed in Patent Document 2 is used, the color developability of the recorded image is not improved so much.
したがって、本発明の目的は、光学濃度の高い画像を記録することが可能な水性インクを提供することにある。また、本発明の別の目的は、前記水性インクを用いたインクカートリッジ、及びインクジェット記録方法を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a water-based ink capable of recording an image having a high optical density. Another object of the present invention is to provide an ink cartridge and an ink jet recording method using the water-based ink.
上記の目的は以下の本発明によって達成される。すなわち、本発明によれば、顔料、第1の樹脂、及び第2の樹脂を含有する水性インクであって、前記第1の樹脂が、芳香環を有する単量体に由来するユニットで構成されるブロックAと、(メタ)アクリル酸エステルに由来するユニットで構成されるブロックBと、(メタ)アクリル酸に由来するユニットで構成されるブロックCと、を有するブロック共重合体であり、前記第2の樹脂が、酸価が40mgKOH/g以上のウレタン樹脂であることを特徴とする水性インクが提供される。 The above object is achieved by the present invention described below. That is, according to the present invention, a water-based ink containing a pigment, a first resin, and a second resin, wherein the first resin is composed of units derived from a monomer having an aromatic ring. Block A, block B composed of units derived from (meth) acrylic acid ester, and block C composed of units derived from (meth) acrylic acid, A water-based ink is provided in which the second resin is a urethane resin having an acid value of 40 mgKOH / g or more.
本発明によれば、光学濃度の高い画像を記録することが可能な水性インクを提供することができる。また、本発明によれば、この水性インクを用いたインクカートリッジ、及びインクジェット記録方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the water-based ink which can record an image with high optical density can be provided. In addition, according to the present invention, an ink cartridge and an ink jet recording method using this water-based ink can be provided.
以下に、好ましい実施の形態を挙げて、さらに本発明を詳細に説明する。本発明においては、化合物が塩である場合は、インク中では塩はイオンに解離して存在しているが、便宜上、「塩を含有する」と表現する。また、インクジェット用の水性インクのことを、単に「インク」と記載することがある。物性値は、特に断りのない限り、常温(25℃)における値である。樹脂の「ユニット」とは、1の単量体に由来する繰り返し単位を意味する。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to preferred embodiments. In the present invention, when the compound is a salt, the salt is dissociated into ions in the ink, but it is expressed as “contains a salt” for convenience. In addition, water-based ink for inkjet may be simply referred to as “ink”. Physical property values are values at normal temperature (25 ° C.) unless otherwise specified. The “unit” of the resin means a repeating unit derived from one monomer.
種々検討した結果、本発明者らは、以下に示す構成を採用することで、光学濃度の高い画像を記録可能な水性インクが得られることを見出した。すなわち、本発明の水性インクは、顔料、第1の樹脂、及び第2の樹脂を含有する水性インクである。第1の樹脂は、以下に示すブロックAと、ブロックBと、ブロックCとを有するブロック共重合体である。そして、第2の樹脂は、酸価が40mgKOH/g以上のウレタン樹脂である。このような構成を採用することで記録される画像の光学濃度が向上する理由について、本発明者らは次のように推測している。
ブロックA:芳香環を有する単量体に由来するユニットで構成されるポリマーブロック。
ブロックB:(メタ)アクリル酸エステルに由来するユニットで構成されるポリマーブロック。
ブロックC:(メタ)アクリル酸に由来するユニットで構成されるポリマーブロック。
As a result of various investigations, the present inventors have found that a water-based ink capable of recording an image having a high optical density can be obtained by adopting the following configuration. That is, the water-based ink of the present invention is a water-based ink containing a pigment, a first resin, and a second resin. The first resin is a block copolymer having the following block A, block B, and block C. The second resin is a urethane resin having an acid value of 40 mgKOH / g or more. The present inventors presume the reason why the optical density of the recorded image is improved by adopting such a configuration as follows.
Block A: a polymer block composed of units derived from a monomer having an aromatic ring.
Block B: a polymer block composed of units derived from (meth) acrylic acid ester.
Block C: a polymer block composed of units derived from (meth) acrylic acid.
光沢紙などの記録媒体に顔料を含有するインクを付与すると、顔料は記録媒体に浸透せず、記録媒体の表面に残る。そして、顔料と樹脂の一部が記録媒体の表面上に残存して顔料層が形成され、画像が記録される。ここで、顔料の粒子同士がより密に詰まっている方が、顔料層における光の内部散乱が抑制され、画像の光学濃度が向上すると考えられる。ここで、疎水性ユニットであるブロックA及びブロックBと、親水性ユニットであるブロックCとが分離して配置されたブロック共重合体が顔料の粒子に密着すると、顔料の粒子同士がより密に詰まる。これにより、顔料層における光の内部散乱が抑制されて画像の光学濃度が向上する。 When ink containing a pigment is applied to a recording medium such as glossy paper, the pigment does not penetrate into the recording medium and remains on the surface of the recording medium. Then, part of the pigment and resin remains on the surface of the recording medium to form a pigment layer, and an image is recorded. Here, it is considered that the closer the pigment particles are packed, the more the internal scattering of light in the pigment layer is suppressed and the optical density of the image is improved. Here, when the block copolymer in which the block A and the block B which are hydrophobic units and the block C which is a hydrophilic unit are separated is closely attached to the pigment particles, the pigment particles are more densely packed. Clogged. Thereby, the internal scattering of light in the pigment layer is suppressed, and the optical density of the image is improved.
また、記録媒体に付与されるインクドット同士の密着性も、顔料層における光の内部散乱に影響を及ぼすと考えられる。表面エネルギーが高いウレタン樹脂をインクに含有させることで、インクドット同士の密着性を向上させることができる。このため、光沢紙などの記録媒体上に形成される顔料層の密度が上昇するとともに、光の内部散乱が抑制されて、画像の光学濃度が向上すると考えられる。 In addition, the adhesion between the ink dots applied to the recording medium is considered to affect the internal scattering of light in the pigment layer. By including a urethane resin having a high surface energy in the ink, the adhesion between the ink dots can be improved. For this reason, it is considered that the density of the pigment layer formed on the recording medium such as glossy paper is increased, the internal scattering of light is suppressed, and the optical density of the image is improved.
<インク>
本発明のインクは、顔料、第1の樹脂、及び第2の樹脂を含有する水性インクである。以下、本発明のインクを構成する各成分などについて詳細に説明する。
<Ink>
The ink of the present invention is a water-based ink containing a pigment, a first resin, and a second resin. Hereafter, each component which comprises the ink of this invention is demonstrated in detail.
(顔料)
本発明のインクは、無機顔料や有機顔料などの顔料を色材として含有する。無機顔料としては、カーボンブラック、炭酸カルシウム、酸化チタンなどを挙げることができる。有機顔料としては、アゾ、フタロシアニン、キナクドリンなどを挙げることができる。また、調色などの目的のために、色材として染料を併用してもよい。インク中の顔料の含有量(質量%)は、インク全質量を基準として、0.1質量%以上10.0質量%以下であることが好ましく、1.0質量%以上10.0質量%以下であることがさらに好ましく、2.0質量%以上8.0質量%以下であることが特に好ましい。
(Pigment)
The ink of the present invention contains a pigment such as an inorganic pigment or an organic pigment as a color material. Examples of the inorganic pigment include carbon black, calcium carbonate, and titanium oxide. Examples of the organic pigment include azo, phthalocyanine, quinacdrine and the like. In addition, for purposes such as toning, a dye may be used in combination as a coloring material. The content (% by mass) of the pigment in the ink is preferably 0.1% by mass or more and 10.0% by mass or less, and 1.0% by mass or more and 10.0% by mass or less based on the total mass of the ink. It is more preferable that it is 2.0 mass% or more and 8.0 mass% or less.
顔料を分散方式で分類すると、樹脂分散剤を用いる樹脂分散顔料や、樹脂分散剤を必要としない自己分散顔料などを挙げることができる。本発明のインクには、いずれの分散方式の顔料であっても用いることができる。第2の樹脂であるウレタン樹脂により形成される膜の特性を効率よく発揮させて画像の耐擦過性を高めるには、ウレタン樹脂と顔料との相互作用をある程度抑制することが好ましい。このため、ウレタン樹脂以外の樹脂(例えば、アクリル樹脂など)を樹脂分散剤として用いた樹脂分散顔料や、樹脂分散剤を必要としない自己分散顔料を用いることが好ましい。 When the pigments are classified by the dispersion method, there can be mentioned resin-dispersed pigments using a resin dispersant, self-dispersed pigments that do not require a resin dispersant, and the like. Any dispersion system pigment can be used in the ink of the present invention. In order to efficiently exhibit the characteristics of the film formed of the urethane resin, which is the second resin, and improve the scratch resistance of the image, it is preferable to suppress the interaction between the urethane resin and the pigment to some extent. For this reason, it is preferable to use a resin dispersion pigment using a resin other than a urethane resin (for example, an acrylic resin) as a resin dispersant, or a self-dispersion pigment that does not require a resin dispersant.
樹脂分散剤は、親水性ユニット及び疎水性ユニットを構成ユニットとして有する樹脂であることが好ましい。また、樹脂分散剤は、(メタ)アクリル酸に由来するユニットや、(メタ)アクリルエステルに由来するユニットなどのアクリル成分を少なくとも有するアクリル樹脂であることが好ましく、水溶性アクリル樹脂であることがさらに好ましい。「水溶性アクリル樹脂」とは、水及び水溶性有機溶剤の混合溶媒である水性媒体に溶解し、動的光散乱法で測定した際に粒子径を有しない状態で水性媒体中に存在しうる樹脂を意味する。なお、以下の記載における「(メタ)アクリル」とは、「アクリル」及び「メタクリル」を意味し、「(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」を意味する。 The resin dispersant is preferably a resin having a hydrophilic unit and a hydrophobic unit as constituent units. The resin dispersant is preferably an acrylic resin having at least an acrylic component such as a unit derived from (meth) acrylic acid or a unit derived from (meth) acrylic ester, and is a water-soluble acrylic resin. Further preferred. "Water-soluble acrylic resin" is dissolved in an aqueous medium that is a mixed solvent of water and a water-soluble organic solvent, and can be present in an aqueous medium in a state that does not have a particle diameter when measured by a dynamic light scattering method. It means resin. In the following description, “(meth) acryl” means “acryl” and “methacryl”, and “(meth) acrylate” means “acrylate” and “methacrylate”.
親水性ユニットは、酸基やヒドロキシ基などの親水性基を有するユニットである。親水性ユニットは、例えば、親水性基を有するモノマーを重合することで形成することができる。親水性基を有するモノマーの具体例としては、(メタ)アクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸などのカルボキシ基を有する酸性モノマー、及びこれらの酸性モノマーの無水物や塩などのアニオン性モノマー;(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸3−ヒドロキシプロピルなどのヒドロキシ基を有するモノマー;メトキシ(モノ、ジ、トリ、ポリ)エチレングリコール(メタ)アクリレートなどのエチレンオキサイド基を有するモノマーなどを挙げることができる。アニオン性モノマーの塩を構成するカチオンとしては、リチウム、ナトリウム、カリウム、アンモニウム、有機アンモニウムなどのイオンを挙げることができる。 The hydrophilic unit is a unit having a hydrophilic group such as an acid group or a hydroxy group. The hydrophilic unit can be formed, for example, by polymerizing a monomer having a hydrophilic group. Specific examples of the monomer having a hydrophilic group include acidic monomers having a carboxy group such as (meth) acrylic acid, itaconic acid, maleic acid, and fumaric acid, and anionic monomers such as anhydrides and salts of these acidic monomers. Monomers having a hydroxy group such as 2-hydroxyethyl (meth) acrylate and 3-hydroxypropyl (meth) acrylate; ethylene oxide groups such as methoxy (mono, di, tri, poly) ethylene glycol (meth) acrylate; And the like. Examples of the cation constituting the salt of the anionic monomer include ions such as lithium, sodium, potassium, ammonium, and organic ammonium.
樹脂分散剤は、酸価を有する樹脂であることが好ましい。このため、上記のアニオン性モノマーに由来するユニットを親水性ユニットとして含む樹脂を樹脂分散剤として用いることが好ましい。樹脂分散剤は、通常、アルカリ金属(リチウム、ナトリウム、カリウムなど)の水酸化物やアンモニア水などの中和剤により中和されることで水溶性となる。 The resin dispersant is preferably a resin having an acid value. For this reason, it is preferable to use resin containing the unit derived from said anionic monomer as a hydrophilic unit as a resin dispersing agent. The resin dispersant becomes water-soluble by being neutralized with a neutralizer such as hydroxide of alkali metal (lithium, sodium, potassium, etc.) or ammonia water.
疎水性ユニットは、酸基やヒドロキシ基などの親水性基を有しないユニットである。疎水性ユニットは、例えば、疎水性基を有するモノマーを重合することで形成することができる。疎水性基を有するモノマーの具体例としては、スチレン、α−メチルスチレン、ベンジル(メタ)アクリレートなどの芳香環を有するモノマー;エチル(メタ)アクリレート、メチル(メタ)アクリレート、(イソ)プロピル(メタ)アクリレート、(n−、iso−、t−)ブチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレートなどの脂肪族基を有するモノマーなどを挙げることができる。 The hydrophobic unit is a unit having no hydrophilic group such as an acid group or a hydroxy group. The hydrophobic unit can be formed, for example, by polymerizing a monomer having a hydrophobic group. Specific examples of the monomer having a hydrophobic group include monomers having an aromatic ring such as styrene, α-methylstyrene, benzyl (meth) acrylate; ethyl (meth) acrylate, methyl (meth) acrylate, (iso) propyl (meth) And monomers having an aliphatic group such as acrylate, (n-, iso-, t-) butyl (meth) acrylate, and 2-ethylhexyl (meth) acrylate.
インク中の樹脂分散剤の含有量(質量%)は、インク全質量を基準として、0.1質量%以上10.0質量%以下であることが好ましく、0.2質量%以上4.0質量%以下であることがさらに好ましい。 The content (% by mass) of the resin dispersant in the ink is preferably 0.1% by mass or more and 10.0% by mass or less, based on the total mass of the ink, and is 0.2% by mass or more and 4.0% by mass. More preferably, it is% or less.
自己分散顔料としては、顔料の粒子表面に直接又は他の原子団(−R−)を介して酸基が結合したものを用いることができる。酸基としては、カルボン酸基、スルホン酸基、リン酸基、ホスホン酸基などを挙げることができる。酸基のカウンターイオンとしては、水素原子、アルカリ金属、アンモニウム(NH4)、有機アンモニウムなどのカチオンを挙げることができる。他の原子団(−R−)としては、アルキレン基、アリーレン基、アミド基、スルホニル基、イミノ基、カルボニル基、エステル基、エーテル基、これらの基を組み合わせた基などを挙げることができる。 As the self-dispersing pigment, one having an acid group bonded to the particle surface of the pigment directly or via another atomic group (-R-) can be used. Examples of the acid group include a carboxylic acid group, a sulfonic acid group, a phosphoric acid group, and a phosphonic acid group. Examples of acid group counter ions include cations such as hydrogen atoms, alkali metals, ammonium (NH 4 ), and organic ammonium. Examples of the other atomic group (—R—) include an alkylene group, an arylene group, an amide group, a sulfonyl group, an imino group, a carbonyl group, an ester group, an ether group, and a group obtained by combining these groups.
(第1の樹脂)
本発明のインクは、第1の樹脂として、ブロックA、ブロックB、及びブロックCを有するブロック共重合体を含有する。ブロックAは、芳香環を有する単量体に由来するユニットで構成されるポリマーブロックである。芳香環を有する単量体としては、ベンジル(メタ)アクリレート、スチレン、α−メチルスチレンなどを挙げることができる。ブロックBは、(メタ)アクリル酸エステルに由来するユニットで構成されるポリマーブロックである。(メタ)アクリル酸エステルとしては、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸プロピル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸ヘキシルなどを挙げることができる。また、ブロックCは、(メタ)アクリル酸に由来するユニットで構成されるポリマーブロックである。これらの単量体は、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。本明細書における「(メタ)アクリル…」とは、「アクリル…」及び「メタクリル…」を意味する。インク中の第1の樹脂の含有量(質量%)は、インク全質量を基準として、0.1質量%以上5.0質量%以下であることが好ましく、0.1質量%以上0.5質量%以下であることがさらに好ましい。
(First resin)
The ink of the present invention contains a block copolymer having block A, block B, and block C as the first resin. Block A is a polymer block composed of units derived from monomers having an aromatic ring. Examples of the monomer having an aromatic ring include benzyl (meth) acrylate, styrene, α-methylstyrene, and the like. Block B is a polymer block composed of units derived from (meth) acrylic acid esters. Examples of (meth) acrylic acid esters include methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, propyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, hexyl (meth) acrylate, and the like. The block C is a polymer block composed of units derived from (meth) acrylic acid. These monomers can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types. In this specification, “(meth) acrylic” means “acrylic” and “methacrylic”. The content (% by mass) of the first resin in the ink is preferably 0.1% by mass or more and 5.0% by mass or less, and 0.1% by mass or more and 0.5% by mass or less based on the total mass of the ink. More preferably, it is at most mass%.
第1の樹脂に占めるブロックAの割合(質量%)は、第1の樹脂全質量を基準として、50.0質量%以下であることが好ましい。ブロックAは、芳香環を有する単量体に由来するユニットで構成されているため、剛直であるとともに、π−π相互作用により顔料に強く密着しうるポリマーブロックである。第1の樹脂に占めるブロックAの割合が50.0質量%超であると、ブロックAの剛直な特性が顕著となるため、第1の樹脂自体が嵩張りやすくなる傾向にある。このため、第1の樹脂の顔料に対する密着性が低下しやすくなり、画像の光学濃度を向上させる効果がやや低くなることがある。第1の樹脂に占めるブロックAの割合(質量%)は、第1の樹脂全質量を基準として、20.0質量%以上であることが好ましい。 The proportion (mass%) of the block A in the first resin is preferably 50.0 mass% or less based on the total mass of the first resin. Since the block A is composed of units derived from a monomer having an aromatic ring, the block A is a polymer block that is rigid and can be strongly adhered to the pigment by π-π interaction. If the ratio of the block A in the first resin is more than 50.0% by mass, the rigid characteristics of the block A become remarkable, so that the first resin itself tends to be bulky. For this reason, the adhesiveness of the first resin to the pigment tends to be lowered, and the effect of improving the optical density of the image may be slightly lowered. The proportion (mass%) of the block A in the first resin is preferably 20.0 mass% or more based on the total mass of the first resin.
第1の樹脂に占めるブロックBの割合(質量%)は、第1の樹脂全質量を基準として、20.0質量%以上60.0質量%以下であることが好ましい。また、第1の樹脂に占めるブロックCの割合(質量%)は、第1の樹脂全質量を基準として、10.0質量%以上40.0質量%以下であることが好ましい。 The ratio (% by mass) of the block B in the first resin is preferably 20.0% by mass or more and 60.0% by mass or less based on the total mass of the first resin. Moreover, it is preferable that the ratio (mass%) of the block C which occupies for 1st resin is 10.0 to 40.0 mass% on the basis of 1st resin total mass.
インク中の第1の樹脂の含有量(質量%)は、顔料の含有量(質量%)に対する質量比率で、0.02倍以上0.50倍以下であることが好ましい。上記の質量比率が0.02倍未満であると、顔料に吸着する第1の樹脂の量が少なくなり、画像の光学濃度を向上させる効果がやや低くなる場合がある。一方、上記の質量比率が0.50倍超であると、第1の樹脂が光沢紙などの記録媒体上に残りやすくなり、画像の光学濃度を向上させる効果がやや低くなる場合がある。 The content (% by mass) of the first resin in the ink is a mass ratio with respect to the content (% by mass) of the pigment, and is preferably 0.02 times or more and 0.50 times or less. If the mass ratio is less than 0.02 times, the amount of the first resin adsorbed on the pigment is reduced, and the effect of improving the optical density of the image may be slightly reduced. On the other hand, if the mass ratio is more than 0.50 times, the first resin tends to remain on a recording medium such as glossy paper, and the effect of improving the optical density of the image may be slightly reduced.
[合成方法]
第1の樹脂として用いるブロック共重合体は、従来一般的に用いられている重合方法にしたがって合成することができる。重合方法の具体例としては、リビングラジカル重合法、リビングアニオン重合法などを挙げることができる。
[Synthesis method]
The block copolymer used as the first resin can be synthesized according to a polymerization method that is generally used conventionally. Specific examples of the polymerization method include a living radical polymerization method and a living anion polymerization method.
[分析方法]
第1の樹脂の組成や分子量については、従来公知の方法により分析することができる。また、インクを遠心分離して得られる沈降物と上澄み液を分析することで、第1の樹脂の組成や分子量を確認することができる。インクの状態でも第1の樹脂を解析することはできるが、インクから抽出した第1の樹脂を解析すると、測定精度を高めることができるために好ましい。例えば、インクを75,000rpmで遠心分離して分取した上澄み液に、過剰の酸(塩酸など)を添加して、樹脂を析出させる。析出した樹脂にクロロホルムを添加すると、ウレタン樹脂が溶解するので、不溶分を分取することによって第1の樹脂を抽出することができる。抽出した第1の樹脂を高温ガスクロマトグラフィー/質量分析計(高温GC/MS)を用いて分析することで、ブロック共重合体を構成しているユニットの種類などを確認することができる。
[Analysis method]
The composition and molecular weight of the first resin can be analyzed by a conventionally known method. Further, the composition and molecular weight of the first resin can be confirmed by analyzing the sediment and the supernatant obtained by centrifuging the ink. Although the first resin can be analyzed even in the ink state, it is preferable to analyze the first resin extracted from the ink because the measurement accuracy can be improved. For example, an excess acid (such as hydrochloric acid) is added to the supernatant obtained by centrifuging the ink at 75,000 rpm to precipitate the resin. When chloroform is added to the precipitated resin, the urethane resin dissolves, and the first resin can be extracted by fractionating the insoluble matter. By analyzing the extracted first resin using a high temperature gas chromatography / mass spectrometer (high temperature GC / MS), the types of units constituting the block copolymer can be confirmed.
また、抽出した第1の樹脂を核磁気共鳴法(13C−NMR)やフーリエ変換型赤外分光光度計(FT−IR)によって定量的に分析することで、分子量などを確認することができる。さらに、第1の樹脂の酸価は滴定法により測定することができる。後述する実施例では、樹脂をテトラヒドロフランに溶解し、電位差自動滴定装置(商品名「AT510」、京都電子工業製)を使用して、水酸化カリウムエタノール滴定液を用いた電位差滴定法により測定した。第1の樹脂の重量平均分子量及び数平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定することができる。GPCの測定条件は以下に示す通りである。 Moreover, molecular weight etc. can be confirmed by analyzing the extracted 1st resin quantitatively with a nuclear magnetic resonance method ( 13C -NMR) or a Fourier-transform-type infrared spectrophotometer (FT-IR). . Furthermore, the acid value of the first resin can be measured by a titration method. In Examples described later, the resin was dissolved in tetrahydrofuran and measured by a potentiometric titration method using a potassium hydroxide ethanol titrant using an automatic potentiometric titrator (trade name “AT510”, manufactured by Kyoto Electronics Industry Co., Ltd.). The weight average molecular weight and number average molecular weight of the first resin can be measured by gel permeation chromatography (GPC). The measurement conditions for GPC are as follows.
・装置:Alliance GPC 2695(Waters製)
・カラム:Shodex KF−806Mの4連カラム(昭和電工製)
・移動相:テトラヒドロフラン(特級)
・流速:1.0mL/min
・オーブン温度:40.0℃
・試料溶液の注入量:0.1mL
・検出器:RI(屈折率)
・ポリスチレン標準試料:PS−1及びPS−2(Polymer Laboratories製、分子量:7,500,000、2,560,000、841,700、377,400、320,000、210,500、148,000、96,000、59,500、50,400、28,500、20,650、10,850、5,460、2,930、1,300、580の17種)
Apparatus: Alliance GPC 2695 (manufactured by Waters)
Column: 4-column column of Shodex KF-806M (Showa Denko)
・ Mobile phase: Tetrahydrofuran (special grade)
・ Flow rate: 1.0 mL / min
・ Oven temperature: 40.0 ℃
-Sample solution injection volume: 0.1 mL
・ Detector: RI (refractive index)
Polystyrene standard sample: PS-1 and PS-2 (manufactured by Polymer Laboratories, molecular weight: 7,500,000, 2,560,000, 841,700, 377,400, 320,000, 210,500, 148,000 , 96,000, 59,500, 50,400, 28,500, 20,650, 10,850, 5,460, 2,930, 1,300, 580)
[特性]
GPCにより測定される第1の樹脂(ブロック共重合体)のポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)は、3,000以上25,000以下であることが好ましい。第1の樹脂の重量平均分子量が3,000未満であると、第1の樹脂が小さくなるため光沢紙に残りにくくなり、画像の光学濃度を向上させる効果がやや低くなる場合がある。一方、第1の樹脂の重量平均分子量が25,000超であると、光沢紙などの記録媒体上に残りすぎることがあるとともに、嵩高くなるために内部散乱が生ずる要因となる場合がある。このため、画像の光学濃度向上させる効果がやや低くなる場合がある。
[Characteristic]
The weight average molecular weight (Mw) in terms of polystyrene of the first resin (block copolymer) measured by GPC is preferably 3,000 or more and 25,000 or less. If the weight average molecular weight of the first resin is less than 3,000, the first resin is small, so that it is difficult to remain on glossy paper, and the effect of improving the optical density of the image may be slightly reduced. On the other hand, if the weight average molecular weight of the first resin is more than 25,000, it may remain on a recording medium such as glossy paper and may become a factor causing internal scattering due to its bulk. For this reason, the effect of improving the optical density of the image may be slightly reduced.
第1の樹脂の分子量分布の値(Mw/Mnの値)は、1.0≦「Mw/Mn」≦2.0であることが好ましい。Mwは、GPCにより測定される第1の樹脂のポリスチレン換算の重量平均分子量を意味し、Mnは、GPCにより測定される第1の樹脂のポリスチレン換算の数平均分子量を意味する。Mw/Mnの値は、原理的に1.0以上である。Mw/Mnの値が1.0に近づくほど単分散であることを意味する。Mw/Mnの値が2.0超であると、高分子量や低分子量のブロック共重合体の混在割合が多いため、画像の光学濃度を向上させる効果がやや低くなる場合がある。 The molecular weight distribution value (Mw / Mn value) of the first resin is preferably 1.0 ≦ “Mw / Mn” ≦ 2.0. Mw means the polystyrene equivalent weight average molecular weight of the first resin measured by GPC, and Mn means the polystyrene equivalent number average molecular weight of the first resin measured by GPC. In principle, the value of Mw / Mn is 1.0 or more. The closer the Mw / Mn value is to 1.0, the more monodisperse. If the value of Mw / Mn is more than 2.0, the mixing ratio of the high molecular weight or low molecular weight block copolymer is large, so the effect of improving the optical density of the image may be slightly reduced.
第1の樹脂の酸価は、80mgKOH/g以上250mgKOH/g以下であることが好ましい。第1の樹脂の酸価が80mgKOH/g未満であると、水溶性が低いために光沢紙などの記録媒体上に残りやすくなり、画像の光沢性を向上させる効果がやや低くなるとともに、光学濃度を向上させる効果がやや低くなる場合がある。一方、第1の樹脂の酸価が250mgKOH/g超であると、親水性が高いため、第1の樹脂が顔料の粒子表面に吸着しにくくなる。また、記録媒体上にも残りにくくなるため、画像の光学濃度を向上させる効果がやや低くなる場合がある。 The acid value of the first resin is preferably 80 mgKOH / g or more and 250 mgKOH / g or less. When the acid value of the first resin is less than 80 mgKOH / g, it is likely to remain on a recording medium such as glossy paper due to low water solubility, and the effect of improving the glossiness of the image is slightly reduced, and the optical density There are cases where the effect of improving is slightly reduced. On the other hand, when the acid value of the first resin is more than 250 mgKOH / g, the hydrophilicity is high, and thus the first resin is difficult to be adsorbed on the pigment particle surface. In addition, since it is difficult to remain on the recording medium, the effect of improving the optical density of the image may be slightly reduced.
(第2の樹脂)
本発明のインクは、第2の樹脂として、酸価が40mgKOH/g以上のウレタン樹脂を含有する。インク中の第2の樹脂の含有量(質量%)は、インク全質量を基準として、0.1質量%以上10.0質量%以下であることが好ましく、0.5質量%以上3.0質量%以下であることがさらに好ましい。第2の樹脂の含有量が0.1質量%未満であると、光沢紙などの記録媒体に記録する画像の光学濃度を向上させる効果がやや低くなる場合がある。一方、第2の樹脂の含有量が10.0質量%超であると、光沢紙などの記録媒体に記録する画像の光学濃度を向上させる効果がやや低くなる場合がある。
(Second resin)
The ink of the present invention contains a urethane resin having an acid value of 40 mgKOH / g or more as the second resin. The content (% by mass) of the second resin in the ink is preferably 0.1% by mass or more and 10.0% by mass or less, and 0.5% by mass or more and 3.0% by mass or less based on the total mass of the ink. More preferably, it is at most mass%. If the content of the second resin is less than 0.1% by mass, the effect of improving the optical density of an image recorded on a recording medium such as glossy paper may be slightly reduced. On the other hand, if the content of the second resin is more than 10.0% by mass, the effect of improving the optical density of an image recorded on a recording medium such as glossy paper may be slightly lowered.
ウレタン樹脂としては、例えば、ポリイソシアネート、酸基を有しないポリオール、酸基を有するポリオール、及びポリアミンなどに由来するユニットを有するウレタン樹脂を用いることができる。 As the urethane resin, for example, a urethane resin having a unit derived from polyisocyanate, a polyol having no acid group, a polyol having an acid group, a polyamine, or the like can be used.
[ポリイソシアネート]
ポリイソシアネートは、その分子構造中に2以上のイソシアネート基を有する化合物である。ポリイソシアネートとしては、脂肪族ポリイソシアネート、芳香族ポリイソシアネートなどを用いることができる。ウレタン樹脂に占める、ポリイソシアネートに由来するユニットの割合(質量%)は、10.0質量%以上80.0質量%以下であることが好ましい。
[Polyisocyanate]
Polyisocyanate is a compound having two or more isocyanate groups in its molecular structure. As the polyisocyanate, aliphatic polyisocyanate, aromatic polyisocyanate and the like can be used. The proportion (% by mass) of units derived from polyisocyanate in the urethane resin is preferably 10.0% by mass or more and 80.0% by mass or less.
脂肪族ポリイソシアネートとしては、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、ドデカメチレンジイソシアネート、2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、2,4,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、2−メチルペンタン−1,5−ジイソシアネート、3−メチルペンタン−1,5−ジイソシアネートなどの鎖状構造を有するポリイソシアネート;イソホロンジイソシアネート、水素添加キシリレンジイソシアネート、4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、1,4−シクロヘキサンジイソシアネート、メチルシクロヘキシレンジイソシアネート、1,3−ビス(イソシアネートメチル)シクロヘキサンなどの環状構造を有するポリイソシアネート;などを挙げることができる。 Aliphatic polyisocyanates include tetramethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, dodecamethylene diisocyanate, 2,2,4-trimethylhexamethylene diisocyanate, 2,4,4-trimethylhexamethylene diisocyanate, lysine diisocyanate, 2-methylpentane-1 , 5-diisocyanate, polyisocyanate having a chain structure such as 3-methylpentane-1,5-diisocyanate; isophorone diisocyanate, hydrogenated xylylene diisocyanate, 4,4′-dicyclohexylmethane diisocyanate, 1,4-cyclohexane diisocyanate, Polypropylene having a cyclic structure such as methylcyclohexylene diisocyanate and 1,3-bis (isocyanatomethyl) cyclohexane Cyanate; and the like.
芳香族ポリイソシアネートとしては、トリレンジイソシアネート、2,2’−ジフェニルメタンジイソシアネート、2,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、4,4’−ジベンジルジイソシアネート、1,5−ナフチレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、1,3−フェニレンジイソシアネート、1,4−フェニレンジイソシアネート、ジアルキルジフェニルメタンジイソシアネート、テトラアルキルジフェニルメタンジイソシアネート、α,α,α’,α’−テトラメチルキシリレンジイソシアネートなどを挙げることができる。これらのポリイソシアネートのなかでも、脂肪族ポリイソシアネートを用いることが好ましい。さらに、脂肪族ポリイソシアネートのなかでも、環状構造を有するものが好ましく、イソホロンジイソシアネートがさらに好ましい。 Aromatic polyisocyanates include tolylene diisocyanate, 2,2′-diphenylmethane diisocyanate, 2,4′-diphenylmethane diisocyanate, 4,4′-diphenylmethane diisocyanate, 4,4′-dibenzyl diisocyanate, 1,5-naphthylene diisocyanate. Examples include isocyanate, xylylene diisocyanate, 1,3-phenylene diisocyanate, 1,4-phenylene diisocyanate, dialkyldiphenylmethane diisocyanate, tetraalkyldiphenylmethane diisocyanate, α, α, α ′, α′-tetramethylxylylene diisocyanate. . Of these polyisocyanates, it is preferable to use an aliphatic polyisocyanate. Further, among the aliphatic polyisocyanates, those having a cyclic structure are preferable, and isophorone diisocyanate is more preferable.
[ポリオール、ポリアミン]
ポリオールは、その分子構造中に2以上のヒドロキシ基を有する化合物である。ポリオールとしては、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオールなどの酸基を有しないポリオール;酸基を有するポリオール;などを挙げることができる。また、ポリアミンは、その分子構造中に2以上のアミノ基を有する化合物である。ウレタン樹脂に占める、ポリオール及びポリアミンに由来するユニットの割合(モル%)は、10.0モル%以上80.0モル%以下であることが好ましく、20.0モル%以上60.0モル%以下であることがさらに好ましい。
[Polyol, polyamine]
A polyol is a compound having two or more hydroxy groups in its molecular structure. Examples of the polyol include a polyol having no acid group such as a polyether polyol, a polyester polyol, and a polycarbonate polyol; a polyol having an acid group; Polyamine is a compound having two or more amino groups in its molecular structure. The proportion (mol%) of units derived from polyol and polyamine in the urethane resin is preferably 10.0 mol% or more and 80.0 mol% or less, and preferably 20.0 mol% or more and 60.0 mol% or less. More preferably.
〔酸基を有しないポリオール〕
ポリエーテルポリオールとしては、アルキレンオキサイド及びポリオール類の付加重合物;(ポリ)アルキレングリコールなどのグリコール類;などを挙げることができる。アルキレンオキサイドとしては、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド、α−オレフィンオキサイドなどを挙げることができる。アルキレンオキサイドと付加重合させるポリオール類としては、1,3−プロパンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、2−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオール、1,4−シクロヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、4,4−ジヒドロキシフェニルプロパン、4,4−ジヒドロキシフェニルメタン、水素添加ビスフェノールA、ジメチロール尿素及びその誘導体などのジオール;グリセリン、トリメチロールプロパン、1,2,5−ヘキサントリオール、1,2,6−ヘキサントリオール、ペンタエリスリトール、トリメチロールメラミン及びその誘導体、ポリオキシプロピレントリオールなどのトリオール;などを挙げることができる。グリコール類としては、テトラメチレングリコール、ヘキサメチレングリコール、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、(ポリ)テトラメチレングリコール、ネオペンチルグリコールなどの(ポリ)アルキレングリコール;エチレングリコール−プロピレングリコール共重合体;などを挙げることができる。
[Polyol having no acid group]
Examples of polyether polyols include addition polymers of alkylene oxides and polyols; glycols such as (poly) alkylene glycols; and the like. Examples of the alkylene oxide include ethylene oxide, propylene oxide, butylene oxide, α-olefin oxide and the like. Examples of polyols to be addition-polymerized with alkylene oxide include 1,3-propanediol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 3-methyl- 1,5-pentanediol, 2-butyl-2-ethyl-1,3-propanediol, 1,4-cyclohexanediol, 1,4-cyclohexanedimethanol, 4,4-dihydroxyphenylpropane, 4,4-dihydroxy Diols such as phenylmethane, hydrogenated bisphenol A, dimethylolurea and derivatives thereof; glycerin, trimethylolpropane, 1,2,5-hexanetriol, 1,2,6-hexanetriol, pentaerythritol, trimethylolmelamine and derivatives thereof , Polyoxypropylene Triols such as polyol; and the like. Examples of glycols include tetramethylene glycol, hexamethylene glycol, ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, polyethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol, tripropylene glycol, polypropylene glycol, (poly) tetramethylene glycol, (Poly) alkylene glycol such as neopentyl glycol; ethylene glycol-propylene glycol copolymer;
ポリエステルポリオールとしては、酸エステルなどを挙げることができる。酸エステルを構成する酸成分としては、フタル酸、ナフタレンジカルボン酸、ビフェニルジカルボン酸、テトラヒドロフタル酸などの芳香族ジカルボン酸;これらの芳香族ジカルボン酸の水素添加物などの脂環族ジカルボン酸;マロン酸、コハク酸、酒石酸、シュウ酸、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、アルキルコハク酸、リノレイン酸、マレイン酸、フマル酸、メサコン酸、シトラコン酸、イタコン酸などの脂肪族ジカルボン酸;などを挙げることができる。これらの無水物、塩、誘導体(アルキルエステル、酸ハライド)なども酸成分として用いることができる。また、酸成分とエステルを形成する成分としては、ジオール、トリオールなどのポリオール類;(ポリ)アルキレングリコールなどのグリコール類;などを挙げることができる。ポリオール類やグリコール類としては、上記のポリエーテルポリオールを構成する成分として例示したものを挙げることができる。 Examples of the polyester polyol include acid esters. Examples of the acid component constituting the acid ester include aromatic dicarboxylic acids such as phthalic acid, naphthalenedicarboxylic acid, biphenyldicarboxylic acid, and tetrahydrophthalic acid; alicyclic dicarboxylic acids such as hydrogenated products of these aromatic dicarboxylic acids; Acid, succinic acid, tartaric acid, oxalic acid, glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, suberic acid, azelaic acid, sebacic acid, alkyl succinic acid, linolenic acid, maleic acid, fumaric acid, mesaconic acid, citraconic acid, itaconic acid, etc. An aliphatic dicarboxylic acid; and the like. These anhydrides, salts, derivatives (alkyl esters, acid halides) and the like can also be used as the acid component. Examples of the component that forms an ester with an acid component include polyols such as diol and triol; glycols such as (poly) alkylene glycol; Examples of the polyols and glycols include those exemplified as the components constituting the polyether polyol.
ポリカーボネートポリオールとしては、公知の方法で製造されるポリカーボネートポリオールを用いることができる。具体的には、ポリヘキサメチレンカーボネートジオールなどのアルカンジオール系ポリカーボネートジオールなどを挙げることができる。また、アルキレンカーボネート、ジアリールカーボネート、ジアルキルカーボネートなどのカーボネート成分やホスゲンと、脂肪族ジオール成分と、を反応させて得られるポリカーボネートジオールなどを挙げることができる。 As the polycarbonate polyol, a polycarbonate polyol produced by a known method can be used. Specific examples include alkanediol-based polycarbonate diols such as polyhexamethylene carbonate diol. Moreover, the polycarbonate diol etc. which are obtained by making carbonate components, such as alkylene carbonate, a diaryl carbonate, a dialkyl carbonate, and phosgene, and an aliphatic diol component react can be mentioned.
ウレタン樹脂中の、ポリオールに由来するユニットの合計量に占める、酸基を有しないポリオールに由来するユニットの割合(モル%)は、1.0%以上100.0モル%以下であることが好ましい。また、5.0モル%以上50.0モル%以下であることがさらに好ましく、10.0モル%以上30.0モル%以下であることが特に好ましい。 The proportion (mol%) of the unit derived from the polyol having no acid group in the total amount of the units derived from the polyol in the urethane resin is preferably 1.0% or more and 100.0 mol% or less. . Moreover, it is more preferable that it is 5.0 mol% or more and 50.0 mol% or less, and it is especially preferable that it is 10.0 mol% or more and 30.0 mol% or less.
〔酸基を有するポリオール〕
酸基を有するポリオールとしては、カルボン酸基、スルホン酸基、リン酸基、ホスホン酸基などの酸基を有するポリオールを挙げることができる。酸基は、カルボン酸基であることが好ましい。カルボン酸基を有するポリオールとしては、ジメチロール酢酸、ジメチロールプロピオン酸、ジメチロールブタン酸、ジメチロール酪酸などを挙げることができる。なかでも、ジメチロールプロピオン酸、ジメチロールブタン酸が好ましい。酸基を有するポリオールの酸基は塩型であってもよい。塩を形成するカチオンとしては、リチウム、ナトリウム、カリウムなどのアルカリ金属のイオン;アンモニウムイオン、ジメチルアミンなどの有機アミンのカチオンなどを挙げることができる。汎用の酸基を有するポリオールの分子量は大きくても400程度であるので、酸基を有するポリオールに由来するユニットは、基本的にはウレタン樹脂のハードセグメントとなる。ウレタン樹脂の酸価は、酸基含有ジオールの使用量によって調整することができる。
[Polyol having an acid group]
Examples of the polyol having an acid group include polyols having an acid group such as a carboxylic acid group, a sulfonic acid group, a phosphoric acid group, and a phosphonic acid group. The acid group is preferably a carboxylic acid group. Examples of the polyol having a carboxylic acid group include dimethylolacetic acid, dimethylolpropionic acid, dimethylolbutanoic acid, and dimethylolbutyric acid. Of these, dimethylolpropionic acid and dimethylolbutanoic acid are preferable. The acid group of the polyol having an acid group may be in a salt form. Examples of the cation forming the salt include ions of alkali metals such as lithium, sodium and potassium; cations of organic amines such as ammonium ion and dimethylamine. Since the molecular weight of the polyol having a general acid group is about 400 at most, the unit derived from the polyol having an acid group basically becomes a hard segment of the urethane resin. The acid value of the urethane resin can be adjusted by the amount of acid group-containing diol used.
ウレタン樹脂中の、ポリオールに由来するユニットの合計量に占める、酸基を有するポリオールに由来するユニットの割合(モル%)は、0.0モル%以上100.0モル%以下であることが好ましい。また、30.0モル%以上90.0モル%以下であることがさらに好ましく、50.0モル%以上90.0モル%以下であることが特に好ましい。 The proportion (mol%) of units derived from polyol having an acid group in the total amount of units derived from polyol in the urethane resin is preferably 0.0 mol% or more and 100.0 mol% or less. . Moreover, it is more preferable that they are 30.0 mol% or more and 90.0 mol% or less, and it is especially preferable that they are 50.0 mol% or more and 90.0 mol% or less.
〔ポリアミン〕
ポリアミンとしては、ジメチロールエチルアミン、ジエタノールメチルアミン、ジプロパノールエチルアミン、ジブタノールメチルアミンなどの複数のヒドロキシ基を有するモノアミン;エチレンジアミン、プロピレンジアミン、ヘキシレンジアミン、イソホロンジアミン、キシリレンジアミン、ジフェニルメタンジアミン、水素添加ジフェニルメタンジアミン、ヒドラジンなどの2官能ポリアミン;ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ポリアミドポリアミン、ポリエチレンポリイミンなどの3官能以上のポリアミン;などを挙げることができる。便宜上、複数のヒドロキシ基と、1つの「アミノ基、イミノ基」を有する化合物も「ポリアミン」として列挙した。ポリアミンの分子量は大きくても400程度であるので、ポリアミンに由来するユニットは、基本的にはウレタン樹脂のハードセグメントとなる。ウレタン樹脂に占める、ポリアミンに由来するユニットの割合(モル%)は、10.0モル%以下であることが好ましく、5.0モル%以下であることがさらに好ましい。ウレタン樹脂に占める、ポリアミンに由来するユニットの割合(モル%)は、0.0モル%であってもよい。
[Polyamine]
Polyamines include monoamines having multiple hydroxy groups such as dimethylolethylamine, diethanolmethylamine, dipropanolethylamine, dibutanolmethylamine; ethylenediamine, propylenediamine, hexylenediamine, isophoronediamine, xylylenediamine, diphenylmethanediamine, hydrogen Bifunctional polyamines such as added diphenylmethanediamine and hydrazine; trifunctional or higher functional polyamines such as diethylenetriamine, triethylenetetramine, tetraethylenepentamine, polyamide polyamine, and polyethylene polyimine; For convenience, compounds having a plurality of hydroxy groups and one “amino group, imino group” are also listed as “polyamines”. Since the molecular weight of polyamine is about 400 at most, the unit derived from polyamine is basically a hard segment of urethane resin. The proportion (mol%) of units derived from polyamine in the urethane resin is preferably 10.0 mol% or less, and more preferably 5.0 mol% or less. The proportion (mol%) of units derived from polyamine in the urethane resin may be 0.0 mol%.
[架橋剤、鎖延長剤]
ウレタン樹脂を合成する際には、架橋剤や鎖延長剤を用いることができる。通常、架橋剤はプレポリマーの合成の際に用いられ、鎖延長剤は予め合成されたプレポリマーに対して鎖延長反応を行う際に用いられる。基本的には、架橋剤や鎖延長剤としては、架橋や鎖延長など目的に応じて、水や、ポリイソシアネート、ポリオール、ポリアミンなどから適宜に選択して用いることができる。鎖延長剤として、ウレタン樹脂を架橋させることができるものを用いることもできる。
[Crosslinking agent, chain extender]
In synthesizing the urethane resin, a crosslinking agent or a chain extender can be used. Usually, the crosslinking agent is used in the synthesis of the prepolymer, and the chain extender is used in performing the chain extension reaction on the prepolymer synthesized in advance. Basically, the crosslinking agent or chain extender can be appropriately selected from water, polyisocyanate, polyol, polyamine and the like according to the purpose such as crosslinking and chain extension. As the chain extender, those capable of crosslinking the urethane resin can also be used.
[ウレタン樹脂の物性、特性]
〔酸価〕
第2の樹脂(ウレタン樹脂)の酸価は、40mgKOH/g以上である。ウレタン樹脂の酸価が40mgKOH/g未満であると、インクに対するウレタン樹脂の溶解度が低下してエマルションの状態となりやすくなる。このため、画像の光学濃度が不十分となる。第2の樹脂(ウレタン樹脂)の酸価は、150mgKOH/g以下であることが好ましい。
[Physical properties and properties of urethane resin]
[Acid value]
The acid value of the second resin (urethane resin) is 40 mgKOH / g or more. When the acid value of the urethane resin is less than 40 mgKOH / g, the solubility of the urethane resin in the ink is lowered and the emulsion tends to be in an emulsion state. For this reason, the optical density of the image becomes insufficient. The acid value of the second resin (urethane resin) is preferably 150 mgKOH / g or less.
ウレタン樹脂の酸価は、滴定法により測定することができる。後述する実施例においては、ウレタン樹脂をテトラヒドロフランに溶解したものを測定試料とて用意した。そして、流動電位滴定ユニット(PCD−500)を搭載した電位差自動滴定装置(商品名「AT510」、京都電子工業製)を使用し、水酸化カリウムエタノール滴定液で電位差滴定することで、ウレタン樹脂の酸価を測定した。 The acid value of the urethane resin can be measured by a titration method. In Examples described later, a urethane resin dissolved in tetrahydrofuran was prepared as a measurement sample. Then, by using a potentiometric automatic titration apparatus (trade name “AT510”, manufactured by Kyoto Denki Kogyo Co., Ltd.) equipped with a streaming potential titration unit (PCD-500), potentiometric titration with a potassium hydroxide ethanol titrant is used. The acid value was measured.
〔重量平均分子量〕
GPCにより測定される第2の樹脂(ウレタン樹脂)のポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)は、20,000以下であることが好ましい。ウレタン樹脂の重量平均分子量が20,000超であると、第2の樹脂が嵩高くなりすぎてインクドット同士の密着性を十分に向上させるの難しい場合があるため、画像の光学濃度を向上させる効果がやや低くなる場合がある。第2の樹脂(ウレタン樹脂)のポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)は、5,000以上であることが好ましい。
(Weight average molecular weight)
The polystyrene-reduced weight average molecular weight (Mw) of the second resin (urethane resin) measured by GPC is preferably 20,000 or less. If the weight average molecular weight of the urethane resin is more than 20,000, the second resin becomes too bulky and it may be difficult to sufficiently improve the adhesion between the ink dots, so the optical density of the image is improved. The effect may be slightly lower. The polystyrene equivalent weight average molecular weight (Mw) of the second resin (urethane resin) is preferably 5,000 or more.
ウレタン樹脂の重量平均分子量は、GPCにより測定することができる。後述の実施例では、テトラヒドロフランに溶解したウレタン樹脂を測定用試料とし、前述の第1の樹脂(ブロック共重合体)の分子量を測定する条件と同様の条件にて測定した。 The weight average molecular weight of the urethane resin can be measured by GPC. In Examples described later, urethane resin dissolved in tetrahydrofuran was used as a measurement sample, and measurement was performed under the same conditions as those for measuring the molecular weight of the first resin (block copolymer) described above.
〔合成方法〕
ウレタン樹脂は、従来の一般的なウレタン樹脂の合成方法にしたがって合成することができる。例えば、以下に示す方法にしたがってウレタン樹脂を合成することができる。ポリイソシアネート、酸基を有しないポリオール、及び酸基を有するポリオールをイソシアネート基が過剰になるような当量比で、沸点が100℃以下の有機溶剤の存在下又は非存在下で反応させる。これにより、分子末端にイソシアネート基を有するウレタンプレポリマーを合成する。次いで、中和剤を用いて、合成したウレタンプレポリマー中のカルボン酸基やスルホン酸基などの酸性基を中和する。その後、酸性基を中和したウレタンプレポリマーを、鎖延長剤を含有する水溶液中に投入して反応させた後、系内に残存する有機溶剤を必要に応じて除去すれば、ウレタン樹脂を得ることができる。
(Synthesis method)
The urethane resin can be synthesized according to a conventional general method for synthesizing a urethane resin. For example, a urethane resin can be synthesized according to the method shown below. The polyisocyanate, the polyol having no acid group, and the polyol having an acid group are reacted in an equivalent ratio such that the isocyanate group becomes excessive in the presence or absence of an organic solvent having a boiling point of 100 ° C. or less. As a result, a urethane prepolymer having an isocyanate group at the molecular end is synthesized. Next, neutralizing agents are used to neutralize acidic groups such as carboxylic acid groups and sulfonic acid groups in the synthesized urethane prepolymer. Thereafter, the urethane prepolymer neutralized with acidic groups is allowed to react in an aqueous solution containing a chain extender, and then the organic solvent remaining in the system is removed as necessary to obtain a urethane resin. be able to.
〔分析方法〕
ウレタン樹脂の組成は、以下に示す方法により分析することができる。まず、インクからウレタン樹脂を抽出する方法について説明する。インクからウレタン樹脂を抽出するには、インクを80,000rpmで遠心分離して分取した上澄み液に、過剰の酸(塩酸など)を添加して、樹脂を析出させる。析出した樹脂にクロロホルムを添加すると、ウレタン樹脂が溶解するので、液相から第2の樹脂を抽出することができる。さらに、クロロホルム以外にも、顔料とブロック共重合体を溶解しないが、ウレタン樹脂は溶解するようなヘキサンなどのような有機溶剤を用いてもよい。インクの状態でもウレタン樹脂を解析することはできるが、インクから抽出したウレタン樹脂を解析すると、測定精度を高めることができるために好ましい。
[Analysis method]
The composition of the urethane resin can be analyzed by the following method. First, a method for extracting urethane resin from ink will be described. In order to extract the urethane resin from the ink, an excess acid (such as hydrochloric acid) is added to the supernatant obtained by centrifuging the ink at 80,000 rpm to precipitate the resin. When chloroform is added to the precipitated resin, the urethane resin is dissolved, so that the second resin can be extracted from the liquid phase. In addition to chloroform, an organic solvent such as hexane that does not dissolve the pigment and block copolymer but dissolves the urethane resin may be used. Although the urethane resin can be analyzed even in the ink state, analysis of the urethane resin extracted from the ink is preferable because the measurement accuracy can be improved.
分取したウレタン樹脂を乾燥させた後、重水素化ジメチルスルホキシド(重DMSO)に溶解し、プロトン核磁気共鳴法(1H−NMR)により分析する。そして、得られたピークの位置から、ポリイソシアネート、酸基を有しないポリオール、酸基を有するポリオール、及びポリアミンなどの種類を確認することができる。さらに、各ピークの積算値の比率から、組成比を算出することができる。また、カーボン核磁気共鳴分光法(13C−NMR)により分析し、酸基を有しないポリオールに由来するユニットの繰り返し数を求めることで、数平均分子量を算出することができる。熱分解ガスクロマトグラフィーにより分析しても、ポリイソシアネート、ポリオール、ポリアミンなどの種類を確認することができる。 The separated urethane resin is dried and then dissolved in deuterated dimethyl sulfoxide (deuterated DMSO) and analyzed by proton nuclear magnetic resonance ( 1 H-NMR). And from the position of the obtained peak, types, such as polyisocyanate, the polyol which does not have an acid group, the polyol which has an acid group, and a polyamine, can be confirmed. Furthermore, the composition ratio can be calculated from the ratio of the integrated values of the peaks. Further, the number average molecular weight can be calculated by analyzing by carbon nuclear magnetic resonance spectroscopy ( 13 C-NMR) and determining the number of repeating units derived from a polyol having no acid group. Even when analyzed by pyrolysis gas chromatography, the types of polyisocyanate, polyol, polyamine and the like can be confirmed.
(水性媒体)
本発明のインクは、水を含む水性媒体を含有する水性インクである。水としては、脱イオン水(イオン交換水)を用いることが好ましい。インク中の水の含有量(質量%)は、インク全質量を基準として、10.0質量%以上90.0質量%以下であることが好ましく、50.0質量%以上90.0質量%以下であることがさらに好ましい。
(Aqueous medium)
The ink of the present invention is an aqueous ink containing an aqueous medium containing water. As water, it is preferable to use deionized water (ion exchange water). The content (% by mass) of water in the ink is preferably 10.0% by mass or more and 90.0% by mass or less, preferably 50.0% by mass or more and 90.0% by mass or less, based on the total mass of the ink. More preferably.
水性媒体には、さらに水溶性有機溶剤を含有させることができる。水溶性有機溶剤としては、1価アルコール、多価アルコール、(ポリ)アルキレングリコール、グリコールエーテル、含窒素極性溶媒、含硫黄極性溶媒などを用いることができる。インク中の水溶性有機溶剤の含有量(質量%)は、インク全質量を基準として、3.0質量%以上50.0質量%以下であることが好ましい。 The aqueous medium can further contain a water-soluble organic solvent. As the water-soluble organic solvent, monohydric alcohol, polyhydric alcohol, (poly) alkylene glycol, glycol ether, nitrogen-containing polar solvent, sulfur-containing polar solvent and the like can be used. The content (% by mass) of the water-soluble organic solvent in the ink is preferably 3.0% by mass or more and 50.0% by mass or less based on the total mass of the ink.
(その他の添加剤)
本発明のインクには、上記した成分以外にも必要に応じて、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタンなどの多価アルコール類や、尿素、エチレン尿素などの尿素誘導体などの、常温で固体の水溶性有機化合物を含有させてもよい。さらに、本発明のインクには、必要に応じて、界面活性剤、pH調整剤、防錆剤、防腐剤、防黴剤、酸化防止剤、還元防止剤、蒸発促進剤、キレート化剤、及び水溶性樹脂などの種々の添加剤を含有させてもよい。
(Other additives)
In addition to the above-described components, the ink of the present invention is water-soluble at room temperature, such as polyhydric alcohols such as trimethylolpropane and trimethylolethane, and urea derivatives such as urea and ethyleneurea. An organic compound may be contained. Furthermore, in the ink of the present invention, a surfactant, a pH adjuster, a rust inhibitor, an antiseptic, an antifungal agent, an antioxidant, an anti-reduction agent, an evaporation accelerator, a chelating agent, and You may contain various additives, such as water-soluble resin.
(インクの物性)
25℃におけるインクのpHは、5.0以上10.0以下であることが好ましく、7.0以上9.5以下であることがさらに好ましい。25℃におけるインクの静的表面張力は、30mN/m以上45mN/m以下であることが好ましく、35mN/m以上40mN/m以下であることが好ましい。25℃におけるインクの粘度は、1.0mPa・s以上5.0mPa・s以下であることが好ましい。
(Ink physical properties)
The pH of the ink at 25 ° C. is preferably 5.0 or more and 10.0 or less, and more preferably 7.0 or more and 9.5 or less. The static surface tension of the ink at 25 ° C. is preferably 30 mN / m or more and 45 mN / m or less, and preferably 35 mN / m or more and 40 mN / m or less. The viscosity of the ink at 25 ° C. is preferably 1.0 mPa · s or more and 5.0 mPa · s or less.
<インクカートリッジ>
本発明のインクカートリッジは、インクと、このインクを収容するインク収容部とを備える。そして、このインク収容部に収容されているインクが、上記で説明した本発明のインクである。図1は、本発明のインクカートリッジの一実施形態を模式的に示す断面図である。図1に示すように、インクカートリッジの底面には、記録ヘッドにインクを供給するためのインク供給口12が設けられている。インクカートリッジの内部はインクを収容するためのインク収容部となっている。インク収容部は、インク収容室14と、吸収体収容室16とで構成されており、これらは連通口18を介して連通している。また、吸収体収容室16はインク供給口12に連通している。インク収容室14には液体のインク20が収容されており、吸収体収容室16には、インクを含浸状態で保持する吸収体22及び24が収容されている。インク収容部は、液体のインクを収容するインク収容室を持たず、収容されるインク全量を吸収体により保持する形態であってもよい。また、インク収容部は、吸収体を持たず、インクの全量を液体の状態で収容する形態であってもよい。さらには、インク収容部と記録ヘッドとを有するように構成された形態のインクカートリッジとしてもよい。
<Ink cartridge>
The ink cartridge of the present invention includes ink and an ink storage unit that stores the ink. And the ink accommodated in this ink accommodating part is the ink of this invention demonstrated above. FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an embodiment of the ink cartridge of the present invention. As shown in FIG. 1, an
<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、上記で説明した本発明のインクをインクジェット方式の記録ヘッドから吐出して記録媒体に画像を記録する方法である。インクを吐出する方式としては、インクに力学的エネルギーを付与する方式や、インクに熱エネルギーを付与する方式が挙げられる。本発明においては、インクに熱エネルギーを付与してインクを吐出する方式を採用することが特に好ましい。本発明のインクを用いること以外、インクジェット記録方法の工程は公知のものとすればよい。
<Inkjet recording method>
The ink jet recording method of the present invention is a method of recording an image on a recording medium by discharging the ink of the present invention described above from an ink jet recording head. Examples of the method for ejecting ink include a method for imparting mechanical energy to the ink and a method for imparting thermal energy to the ink. In the present invention, it is particularly preferable to employ a method in which thermal energy is applied to the ink and the ink is ejected. Other than using the ink of the present invention, the steps of the ink jet recording method may be known.
図2は、本発明のインクジェット記録方法に用いられるインクジェット記録装置の一例を模式的に示す図であり、(a)はインクジェット記録装置の主要部の斜視図、(b)はヘッドカートリッジの斜視図である。インクジェット記録装置には、記録媒体32を搬送する搬送手段(不図示)、及びキャリッジシャフト34が設けられている。キャリッジシャフト34にはヘッドカートリッジ36が搭載可能となっている。ヘッドカートリッジ36は記録ヘッド38及び40を具備しており、インクカートリッジ42がセットされるように構成されている。ヘッドカートリッジ36がキャリッジシャフト34に沿って主走査方向に搬送される間に、記録ヘッド38及び40から記録媒体32に向かってインク(不図示)が吐出される。そして、記録媒体32が搬送手段(不図示)により副走査方向に搬送されることによって、記録媒体32に画像が記録される。
2A and 2B are diagrams schematically showing an example of an ink jet recording apparatus used in the ink jet recording method of the present invention. FIG. 2A is a perspective view of a main part of the ink jet recording apparatus, and FIG. 2B is a perspective view of a head cartridge. It is. The ink jet recording apparatus is provided with a conveying means (not shown) for conveying the
以下、実施例及び比較例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は、その要旨を超えない限り、下記の実施例によって何ら限定されるものではない。成分量に関して「部」及び「%」と記載しているものは特に断らない限り質量基準である。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example are given and this invention is demonstrated further in detail, this invention is not limited at all by the following Example, unless the summary is exceeded. What is described as “parts” and “%” with respect to the component amounts is based on mass unless otherwise specified.
<ブロック共重合体の合成>
撹拌機、温度計、窒素ガス導入管、及び還流管を備えた4つ口フラスコを窒素置換した後、ジメチルホルムアミド100.0部及びペンタメチルジエチレントリアミン0.5部を入れた。表1に示す種類及び量の単量体A、及び重合開始剤(クロロエチルベンゼン)0.07部を入れ、撹拌しながら温度80℃まで加熱した。次いで、塩化銅(I)を加えて、単量体Aに由来するユニットで構成されるブロックAを重合した。分子ふるいカラムクロマトグラフィー(GPC)で分子量をモニタリングし、単量体Aの重合が完了した後、表1に示す種類及び量の単量体Bを添加して重合を続行した。
<Synthesis of block copolymer>
A four-necked flask equipped with a stirrer, thermometer, nitrogen gas inlet tube, and reflux tube was purged with nitrogen, and then 100.0 parts of dimethylformamide and 0.5 parts of pentamethyldiethylenetriamine were added. Monomer A of the type and amount shown in Table 1 and 0.07 part of a polymerization initiator (chloroethylbenzene) were added and heated to a temperature of 80 ° C. with stirring. Subsequently, copper (I) chloride was added to polymerize block A composed of units derived from monomer A. The molecular weight was monitored by molecular sieve column chromatography (GPC), and after the polymerization of monomer A was completed, the type and amount of monomer B shown in Table 1 were added to continue the polymerization.
GPCで分子量をモニタリングし、単量体Bの重合が完了した後、表1に示す種類及び量の単量体Cを添加して重合を続行した。また、単量体Dについても同様の方法で添加して重合を続行した。重合を停止させた後、水酸化ナトリウムのメタノール溶液を用いてカルボン酸エステル基を加水分解してカルボン酸基とした。35.0%塩酸水溶液2.8部を添加し、25℃で10分間撹拌した後にろ過した。純水で3回洗浄後に乾燥して、ブロック共重合体1〜21を得た。 The molecular weight was monitored by GPC, and after the polymerization of monomer B was completed, the type and amount of monomer C shown in Table 1 were added to continue the polymerization. The monomer D was also added in the same manner to continue the polymerization. After stopping the polymerization, the carboxylic acid ester group was hydrolyzed with a methanol solution of sodium hydroxide to obtain a carboxylic acid group. 2.8 parts of a 35.0% aqueous hydrochloric acid solution was added, and the mixture was stirred at 25 ° C. for 10 minutes and then filtered. The copolymer was washed with pure water three times and dried to obtain block copolymers 1 to 21.
示差屈折率検出器を備えたGPC(東ソー製)を使用し、テトラヒドロフランを展開溶媒として用いて、得られたブロック共重合体のポリスチレン換算の重量平均分子量及び数平均分子量を測定した。また、1H−NMRを測定し、カルボン酸基の化学シフト(ピーク)の存在によりTMSエステルが加水分解されていることを確認した。さらに、1H−NMRを測定して各ブロックを構成する単量体の構成比を算出した。また、ブロック共重合体をテトラヒドロフランに溶解した測定用試料を調製した。そして、電位差自動滴定装置(商品名「AT510」、京都電子工業製)を使用し、滴定試薬として0.5mol/L水酸化カリウムエタノール溶液を用いてブロック共重合体の酸価を測定した。ブロック共重合体の各種特性を表2に示す。また、表1及び2中の各成分の詳細を以下に示す。 Using a GPC (manufactured by Tosoh Corporation) equipped with a differential refractive index detector, tetrahydrofuran was used as a developing solvent, and the polystyrene equivalent weight average molecular weight and number average molecular weight of the obtained block copolymer were measured. Moreover, < 1 > H-NMR was measured and it confirmed that TMS ester was hydrolyzed by presence of the chemical shift (peak) of a carboxylic acid group. Furthermore, 1 H-NMR was measured to calculate the constitutional ratio of monomers constituting each block. In addition, a measurement sample was prepared by dissolving the block copolymer in tetrahydrofuran. Then, the acid value of the block copolymer was measured using a potentiometric automatic titrator (trade name “AT510”, manufactured by Kyoto Denshi Kogyo Co., Ltd.) using a 0.5 mol / L potassium hydroxide ethanol solution as a titration reagent. Various properties of the block copolymer are shown in Table 2. Moreover, the detail of each component in Table 1 and 2 is shown below.
BzMA:メタクリル酸ベンジル
St:スチレン
αmSt:α−メチルスチレン
BzA:アクリル酸ベンジル
BMA:メタクリル酸n−ブチル
BA:アクリル酸n−ブチル
MMA:メタクリル酸メチル
TMS−MAA:メタクリル酸トリメチルシリル
TMS−AA:アクリル酸トリメチルシリル
MAA:メタクリル酸
AA:アクリル酸
BzMA: benzyl methacrylate St: styrene αmSt: α-methylstyrene BzA: benzyl acrylate BMA: n-butyl methacrylate BA: n-butyl acrylate MMA: methyl methacrylate TMS-MAA: trimethylsilyl methacrylate TMS-AA: acrylic Acid trimethylsilyl MAA: methacrylic acid AA: acrylic acid
得られたブロック共重合体をテトラヒドロフランに溶解した後、ブロック共重合体の酸基の中和率がモル基準で80%となるように水酸化カリウム水溶液を加えた。適量の水を添加して撹拌した後、減圧条件下にてテトラヒドロフランを除去した。適量の水を添加して、ブロック共重合体1〜21をそれぞれ含む液体を得た。各液体中のブロック共重合体の含有量は20.0%であった。 After the obtained block copolymer was dissolved in tetrahydrofuran, an aqueous potassium hydroxide solution was added so that the acid group neutralization rate of the block copolymer was 80% on a molar basis. After adding an appropriate amount of water and stirring, tetrahydrofuran was removed under reduced pressure. An appropriate amount of water was added to obtain liquids each containing block copolymers 1 to 21. The content of the block copolymer in each liquid was 20.0%.
<ランダム共重合体の合成>
撹拌機、温度計、窒素ガス導入管、及び還流管を備えた4つ口フラスコを用意し、内部を窒素置換した。テトラヒドロフラン100部、スチレン10.4部、メタクリル酸n−ブチル4.7部、メタクリル酸4.5部、及びアゾビスイソブチロニトリル0.16部を入れ、撹拌しながら系内温度が70℃となるように加熱して重合した。得られた水溶液に、酸基の中和率がモル基準で80%となるように水酸化カリウム水溶液を加えた。さらに適量の水を加えて撹拌した後、減圧条件下でテトラヒドロフランを除去した。さらに水を加えて、ランダム共重合体を含む液体を得た。得られた液体中のランダム共重合体の含有量は20.0%であった。得られたランダム共重合体の酸価は150mgKOH/gであり、重量平均分子量は15,000であり、分子量分布(Mw/Mn)は2.1であった。
<Synthesis of random copolymer>
A four-necked flask equipped with a stirrer, a thermometer, a nitrogen gas introduction tube, and a reflux tube was prepared, and the inside was replaced with nitrogen. 100 parts of tetrahydrofuran, 10.4 parts of styrene, 4.7 parts of n-butyl methacrylate, 4.5 parts of methacrylic acid, and 0.16 part of azobisisobutyronitrile were added, and the system temperature was 70 ° C. with stirring. Polymerization was carried out by heating so that A potassium hydroxide aqueous solution was added to the obtained aqueous solution so that the neutralization rate of the acid groups was 80% on a molar basis. Further, an appropriate amount of water was added and stirred, and then tetrahydrofuran was removed under reduced pressure. Further, water was added to obtain a liquid containing a random copolymer. The content of the random copolymer in the obtained liquid was 20.0%. The acid value of the obtained random copolymer was 150 mgKOH / g, the weight average molecular weight was 15,000, and the molecular weight distribution (Mw / Mn) was 2.1.
<ウレタン樹脂の合成>
温度計、撹拌機、窒素導入管、及び還流管を備えた4つ口フラスコに、表3に示す種類及び量のポリイソシアネート、酸基を有しないポリオール、及び酸基を有するポリオールを入れた。さらに、ジブチル錫ジラウリレート0.02部及びメチルエチルケトン120部を入れ、窒素ガス雰囲気下、80℃で6時間反応させた。次いで、表3に示す種類及び量のポリアミンを添加し、所望とする重量平均分子量となるまで80℃で反応させた。40℃まで冷却した後、メタノール及びイオン交換水を添加し、ホモミキサーで高速撹拌しながら水酸化カリウム水溶液を添加した。加熱減圧してメチルエチルケトンを留去し、ウレタン樹脂1〜9をそれぞれ含む液体を得た。各液体中のウレタン樹脂の含有量は20.0%であった。得られたウレタン樹脂の重量平均分子量及び酸価を表3に示す。また、表3中の各成分の詳細を以下に示す。
<Synthesis of urethane resin>
In a four-necked flask equipped with a thermometer, a stirrer, a nitrogen introduction tube, and a reflux tube, the types and amounts of polyisocyanate shown in Table 3, a polyol having no acid group, and a polyol having an acid group were placed. Further, 0.02 part of dibutyltin dilaurate and 120 parts of methyl ethyl ketone were added and reacted at 80 ° C. for 6 hours in a nitrogen gas atmosphere. Next, polyamines of the types and amounts shown in Table 3 were added and reacted at 80 ° C. until the desired weight average molecular weight was obtained. After cooling to 40 ° C., methanol and ion-exchanged water were added, and an aqueous potassium hydroxide solution was added while stirring at high speed with a homomixer. The mixture was heated and decompressed to distill off methyl ethyl ketone to obtain liquids containing urethane resins 1 to 9, respectively. The content of the urethane resin in each liquid was 20.0%. Table 3 shows the weight average molecular weight and acid value of the obtained urethane resin. Moreover, the detail of each component in Table 3 is shown below.
IPDI:イソホロンジイソシアネート
PPG2000:ポリプロピレングリコール(数平均分子量2,000)
PEG2000:ポリエチレングリコール(数平均分子量2,000)
PTMG2000:ポリテトラメチレングリコール(数平均分子量2,000)
PC2000:ポリカーボネートポリオール(数平均分子量2,000)
PES2000:ポリエステルポリオール(数平均分子量2,000)
DMPA:ジメチロールプロピオン酸
EDA:エチレンジアミン
IPDI: Isophorone diisocyanate PPG2000: Polypropylene glycol (number average molecular weight 2,000)
PEG2000: Polyethylene glycol (number average molecular weight 2,000)
PTMG2000: Polytetramethylene glycol (number average molecular weight 2,000)
PC2000: Polycarbonate polyol (number average molecular weight 2,000)
PES2000: Polyester polyol (number average molecular weight 2,000)
DMPA: dimethylolpropionic acid EDA: ethylenediamine
<顔料分散液の調製>
(顔料分散液1)
顔料(C.I.ピグメントブルー15:3)10.0g、水溶性樹脂3.0g、及び水87.0gを混合して混合物を得た。水溶性樹脂としては、酸価120mgKOH/g、重量平均分子量10,000のスチレン−アクリル酸共重合体を10.0%水酸化カリウム水溶液で中和したものを用いた。サンドグラインダーを用いて混合物を1時間分散した後、遠心分離して不純物を除去し、さらにポアサイズ3.0μmのミクロフィルター(富士フイルム製)にて加圧ろ過した。次いで、顔料固形分の濃度を調整して顔料分散液1を得た。得られた顔料分散液1には、水溶性樹脂(樹脂分散剤)により分散された顔料が含まれており、顔料の含有量は10.0%、樹脂分散剤の含有量は3.0%であった。
<Preparation of pigment dispersion>
(Pigment dispersion 1)
A pigment (CI Pigment Blue 15: 3) 10.0 g, a water-soluble resin 3.0 g, and water 87.0 g were mixed to obtain a mixture. As the water-soluble resin, a styrene-acrylic acid copolymer having an acid value of 120 mgKOH / g and a weight average molecular weight of 10,000 neutralized with a 10.0% aqueous potassium hydroxide solution was used. The mixture was dispersed for 1 hour using a sand grinder, and then centrifuged to remove impurities, followed by pressure filtration with a microfilter (manufactured by Fuji Film) having a pore size of 3.0 μm. Next, the pigment dispersion 1 was obtained by adjusting the concentration of the pigment solids. The obtained pigment dispersion 1 contains a pigment dispersed with a water-soluble resin (resin dispersant), the pigment content is 10.0%, and the resin dispersant content is 3.0%. Met.
(顔料分散液2)
顔料をC.I.ピグメントレッド122に変えたこと以外は、前述の顔料分散液1の場合と同様にして顔料分散液2を得た。顔料分散液2には、水溶性樹脂(樹脂分散剤)により分散された顔料が含まれており、顔料の含有量は10.0%、樹脂分散剤の含有量は3.0%であった。
(Pigment dispersion 2)
The pigment is C.I. I. A pigment dispersion 2 was obtained in the same manner as in the case of the pigment dispersion 1 except that the pigment red 122 was used. The pigment dispersion 2 contains a pigment dispersed with a water-soluble resin (resin dispersant), and the pigment content was 10.0% and the resin dispersant content was 3.0%. .
(顔料分散液3)
顔料をC.I.ピグメントイエロー74に変えたこと以外は、前述の顔料分散液1の場合と同様にして顔料分散液3を得た。顔料分散液3には、水溶性樹脂(樹脂分散剤)により分散された顔料が含まれており、顔料の含有量は10.0%、樹脂分散剤の含有量は3.0%であった。
(Pigment dispersion 3)
The pigment is C.I. I. A pigment dispersion 3 was obtained in the same manner as in the case of the pigment dispersion 1 except that the pigment yellow 74 was used. The pigment dispersion 3 contains a pigment dispersed with a water-soluble resin (resin dispersant), and the pigment content was 10.0% and the resin dispersant content was 3.0%. .
(顔料分散液4)
顔料をカーボンブラックに変えたこと以外は、前述の顔料分散液1の場合と同様にして顔料分散液4を得た。顔料分散液4には、水溶性樹脂(樹脂分散剤)により分散された顔料が含まれており、顔料の含有量は10.0%、樹脂分散剤の含有量は3.0%であった。
(Pigment dispersion 4)
A pigment dispersion 4 was obtained in the same manner as in the case of the pigment dispersion 1 except that the pigment was changed to carbon black. The pigment dispersion 4 contains a pigment dispersed with a water-soluble resin (resin dispersant), and the pigment content was 10.0% and the resin dispersant content was 3.0%. .
<インクの調製>
表4−1〜4−3に示す各成分を混合し、十分に撹拌した後、ポアサイズ3.0μmのミクロフィルター(富士フイルム製)にて加圧ろ過を行い、各インクを調製した。表4−1〜4−3中の「アセチレノールE100」は、川研ファインケミカル製のノニオン性界面活性剤(アセチレングリコールエチレンオキサイド付加物)の商品名である。表4の下段には、インクの特性を示した。
<Preparation of ink>
Each component shown in Tables 4-1 to 4-3 was mixed and sufficiently stirred, and then pressure filtration was performed with a microfilter (manufactured by Fuji Film) having a pore size of 3.0 μm to prepare each ink. “Acetyleneol E100” in Tables 4-1 to 4-3 is a trade name of a nonionic surfactant (acetylene glycol ethylene oxide adduct) manufactured by Kawaken Fine Chemicals. The lower part of Table 4 shows the ink characteristics.
<評価>
(光学濃度)
調製したインクをそれぞれインクカートリッジに充填し、熱エネルギーの作用により記録ヘッドからインクを吐出するインクジェット記録装置(商品名「PIXUS Pro10」、キヤノン製)に搭載した。本実施例においては、600dpi×600dpiあたりのインクの付与量が16.0ngである場合の記録デューティを100%と定義する。記録条件は、温度23℃、相対湿度55%とした。A4サイズの光沢紙(商品名「キヤノン写真用紙・光沢ゴールド GL−101」、キヤノン製)に、記録デューティが100%である2cm×2cmのベタ画像を記録した。その後、蛍光分光濃度計(商品名「FD−7」、コニカミノルタ製)を使用して画像の光学濃度を測定した。一方、ブロック共重合体及びウレタン樹脂を含有しない分を、純水に置き換えたこと以外は、各インクと同一の組成である比較用インクを用意し、上記と同様の条件でベタ画像を記録するとともに、画像の光学濃度を測定した。そして、各インクで記録した画像の光学濃度と、比較用インクで記録した画像の光学濃度を比較し、以下に示す評価基準にしたがって画像の光学濃度を評価した。評価結果を表5に示す。本発明においては、以下に示す評価基準において、「AA」、「A」、及び「B」を許容できるレベル、「C」を許容できないレベルとした。
AA:光学濃度が0.10以上上昇した。
A:光学濃度が0.05以上0.10未満上昇した。
B:光学濃度が0.02以上0.05未満上昇した。
C:光学濃度の上昇が0.02未満であり、光学濃度の違いがほとんどわからなかった。
<Evaluation>
(Optical density)
Each of the prepared inks was filled into an ink cartridge, and mounted on an ink jet recording apparatus (trade name “PIXUS Pro10”, manufactured by Canon Inc.) that discharges ink from the recording head by the action of thermal energy. In the present embodiment, the recording duty when the applied amount of ink per 600 dpi × 600 dpi is 16.0 ng is defined as 100%. The recording conditions were a temperature of 23 ° C. and a relative humidity of 55%. A solid image of 2 cm × 2 cm having a recording duty of 100% was recorded on A4 size glossy paper (trade name “Canon Photo Paper / Glossy Gold GL-101”, manufactured by Canon). Thereafter, the optical density of the image was measured using a fluorescence spectral densitometer (trade name “FD-7”, manufactured by Konica Minolta). On the other hand, a comparative ink having the same composition as each ink is prepared except that the portion not containing the block copolymer and the urethane resin is replaced with pure water, and a solid image is recorded under the same conditions as above. At the same time, the optical density of the image was measured. Then, the optical density of the image recorded with each ink was compared with the optical density of the image recorded with the comparative ink, and the optical density of the image was evaluated according to the following evaluation criteria. The evaluation results are shown in Table 5. In the present invention, in the evaluation criteria shown below, “AA”, “A”, and “B” are acceptable levels, and “C” is an unacceptable level.
AA: The optical density increased by 0.10 or more.
A: The optical density increased by 0.05 or more and less than 0.10.
B: The optical density increased by 0.02 or more and less than 0.05.
C: The increase in optical density was less than 0.02, and the difference in optical density was hardly understood.
Claims (7)
前記第1の樹脂が、芳香環を有する単量体に由来するユニットで構成されるブロックAと、(メタ)アクリル酸エステルに由来するユニットで構成されるブロックBと、(メタ)アクリル酸に由来するユニットで構成されるブロックCと、を有するブロック共重合体であり、
前記第2の樹脂が、酸価が40mgKOH/g以上のウレタン樹脂であることを特徴とする水性インク。 A water-based ink containing a pigment, a first resin, and a second resin,
The first resin includes a block A composed of units derived from a monomer having an aromatic ring, a block B composed of units derived from a (meth) acrylic acid ester, and (meth) acrylic acid. A block copolymer having a block C composed of derived units,
The water-based ink, wherein the second resin is a urethane resin having an acid value of 40 mgKOH / g or more.
前記インクが、請求項1乃至5のいずれか1項に記載の水性インクであることを特徴とするインクカートリッジ。 An ink cartridge comprising ink and an ink containing portion for containing the ink,
An ink cartridge, wherein the ink is the water-based ink according to any one of claims 1 to 5.
前記インクが、請求項1乃至5のいずれか1項に記載の水性インクであることを特徴とするインクジェット記録方法。 An inkjet recording method for recording an image on a recording medium by discharging ink from an inkjet recording head,
An ink jet recording method, wherein the ink is the water-based ink according to any one of claims 1 to 5.
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2017
- 2017-03-10 JP JP2017045714A patent/JP2018150413A/en active Pending
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