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JP2018104681A - Aqueous ink, ink cartridge and inkjet recording method - Google Patents

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JP2018104681A
JP2018104681A JP2017234470A JP2017234470A JP2018104681A JP 2018104681 A JP2018104681 A JP 2018104681A JP 2017234470 A JP2017234470 A JP 2017234470A JP 2017234470 A JP2017234470 A JP 2017234470A JP 2018104681 A JP2018104681 A JP 2018104681A
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Japan
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acid
ink
urethane resin
group
water
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JP2017234470A
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Japanese (ja)
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康介 山▲崎▼
Kosuke Yamazaki
康介 山▲崎▼
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Canon Inc
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Canon Inc
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Abstract

【課題】 間欠吐出安定性に優れるとともに、耐擦過性に優れる画像を記録することができる水性インクを提供すること。【解決手段】 顔料、及び、ウレタン樹脂を含有するインクジェット用の水性のインクであって、前記ウレタン樹脂が、ポリイソシアネート、酸基を有しないポリオール、及び、イソシアネート反応基を1つとカルボン酸基とを有する化合物、のそれぞれに由来するユニットを有し、前記ウレタン樹脂の重量平均分子量が5,000以上30,000以下であるとともに、酸価が20mgKOH/g以上200mgKOH/g以下であり、かつ、ウレタン樹脂の酸価に占める、前記化合物に由来するユニットに基づく酸価の割合(%)が、60%以上であることを特徴とする水性インク。【選択図】 なしPROBLEM TO BE SOLVED: To provide an aqueous ink capable of recording an image having excellent intermittent ejection stability and excellent scratch resistance. An aqueous inkjet ink containing a pigment and a urethane resin, wherein the urethane resin includes a polyisocyanate, a polyol having no acid group, an isocyanate reactive group, and a carboxylic acid group. The urethane resin has a weight average molecular weight of 5,000 or more and 30,000 or less, an acid value of 20 mgKOH / g or more and 200 mgKOH / g or less, and A water-based ink, wherein a ratio (%) of an acid value based on a unit derived from the compound in an acid value of a urethane resin is 60% 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、記録媒体として普通紙などを用い、文字や図表などを含むビジネス文章などの印刷にもインクジェット記録方法が利用されており、このような用途への利用頻度が格段に増えてきている。このような用途では、高いレベルの画像の発色性や堅牢性(光、オゾンガス、水などへの耐性)が要求されるため、色材として顔料を用いたインク(顔料インク)が利用されることが多い。   In recent years, plain paper or the like is used as a recording medium, and the ink jet recording method is also used for printing business texts including characters and charts, and the frequency of use for such applications has increased remarkably. In such applications, a high level of color developability and fastness (resistance to light, ozone gas, water, etc.) is required, so inks using pigments as pigments (pigment inks) must be used. There are many.

色材として染料を用いたインクと比して、顔料インクで記録される画像の発色性が高い要因は、記録媒体の表面上に存在する色材量が多いためである。これは、染料は記録媒体の内部にまで浸透するのに対し、顔料はインクが記録媒体に付与される過程や付与された後に起こる液体成分の蒸発により、急速に凝集するという特性を有するためである。しかし、顔料インクは、色材である顔料が記録媒体の表面上に存在しやすいため、画像の耐擦過性が低いという課題を抱えている。   The reason why the color developability of the image recorded with the pigment ink is higher than the ink using the dye as the color material is that the amount of the color material present on the surface of the recording medium is large. This is because the dye penetrates into the inside of the recording medium, while the pigment has the property of rapidly agglomerating due to the process in which the ink is applied to the recording medium and the evaporation of the liquid component that occurs after the ink is applied. is there. However, the pigment ink has a problem that the scratch resistance of the image is low because the pigment as the color material is likely to be present on the surface of the recording medium.

顔料インクで記録される画像特性などを向上するために、インクにウレタン樹脂を添加することが検討されている(特許文献1〜5参照)。特許文献1に記載された油性インクは、グリコール酸に由来するユニットを有するウレタン樹脂を含有する。特許文献2に記載されたインクは、ポリ乳酸セグメント、及びスルホン酸基含有セグメントを有するウレタン樹脂を含有する。特許文献3及び4に記載されたインクは、カルボン酸基及びスルホン酸基を有するウレタン樹脂を含有する。特許文献5に記載されたインクは、酸基を有するジオールに由来するユニットが分子鎖の末端に多く存在するウレタン樹脂を含有する。   In order to improve image characteristics and the like recorded with pigment ink, it has been studied to add a urethane resin to the ink (see Patent Documents 1 to 5). The oil-based ink described in Patent Document 1 contains a urethane resin having units derived from glycolic acid. The ink described in Patent Document 2 contains a urethane resin having a polylactic acid segment and a sulfonic acid group-containing segment. The inks described in Patent Documents 3 and 4 contain a urethane resin having a carboxylic acid group and a sulfonic acid group. The ink described in Patent Document 5 contains a urethane resin in which many units derived from a diol having an acid group are present at the end of the molecular chain.

特開平05−222332号公報Japanese Patent Laid-Open No. 05-222332 特開2010−174170号公報JP 2010-174170 A 特表2013−536274号公報Special table 2013-536274 gazette 特開2011−144355号公報JP 2011-144355 A 特開2012−214712号公報JP 2012-214712 A

本発明者は、上記顔料インクについて改めて検討を行った。特許文献1〜5に記載されたインクはいずれも間欠吐出安定性が低く、また、記録される画像の耐擦過性も不十分であった。ここで、間欠吐出安定性について説明する。インクジェット記録方法で画像を記録する際、記録ヘッドのある吐出口から一定時間インクが吐出されない状態が続くと、吐出口からインク中の水の蒸発が進行する。その後、前記吐出口から次の1滴目のインクを吐出させようとすると、インクの吐出が不安定になったり、吐出ができなかったりするという現象が生ずる。このような現象が生ずるインクは、間欠吐出安定性が低い。そして、間欠吐出安定性を満足しながら、耐擦過性に優れる画像を記録することができるインクは依然として見出されていない。   The inventor conducted a new study on the pigment ink. All the inks described in Patent Documents 1 to 5 have low intermittent ejection stability, and the scratch resistance of recorded images is insufficient. Here, the intermittent ejection stability will be described. When an image is recorded by the ink jet recording method, if the state where ink is not ejected from a certain ejection port of the recording head for a certain period of time continues, evaporation of water in the ink proceeds from the ejection port. Thereafter, when the next first drop of ink is ejected from the ejection port, the phenomenon that the ejection of the ink becomes unstable or the ejection cannot be performed occurs. The ink in which such a phenomenon occurs has low intermittent ejection stability. An ink that can record an image excellent in scratch resistance while satisfying intermittent ejection stability has not yet been found.

したがって、本発明の目的は、間欠吐出安定性に優れるとともに、耐擦過性に優れる画像を記録することができる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 excellent intermittent ejection stability and excellent scratch resistance. 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、本発明の水性インクは、顔料、及び、ウレタン樹脂を含有するインクジェット用の水性のインクであって、前記ウレタン樹脂が、ポリイソシアネート、酸基を有しないポリオール、及び、イソシアネート反応基を1つとカルボン酸基とを有する化合物、のそれぞれに由来するユニットを有し、前記ウレタン樹脂の重量平均分子量が5,000以上30,000以下であるとともに、酸価が20mgKOH/g以上200mgKOH/g以下であり、かつ、前記ウレタン樹脂の酸価に占める、前記化合物に由来するユニットに基づく酸価の割合(%)が、60%以上であることを特徴とする。   The above object is achieved by the present invention described below. That is, the water-based ink of the present invention is an ink-jet water-based ink containing a pigment and a urethane resin, and the urethane resin has a polyisocyanate, a polyol having no acid group, and 1 isocyanate reactive group. The urethane resin has a weight average molecular weight of 5,000 or more and 30,000 or less, and an acid value of 20 mgKOH / g or more and 200 mgKOH / g or less. The ratio (%) of the acid value based on the unit derived from the compound in the acid value of the urethane resin is 60% or more.

本発明によれば、間欠吐出安定性に優れるとともに、耐擦過性に優れる画像を記録することができる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、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ができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, while being excellent in intermittent discharge stability, the aqueous ink which can record the image excellent in abrasion resistance can be provided. In addition, according to the present invention, an ink cartridge using the water-based ink and an ink jet recording method can be provided.

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。It is sectional drawing which shows typically one Embodiment of the ink cartridge of this invention. 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。FIG. 2 is a diagram schematically illustrating an example of an ink jet recording apparatus used in the ink jet recording method of the present invention, in which (a) is a perspective view of a main part of the ink jet recording apparatus, and (b) is a perspective view of a head cartridge.

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得るが、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。   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 may be dissociated into ions in the ink, but for convenience, it is expressed as “contains a salt”. In addition, water-based ink for inkjet may be simply referred to as “ink”. The physical property values are values at normal temperature (25 ° C.) unless otherwise specified.

ウレタン樹脂とは、広義には、(ポリ)イソシアネートを用いて合成される樹脂である。インクジェット用の水性インクに一般的に用いられるウレタン樹脂は、ポリイソシアネートと、それと反応する成分(ポリオールやポリアミン)を用いて合成され、必要に応じて架橋剤や鎖延長剤も用いられる。このような成分を用いて合成されたウレタン樹脂は、ハードセグメントとソフトセグメントという主に2つのセグメントで構成される。   A urethane resin is a resin synthesized using (poly) isocyanate in a broad sense. A urethane resin generally used for water-based inks for inkjet is synthesized using a polyisocyanate and a component (polyol or polyamine) that reacts with the polyisocyanate, and a crosslinking agent or a chain extender is also used as necessary. Urethane resins synthesized using such components are mainly composed of two segments, a hard segment and a soft segment.

ハードセグメントは、ポリイソシアネート、ポリアミンや酸基を有するポリオール、及び架橋剤や鎖延長剤などの、分子量が相対的に小さい化合物に由来するユニットで構成される。ハードセグメントにはウレタン結合が多く存在し、ウレタン結合間の水素結合によりハードセグメント部分が密集して存在しやすいため、ハードセグメントは主にウレタン樹脂の強度に寄与する。一方、ソフトセグメントは、酸基を有しないポリオールなどの、分子量が相対的に大きい化合物に由来するユニットで構成される。ソフトセグメントは、ハードセグメントと比較すると密集して存在しづらいため、ソフトセグメントは主にウレタン樹脂の柔軟性に寄与する。ウレタン樹脂で形成される膜(以下、ウレタン樹脂膜と呼ぶことがある)は、ハードセグメント及びソフトセグメントによってミクロ相分離構造を形成しているため、強度と柔軟性を兼ね備え、高い弾性を発現する。このようなウレタン樹脂膜の特性が、画像の耐擦過性の発現に密接に関連している。   The hard segment is composed of units derived from a compound having a relatively low molecular weight, such as polyisocyanate, polyamine or polyol having an acid group, and a crosslinking agent or chain extender. Since the hard segment has many urethane bonds, and the hard segment portion tends to be dense due to hydrogen bonds between the urethane bonds, the hard segment mainly contributes to the strength of the urethane resin. On the other hand, the soft segment is composed of units derived from a compound having a relatively large molecular weight, such as a polyol having no acid group. Since the soft segment is less dense than the hard segment, the soft segment mainly contributes to the flexibility of the urethane resin. A film formed of a urethane resin (hereinafter sometimes referred to as a urethane resin film) has a microphase separation structure formed by a hard segment and a soft segment, and thus has both strength and flexibility and exhibits high elasticity. . Such characteristics of the urethane resin film are closely related to the development of the scratch resistance of the image.

先ず、本発明者は、顔料インクにより記録される画像の耐擦過性を高めるために、種々のウレタン樹脂について検討を行った。その結果、ウレタン樹脂をインクに添加することで、記録される画像の耐擦過性が向上することがわかった。そこで、インクの間欠吐出安定性の向上を企図して、酸価を上げ、ウレタン樹脂の親水性を高めることについての検討を行った。その結果、ウレタン樹脂の酸価を上げると、インクの間欠吐出安定性は向上するものの、画像の耐擦過性が低下することがわかった。   First, the present inventor studied various urethane resins in order to improve the scratch resistance of images recorded with pigment ink. As a result, it was found that the scratch resistance of the recorded image is improved by adding urethane resin to the ink. In view of this, an attempt was made to increase the acid value and increase the hydrophilicity of the urethane resin in an attempt to improve the intermittent ejection stability of the ink. As a result, it was found that when the acid value of the urethane resin was increased, the intermittent ejection stability of the ink was improved, but the scratch resistance of the image was lowered.

先に述べた通り、ウレタン樹脂はポリイソシアネートとそれと反応する成分で主に構成される。インクの間欠吐出安定性の向上を企図してウレタン樹脂の酸価を上げる場合、酸基を有するポリオールに由来するユニットが占める割合を大きくすることになる。すると、酸基を有するポリオールと同様に、ポリイソシアネートと反応する対象の成分である、酸基を有しないポリオールに由来するユニットが占める割合は必然的に小さくなる。この場合、ウレタン樹脂におけるウレタン結合の増加やソフトセグメントの減少につながり、ウレタン樹脂膜の柔軟性が損なわれる。つまり、ウレタン樹脂の酸価を上げることによってその親水性を高めると、インクの間欠吐出安定性は向上するが、画像の耐擦過性が低下する。   As described above, the urethane resin is mainly composed of polyisocyanate and a component that reacts with it. In the case where the acid value of the urethane resin is increased in order to improve the intermittent ejection stability of the ink, the proportion of units derived from the polyol having an acid group is increased. Then, the ratio which the unit derived from the polyol which does not have an acid group which is a component of the object reacting with polyisocyanate like the polyol which has an acid group inevitably becomes small. In this case, the urethane bond in the urethane resin is increased and the soft segment is reduced, and the flexibility of the urethane resin film is impaired. That is, if the hydrophilicity is increased by increasing the acid value of the urethane resin, the intermittent ejection stability of the ink is improved, but the scratch resistance of the image is decreased.

そこで、本発明者は、インクの間欠吐出安定性と画像の耐擦過性を両立する手法についての検討を行った。この際、酸価を上げることによってウレタン樹脂の親水性を高めるという手法ではなく、ウレタン樹脂の親水性を高く保つとともに、分子量を小さく抑えたまま、ウレタン樹脂の膜特性を工夫することにした。このため、ウレタン樹脂の酸価を20mgKOH/g以上200mgKOH/g以下とある程度高い範囲に保つとともに、重量平均分子量を5,000以上30,000以下とある程度低く抑えるという条件のもとで検討を行った。その結果、ウレタン樹脂の酸価に占める「イソシアネート反応基を1つとカルボン酸基とを有する化合物」に由来するユニットに基づく酸価の割合が60%以上であるという構成を有するウレタン樹脂が有効であることを見出した。ここで、イソシアネート反応基とは、イソシアネート基と反応し得る基のことであり、具体的には、ヒドロキシ基、チオール基、アミノ基などが挙げられる。   In view of this, the present inventor has studied a method for achieving both the intermittent ejection stability of ink and the scratch resistance of an image. At this time, instead of increasing the hydrophilicity of the urethane resin by increasing the acid value, it was decided to devise the film characteristics of the urethane resin while keeping the hydrophilicity of the urethane resin high and keeping the molecular weight small. For this reason, the acid value of the urethane resin is kept within a high range of 20 mgKOH / g or more and 200 mgKOH / g or less, and the weight average molecular weight is controlled to a low value of 5,000 or more and 30,000 or less. It was. As a result, the urethane resin having a configuration in which the ratio of the acid value based on the unit derived from the “compound having one isocyanate reactive group and the carboxylic acid group” in the acid value of the urethane resin is 60% or more is effective. I found out. Here, the isocyanate reactive group is a group capable of reacting with an isocyanate group, and specific examples thereof include a hydroxy group, a thiol group, and an amino group.

「イソシアネート反応基を1つとカルボン酸基とを有する化合物」は、イソシアネート基と反応する基を分子中に1つのみ有するので、ウレタン樹脂を合成する反応の停止剤として作用する。したがって、前記化合物に由来するユニットを有するウレタン樹脂は分子量が小さくなりやすいうえ、カルボン酸基の多くがウレタン樹脂の分子鎖の末端に存在することになる。このようなウレタン樹脂は、先ず、低分子量であるため、分子間や分子内での物理的な絡み合いが生じにくい。また、水性インク中では、ウレタン樹脂のカルボン酸基はイオン解離して存在し得る。イオン解離したカルボン酸基には水分子が水和するので、分子鎖の末端にカルボン酸基が多く存在するウレタン樹脂は、インク中で、その分子鎖が伸びた状態で存在する。これらが相まって、ウレタン結合間で水素結合しやすくなる。その結果、低分子量であるにもかかわらず、分子量がある程度高いウレタン樹脂に匹敵する程度の膜特性が発揮され、画像の耐擦過性を向上することができる。   The “compound having one isocyanate reactive group and a carboxylic acid group” has only one group in the molecule that reacts with an isocyanate group, and therefore acts as a reaction terminator for synthesizing a urethane resin. Therefore, the urethane resin having a unit derived from the compound tends to have a low molecular weight, and many of the carboxylic acid groups are present at the ends of the molecular chain of the urethane resin. Since such a urethane resin has a low molecular weight, physical entanglement between molecules or within a molecule hardly occurs. Further, in the water-based ink, the carboxylic acid group of the urethane resin may exist by ion dissociation. Since water molecules are hydrated to ion-dissociated carboxylic acid groups, urethane resins having many carboxylic acid groups at the ends of the molecular chains are present in the ink in a state where the molecular chains are extended. Together, these facilitate hydrogen bonding between urethane bonds. As a result, despite the low molecular weight, film properties comparable to urethane resins having a relatively high molecular weight are exhibited, and the scratch resistance of the image can be improved.

また、間欠吐出安定性が向上する理由は以下のように推測される。ここで、間欠吐出安定性は、記録ヘッドの吐出口からの水の蒸発に起因して低下する。したがって、間欠吐出安定性を向上するためには、記録ヘッドの吐出口近傍に存在するインクから水がある程度蒸発した際に、ウレタン樹脂と顔料粒子との距離が縮まったとしても、顔料が凝集せずに安定な分散状態を保っていることが重要である。本発明のインクに用いるウレタン樹脂は、低分子量であるだけでなく、水性インク中でその分子鎖が伸びた状態で存在するので、3次元的に水素結合が形成されやすい。この水素結合、及び分子鎖の末端に存在するカルボン酸基によって、ウレタン樹脂は、その内側に分子間水素結合により集合した部分が配され、外側にカルボン酸基が配されたような状態のミセル構造を取る。このミセルの表面には、イオン解離し得るカルボン酸基が多く存在する。したがって、ミセルの表面と顔料を分散させるための成分(アニオン性基など)との間で生ずる静電反発により、水が蒸発しても安定な分散状態が維持されやすくなる。このようにして、間欠吐出安定性が向上する。   The reason why the intermittent discharge stability is improved is estimated as follows. Here, the intermittent ejection stability decreases due to the evaporation of water from the ejection port of the recording head. Therefore, in order to improve the intermittent ejection stability, even if the distance between the urethane resin and the pigment particles is reduced when water evaporates to some extent from the ink existing in the vicinity of the ejection opening of the recording head, the pigment aggregates. It is important to maintain a stable dispersion state. The urethane resin used in the ink of the present invention not only has a low molecular weight, but also exists in a state where the molecular chain is extended in the aqueous ink, so that hydrogen bonds are easily formed three-dimensionally. Due to this hydrogen bond and the carboxylic acid group present at the end of the molecular chain, the urethane resin has micelles in a state in which a part assembled by intermolecular hydrogen bonds is arranged inside and a carboxylic acid group is arranged outside. Take the structure. Many carboxylic acid groups capable of ion dissociation are present on the surface of the micelle. Therefore, a stable dispersion state is easily maintained even when water evaporates due to electrostatic repulsion generated between the surface of the micelle and a component (such as an anionic group) for dispersing the pigment. In this way, intermittent discharge stability is improved.

一方、ウレタン樹脂の酸価に占める、イソシアネート反応基を1つとカルボン酸基とを有する化合物に由来するユニットに基づく酸価の割合が60%未満であると、上述の作用が生じず、耐擦過性は不十分となり、また、間欠吐出安定性が低下する場合がある。   On the other hand, if the ratio of the acid value based on the unit derived from the compound having one isocyanate reactive group and the carboxylic acid group in the acid value of the urethane resin is less than 60%, the above-mentioned action does not occur, and the abrasion resistance is reduced. May be insufficient, and the intermittent ejection stability may be reduced.

上述の通り、本発明においては、ウレタン樹脂の酸価は、20mgKOH/g以上200mgKOH/g以下とある程度高い範囲であることを要する。ウレタン樹脂の酸価が20mgKOH/g未満であると、分子鎖が伸びた状態を取りにくいため、耐擦過性、及び間欠吐出安定性のいずれも不十分となる。また、ウレタン樹脂の酸価が200mgKOH/g超であると、酸基を有しないポリオールの割合が低下するため耐擦過性が不十分となり、酸基に水分子が水和することによってインクの粘度が上昇するため間欠吐出安定性も不十分となる。また、上述の通り、ウレタン樹脂の重量平均分子量は、5,000以上30,000以下とある程度低い範囲であることを要する。ウレタン樹脂の重量平均分子量が5,000未満であると、柔軟性が不足して耐擦過性が不十分となる。また、ウレタン樹脂の重量平均分子量が30,000超であると、分子鎖の物理的な絡み合いが抑制し切れず、間欠吐出安定性が不十分となる。   As described above, in the present invention, the acid value of the urethane resin needs to be within a certain range, such as 20 mgKOH / g or more and 200 mgKOH / g or less. If the acid value of the urethane resin is less than 20 mgKOH / g, it is difficult to take a state in which the molecular chain is elongated, and therefore both the scratch resistance and the intermittent ejection stability are insufficient. Further, when the acid value of the urethane resin is more than 200 mgKOH / g, the ratio of the polyol having no acid group decreases, so that the scratch resistance becomes insufficient, and the viscosity of the ink is increased by hydration of water molecules to the acid group. As a result, the intermittent discharge stability becomes insufficient. Moreover, as above-mentioned, the weight average molecular weight of a urethane resin needs to be a certain range as low as 5,000 or more and 30,000 or less. If the weight average molecular weight of the urethane resin is less than 5,000, the flexibility is insufficient and the scratch resistance becomes insufficient. Further, if the weight average molecular weight of the urethane resin is more than 30,000, physical entanglement of molecular chains cannot be suppressed, and intermittent ejection stability becomes insufficient.

また、本発明においては、ウレタン樹脂の分子鎖の末端に存在するとともに酸価の60%以上を占める酸基がカルボン酸基であることを要する。樹脂にある程度の親水性を付与し得るアニオン性基としては、スルホン酸基やカルボン酸基が挙げられる。但し、カルボン酸基と比較すると、スルホン酸基はpKaが高いため、イオン解離を生じやすいだけでなく、親水性も高い。分子鎖の末端にスルホン酸基を多く有するウレタン樹脂を用いると、インクが記録媒体に付与されても、スルホン酸基がイオン解離した状態が維持されやすく、親水性も高いため、ウレタン樹脂の凝集が進まず、記録媒体に浸透しやすくなる。結果として、記録媒体の表面上に残って存在するウレタン樹脂が少なくなるため、耐擦過性が不十分となる。   In the present invention, the acid group that is present at the end of the molecular chain of the urethane resin and occupies 60% or more of the acid value is required to be a carboxylic acid group. Examples of the anionic group that can impart a certain degree of hydrophilicity to the resin include a sulfonic acid group and a carboxylic acid group. However, since the sulfonic acid group has a higher pKa than the carboxylic acid group, it not only easily causes ionic dissociation, but also has a high hydrophilicity. When a urethane resin having many sulfonic acid groups at the end of the molecular chain is used, the sulfonic acid group is easily maintained in an ion-dissociated state even when ink is applied to the recording medium, and the hydrophilicity is high. Does not progress, and easily penetrates into the recording medium. As a result, the urethane resin remaining on the surface of the recording medium is reduced, resulting in insufficient scratch resistance.

なお、特許文献5に記載された、酸基を有するジオールに由来するユニットが分子鎖の末端に多く存在するウレタン樹脂を含有するインクは、間欠吐出安定性が不十分であった。この理由は以下のように推測される。上記ウレタン樹脂では、分子鎖の末端に存在する酸基はカルボン酸基であるものの、分子鎖の末端には、イソシアネート反応基であるヒドロキシ基を2つ有する化合物であるジメチロールプロピオン酸に由来するユニットが存在する。このウレタン樹脂は、酸価の60%以上を占める酸基がカルボン酸基ではあるが、それと同モルのヒドロキシ基が分子鎖の末端に存在する。この場合、インクから水がある程度蒸発した際に、余剰のヒドロキシ基間において水分子を介して水素結合が形成されるため、インクの粘度が急激に上昇し、顔料の凝集が抑制されないので、間欠吐出安定性が不十分となる。   Note that the ink described in Patent Document 5 containing a urethane resin in which many units derived from a diol having an acid group are present at the end of the molecular chain has insufficient intermittent ejection stability. The reason is presumed as follows. In the above urethane resin, although the acid group present at the end of the molecular chain is a carboxylic acid group, it is derived from dimethylolpropionic acid, which is a compound having two hydroxyl groups that are isocyanate reactive groups at the end of the molecular chain. Unit exists. In this urethane resin, the acid group occupying 60% or more of the acid value is a carboxylic acid group, but the same mole of the hydroxy group is present at the end of the molecular chain. In this case, when water is evaporated from the ink to some extent, hydrogen bonds are formed between the surplus hydroxy groups via water molecules, so that the viscosity of the ink increases rapidly and the aggregation of the pigment is not suppressed. Discharge stability becomes insufficient.

<インク>
以下、本発明のインクジェット用の水性インクを構成する各成分について詳細に説明する。
<Ink>
Hereafter, each component which comprises the aqueous ink for inkjets of this invention is demonstrated in detail.

(ウレタン樹脂)
上述の通り、インクジェット用の水性インクに一般的に用いられるウレタン樹脂は、少なくとも、ポリイソシアネートと、それと反応する成分(ポリオールやポリアミン)を用いて合成され、必要に応じて架橋剤や鎖延長剤も用いられる。本発明のインクに用いるウレタン樹脂は、ポリイソシアネート、酸基を有しないポリオール、及びイソシアネート反応基を1つとカルボン酸基とを有する化合物を用いて合成することができる。このウレタン樹脂は、重量平均分子量が5,000以上30,000以下であるとともに、酸価が20mgKOH/g以上200mgKOH/g以下であることを要する。さらに、ウレタン樹脂の酸価に占める、イソシアネート反応基を1つとカルボン酸基とを有する化合物に由来するユニットに基づく酸価の割合(%)が60%以上であることを要する。本発明においては、ウレタン樹脂についての「ユニット」とは、1の単量体に由来する繰り返し単位のことを指すものとする。以下、合成によりウレタン樹脂の構成ユニットとなる各単量体について説明する。
(Urethane resin)
As described above, the urethane resin generally used for inkjet ink is synthesized using at least a polyisocyanate and a component (polyol or polyamine) that reacts with the polyisocyanate, and if necessary, a crosslinking agent or a chain extender. Is also used. The urethane resin used in the ink of the present invention can be synthesized using a polyisocyanate, a polyol having no acid group, and a compound having one isocyanate reactive group and a carboxylic acid group. The urethane resin has a weight average molecular weight of 5,000 or more and 30,000 or less and an acid value of 20 mgKOH / g or more and 200 mgKOH / g or less. Furthermore, the ratio (%) of the acid value based on a unit derived from a compound having one isocyanate reactive group and a carboxylic acid group in the acid value of the urethane resin is required to be 60% or more. In the present invention, the “unit” for the urethane resin refers to a repeating unit derived from one monomer. Hereinafter, each monomer which becomes a constituent unit of the urethane resin by synthesis will be described.

なお、ウレタン樹脂が有する特定のポリイソシアネートに由来するユニットによる作用を効率よく発揮させるためには、アクリル樹脂鎖が組み込まれているようなウレタン樹脂(いわゆるウレタン−アクリル複合樹脂)とすることはあまり好ましくない。また、活性エネルギー線硬化型のウレタン樹脂、すなわち重合性基を有するウレタン樹脂とすることもあまり好ましくない。   In addition, in order to efficiently exhibit the action of the unit derived from the specific polyisocyanate possessed by the urethane resin, it is not easy to use a urethane resin (so-called urethane-acrylic composite resin) in which an acrylic resin chain is incorporated. It is not preferable. Moreover, it is not so preferable to use an active energy ray-curable urethane resin, that is, a urethane resin having a polymerizable group.

[ポリイソシアネート]
本発明のインクに用いるウレタン樹脂は、ポリイソシアネートに由来するユニットを有する。本発明における「ポリイソシアネート」とは、分子中に2以上のイソシアネート基を有する化合物を意味する。ポリイソシアネートとしては、脂肪族や芳香族のポリイソシアネートなどが挙げられる。なかでも、脂肪族ポリイソシアネートが好ましく、環状構造を有する脂肪族ポリイソシアネートがさらに好ましい。ポリイソシアネートとしては、ジイソシアネートを用いることが好ましい。また、例えば、アロファネート構造、ウレトジオン構造、イソシアヌレート構造、ビウレット構造などを持つ多官能ポリイソシアネートを使用する場合は少量とする、又は、使用しないことが好ましい。
[Polyisocyanate]
The urethane resin used in the ink of the present invention has a unit derived from polyisocyanate. The “polyisocyanate” in the present invention means a compound having two or more isocyanate groups in the molecule. Examples of the polyisocyanate include aliphatic and aromatic polyisocyanates. Of these, aliphatic polyisocyanates are preferable, and aliphatic polyisocyanates having a cyclic structure are more preferable. As the polyisocyanate, diisocyanate is preferably used. In addition, for example, when a polyfunctional polyisocyanate having an allophanate structure, a uretdione structure, an isocyanurate structure, a biuret structure or the like is used, the amount is preferably small or not used.

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−1,5−ペンタン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;などが挙げられる。   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-methyl-1,5-pentane 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が挙げられる。   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.

ウレタン樹脂が有する、ポリイソシアネート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50.0モル%以下であることがさらに好ましい。   The proportion (mol%) of the unit derived from polyisocyanate 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 50.0 mol% or less. More preferably it is.

[ポリオール、ポリアミン]
上記のポリイソシアネートとの反応によってウレタン樹脂を構成するユニットとなる成分としては、ポリオールやポリアミンを用いることができる。本発明における「ポリオール」とは、分子中に2以上のヒドロキシ基を有する化合物を意味し、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;などが挙げられる。また、本発明における「ポリアミン」とは、分子中に2以上の「アミノ基、イミノ基」を有する化合物を意味する。
[Polyol, polyamine]
Polyols and polyamines can be used as the component that becomes a unit constituting the urethane resin by the reaction with the polyisocyanate. “Polyol” in the present invention means a compound having two or more hydroxy groups in the molecule, such as polyether polyol, polyester polyol, polycarbonate polyol and the like having no acid group; Can be mentioned. The “polyamine” in the present invention means a compound having two or more “amino groups and imino groups” in the molecule.

ウレタン樹脂が有する、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70.0モル%以下であることがさらに好ましい。   The proportion (mol%) of the unit 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 70.0 mol%. More preferably, it is as follows.

〔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;などが挙げられる。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が挙げられる。また、アルキレンオキサイドと付加重合す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;などが挙げられる。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;などが挙げられる。
[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 that undergo addition polymerization 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 Diols such as dihydroxyphenylmethane, hydrogenated bisphenol A, dimethylolurea and derivatives thereof; glycerin, trimethylolpropane, 1,2,5-hexanetriol, 1,2,6-hexanetriol, pentaerythritol, trimethylolmelamine and Its derivatives, polyoxypropy Triols such as Ntorioru; 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; and the like.

ポリエステルポリオールとしては、酸エステルなどが挙げられる。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;前記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;などが挙げられる。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;などが挙げられる。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が挙げられる。   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 aromatic dicarboxylic acids; malonic 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. 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 above 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が挙げられる。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が挙げられる。   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, diaryl carbonate, and dialkyl carbonate, and phosgene, and an aliphatic diol component react are mentioned.

酸基を有しないポリオールの数平均分子量は、450以上4,000以下であることが好ましい。数平均分子量が小さくなると、ウレタン樹脂中のウレタン結合の数が多くなることと、ポリオールの剛直性が増すことによって、ウレタン樹脂膜の強度が高まる傾向となる。また、数平均分子量が大きくなると、ポリイソシアネートの反応相手であるポリオールが少なくなるため、ウレタン樹脂中のウレタン結合の数が少なくなることと、ポリオールの伸張性が増すことによって、ウレタン樹脂膜の柔軟性が高まる傾向となる。したがって、酸基を有しないポリオールの数平均分子量を450以上4,000以下の範囲内とすることで、ウレタン樹脂膜の強度と柔軟性のバランスが良くなるため、記録される画像の耐擦過性をさらに向上することができる。一方、酸基を有しないポリオールの数平均分子量が450未満であると、ウレタン樹脂膜が硬くて脆くなるため、耐擦過性が十分に得られない場合がある。また、数平均分子量が4,000超であると、ウレタン樹脂膜の柔軟性が高くなりすぎるため、やはり、耐擦過性が十分に得られない場合がある。また、耐擦過性に優れるため、酸基を有しないポリオールは、ポリカーボネートポリオールであることが好ましい。   The number average molecular weight of the polyol having no acid group is preferably from 450 to 4,000. When the number average molecular weight decreases, the number of urethane bonds in the urethane resin increases and the rigidity of the polyol increases, whereby the strength of the urethane resin film tends to increase. In addition, when the number average molecular weight increases, the number of polyols that are reaction partners of polyisocyanate decreases, so the number of urethane bonds in the urethane resin decreases, and the extensibility of the polyol increases, thereby increasing the flexibility of the urethane resin film. Tend to increase. Therefore, by setting the number average molecular weight of the polyol having no acid group within the range of 450 or more and 4,000 or less, the balance between strength and flexibility of the urethane resin film is improved. Can be further improved. On the other hand, if the number average molecular weight of the polyol having no acid group is less than 450, the urethane resin film is hard and brittle, and thus the scratch resistance may not be sufficiently obtained. Further, if the number average molecular weight is more than 4,000, the flexibility of the urethane resin film becomes too high, so that the scratch resistance may not be sufficiently obtained. Moreover, since it is excellent in abrasion resistance, it is preferable that the polyol which does not have an acid group is a polycarbonate polyol.

ウレタン樹脂が有する、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、以下のようにすることが好ましい。すなわち、10.0モル%以上50.0モル%以下であることが好ましい。   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 of the urethane resin is preferably as follows. That is, it is preferable that it is 10.0 mol% or more and 50.0 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が挙げられる。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が挙げられる。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く、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が挙げられる。なお、汎用の酸基を有するポリオールの分子量は高くても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。
[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 cations forming the salt include ions of alkali metals such as lithium, sodium and potassium, ammonium ions, and cations of organic amines such as dimethylamine. Can be mentioned. In addition, since the molecular weight of the polyol which has a general purpose acid group is about 400 at the highest, the unit derived from the polyol which has an acid group becomes a hard segment of a urethane resin fundamentally.

ウレタン樹脂が有する、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、以下のようにすることが好ましい。すなわち、85.0モル%以下であることが好ましく、60.0%モル以下であることがさらに好ましい。前記割合は、0.0モル%であってもよい。この場合、ウレタン樹脂が有する、酸基を有するユニットは「イソシアネート反応基を1つとカルボン酸基とを有する化合物に由来するユニット」のみであることになる。   The ratio (mol%) of the unit derived from the polyol having an acid group in the total amount of the unit derived from the polyol in the urethane resin is preferably as follows. That is, it is preferably 85.0 mol% or less, and more preferably 60.0% mol or less. The ratio may be 0.0 mol%. In this case, the unit having an acid group that the urethane resin has is only “a unit derived from a compound having one isocyanate reactive group and a carboxylic acid group”.

〔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;などが挙げられる。なお、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。なお、汎用の酸基を有するポリオールと同様に汎用のポリアミンの分子量は高くても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。
[Polyamine]
Polyamines include monoamines having multiple hydroxy groups such as dimethylolethylamine, diethanolmethylamine, dipropanolethylamine, dibutanolmethylamine; ethylenediamine, propylenediamine, hexylenediamine, isophoronediamine, xylylenediamine, diphenylmethanediamine, hydrogen And bifunctional polyamines such as added diphenylmethanediamine and hydrazine; trifunctional or higher functional polyamines such as diethylenetriamine, triethylenetetramine, tetraethylenepentamine, polyamide polyamine, and polyethylenepolyimine. For convenience, compounds having a plurality of hydroxy groups and one “amino group, imino group” are also listed as “polyamines”. In addition, since the molecular weight of general-purpose polyamine is about 400 at most as well as the polyol having general-purpose acid groups, the unit derived from polyamine is basically a hard segment of urethane resin.

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、以下のようにすることが好ましい。すなわち、30.0モル%以下であることが好ましく、10.0モル%以下であることがさらに好ましく、5.0モル%以下であることが特に好ましい。前記割合は、0.0モル%であってもよい。   The proportion (mol%) of units derived from polyamine in the urethane resin is preferably as follows. That is, it is preferably 30.0 mol% or less, more preferably 10.0 mol% or less, and particularly preferably 5.0 mol% or less. The ratio may be 0.0 mol%.

〔イソシアネート反応基を1つとカルボン酸基とを有する化合物〕
本発明における「イソシアネート反応基を1つとカルボン酸基とを有する化合物」とは、イソシアネート基と反応し得る基を1つ、及び、カルボン酸基、を有する化合物を意味する。イソシアネート基と反応し得る基としては、例えば、ヒドロキシ基、チオール基、アミノ基などが挙げられる。つまり、イソシアネート反応基を1つとカルボン酸基とを有する化合物とは、モノヒドロキシカルボン酸、モノチオールカルボン酸、及びモノアミノカルボン酸からなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物である。イソシアネート反応基を1つとカルボン酸基とを有する化合物の分子量は、50〜200であることが好ましく、50〜150であることがさらに好ましい。
[Compound having one isocyanate reactive group and a carboxylic acid group]
The “compound having one isocyanate reactive group and a carboxylic acid group” in the present invention means a compound having one group capable of reacting with an isocyanate group and a carboxylic acid group. Examples of the group capable of reacting with an isocyanate group include a hydroxy group, a thiol group, and an amino group. That is, the compound having one isocyanate reactive group and the carboxylic acid group is at least one compound selected from the group consisting of monohydroxycarboxylic acid, monothiolcarboxylic acid, and monoaminocarboxylic acid. The molecular weight of the compound having one isocyanate reactive group and a carboxylic acid group is preferably 50 to 200, and more preferably 50 to 150.

モノヒドロキシカルボン酸(ヒドロキシ基を1つとカルボン酸基とを有する化合物)としては、グリコール酸、乳酸、リンゴ酸、タルトロン酸、クエン酸、2−ヒドロキシ酪酸、3−ヒドロキシ酪酸、4−ヒドロキシ酪酸、リシノール酸、p−ヒドロキシ安息香酸、サリチル酸、バニリン酸、シリング酸、マンデル酸、ベンジル酸、フロレト酸、クマル酸、フェルラ酸、シナピン酸などが挙げられる。   As monohydroxycarboxylic acid (compound having one hydroxy group and carboxylic acid group), glycolic acid, lactic acid, malic acid, tartronic acid, citric acid, 2-hydroxybutyric acid, 3-hydroxybutyric acid, 4-hydroxybutyric acid, Examples include ricinoleic acid, p-hydroxybenzoic acid, salicylic acid, vanillic acid, syringic acid, mandelic acid, benzylic acid, furoretic acid, coumaric acid, ferulic acid, and sinapinic acid.

モノチオールカルボン酸基(チオール基を1つとカルボン酸基とを有する化合物)としては、メルカプト酢酸、3−メルカプトプロピオン酸、2−メルカプトプロピオン酸、3−メルカプトイソ酪酸、N−アセチルシステイン、N−(2−メルカプトプロピオニル)グリシン、チオサリチル酸などが挙げられる。   Examples of the monothiolcarboxylic acid group (compound having one thiol group and a carboxylic acid group) include mercaptoacetic acid, 3-mercaptopropionic acid, 2-mercaptopropionic acid, 3-mercaptoisobutyric acid, N-acetylcysteine, N- (2-mercaptopropionyl) glycine, thiosalicylic acid and the like can be mentioned.

モノアミノカルボン酸(アミノ基を1つとカルボン酸基とを有する化合物)としては、グリシン、3−アミノプロパン酸、4−アミノブタン酸、5−アミノペンタン酸、6−アミノヘキサン酸、7−アミノヘプタン酸、8−アミノオクタン酸、12−アミノドデカン酸、DL−ノルバリン、3−アミノシクロヘキサンカルボン酸、4−アミノシクロヘキサンカルボン酸、4−(アミノメチル)シクロヘキサンカルボン酸、5−アミノ−2−メチル安息香酸、4−アミノ安息香酸、6−アミノ−2−ナフトエ酸、4−(メチルアミノ)安息香酸、3−アミノ安息香酸、2−アミノ安息香酸、4−アミノ−3−メチル安息香酸、4−アミノ−2−メチル安息香酸、3−アミノ−4−メチル安息香酸、4−アミノ−3−クロロ安息香酸、4−(アミノメチル)安息香酸、4−アミノ−2−クロロ安息香酸、2−(2−アミノフェニル)エタノール、4−アミノフェニル酢酸などが挙げられる。   Monoaminocarboxylic acids (compounds having one amino group and a carboxylic acid group) include glycine, 3-aminopropanoic acid, 4-aminobutanoic acid, 5-aminopentanoic acid, 6-aminohexanoic acid, and 7-aminoheptane. Acid, 8-aminooctanoic acid, 12-aminododecanoic acid, DL-norvaline, 3-aminocyclohexanecarboxylic acid, 4-aminocyclohexanecarboxylic acid, 4- (aminomethyl) cyclohexanecarboxylic acid, 5-amino-2-methylbenzoic acid Acid, 4-aminobenzoic acid, 6-amino-2-naphthoic acid, 4- (methylamino) benzoic acid, 3-aminobenzoic acid, 2-aminobenzoic acid, 4-amino-3-methylbenzoic acid, 4- Amino-2-methylbenzoic acid, 3-amino-4-methylbenzoic acid, 4-amino-3-chlorobenzoic acid, 4- (amino Methyl) benzoic acid, 4-amino-2-chlorobenzoic acid, 2- (2-aminophenyl) ethanol, 4-aminophenyl acetic acid.

上記の中でも、モノヒドロキシカルボン酸、モノアミノカルボン酸が好ましい。ヒドロキシ基はイソシアネート基と反応してウレタン結合を形成し、アミノ基はイソシアネート基と反応してウレア結合を形成する。ウレタン結合及びウレア結合は、分子間で水素結合を形成するため、ウレタン樹脂膜の強度を高めることができ、記録される画像の耐擦過性をさらに向上することができる。なかでも、間欠吐出安定性が良好であるため、モノヒドロキシカルボン酸が好ましく、グリコール酸、乳酸、p−ヒドロキシ安息香酸、サリチル酸がさらに好ましい。   Among the above, monohydroxycarboxylic acid and monoaminocarboxylic acid are preferable. Hydroxy groups react with isocyanate groups to form urethane bonds, and amino groups react with isocyanate groups to form urea bonds. Since the urethane bond and the urea bond form hydrogen bonds between molecules, the strength of the urethane resin film can be increased, and the scratch resistance of the recorded image can be further improved. Of these, monohydroxycarboxylic acid is preferable because of intermittent discharge stability, and glycolic acid, lactic acid, p-hydroxybenzoic acid, and salicylic acid are more preferable.

イソシアネート反応基を1つとカルボン酸基とを有する化合物のカルボン酸基は塩型であってもよく、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が挙げられる。なかでも、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が好ましい。これらのカチオンはカルボン酸基をより効率よくイオン解離させることができるので、ウレタン樹脂の分子鎖はより伸びた状態を取りやすくなる。その結果、分子間や分子内での物理的な絡み合いが特に生じにくくなるとともに、分子間水素結合も形成されやすくなることで、耐擦過性及び間欠吐出安定性をさらに向上することができる。   The carboxylic acid group of a compound having one isocyanate reactive group and a carboxylic acid group may be in the form of a salt. Examples of cations that form a salt include alkali metal ions such as lithium, sodium, and potassium, ammonium ions, and dimethyl. And cations of organic amines such as amines. Of these, ions of alkali metals such as lithium, sodium and potassium are preferred. Since these cations can dissociate the carboxylic acid group more efficiently, the molecular chain of the urethane resin is more likely to be in an extended state. As a result, physical entanglement between molecules or within a molecule is not particularly likely to occur, and intermolecular hydrogen bonds are easily formed, whereby the scratch resistance and intermittent ejection stability can be further improved.

ウレタン樹脂の酸価に占める、イソシアネート反応基を1つとカルボン酸基とを有する化合物に由来するユニットに基づく酸価の割合(%)は60%以上であることを要する。この割合が60%以上であると、上述のメカニズムから、記録される画像の耐擦過性、及びインクの間欠吐出安定性を向上することができる。前記割合は70%以上であることが好ましく、また、100%であっても、すなわち、ウレタン樹脂が持つ酸価の全てが、イソシアネート反応基を1つとカルボン酸基とを有する化合物に由来するユニットに基づく酸価であってもよい。但し、前記酸価が高すぎると、インク中の水に水和しやすくなり、インクの粘度が高まって、間欠吐出安定性がやや低下する場合がある。したがって、インクの間欠吐出安定性をより高いレベルとするためには、前記割合は95%以下であることが好ましい。   The ratio (%) of the acid value based on the unit derived from the compound having one isocyanate reactive group and the carboxylic acid group in the acid value of the urethane resin needs to be 60% or more. When this ratio is 60% or more, the scratch resistance of the recorded image and the intermittent ejection stability of the ink can be improved from the above-described mechanism. The proportion is preferably 70% or more, and even if it is 100%, that is, all of the acid values of the urethane resin are derived from a compound having one isocyanate reactive group and a carboxylic acid group. The acid value based on However, if the acid value is too high, the ink tends to be hydrated in the water in the ink, the viscosity of the ink increases, and the intermittent ejection stability may be slightly reduced. Therefore, in order to make the intermittent ejection stability of the ink higher, the ratio is preferably 95% or less.

ウレタン樹脂が有する、イソシアネート反応基を1つとカルボン酸基とを有する化合物に由来するユニットの割合(モル%)は、1.0モル%以上80.0モル%以下であることが好ましく、5.0モル%以上60.0モル%以下であることがさらに好ましい。   The proportion (mol%) of units derived from the compound having one isocyanate reactive group and a carboxylic acid group in the urethane resin is preferably 1.0 mol% or more and 80.0 mol% or less. More preferably, it is 0 mol% or more and 60.0 mol% or less.

[架橋剤、鎖延長剤]
ウレタン樹脂には、架橋剤や鎖延長剤が用いられていてもよい。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、架橋や鎖延長などの目的に対応して、水や、上記で挙げた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]
A crosslinking agent or a chain extender may be used for the urethane resin. 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, the above-mentioned polyisocyanates, polyols, polyamines and the like for the purpose of crosslinking and chain extension. . As the chain extender, those capable of crosslinking the urethane resin can also be used.

[中和剤]
ウレタン樹脂が有する酸基は、アルカリ金属イオンと、アンモニウムイオン及び有機アンモニウムイオンの少なくとも一方のアンモニウム系イオンと、によって中和されていることが好ましい。そして、ウレタン樹脂が有する全ての酸基を基準とした中和率が80%以上であるとともに、アンモニウム系イオンによる中和率が1%以上45%未満であることが好ましい。全ての酸基を基準とした中和率が80%未満であると、インク中でのウレタン樹脂の凝集性が高まり、インクの間欠吐出安定性が低下する場合がある。全ての酸基を基準とした中和率は100%以下であることが好ましい。
[Neutralizer]
The acid group of the urethane resin is preferably neutralized by alkali metal ions and at least one ammonium ion of ammonium ions and organic ammonium ions. And while the neutralization rate on the basis of all the acid groups which a urethane resin has is 80% or more, it is preferable that the neutralization rate by ammonium ion is 1% or more and less than 45%. If the neutralization rate based on all acid groups is less than 80%, the cohesiveness of the urethane resin in the ink may increase, and the intermittent ejection stability of the ink may decrease. The neutralization rate based on all acid groups is preferably 100% or less.

また、アンモニウム系イオンによる中和率が1%未満であると、ウレタン樹脂の分解に起因して生じたプロトンによるインクのpH低下が抑制できず、インク中でウレタン樹脂が不安定となり凝集性が高まる。その結果、インクの間欠吐出安定性が低下する場合がある。また、アンモニウム系イオンによる中和率が45%以上であると、インク蒸発時のウレタン樹脂の凝集性が高まり間欠吐出安定性が低下する場合がある。また、アンモニウム系イオンによる中和率は2%以上40%以下であることが好ましい。   Also, if the neutralization rate by ammonium ions is less than 1%, the pH drop of the ink due to protons caused by the decomposition of the urethane resin cannot be suppressed, and the urethane resin becomes unstable in the ink and the cohesiveness is increased. Rise. As a result, the intermittent ejection stability of the ink may be reduced. Further, when the neutralization rate by ammonium ions is 45% or more, the cohesiveness of the urethane resin at the time of ink evaporation is increased, and the intermittent ejection stability may be lowered. The neutralization rate with ammonium ions is preferably 2% or more and 40% or less.

なお、アルカリ金属イオンによる中和率は、全ての酸基を基準とした中和率と、アンモニウム系イオンによる中和率と、の兼ね合いにより決定すればよい。具体的には、アルカリ金属イオンによる中和率は45%以上99%未満であることが好ましく、46%以上98%以下であることがさらに好ましい。   The neutralization rate with alkali metal ions may be determined based on the balance between the neutralization rate based on all acid groups and the neutralization rate with ammonium ions. Specifically, the neutralization rate with alkali metal ions is preferably 45% or more and less than 99%, and more preferably 46% or more and 98% or less.

アルカリ金属イオンとしては、リチウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオンなどが挙げられる。ウレタン樹脂が有する酸基をアルカリ金属イオンで中和するためには、アルカリ金属の水酸化物(水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなど)を用いることができる。この場合、アルカリ金属の水酸化物のイオン解離によって生ずるアルカリ金属イオンにより、ウレタン樹脂が有する酸基が中和される。アルカリ金属イオンとしては、カリウムイオンを用いることがより好ましい。   Examples of alkali metal ions include lithium ions, sodium ions, and potassium ions. In order to neutralize the acid groups of the urethane resin with alkali metal ions, alkali metal hydroxides (lithium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide, etc.) can be used. In this case, the acid group of the urethane resin is neutralized by alkali metal ions generated by ion dissociation of the alkali metal hydroxide. More preferably, potassium ions are used as the alkali metal ions.

また、アンモニウム系イオンとしては、アンモニウムイオン(NH )や、有機アンモニウムイオン(NX 、Xは水素原子又は有機基を表すとともに、Xのうち少なくとも1つは有機基である)が挙げられる。ウレタン樹脂が有する酸基をアンモニウム系イオンで中和するためには、式(1)で表される化合物や式(2)で表される化合物を用いることができる。この場合、これらの化合物のイオン化ないしはイオン解離によって生ずるアンモニウム系イオンにより、ウレタン樹脂が有する酸基が中和される。なお、以下の記載における「モノ乃至トリ」は、モノ、ジ、トリを表し、「モノ乃至テトラ」は、モノ、ジ、トリ、テトラを表す。 Examples of ammonium ions include ammonium ions (NH 4 + ) and organic ammonium ions (NX 4 + , X represents a hydrogen atom or an organic group, and at least one of X is an organic group). It is done. In order to neutralize the acid group of the urethane resin with ammonium ions, a compound represented by the formula (1) or a compound represented by the formula (2) can be used. In this case, the acid group of the urethane resin is neutralized by ammonium ions generated by ionization or ion dissociation of these compounds. In the following description, “mono to tri” represents mono, di, and tri, and “mono to tetra” represents mono, di, tri, and tetra.

式(1):NR
式(1)中、R、R、及びRは、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1乃至6のアルキル基、又は炭素数1乃至6のヒドロキシアルキル基を表す。
Formula (1): NR 1 R 2 R 3
In Formula (1), R 1 , R 2 , and R 3 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or a hydroxyalkyl group having 1 to 6 carbon atoms.

式(1)で表される化合物としては、アンモニア;モノ乃至トリメチルアミン、モノ乃至トリエチルアミン、モノ乃至トリプロピルアミン、モノ乃至トリブチルアミン、モノ乃至トリペンチルアミン、モノ乃至トリヘキシルアミンなどの脂肪族アミン;モノ乃至トリエタノールアミン、モノ乃至トリイソプロパノールアミン、ジメチルエタノールアミン、メチルジエタノールアミンなどのアルカノールアミン;などが挙げられる。   Examples of the compound represented by the formula (1) include ammonia; aliphatic amines such as mono-trimethylamine, mono-triethylamine, mono-tripropylamine, mono-tributylamine, mono-tripentylamine, mono-trihexylamine; Alkanolamines such as mono to triethanolamine, mono to triisopropanolamine, dimethylethanolamine, methyldiethanolamine; and the like.

式(1)で表される化合物はインク中において以下のようにしてイオン化し、生成したアンモニウム系イオンによりウレタン樹脂の酸基が中和される。   The compound represented by the formula (1) is ionized in the ink as follows, and the acid group of the urethane resin is neutralized by the produced ammonium ion.

NR+HO→NHR+OH NR 1 R 2 R 3 + H 2 O → N + HR 1 R 2 R 3 + OH -.

式(2):N
式(2)中、R、R、R、及びRは、それぞれ独立に、水素原子、又は炭素数1乃至6のアルキル基、又は炭素数1乃至6のヒドロキシアルキル基を表す。Aは、1価のアニオンを表す。
Equation (2): N + R 1 R 2 R 3 R 4 A -
In Formula (2), R 1 , R 2 , R 3 , and R 4 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or a hydroxyalkyl group having 1 to 6 carbon atoms. A represents a monovalent anion.

式(2)で表される化合物としては、アンモニウム塩;モノ乃至テトラメチルアミン塩、モノ乃至テトラエチルアミン塩、モノ乃至テトラプロピルアミン塩、モノ乃至テトラブチルアミン塩、モノ乃至テトラペンチルアミン塩、モノ乃至テトラヘキシルアミン塩などの脂肪族アミン塩;モノ乃至テトラエタノールアミン塩、モノ乃至テトライソプロパノールアミン塩などのアルカノールアミン塩;などが挙げられる。式(2)で表される化合物(アンモニウム塩、アミン塩)を構成する1価のアニオン(A)としては、水酸化物イオン;ハロゲン化物イオン;1価の無機酸のアニオン;などが挙げられる。ハロゲン化物イオンとしては、フッ素イオン(F)、塩化物イオン(Cl)、臭化物イオン(Br)、ヨウ化物イオン(I)などが挙げられる。1価の無機酸のアニオンとしては、硝酸イオン(NO )などが挙げられる。 Examples of the compound represented by the formula (2) include ammonium salts; mono-tetramethylamine salts, mono-tetraethylamine salts, mono-tetrapropylamine salts, mono-tetrabutylamine salts, mono-tetrapentylamine salts, mono-tetrapentylamine salts, Aliphatic amine salts such as tetrahexylamine salts; alkanolamine salts such as mono to tetraethanolamine salts and mono to tetraisopropanolamine salts; Examples of the monovalent anion (A ) constituting the compound represented by the formula (2) (ammonium salt, amine salt) include hydroxide ion; halide ion; monovalent inorganic acid anion; It is done. Examples of the halide ion include fluorine ion (F ), chloride ion (Cl ), bromide ion (Br ), iodide ion (I ), and the like. Examples of the anion of the monovalent inorganic acid include nitrate ion (NO 3 ).

式(2)で表される化合物はインク中において以下のようにしてイオン解離し、生成したアンモニウム系イオンによりウレタン樹脂の酸基が中和される。   The compound represented by the formula (2) is ionically dissociated in the ink as follows, and the acid group of the urethane resin is neutralized by the generated ammonium ion.

→N+AN + R 1 R 2 R 3 R 4 A → N + R 1 R 2 R 3 R 4 + A .

ウレタン樹脂の酸基を中和するためには、式(1)で表される化合物のイオン化により生成するアンモニウム系イオンを用いることが好ましく、NH(CHCHOH)(トリエタノールアミン由来のカチオン)を用いることがさらに好ましい。NH(CHCHOH)を用いることによって、ウレタン樹脂の分解に起因して生じたプロトンによるインクのpH低下を効果的に抑制できるため、間欠吐出安定性の低下を特に高いレベルで抑制することができる。 In order to neutralize the acid group of the urethane resin, it is preferable to use an ammonium ion generated by ionization of the compound represented by the formula (1), and N + H (CH 2 CH 2 OH) 3 (triethanol It is more preferable to use an amine-derived cation). By using N + H (CH 2 CH 2 OH) 3 , it is possible to effectively suppress the pH drop of the ink due to protons generated due to the decomposition of the urethane resin, and therefore the intermittent discharge stability is reduced to a particularly high level. Can be suppressed.

ウレタン樹脂における酸基の中和剤の種類は、インクから分取したウレタン樹脂を利用して分析を行うことができる。分取したウレタン樹脂を水で希釈したものを試料として、電気泳動クロマトグラフィーにより中和剤の分離を行った後、質量分析法やNMR法などを利用して中和剤の種類の特定と定量を行う。そして、上述の方法により測定した酸価の値から、それぞれの中和剤による中和率を算出することができる。後述する実施例では、以下のようにして分析を行った。先ず、ウレタン樹脂を含む液体を水で希釈して試料を調製した。この試料を用いて、電気泳動クロマトグラフィー(商品名「Agilent 1600 CE」、アジレント・テクノロジー製)により中和剤の分離を行い、質量分析法により中和剤の種類の特定と定量を行った。このようにして得られた中和剤の種類と定量値、及び上述の方法により測定した酸価の値から、それぞれの中和剤による中和率を算出した。なお、インクジェット用の水性インクの一般的なpHであるpH5.0〜10.0程度の範囲内であれば、インクを調製する通常の手順を行っても、ウレタン樹脂の酸基の中和剤が変更されることはないと言える。   The type of the acid group neutralizing agent in the urethane resin can be analyzed by using the urethane resin separated from the ink. Using a diluted urethane resin diluted with water as a sample, the neutralizing agent is separated by electrophoresis chromatography, and then the type of neutralizing agent is identified and quantified using mass spectrometry or NMR. I do. And the neutralization rate by each neutralizing agent is computable from the value of the acid value measured by the above-mentioned method. In Examples described later, analysis was performed as follows. First, a liquid containing a urethane resin was diluted with water to prepare a sample. Using this sample, the neutralizing agent was separated by electrophoresis chromatography (trade name “Agilent 1600 CE”, manufactured by Agilent Technologies), and the type of neutralizing agent was identified and quantified by mass spectrometry. The neutralization rate of each neutralizing agent was calculated from the type and quantitative value of the neutralizing agent thus obtained and the acid value measured by the above-described method. In addition, if it is in the range of about pH 5.0-10.0 which is the general pH of the water-based ink for inkjet, even if it performs the normal procedure which prepares an ink, the neutralizing agent of the acid group of a urethane resin Can never be changed.

[ウレタン樹脂の物性、特性]
〔酸価〕
ウレタン樹脂の酸価は、20mgKOH/g以上200mgKOH/g以下であることを要する。さらには、40mgKOH/g以上140mgKOH/g以下であることが好ましい。なかでも、30mgKOH/g以上120mgKOH/g以下であることが好ましい。上述の通り、酸価が20mgKOH/g未満、又は、200mgKOH/g超であると、耐擦過性、及び間欠吐出安定性のいずれも不十分となる。ウレタン樹脂の酸価は、ウレタン樹脂に占める、イソシアネート反応基を1つとカルボン酸基とを有する化合物に由来するユニットや酸基を有するポリオールに由来するユニットの割合によって調整することができる。
[Physical properties and properties of urethane resin]
[Acid value]
The acid value of the urethane resin needs to be 20 mgKOH / g or more and 200 mgKOH / g or less. Furthermore, it is preferable that they are 40 mgKOH / g or more and 140 mgKOH / g or less. Especially, it is preferable that they are 30 mgKOH / g or more and 120 mgKOH / g or less. As described above, if the acid value is less than 20 mgKOH / g or more than 200 mgKOH / g, both the scratch resistance and the intermittent ejection stability are insufficient. The acid value of the urethane resin can be adjusted by the ratio of units derived from a compound having one isocyanate reactive group and a carboxylic acid group, or units derived from a polyol having an acid group, in the urethane resin.

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。後述する実施例では、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:AT−510;京都電子工業製)を用い、電位差を利用したコロイド滴定により、テトラヒドロフランに溶解させたウレタン樹脂について、酸価を測定した。この際、滴定試薬としては、水酸化カリウムのエタノール溶液を用いた。   The acid value of the urethane resin can be measured by a titration method. In Examples described later, an automatic potentiometric titrator (trade name: AT-510; manufactured by Kyoto Electronics Industry) equipped with a streaming potential titration unit (PCD-500) is used, and dissolved in tetrahydrofuran by colloid titration using the potential difference. The acid value of the urethane resin was measured. At this time, an ethanol solution of potassium hydroxide was used as a titration reagent.

〔ウレタン樹脂の酸価に占める、イソシアネート反応基を1つとカルボン酸基とを有する化合物に由来するユニットに基づく酸価の割合〕
ウレタン樹脂の酸価に占める、イソシアネート反応基を1つとカルボン酸基とを有する化合物に由来するユニットに基づく酸価の割合(%)は、60%以上であることを要する。上述の通り、この割合が60%未満であると、耐擦過性が不十分となり、間欠吐出安定性も低下する傾向にある。この割合は、100%であってもよく、95%以下であることが好ましい。
[Ratio of the acid value based on the unit derived from a compound having one isocyanate reactive group and a carboxylic acid group in the acid value of the urethane resin]
The ratio (%) of the acid value based on the unit derived from the compound having one isocyanate reactive group and the carboxylic acid group in the acid value of the urethane resin needs to be 60% or more. As described above, if this ratio is less than 60%, the scratch resistance tends to be insufficient, and the intermittent ejection stability tends to decrease. This ratio may be 100% and is preferably 95% or less.

ウレタン樹脂の酸価に占める、イソシアネート反応基を1つとカルボン酸基とを有する化合物に由来するユニットに基づく酸価の割合を調整する方法としては、例えば、以下の2つの方法が挙げられる。第1の方法としては、ウレタン樹脂を合成する際に、イソシアネート反応基を1つとカルボン酸基とを有する化合物を多段階に分けて反応させる方法が挙げられる。また、第2の方法としては、ウレタン樹脂を合成する際に、未反応のイソシアネート基の残存率を調整し、それよりも少ないモル比で酸基を有しないポリオールを反応させる方法が挙げられる。具体的には、プレポリマーを合成する際に、その末端に存在するイソシアネート基の残存率、及び所望の酸価の割合とするためのイソシアネート反応基を1つとカルボン酸基とを有する化合物の使用量に基づいて、酸基を有するポリオールの使用量を調整する。酸基を有するポリオールの使用量と、分子鎖の末端に存在する「イソシアネート反応基を1つとカルボン酸基とを有する化合物に由来するユニット」に基づく酸価とは、鎖延長反応が生ずるため、逆比例の関係となる。したがって、酸基を有するポリオールの使用量を増やすと前記酸価の割合は小さくなり、逆に、酸基を有するポリオールの使用量を減らすと前記酸価の割合は大きくなる。後述する実施例では、この第2の方法によって、ウレタン樹脂の酸価に占める、イソシアネート反応基を1つとカルボン酸基とを有する化合物に由来するユニットに基づく酸価の割合を調整した。   Examples of a method for adjusting the ratio of the acid value based on a unit derived from a compound having one isocyanate reactive group and a carboxylic acid group in the acid value of the urethane resin include the following two methods. As a first method, when a urethane resin is synthesized, a method in which a compound having one isocyanate reactive group and a carboxylic acid group is reacted in multiple stages. Moreover, as a 2nd method, when synthesize | combining a urethane resin, the method of adjusting the residual rate of an unreacted isocyanate group and making the polyol which does not have an acid group react with less molar ratio is mentioned. Specifically, when synthesizing a prepolymer, use of a compound having one isocyanate reactive group and a carboxylic acid group in order to obtain a residual ratio of an isocyanate group present at the terminal and a desired acid value ratio Based on the amount, the amount of the polyol having an acid group is adjusted. The amount of the polyol having an acid group and the acid value based on the “unit derived from a compound having one isocyanate-reactive group and a carboxylic acid group” present at the end of the molecular chain cause a chain extension reaction. The relationship is inversely proportional. Therefore, when the amount of the polyol having an acid group is increased, the ratio of the acid value is decreased. Conversely, when the amount of the polyol having an acid group is decreased, the ratio of the acid value is increased. In the examples described later, the ratio of the acid value based on the unit derived from the compound having one isocyanate reactive group and the carboxylic acid group in the acid value of the urethane resin was adjusted by the second method.

ウレタン樹脂の酸価に占める、イソシアネート反応基を1つとカルボン酸基とを有する化合物に由来するユニットに基づく酸価の割合は、以下のようにして確認することができる。後述する方法で分取したウレタン樹脂を重水素化ジメチルスルホキシドに溶解させたサンプルについて、カーボン核磁気共鳴分光法(13C−NMR)による分析を行い、分子鎖の内部と末端に存在するカルボン酸基由来のピーク積算値を算出する。そして、全てのカルボン酸基由来のピーク積算値に占める、分子鎖の末端に存在するカルボン酸基由来のピーク積算値の割合を算出する。このようにして、ウレタン樹脂の酸価に占める、イソシアネート反応基を1つとカルボン酸基とを有する化合物に由来するユニットに基づく酸価の割合を算出できる。 The ratio of the acid value based on the unit derived from the compound having one isocyanate reactive group and the carboxylic acid group in the acid value of the urethane resin can be confirmed as follows. A sample prepared by dissolving a urethane resin fractionated by the method described later in deuterated dimethyl sulfoxide is analyzed by carbon nuclear magnetic resonance spectroscopy ( 13 C-NMR), and carboxylic acids existing inside and at the end of the molecular chain. The peak integrated value derived from the group is calculated. And the ratio of the peak integrated value derived from the carboxylic acid group which exists in the terminal of a molecular chain in the peak integrated value derived from all the carboxylic acid groups is calculated. Thus, the ratio of the acid value based on the unit derived from the compound having one isocyanate reactive group and the carboxylic acid group in the acid value of the urethane resin can be calculated.

〔重量平均分子量〕
ウレタン樹脂の重量平均分子量は、5,000以上30,000以下であることを要する。上述の通り、ウレタン樹脂の重量平均分子量が5,000未満であると、耐擦過性が不十分となり、30,000超であると、間欠吐出安定性が不十分となる。重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により得られるポリスチレン換算の値である。
(Weight average molecular weight)
The weight average molecular weight of the urethane resin is required to be 5,000 or more and 30,000 or less. As described above, when the weight average molecular weight of the urethane resin is less than 5,000, the scratch resistance becomes insufficient, and when it exceeds 30,000, the intermittent ejection stability becomes insufficient. The weight average molecular weight is a value in terms of polystyrene obtained by gel permeation chromatography (GPC).

〔ウレタン樹脂の状態〕
ウレタン樹脂は、インクを構成する水性媒体に溶解し、粒径を有しない状態で存在するもの(水溶性のウレタン樹脂)であっても、また、インクを構成する水性媒体に分散し、粒径を有する状態で存在するもの(水分散性のウレタン樹脂)であってもよい。水不溶性のウレタン樹脂は、樹脂粒子の状態でインク中に存在する。特に、樹脂粒子の状態でインク中に存在する、水不溶性のウレタン樹脂(ウレタン樹脂粒子)を用いることが好ましい。
[State of urethane resin]
Even if the urethane resin is dissolved in the aqueous medium constituting the ink and does not have a particle size (water-soluble urethane resin), the urethane resin is dispersed in the aqueous medium constituting the ink and has a particle size. (Water dispersible urethane resin) existing in a state having The water-insoluble urethane resin is present in the ink in the form of resin particles. In particular, it is preferable to use a water-insoluble urethane resin (urethane resin particles) present in the ink in the state of resin particles.

ウレタン樹脂が「水溶性」であるか「水分散性」であるかについては、以下に示す方法にしたがって判断することができる。先ず、酸価相当のアルカリ(水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなど)により中和されたウレタン樹脂を含む液体(樹脂固形分:10質量%)を用意する。次いで、用意した液体を純水で10倍(体積基準)に希釈して試料溶液を調製する。そして、試料溶液中の樹脂の粒径を動的光散乱法により測定した場合に、粒径を有する粒子が測定された場合に、その樹脂は「樹脂粒子」であると判断することができる。この際の測定条件は、例えば、SetZero:30秒、測定回数:3回、測定時間:180秒、形状:真球形、屈折率:1.59、とすることができる。粒度分布測定装置としては、動的光散乱法による粒度分析計(例えば、商品名「UPA−EX150」、日機装製)などを使用することができる。勿論、使用する粒度分布測定装置や測定条件などは上記に限られるものではない。   Whether the urethane resin is “water-soluble” or “water-dispersible” can be determined according to the following method. First, a liquid (resin solid content: 10% by mass) containing a urethane resin neutralized with an alkali corresponding to an acid value (sodium hydroxide, potassium hydroxide, etc.) is prepared. Next, the prepared liquid is diluted 10 times (volume basis) with pure water to prepare a sample solution. Then, when the particle diameter of the resin in the sample solution is measured by the dynamic light scattering method, when the particles having the particle diameter are measured, it can be determined that the resin is “resin particles”. The measurement conditions at this time can be, for example, SetZero: 30 seconds, number of measurements: 3, measurement time: 180 seconds, shape: true sphere, refractive index: 1.59. As the particle size distribution measuring device, a particle size analyzer (for example, trade name “UPA-EX150”, manufactured by Nikkiso) using a dynamic light scattering method can be used. Of course, the particle size distribution measuring apparatus and measurement conditions to be used are not limited to the above.

[ウレタン樹脂の合成方法]
ウレタン樹脂の合成方法としては、従来、ウレタン樹脂の合成方法として一般的に利用されているもののいずれも利用することができる。例えば、以下の方法が挙げられる。ポリイソシアネート、及び、それと反応する化合物(ポリオールやポリアミン)を、イソシアネート基が多くなるような使用量として反応させ、分子の末端にイソシアネート基を有するプレポリマーを合成する。この際、必要に応じて沸点100℃以下の有機溶剤を使用してもよく、また、中和剤を用いてプレポリマーの酸基を中和する。その後、イソシアネート反応基を1つとカルボン酸基とを有する化合物、鎖延長剤、架橋剤などを含む液体中にプレポリマーを添加し、停止反応、鎖延長反応、架橋反応などを行う。次いで、有機溶剤を使用した場合には除去して、ウレタン樹脂を得る。
[Method of synthesizing urethane resin]
As a method for synthesizing the urethane resin, any of those conventionally conventionally used as a method for synthesizing the urethane resin can be used. For example, the following method is mentioned. A polyisocyanate and a compound (polyol or polyamine) that reacts with the polyisocyanate are reacted in such an amount that the isocyanate groups increase, thereby synthesizing a prepolymer having an isocyanate group at the end of the molecule. At this time, if necessary, an organic solvent having a boiling point of 100 ° C. or less may be used, and the acid group of the prepolymer is neutralized using a neutralizing agent. Thereafter, the prepolymer is added to a liquid containing a compound having one isocyanate reactive group and a carboxylic acid group, a chain extender, a crosslinking agent, and the like, and a termination reaction, a chain extension reaction, a crosslinking reaction, and the like are performed. Next, when an organic solvent is used, it is removed to obtain a urethane resin.

ウレタン樹脂の合成に用いる化合物(ポリイソシアネート、ポリオール、ポリアミンなど)の1分子当たりの反応基(イソシアネート基、ヒドロキシ基、アミノ基、イミノ基など)の数は、所望とするウレタン樹脂の特性に合わせて決定する。例えば、1分子当たり1つの反応基を持つ化合物は、ウレタン樹脂の末端に存在するユニットとなる。また、1分子当たり2つ以上の反応基を持つ化合物は、ウレタン樹脂を構成する他のユニットに挟まれる位置に存在するユニットとなり、なかでも、1分子当たり3つ以上の反応基を持つ化合物は、ウレタン樹脂を架橋させるためのユニットとなる。ウレタン樹脂を架橋させたい場合には、所望の架橋度に応じて、構成ユニットとして1分子当たり3つ以上の反応基を持つ化合物に由来するユニットを用いればよい。逆に、ウレタン樹脂を架橋させたくない場合には、構成するユニットとして1分子当たり1つ又は2つの反応基を持つ化合物に由来するユニットのみを用いればよい。   The number of reactive groups (isocyanate group, hydroxy group, amino group, imino group, etc.) per molecule of the compound (polyisocyanate, polyol, polyamine, etc.) used for the synthesis of the urethane resin matches the desired characteristics of the urethane resin. To decide. For example, a compound having one reactive group per molecule becomes a unit present at the end of the urethane resin. In addition, a compound having two or more reactive groups per molecule becomes a unit existing at a position sandwiched between other units constituting the urethane resin. Among them, a compound having three or more reactive groups per molecule is It becomes a unit for crosslinking urethane resin. When it is desired to crosslink the urethane resin, a unit derived from a compound having three or more reactive groups per molecule may be used as a constituent unit depending on the desired degree of crosslinking. On the other hand, when it is not desired to crosslink the urethane resin, only a unit derived from a compound having one or two reactive groups per molecule may be used as a constituting unit.

〔分析方法〕
ウレタン樹脂の組成は、以下の方法によって分析することができる。先ず、ウレタン樹脂を含有するインクから、ウレタン樹脂を抽出する方法について説明する。具体的には、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)を添加して析出したウレタン樹脂を抽出することができる。また、前記上澄み液を乾固させることによってウレタン樹脂を分取することもできる。また、顔料を溶解しないが、ウレタン樹脂は溶解するような有機溶剤(ヘキサンなど)を用いて、インクからウレタン樹脂を抽出することもできる。なお、インクからも分析を行うことはできるが、上述の方法によって抽出したウレタン樹脂(固形分)を用いることで、より精度が高い分析を行うことができる。
[Analysis method]
The composition of the urethane resin can be analyzed by the following method. First, a method for extracting the urethane resin from the ink containing the urethane resin will be described. Specifically, an excess acid (such as hydrochloric acid) is added to the supernatant obtained by centrifuging the ink at 80,000 rpm to extract the precipitated urethane resin. Moreover, urethane resin can also be fractionated by drying the said supernatant liquid. In addition, the urethane resin can be extracted from the ink using an organic solvent (such as hexane) that does not dissolve the pigment but dissolves the urethane resin. In addition, although analysis can also be performed from ink, more accurate analysis can be performed by using the urethane resin (solid content) extracted by the above-described method.

上記のようにして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に溶解させて測定対象の試料を調製する。そして、この試料について、プロトン核磁気共鳴法(H−NMR)により分析を行い、ピーク位置を得る。得られたピーク位置から、ポリイソシアネート、ポリオール、ポリアミン、イソシアネート反応基を1つとカルボン酸基とを有する化合物などの種類を確認することができる。また、この試料について、カーボン核磁気共鳴分光法(13C−NMR)により分析を行い、分子鎖の末端に存在する結合由来のピークを測定する。そして、ピークの有無から、イソシアネート反応基を1つとカルボン酸基とを有する化合物におけるイソシアネート反応基の種類を確認することができる。さらに、各成分の化学シフトのピークの積算値の比から、組成比を算出することもできる。さらに、カーボン核磁気共鳴分光法(13C−NMR)により分析を行って、酸基を有しないポリオールの単位ユニットの繰り返し数を求め、数平均分子量を算出することができる。なお、熱分解ガスクロマトグラフィーにより分析を行っても、ポリイソシアネート、ポリオール、ポリアミン、イソシアネート反応基を1つとカルボン酸基とを有する化合物などの種類を確認することができる。 The urethane resin collected as described above is dried and then dissolved in deuterated dimethyl sulfoxide to prepare a sample to be measured. Then, this sample is analyzed by a proton nuclear magnetic resonance method ( 1 H-NMR) to obtain a peak position. From the obtained peak position, types such as polyisocyanate, polyol, polyamine, a compound having one isocyanate reactive group and a carboxylic acid group can be confirmed. Further, the sample is analyzed by carbon nuclear magnetic resonance spectroscopy ( 13 C-NMR), and a bond-derived peak existing at the end of the molecular chain is measured. And from the presence or absence of a peak, the kind of isocyanate reactive group in the compound which has one isocyanate reactive group and a carboxylic acid group can be confirmed. Furthermore, the composition ratio can also be calculated from the ratio of the integrated values of the chemical shift peaks of the respective components. Furthermore, it can analyze by carbon nuclear magnetic resonance spectroscopy (< 13 > C-NMR), calculates | requires the repeating number of the unit unit of the polyol which does not have an acid group, and can calculate a number average molecular weight. In addition, even if it analyzes by pyrolysis gas chromatography, types, such as a polyisocyanate, a polyol, a polyamine, the compound which has one isocyanate reactive group, and a carboxylic acid group, can be confirmed.

〔含有量〕
インク中のウレタン樹脂の含有量(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。また、インク全質量を基準とした、ウレタン樹脂の含有量(質量%)は、顔料の含有量(質量%)に対する質量比率で、0.05倍以上10.0倍以下であることが好ましい。前記質量比率が0.05倍未満であると、画像の耐擦過性が十分に得られない場合がある。一方、前記質量比率が10.0倍超であると、間欠吐出安定性が十分に得られない場合がある。
〔Content〕
The content (% by mass) of the urethane 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 based on the total mass of the ink. More preferably, it is as follows. Further, the content (% by mass) of the urethane resin based on the total mass of the ink is preferably 0.05 times or more and 10.0 times or less as a mass ratio with respect to the content (% by mass) of the pigment. If the mass ratio is less than 0.05 times, the scratch resistance of the image may not be sufficiently obtained. On the other hand, if the mass ratio is more than 10.0 times, intermittent ejection stability may not be sufficiently obtained.

(顔料)
本発明のインクに用いる色材は、無機顔料や有機顔料などの顔料である。顔料種としては、カーボンブラック、炭酸カルシウム、酸化チタンなどの無機顔料;アゾ、フタロシアニン、キナクリドンなどの有機顔料などが挙げられる。また、調色などの目的のために、顔料に加えてさらに染料などを併用してもよい。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、0.5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い。
(Pigment)
The color material used in the ink of the present invention is a pigment such as an inorganic pigment or an organic pigment. Examples of the pigment species include inorganic pigments such as carbon black, calcium carbonate, and titanium oxide; organic pigments such as azo, phthalocyanine, and quinacridone. In addition to pigments, dyes may be used in combination for purposes such as toning. The content (% by mass) of the pigment in the ink is preferably 0.5% 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. More preferably.

顔料の分散方式としては、樹脂分散剤を用いる樹脂分散顔料、樹脂分散剤を必要としない自己分散顔料などのいずれの方式を採用してもよい。ウレタン樹脂の膜特性を効率よく発揮させて画像の耐擦過性を高めるためには、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。したがって、アクリル樹脂などの、ウレタン樹脂とは異なる樹脂を分散剤として用いた樹脂分散顔料、分散剤を必要としない自己分散顔料を使用することが好ましい。なかでも、ウレタン樹脂とは異なる樹脂を分散剤として用いた樹脂分散顔料使用することが特に好ましい。   As a pigment dispersion method, any method such as a resin dispersion pigment using a resin dispersant or a self-dispersion pigment which does not require a resin dispersant may be adopted. In order to efficiently exhibit the film properties of the urethane resin and increase the scratch resistance of the image, it is preferable to suppress the interaction between the urethane resin and the pigment to some extent. Therefore, it is preferable to use a resin-dispersed pigment using a resin different from the urethane resin, such as an acrylic resin, as a dispersant, or a self-dispersed pigment that does not require a dispersant. Among these, it is particularly preferable to use a resin dispersed pigment using a resin different from the urethane resin as a dispersant.

樹脂分散顔料に用いる樹脂分散剤としては、インクジェット用のインクに使用可能な公知の(共)重合体をいずれも用いることができる。好適な樹脂分散剤としては、以下に挙げるような親水性ユニット及び疎水性ユニットを有する共重合体(アクリル樹脂など)が挙げられる。親水性ユニットとしては、(メタ)アクリル酸やその塩などの親水性単量体に由来するユニットが挙げられる。また、疎水性ユニットとしては、スチレンやその誘導体、ベンジル(メタ)アクリレートなどの芳香環を有する単量体;(メタ)アクリル酸エステルなどの脂肪族基を有する単量体などの疎水性単量体に由来するユニットが挙げられる。   As the resin dispersant used for the resin-dispersed pigment, any known (co) polymer that can be used for ink-jet ink can be used. Suitable resin dispersants include copolymers (such as acrylic resins) having hydrophilic units and hydrophobic units as described below. Examples of the hydrophilic unit include units derived from hydrophilic monomers such as (meth) acrylic acid and salts thereof. Hydrophobic units include monomers having an aromatic ring such as styrene and its derivatives, benzyl (meth) acrylate; monomers having an aliphatic group such as (meth) acrylic acid ester Examples include units derived from the body.

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−)を介してアニオン性基が結合したものを用いることができる。アニオン性基としては、−COOM、−SOM、−POなどが挙げられる。Mとしては、それぞれ独立に、水素原子;アルカリ金属;アンモニウム(NH);有機アンモニウムが挙げられる。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が挙げられる。 As the self-dispersing pigment, one having an anionic group bonded to the particle surface of the pigment directly or via another atomic group (-R-) can be used. Examples of the anionic group, -COOM, -SO 3 M, and the like -PO 3 M 2. Examples of M include a hydrogen atom; an alkali metal; ammonium (NH 4 ); and an 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;

(水性媒体)
本発明のインクは、水性媒体として少なくとも水を含有する水性のインクである。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 at least water as an aqueous medium. 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.

水性媒体はさらに水溶性有機溶剤を含有してもよい。水溶性有機溶剤は、水溶性であれば特に制限はなく、1価ないしは多価のアルコール、(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 may further contain a water-soluble organic solvent. The water-soluble organic solvent is not particularly limited as long as it is water-soluble, and monohydric or 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してもよい。さらに、本発明のインクは、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、種々の添加剤を含有してもよい。
(Other additives)
In addition to the components described above, the ink of the present invention is a water-soluble organic substance that is solid at room temperature, such as polyhydric alcohols such as trimethylolpropane and trimethylolethane, and urea derivatives such as urea and ethyleneurea, if necessary. A compound may be contained. Furthermore, the ink of the present invention contains 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 a water-soluble agent as necessary. Various additives such as a functional resin may be contained.

(インクの物性)
本発明においては、25℃における、インクのpH、静的表面張力、粘度が以下の範囲内であることが好ましい。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。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以下であることがさらに好ましい。また、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)
In the present invention, the pH, static surface tension, and viscosity of the ink at 25 ° C. are preferably in the following ranges. The pH 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 is preferably 30 mN / m or more and 45 mN / m or less, and more preferably 35 mN / m or more and 40 mN / m or less. The viscosity 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 ink supply port 12 for supplying ink to the recording head is provided on the bottom surface of the ink cartridge. The inside of the ink cartridge is an ink storage portion for storing ink. The ink storage portion is composed of an ink storage chamber 14 and an absorber storage chamber 16, which communicate with each other via a communication port 18. The absorber housing chamber 16 communicates with the ink supply port 12. The ink storage chamber 14 stores liquid ink 20, and the absorber storage chamber 16 stores absorbers 22 and 24 that hold the ink in an impregnated state. The ink storage unit may have a form in which the entire amount of ink stored is held by an absorber without having an ink storage chamber for storing liquid ink. Further, the ink storage portion may have a form that does not have an absorber and stores the entire amount of ink in a liquid state. Further, the ink cartridge may be configured to have an ink storage portion and a recording head.

<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 recording medium 32 and a carriage shaft 34. A head cartridge 36 can be mounted on the carriage shaft 34. The head cartridge 36 includes recording heads 38 and 40, and is configured such that an ink cartridge 42 is set. While the head cartridge 36 is conveyed along the carriage shaft 34 in the main scanning direction, ink (not shown) is ejected from the recording heads 38 and 40 toward the recording medium 32. Then, the recording medium 32 is conveyed in the sub-scanning direction by a conveying unit (not shown), whereby an image is recorded on the recording medium 32.

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。なお、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. In addition, what is described as “parts” and “%” with respect to the component amounts is based on mass unless otherwise specified.

略称は以下の通りである。IPDI:イソホロンジイソシアネート、H12MDI:4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、HDI:ヘキサメチレンジイソシアネート、TDI:トリレンジイソシアネート、MDI:ジフェニルメタンジイソシアネート、XDI:キシリレンジイソシアネート、T6002:1,6−ヘキサンジオール系ポリカーボネート(旭化成製)、T5652:1,6−ヘキサンジオール+1,5−ペンタンジオール系ポリカーボネート(旭化成製)、T4672:1,6−ヘキサンジオール+1,4−ブタンジオール系ポリカーボネート(旭化成製)、PES:ポリエステルポリオール、PPG:ポリプロピレングリコール、PTMG:ポリテトラメチレングリコール、PEG:ポリエチレングリコール、
PC1〜PC4:常法により合成した1,6−ヘキサンジオール系ポリカーボネート、NPG:ネオペンチルグリコール、EDA:エチレンジアミン、DETA:ジエチレントリアミン、TMP:トリメチロールプロパン、DMPA:ジメチロールプロピオン酸。
Abbreviations are as follows. IPDI: isophorone diisocyanate, H12MDI: 4,4′-dicyclohexylmethane diisocyanate, HDI: hexamethylene diisocyanate, TDI: tolylene diisocyanate, MDI: diphenylmethane diisocyanate, XDI: xylylene diisocyanate, T6002: 1,6-hexanediol polycarbonate ( Asahi Kasei), T5652: 1,6-hexanediol + 1,5-pentanediol polycarbonate (Asahi Kasei), T4672: 1,6-hexanediol + 1,4-butanediol polycarbonate (Asahi Kasei), PES: Polyester polyol , PPG: polypropylene glycol, PTMG: polytetramethylene glycol, PEG: polyethylene glycol,
PC1-PC4: 1,6-hexanediol-based polycarbonate synthesized by a conventional method, NPG: neopentyl glycol, EDA: ethylenediamine, DETA: diethylenetriamine, TMP: trimethylolpropane, DMPA: dimethylolpropionic acid.

<ウレタン樹脂の合成>
(ウレタン樹脂1〜50)
撹拌機、温度計、冷却器、及び窒素ガス導入管を備えた4つ口フラスコに、表1に示す使用量のポリイソシアネート、酸基を有しないポリオールを入れ、窒素ガス雰囲気下、温度100℃で2時間反応させた。なお、ポリイソシアネート、及び酸基を有しないポリオールは、「イソシアネート基のモル数」>「ヒドロキシ基のモル数」となるように使用量を決定した。
<Synthesis of urethane resin>
(Urethane resin 1-50)
In a four-necked flask equipped with a stirrer, a thermometer, a cooler, and a nitrogen gas introduction tube, the amounts of polyisocyanate and polyol having no acid group shown in Table 1 are placed, and the temperature is 100 ° C. in a nitrogen gas atmosphere. For 2 hours. The amount of the polyisocyanate and the polyol having no acid group were determined so that “the number of moles of isocyanate group”> “the number of moles of hydroxy group”.

次いで、表1に示す使用量の鎖延長剤、イソシアネート反応基を1つとカルボン酸基とを有する化合物、DMPA、及び150.0部のメチルエチルケトンを添加した。そして、FT−IRによりイソシアネート基の残存率を確認し、所望の残存率になるまで温度80℃で反応させ、反応液を得た。得られた反応液を温度40℃まで冷却した後、イオン交換水を添加して、ホモミキサーで高速撹拌しながら、表1に示す種類の中和剤を、酸基の中和率が表1に示す値となる使用量で添加し、樹脂を含む液体を得た。得られた液体から、加熱減圧下でメチルエチルケトンを留去することで、ウレタン樹脂(固形分)の含有量が42.9%である、水分散性のウレタン樹脂1〜50を含む液体をそれぞれ得た。   Then, the amount of chain extender shown in Table 1, a compound having one isocyanate reactive group and a carboxylic acid group, DMPA, and 150.0 parts of methyl ethyl ketone were added. And the residual rate of the isocyanate group was confirmed by FT-IR, it was made to react at the temperature of 80 degreeC until it became a desired residual rate, and the reaction liquid was obtained. After cooling the resulting reaction solution to a temperature of 40 ° C., ion-exchanged water was added, and the neutralization rate of acid groups was changed to Table 1 with the neutralizing agents shown in Table 1 while stirring at high speed with a homomixer. The liquid was added in the amount used to give the value shown in FIG. By distilling off methyl ethyl ketone from the obtained liquid under heating and reduced pressure, liquids containing water-dispersible urethane resins 1 to 50 having a urethane resin (solid content) content of 42.9% are obtained. It was.

ウレタン樹脂1〜50の水溶液を、樹脂の含有量が1.0%になるように純水で希釈して試料を調製した。この試料について、動的光散乱法による粒度分析計(商品名「UPA−EX150」、日機装製)を用い、SetZero:30秒、測定回数:3回、測定時間:180秒の条件で粒子径を測定した。その結果、ウレタン樹脂1〜50のいずれも、粒子径が検出され、水不溶性であることが確認された。   A sample was prepared by diluting an aqueous solution of urethane resins 1 to 50 with pure water so that the resin content was 1.0%. About this sample, using a particle size analyzer by a dynamic light scattering method (trade name “UPA-EX150”, manufactured by Nikkiso Co., Ltd.), the particle size was measured under the conditions of SetZero: 30 seconds, number of measurements: 3 times, measurement time: 180 seconds. It was measured. As a result, the particle diameters of all of the urethane resins 1 to 50 were detected and confirmed to be water-insoluble.

(ウレタン樹脂51)
特許文献1の製造例9(中和に関する成分を除く)に準じてウレタン樹脂を合成した後、イオン交換水を添加して、ホモミキサーで高速撹拌しながら、中和剤を表1に示す中和率となる使用量で添加し、樹脂を含む液体を得た。得られた液体から、加熱減圧下で溶剤を留去することで、ウレタン樹脂(固形分)の含有量が42.9%である、ウレタン樹脂51を含む液体を得た。
(Urethane resin 51)
After synthesizing a urethane resin according to Production Example 9 (excluding components relating to neutralization) of Patent Document 1, ion-exchanged water is added and the neutralizing agent is shown in Table 1 while stirring at high speed with a homomixer. It added in the usage-amount used as a sum, and obtained the liquid containing resin. The liquid containing the urethane resin 51 whose content of urethane resin (solid content) is 42.9% was obtained by distilling a solvent off under heating and pressure reduction from the obtained liquid.

(ウレタン樹脂52)
特許文献2の水系エマルジョン(E−1)の調製方法(中和に関する成分を除く)に準じてウレタン樹脂を合成した後、イオン交換水を添加して、ホモミキサーで高速撹拌しながら、中和剤を表1に示す中和率となる使用量で添加し、樹脂を含む液体を得た。得られた液体から、加熱減圧下で溶剤を留去することで、ウレタン樹脂(固形分)の含有量が42.9%である、ウレタン樹脂52を含む液体を得た。
(Urethane resin 52)
After synthesizing urethane resin according to the preparation method of water-based emulsion (E-1) of Patent Document 2 (excluding components related to neutralization), neutralize while adding ion-exchanged water and stirring at high speed with a homomixer. The agent was added in a use amount that gave a neutralization rate shown in Table 1 to obtain a liquid containing a resin. The liquid containing the urethane resin 52 whose content of urethane resin (solid content) is 42.9% was obtained by distilling a solvent off under heating and pressure reduction from the obtained liquid.

(ウレタン樹脂53)
特許文献3のポリウレタン分散剤3の合成方法(中和に関する成分を除く)に準じてウレタン樹脂を合成した後、イオン交換水を添加して、ホモミキサーで高速撹拌しながら、中和剤を表1に示す中和率となる使用量で添加し、樹脂を含む液体を得た。得られた液体から、加熱減圧下で溶剤を留去することで、ウレタン樹脂(固形分)の含有量が42.9%である、ウレタン樹脂53を含む液体を得た。
(Urethane resin 53)
After synthesizing the urethane resin according to the method for synthesizing the polyurethane dispersant 3 of Patent Document 3 (excluding components related to neutralization), ion-exchanged water is added and the neutralizer is displayed while stirring at high speed with a homomixer. A liquid containing resin was obtained by adding in a use amount that gave a neutralization rate shown in 1. The liquid containing the urethane resin 53 whose content of urethane resin (solid content) is 42.9% was obtained by distilling a solvent off under heating and pressure reduction from the obtained liquid.

(ウレタン樹脂54)
特許文献4のPU−9の合成方法(中和に関する成分を除く)に準じてウレタン樹脂を合成した後、イオン交換水を添加して、ホモミキサーで高速撹拌しながら、中和剤を表1に示す中和率となる使用量で添加し、樹脂を含む液体を得た。得られた液体から、加熱減圧下で溶剤を留去することで、ウレタン樹脂(固形分)の含有量が42.9%である、ウレタン樹脂54を含む液体を得た。
(Urethane resin 54)
After synthesizing a urethane resin according to the PU-9 synthesis method of Patent Document 4 (excluding components relating to neutralization), ion-exchanged water was added, and the neutralizing agents were added while stirring at high speed with a homomixer. The liquid was added in the amount used to give the neutralization rate shown in (2) to obtain a liquid containing a resin. The liquid containing the urethane resin 54 whose content of urethane resin (solid content) is 42.9% was obtained by distilling off the solvent from the obtained liquid under heating and reduced pressure.

(ウレタン樹脂55)
特許文献5のPU−24の合成方法(中和に関する成分を除く)に準じてウレタン樹脂を合成した後、イオン交換水を添加して、ホモミキサーで高速撹拌しながら、中和剤を表1に示す中和率となる使用量で添加し、樹脂を含む液体を得た。得られた液体から、加熱減圧下で溶剤を留去することで、ウレタン樹脂(固形分)の含有量が42.9%である、ウレタン樹脂55を含む液体を得た。
(Urethane resin 55)
After synthesizing a urethane resin according to the synthesis method of PU-24 (excluding components relating to neutralization) of Patent Document 5, ion-exchanged water was added, and the neutralizing agents were added while stirring at high speed with a homomixer. The liquid was added in the amount used to give the neutralization rate shown in (2) to obtain a liquid containing a resin. The liquid containing the urethane resin 55 having a urethane resin (solid content) content of 42.9% was obtained by distilling off the solvent from the obtained liquid under heating and reduced pressure.

(ウレタン樹脂の合成条件、特性)
表1及び2に、上記したウレタン樹脂の合成条件、及び特性を示す。「ウレタン樹脂の酸価に占める、イソシアネート反応基を1つとカルボン酸基とを有する化合物に由来するユニットに基づく酸価の割合」を「末端酸価の割合(%)」と表記する。
(Synthesis conditions and characteristics of urethane resin)
Tables 1 and 2 show the synthesis conditions and characteristics of the urethane resin described above. “Ratio of acid value based on a unit derived from a compound having one isocyanate reactive group and a carboxylic acid group in the acid value of the urethane resin” is expressed as “ratio of terminal acid value (%)”.

<顔料分散液の調製>
(顔料分散液1)
10.0gのカーボンブラック、20.0gの水溶性樹脂、70.0gの水を混合し、混合物を得た。水溶性樹脂としては、酸価200mgKOH/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%水酸化ナト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この混合物を1時間分散した後、遠心分離により不純物を除去し、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)にて加圧ろ過を行った。次いで、顔料固形分の濃度を調整して、pHが10.0である顔料分散液1を得た。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30.0%、樹脂の含有量は15.0%であった。
<Preparation of pigment dispersion>
(Pigment dispersion 1)
10.0 g of carbon black, 20.0 g of a water-soluble resin, and 70.0 g of water were mixed to obtain a mixture. As the water-soluble resin, a styrene-acrylic acid copolymer having an acid value of 200 mgKOH / g and a weight average molecular weight of 10,000 neutralized with a 10.0% aqueous sodium hydroxide solution was used. This mixture was dispersed for 1 hour using a sand grinder, and then impurities were removed by centrifugation, followed by pressure filtration with a microfilter (manufactured by Fuji Film) having a pore size of 3.0 μm. Subsequently, the pigment solid content 1 was adjusted to obtain a pigment dispersion 1 having a pH of 10.0. The pigment dispersion 1 contained a pigment dispersed with a water-soluble resin (resin dispersant), and the pigment content was 30.0% and the resin content was 15.0%.

(顔料分散液2)
20.0gのカーボンブラック、7.0mmolの((4−アミノベンゾイルアミノ)−メタン−1,1−ジイル)ビスホスホン酸の一ナトリウム塩、20.0mmolの硝酸、及び200.0mLの純水を混合した。そして、シルヴァーソン混合機を用いて、室温にて6,000rpmで混合した。30分後、この混合物に少量の水に溶解させた20.0mmolの亜硝酸ナトリウムをゆっくり添加した。この混合によって混合物の温度は60℃に達し、この状態で1時間反応させた。その後、水酸化ナトリウム水溶液を用いて、混合物のpHを10に調整した。30分後、20.0mLの純水を加え、スペクトラムメンブランを用いてダイアフィルトレーションを行った。イオン交換処理を行い、自己分散顔料のアニオン性基のカウンターイオンをナトリウムイオンからカリウムイオンに置換した後、顔料固形分の濃度を調整して、顔料分散液2を得た。顔料分散液2には、粒子表面に−C−CONH−CH(PO(OK)基が結合した自己分散顔料が含まれており、顔料の含有量は30.0%であった。
(Pigment dispersion 2)
Mix 20.0 g carbon black, 7.0 mmol ((4-aminobenzoylamino) -methane-1,1-diyl) bisphosphonic acid monosodium salt, 20.0 mmol nitric acid, and 200.0 mL pure water. did. And it mixed at 6,000 rpm at room temperature using the Silverson mixer. After 30 minutes, 20.0 mmol of sodium nitrite dissolved in a small amount of water was slowly added to the mixture. By this mixing, the temperature of the mixture reached 60 ° C., and the reaction was performed in this state for 1 hour. Thereafter, the pH of the mixture was adjusted to 10 using an aqueous sodium hydroxide solution. After 30 minutes, 20.0 mL of pure water was added, and diafiltration was performed using a spectrum membrane. After performing ion exchange treatment and replacing the counter ion of the anionic group of the self-dispersing pigment from sodium ion to potassium ion, the pigment solid concentration was adjusted to obtain Pigment Dispersion Liquid 2. The pigment dispersion 2 contains a self-dispersing pigment having —C 6 H 4 —CONH—CH (PO (OK) 2 ) 2 groups bonded to the particle surface, and the pigment content is 30.0%. there were.

(顔料分散液3)
5.5gの水に5.0gの濃塩酸を溶かした溶液に、温度5℃に冷却した状態で4−アミノ−1,2−ベンゼンジカルボン酸1.5gを加えた。次いで、この溶液の入った容器をアイスバスに入れて液を撹拌することにより溶液を常に10℃以下に保った状態にし、これに5℃の水9.0gに亜硝酸ナトリウム1.8gを溶かした溶液を加えた。この溶液をさらに15分間撹拌後、6.0gのカーボンブラックを撹拌下で加えた。その後、さらに15分間撹拌し、スラリーを得た。得られたスラリーをろ紙(商品名「標準用濾紙No.2」、アドバンテック製)でろ過した後、顔料粒子を十分に水洗し、温度110℃のオーブンで乾燥させ、自己分散顔料を調製した。イオン交換処理を行い、自己分散顔料のアニオン性基のカウンターイオンをナトリウムイオンからカリウムイオンに置換した後、顔料固形分の濃度を調整して、顔料分散液3を得た。顔料分散液3には、粒子表面に−C−(COOK)基が結合した自己分散顔料が含まれており、顔料の含有量は30.0%であった。
(Pigment dispersion 3)
To a solution prepared by dissolving 5.0 g of concentrated hydrochloric acid in 5.5 g of water, 1.5 g of 4-amino-1,2-benzenedicarboxylic acid was added while being cooled to a temperature of 5 ° C. Next, the container containing the solution is placed in an ice bath and the solution is stirred to keep the solution constantly at 10 ° C. or lower, and 1.8 g of sodium nitrite is dissolved in 9.0 g of water at 5 ° C. Solution was added. After stirring the solution for an additional 15 minutes, 6.0 g of carbon black was added with stirring. Thereafter, the mixture was further stirred for 15 minutes to obtain a slurry. The obtained slurry was filtered with a filter paper (trade name “standard filter paper No. 2”, manufactured by Advantech), and then the pigment particles were sufficiently washed with water and dried in an oven at 110 ° C. to prepare a self-dispersing pigment. After performing ion exchange treatment and replacing the counter ion of the anionic group of the self-dispersing pigment from sodium ion to potassium ion, the pigment solid content was adjusted to obtain pigment dispersion 3. The pigment dispersion 3 contained a self-dispersing pigment having —C 6 H 3 — (COOK) 2 groups bonded to the particle surface, and the pigment content was 30.0%.

(顔料分散液4)
500.0gのイオン交換水、及び、15.0gのカーボンブラックを混合し、15,000rpmで30分間撹拌して、顔料を予備湿潤させた。ここに4,485gのイオン交換水を加え、高圧ホモジナイザーで分散させて、分散液Aを得た。この分散液A中の顔料の平均粒子径は110nmであった。得られた分散液Aを高圧容器に移し、圧力3.0MPaで加圧した後、オゾン濃度が100ppmであるオゾン水を導入することによって顔料のオゾン酸化処理を行い、分散液Bを得た。水酸化カリウムを用いて分散液BのpHを10.0に調整した後、顔料固形分の濃度を調整して、顔料分散液4を得た。顔料分散液4には、粒子表面に−COOK基が結合した自己分散顔料が含まれており、顔料の含有量は30.0%であった。
(Pigment dispersion 4)
500.0 g of ion exchange water and 15.0 g of carbon black were mixed and stirred at 15,000 rpm for 30 minutes to pre-wet the pigment. 4,485 g of ion exchange water was added thereto and dispersed with a high-pressure homogenizer to obtain a dispersion A. The average particle size of the pigment in this dispersion A was 110 nm. The obtained dispersion A was transferred to a high-pressure vessel and pressurized with a pressure of 3.0 MPa, and then ozone ozone treatment of the pigment was performed by introducing ozone water having an ozone concentration of 100 ppm, whereby dispersion B was obtained. After adjusting the pH of dispersion B to 10.0 using potassium hydroxide, the concentration of pigment solids was adjusted to obtain pigment dispersion 4. The pigment dispersion 4 contained a self-dispersing pigment having —COOK groups bonded to the particle surface, and the pigment content was 30.0%.

(顔料分散液5)
500.0gのカーボンブラック、45.0gのアミノフェニル(2−スルホエチル)スルホン(APSES)、900.0gの蒸留水を反応器に入れた。そして、温度55℃、回転数300rpmで20分間撹拌した。ここに、40.0gの25.0%の亜硝酸ナトリウム水溶液を15分間かけて滴下した後、さらに50.0gの蒸留水を加えた。そして、温度60℃で2時間反応させ、反応物を得た。得られた反応物を蒸留水で希釈しながら取り出し、顔料固形分の濃度を調整して、顔料の含有量が15.0%である分散液を得た。その後、遠心分離により不純物を除去し、分散液Cを得た。この分散液Cには、顔料の粒子表面にAPSESが結合した顔料が含まれていた。
(Pigment dispersion 5)
500.0 g of carbon black, 45.0 g of aminophenyl (2-sulfoethyl) sulfone (APSES), 900.0 g of distilled water were placed in the reactor. And it stirred for 20 minutes at the temperature of 55 degreeC, and rotation speed 300rpm. Here, 40.0 g of a 25.0% sodium nitrite aqueous solution was dropped over 15 minutes, and then 50.0 g of distilled water was further added. And it was made to react at the temperature of 60 degreeC for 2 hours, and the reaction material was obtained. The obtained reaction product was taken out while being diluted with distilled water, and the concentration of pigment solids was adjusted to obtain a dispersion having a pigment content of 15.0%. Thereafter, impurities were removed by centrifugation, and dispersion C was obtained. This dispersion C contained a pigment in which APSES was bonded to the pigment particle surface.

この分散液C中の顔料に結合した官能基のモル数を求めるために、以下の操作を行った。ナトリウムイオン電極(1512A−10C;堀場製作所製)を用いて、分散液C中のナトリウムイオン濃度を測定し、顔料の固形分あたりのモル数(モル/g)に換算した。次いで、室温で、ペンタエチレンヘキサミン(PEHA)溶液に、顔料の含有量が15.0%である分散液Cを強力に撹拌しながら1時間かけて滴下し、混合物を得た。このときのPEHA溶液中のPEHAの濃度は、上記で測定したナトリウムイオンのモル数の1〜10倍量とし、溶液量は分散液Cと同量とした。この混合物を18〜48時間撹拌した後、不純物を除去し、分散液Dを得た。分散液D中には、粒子表面にAPSESを介してPEHAが結合した顔料が含まれており、顔料の含有量は10.0%であった。   In order to obtain the number of moles of the functional group bonded to the pigment in the dispersion C, the following operation was performed. Using a sodium ion electrode (1512A-10C; manufactured by HORIBA, Ltd.), the sodium ion concentration in dispersion C was measured and converted to the number of moles (mol / g) per pigment solid content. Next, dispersion C having a pigment content of 15.0% was added dropwise to the pentaethylenehexamine (PEHA) solution at room temperature over 1 hour with vigorous stirring to obtain a mixture. The concentration of PEHA in the PEHA solution at this time was 1 to 10 times the number of moles of sodium ions measured above, and the amount of solution was the same as that of dispersion C. After stirring this mixture for 18 to 48 hours, impurities were removed, and dispersion D was obtained. In the dispersion D, a pigment having PEHA bound to the particle surface via APSES was contained, and the pigment content was 10.0%.

水溶性樹脂であるスチレン−アクリル酸共重合体(重量平均分子量8,000、酸価140mgKOH/g、分散度Mw/Mn1.5〔Mw:重量平均分子量、Mn:数平均分子量〕)を準備した。この水溶性樹脂190.0gを1,800gの蒸留水中に添加し、樹脂を中和するのに必要な水酸化カリウムを加え、撹拌により溶解させて、樹脂水溶液を得た。得られた樹脂水溶液に、顔料の含有量が10.0%である分散液Dの500.0gを撹拌しながら滴下し、混合物を得た。そして、上記の混合物を蒸発皿に移し、温度150℃で15時間加熱し、液体成分を蒸発させ、その後乾燥物を室温まで冷却した。次いで、水酸化カリウムでpHを9.0に調整した蒸留水中に、この乾燥物を添加し、分散機を用いて分散させた。さらに、撹拌下で1.0mol/Lの水酸化カリウム水溶液を添加して、液体のpHを10〜11に調整した。その後、脱塩及び精製により不純物と粗大粒子を除去し、顔料分散液5を得た。顔料分散液5には、高分子(水溶性樹脂であるスチレン−アクリル酸共重合体)を含む有機基が粒子表面に結合している樹脂結合型顔料が含まれており、顔料分の含有量は30.0%、樹脂分の含有量は15.0%であった。   A styrene-acrylic acid copolymer (weight average molecular weight 8,000, acid value 140 mg KOH / g, dispersity Mw / Mn 1.5 [Mw: weight average molecular weight, Mn: number average molecular weight]), which is a water-soluble resin, was prepared. . 190.0 g of this water-soluble resin was added to 1,800 g of distilled water, potassium hydroxide required to neutralize the resin was added, and dissolved by stirring to obtain an aqueous resin solution. To the obtained aqueous resin solution, 500.0 g of Dispersion D having a pigment content of 10.0% was added dropwise with stirring to obtain a mixture. Then, the above mixture was transferred to an evaporating dish and heated at a temperature of 150 ° C. for 15 hours to evaporate the liquid component, and then the dried product was cooled to room temperature. Next, the dried product was added to distilled water whose pH was adjusted to 9.0 with potassium hydroxide and dispersed using a disperser. Furthermore, 1.0 mol / L potassium hydroxide aqueous solution was added under stirring to adjust the pH of the liquid to 10-11. Thereafter, impurities and coarse particles were removed by desalting and purification, and a pigment dispersion 5 was obtained. The pigment dispersion 5 contains a resin-bound pigment in which an organic group containing a polymer (a styrene-acrylic acid copolymer that is a water-soluble resin) is bonded to the particle surface. Was 30.0%, and the resin content was 15.0%.

<インクの調製>
下記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。なお、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)であり、イオン交換水の残部とは、インクの全成分の合計量が100.0%となる量のことである。
・顔料分散液(表3に示す種類):10.0%
・ウレタン樹脂を含む液体(表3及び4に示す種類):表3及び4に示す使用量(%)
・グリセリン:9.0%
・トリエチレングリコール:5.0%
・アセチレノールE100:0.1%
・イオン交換水:残部。
<Preparation of ink>
Each component shown below was mixed and stirred sufficiently, followed by pressure filtration with a micro filter (manufactured by Fuji Film) having a pore size of 3.0 μm to prepare each ink. Acetylenol E100 is a nonionic surfactant (acetylene glycol ethylene oxide adduct) manufactured by Kawaken Fine Chemical Co., Ltd., and the balance of ion-exchanged water is such that the total amount of all components of the ink is 100.0%. That is.
Pigment dispersion (type shown in Table 3): 10.0%
Liquid containing urethane resin (types shown in Tables 3 and 4): Amount used (%) shown in Tables 3 and 4
・ Glycerin: 9.0%
・ Triethylene glycol: 5.0%
-Acetylenol E100: 0.1%
-Ion exchange water: the balance.

<評価>
上記で得られた各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 iP3100」、キヤノン製)に搭載した。本実施例においては、1/600インチ×1/600インチの単位領域に、1滴当たりの質量が28ng±10%であるインク滴を1滴付与する条件で記録したベタ画像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。本発明においては以下の各評価項目の評価基準において、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。評価結果を表3及び4に示す。なお、表3及び4には、各インクの特性も合わせて示した。
<Evaluation>
Each ink obtained above was filled in an ink cartridge and mounted on an ink jet recording apparatus (trade name “PIXUS iP3100”, manufactured by Canon Inc.) that discharges ink from the recording head by the action of thermal energy. In this embodiment, the recording duty of a solid image recorded under the condition that one ink droplet having a mass per droplet of 28 ng ± 10% is applied to a unit area of 1/600 inch × 1/600 inch is 100. It is defined as%. The recording conditions were temperature: 23 ° C. and relative humidity: 55%. In the present invention, in the evaluation criteria of the following evaluation items, A and B are acceptable levels, and C is an unacceptable level. The evaluation results are shown in Tables 3 and 4. Tables 3 and 4 also show the characteristics of each ink.

(耐擦過性)
上記のインクジェット記録装置を用いて、普通紙(商品名「PPC用紙GF−500」、キヤノン製)に、記録デューティが100%である、1.0インチ×0.5インチのベタ画像を記録した記録物を得た。記録の10分後及び1日後にそれぞれ、記録物のベタ画像の上にシルボン紙及び面圧60g/cmの分銅を置き、ベタ画像とシルボン紙を擦り合わせた。その後、シルボン紙及び分銅を取り除き、非記録部の汚れの状態を目視で確認して、以下に示す評価基準にしたがって耐擦過性の評価を行った。
A:10分後に白地部の汚れがほとんどなく、かつ、1日後に白地部の汚れがなかった
B:10分後に白地部の汚れがほとんどなく、かつ、1日後に白地部の汚れがほとんどなかった
C:10分後に白地部の汚れがあったが、目立たないレベルであり、かつ、1日後に白地部の汚れがほとんどなかった。
(Abrasion resistance)
Using the inkjet recording apparatus, a solid image of 1.0 inch × 0.5 inch having a recording duty of 100% was recorded on plain paper (trade name “PPC paper GF-500”, manufactured by Canon). A record was obtained. After 10 minutes and 1 day of recording, respectively, a sillbon paper and a weight with a surface pressure of 60 g / cm 2 were placed on the solid image of the recorded material, and the solid image and the sylbon paper were rubbed together. Thereafter, the sylbon paper and the weight were removed, the state of the non-recorded portion was visually checked, and the scratch resistance was evaluated according to the following evaluation criteria.
A: There was almost no stain on the white background after 10 minutes, and there was no stain on the white background after 1 day. B: There was almost no stain on the white background after 10 minutes, and there was almost no stain on the white background after 1 day. C: The white background was stained after 10 minutes, but it was inconspicuous, and the white background was hardly stained after 1 day.

(間欠吐出安定性)
上記のインクジェット記録装置を用いて、温度15℃±2℃、相対湿度10%の環境で、記録ヘッドの全ての吐出口から、駆動周波数を5kHzとして、10,000滴のインクをそれぞれ吐出させた。その後、0.5インチ分の空白を設けた後、1の吐出口からインクを吐出させて、幅4ドット(インク4滴分)の横罫線を記録した。さらにその後、インクの吐出を1.5秒間休止した後、上記と同じ1の吐出口からインクを吐出させて、幅4ドットの横罫線を再び記録した。このようにして、1.5秒間の吐出休止の前後に記録した2つの横罫線の状態を目視で確認して、以下に示す評価基準にしたがって間欠吐出安定性の評価を行った。
AA:吐出休止後の横罫線に乱れがなく、吐出休止前後の2つの横罫線における線幅も同等であった
A:吐出休止後の横罫線に乱れはあったが、吐出休止前後の2つの横罫線における線幅は同等であった
B:吐出休止後の横罫線に乱れがあり、吐出休止前の線幅に比べて、吐出休止後の横罫線における線幅が細くなっていた
C:吐出休止後の横罫線に乱れがあり、吐出休止前の線幅に比べて、吐出休止後の横罫線における線幅がかなり細くなっていた。
(Intermittent discharge stability)
Using the above inkjet recording apparatus, 10,000 drops of ink were ejected from all ejection ports of the recording head at a driving frequency of 5 kHz in an environment of a temperature of 15 ° C. ± 2 ° C. and a relative humidity of 10%. . Then, after providing a blank for 0.5 inch, ink was ejected from one ejection port, and a horizontal ruled line having a width of 4 dots (for 4 drops of ink) was recorded. Further, after the ink ejection was stopped for 1.5 seconds, the ink was ejected from the same one ejection port as described above, and a horizontal ruled line having a width of 4 dots was recorded again. Thus, the state of the two horizontal ruled lines recorded before and after the discharge pause for 1.5 seconds was visually confirmed, and the intermittent discharge stability was evaluated according to the following evaluation criteria.
AA: The horizontal ruled line after the discharge pause was not disturbed, and the line widths of the two horizontal ruled lines before and after the discharge pause were the same. A: The horizontal ruled line after the discharge pause was disturbed, but the two The line width in the horizontal ruled line was the same. B: The horizontal ruled line after the discharge stop was disordered, and the line width in the horizontal ruled line after the discharge stop was narrower than the line width before the discharge stop. The horizontal ruled line after the pause was disturbed, and the line width of the horizontal ruled line after the discharge pause was considerably narrower than the line width before the discharge pause.

Claims (11)

顔料、及び、ウレタン樹脂を含有するインクジェット用の水性のインクであって、
前記ウレタン樹脂が、ポリイソシアネート、酸基を有しないポリオール、及び、イソシアネート反応基を1つとカルボン酸基とを有する化合物、のそれぞれに由来するユニットを有し、
前記ウレタン樹脂の重量平均分子量が5,000以上30,000以下であるとともに、酸価が20mgKOH/g以上200mgKOH/g以下であり、かつ、前記ウレタン樹脂の酸価に占める、前記化合物に由来するユニットに基づく酸価の割合(%)が、60%以上であることを特徴とする水性インク。
A water-based ink jet ink containing a pigment and a urethane resin,
The urethane resin has units derived from polyisocyanate, a polyol having no acid group, and a compound having one isocyanate reactive group and a carboxylic acid group,
The urethane resin has a weight average molecular weight of 5,000 or more and 30,000 or less, an acid value of 20 mgKOH / g or more and 200 mgKOH / g or less, and occupies the acid value of the urethane resin. A water-based ink having a ratio (%) of an acid value based on a unit of 60% or more.
前記ウレタン樹脂の酸価に占める、前記化合物に由来するユニットに基づく酸価の割合(%)が、95%以下である請求項1に記載の水性インク。   2. The water-based ink according to claim 1, wherein a ratio (%) of an acid value based on a unit derived from the compound in an acid value of the urethane resin is 95% or less. 前記化合物が、モノヒドロキシカルボン酸、モノチオールカルボン酸、及びモノアミノカルボン酸からなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物である請求項1又は2に記載の水性インク。   The aqueous ink according to claim 1 or 2, wherein the compound is at least one compound selected from the group consisting of monohydroxycarboxylic acid, monothiolcarboxylic acid, and monoaminocarboxylic acid. 前記化合物が、モノヒドロキシカルボン酸、及びモノアミノカルボン酸からなる群より選ばれる少なくとも1種である請求項1乃至3のいずれか1項に記載の水性インク。   The water-based ink according to any one of claims 1 to 3, wherein the compound is at least one selected from the group consisting of a monohydroxycarboxylic acid and a monoaminocarboxylic acid. 前記化合物が、グリコール酸、乳酸、p−ヒドロキシ安息香酸、及びサリチル酸からなる群より選ばれる少なくとも1種である請求項1乃至4のいずれか1項に記載の水性インク。   5. The water-based ink according to claim 1, wherein the compound is at least one selected from the group consisting of glycolic acid, lactic acid, p-hydroxybenzoic acid, and salicylic acid. 前記酸基を有しないポリオールが、ポリカーボネートポリオールである請求項1乃至4のいずれか1項に記載の水性インク。   The water-based ink according to any one of claims 1 to 4, wherein the polyol having no acid group is a polycarbonate polyol. 前記酸基を有しないポリオールの数平均分子量が、450以上4,000以下である請求項1乃至5のいずれか1項に記載の水性インク。   6. The water-based ink according to claim 1, wherein the polyol having no acid group has a number average molecular weight of 450 or more and 4,000 or less. 前記ウレタン樹脂が有する酸基が、アルカリ金属イオンと、アンモニウムイオン及び有機アンモニウムイオンの少なくとも一方のアンモニウム系イオンとで中和されており、かつ、前記ウレタン樹脂が有する全ての酸基を基準とした中和率が80%以上であるとともに、前記アンモニウム系イオンによる中和率が1%以上45%未満である請求項1乃至7のいずれか1項に記載の水性インク。   The acid group of the urethane resin is neutralized with an alkali metal ion and at least one ammonium ion of an ammonium ion and an organic ammonium ion, and based on all the acid groups of the urethane resin. The water-based ink according to any one of claims 1 to 7, wherein a neutralization rate is 80% or more and a neutralization rate by the ammonium-based ions is 1% or more and less than 45%. インク全質量を基準とした、前記ウレタン樹脂の含有量(質量%)が、前記顔料の含有量(質量%)に対する質量比率で、0.05倍以上10.0倍以下である請求項1乃至8のいずれか1項に記載の水性インク。   The content (% by mass) of the urethane resin based on the total mass of the ink is 0.05 to 10.0 times by mass ratio with respect to the content (% by mass) of the pigment. 9. The water-based ink according to any one of 8 above. インクと、前記インクを収容するインク収容部とを備えたインクカートリッジであって、
前記インクが、請求項1乃至9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 9.
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インクジェット記録方法であって、
前記インクが、請求項1乃至9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 9.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20210198508A1 (en) * 2019-12-26 2021-07-01 Canon Kabushiki Kaisha Aqueous ink, ink cartridge and ink jet recording method
JP2022098703A (en) * 2020-12-22 2022-07-04 Dic株式会社 Binder resin composition for aqueous inkjet ink, aqueous inkjet ink and printed layer

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20210198508A1 (en) * 2019-12-26 2021-07-01 Canon Kabushiki Kaisha Aqueous ink, ink cartridge and ink jet recording method
US12163037B2 (en) * 2019-12-26 2024-12-10 Canon Kabushiki Kaisha Aqueous ink, ink cartridge and ink jet recording method
JP2022098703A (en) * 2020-12-22 2022-07-04 Dic株式会社 Binder resin composition for aqueous inkjet ink, aqueous inkjet ink and printed layer
JP7625850B2 (en) 2020-12-22 2025-02-04 Dic株式会社 Binder resin composition for aqueous inkjet ink, aqueous inkjet ink and printed layer

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