JP2025136065A - Water-based ink for inkjet printing - Google Patents
Water-based ink for inkjet printingInfo
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Abstract
【課題】インクジェット記録による印刷において吐出安定性に優れ、かつ、低吸液性印刷媒体に印刷した際に耐擦過性に優れる印刷物を得ることができる、インクジェット記録用水系インク、及び該水系インクを用いるインクジェット記録方法を提供する。
【解決手段】顔料、ポリマー分散剤(a)で分散されたポリオレフィンワックス粒子(W)、及び水を含有し、該ポリオレフィンワックス粒子(W)の酸価が1mgKOH/g以上100mgKOH/g以下であり、該ポリオレフィンワックス粒子(W)の平均粒子径が200nm以上3,000nm以下である、インクジェット記録用水系インク、及び該水系インクを用いるインクジェット記録方法である。
【選択図】なし
The present invention provides a water-based ink for ink-jet recording that exhibits excellent ejection stability in ink-jet recording and that can produce printed matter that exhibits excellent abrasion resistance when printed on a low-liquid-absorbency printing medium, and an ink-jet recording method that uses the water-based ink.
[Solution] A water-based ink for ink-jet printing contains a pigment, polyolefin wax particles (W) dispersed with a polymer dispersant (a), and water, wherein the polyolefin wax particles (W) have an acid value of 1 mg KOH/g or more and 100 mg KOH/g or less, and the polyolefin wax particles (W) have an average particle size of 200 nm or more and 3,000 nm or less, and an ink-jet recording method using the water-based ink.
[Selection diagram] None
Description
本発明は、インクジェット記録用水系インク及び該水系インクを用いるインクジェット記録方法に関する。 The present invention relates to a water-based ink for inkjet printing and an inkjet recording method using the water-based ink.
昨今の印刷業界を取り巻く状況下においては、作業環境、印刷環境、職場環境の意識の高まりを受けて、低臭気性、安全性等の観点から、ビヒクル成分として水が最大割合を占める水系インクが求められている。このような要求に対して、様々な水系インクが提案されている。 In today's printing industry, with growing awareness of working, printing, and workplace environments, there is a demand for water-based inks in which water accounts for the largest proportion of the vehicle component, from the perspectives of low odor and safety. A variety of water-based inks have been proposed to meet these demands.
例えば、特許文献1には、耐擦性等を備え、画質に優れた記録物が得られる水系インク組成物等の提供を目的として、ポリオレフィンワックスと、樹脂分散体と、水と、を含有し、所定の界面活性剤の含有量が、該樹脂分散体の樹脂と該ポリオレフィンワックスの合計の含有量を100質量部としたときに7質量部以下である、水系インク組成物等が開示されている。
また、特許文献2には、温度変化があっても着色剤の分散安定性が損なわれにくく、連続印刷が可能なインクジェット記録用インキを作製できる水系着色剤分散体の提供の目的を目的として、着色剤、酸価が1~300mgKOH/gの酸基含有樹脂、水系媒体、架橋剤、及び塩基性化合物を含み、該酸基含有樹脂が、特定の式で定義される中和値及び(架橋値を満たす水系着色剤分散体、及び該水系着色剤分散体を含むインクジェット記録用インキ等が開示されている。
特許文献3には、高品位な画像記録、印字が可能であり、かつ高い目詰まりに対する信頼性と保存安定性を両立するインクジェット記録用インクの提供を目的として、記録剤として水溶性染料を用いたインクジェット記録用インクにおいて、比重0.9~1.05、平均粒子径0.2~1.0μmの合成樹脂微粒子を0.5~15重量%含有するインクジェット記録用インクが開示されている。
For example, Patent Document 1 discloses a water-based ink composition containing a polyolefin wax, a resin dispersion, and water, with the aim of providing a water-based ink composition that has abrasion resistance and the like and that can produce recorded matter with excellent image quality, and in which the content of a predetermined surfactant is 7 parts by mass or less when the total content of the resin of the resin dispersion and the polyolefin wax is taken as 100 parts by mass.
Furthermore, Patent Document 2 discloses an aqueous colorant dispersion that contains a colorant, an acid group-containing resin having an acid value of 1 to 300 mgKOH/g, an aqueous medium, a crosslinking agent, and a basic compound, and that satisfies a neutralization value and a crosslinking value defined by specific formulas, with the aim of providing an aqueous colorant dispersion that is unlikely to lose dispersion stability of the colorant even when there is a temperature change and that can be used to prepare an inkjet recording ink that enables continuous printing. The aqueous colorant dispersion also discloses an inkjet recording ink that contains the aqueous colorant dispersion.
Patent Document 3 discloses an inkjet recording ink that uses a water-soluble dye as a recording agent and contains 0.5 to 15% by weight of synthetic resin fine particles having a specific gravity of 0.9 to 1.05 and an average particle size of 0.2 to 1.0 μm, with the aim of providing an inkjet recording ink that is capable of high-quality image recording and printing and that is highly reliable against clogging and has good storage stability.
ここで、水系インクは、樹脂フィルムのような低吸液性印刷媒体への印刷においては、インクの液体成分の吸収が遅い、又は吸収されないため、インクの乾燥に時間がかかる上に印刷物の耐擦過性も劣るといった問題がある。その中でも、印刷物の印刷面を爪等の鋭利なもので擦過した際の耐擦過性の更なる向上が求められている。溶剤系インクの場合は溶剤の高揮発性により乾燥が早いだけでなくインク中の樹脂分を溶剤で溶解又は膨潤させるため、印刷媒体との密着性が高くなり耐擦過性も高くなるが、水系インクではそれらが困難である。そのため、様々な技術開発が必要となってくる。
また、近年、普及が著しいインクジェット記録による印刷では、非常に微細なインクジェットノズルからインク液滴を印刷媒体に吐出するため、インクジェットノズル内でインクが目詰まりを起こすこと無く、安定にインクを吐出することができる吐出安定性の向上も求められる。
しかしながら、特許文献1の技術では、耐擦過性は向上するものの、吐出安定性が十分でない。また、特許文献2の技術では連続印刷が可能であることが記載され、特許文献3の技術では高い目詰まりに対する信頼性を有することが記載されているものの、これら特許文献2及び3の技術では、耐擦過性については検討がなされていない。
本発明は、インクジェット記録による印刷において吐出安定性に優れ、かつ、低吸液性印刷媒体に印刷した際に耐擦過性に優れる印刷物を得ることができる、インクジェット記録用水系インク、及び該水系インクを用いるインクジェット記録方法を提供することを課題とする。
When printing on low-absorbency print media such as resin films, water-based inks have problems such as slow or no absorption of the ink's liquid components, resulting in long drying times and poor abrasion resistance of the printed material. Among these problems, there is a need for further improvement in abrasion resistance when the printed surface of a print is scratched with a sharp object such as a fingernail. In the case of solvent-based inks, not only do they dry quickly due to the high volatility of the solvent, but the resin components in the ink are dissolved or swelled by the solvent, resulting in increased adhesion to the print medium and improved abrasion resistance. However, this is difficult to achieve with water-based inks. Therefore, various technological developments are required.
Furthermore, in printing by inkjet recording, which has become increasingly popular in recent years, ink droplets are ejected onto a printing medium from extremely fine inkjet nozzles, so there is also a demand for improved ejection stability, which allows ink to be ejected stably without clogging the ink inside the inkjet nozzles.
However, although the technology of Patent Document 1 improves abrasion resistance, it does not provide sufficient ejection stability. Furthermore, although the technology of Patent Document 2 describes that continuous printing is possible, and the technology of Patent Document 3 describes that the technology has high reliability against clogging, the technologies of Patent Documents 2 and 3 do not consider abrasion resistance.
An object of the present invention is to provide a water-based ink for inkjet recording that has excellent ejection stability in inkjet recording and that can give printed matter that has excellent abrasion resistance when printed on a low-liquid-absorbency printing medium, and an inkjet recording method that uses the water-based ink.
本発明者らは、顔料、ポリマー分散剤で分散されたポリオレフィンワックス粒子、及び水を含有し、該ポリオレフィンワックス粒子の酸価を所定の範囲とし、該ポリオレフィンワックス粒子の平均粒子径が所定の範囲であることにより、上記の課題を解決しうることを見出した。
すなわち、本発明は、次の[1]及び[2]に関する。
[1]顔料、ポリマー分散剤(a)で分散されたポリオレフィンワックス粒子(W)、及び水を含有し、
該ポリオレフィンワックス粒子(W)の酸価が1mgKOH/g以上100mgKOH/g以下であり、
該ポリオレフィンワックス粒子(W)の平均粒子径が200nm以上3,000nm以下である、インクジェット記録用水系インク。
[2]前記[1]に記載の水系インクを用いて、低吸液性印刷媒体に記録する、インクジェット記録方法。
The present inventors have discovered that the above-mentioned problems can be solved by containing a pigment, polyolefin wax particles dispersed with a polymer dispersant, and water, and by adjusting the acid value of the polyolefin wax particles to fall within a predetermined range and the average particle size of the polyolefin wax particles to fall within a predetermined range.
That is, the present invention relates to the following [1] and [2].
[1] A composition comprising a pigment, polyolefin wax particles (W) dispersed with a polymer dispersant (a), and water,
the acid value of the polyolefin wax particles (W) is 1 mgKOH/g or more and 100 mgKOH/g or less,
The water-based ink for ink-jet printing, wherein the polyolefin wax particles (W) have an average particle size of 200 nm or more and 3,000 nm or less.
[2] An inkjet recording method in which the water-based ink according to [1] above is used to record on a low-liquid-absorbent print medium.
本発明によれば、インクジェット記録による印刷において吐出安定性に優れ、かつ、低吸液性印刷媒体に印刷した際に耐擦過性に優れる印刷物を得ることができる、インクジェット記録用水系インク、及び該水系インクを用いるインクジェット記録方法を提供することができる。 The present invention provides a water-based ink for inkjet recording that exhibits excellent ejection stability when printed by inkjet recording and that can produce printed matter that exhibits excellent abrasion resistance when printed on a low-liquid-absorbency print medium, as well as an inkjet recording method that uses the water-based ink.
[インクジェット記録用水系インク]
本発明のインクジェット記録用水系インク(以下、単に「水系インク」又は「インク」ともいう)は、顔料、ポリマー分散剤(a)で分散されたポリオレフィンワックス粒子(W)、及び水を含有し、該ポリオレフィンワックス粒子(W)の酸価が1mgKOH/g以上100mgKOH/g以下であり、該ポリオレフィンワックス粒子(W)の平均粒子径が200nm以上3,000nm以下である。
本発明において「水系」とは、媒体中で、水が質量比で最大割合を占めていることを意味する。
本発明において「ワックス」とは、室温(25℃)で固体又は半固体であって加熱により液体となる有機物を意味する。ここで、「ワックスが半固体である」とは、ワックスに力がかかると変形して流動するが、ワックスに力がかからない状態では一定の形状を保持できることを意味する。また、ワックスが加熱により液体となる温度、いわゆるワックスの融点は、45℃以上の温度領域に存在する。
本発明において「印刷」とは、文字や画像を記録する印刷、印字を含む概念であり、「印刷物」とは、文字や画像が記録された印刷物、印字物を含む概念である。
また、「低吸液性」とは、低吸液性、非吸液性を含む概念であり、印刷媒体と純水との接触時間100m秒における該印刷媒体の吸水量が0g/m2以上10g/m2未満であることを意味し、「高吸液性」とは、印刷媒体と純水との接触時間100m秒における該印刷媒体の吸水量が10g/m2以上のものを指し、該吸水量は、自動走査吸液計(例えば、熊谷理機工業(株)製「KM500win」)を用いて、23℃、相対湿度50%の条件下で、純水の接触時間100m秒における転移量として測定できる。
[Water-based ink for inkjet printing]
The water-based ink for ink-jet printing of the present invention (hereinafter also simply referred to as "water-based ink" or "ink") contains a pigment, polyolefin wax particles (W) dispersed with a polymer dispersant (a), and water, wherein the acid value of the polyolefin wax particles (W) is from 1 mg KOH/g to 100 mg KOH/g, and the average particle size of the polyolefin wax particles (W) is from 200 nm to 3,000 nm.
In the present invention, the term "aqueous system" means that water accounts for the largest proportion by mass of the medium.
In the present invention, "wax" refers to an organic substance that is solid or semi-solid at room temperature (25°C) and becomes liquid when heated. Here, "semi-solid wax" means that the wax deforms and flows when force is applied to it, but can maintain a certain shape when no force is applied to it. Furthermore, the temperature at which the wax becomes liquid when heated, i.e., the melting point of the wax, is in a temperature range of 45°C or higher.
In the present invention, "printing" is a concept that includes printing and printing that records characters and images, and "printed matter" is a concept that includes printed matter and printed matter on which characters and images are recorded.
Furthermore, the term "low liquid absorption" is a concept that encompasses both low liquid absorption and non-liquid absorption, and refers to a printing medium whose water absorption amount is 0 g/m2 or more and less than 10 g/ m2 when the printing medium is in contact with pure water for 100 ms, and "high liquid absorption" refers to a printing medium whose water absorption amount is 10 g/m2 or more when the printing medium is in contact with pure water for 100 ms, and the water absorption amount can be measured as the amount of transfer when the printing medium is in contact with pure water for 100 ms using an automatic scanning liquid absorption meter (for example, the "KM500win" manufactured by Kumagai Riki Kogyo Co., Ltd.) under conditions of 23°C and a relative humidity of 50%.
本発明の水系インクは、吐出安定性に優れ、かつ、低吸液性印刷媒体に印刷した際に耐擦過性に優れる印刷物を得ることができる。その理由は定かではないが、以下のように考えられる。
本発明の水系インクは、平均粒子径が200nm以上3,000nm以下であり、比較的大きな粒子径を有するポリオレフィンワックス粒子を含有する。このような水系インクを用いて低吸液性印刷媒体にインク塗膜を形成すると、インク塗膜の摩擦抵抗を低下させることができるため、耐擦過性を向上させることができる。一方で、このような平均粒子径を有するポリオレフィンワックス粒子は、通常、乳化剤を用いないソープフリー型であるため、電荷反発力又は立体的反発力が十分でなく、非常に微細なインクジェットノズルから吐出し難く、そのまま用いても吐出不良となるか、又は吐出安定性が低下することとなる。
そこで、本発明の水系インクでは、ポリオレフィンワックス粒子をポリマー分散剤で分散させて、該ポリオレフィンワックス粒子の酸価を特定の範囲とし、ポリオレフィンワックス粒子の表面に酸基を導入させて電荷反発力を付与することにより、非常に微細なインクジェットノズル内を通過する際のポリオレフィンワックス粒子の凝集を抑制し、インクジェットノズル内におけるインクによる閉塞を緩和及び低減させることができ、優れた吐出安定性と耐擦過性との両立を達成することができると考えられる。
The water-based ink of the present invention has excellent ejection stability and can produce printed matter with excellent abrasion resistance when printed on a low-liquid-absorbency printing medium. The reason for this is not clear, but is thought to be as follows.
The water-based ink of the present invention contains polyolefin wax particles having a relatively large average particle size of 200 nm or more and 3,000 nm or less. When such a water-based ink is used to form an ink coating on a low-liquid-absorbency printing medium, the frictional resistance of the ink coating can be reduced, thereby improving abrasion resistance. However, polyolefin wax particles having such an average particle size are usually soap-free, meaning they do not use an emulsifier, and therefore do not have sufficient charge repulsion or steric repulsion, making them difficult to eject from very fine inkjet nozzles. Even if used as is, this results in ejection failure or reduced ejection stability.
Therefore, in the water-based ink of the present invention, polyolefin wax particles are dispersed using a polymer dispersant, the acid value of the polyolefin wax particles is adjusted to a specific range, and acid groups are introduced onto the surface of the polyolefin wax particles to impart charge repulsion. This makes it possible to suppress aggregation of the polyolefin wax particles as they pass through extremely fine inkjet nozzles, thereby mitigating and reducing clogging by the ink within the inkjet nozzles, and is believed to achieve both excellent ejection stability and abrasion resistance.
<顔料>
顔料は、無機顔料及び有機顔料のいずれであってもよい。また、必要に応じて、それらと体質顔料を併用することもできる。
顔料は、1種を単独で又は2種以上を併用してもよい。
無機顔料としては、例えば、カーボンブラック、金属酸化物が挙げられる。特に黒色インクにおいては、カーボンブラックが好ましい。カーボンブラックとしては、例えば、ファーネスブラック、ランプブラック、アセチレンブラック、チャンネルブラックが挙げられる。白色インクにおいては酸化チタンが好ましい。
有機顔料としては、例えば、アゾ顔料、ジアゾ顔料、フタロシアニン顔料、キナクリドン顔料、イソインドリノン顔料、ジオキサジン顔料、ペリレン顔料、ペリノン顔料、チオインジゴ顔料、アントラキノン顔料、キノフタロン顔料が挙げられる。
無彩色インクにおいては、ホワイト、ブラック、グレー等の無彩色顔料、有彩色インクにおいては、イエロー、マゼンタ、シアン、ブルー、レッド、オレンジ、グリーン等の有彩色顔料をいずれも用いることができる。
好ましい有機顔料の具体例としては、C.I.ピグメントイエロー、C.I.ピグメントレッド、C.I.ピグメントオレンジ、C.I.ピグメントバイオレット、C.I.ピグメントブルー、及びC.I.ピグメントグリーンからなる群から選ばれる1種以上の各品番製品が挙げられる。
体質顔料としては、例えば、シリカ、炭酸カルシウム、タルクが挙げられる。
<Pigments>
The pigment may be either an inorganic pigment or an organic pigment, and if necessary, an extender pigment may be used in combination with the inorganic pigment or an organic pigment.
The pigments may be used alone or in combination of two or more.
Examples of inorganic pigments include carbon black and metal oxides. Carbon black is particularly preferred for black inks. Examples of carbon black include furnace black, lamp black, acetylene black, and channel black. Titanium oxide is preferred for white inks.
Examples of organic pigments include azo pigments, diazo pigments, phthalocyanine pigments, quinacridone pigments, isoindolinone pigments, dioxazine pigments, perylene pigments, perinone pigments, thioindigo pigments, anthraquinone pigments, and quinophthalone pigments.
In the achromatic ink, achromatic pigments such as white, black, and gray can be used, while in the chromatic ink, chromatic pigments such as yellow, magenta, cyan, blue, red, orange, and green can be used.
Specific examples of preferred organic pigments include one or more product numbers selected from the group consisting of C.I. Pigment Yellow, C.I. Pigment Red, C.I. Pigment Orange, C.I. Pigment Violet, C.I. Pigment Blue, and C.I. Pigment Green.
Examples of extender pigments include silica, calcium carbonate, and talc.
本発明において、顔料は、インクの媒体に分散されてなる。本発明の水系インク中の顔料の形態としては、界面活性剤やポリマー分散剤に依らずに分散されてなる顔料(以下、「自己分散顔料」ともいう)の形態、界面活性剤で分散されてなる顔料の形態、及びポリマー分散剤で分散されてなる顔料の形態からなる群から選ばれる1種以上が好ましく挙げられる。これらの中でも、本発明の水系インク中の顔料は、吐出安定性を向上させる観点から、ポリマー分散剤(以下、「ポリマー分散剤(b)」ともいう)で分散されてなる形態であることがより好ましく、顔料を含有するポリマー粒子(以下、「顔料含有ポリマー粒子」ともいう)の形態が更に好ましい。
ここで、顔料含有ポリマー粒子の形態は特に制限はなく、少なくとも顔料とポリマー分散剤(b)とにより粒子が形成されていればよい。顔料含有ポリマー粒子の形態として、例えば、ポリマー分散剤(b)に顔料が内包された粒子形態、ポリマー分散剤(b)中に顔料が均一に分散された粒子形態、ポリマー分散剤(b)粒子表面に顔料が露出された粒子形態等が含まれ、これらの混合物も含まれる。
In the present invention, the pigment is dispersed in the ink medium. The form of the pigment in the aqueous ink of the present invention is preferably one or more selected from the group consisting of a pigment dispersed without relying on a surfactant or a polymer dispersant (hereinafter also referred to as a "self-dispersed pigment"), a pigment dispersed with a surfactant, and a pigment dispersed with a polymer dispersant. Among these, from the viewpoint of improving ejection stability, the pigment in the aqueous ink of the present invention is more preferably in a form dispersed with a polymer dispersant (hereinafter also referred to as a "polymer dispersant (b)"), and even more preferably in a form of polymer particles containing the pigment (hereinafter also referred to as "pigment-containing polymer particles").
Here, the form of the pigment-containing polymer particles is not particularly limited, as long as the particles are formed from at least the pigment and the polymer dispersant (b). Examples of the form of the pigment-containing polymer particles include a particle form in which the pigment is encapsulated in the polymer dispersant (b), a particle form in which the pigment is uniformly dispersed in the polymer dispersant (b), a particle form in which the pigment is exposed on the surface of the polymer dispersant (b) particles, and mixtures thereof.
(ポリマー分散剤(b))
ポリマー分散剤(b)としては、水溶性ポリマー及び水不溶性ポリマーのいずれであってもよいが、吐出安定性を向上させる観点から、水不溶性ポリマーであることが好ましい。
ここで、ポリマーの「水溶性」及び「水不溶性」については、105℃で2時間乾燥させ、恒量に達した樹脂を、飽和に達するまで25℃の水100gに溶解させたときに、その溶解量が10gを超える時は「水溶性」、10g以下である時は「水不溶性」と判断する。また、後述のようにポリマー分散剤(b)がアニオン性基を有していて、さらに該アニオン性基が中和剤で中和されている場合には、該ポリマー分散剤(b)と該中和剤との質量比が本発明の水系インクにおけるものと同一となる条件で中和剤を存在させた条件で測定した溶解量で判断する。
ポリマー分散剤(b)は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。
(Polymer Dispersant (b))
The polymer dispersant (b) may be either a water-soluble polymer or a water-insoluble polymer, but is preferably a water-insoluble polymer from the viewpoint of improving ejection stability.
Here, the "water-soluble" and "water-insoluble" polymers are determined as follows: when a resin that has reached a constant weight after drying at 105°C for 2 hours is dissolved in 100 g of water at 25°C until saturation is reached, if the dissolved amount exceeds 10 g, the polymer is determined to be "water-soluble," and if the dissolved amount is 10 g or less, the polymer is determined to be "water-insoluble." Furthermore, as described below, when the polymer dispersant (b) has an anionic group and the anionic group is further neutralized with a neutralizing agent, the polymer dispersant (b) is determined to be "water-soluble" by the dissolved amount measured in the presence of a neutralizing agent such that the mass ratio of the polymer dispersant (b) to the neutralizing agent is the same as that in the aqueous ink of the present invention.
The polymer dispersant (b) may be used alone or in combination of two or more.
ポリマー分散剤(b)としては、ビニル単量体(ビニル化合物、ビニリデン化合物、ビニレン化合物)の付加重合により得られるビニル系ポリマー、ポリエステル、ポリウレタンが挙げられる。これらの中でも、ポリマー分散剤(b)は、吐出安定性及び耐擦過性を向上させる観点から、ビニル系ポリマーが好ましい。 Examples of polymer dispersants (b) include vinyl polymers obtained by addition polymerization of vinyl monomers (vinyl compounds, vinylidene compounds, vinylene compounds), polyesters, and polyurethanes. Among these, vinyl polymers are preferred as polymer dispersants (b) from the viewpoint of improving discharge stability and abrasion resistance.
ポリマー分散剤(b)として用いられるビニル系ポリマーは、顔料の分散安定性を向上させて吐出安定性を向上させる観点から、イオン性モノマー(b-1)由来の構成単位を含むものが好ましい。イオン性モノマー(b-1)としては、アニオン性基を有するアニオン性モノマー及びカチオン性基を有するカチオン性モノマーが挙げられるが、顔料の分散安定性を向上させて吐出安定性を向上させる観点から、好ましくはアニオン性基を有するアニオン性モノマーである。
本明細書において、「アニオン性基」とは、アニオン基、又は、イオン化されてアニオン基になり得る基をいう。アニオン性基としては、カルボキシ基(-COOM)、スルホン酸基(-SO3M)、リン酸基(-OPO3M2)等が挙げられる。前記化学式中、Mは、水素原子、アルカリ金属、アンモニウム又は有機アンモニウムを示す。
ビニル系ポリマーとしては、例えば、イオン性モノマー(b-1)の単独重合体、イオン性モノマー(b-1)及び疎水性モノマー(b-2)の共重合体、イオン性モノマー(b-1)、疎水性モノマー(b-2)、及びノニオン性モノマー(b-3)の共重合体が挙げられる。
ここで、疎水性モノマー(b-2)の「疎水性」とは、モノマーを25℃のイオン交換水100gへ飽和するまで溶解させたときに、その溶解量が10g未満であることをいう。
また、ノニオン性モノマー(b-3)は、水や水溶性有機溶剤との親和性が高いモノマーであり、例えばヒドロキシ基やポリアルキレングリコール鎖を含むモノマーである。
ビニル系ポリマーが共重合体である場合は、ランダム共重合体、ブロック共重合体、交互共重合体、及びグラフト共重合体のいずれであってもよい。
From the viewpoint of improving the dispersion stability of the pigment and improving the ejection stability, the vinyl polymer used as the polymer dispersant (b) preferably contains a structural unit derived from an ionic monomer (b-1). Examples of the ionic monomer (b-1) include anionic monomers having an anionic group and cationic monomers having a cationic group, but from the viewpoint of improving the dispersion stability of the pigment and improving the ejection stability, an anionic monomer having an anionic group is preferred.
In this specification, the term "anionic group" refers to an anionic group or a group that can be ionized to become an anionic group. Examples of anionic groups include a carboxy group (-COOM), a sulfonic acid group (-SO 3 M), and a phosphate group (-OPO 3 M 2 ). In the above chemical formula, M represents a hydrogen atom, an alkali metal, ammonium, or an organic ammonium.
Examples of the vinyl polymer include a homopolymer of an ionic monomer (b-1), a copolymer of an ionic monomer (b-1) and a hydrophobic monomer (b-2), and a copolymer of an ionic monomer (b-1), a hydrophobic monomer (b-2), and a nonionic monomer (b-3).
Here, the term "hydrophobic" in the hydrophobic monomer (b-2) means that when the monomer is dissolved in 100 g of ion-exchanged water at 25° C. until saturation, the amount of the monomer dissolved is less than 10 g.
The nonionic monomer (b-3) is a monomer that has a high affinity with water or a water-soluble organic solvent, and is, for example, a monomer that contains a hydroxy group or a polyalkylene glycol chain.
When the vinyl polymer is a copolymer, it may be any of a random copolymer, a block copolymer, an alternating copolymer, and a graft copolymer.
イオン性モノマー(b-1)としては、例えば、カルボキシ基含有モノマー、スルホン酸基含有モノマー、リン酸基含有モノマーが挙げられる。これらの中でも、カルボキシ基含有モノマーが好ましく、(メタ)アクリル酸がより好ましい。
疎水性モノマー(b-2)としては、炭素数1以上22以下の脂肪族アルコール由来の炭化水素基を有する(メタ)アクリレート;α-メチルスチレン、2-メチルスチレン、ビニルトルエン、及びジビニルベンゼンからなる群から選ばれる1種以上のスチレン系モノマー、芳香族基含有(メタ)アクリレート等の芳香族基含有モノマー;スチレン系マクロモノマーが挙げられる。芳香族基含有モノマー、好ましくはスチレン系モノマーの分子量は、好ましくは500未満である。スチレン系マクロモノマーは、片末端に重合性官能基を有する数平均分子量500以上100,000以下の化合物である。これらの中でも、疎水性モノマー(b-2)は、好ましくはスチレン系モノマーであり、より好ましくはα-メチルスチレン、2-メチルスチレン、ビニルトルエン、及びジビニルベンゼンからなる群から選ばれる1種以上であり、更に好ましくはスチレン及びα-メチルスチレンからなる群から選ばれる1種以上である。
ノニオン性モノマー(b-3)としては、例えば、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート等のポリアルキレングリコールモノ(メタ)アクリレート;メトキシポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、オクトキシポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート等のアルコキシポリアルキレングリコールモノ(メタ)アクリレートが挙げられる。
なお、本明細書において、「(メタ)アクリル酸」とは、アクリル酸及びメタクリル酸からなる群から選ばれる少なくとも1種を意味する。また、「(メタ)アクリレート」とは、アクリレート及びメタクリレートからなる群から選ばれる少なくとも1種を意味する。
ビニル系ポリマーは、例えば、イオン性モノマー(b-1)、及び必要に応じて疎水性モノマー(b-2)又はノニオン性モノマー(b-3)を含む原料モノマーを公知の方法により付加重合して得ることができる。ビニル系ポリマーの各モノマーは、それぞれ1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
Examples of the ionic monomer (b-1) include carboxy group-containing monomers, sulfonic acid group-containing monomers, and phosphoric acid group-containing monomers. Among these, carboxy group-containing monomers are preferred, and (meth)acrylic acid is more preferred.
Examples of the hydrophobic monomer (b-2) include (meth)acrylates having a hydrocarbon group derived from an aliphatic alcohol having from 1 to 22 carbon atoms; one or more styrene-based monomers selected from the group consisting of α-methylstyrene, 2-methylstyrene, vinyltoluene, and divinylbenzene; aromatic group-containing monomers such as aromatic group-containing (meth)acrylates; and styrene-based macromonomers. The molecular weight of the aromatic group-containing monomer, preferably the styrene-based monomer, is preferably less than 500. The styrene-based macromonomer is a compound having a polymerizable functional group at one end and a number-average molecular weight of from 500 to 100,000. Among these, the hydrophobic monomer (b-2) is preferably a styrene-based monomer, more preferably one or more selected from the group consisting of α-methylstyrene, 2-methylstyrene, vinyltoluene, and divinylbenzene, and even more preferably one or more selected from the group consisting of styrene and α-methylstyrene.
Examples of the nonionic monomer (b-3) include polyalkylene glycol mono(meth)acrylates such as polyethylene glycol mono(meth)acrylate; and alkoxypolyalkylene glycol mono(meth)acrylates such as methoxypolyethylene glycol mono(meth)acrylate and octoxypolyethylene glycol mono(meth)acrylate.
In this specification, "(meth)acrylic acid" means at least one selected from the group consisting of acrylic acid and methacrylic acid, and "(meth)acrylate" means at least one selected from the group consisting of acrylate and methacrylate.
The vinyl polymer can be obtained by addition polymerization of raw material monomers including, for example, an ionic monomer (b-1) and, if necessary, a hydrophobic monomer (b-2) or a nonionic monomer (b-3) by a known method. Each of the monomers for the vinyl polymer can be used alone or in combination of two or more.
ポリマー分散剤(b)は、吐出安定性及び耐擦過性を向上させる観点から、好ましくはアクリル酸及びメタクリル酸からなる群から選ばれる1種以上のモノマー由来の構成単位と、炭素数1以上22以下の脂肪族アルコール由来の炭化水素基を有する(メタ)アクリレート、芳香族基含有モノマー、及びスチレン系マクロマーからなる群から選ばれる1種以上のモノマー由来の構成単位とを含むビニル系ポリマーであり、より好ましくはアクリル酸及びメタクリル酸からなる群から選ばれる1種以上のモノマー由来の構成単位と、炭素数1以上22以下の脂肪族アルコール由来の炭化水素基を有する(メタ)アクリレート及び芳香族基含有モノマーからなる群から選ばれる1種以上のモノマー由来の構成単位とを含むビニル系ポリマーであり、更に好ましくはアクリル酸及びメタクリル酸からなる群から選ばれる1種以上のモノマー由来の構成単位と、芳香族基含有モノマー由来の構成単位とを含むビニル系ポリマーであり、より更に好ましくはアクリル酸及びメタクリル酸からなる群から選ばれる1種以上のモノマー由来の構成単位と、スチレン系モノマー由来の構成単位とを含むビニル系ポリマーである。 From the viewpoint of improving discharge stability and abrasion resistance, the polymer dispersant (b) is preferably a vinyl polymer containing structural units derived from one or more monomers selected from the group consisting of acrylic acid and methacrylic acid, and structural units derived from one or more monomers selected from the group consisting of (meth)acrylates having a hydrocarbon group derived from an aliphatic alcohol having from 1 to 22 carbon atoms, aromatic group-containing monomers, and styrene-based macromers. It is more preferably a vinyl polymer containing structural units derived from one or more monomers selected from the group consisting of acrylic acid and methacrylic acid, and structural units derived from one or more monomers selected from the group consisting of (meth)acrylates having a hydrocarbon group derived from an aliphatic alcohol having from 1 to 22 carbon atoms, and aromatic group-containing monomers. It is even more preferably a vinyl polymer containing structural units derived from one or more monomers selected from the group consisting of acrylic acid and methacrylic acid, and structural units derived from an aromatic group-containing monomer. It is even more preferably a vinyl polymer containing structural units derived from one or more monomers selected from the group consisting of acrylic acid and methacrylic acid, and structural units derived from an aromatic group-containing monomer.
ポリマー分散剤(b)がアニオン性基を有する場合、吐出安定性及び耐擦過性を向上させる観点から、該ポリマー分散剤(b)のアニオン性基の一部は中和剤により中和されていることが好ましい。中和剤としては、例えば、アルカリ金属の水酸化物、アミン化合物が挙げられる。これらの中でも、中和剤は、好ましくはアルカリ金属の水酸化物であり、より好ましくは水酸化ナトリウムである。 When the polymer dispersant (b) has anionic groups, from the viewpoint of improving ejection stability and abrasion resistance, it is preferable that a portion of the anionic groups of the polymer dispersant (b) be neutralized with a neutralizing agent. Examples of neutralizing agents include alkali metal hydroxides and amine compounds. Among these, the neutralizing agent is preferably an alkali metal hydroxide, and more preferably sodium hydroxide.
ポリマー分散剤(b)は、吐出安定性を向上させる観点から、架橋構造を有することが好ましい。この場合、ポリマー分散剤(b)は、分岐鎖を有していてもよい直鎖の二次元構造を有するポリマーの構成成分と、架橋剤由来の構成成分とを含む構造を有することが好ましい。このような架橋構造は、分岐鎖を有していてもよい直鎖の二次元構造を有するポリマーが、架橋剤由来の構成成分によって三次元構造となっていると考えられる。分岐鎖を有していてもよい直鎖の二次元構造を有するポリマーとしては、ビニル単量体(ビニル化合物、ビニリデン化合物、ビニレン化合物)の付加重合により得られるビニル系ポリマー、ポリエステル、ポリウレタンが挙げられ、前述のビニル系ポリマーが好ましい。すなわち、ポリマー分散剤(b)は、吐出安定性を向上させる観点から、好ましくは架橋剤で架橋してなるビニル系ポリマーである。 From the viewpoint of improving ejection stability, the polymer dispersant (b) preferably has a crosslinked structure. In this case, the polymer dispersant (b) preferably has a structure including a polymer component having a linear two-dimensional structure, which may have branched chains, and a component derived from a crosslinking agent. It is believed that such a crosslinked structure is formed by a polymer having a linear two-dimensional structure, which may have branched chains, being transformed into a three-dimensional structure by a component derived from the crosslinking agent. Examples of polymers having a linear two-dimensional structure, which may have branched chains, include vinyl polymers, polyesters, and polyurethanes obtained by addition polymerization of vinyl monomers (vinyl compounds, vinylidene compounds, vinylene compounds), with the aforementioned vinyl polymers being preferred. In other words, from the viewpoint of improving ejection stability, the polymer dispersant (b) is preferably a vinyl polymer crosslinked with a crosslinking agent.
架橋剤は、吐出安定性を向上させる観点から、好ましくは分子内に2個以上のエポキシ基を有する多官能エポキシ化合物であり、より好ましくは炭素数3以上8以下の炭化水素基を有する多価アルコールのポリグリシジルエーテル化合物であり、更に好ましくはトリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールポリグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、1,6-ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、1,4-ブタンジオールジグリシジルエーテル、1,4-シクロヘキサンジメタノールジグリシジルエーテル、及びジエチレングリコールジグリシジルエーテルからなる群から選ばれる1種以上であり、より更に好ましくはトリメチロールプロパンポリグリシジルエーテルである。
架橋剤が多官能エポキシ化合物である場合、該架橋剤のエポキシ基当量は、好ましくは90以上、より好ましくは100以上、更に好ましくは110以上であり、そして、好ましくは300以下、より好ましくは200以下、更に好ましくは150以下である。
From the viewpoint of improving ejection stability, the crosslinking agent is preferably a polyfunctional epoxy compound having two or more epoxy groups in the molecule, more preferably a polyglycidyl ether compound of a polyhydric alcohol having a hydrocarbon group having from 3 to 8 carbon atoms, even more preferably one or more compounds selected from the group consisting of trimethylolpropane polyglycidyl ether, pentaerythritol polyglycidyl ether, neopentyl glycol diglycidyl ether, 1,6-hexanediol diglycidyl ether, 1,4-butanediol diglycidyl ether, 1,4-cyclohexanedimethanol diglycidyl ether, and diethylene glycol diglycidyl ether, and even more preferably trimethylolpropane polyglycidyl ether.
When the crosslinking agent is a polyfunctional epoxy compound, the epoxy group equivalent weight of the crosslinking agent is preferably 90 or more, more preferably 100 or more, even more preferably 110 or more, and is preferably 300 or less, more preferably 200 or less, even more preferably 150 or less.
ポリマー分散剤(b)の酸価は、顔料の分散安定性を向上させて吐出安定性を向上させる観点から、好ましくは50mgKOH/g以上、より好ましくは70mgKOH/g以上、更に好ましくは100mgKOH/g以上であり、そして、耐擦過性を向上させる観点から、好ましくは800mgKOH/g以下、より好ましくは500mgKOH/g以下、更に好ましくは300mgKOH/g以下、より更に好ましくは200mgKOH/g以下である。ポリマー分散剤(b)の酸価は、実施例に記載の方法により求めることができるが、構成するモノマーの質量比から計算で求めることもできる。また、ポリマー分散剤(b)が架橋剤で架橋してなるビニル系ポリマーである場合、ポリマー分散剤(b)の酸価は、下記式により計算で求めることもできる。
ポリマー分散剤(b)の酸価(mgKOH/g)=〔架橋前のビニル系ポリマーの酸価(mgKOH/g)×〔(100-架橋率(モル%))/100〕
本明細書において、架橋剤で架橋してなるビニル系ポリマーの架橋率(モル%)は、架橋前のビニル系ポリマーの酸価と架橋剤の架橋性官能基の当量から計算される値である。
The acid value of the polymer dispersant (b) is preferably 50 mgKOH/g or more, more preferably 70 mgKOH/g or more, and even more preferably 100 mgKOH/g or more from the viewpoint of improving the dispersion stability of the pigment and thereby improving the ejection stability. From the viewpoint of improving the abrasion resistance, it is preferably 800 mgKOH/g or less, more preferably 500 mgKOH/g or less, even more preferably 300 mgKOH/g or less, and even more preferably 200 mgKOH/g or less. The acid value of the polymer dispersant (b) can be determined by the method described in the Examples, but it can also be calculated from the mass ratio of the constituent monomers. Furthermore, when the polymer dispersant (b) is a vinyl polymer crosslinked with a crosslinking agent, the acid value of the polymer dispersant (b) can also be calculated using the following formula:
Acid value of polymer dispersant (b) (mg KOH/g)=[Acid value of vinyl polymer before crosslinking (mg KOH/g)×[(100−crosslinking rate (mol %))/100]
In this specification, the crosslinking rate (mol %) of a vinyl polymer crosslinked with a crosslinking agent is a value calculated from the acid value of the vinyl polymer before crosslinking and the equivalent weight of the crosslinkable functional group of the crosslinking agent.
ポリマー分散剤(b)の重量平均分子量は、顔料の分散安定性を向上させて吐出安定性を向上させる観点、及び耐擦過性を向上させる観点から、好ましくは3,000以上、より好ましくは7,000以上、更に好ましくは10,000以上であり、そして、前記と同様の観点から、好ましくは100,000以下、より好ましくは50,000以下、更に好ましくは30,000以下である。ポリマー分散剤(b)の重量平均分子量は、実施例に記載の方法により測定することができる。 The weight-average molecular weight of polymer dispersant (b) is preferably 3,000 or more, more preferably 7,000 or more, and even more preferably 10,000 or more, from the viewpoints of improving the dispersion stability of the pigment and thereby improving ejection stability, and of improving abrasion resistance. From the same viewpoints as above, it is preferably 100,000 or less, more preferably 50,000 or less, and even more preferably 30,000 or less. The weight-average molecular weight of polymer dispersant (b) can be measured by the method described in the examples.
ポリマー分散剤(b)は、適宜合成したものを用いてもよいし、市販品を用いてもよい。
ポリマー分散剤(b)の市販品としては、例えば、「アロンAC-10SL」(東亜合成株式会社製)等のポリアクリル酸;「ジョンクリル67」、「ジョンクリル611」、「ジョンクリル678」、「ジョンクリル680」、「ジョンクリル690」、「ジョンクリル819」(以上、BASFジャパン株式会社製)等のスチレン/アクリル系樹脂などが挙げられる。
The polymer dispersant (b) may be a suitably synthesized one or a commercially available product.
Commercially available polymer dispersants (b) include, for example, polyacrylic acids such as "Aron AC-10SL" (manufactured by Toagosei Co., Ltd.); and styrene/acrylic resins such as "Joncryl 67,""Joncryl611,""Joncryl678,""Joncryl680,""Joncryl690," and "Joncryl 819" (all manufactured by BASF Japan Ltd.).
本発明の水系インク中の顔料が、顔料含有ポリマー粒子の形態である場合、顔料含有ポリマー粒子は、顔料、ポリマー分散剤(b)、必要に応じて中和剤、界面活性剤等を公知の方法により分散処理して水分散体(以下、「顔料水分散体」ともいう)として水系インクに配合することが好ましい。また、必要に応じて、得られた顔料水分散体に更に架橋剤を添加し、ポリマー分散剤(b)を架橋してもよい。
本発明の水系インク中に含まれる顔料含有ポリマー粒子は、該粒子の膨潤や収縮、該粒子間の凝集が生じ難いものが好ましい。
When the pigment in the water-based ink of the present invention is in the form of pigment-containing polymer particles, the pigment-containing polymer particles are preferably blended into the water-based ink as an aqueous dispersion (hereinafter also referred to as "pigment aqueous dispersion") obtained by dispersing the pigment, polymer dispersant (b), and, if necessary, a neutralizing agent, a surfactant, etc., by a known method. If necessary, a crosslinking agent may be further added to the obtained pigment aqueous dispersion to crosslink the polymer dispersant (b).
The pigment-containing polymer particles contained in the water-based ink of the present invention are preferably those that are resistant to swelling and shrinkage of the particles and aggregation between the particles.
<ポリマー分散剤(a)で分散されたポリオレフィンワックス粒子(W)>
本発明の水系インクは、吐出安定性及び耐擦過性を向上させる観点から、ポリマー分散剤(a)で分散されたポリオレフィンワックス粒子(W)(以下、「ポリオレフィンワックス粒子(W)」ともいう)を含有する。ポリオレフィンワックス粒子(W)は、ポリオレフィンワックス(w)とポリマー分散剤(a)とから構成されてなる。
<Polyolefin wax particles (W) dispersed with polymer dispersant (a)>
The water-based ink of the present invention contains polyolefin wax particles (W) dispersed in a polymer dispersant (a) (hereinafter also referred to as "polyolefin wax particles (W)") from the viewpoint of improving ejection stability and abrasion resistance. The polyolefin wax particles (W) are composed of a polyolefin wax (w) and the polymer dispersant (a).
(ポリオレフィンワックス(w))
ポリオレフィンワックス粒子(W)を構成するポリオレフィンワックス(w)は、オレフィン系モノマーを主成分とするワックスである。ここで「オレフィン系モノマーを主成分とする」とは、ワックスを構成する成分全体に対して、オレフィン系モノマーの含有量が、好ましくは50質量%以上、より好ましくは65質量%以上、更に好ましくは80質量%以上であることをいう。
ポリオレフィンワックス(w)の主成分であるオレフィン系モノマーとしては、例えば、鎖状オレフィン、環状オレフィンが挙げられるが、炭素数2以上6以下の鎖状オレフィンを主成分とするものが好ましく、エチレン又はプロピレンを主成分とするポリオレフィンワックスがより好ましく、エチレンを主成分とするポリエチレンワックスが更に好ましい。すなわち、ポリオレフィンワックス(w)は、好ましくはポリエチレンワックス及びポリプロピレンワックスからなる群から選ばれる1種以上であり、より好ましくはポリエチレンワックスである。
(Polyolefin wax (w))
The polyolefin wax (w) constituting the polyolefin wax particles (W) is a wax mainly composed of an olefin monomer. Here, "mainly composed of an olefin monomer" means that the content of the olefin monomer relative to the total components constituting the wax is preferably 50% by mass or more, more preferably 65% by mass or more, and even more preferably 80% by mass or more.
Examples of the olefin-based monomer that is the main component of the polyolefin wax (w) include linear olefins and cyclic olefins, but those containing a linear olefin having from 2 to 6 carbon atoms as the main component are preferred, polyolefin waxes containing ethylene or propylene as the main component are more preferred, and polyethylene waxes containing ethylene as the main component are even more preferred. That is, the polyolefin wax (w) is preferably one or more selected from the group consisting of polyethylene waxes and polypropylene waxes, and more preferably polyethylene wax.
ポリオレフィンワックス(w)は、水系媒体中に分散させた水分散液として用いることが好ましい。ポリオレフィンワックス(w)の水分散液の製造方法としては特に制限はないが、ポリオレフィンワックス(w)の水分散液は、ポリオレフィンワックス粒子(W)の粒度分布((D90-D10)/D50)を調整して耐擦過性を向上させる観点から、乳化剤を用いないソープフリー型であることが好ましい。
ポリオレフィンワックス(w)の水分散液の市販品としては、三井化学株式会社製の「ケミパールW900」、「ケミパールW950」、「ケミパールW4005」、「ケミパールW500」、「ケミパールW700」、「ケミパールW401」が挙げられる。
The polyolefin wax (w) is preferably used as an aqueous dispersion dispersed in an aqueous medium. There are no particular limitations on the method for producing the aqueous dispersion of the polyolefin wax (w), but the aqueous dispersion of the polyolefin wax (w) is preferably a soap-free type that does not use an emulsifier, from the viewpoint of adjusting the particle size distribution ((D 90 -D 10 )/D 50 ) of the polyolefin wax particles (W) to improve abrasion resistance.
Commercially available aqueous dispersions of polyolefin wax (w) include "Chemipearl W900,""ChemipearlW950,""ChemipearlW4005,""ChemipearlW500,""ChemipearlW700," and "Chemipearl W401" manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.
(ポリマー分散剤(a))
ポリオレフィンワックス粒子(W)は、ポリオレフィンワックス(w)とポリマー分散剤(a)とから構成されてなり、該ポリマー分散剤(a)はポリオレフィンワックス(w)をインク中に安定に分散させる。
(Polymer Dispersant (a))
The polyolefin wax particles (W) are composed of a polyolefin wax (w) and a polymer dispersant (a), and the polymer dispersant (a) stably disperses the polyolefin wax (w) in the ink.
ポリマー分散剤(a)は、吐出安定性を向上させる観点から、好ましくはアニオン性基を有する。
ここで、「アニオン性基」とは、前述のとおり、アニオン基、又は、イオン化されてアニオン基になり得る基をいう。アニオン性基としては、カルボキシ基(-COOM)、スルホン酸基(-SO3M)、リン酸基(-OPO3M2)等が挙げられる。前記化学式中、Mは、水素原子、アルカリ金属、アンモニウム又は有機アンモニウムを示す。
これらの中でも、アニオン性基は、吐出安定性を向上させる観点から、好ましくはカルボキシ基である。
ポリマー分散剤(a)のポリマー骨格としては、ビニル単量体(ビニル化合物、ビニリデン化合物、ビニレン化合物)の付加重合により得られるビニル系ポリマー、ポリエステル、ポリウレタンが挙げられる。これらの中でも、ポリマー分散剤(a)は、ポリオレフィンワックス粒子(W)をインク中に安定に分散させる作用を高めて、吐出安定性を向上させる観点から、アニオン性基を有するビニル系ポリマーが好ましく、アニオン性基を有するアニオン性モノマー(a-1)由来の構成単位を含むビニル系ポリマーがより好ましく、アニオン性基を有するアニオン性モノマー(a-1)由来の構成単位と疎水性モノマー(a-2)由来の構成単位とを含むビニル系ポリマーが更に好ましい。ビニル系ポリマーが共重合体である場合は、ランダム共重合体、ブロック共重合体、交互共重合体、及びグラフト共重合体のいずれであってもよい。
疎水性モノマー(a-2)の「疎水性」とは、前述の疎水性モノマー(b-2)と同様に、モノマーを25℃のイオン交換水100gへ飽和するまで溶解させたときに、その溶解量が10g未満であることをいう。
The polymer dispersant (a) preferably has an anionic group from the viewpoint of improving ejection stability.
As mentioned above, the term "anionic group" refers to an anionic group or a group that can be ionized to become an anionic group. Examples of anionic groups include a carboxy group (-COOM), a sulfonic acid group (-SO 3 M), and a phosphate group (-OPO 3 M 2 ). In the above chemical formula, M represents a hydrogen atom, an alkali metal, ammonium, or an organic ammonium.
Among these, the anionic group is preferably a carboxy group from the viewpoint of improving ejection stability.
Examples of the polymer skeleton of the polymer dispersant (a) include vinyl polymers obtained by addition polymerization of vinyl monomers (vinyl compounds, vinylidene compounds, vinylene compounds), polyesters, and polyurethanes. Among these, from the viewpoint of enhancing the effect of stably dispersing the polyolefin wax particles (W) in the ink and improving the ejection stability, the polymer dispersant (a) is preferably a vinyl polymer having an anionic group, more preferably a vinyl polymer containing a structural unit derived from an anionic monomer (a-1) having an anionic group, and even more preferably a vinyl polymer containing a structural unit derived from an anionic monomer (a-1) having an anionic group and a structural unit derived from a hydrophobic monomer (a-2). When the vinyl polymer is a copolymer, it may be any of a random copolymer, a block copolymer, an alternating copolymer, and a graft copolymer.
The term "hydrophobic" in the hydrophobic monomer (a-2) means that when the monomer is dissolved in 100 g of ion-exchanged water at 25°C until saturation occurs, the amount of the monomer dissolved is less than 10 g, as in the case of the above-described hydrophobic monomer (b-2).
アニオン性基を有するアニオン性モノマー(a-1)としては、例えば、カルボキシ基含有モノマー、スルホン酸基含有モノマー、リン酸基含有モノマーが挙げられる。これらの中でも、カルボキシ基含有モノマーが好ましく、(メタ)アクリル酸がより好ましい。 Examples of the anionic monomer (a-1) having an anionic group include carboxy group-containing monomers, sulfonic acid group-containing monomers, and phosphate group-containing monomers. Among these, carboxy group-containing monomers are preferred, and (meth)acrylic acid is more preferred.
疎水性モノマー(a-2)としては、例えば、芳香族基含有モノマー及び脂肪族アルコール由来の炭化水素基を有する(メタ)アクリレートからなる群から選ばれる1種以上が好ましく挙げられる。
芳香族基含有モノマーは、好ましくは、ヘテロ原子を含む置換基を有していてもよい、炭素数6以上22以下の芳香族基を有するビニルモノマーであり、より好ましくは、スチレン系モノマー及び芳香族基含有(メタ)アクリレートから選ばれる1種以上である。芳香族基含有モノマーの分子量は、500未満が好ましい。
スチレン系モノマーとしては、例えば、スチレン、α-メチルスチレン、2-メチルスチレン、4-ビニルトルエン(4-メチルスチレン)、ジビニルベンゼンが挙げられる。
芳香族基含有(メタ)アクリレートとしては、例えば、フェニル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレートが挙げられる。
脂肪族アルコール由来の炭化水素基を有する(メタ)アクリレートとしては、好ましくは炭素数1以上22以下の脂肪族アルコール由来の炭化水素基を有するものであり、例えば、炭素数1以上22以下の直鎖又は分岐鎖のアルキル基を有する(メタ)アクリレート;シクロヘキシル(メタ)アクリレート等の脂環式アルキル基を有する(メタ)アクリレートが挙げられる。
これらの中でも、疎水性モノマー(a-2)は、吐出安定性及び耐擦過性を向上させる観点から、より好ましくはスチレン系モノマー及び炭素数1以上22以下の脂肪族アルコール由来の炭化水素基を有する(メタ)アクリレートからなる群から選ばれる1種以上であり、更に好ましくはスチレン系モノマー及び脂環式アルキル基を有する(メタ)アクリレートからなる群から選ばれる1種以上であり、より更に好ましくは脂環式アルキル基を有する(メタ)アクリレートである。
脂環式アルキル基を有する(メタ)アクリレートの脂環式アルキル基の炭素数は、吐出安定性及び耐擦過性を向上させる観点から、好ましくは4以上、より好ましくは5以上であり、そして、好ましくは12以下、より好ましくは8以下、更に好ましくは7以下である。
脂環式アルキル基を有する(メタ)アクリレートとしては、吐出安定性及び耐擦過性を向上させる観点から、好ましくはシクロペンチル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、及びシクロヘプチル(メタ)アクリレートからなる群から選ばれる1種以上であり、入手性及び経済性の観点からは、より好ましくはシクロヘキシル(メタ)アクリレートである。
The hydrophobic monomer (a-2) is preferably at least one selected from the group consisting of aromatic group-containing monomers and (meth)acrylates having a hydrocarbon group derived from an aliphatic alcohol.
The aromatic group-containing monomer is preferably a vinyl monomer having an aromatic group having from 6 to 22 carbon atoms, which may have a substituent containing a hetero atom, and more preferably at least one selected from a styrene-based monomer and an aromatic group-containing (meth)acrylate. The molecular weight of the aromatic group-containing monomer is preferably less than 500.
Examples of styrene-based monomers include styrene, α-methylstyrene, 2-methylstyrene, 4-vinyltoluene (4-methylstyrene), and divinylbenzene.
Examples of aromatic group-containing (meth)acrylates include phenyl (meth)acrylate, benzyl (meth)acrylate, and phenoxyethyl (meth)acrylate.
The (meth)acrylate having a hydrocarbon group derived from an aliphatic alcohol is preferably one having a hydrocarbon group derived from an aliphatic alcohol having from 1 to 22 carbon atoms, and examples thereof include (meth)acrylates having a linear or branched alkyl group having from 1 to 22 carbon atoms; and (meth)acrylates having an alicyclic alkyl group such as cyclohexyl (meth)acrylate.
Among these, from the viewpoint of improving the discharge stability and abrasion resistance, the hydrophobic monomer (a-2) is more preferably at least one selected from the group consisting of a styrene-based monomer and a (meth)acrylate having a hydrocarbon group derived from an aliphatic alcohol having from 1 to 22 carbon atoms, even more preferably at least one selected from the group consisting of a styrene-based monomer and a (meth)acrylate having an alicyclic alkyl group, and even more preferably a (meth)acrylate having an alicyclic alkyl group.
From the viewpoint of improving the discharge stability and abrasion resistance, the number of carbon atoms in the alicyclic alkyl group of the (meth)acrylate having an alicyclic alkyl group is preferably 4 or more, more preferably 5 or more, and is preferably 12 or less, more preferably 8 or less, and even more preferably 7 or less.
The (meth)acrylate having an alicyclic alkyl group is preferably at least one selected from the group consisting of cyclopentyl (meth)acrylate, cyclohexyl (meth)acrylate, and cycloheptyl (meth)acrylate, from the viewpoints of improving discharge stability and abrasion resistance, and more preferably cyclohexyl (meth)acrylate from the viewpoints of availability and economy.
ポリマー分散剤(a)は、アニオン性基を有するアニオン性モノマー(a-1)由来の構成単位及び疎水性モノマー(a-2)由来の構成単位以外に他のモノマー由来の構成単位を含んでもよい。
かかる他のモノマーとしては、例えば、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート等のポリアルキレングリコールモノ(メタ)アクリレート;メトキシポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、オクトキシポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート等のアルコキシポリアルキレングリコールモノ(メタ)アクリレート等のノニオン性モノマー(a-3)が挙げられる。
ビニル系ポリマーは、例えば、アニオン性基を有するアニオン性モノマー(a-1)、及び疎水性モノマー(a-2)、必要に応じてノニオン性モノマー(a-3)を含む原料モノマーを公知の方法により付加重合して得ることができる。ビニル系ポリマーの各モノマーは、それぞれ1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
The polymer dispersant (a) may contain structural units derived from other monomers in addition to the structural units derived from the anionic monomer (a-1) having an anionic group and the structural units derived from the hydrophobic monomer (a-2).
Examples of such other monomers include nonionic monomers (a-3) such as polyalkylene glycol mono(meth)acrylates such as polyethylene glycol mono(meth)acrylate; and alkoxypolyalkylene glycol mono(meth)acrylates such as methoxypolyethylene glycol mono(meth)acrylate and octoxypolyethylene glycol mono(meth)acrylate.
The vinyl polymer can be obtained, for example, by addition polymerization of raw material monomers including an anionic monomer (a-1) having an anionic group, a hydrophobic monomer (a-2), and, if necessary, a nonionic monomer (a-3) by a known method. Each of the monomers for the vinyl polymer can be used alone or in combination of two or more.
ポリマー分散剤(a)は、吐出安定性及び耐擦過性を向上させる観点から、好ましくはアクリル酸及びメタクリル酸からなる群から選ばれる1種以上のモノマー由来の構成単位と、芳香族基含有モノマー及び炭素数1以上22以下の脂肪族アルコール由来の炭化水素基を有する(メタ)アクリレートからなる群から選ばれる1種以上のモノマー由来の構成単位とを含むビニル系ポリマーであり、より好ましくはアクリル酸及びメタクリル酸からなる群から選ばれる1種以上のモノマー由来の構成単位と、スチレン系モノマー及び炭素数1以上22以下の脂肪族アルコール由来の炭化水素基を有する(メタ)アクリレートからなる群から選ばれる1種以上のモノマー由来の構成単位とを含むビニル系ポリマーであり、更に好ましくはアクリル酸及びメタクリル酸からなる群から選ばれる1種以上のモノマー由来の構成単位と、スチレン系モノマー及び脂環式アルキル基を有する(メタ)アクリレートからなる群から選ばれる1種以上のモノマー由来の構成単位とを含むビニル系ポリマー、より更に好ましくはアクリル酸及びメタクリル酸からなる群から選ばれる1種以上のモノマー由来の構成単位と、脂環式アルキル基を有する(メタ)アクリレート由来の構成単位とを含むビニル系ポリマーである。 From the viewpoint of improving discharge stability and abrasion resistance, the polymer dispersant (a) is preferably a vinyl polymer containing structural units derived from one or more monomers selected from the group consisting of acrylic acid and methacrylic acid, and structural units derived from one or more monomers selected from the group consisting of aromatic group-containing monomers and (meth)acrylates having a hydrocarbon group derived from an aliphatic alcohol having from 1 to 22 carbon atoms, and more preferably a vinyl polymer containing structural units derived from one or more monomers selected from the group consisting of acrylic acid and methacrylic acid, and structural units derived from one or more monomers selected from the group consisting of styrene-based monomers and (meth)acrylates having a hydrocarbon group derived from an aliphatic alcohol having from 1 to 22 carbon atoms. It is a vinyl polymer containing structural units derived from one or more monomers selected from the group consisting of acrylic acid and methacrylic acid, and structural units derived from one or more monomers selected from the group consisting of styrene-based monomers and (meth)acrylates having an alicyclic alkyl group, and even more preferably a vinyl polymer containing structural units derived from one or more monomers selected from the group consisting of acrylic acid and methacrylic acid, and structural units derived from a (meth)acrylate having an alicyclic alkyl group.
ポリマー分散剤(a)の酸価は、好ましくは90mgKOH/g以上、より好ましくは120mgKOH/g以上、更に好ましくは140mgKOH/g以上、より更に好ましくは160mgKOH/g以上であり、そして、好ましくは300mgKOH/g以下、より好ましくは280mgKOH/g以下、更に好ましくは260mgKOH/g以下である。ポリマー分散剤(a)の酸価は、実施例に記載の方法で測定することができる。また、構成するモノマーの質量比から算出してもよく、市販品を用いる際は公表されている数値を参照してもよい。 The acid value of the polymer dispersant (a) is preferably 90 mgKOH/g or more, more preferably 120 mgKOH/g or more, even more preferably 140 mgKOH/g or more, and even more preferably 160 mgKOH/g or more, and is preferably 300 mgKOH/g or less, more preferably 280 mgKOH/g or less, and even more preferably 260 mgKOH/g or less. The acid value of the polymer dispersant (a) can be measured by the method described in the Examples. It may also be calculated from the mass ratio of the constituent monomers, or when using a commercially available product, published values may be referenced.
ポリマー分散剤(a)の重量平均分子量は、顔料の分散安定性を向上させて吐出安定性を向上させる観点、及び耐擦過性を向上させる観点から、好ましくは3,000以上、より好ましくは7,000以上、更に好ましくは10,000以上であり、そして、前記と同様の観点から、好ましくは100,000以下、より好ましくは50,000以下、更に好ましくは30,000以下である。ポリマー分散剤(a)の重量平均分子量は、実施例に記載の方法により測定することができる。 The weight-average molecular weight of the polymer dispersant (a) is preferably 3,000 or more, more preferably 7,000 or more, and even more preferably 10,000 or more, from the viewpoints of improving the dispersion stability of the pigment and thereby improving ejection stability, and of improving abrasion resistance. From the same viewpoints as above, it is preferably 100,000 or less, more preferably 50,000 or less, and even more preferably 30,000 or less. The weight-average molecular weight of the polymer dispersant (a) can be measured by the method described in the Examples.
ポリマー分散剤(a)がアニオン性基を有する場合、吐出安定性及び耐擦過性を向上させる観点から、該ポリマー分散剤(a)のアニオン性基の一部は中和剤により中和されていることが好ましい。中和剤としては、例えば、アルカリ金属の水酸化物、アミン化合物が挙げられる。これらの中でも、中和剤は、好ましくはアルカリ金属の水酸化物であり、より好ましくは水酸化ナトリウムである。 When the polymer dispersant (a) has anionic groups, from the viewpoint of improving ejection stability and abrasion resistance, it is preferable that a portion of the anionic groups of the polymer dispersant (a) be neutralized with a neutralizing agent. Examples of neutralizing agents include alkali metal hydroxides and amine compounds. Among these, the neutralizing agent is preferably an alkali metal hydroxide, and more preferably sodium hydroxide.
本発明において、ポリオレフィンワックス粒子(W)は、水分散体の形態としてインクに配合されてなることが好ましい。ポリオレフィンワックス粒子(W)の水分散体の製造方法として好適な例としては、ポリマー分散剤(a)と、ポリオレフィンワックス(w)と、必要に応じて中和剤とを水系媒体の存在下で分散装置を用いて機械的応力を加えて微粒化する方法が挙げられる。
水分散体中のポリオレフィンワックス粒子(W)の平均粒子径は、ポリオレフィンワックス粒子(W)の分散安定性を向上させて、吐出安定性を向上させる観点から、好ましくは3,000nm以下、より好ましくは2,000nm以下、更に好ましくは1,000以下、より更に好ましくは700nm以下であり、そして、耐擦過性を向上させる観点から、好ましくは200nm以上、より好ましくは250nm以上、更に好ましくは300nm以上である。水分散体中のポリオレフィンワックス粒子(W)の平均粒子径は、実施例に記載の方法により測定される。
なお、本発明の水系インク中に含まれるポリオレフィンワックス粒子(W)は、該粒子の膨潤や収縮、該粒子間の凝集が生じ難いものが好ましい。この場合、本発明の水系インク中のポリオレフィンワックス粒子(W)の平均粒子径は、水分散体中のポリオレフィンワックス粒子(W)の平均粒子径と同じであると考えられる。
In the present invention, the polyolefin wax particles (W) are preferably blended in the ink in the form of an aqueous dispersion. A suitable example of a method for producing an aqueous dispersion of polyolefin wax particles (W) is a method in which a polymer dispersant (a), a polyolefin wax (w), and, if necessary, a neutralizing agent are atomized by applying mechanical stress using a dispersing device in the presence of an aqueous medium.
The average particle size of the polyolefin wax particles (W) in the aqueous dispersion is preferably 3,000 nm or less, more preferably 2,000 nm or less, even more preferably 1,000 nm or less, and even more preferably 700 nm or less, from the viewpoint of improving the dispersion stability of the polyolefin wax particles (W) and improving the ejection stability, and is preferably 200 nm or more, more preferably 250 nm or more, and even more preferably 300 nm or more, from the viewpoint of improving the scratch resistance. The average particle size of the polyolefin wax particles (W) in the aqueous dispersion is measured by the method described in the Examples.
The polyolefin wax particles (W) contained in the aqueous ink of the present invention are preferably those that are resistant to swelling, shrinkage, and aggregation of the particles. In this case, the average particle size of the polyolefin wax particles (W) in the aqueous ink of the present invention is considered to be the same as the average particle size of the polyolefin wax particles (W) in the aqueous dispersion.
水分散体中のポリオレフィンワックス粒子(W)の酸価は、好ましくは1mgKOH/g以上、より好ましくは2mgKOH/g以上、更に好ましくは5mgKOH/g以上であり、そして、好ましくは100mgKOH/g以下、より好ましくは90mgKOH/g以下、更に好ましくは70mgKOH/g以下、より更に好ましくは50mgKOH/g以下、より更に好ましくは30mgKOH/g以下、より更に好ましくは20mgKOH/g以下、より更に好ましくは15mgKOH/g以下である。水分散体中のポリオレフィンワックス粒子(W)の酸価は、実施例に記載の方法により測定される。
なお、本発明の水系インク中に含まれるポリオレフィンワックス粒子(W)は、該粒子の膨潤や収縮、該粒子間の凝集が生じ難いものが好ましい。この場合、本発明の水系インク中のポリオレフィンワックス粒子(W)の酸価は、水分散体中のポリオレフィンワックス粒子(W)の酸価と同じであると考えられる。
The acid value of the polyolefin wax particles (W) in the aqueous dispersion is preferably 1 mgKOH/g or more, more preferably 2 mgKOH/g or more, even more preferably 5 mgKOH/g or more, and is preferably 100 mgKOH/g or less, more preferably 90 mgKOH/g or less, even more preferably 70 mgKOH/g or less, still more preferably 50 mgKOH/g or less, still more preferably 30 mgKOH/g or less, still more preferably 20 mgKOH/g or less, and still more preferably 15 mgKOH/g or less. The acid value of the polyolefin wax particles (W) in the aqueous dispersion is measured by the method described in the Examples.
The polyolefin wax particles (W) contained in the aqueous ink of the present invention are preferably those that are resistant to swelling, shrinkage, and aggregation of the particles. In this case, the acid value of the polyolefin wax particles (W) in the aqueous ink of the present invention is considered to be the same as the acid value of the polyolefin wax particles (W) in the aqueous dispersion.
すなわち、本発明の水系インク中のポリオレフィンワックス粒子(W)の平均粒子径は、吐出安定性を向上させる観点から、3,000nm以下であり、好ましくは2,000nm以下、より好ましくは1,000nm以下、更に好ましくは700nm以下であり、そして、耐擦過性を向上させる観点から、200nm以上であり、好ましくは250nm以上、より好ましくは300nm以上である。本発明の水系インク中のポリオレフィンワックス粒子(W)の平均粒子径は、実施例に記載の方法と同様の方法により測定される。 That is, from the viewpoint of improving ejection stability, the average particle diameter of the polyolefin wax particles (W) in the aqueous ink of the present invention is 3,000 nm or less, preferably 2,000 nm or less, more preferably 1,000 nm or less, and even more preferably 700 nm or less, and from the viewpoint of improving abrasion resistance, it is 200 nm or more, preferably 250 nm or more, and more preferably 300 nm or more. The average particle diameter of the polyolefin wax particles (W) in the aqueous ink of the present invention is measured by a method similar to that described in the Examples.
本発明の水系インク中のポリオレフィンワックス粒子(W)の粒度分布((D90-D10)/D50)は、耐擦過性を向上させる観点から、好ましくは0.5以上、より好ましくは0.7以上、更に好ましくは0.9以上、より更に好ましくは1.0以上であり、そして、前記と同様の観点から、好ましくは1.5以下、より好ましくは1.4以下、更に好ましくは1.3以下である。本発明の水系インク中のポリオレフィンワックス粒子(W)の粒度分布((D90-D10)/D50)は、実施例に記載の方法と同様の方法により測定される。 The particle size distribution (( D90 - D10 )/ D50 ) of the polyolefin wax particles (W) in the water-based ink of the present invention is preferably 0.5 or more, more preferably 0.7 or more, even more preferably 0.9 or more, and still more preferably 1.0 or more, from the viewpoint of improving abrasion resistance, and is preferably 1.5 or less, more preferably 1.4 or less, and even more preferably 1.3 or less, from the same viewpoint as above. The particle size distribution (( D90 - D10 )/ D50 ) of the polyolefin wax particles (W) in the water-based ink of the present invention is measured by the same method as that described in the examples.
本発明の水系インク中のポリオレフィンワックス粒子(W)の酸価は、1mgKOH/g以上であり、好ましくは2mgKOH/g以上、より好ましくは5mgKOH/g以上であり、そして、100mgKOH/g以下であり、好ましくは90mgKOH/g以下、より好ましくは70mgKOH/g以下、更に好ましくは50mgKOH/g以下、より更に好ましくは30mgKOH/g以下、より更に好ましくは20mgKOH/g以下、より更に好ましくは15mgKOH/g以下である。本発明の水系インク中のポリオレフィンワックス粒子(W)の酸価は、実施例に記載の方法と同様の方法により測定される。 The acid value of the polyolefin wax particles (W) in the aqueous ink of the present invention is 1 mgKOH/g or more, preferably 2 mgKOH/g or more, more preferably 5 mgKOH/g or more, and 100 mgKOH/g or less, preferably 90 mgKOH/g or less, more preferably 70 mgKOH/g or less, even more preferably 50 mgKOH/g or less, still more preferably 30 mgKOH/g or less, even more preferably 20 mgKOH/g or less, and even more preferably 15 mgKOH/g or less. The acid value of the polyolefin wax particles (W) in the aqueous ink of the present invention is measured by a method similar to that described in the Examples.
<水>
本発明の水系インクは、水を含有する。
本発明の水系インクに用いる水としては、意図しない物質の混入を防ぐ観点から、純水又はイオン交換水が好ましい。
<Water>
The water-based ink of the present invention contains water.
The water used in the water-based ink of the present invention is preferably pure water or ion-exchanged water from the viewpoint of preventing the inclusion of unintended substances.
本発明の水系インクは、上記成分の他に、必要に応じて通常用いられる、定着助剤、水溶性有機溶剤、界面活性剤、保湿剤、湿潤剤、浸透剤、消泡剤、防腐剤、防黴剤、防錆剤等の各種添加剤を更に含有してもよい。 In addition to the above components, the water-based ink of the present invention may further contain various commonly used additives, such as fixing aids, water-soluble organic solvents, surfactants, humectants, wetting agents, penetrating agents, antifoaming agents, preservatives, antifungal agents, and anticorrosive agents, as needed.
(定着助剤)
本発明の水系インクは、耐擦過性を向上させる観点から、定着助剤として顔料を含有しないポリマー粒子を更に含有することが好ましい。本発明において、顔料を含有しないポリマー粒子には、前述のポリオレフィンワックス粒子(W)は含まれない。
顔料を含有しないポリマー粒子を構成するポリマーとしては、ポリウレタン;ポリエステル;(メタ)アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、スチレン/(メタ)アクリル系樹脂、ブタジエン系樹脂、スチレン/ブタジエン系樹脂、塩化ビニル系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、アクリルシリコーン系樹脂等のビニル系ポリマーが挙げられる。これらの中でも、耐擦過性を向上させる観点から、ビニル系ポリマーが好ましい。
顔料を含有しないポリマー粒子は、インクの生産性を向上させる観点から、水系媒体中に分散してなる水分散体としてインクに配合することが好ましい。
(Fixing aid)
From the viewpoint of improving abrasion resistance, the water-based ink of the present invention preferably further contains non-pigmented polymer particles as a fixing aid. In the present invention, the non-pigmented polymer particles do not include the polyolefin wax particles (W).
Examples of polymers constituting the pigment-free polymer particles include polyurethanes, polyesters, and vinyl polymers such as (meth)acrylic resins, styrene resins, styrene/(meth)acrylic resins, butadiene resins, styrene/butadiene resins, vinyl chloride resins, vinyl acetate resins, and acrylic silicone resins. Among these, vinyl polymers are preferred from the viewpoint of improving abrasion resistance.
From the viewpoint of improving productivity of the ink, the pigment-free polymer particles are preferably blended into the ink as an aqueous dispersion in which they are dispersed in an aqueous medium.
顔料を含有しないポリマー粒子を構成するポリマーがビニル系ポリマーである場合、顔料を含有しないポリマー粒子を構成するポリマーは、好ましくはイオン性モノマー由来の構成単位と、疎水性モノマー由来の構成単位とを含むビニル系ポリマーである。
イオン性モノマーの具体例としては、前述のアニオン性基を有するアニオン性モノマー(a-1)と同様のものが好ましく挙げられる。それらの中でも、好ましくはアクリル酸及びメタクリル酸からなる群から選ばれる1種以上である。
疎水性モノマーとしては、前述の疎水性モノマー(a-2)と同様のものが好ましく挙げられる。中でも、前述の芳香族基含有モノマー及び脂肪族アルコール由来の炭化水素基を有する(メタ)アクリレートからなる群から選ばれる1種以上が好ましく挙げられる。
ビニル系ポリマーは、例えば、イオン性モノマー、及び疎水性モノマー、必要に応じてノニオン性モノマーを含む原料モノマーを乳化重合法、懸濁重合法の公知の方法により付加重合して得ることができる。これらの中でも、乳化重合法により重合して顔料を含有しないポリマー粒子の水分散体として水系インクに配合することが好ましい。また、顔料を含有しないポリマー粒子の水分散体は、市販品を用いることもできる。
ビニル系ポリマーの各モノマーは、それぞれ1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
When the polymer constituting the pigment-free polymer particles is a vinyl polymer, the polymer constituting the pigment-free polymer particles is preferably a vinyl polymer containing a constituent unit derived from an ionic monomer and a constituent unit derived from a hydrophobic monomer.
Specific examples of the ionic monomer include the same anionic monomers as the anionic monomer (a-1) having an anionic group described above. Among them, one or more monomers selected from the group consisting of acrylic acid and methacrylic acid are preferred.
Preferred examples of the hydrophobic monomer include the same as the hydrophobic monomer (a-2) described above, and among these, preferred examples include one or more selected from the group consisting of the aromatic group-containing monomers and (meth)acrylates having a hydrocarbon group derived from an aliphatic alcohol.
The vinyl polymer can be obtained by addition polymerization of raw material monomers including, for example, an ionic monomer, a hydrophobic monomer, and optionally a nonionic monomer, using a known method such as emulsion polymerization or suspension polymerization. Among these, it is preferable to polymerize by emulsion polymerization and then blend the resulting pigment-free polymer particles into the water-based ink as an aqueous dispersion. Alternatively, commercially available pigment-free polymer particle dispersions can also be used.
Each of the monomers for the vinyl polymer may be used alone or in combination of two or more.
顔料を含有しないポリマー粒子を構成するポリマーの酸価は、分散安定性の観点から、好ましくは0mgKOH/g以上、より好ましくは0mgKOH/g超であり、そして、耐擦過性を向上させる観点から、好ましくは30mgKOH/g以下、より好ましくは20mgKOH/g以下、更に好ましくは10mgKOH/g以下、より更に好ましくは5mgKOH/g以下である。顔料を含有しないポリマー粒子を構成するポリマーの酸価は、実施例に記載の方法で測定することができる。また、構成するモノマーの質量比から算出してもよく、市販品を用いる際は公表されている数値を参照してもよい。 From the viewpoint of dispersion stability, the acid value of the polymer that constitutes the pigment-free polymer particles is preferably 0 mgKOH/g or more, more preferably greater than 0 mgKOH/g. From the viewpoint of improving abrasion resistance, the acid value is preferably 30 mgKOH/g or less, more preferably 20 mgKOH/g or less, even more preferably 10 mgKOH/g or less, and even more preferably 5 mgKOH/g or less. The acid value of the polymer that constitutes the pigment-free polymer particles can be measured by the method described in the Examples. It may also be calculated from the mass ratio of the constituent monomers, or when using commercially available products, published values may be referenced.
顔料を含有しないポリマー粒子を構成するポリマーの重量平均分子量は、吐出安定性及び耐擦過性を向上させる観点から、好ましくは10,000以上、より好ましくは15,000以上であり、そして、前記と同様の観点から、好ましくは100,000以下、より好ましくは50,000以下である。顔料を含有しないポリマー粒子を構成するポリマーの重量平均分子量は、実施例に記載の方法により測定することができる。 The weight-average molecular weight of the polymer that makes up the pigment-free polymer particles is preferably 10,000 or more, more preferably 15,000 or more, from the viewpoint of improving ejection stability and abrasion resistance, and is preferably 100,000 or less, more preferably 50,000 or less, from the same viewpoint as above. The weight-average molecular weight of the polymer that makes up the pigment-free polymer particles can be measured by the method described in the Examples.
顔料を含有しないポリマー粒子を構成するポリマーの酸価のガラス転移温度(Tg)は、インク塗膜の強度を向上させて、耐擦過性を向上させる観点から、好ましくは-5℃以上、より好ましくは0℃以上、更に好ましくは5℃以上、より更に好ましくは10℃以上であり、そして、インク塗膜を良好に形成し、耐擦過性を向上させる観点から、好ましくは30℃以下、より好ましくは25℃以下、更に好ましくは20℃以下である。
顔料を含有しないポリマー粒子を構成するポリマーのガラス転移温度は、実施例に記載の方法により算出される。
The glass transition temperature (Tg) of the acid value of the polymer constituting the pigment-free polymer particles is preferably −5° C. or higher, more preferably 0° C. or higher, even more preferably 5° C. or higher, and still more preferably 10° C. or higher, from the viewpoints of improving the strength of the ink coating film and improving the abrasion resistance, and is preferably 30° C. or lower, more preferably 25° C. or lower, and even more preferably 20° C. or lower, from the viewpoints of forming a good ink coating film and improving the abrasion resistance.
The glass transition temperature of the polymer constituting the pigment-free polymer particles is calculated by the method described in the Examples.
水分散体中の顔料を含有しないポリマー粒子の平均粒子径は、顔料を含有しないポリマー粒子の分散安定性を向上させて、吐出安定性を向上させる観点から、好ましくは50nm以上、より好ましくは70nm以上、更に好ましくは100nm以上であり、そして、インク塗膜を良好に形成し、耐擦過性を向上させる観点から、好ましくは200nm以下、より好ましくは170nm以下、更に好ましくは150nm以下である。水分散体中の顔料を含有しないポリマー粒子の平均粒子径は、実施例に記載の方法により測定することができる。
本発明の水系インク中に含まれる顔料を含有しないポリマー粒子は、該粒子の膨潤や収縮、該粒子間の凝集が生じ難く、本発明の水系インク中の顔料を含有しないポリマー粒子の平均粒子径は、水分散体中の顔料を含有しないポリマー粒子の平均粒子径と同じであると考えられる。当該観点から、本発明の水系インク中の顔料を含有しないポリマー粒子の平均粒子径の好ましい態様は、水分散体中の顔料を含有しないポリマー粒子の平均粒子径の好ましい態様と同じである。本発明の水系インク中の顔料を含有しないポリマー粒子の平均粒子径も、実施例に記載の方法と同様の方法により測定される。
The average particle size of the pigment-free polymer particles in the aqueous dispersion is preferably 50 nm or more, more preferably 70 nm or more, and even more preferably 100 nm or more, from the viewpoint of improving the dispersion stability of the pigment-free polymer particles and improving the ejection stability, and is preferably 200 nm or less, more preferably 170 nm or less, and even more preferably 150 nm or less, from the viewpoint of forming a good ink coating film and improving abrasion resistance. The average particle size of the pigment-free polymer particles in the aqueous dispersion can be measured by the method described in the Examples.
The pigment-free polymer particles contained in the water-based ink of the present invention are less likely to swell or shrink, or to aggregate with one another, and the average particle size of the pigment-free polymer particles in the water-based ink of the present invention is considered to be the same as the average particle size of the pigment-free polymer particles in the water-based ink of the present invention. From this perspective, preferred embodiments of the average particle size of the pigment-free polymer particles in the water-based ink of the present invention are the same as the preferred embodiments of the average particle size of the pigment-free polymer particles in the water-based ink of the present invention. The average particle size of the pigment-free polymer particles in the water-based ink of the present invention is also measured by a method similar to that described in the Examples.
(水溶性有機溶剤)
本発明の水系インクは、吐出安定性及び耐擦過性を向上させる観点から、水溶性有機溶剤を更に含有することが好ましい。水溶性有機溶剤は、1種を単独で又は2種以上を併用して用いることができる。
本発明において「水溶性有機溶剤」とは、有機溶剤を25℃の水100mLに溶解させたときに、その溶解量が10mL以上である有機溶剤をいう。
水溶性有機溶剤の大気圧下での沸点は、好ましくは150℃以上、より好ましくは160℃以上、更に好ましくは170℃以上であり、そして、好ましくは350℃以下、より好ましくは300℃以下、更に好ましくは250℃以下である。
水溶性有機溶剤として2種以上の水溶性有機溶剤を併用する場合には、水溶性有機溶剤の沸点は、各水溶性有機溶剤の含有量(質量%)で重み付けした加重平均値である。
(Water-soluble organic solvent)
The water-based ink of the present invention preferably further contains a water-soluble organic solvent from the viewpoint of improving ejection stability and abrasion resistance. The water-soluble organic solvent may be used alone or in combination of two or more.
In the present invention, the term "water-soluble organic solvent" refers to an organic solvent that dissolves in 100 mL of water at 25°C in an amount of 10 mL or more.
The boiling point of the water-soluble organic solvent under atmospheric pressure is preferably 150°C or higher, more preferably 160°C or higher, even more preferably 170°C or higher, and is preferably 350°C or lower, more preferably 300°C or lower, even more preferably 250°C or lower.
When two or more water-soluble organic solvents are used in combination, the boiling point of the water-soluble organic solvents is a weighted average value weighted by the content (mass %) of each water-soluble organic solvent.
水溶性有機溶剤としては、例えば、多価アルコール、多価アルコールアルキルエーテル、含窒素複素環化合物、アミド、アミン、含硫黄化合物が挙げられる。これらの中でも、吐出性安定性及び耐擦過性を向上させる観点から、好ましくは多価アルコール及び多価アルコールアルキルエーテルからなる群から選ばれる1種以上である。
多価アルコールは多価アルコールの概念に含まれる複数を混合して用いることができる。また、多価アルコールと同様に多価アルコールアルキルエーテルの概念に含まれる複数を混合して用いることもできる。
Examples of the water-soluble organic solvent include polyhydric alcohols, polyhydric alcohol alkyl ethers, nitrogen-containing heterocyclic compounds, amides, amines, and sulfur-containing compounds. Among these, from the viewpoint of improving ejection stability and abrasion resistance, one or more solvents selected from the group consisting of polyhydric alcohols and polyhydric alcohol alkyl ethers are preferred.
The polyhydric alcohol may be a mixture of two or more compounds included in the concept of polyhydric alcohol. Similarly to the polyhydric alcohol, a mixture of two or more compounds included in the concept of polyhydric alcohol alkyl ether may be used.
多価アルコールとしては、例えば、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、ポリプロピレングリコール、1,3-プロパンジオール、2-メチル-1,3-プロパンジオール、1,2-ブタンジオール、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、3-メチル-1,3-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、2-メチル-2,4-ペンタンジオール、1,2,6-ヘキサントリオール、1,2,4-ブタントリオール、1,2,3-ブタントリオール、ペトリオールが挙げられる。 Examples of polyhydric alcohols include ethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol, polypropylene glycol, 1,3-propanediol, 2-methyl-1,3-propanediol, 1,2-butanediol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, 3-methyl-1,3-butanediol, 1,5-pentanediol, 2-methyl-2,4-pentanediol, 1,2,6-hexanetriol, 1,2,4-butanetriol, 1,2,3-butanetriol, and petriol.
多価アルコールアルキルエーテルとしては、例えば、アルキレングリコールモノアルキルエーテル、ジアルキレングリコールモノアルキルエーテル、トリアルキレングリコールモノアルキルエーテルが挙げられる。具体的には、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノイソブチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、トリエチレングリコールモノイソブチルエーテル、テトラエチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、トリプロピレングリコールモノブチルエーテルが挙げられる。 Examples of polyhydric alcohol alkyl ethers include alkylene glycol monoalkyl ethers, dialkylene glycol monoalkyl ethers, and trialkylene glycol monoalkyl ethers. Specific examples include ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol monoisobutyl ether, triethylene glycol monomethyl ether, triethylene glycol monobutyl ether, triethylene glycol monoisobutyl ether, tetraethylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether, dipropylene glycol monobutyl ether, tripropylene glycol monomethyl ether, and tripropylene glycol monobutyl ether.
(界面活性剤)
本発明の水系インクは、吐出安定性及び耐擦過性を向上させる観点から、界面活性剤を更に含有することが好ましい。
界面活性剤としては、例えば、ノニオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、両性界面活性剤が挙げられ、ノニオン性界面活性剤が好ましい。
界面活性剤は、1種を単独で又は2種以上を併用して用いることができる。
ノニオン性界面活性剤としては、例えば、アセチレン系界面活性剤、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル型界面活性剤、多価アルコール型界面活性剤、脂肪酸アルカノールアミド、シリコーン系界面活性剤、フッ素系界面活性剤が挙げられる。
これらの中でも、界面活性剤は、好ましくはアセチレン系界面活性剤及びシリコーン系界面活性剤からなる群から選ばれる1種以上である。
(Surfactant)
The water-based ink of the present invention preferably further contains a surfactant from the viewpoint of improving ejection stability and abrasion resistance.
Examples of surfactants include nonionic surfactants, anionic surfactants, and amphoteric surfactants, with nonionic surfactants being preferred.
The surfactants can be used alone or in combination of two or more.
Examples of nonionic surfactants include acetylene-based surfactants, polyoxyalkylene alkyl ether-based surfactants, polyhydric alcohol-based surfactants, fatty acid alkanolamides, silicone-based surfactants, and fluorine-based surfactants.
Among these, the surfactant is preferably at least one selected from the group consisting of acetylene-based surfactants and silicone-based surfactants.
アセチレン系界面活性剤としては、2,4,7,9-テトラメチル-5-デシン-4,7-ジオール、2,5,8,11-テトラメチル-6-ドデシン-5,8-ジオール、3,6-ジメチル-4-オクチン-3,6-ジオール、3,5-ジメチル-1-ヘキシン-3-オール、2,4-ジメチル-5-ヘキシン-3-オール、及びこれらのエチレンオキシド(以下、「EO」とも表記する)付加物が好ましく挙げられる。これらの中でも、より好ましくは2,4,7,9-テトラメチル-5-デシン-4,7-ジオール、及び2,4,7,9-テトラメチル-5-デシン-4,7-ジオールのEO付加物からなる群から選ばれる1種以上であり、更に好ましくは2,4,7,9-テトラメチル-5-デシン-4,7-ジオールのEO付加物である。 Preferred acetylene surfactants include 2,4,7,9-tetramethyl-5-decyne-4,7-diol, 2,5,8,11-tetramethyl-6-dodecyne-5,8-diol, 3,6-dimethyl-4-octyne-3,6-diol, 3,5-dimethyl-1-hexyn-3-ol, 2,4-dimethyl-5-hexyn-3-ol, and ethylene oxide (hereinafter also referred to as "EO") adducts thereof. Among these, more preferred are one or more surfactants selected from the group consisting of 2,4,7,9-tetramethyl-5-decyne-4,7-diol and EO adducts of 2,4,7,9-tetramethyl-5-decyne-4,7-diol, and even more preferred are EO adducts of 2,4,7,9-tetramethyl-5-decyne-4,7-diol.
シリコーン系界面活性剤としては、ポリエーテル変性シリコーン系界面活性剤が好ましく挙げられる。ポリエーテル変性シリコーン系界面活性剤のポリエーテル基としては、例えば、ポリエチレンオキシ基、ポリプロピレンオキシ基、エチレンオキシ基とプロピレンオキシ基(トリメチレンオキシ基又はプロパン-1,2-ジイルオキシ基)がブロック状又はランダムに付加したポリアルキレンオキシ基が好適であり、シリコーン主鎖にポリエーテル基がグラフトした化合物、シリコーン主鎖の両末端にポリエーテル基がブロック状に結合した化合物を用いることができる。 Preferred examples of silicone surfactants include polyether-modified silicone surfactants. Examples of the polyether group in polyether-modified silicone surfactants include polyethyleneoxy groups, polypropyleneoxy groups, and polyalkyleneoxy groups in which ethyleneoxy groups and propyleneoxy groups (trimethyleneoxy groups or propane-1,2-diyloxy groups) are attached in a block or random manner. Compounds in which polyether groups are grafted onto a silicone main chain and compounds in which polyether groups are attached in a block manner to both ends of a silicone main chain can also be used.
アセチレン系界面活性剤の市販品としては、例えば、「サーフィノール」シリーズが挙げられる。シリコーン系界面活性剤の市販品としては、例えば、信越化学工業株式会社製の「KF」シリーズ、日信化学工業株式会社製の「シルフェイスSAG」シリーズ、ビックケミー・ジャパン株式会社製の「BYK」シリーズが挙げられる。 Commercially available acetylene surfactants include the "Surfynol" series. Commercially available silicone surfactants include the "KF" series manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., the "Silface SAG" series manufactured by Nissin Chemical Industry Co., Ltd., and the "BYK" series manufactured by BYK Japan KK.
(水系インク中の各成分の含有量)
本発明の水系インク中の顔料の含有量は、印刷濃度の観点から、好ましくは1質量%以上、より好ましくは2質量%以上、更に好ましくは3質量%以上であり、そして、吐出安定性及び耐擦過性を向上させる観点から、好ましくは15質量%以下、より好ましくは10質量%以下、更に好ましくは8質量%以下である。
本発明の水系インク中の顔料含有ポリマー粒子の含有量は、印刷濃度の観点から、好ましくは2質量%以上、より好ましくは3質量%以上、更に好ましくは4質量%以上、より更に好ましくは5質量%以上であり、そして、吐出安定性及び耐擦過性を向上させる観点から、好ましくは16質量%以下、より好ましくは11質量%以下、更に好ましくは9質量%以下である。
本発明の水系インク中の顔料及びポリマー分散剤(b)の合計含有量に対する顔料の含有量の質量比[顔料/(顔料+ポリマー分散剤(b))]は、印刷濃度の観点から、好ましくは0.4以上、より好ましくは0.5以上、更に好ましくは0.6以上であり、そして、吐出安定性及び耐擦過性を向上させる観点から、好ましくは0.9以下、より好ましくは0.8以下、更に好ましくは0.7以下である。
(Content of each component in water-based ink)
The content of the pigment in the water-based ink of the present invention is preferably 1% by mass or more, more preferably 2% by mass or more, and even more preferably 3% by mass or more, from the viewpoint of print density, and is preferably 15% by mass or less, more preferably 10% by mass or less, and even more preferably 8% by mass or less, from the viewpoint of improving ejection stability and abrasion resistance.
The content of the pigment-containing polymer particles in the water-based ink of the present invention is preferably 2% by mass or more, more preferably 3% by mass or more, even more preferably 4% by mass or more, and still more preferably 5% by mass or more, from the viewpoint of print density, and is preferably 16% by mass or less, more preferably 11% by mass or less, and even more preferably 9% by mass or less, from the viewpoint of improving ejection stability and abrasion resistance.
The mass ratio of the content of the pigment to the total content of the pigment and polymer dispersant (b) in the water-based ink of the present invention [pigment/(pigment+polymer dispersant (b))] is preferably 0.4 or more, more preferably 0.5 or more, and even more preferably 0.6 or more, from the viewpoint of print density, and is preferably 0.9 or less, more preferably 0.8 or less, and even more preferably 0.7 or less, from the viewpoint of improving ejection stability and abrasion resistance.
本発明の水系インク中のポリオレフィンワックス粒子(W)の含有量は、耐擦過性を向上させる観点から、好ましくは0.1質量%以上、より好ましくは0.3質量%以上、更に好ましくは0.7質量%以上であり、そして、吐出安定性を向上させる観点から、好ましくは7質量%以下、より好ましくは3質量%以下、更に好ましくは2質量%以下、より更に好ましくは1質量%以下である。
本発明において、ポリオレフィンワックス粒子(W)に含まれるポリオレフィンワックス(w)100質量部に対するポリマー分散剤(a)の含有量は、吐出安定性を向上させる観点から、好ましくは0.5質量部以上、より好ましくは1質量部以上、更に好ましくは3質量部以上であり、そして、吐出安定性及び耐擦過性を向上させる観点から、好ましくは60質量部以下、より好ましくは40質量部以下、更に好ましくは20質量部以下、より更に好ましくは10質量部以下である。
The content of polyolefin wax particles (W) in the water-based ink of the present invention is preferably 0.1% by mass or more, more preferably 0.3% by mass or more, and even more preferably 0.7% by mass or more, from the viewpoint of improving abrasion resistance, and is preferably 7% by mass or less, more preferably 3% by mass or less, even more preferably 2% by mass or less, and still more preferably 1% by mass or less, from the viewpoint of improving ejection stability.
In the present invention, the content of the polymer dispersant (a) relative to 100 parts by mass of the polyolefin wax (w) contained in the polyolefin wax particles (W) is preferably 0.5 parts by mass or more, more preferably 1 part by mass or more, and even more preferably 3 parts by mass or more, from the viewpoint of improving the ejection stability, and is preferably 60 parts by mass or less, more preferably 40 parts by mass or less, even more preferably 20 parts by mass or less, and even more preferably 10 parts by mass or less, from the viewpoint of improving the ejection stability and the abrasion resistance.
本発明の水系インク中の顔料を含有しないポリマー粒子の含有量は、耐擦過性を向上させる観点から、好ましくは3質量%以上、より好ましくは5質量%以上、更に好ましくは7質量%以上であり、そして、吐出安定性を向上させる観点から、好ましくは10質量%以下、より好ましくは9質量%以下、更に好ましくは8質量%以下である。 The content of pigment-free polymer particles in the water-based ink of the present invention is preferably 3% by mass or more, more preferably 5% by mass or more, and even more preferably 7% by mass or more, from the viewpoint of improving abrasion resistance, and is preferably 10% by mass or less, more preferably 9% by mass or less, and even more preferably 8% by mass or less, from the viewpoint of improving ejection stability.
本発明の水系インク中の固形分の総量中のポリオレフィンワックス粒子(W)の含有量は、耐擦過性を向上させる観点から、好ましくは1質量%以上、より好ましくは2質量%以上、更に好ましくは3質量%以上、より更に好ましくは4質量%以上であり、そして、吐出安定性を向上させる観点から、好ましくは40質量%以下、より好ましくは30質量%以下、更に好ましくは20質量%以下、より更に好ましくは10質量%以下である。
ここで、本発明の水系インクが、顔料を含有するポリマー粒子及び顔料を含有しないポリマー粒子を含有する場合には、水系インク中の固形分の総量は、ポリオレフィンワックス粒子(W)、顔料を含有するポリマー粒子、及び顔料を含有しないポリマー粒子の合計含有量であることが好ましい。
The content of polyolefin wax particles (W) in the total amount of solids in the water-based ink of the present invention is, from the viewpoint of improving abrasion resistance, preferably 1% by mass or more, more preferably 2% by mass or more, even more preferably 3% by mass or more, and still more preferably 4% by mass or more, and from the viewpoint of improving ejection stability, preferably 40% by mass or less, more preferably 30% by mass or less, even more preferably 20% by mass or less, and still more preferably 10% by mass or less.
Here, when the water-based ink of the present invention contains polymer particles containing a pigment and polymer particles containing no pigment, the total amount of solids in the water-based ink is preferably the combined content of the polyolefin wax particles (W), the polymer particles containing a pigment, and the polymer particles containing no pigment.
本発明の水系インクが、顔料を含有しないポリマー粒子を含有する場合、該水系インク中のポリオレフィンワックス粒子(W)及び顔料を含有しないポリマー粒子の合計含有量に対するポリオレフィンワックス粒子(W)の含有量の質量比[ポリオレフィンワックス粒子(W)/(ポリオレフィンワックス粒子(W)+顔料を含有しないポリマー粒子)]は、吐出安定性及び耐擦過性を向上させる観点から、好ましくは0.01以上、より好ましくは0.03以上、更に好ましくは0.07以上であり、そして、吐出安定性を向上させる観点から、好ましくは0.5以下、より好ましくは0.4以下、更に好ましくは0.3以下、より更に好ましくは0.2以下である。 When the water-based ink of the present invention contains pigment-free polymer particles, the mass ratio of the content of polyolefin wax particles (W) to the total content of polyolefin wax particles (W) and pigment-free polymer particles in the water-based ink [polyolefin wax particles (W)/(polyolefin wax particles (W) + pigment-free polymer particles)] is preferably 0.01 or more, more preferably 0.03 or more, and even more preferably 0.07 or more, from the viewpoint of improving jetting stability and abrasion resistance, and is preferably 0.5 or less, more preferably 0.4 or less, even more preferably 0.3 or less, and even more preferably 0.2 or less, from the viewpoint of improving jetting stability.
本発明の水系インク中の水溶性有機溶剤の含有量は、吐出安定性を向上させる観点から、好ましくは5質量%以上、より好ましくは7質量%以上、更に好ましくは10質量%以上であり、そして、耐擦過性を向上させる観点から、好ましくは40質量%以下、より好ましくは30質量%以下、更に好ましくは20質量%以下である。 The content of the water-soluble organic solvent in the water-based ink of the present invention is preferably 5% by mass or more, more preferably 7% by mass or more, and even more preferably 10% by mass or more, from the viewpoint of improving ejection stability, and is preferably 40% by mass or less, more preferably 30% by mass or less, and even more preferably 20% by mass or less, from the viewpoint of improving abrasion resistance.
本発明の水系インク中の界面活性剤の含有量は、吐出安定性及び耐擦過性を向上させる観点から、好ましくは0.1質量%以上、より好ましくは0.2質量%以上、更に好ましくは0.5質量%以上、より更に好ましくは0.8質量%以上、より更に好ましくは1質量%以上であり、そして、前記と同様の観点から、好ましくは5質量%以下、より好ましくは3質量%以下、更に好ましくは2質量%以下である。 From the viewpoint of improving ejection stability and abrasion resistance, the content of surfactant in the water-based ink of the present invention is preferably 0.1% by mass or more, more preferably 0.2% by mass or more, even more preferably 0.5% by mass or more, even more preferably 0.8% by mass or more, and even more preferably 1% by mass or more; and from the same viewpoint as above, it is preferably 5% by mass or less, more preferably 3% by mass or less, and even more preferably 2% by mass or less.
本発明の水系インク中の水の含有量は、吐出安定性及び耐擦過性を向上させる観点から、好ましくは40質量%以上、より好ましくは50質量%以上、更に好ましくは60質量%以上であり、そして、前記と同様の観点から、好ましくは85質量%以下、より好ましくは80質量%以下、更に好ましくは75質量%以下である。 From the viewpoint of improving ejection stability and abrasion resistance, the water content in the water-based ink of the present invention is preferably 40% by mass or more, more preferably 50% by mass or more, and even more preferably 60% by mass or more, and from the same viewpoint as above, it is preferably 85% by mass or less, more preferably 80% by mass or less, and even more preferably 75% by mass or less.
[インクジェット記録方法]
本発明の水系インクは、吐出安定性の観点から、インクジェット記録用水系インクとして用いる。
本発明の水系インクを用いるインクジェット記録方法(以下、「本発明のインクジェット記録方法」ともいう)は、前述の水系インクを用いて、印刷媒体に記録する方法である。本発明のインクジェット記録方法において、水系インクを吐出する方式としては、吐出性の観点から、ピエゾ式が好ましい。
本発明のインクジェット記録方法で用いられる印刷媒体としては、高吸液性の普通紙、低吸液性のコート紙及び樹脂フィルムが挙げられる。これらの中でも、耐擦過性の観点から、低吸液性印刷媒体が好ましい。
コート紙としては、例えば、汎用光沢紙、多色フォームグロス紙が挙げられる。
樹脂フィルムとしては、合成樹脂を用いたフィルムが挙げられる。かかる合成樹脂としては、例えば、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂等のポリオレフィン樹脂;ポリエチレンテレフタレート樹脂等のポリエステル樹脂;ポリ塩化ビニル樹脂が挙げられる。樹脂フィルムは、二軸延伸フィルム、一軸延伸フィルム、無延伸フィルムであってもよく、また、コロナ放電処理されたフィルムであってもよい。
これらの中でも、印刷媒体は、耐擦過性の観点から、合成樹脂を用いた低吸液性印刷媒体が好ましく、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、及びポリエチレンテレフタレート樹脂からなる群から選ばれる1種以上の合成樹脂を用いた低吸液性印刷媒体がより好ましい。
[Inkjet recording method]
From the viewpoint of ejection stability, the water-based ink of the present invention is used as a water-based ink for ink-jet printing.
The inkjet recording method using the water-based ink of the present invention (hereinafter also referred to as the "inkjet recording method of the present invention") is a method of recording on a print medium using the water-based ink described above. In the inkjet recording method of the present invention, a piezo system is preferred as a system for ejecting the water-based ink from the viewpoint of ejection performance.
The printing medium used in the inkjet recording method of the present invention includes highly liquid-absorbent plain paper, low liquid-absorbent coated paper, and resin film. Among these, low liquid-absorbent printing media are preferred from the viewpoint of abrasion resistance.
Examples of coated paper include general-purpose glossy paper and multicolor form glossy paper.
Examples of the resin film include films made of synthetic resins. Examples of such synthetic resins include polyolefin resins such as polyethylene resins and polypropylene resins; polyester resins such as polyethylene terephthalate resins; and polyvinyl chloride resins. The resin film may be a biaxially stretched film, a uniaxially stretched film, or a non-stretched film, or may be a corona discharge-treated film.
Among these, from the viewpoint of abrasion resistance, low-liquid-absorbency printing media using synthetic resins are preferred, and low-liquid-absorbency printing media using one or more synthetic resins selected from the group consisting of polyethylene resin, polypropylene resin, and polyethylene terephthalate resin are more preferred.
以下の製造例、実施例及び比較例において、「部」及び「%」は特記しない限り「質量部」及び「質量%」である。なお、各物性等の測定方法又は算出方法は以下のとおりである。 In the following production examples, examples, and comparative examples, "parts" and "%" are "parts by mass" and "% by mass" unless otherwise specified. The measurement and calculation methods for each physical property are as follows:
(1)ポリマーの重量平均分子量の測定
ゲル浸透クロマトグラフィー法により求めた。測定条件を下記に示す。
GPC装置:東ソー株式会社製「HLC-8320GPC」
カラム:東ソー株式会社製「TSKgel SuperAWM-H」、「TSKgel SuperAW3000」、「TSKgel guardcolumn Super AW-H」
溶離液:N,N-ジメチルホルムアミドに、リン酸及びリチウムブロマイドをそれぞれ60mmol/Lと50mmol/Lの濃度となるように溶解した液
流速:0.5mL/min
標準物質:分子量既知の単分散ポリスチレンキット「PStQuick B(F-550、F-80、F-10、F-1、A-1000)」、「PStQuick C(F-288、F-40、F-4、A-5000、A-500)」(以上、東ソー株式会社製)
測定サンプル:ガラスバイアル中にポリマー0.1gを前記溶離液10mLと混合し、25℃で10時間、マグネチックスターラーで撹拌し、シリンジフィルター(メンブレンフィルター材質:親水性PTFE、孔径0.2μm、アドバンテック株式会社製「DISMIC-13HP」)で濾過したものを用いた。
(1) Measurement of the weight-average molecular weight of the polymer The weight-average molecular weight was determined by gel permeation chromatography under the following conditions.
GPC device: "HLC-8320GPC" manufactured by Tosoh Corporation
Columns: "TSKgel SuperAWM-H", "TSKgel SuperAW3000", and "TSKgel guard column Super AW-H" manufactured by Tosoh Corporation
Eluent: N,N-dimethylformamide dissolved with phosphoric acid and lithium bromide at concentrations of 60 mmol/L and 50 mmol/L, respectively. Flow rate: 0.5 mL/min
Standard substance: monodisperse polystyrene kits with known molecular weights "PStQuick B (F-550, F-80, F-10, F-1, A-1000)" and "PStQuick C (F-288, F-40, F-4, A-5000, A-500)" (manufactured by Tosoh Corporation)
Measurement sample: 0.1 g of polymer was mixed with 10 mL of the eluent in a glass vial, stirred with a magnetic stirrer at 25°C for 10 hours, and filtered through a syringe filter (membrane filter material: hydrophilic PTFE, pore size 0.2 µm, "DISMIC-13HP" manufactured by Advantec Co., Ltd.) and used.
(2)ポリマーの酸価及びポリオレフィンワックス粒子(W)の酸価の測定
電位差自動滴定装置(京都電子工業株式会社製、電動ビューレット、型番:APB-610)に樹脂をトルエンとアセトンを混合した滴定溶剤(トルエン:アセトン=2:1(容量比))に溶かし、電位差滴定法により0.1N水酸化カリウム/エタノール溶液で滴定し、滴定曲線上の変曲点を終点とした。水酸化カリウム溶液の終点までの滴定量から酸価(mgKOH/g)を算出した。
(2) Measurement of Acid Value of Polymer and Acid Value of Polyolefin Wax Particles (W) The resin was dissolved in a titration solvent (toluene:acetone=2:1 (volume ratio)) prepared by mixing toluene and acetone in an automatic potentiometric titrator (Kyoto Electronics Manufacturing Co., Ltd., electric burette, model number: APB-610), and titrated with a 0.1 N potassium hydroxide/ethanol solution by potentiometric titration. The inflection point on the titration curve was taken as the endpoint. The acid value (mg KOH/g) was calculated from the titration amount of the potassium hydroxide solution up to the endpoint.
(3)ポリマーのガラス転移温度(Tg)の算出
ポリマーのガラス転移温度は、下記のFox式に従い、ポリマーを構成する各モノマーの質量比と、各モノマーを単独重合体としたときの該単独重合体のガラス転移温度から算出することができる。
1/Tg=(W1/Tg1)+(W2/Tg2)+・・・+(Wm/Tgm)
W1+W2+・・・Wm=1
前記Fox式中、Tgはポリマーのガラス転移温度であり、Tg1、Tg2、・・・、Tgmは各単量体を単独重合体にしたときの該単独重合体のガラス転移温度である。温度の単位はKである。また、W1、W2、・・・、Wmはポリマーにおける各モノマーの質量比を表わす。前記Fox式における各モノマーの単独重合体のガラス転移温度としては、例えば、Polymer Handbook Third Edition (Wiley-Interscience 1989) 記載の値を用いることができる。
(3) Calculation of Glass Transition Temperature (Tg) of Polymer The glass transition temperature of a polymer can be calculated from the mass ratio of each monomer constituting the polymer and the glass transition temperature of the homopolymer when each monomer is made into a homopolymer according to the following Fox equation.
1/Tg=(W 1 /Tg 1 )+(W 2 /Tg 2 )+...+(W m /Tg m )
W 1 +W 2 +...W m =1
In the Fox equation, Tg is the glass transition temperature of the polymer, and Tg1 , Tg2 , ..., Tgm are the glass transition temperatures of the homopolymers obtained by homopolymerizing each monomer. The unit of temperature is K. Furthermore, W1 , W2 , ..., Wm represent the mass ratio of each monomer in the polymer. As the glass transition temperature of the homopolymer of each monomer in the Fox equation, for example, the values described in Polymer Handbook Third Edition (Wiley-Interscience 1989) can be used.
(4)固形分濃度の測定
30mLのポリプロピレン製容器(φ=40mm、高さ=30mm)にデシケーター中で恒量化した硫酸ナトリウム約10gを量り取り、容器と硫酸ナトリウムを合わせた質量(「質量M1」とする)を精秤した。そこへサンプル約1gを添加してよく混合した後に容器と硫酸ナトリウムとサンプルとを合わせた質量(「質量M2」とする)を精秤し、105℃で2時間維持して揮発分を除去し、更にデシケーター内で15分間放置した後に質量(「質量M3」とする)を精秤した。揮発分除去後のサンプルの質量を固形分として、固形分濃度(%)を下記の式に従って算出した。
固形分濃度(%)=[(質量M3-質量M1)/(質量M2-質量M1)]×100
(4) Measurement of Solids Concentration Approximately 10 g of sodium sulfate, brought to a constant weight in a desiccator, was weighed into a 30 mL polypropylene container (φ = 40 mm, height = 30 mm), and the combined mass of the container and sodium sulfate (referred to as "mass M1") was precisely weighed. Approximately 1 g of sample was added thereto and mixed thoroughly, after which the combined mass of the container, sodium sulfate, and sample (referred to as "mass M2") was precisely weighed, maintained at 105°C for 2 hours to remove volatiles, and then left in the desiccator for 15 minutes, after which the mass (referred to as "mass M3") was precisely weighed. The mass of the sample after devolatilization was taken as the solids content, and the solids concentration (%) was calculated according to the following formula:
Solid content concentration (%) = [(mass M3 - mass M1) / (mass M2 - mass M1)] x 100
(5)顔料水分散体中の顔料含有ポリマー粒子の平均粒子径及び水分散体中の顔料を含有しないポリマー粒子の平均粒子径の測定
レーザー粒子解析システム(大塚電子株式会社「ELSZ-1000」)を用いてキュムラント解析を行い測定した。測定濃度が約5×10-3%(固形分濃度換算)になるように水で希釈して行った。測定条件は、温度25℃、入射光と検出器との角度165°、積算回数100回であり、分散媒の屈折率として水の屈折率(1.333)を入力し、得られたキュムラント平均粒子径を顔料水分散体中の顔料含有ポリマー粒子の平均粒子径又は水分散体中の顔料を含有しないポリマー粒子の平均粒子径とした。
(5) Measurement of the average particle size of pigment-containing polymer particles in a pigment aqueous dispersion and the average particle size of pigment-free polymer particles in a pigment aqueous dispersion. Measurements were performed by cumulant analysis using a laser particle analysis system (Otsuka Electronics Co., Ltd., "ELSZ-1000"). The sample was diluted with water to a measurement concentration of approximately 5 x 10-3 % (equivalent to solids concentration). The measurement conditions were a temperature of 25°C, an angle between the incident light and the detector of 165°, and 100 cumulative measurements. The refractive index of water (1.333) was input as the refractive index of the dispersion medium, and the obtained cumulant average particle size was taken as the average particle size of pigment-containing polymer particles in a pigment aqueous dispersion or the average particle size of pigment-free polymer particles in a pigment aqueous dispersion.
(6)水分散体中のポリオレフィンワックス粒子(W)の平均粒子径及び粒度分布の測定
レーザー回折/-散乱式粒度分布測定装置(株式会社堀場製作所製「LA950」)を用いて、水を分散媒として、循環速度の目盛りを「5」、超音波の強さの目盛を「3」に設定し、1分照射後測定した。このときの体積中位粒径(D50)の値を水分散体中のポリオレフィンワックス粒子(W)の平均粒子径とした。また(D90-D10)/D50をポリオレフィンワックス粒子(W)の粒度分布とした。
(6) Measurement of average particle size and particle size distribution of polyolefin wax particles (W) in aqueous dispersion Using a laser diffraction/scattering particle size distribution analyzer ("LA950" manufactured by Horiba, Ltd.), water was used as the dispersion medium, the circulation rate was set to "5" and the ultrasonic intensity was set to "3", and measurement was performed after 1 minute of irradiation. The volume median particle size ( D50 ) value at this time was taken as the average particle size of the polyolefin wax particles (W) in the aqueous dispersion. In addition, ( D90 - D10 )/ D50 was taken as the particle size distribution of the polyolefin wax particles (W).
(ポリマー分散剤(a)の水分散液の製造)
製造例1-1
アクリル酸24.2部及びシクロヘキシルメタクリレート75.8部を混合し、モノマー混合液を調製した。反応容器内に、メチルエチルケトン(以下、「MEK」と表記する)5部、重合連鎖移動剤として2-メルカプトエタノール2.5部、前記モノマー混合液の10%(10部)を入れて混合し、窒素ガス置換を十分に行った。
一方、滴下ロートに、モノマー混合液の残りの90%(90部)、前記重合連鎖移動剤2.25部、MEK75部、及びアゾ系ラジカル重合開始剤として2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)(富士フイルム和光純薬株式会社製)2部の混合液を入れ、窒素雰囲気下、反応容器内の前記モノマー混合液を撹拌しながら77℃まで昇温し、滴下ロート中の混合液を5時間かけて滴下した。滴下終了後、前記重合開始剤0.5部をMEK5部に溶解させた溶液を加え、さらに77℃で2時間反応させ、最後に固形分濃度55%となるようにMEKを加えてアクリル酸/シクロヘキシルメタクリレート共重合体(以下、「ビニル系ポリマーP1」と表記する)の溶液を得た。ビニル系ポリマーP1の酸価は180mgKOH/g、重量平均分子量は16,000であった。
上記で得られたビニル系ポリマーP1の溶液100gを仕込み、撹拌羽根で撹拌(200rpm)を行いながら、中和度が60モル%となるように5N水酸化ナトリウム水溶液を滴下した後、イオン交換水372gを10mL/minで滴下した。その後、エバポレーターにて脱溶剤及び脱水を行い、ポリマー分散剤(a)としてビニル系ポリマーP1の水分散液(平均粒子径:15nm、固形分濃度:20%)を得た。
(Preparation of aqueous dispersion of polymer dispersant (a))
Production Example 1-1
A monomer mixture was prepared by mixing 24.2 parts of acrylic acid and 75.8 parts of cyclohexyl methacrylate. Five parts of methyl ethyl ketone (hereinafter referred to as "MEK"), 2.5 parts of 2-mercaptoethanol as a polymerization chain transfer agent, and 10% (10 parts) of the monomer mixture were placed in a reaction vessel and mixed, followed by thorough nitrogen gas replacement.
Meanwhile, a dropping funnel was charged with a mixture of the remaining 90% (90 parts) of the monomer mixture, 2.25 parts of the polymerization chain transfer agent, 75 parts of MEK, and 2 parts of 2,2'-azobis(2,4-dimethylvaleronitrile) (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) as an azo-based radical polymerization initiator. Under a nitrogen atmosphere, the monomer mixture in the reaction vessel was heated to 77°C with stirring, and the mixture in the dropping funnel was added dropwise over 5 hours. After completion of the dropping, a solution in which 0.5 parts of the polymerization initiator was dissolved in 5 parts of MEK was added, and the mixture was further reacted at 77°C for 2 hours. Finally, MEK was added to give a solids concentration of 55%, yielding a solution of acrylic acid/cyclohexyl methacrylate copolymer (hereinafter referred to as "vinyl polymer P1"). The acid value of the vinyl polymer P1 was 180 mgKOH/g and the weight-average molecular weight was 16,000.
100 g of the vinyl polymer P1 solution obtained above was charged, and while stirring (200 rpm) with a stirring blade, a 5N aqueous solution of sodium hydroxide was added dropwise to a neutralization degree of 60 mol%, followed by adding 372 g of ion-exchanged water dropwise at 10 mL/min. Thereafter, the solvent and water were removed using an evaporator to obtain an aqueous dispersion of vinyl polymer P1 (average particle size: 15 nm, solid content: 20%) as polymer dispersant (a).
製造例1-2
スチレン/アクリル酸共重合体(BASF社製「JONCRYL 690」、重量平均分子量:16,500、酸価:240mgKOH/g)を100.0g、イオン交換水339.0g、及び中和度60%となるように5N水酸化ナトリウム水溶液60.9gを仕込み、90℃で5時間撹拌(200rpm)し、ポリマー分散剤(a)としてビニル系ポリマーP2の水分散液(平均粒子径:15nm、固形分濃度:20%)を得た。
Production Example 1-2
100.0 g of a styrene/acrylic acid copolymer ("JONCRYL 690" manufactured by BASF, weight average molecular weight: 16,500, acid value: 240 mgKOH/g), 339.0 g of ion-exchanged water, and 60.9 g of a 5N aqueous sodium hydroxide solution so as to give a degree of neutralization of 60% were charged, and the mixture was stirred (200 rpm) at 90°C for 5 hours to obtain an aqueous dispersion of vinyl polymer P2 (average particle size: 15 nm, solid content: 20%) as polymer dispersant (a).
(顔料を含有しないポリマー粒子の水分散体の製造)
製造例2-1
アクリル酸3g、シクロヘキシルメタクリレート110g、アクリル酸n-ブチル82g、tert-ブチルアクリルアミド2gを混合し、モノマー混合液を調製した。反応容器内に、イオン交換水220g、乳化剤として重合性界面活性剤(ポリオキシアルキレンアルケニルエーテル硫酸アンモニウム、花王株式会社製「ラテムルPD-104」)5g、重合開始剤として4%過硫酸カリウム(KPS)水溶液30g、及び前記モノマー混合液の10%(19.7部)を仕込み、撹拌羽根で撹拌(200rpm)しながら80℃まで昇温した。次いで、イオン交換水124g、前記重合性界面活性剤10g、及び前記モノマー混合液の残り(177.3部)全量を3時間かけて滴下し、その後2時間熟成した後、イオン交換水82g及び25%アンモニア水溶液2.8gを加え、乳化重合により得られた顔料を含有しないポリマー粒子の水分散体(平均粒子径:125nm、固形分濃度:30%)を得た。なお、顔料を含有しないポリマー粒子を構成するビニル系ポリマー(アクリル酸/シクロヘキシルメタクリレート/アクリル酸n-ブチル/tert-ブチルアクリルアミド共重合体)の前述のFoxの式を用いて算出されるガラス転移温度(Tg)は15℃、重量平均分子量は18,000であった。
(Preparation of aqueous dispersion of pigment-free polymer particles)
Production Example 2-1
A monomer mixture was prepared by mixing 3 g of acrylic acid, 110 g of cyclohexyl methacrylate, 82 g of n-butyl acrylate, and 2 g of tert-butylacrylamide. A reaction vessel was charged with 220 g of ion-exchanged water, 5 g of a polymerizable surfactant (polyoxyalkylene alkenyl ether ammonium sulfate, manufactured by Kao Corporation under the trade name "Latemul PD-104") as an emulsifier, 30 g of a 4% aqueous solution of potassium persulfate (KPS) as a polymerization initiator, and 10% (19.7 parts) of the monomer mixture, and the mixture was heated to 80°C while stirring (200 rpm) with a stirring blade. Next, 124 g of ion-exchanged water, 10 g of the polymerizable surfactant, and the remaining (177.3 parts) of the monomer mixture were added dropwise over 3 hours, and after aging for 2 hours, 82 g of ion-exchanged water and 2.8 g of a 25% aqueous ammonia solution were added to obtain an aqueous dispersion of pigment-free polymer particles obtained by emulsion polymerization (average particle size: 125 nm, solids concentration: 30%). The glass transition temperature (Tg) of the vinyl polymer (acrylic acid/cyclohexyl methacrylate/n-butyl acrylate/tert-butylacrylamide copolymer) constituting the pigment-free polymer particles, calculated using the Fox formula described above, was 15°C and the weight-average molecular weight was 18,000.
(顔料水分散体(シアン顔料含有ポリマー粒子の水分散体)の製造)
製造例3-1
ポリマー分散剤(b)としてスチレン/アクリル酸共重合体(BASF社製「JONCRYL 690」、重量平均分子量:16,500、酸価:240mgKOH/g)514.3部、中和度50モル%となるように5N水酸化ナトリウム水溶液262.4部、及びイオン交換水4760部の混合液を加え、撹拌羽根で撹拌(200rpm)しながら90℃で8時間加熱した後、シアン顔料(C.I.ピグメントブルー15:3、DIC株式会社社製「FASTOGEN BLUE TGR-SD」)1200部を加え、ホモディスパー(プライミクス株式会社製)を用いて15℃で1時間撹拌(6400rpm)した。得られた混合物を、マイクロフルイダイザー(Microfluidics社製、商品名)を用いて、15℃にて150MPaの圧力で10パス分散処理を行い、シアン顔料がポリマー分散剤(b)で分散されてなる、シアン顔料含有ポリマー粒子の水分散体(d1)を得た。
次いで、架橋剤としてトリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル(ナガセケムテックス株式会社製「EX―321」、エポキシ当量:140)123.4部(架橋度40モル%)を添加及び混合し、撹拌羽根で撹拌(200rpm)しながら90℃で90分間加熱した後、25℃まで冷却し、その後遠心分離し、5μmのアセチルセルロース製メンブランフィルターでろ過し、イオン交換水を加えて、シアン顔料が架橋構造を有するポリマー分散剤(b)により分散されてなる、シアン顔料含有ポリマー粒子の水分散体(D1)(固形分濃度:25%)を得た。
(Production of Pigment Water Dispersion (Water Dispersion of Cyan Pigment-Containing Polymer Particles))
Production Example 3-1
A mixture of 514.3 parts of a styrene/acrylic acid copolymer ("JONCRYL 690" manufactured by BASF, weight average molecular weight: 16,500, acid value: 240 mgKOH/g) as a polymer dispersant (b), 262.4 parts of a 5N aqueous sodium hydroxide solution so as to have a degree of neutralization of 50 mol%, and 4760 parts of ion-exchanged water was added, and the mixture was heated at 90°C for 8 hours while stirring (200 rpm) with a stirring blade. Thereafter, 1200 parts of a cyan pigment (C.I. Pigment Blue 15:3, "FASTOGEN BLUE TGR-SD" manufactured by DIC Corporation) was added, and the mixture was stirred (6400 rpm) at 15°C for 1 hour using a Homodisper (manufactured by Primix Corporation). The obtained mixture was subjected to 10-pass dispersion treatment at 15°C and a pressure of 150 MPa using a Microfluidizer (trade name, manufactured by Microfluidics Corporation), to obtain an aqueous dispersion (d1) of cyan pigment-containing polymer particles in which the cyan pigment was dispersed in the polymer dispersant (b).
Next, 123.4 parts (degree of crosslinking: 40 mol%) of trimethylolpropane polyglycidyl ether ("EX-321" manufactured by Nagase ChemteX Corporation, epoxy equivalent: 140) as a crosslinking agent was added and mixed, and the mixture was heated at 90°C for 90 minutes while stirring (200 rpm) with a stirring blade. Thereafter, the mixture was cooled to 25°C, centrifuged, and filtered through a 5 µm acetyl cellulose membrane filter. Ion-exchanged water was added to obtain an aqueous dispersion (D1) (solids concentration: 25%) of cyan pigment-containing polymer particles in which the cyan pigment was dispersed by the polymer dispersant (b) having a crosslinked structure.
実施例1
(1)ポリオレフィンワックス粒子(W)の水分散体の調製
ポリエチレンワックスの水分散液(三井化学株式会社製「ケミパールW900」、固形分濃度:40%、酸価0mgKOH/g、乳化剤無し)500gに、イオン交換水460g、及びポリマー分散剤(a)の含有量がポリオレフィンワックス(w)の含有量100質量部に対して5質量部となるようにポリマー分散剤(a)としてビニル系ポリマーP2の水分散液50gを加えて、10分間撹拌(200rpm)した。次いで、マイクロフルイダイザー(Microfluidics社製、商品名)を用いて、15℃にて150MPaの圧力で5パス分散処理を行い、ビニル系ポリマーP2で分散されたポリエチレンワックス粒子(W1)の水分散体(固形分濃度:20%、ポリオレフィンワックス(w)の含有量:19%、ポリマー分散剤(a)の含有量:1%)を得た。ポリエチレンワックス粒子(W1)の物性は、平均粒子径が390nm、粒度分布が1.0、酸価が11.4mgKOH/gであった。
(2)水系インクの調製
水系インク中のポリオレフィンワックス粒子(W)の含有量が0.4%となるように上記(1)で得られたポリエチレンワックス粒子(W1)の水分散体2g、製造例3-1で得られたシアン顔料含有ポリマー粒子の水分散体20g、製造例2-1で得られた顔料を含有しないポリマー粒子の水分散体を26.7g、プロピレングリコール(以下、「PG」と表記する)13g、ジエチレングリコールモノイソブチルエーテル(以下、「iBDG」と表記する)(日本乳化剤株式会社製)2g、アセチレン系界面活性剤として「サーフィノール440」(日信化学工業株式会社製)1g、ポリエーテル変性シリコーン系界面活性剤として「KF6011」(信越化学工業株式会社製)1g、及びイオン交換水34.3gを混合し、水系インク1を得た。
Example 1
(1) Preparation of aqueous dispersion of polyolefin wax particles (W) Aqueous dispersion of polyethylene wax (Mitsui Chemicals, Inc. "Chemipearl W900", solid content: 40%, acid value 0 mg KOH / g, no emulsifier) 500 g, 460 g of ion-exchanged water, and the content of polymer dispersant (a) was 5 parts by mass relative to the content of 100 parts by mass of polyolefin wax (w), and 50 g of aqueous dispersion of vinyl polymer P2 as polymer dispersant (a) was added, and stirred for 10 minutes (200 rpm). Then, using a microfluidizer (manufactured by Microfluidics, trade name), 5 passes were performed at a pressure of 150 MPa at 15 ° C. to obtain an aqueous dispersion of polyethylene wax particles (W1) dispersed in vinyl polymer P2 (solid content concentration: 20%, polyolefin wax (w) content: 19%, polymer dispersant (a) content: 1%). The physical properties of the polyethylene wax particles (W1) were an average particle size of 390 nm, a particle size distribution of 1.0, and an acid value of 11.4 mgKOH/g.
(2) Preparation of Water-Based Ink 2 g of the aqueous dispersion of polyethylene wax particles (W1) obtained in (1) above, 20 g of the aqueous dispersion of cyan pigment-containing polymer particles obtained in Production Example 3-1, 26.7 g of the aqueous dispersion of pigment-free polymer particles obtained in Production Example 2-1, 13 g of propylene glycol (hereinafter referred to as "PG"), 2 g of diethylene glycol monoisobutyl ether (hereinafter referred to as "iBDG") (manufactured by Nippon Nyukazai Co., Ltd.), 1 g of "Surfynol 440" (manufactured by Nissin Chemical Industry Co., Ltd.) as an acetylene-based surfactant, 1 g of "KF6011" (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) as a polyether-modified silicone-based surfactant, and 34.3 g of ion-exchanged water were mixed so that the content of polyolefin wax particles (W) in the water-based ink was 0.4%, to obtain Water-Based Ink 1.
実施例2
(1)実施例1の(1)と同様の操作を行い、ビニル系ポリマーP2で分散されたポリエチレンワックス粒子の水分散体(W1)の水分散体を得た。
(2)実施例1の(2)において、水系インク中のポリオレフィンワックス粒子(W)の含有量が0.8%となるようにポリエチレンワックス粒子(W1)の水分散体の配合量を4gに変更し、更にイオン交換水の配合量を32.3gに変更した以外は同様にして、水系インク2を得た。
Example 2
(1) The same procedure as in (1) of Example 1 was carried out to obtain an aqueous dispersion (W1) of polyethylene wax particles dispersed in vinyl polymer P2.
(2) Water-based ink 2 was obtained in the same manner as in (2) of Example 1, except that the amount of the water dispersion of polyethylene wax particles (W1) was changed to 4 g so that the content of polyolefin wax particles (W) in the water-based ink was 0.8%, and the amount of ion-exchanged water was also changed to 32.3 g.
実施例3
(1)実施例1の(1)と同様の操作を行い、ビニル系ポリマーP2で分散されたポリエチレンワックス粒子(W1)の水分散体を得た。
(2)実施例1の(2)において、水系インク中のポリオレフィンワックス粒子(W)の含有量が5%となるようにポリエチレンワックス粒子(W1)の水分散体の配合量を25gに変更し、更にイオン交換水の配合量を11.3gに変更した以外は同様にして、水系インク3を得た。
Example 3
(1) The same procedure as in (1) of Example 1 was carried out to obtain an aqueous dispersion of polyethylene wax particles (W1) dispersed in vinyl polymer P2.
(2) Water-based ink 3 was obtained in the same manner as in (2) of Example 1, except that the amount of the water dispersion of polyethylene wax particles (W1) was changed to 25 g so that the content of polyolefin wax particles (W) in the water-based ink was 5%, and the amount of ion-exchanged water was further changed to 11.3 g.
実施例4
(1)実施例1の(1)において、ポリマー分散剤(a)の含有量がポリオレフィンワックス(w)の含有量100質量部に対して1質量部になるようにポリマー分散剤(a)としてビニル系ポリマーP2の水分散液の配合量を10gに変更し、更にイオン交換水の配合量を492gに変更したこと以外は同様にして、ビニル系ポリマーP2で分散されたポリエチレンワックス粒子(W2)の水分散体(固形分濃度:20%、ポリオレフィンワックス(w)の含有量:19.8%、ポリマー分散剤(a)の含有量:0.2%)を得た。ポリエチレンワックス粒子(W2)の物性は、平均粒子径が390nm、粒度分布が1.0、酸価が2.4mgKOH/gであった。
(2)実施例2の(2)において、ポリエチレンワックス粒子(W1)の水分散体に代えて上記で得られたポリエチレンワックス粒子(W2)の水分散体に変更した以外は同様にして、水系インク4を得た。
Example 4
(1) In Example 1 (1), the amount of the aqueous dispersion of vinyl polymer P2 used as polymer dispersant (a) was changed to 10 g so that the content of polymer dispersant (a) was 1 part by mass per 100 parts by mass of polyolefin wax (w), and the amount of ion-exchanged water was changed to 492 g. The same procedure was followed to obtain an aqueous dispersion of polyethylene wax particles (W2) dispersed in vinyl polymer P2 (solids concentration: 20%, polyolefin wax (w) content: 19.8%, polymer dispersant (a) content: 0.2%). The physical properties of the polyethylene wax particles (W2) were an average particle size of 390 nm, a particle size distribution of 1.0, and an acid value of 2.4 mg KOH/g.
(2) Aqueous ink 4 was obtained in the same manner as in (2) of Example 2, except that the aqueous dispersion of polyethylene wax particles (W1) was changed to the aqueous dispersion of polyethylene wax particles (W2) obtained above.
実施例5
(1)実施例1の(1)において、ポリマー分散剤(a)の含有量がポリエチレンワックス(w)の含有量100質量部に対して50質量部になるようにポリマー分散剤(a)としてビニル系ポリマーP2の水分散液の配合量を500gに変更し、更にイオン交換水の配合量を100gに変更したこと以外は同様にして、ビニル系ポリマーP2で分散されたポリエチレンワックス粒子(W3)の水分散体(固形分濃度:20%、ポリオレフィンワックス(w)の含有量:13.4%、ポリマー分散剤(a)の含有量:6.6%)を得た。ポリエチレンワックス粒子(W3)の物性は、平均粒子径が390nm、粒度分布が1.0、酸価が80.0mgKOH/gであった。
(2)次いで、実施例2の(2)において、ポリエチレンワックス粒子(W1)の水分散体に代えて上記で得られたポリエチレンワックス粒子(W3)の水分散体に変更した以外は同様にして、水系インク5を得た。
Example 5
(1) In Example 1 (1), the amount of the aqueous dispersion of vinyl polymer P2 used as polymer dispersant (a) was changed to 500 g so that the content of polymer dispersant (a) was 50 parts by mass per 100 parts by mass of polyethylene wax (w), and the amount of ion-exchanged water was changed to 100 g. An aqueous dispersion of polyethylene wax particles (W3) dispersed in vinyl polymer P2 (solids concentration: 20%, polyolefin wax (w) content: 13.4%, polymer dispersant (a) content: 6.6%) was obtained. The physical properties of the polyethylene wax particles (W3) were an average particle size of 390 nm, a particle size distribution of 1.0, and an acid value of 80.0 mg KOH/g.
(2) Next, in (2) of Example 2, water-based ink 5 was obtained in the same manner as above, except that the water dispersion of polyethylene wax particles (W1) was replaced with the water dispersion of polyethylene wax particles (W3) obtained above.
実施例6
(1)実施例1の(1)において、ポリマー分散剤(a)としてビニル系ポリマーP2の水分散液をビニル系ポリマーP1の水分散液に変更した以外は同様にして、ビニル系ポリマーP1で分散されたポリエチレンワックス粒子(W4)の水分散体(固形分濃度:20%、ポリオレフィンワックス(w)の含有量:19%、ポリマー分散剤(a)の含有量:1%)を得た。ポリエチレンワックス粒子(W4)の物性は、平均粒子径が390nm、粒度分布が1.0、酸価が8.6mgKOH/gであった。
(2)実施例2の(2)において、ポリエチレンワックス粒子(W1)の水分散体に代えて上記で得られたポリエチレンワックス粒子(W4)の水分散体に変更した以外は同様にして、水系インク6を得た。
Example 6
(1) In the same manner as in (1) of Example 1, except that the aqueous dispersion of vinyl polymer P2 was replaced with the aqueous dispersion of vinyl polymer P1 as the polymer dispersant (a), an aqueous dispersion of polyethylene wax particles (W4) dispersed in vinyl polymer P1 (solids concentration: 20%, polyolefin wax (w) content: 19%, polymer dispersant (a) content: 1%) was obtained. The physical properties of the polyethylene wax particles (W4) were an average particle size of 390 nm, a particle size distribution of 1.0, and an acid value of 8.6 mgKOH/g.
(2) Aqueous ink 6 was obtained in the same manner as in (2) of Example 2, except that the aqueous dispersion of polyethylene wax particles (W1) was changed to the aqueous dispersion of polyethylene wax particles (W4) obtained above.
実施例7
(1)実施例1の(1)において、「ケミパールW900」を「ケミパールW950」(三井化学株式会社製、ポリエチレンワックスの水分散液、固形分濃度40%、酸価0mgKOH/g、乳化剤無し)に変更した以外は同様にして、ビニル系ポリマーP2で分散されたポリエチレンワックス粒子(W5)の水分散体(固形分濃度:20%、ポリオレフィンワックス(w)の含有量:19%、ポリマー分散剤(a)の含有量:1%)を得た。ポリエチレンワックス粒子(W5)の物性は、平均粒子径が600nm、粒度分布が1.1、酸価が11.4mgKOH/gであった。
(2)実施例2の(2)において、ポリエチレンワックス粒子(W1)の水分散体に代えて上記で得られたポリエチレンワックス粒子(W5)の水分散体に変更した以外は同様にして、水系インク7を得た。
Example 7
(1) In Example 1(1), an aqueous dispersion of polyethylene wax particles (W5) dispersed with vinyl polymer P2 (solids concentration: 20%, polyolefin wax (w) content: 19%, polymer dispersant (a) content: 1%) was obtained in the same manner as in Example 1(1), except that "Chemipearl W900" was replaced with "Chemipearl W950" (manufactured by Mitsui Chemicals, Inc., aqueous dispersion of polyethylene wax, solids concentration: 40%, acid value: 0 mgKOH/g, no emulsifier). The physical properties of the polyethylene wax particles (W5) were an average particle size of 600 nm, a particle size distribution of 1.1, and an acid value of 11.4 mgKOH/g.
(2) Water-based ink 7 was obtained in the same manner as in (2) of Example 2, except that the water dispersion of polyethylene wax particles (W1) was changed to the water dispersion of polyethylene wax particles (W5) obtained above.
実施例8
(1)実施例1の(1)において、「ケミパールW900」を「ケミパールW500」(三井化学株式会社製、ポリエチレンワックスの水分散液、固形分濃度:40%、酸価0mgKOH/g、乳化剤無し)に変更した以外は同様にしてビニル系ポリマーP2で分散されたポリエチレンワックス粒子(W6)の水分散体(固形分濃度:20%、ポリオレフィンワックス(w)の含有量:19%、ポリマー分散剤(a)の含有量:1%)を得た。ポリエチレンワックス粒子(W6)の物性は、平均粒子径が2600nm、粒度分布が1.2、酸価が11.4mgKOH/gであった。
(2)実施例2の(2)において、ポリエチレンワックス粒子(W1)の水分散体に代えて上記で得られたポリエチレンワックス粒子(W6)の水分散体に変更した以外は同様にして、水系インク8を得た。
Example 8
(1) In Example 1(1), an aqueous dispersion of polyethylene wax particles (W6) dispersed with vinyl polymer P2 (solid concentration: 20%, polyolefin wax (w) content: 19%, polymer dispersant (a) content: 1%) was obtained in the same manner as in Example 1(1), except that "Chemipearl W900" was replaced with "Chemipearl W500" (manufactured by Mitsui Chemicals, Inc., aqueous dispersion of polyethylene wax, solid concentration: 40%, acid value: 0 mgKOH/g, no emulsifier). The physical properties of the polyethylene wax particles (W6) were an average particle size of 2600 nm, a particle size distribution of 1.2, and an acid value of 11.4 mgKOH/g.
(2) Aqueous ink 8 was obtained in the same manner as in (2) of Example 2, except that the aqueous dispersion of polyethylene wax particles (W1) was changed to the aqueous dispersion of polyethylene wax particles (W6) obtained above.
比較例1
(2)実施例2の(2)において、ポリエチレンワックス粒子(W1)の水分散体に代えて「ケミパール900」(三井化学株式会社製、ポリエチレンワックスの水分散液、固形分濃度:40%、酸価0mgKOH/g、乳化剤無し)をイオン交換水で2倍希釈したもの(固形分濃度:20%)を用いた以外は同様にして、水系インクC1を得た。「ケミパール900」の物性は、平均粒子径が400nm、粒度分布が1.1、酸価が0mgKOH/gであった。
Comparative Example 1
(2) In Example 2(2), a water-based ink C1 was obtained in the same manner as in Example 2(2), except that the aqueous dispersion of polyethylene wax particles (W1) was replaced with "Chemipearl 900" (Mitsui Chemicals, Inc., aqueous dispersion of polyethylene wax, solids concentration: 40%, acid value: 0 mgKOH/g, no emulsifier) diluted two-fold with ion-exchanged water (solids concentration: 20%). The physical properties of "Chemipearl 900" were an average particle diameter of 400 nm, a particle size distribution of 1.1, and an acid value of 0 mgKOH/g.
比較例2
(1)実施例1の(1)において、ビニル系ポリマーP2の水分散液を界面活性剤「サーフィノール440」(日信化学工業株式会社製、有効分:100%)を10gに変更し、更にイオン交換水を500gに変更した以外は同様にして、界面活性剤で分散されたポリエチレンワックス粒子(WC1)の水分散体(固形分濃度:20%、ポリオレフィンワックスの含有量:19%、界面活性剤の含有量:1%)を得た。ポリエチレンワックス粒子(WC1)の物性は、平均粒子径が390nm、粒度分布が1.0、酸価が0mgKOH/gであった。
(2)実施例2の(2)において、ポリエチレンワックス粒子(W1)の水分散体に代えて上記で得られたポリエチレンワックス粒子(WC1)の水分散体に変更した以外は同様にして、水系インクC2を得た。
Comparative Example 2
(1) In the same manner as in (1) of Example 1, except that the aqueous dispersion of vinyl polymer P2 was changed to 10 g of surfactant "Surfynol 440" (manufactured by Nissin Chemical Industry Co., Ltd., active content: 100%) and the amount of ion-exchanged water was changed to 500 g, an aqueous dispersion of surfactant-dispersed polyethylene wax particles (WC1) (solid content: 20%, polyolefin wax content: 19%, surfactant content: 1%) was obtained. The physical properties of the polyethylene wax particles (WC1) were an average particle size of 390 nm, a particle size distribution of 1.0, and an acid value of 0 mgKOH/g.
(2) In Example 2 (2), a water-based ink C2 was obtained in the same manner as above, except that the water dispersion of polyethylene wax particles (W1) was replaced with the water dispersion of polyethylene wax particles (WC1) obtained above.
比較例3
(1)実施例1の(1)において、「ケミパール900」を「AQUACER531」(BYK社製、ポリエチレンワックスエマルション、ノニオン性、固形分濃度:45%)に変更し、配合量も420gに変更し、更にイオン交換水の配合量を530gに変更した以外は同様にして、ビニル系ポリマーP2で分散されたポリエチレンワックス粒子(WC2)の水分散体(固形分濃度:20%、ポリオレフィンワックスの含有量:19.0%、ポリマー分散剤(a)の含有量:1%)を得た。ポリエチレンワックス粒子(WC2)の物性は、平均粒子径が170nm、粒度分布が0.3、酸価が11.4mgKOH/gであった。
(2)実施例2の(2)において、ポリエチレンワックス粒子(W1)の水分散体に代えて上記で得られたポリエチレンワックス粒子(WC2)の水分散体に変更した以外は同様にして、水系インクC3を得た。
Comparative Example 3
(1) In Example 1(1), "CHEMIPEARL 900" was replaced with "AQUACER 531" (manufactured by BYK Corporation, polyethylene wax emulsion, nonionic, solids concentration: 45%), the blending amount was changed to 420 g, and the blending amount of ion-exchanged water was changed to 530 g. The same procedure was followed to obtain an aqueous dispersion of polyethylene wax particles (WC2) dispersed with vinyl polymer P2 (solids concentration: 20%, polyolefin wax content: 19.0%, polymer dispersant (a) content: 1%). The physical properties of the polyethylene wax particles (WC2) were an average particle size of 170 nm, a particle size distribution of 0.3, and an acid value of 11.4 mg KOH/g.
(2) In Example 2 (2), a water-based ink C3 was obtained in the same manner as above, except that the water dispersion of polyethylene wax particles (W1) was replaced with the water dispersion of polyethylene wax particles (WC2) obtained above.
比較例4
(1)実施例1の(1)において、「ケミパールW900」を「ハイテックE-6500」(東邦化学工業株式会社製、ポリエチレンワックスの水分散液、ノニオン性、固形分濃度:35%)に変更し、イオン交換水の配合量を340gに変更し、ビニル系ポリマーP2の水分散液の配合量を45gに変更した以外は同様にして、ビニル系ポリマーP2で分散されたポリエチレンワックス粒子(WC3)の水分散体(固形分濃度:20%、ポリオレフィンワックスの含有量:19%、ポリマー分散剤(a)の含有量:1%)を得た。ポリエチレンワックス粒子(WC3)の物性は、平均粒子径が70nm、粒度分布が0.3、酸価が11.4mgKOH/gであった。
(2)実施例2の(2)において、ポリエチレンワックス粒子(W1)の水分散体に代えて上記で得られたポリエチレンワックス粒子(WC3)の水分散体に変更した以外は同様にして、水系インクC4を得た。
Comparative Example 4
(1) In Example 1(1), the procedure was repeated except that "Chemipearl W900" was replaced with "Hitec E-6500" (manufactured by Toho Chemical Industry Co., Ltd., aqueous dispersion of polyethylene wax, nonionic, solids concentration: 35%), the amount of ion-exchanged water was changed to 340 g, and the amount of aqueous dispersion of vinyl polymer P2 was changed to 45 g, resulting in an aqueous dispersion of polyethylene wax particles (WC3) dispersed in vinyl polymer P2 (solids concentration: 20%, polyolefin wax content: 19%, polymer dispersant (a) content: 1%). The physical properties of the polyethylene wax particles (WC3) were an average particle size of 70 nm, a particle size distribution of 0.3, and an acid value of 11.4 mg KOH/g.
(2) In Example 2 (2), a water-based ink C4 was obtained in the same manner as above, except that the water dispersion of polyethylene wax particles (W1) was replaced with the water dispersion of polyethylene wax particles (WC3) obtained above.
[評価]
実施例及び比較例で得られた各水系インクを用いて、以下の(1)及び(2)により評価した。結果を表1に示す。
[evaluation]
The water-based inks obtained in the examples and comparative examples were evaluated according to the following (1) and (2). The results are shown in Table 1.
(1)吐出安定性の評価
温度25±1℃、相対湿度30±5%の環境で、インクジェットヘッド(京セラ株式会社製「KJ4B-HD06MHG-STDV」、ピエゾ式)を装備した印刷評価装置(株式会社トライテック製)に各水系インクを充填した。ヘッド電圧26V、駆動周波数10kHz、吐出液適量12pL、ヘッド温度32℃、解像度600dpi、吐出前フラッシング回数200発、負圧-4.0kPaを設定し、印刷媒体の長手方向と搬送方向が同じになる向きに、印刷媒体としてコロナ放電処理OPPフィルム(品種:FOR-AQ、番手:#20、フタムラ化学株式会社製)を搬送台に減圧で固定した。前記印刷評価装置に印刷命令を転送し、Duty100%のベタ画像(4cm×4cm)を10回印刷した。その後、全てのノズル(2656個)から吐出したかどうか判別できる印刷チェックパターンを紙上に印刷した際のノズル欠け(正常に吐出していないノズル)数をカウントし、以下の評価基準により吐出安定性を評価した。
6:ノズル欠けなし
5:ノズル欠け数が1以上10以下である。
4:ノズル欠け11以上60以下である
3:ノズル欠け数が61以上100以下である。
2:ノズル欠け数が101以上である。
1:ベタ画像を10回印刷する前に吐出不可になる。
ノズル欠け数が少ないほど吐出安定性に優れる。上記の評価で3以上(ノズル欠け数が100以下)であれば実用に供することができる。
(1) Evaluation of Ejection Stability In an environment of 25±1°C temperature and 30±5% relative humidity, each water-based ink was loaded into a printing evaluation device (manufactured by Tritec Corporation) equipped with an inkjet head (Kyocera Corporation "KJ4B-HD06MHG-STDV", piezo type). The settings were head voltage 26V, drive frequency 10 kHz, ejection liquid volume 12 pL, head temperature 32°C, resolution 600 dpi, pre-ejection flushing count 200, and negative pressure -4.0 kPa. Corona-discharge-treated OPP film (product number: FOR-AQ, count: #20, manufactured by Futamura Chemical Co., Ltd.) was fixed to the conveying table under reduced pressure as the printing medium, with the longitudinal direction and conveying direction of the printing medium aligned. A printing command was transferred to the printing evaluation device, and 10 solid images (4 cm x 4 cm) were printed 10 times at 100% duty. Thereafter, a print check pattern that could be used to determine whether ejection had occurred from all nozzles (2,656 nozzles) was printed on paper, and the number of missing nozzles (nozzles that were not ejecting normally) was counted, and ejection stability was evaluated according to the following evaluation criteria.
6: No missing nozzles. 5: The number of missing nozzles is 1 to 10.
4: The number of missing nozzles is 11 or more and 60 or less. 3: The number of missing nozzles is 61 or more and 100 or less.
2: The number of missing nozzles is 101 or more.
1: Discharge becomes impossible before printing a solid image 10 times.
The fewer the number of missing nozzles, the more excellent the ejection stability. If the above evaluation is 3 or higher (the number of missing nozzles is 100 or less), the ink can be used for practical purposes.
(2)耐擦過性の評価
グラビア校正機(RK Print Coat Instruments Ltd社製「K Printing Proofer」)を用い、グラビア版には250L、深度10μmのHoneycombを用い、コロナ放電処理OPPフィルム(品種:FOR-AQ、番手:#20、フタムラ化学株式会社製)に速度15m/minで各水系インクを印刷した後、60℃で1時間乾燥して耐擦過性評価用印刷物を得た。次いで、耐擦過性評価用印刷物の印刷面に形成したインク塗膜を勢いよく爪の先で擦過した後、目視にてインク塗膜の剥離の有無を確認し、以下の評価基準により耐擦過性を評価した。
5:爪擦過によるインク塗膜の剥離が全く無い。
4:爪擦過により下地である印刷媒体は確認されず、インク塗膜の剥離は無いものの、インク塗膜に爪擦過の跡が確認される。
3:爪擦過によりインク塗膜が僅かに剥離する。
2:爪擦過により印刷領域の50%程度のインク塗膜が剥離する。
1:爪擦過により印刷領域のほとんど全てのインク塗膜が剥離する。
上記の評価で3であれば印刷物のインク塗膜があまり擦過されない用途において実用に供することができ、上記の評価で4であれば、印刷物のインク塗膜が擦過される用途においても実用に供することができる。
なお、上記の耐擦過性の評価は、インクの吐出が困難な比較例の水系インクについても評価するためにグラビア印刷物を用いて行った。耐擦過性の評価は、インクジェット記録により得られる印刷物を用いる場合であってもグラビア印刷物と同様の結果が得られると推定される。
(2) Evaluation of Scratch Resistance Using a gravure proofing machine ("K Printing Proofer" manufactured by RK Print Coat Instruments Ltd.), a 250L, 10 μm deep Honeycomb gravure plate was used, and each water-based ink was printed at a speed of 15 m/min on a corona discharge-treated OPP film (product number: FOR-AQ, count: #20, manufactured by Futamura Chemical Co., Ltd.), and then dried at 60 ° C. for 1 hour to obtain a print for scratch resistance evaluation. Next, the ink coating film formed on the printed surface of the print for scratch resistance evaluation was vigorously scratched with the tip of a fingernail, and the presence or absence of peeling of the ink coating film was visually confirmed, and the scratch resistance was evaluated according to the following evaluation criteria.
5: The ink coating film is not peeled off at all when rubbed with a fingernail.
4: The underlying print medium is not visible due to fingernail scratching, and the ink coating is not peeled off, but fingernail scratch marks are visible on the ink coating.
3: The ink film peels slightly when rubbed with a fingernail.
2: When rubbed with a fingernail, about 50% of the ink coating peeled off from the printed area.
1: Almost all of the ink coating in the printed area is removed by rubbing with a fingernail.
If the above evaluation is 3, the ink coating film of the printed matter is suitable for practical use in applications where the ink coating film is not subject to significant abrasion, and if the above evaluation is 4, the ink coating film of the printed matter is suitable for practical use in applications where the ink coating film is subject to abrasion.
The evaluation of abrasion resistance was carried out using gravure prints in order to evaluate the water-based inks of the comparative examples, which are difficult to eject. It is estimated that the same results as for gravure prints can be obtained when using prints obtained by inkjet recording.
表1から、実施例1~8の水系インクは、比較例1~4の水系インクと比べて、吐出安定性及び耐擦過性に優れることがわかる。
一方、比較例1は、ポリマー分散剤(a)が用いられていないため、実施例と比べて、吐出安定性が劣り、比較例2は、ポリマー分散剤(a)に代えて界面活性剤を用いているため、実施例と比べて、吐出安定性が劣ることが分かる。
また、比較例3及び4は、ポリマー分散剤で分散されたポリオレフィンワックス粒子の平均粒子径が200nm未満であるため、耐擦過性が劣ることが分かる。
From Table 1, it can be seen that the water-based inks of Examples 1 to 8 are superior to the water-based inks of Comparative Examples 1 to 4 in ejection stability and abrasion resistance.
On the other hand, Comparative Example 1 does not use polymer dispersant (a), so the ejection stability is inferior to that of the Examples, and Comparative Example 2 uses a surfactant instead of polymer dispersant (a), so the ejection stability is inferior to that of the Examples.
Furthermore, it can be seen that in Comparative Examples 3 and 4, the average particle size of the polyolefin wax particles dispersed with the polymer dispersant is less than 200 nm, and therefore the abrasion resistance is poor.
Claims (9)
該ポリオレフィンワックス粒子(W)の酸価が1mgKOH/g以上100mgKOH/g以下であり、
該ポリオレフィンワックス粒子(W)の平均粒子径が200nm以上3,000nm以下である、インクジェット記録用水系インク。 A pigment, polyolefin wax particles (W) dispersed with a polymer dispersant (a), and water,
the acid value of the polyolefin wax particles (W) is 1 mgKOH/g or more and 100 mgKOH/g or less,
The water-based ink for ink-jet printing, wherein the polyolefin wax particles (W) have an average particle size of 200 nm or more and 3,000 nm or less.
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