JP7784515B1 - 水性インクジェットインキ及び印刷物 - Google Patents
水性インクジェットインキ及び印刷物Info
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Abstract
【解決手段】顔料と、前記顔料の表面の少なくとも一部を被覆する顔料分散樹脂とを含む顔料粒子、実測HLB値が6~9であるアセチレンジオール系界面活性剤(B-1)、シロキサン系界面活性剤(B-2)、炭素数3~4のアルカンジオール、炭素数5~8のアルカンジオール、及び、炭素数4~10のグリコールエーテルとを含み、前記顔料分散樹脂が、芳香環及び酸基を有し、酸価が50~160mgKOH/gであるポリマー(A-1)と、1分子中にグリシジルエーテル基を複数個有する化合物(A-2)との架橋反応物を含み、前記化合物(A-2)の配合量が、グリシジル基含有率が50~200モル%となる量である、水性インクジェットインキ。
【選択図】なし
Description
製造される印刷物に関する。
[1]顔料粒子と、界面活性剤と、有機溶剤とを含む、水性インクジェットインキであって、
前記顔料粒子が、顔料と、前記顔料の表面の少なくとも一部を被覆する顔料分散樹脂とを含み、
前記顔料分散樹脂が、芳香環及び酸基を有し、かつ、酸価が50~160mgKOH/gであるポリマー(A-1)と、1分子中にグリシジルエーテル基を複数個有する化合物(A-2)との架橋反応物を含み、
前記界面活性剤が、実測HLB値が6~9であるアセチレンジオール系界面活性剤(B-1)と、シロキサン系界面活性剤(B-2)とを含み、
前記有機溶剤が、炭素数3~4のアルカンジオールと、炭素数5~8のアルカンジオールと、炭素数4~10のグリコールエーテルとを含み、
下記式(1)で示されるグリシジル基含有率が50~200モル%である、水性インクジェットインキ。
式(1):
[3]前記炭素数5~8のアルカンジオールが、分岐アルキル基を含み、かつ、1,2-アルカンジオールではないアルカンジオールを含む、[1]または[2]に記載の水性インクジェットインキ。
[4]前記炭素数4~10のグリコールエーテルが、分子末端のアルキル基の炭素数が3~4であるプロピレングリコールモノアルキルエーテル、及び/または、分子末端のアルキル基の炭素数が3~4であるジプロピレングリコールモノアルキルエーテルを含む、[1]~[3]のいずれかに記載の水性インクジェットインキ。
[5][1]~[4]のいずれかに記載の水性インクジェットインキが、印刷基材上に印刷されてなる印刷物。
について、詳細に説明する。
本実施形態の水性インクジェットインキは、顔料粒子を含む。また当該顔料粒子は、顔料と、当該顔料の表面の少なくとも一部を被覆する顔料分散樹脂とを含む。更に当該顔料分散樹脂は、芳香環及び酸基を有し、かつ、酸価が50~160mgKOH/gであるポリマー(A-1)と、1分子中にグリシジルエーテルを複数個有する化合物(A-2)との架橋反応物を含む。
また、本開示において単に「酸基」と記載した場合、当該「酸基」は、アニオン化していない酸基(例えば、カルボキシ基、スルホ基等)と、アニオン化した酸基(例えば、カルボキシレート基、スルホネート基等)とを総称する用語として使用されるものとする。
本実施形態の水性インクジェットインキに含まれる顔料粒子は、顔料を含む。顔料を含む水性インクジェットインキを用いて作製した印刷物は高濃度である。また、上記顔料分散樹脂によって顔料表面の少なくとも一部を被覆するとともに、上述した界面活性剤や有機溶剤と併用することで、印刷画質に優れた印刷物が得られる。
よいし、無機顔料を使用してもよい。また両者を併用してもよい。
上記顔料分散樹脂とは、顔料を分散させる機能を有する樹脂である。本実施形態の水性インクジェットインキの場合、顔料分散樹脂として、芳香環及び酸基を有し、かつ、酸価が50~160mgKOH/gであるポリマー(A-1)と、1分子中にグリシジルエーテル基を複数個有する化合物(A-2)との架橋反応物を使用する。なお、本実施形態の水性インクジェットインキでは、顔料を分散する機能を有する樹脂であれば、架橋反応物とともに、顔料分散樹脂として使用できる。
上述した通り、ポリマー(A-1)は、分子構造中に酸基を有する。また架橋反応物に関しても、分子構造内に酸基が残存していることが好ましい。更に、ポリマー(A-1)及び架橋反応物では、ともに、上記酸基が、カルボキシル基及び/またはカルボキシレート基(R-COO-)であることが更に好ましい。
式(2):
酸価(mgKOH/g)=(5.611×α×F)/S
また、上記水性化溶液のpHは、25℃における値であり、常法によって測定することができる。例えば、pH電極「6337-10D」(堀場製作所社製)を使用した卓上型pH計「F-71」(堀場製作所社製)を用いて、測定が可能である。
式(3):
1分子中にグリシジルエーテル基を複数個有する化合物(A-2)は、ポリマー(A-1)を架橋処理するために使用されるものであり、「架橋剤」としても知られる材料である。
式(1):
上述した通り、本実施形態の水性インクジェットインキには、上記架橋反応物以外の顔料分散樹脂(本開示では「その他顔料分散樹脂」と記載する)が含まれていてもよい。例えば、架橋反応物とポリマー(A-1)とを併用する、すなわち、水性インクジェットインキ中に、架橋反応物とポリマー(A-1)とを共存させることができる。
顔料と、架橋反応物とを含む顔料粒子(架橋顔料粒子)を製造する方法の例として、例えば以下に示す、分散処理工程、及び、架橋処理工程を、この順に実施する方法が挙げられる。また任意ではあるが、上記分散処理工程の前に、以下に示す中和処理工程を実施してもよい。
次いで、上記ポリマー(A-1)の水性化溶液中に顔料を添加し、両者を混合したのち、更に分散処理を行う(分散処理工程)。当該分散処理工程により、顔料表面の少なくとも一部にポリマー(A-1)が化学的に吸着している顔料粒子(未架橋顔料粒子)の水分散液が得られる。
その後、上記未架橋顔料粒子の水分散液に化合物(A-2)を添加し、架橋処理を施す(架橋処理工程)。当該架橋処理工程によって、架橋顔料粒子の水分散液を製造することができる。
分散処理で用いられる分散機としては、一般に使用される分散機なら、いかなるものでもよく、例えば、メディア型湿式分散機、メディアレス型湿式分散機、混練機等が使用可能である。また、メディア型湿式分散機の例として、ペイントシェーカー、ボールミル、ロールミル、ビーズミル、アトライタが、メディアレス型湿式分散機の例として、高圧ホモジナイザー、超音波分散機が、混練機の例として、ニーダーが、それぞれ存在する。これらの中でも、顔料の粗大粒子を解砕し微細化するという観点から、ビーズミルを選択することが好ましい。ビーズミルとして、例えばスーパーミル、サンドグラインダー、アジテータミル、グレンミル、ダイノーミル、パールミル及びコボルミル(いずれも商品名)等が挙げられる。
上述した通り、顔料に吸着しているポリマー(A-1)に架橋処理を施すことで、当該顔料分散樹脂が架橋された顔料粒子を得ることができる。また、架橋処理の方法としては、化合物(A-2)によって架橋構造を形成する方法が好適に使用できる。具体的には、未架橋顔料粒子と、化合物(A-2)と、水とを含む混合物を、攪拌しながら、加熱下で保持する方法が挙げられる。
架橋顔料粒子は、水系媒体中に分散された状態、すなわち、架橋顔料粒子の水分散液の状態であってよい。連続吐出安定性が向上できるため、本実施形態の水性インクジェットインキは、あらかじめ製造した架橋顔料粒子の水分散液を、後述する他の原料と混合する方法により製造されることが好ましい。
具体的には、顔料分散体と水性インクジェットインキとは、顔料の含有量が異なる。例えば、顔料分散体に含まれる顔料の量は、当該顔料分散体全量中、10~60質量%であることが好ましく、より好ましくは15~55質量%、更に好ましくは20~50質量%である。一方で、好適な、水性インクジェットインキに含まれる顔料の量に関しては、後述する通りである。また、上記顔料分散体に含まれる顔料の量(質量%)をPP、上記水性インクジェットインキに含まれる顔料の量(質量%)をPIとしたとき、PP/PIで表される値は、1.5~10であることが好ましく、2~8であることが更に好ましい。
本実施形態の水性インクジェットインキは、界面活性剤として、実測HLB値が6~9であるアセチレンジオール系界面活性剤(B-1)と、シロキサン系界面活性剤(B-2)とを含む。
(1)対象となる界面活性剤0.5gを、エタノール5mLに溶解させる。
(2)25℃下、(1)の混合物を攪拌しながら、2%フェノール水溶液で滴定する。そして、当該2%フェノール水溶液を滴下したときに、混合物が濁って透明に戻らなくなったところを終点とする。
(3)終点までに滴下した2%フェノール水溶液の量をA[mL]としたとき、以下式(4)に従って、実測HLB値を算出する。
式(4):
実測HLB値=0.89×A+1.11
本実施形態の水性インクジェットインキは、実測HLB値が6~9であるアセチレンジオール系界面活性剤(B-1)を含む。水との親和性が低く、気液界面に速やかに配向することにより、印刷基材に対する濡れ性に優れるという点、更には印刷濃度も良化するという点から、アセチレンジオール系界面活性剤(B-1)の実測HLB値は6~8であることが好ましい。
上述した通り、本実施形態の水性インクジェットインキは、シロキサン系界面活性剤(B-2)を含む。シロキサン系界面活性剤(B-2)はアセチレンジオール系界面活性剤(B-1)の不均一な配向を補うように配向させることができるため、ドット真円性やムラ低減に有効である。特に、より疎水性の高いアセチレンジオール系界面活性剤(B-1)との親和性が高まることで、当該アセチレンジオール系界面活性剤(B-1)とともに界面に速やかに配向し、印刷基材への濡れ性及びドット真円度が向上し、印刷画質が良化するという点で、シロキサン系界面活性剤(B-2)の実測HLB値は1~8であることが好ましい。
一般に、ジェミニ型界面活性剤は、親水性構造及び疎水性構造を有する界面活性剤が、連結基(スペーサー)または共有結合によって連結した構造を有する。また、ジェミニ型シロキサン系界面活性剤の場合、例えば、シロキサン鎖(-[O-SiR1R2]x-で表される疎水性構造。ただし、R1及びR2はそれぞれ任意の有機基であり、xは2以上の整数である。)、及び、親水性構造(例えばポリエーテル鎖)が、以下のような構造を有している。
・シロキサン鎖と親水性構造との結合点が、それぞれ上記シロキサン鎖の途中及び上記親水性構造の途中に存在している構造。
・連結基等を介して複数のシロキサン鎖が結合している(例えば、上記シロキサン鎖の構造式におけるR1及び/またはR2の少なくとも一部が、シロキサン鎖を含む有機鎖である)構造。
・それぞれが親水性構造を複数有している、複数個のシロキサン鎖において、当該親水性構造の一部を共有している構造。
面活性剤であるものを除く)≫
両末端ポリエーテル変性シロキサン系界面活性剤は、ポリシロキサン骨格の両端にポリエーテル鎖を結合させた構造を有する。両末端ポリエーテル変性シロキサン系界面活性剤を含む水性インクジェットインキは、印刷基材に対する濡れ広がりの均一化及びドット真円性の良化により印刷画質が向上するうえ、詳細は不明ながら連続吐出安定性も向上する。両末端ポリエーテル変性シロキサン系界面活性剤としては、下記一般式(5)で示される化合物が好ましく使用できる。
一般式(5):
一般式(6):
活性剤であるものを除く)≫
上記シロキサン系界面活性剤(B-2)として、側鎖ポリエーテル変性シロキサン系界面活性剤(ただし、ジェミニ型シロキサン系界面活性剤であるものを除く)を用いることができる。側鎖ポリエーテル変性シロキサン系界面活性剤は、比較的低分子であっても、水系媒体中で高い配向性を示し、優れた濡れ性を実現することができる。側鎖ポリエーテル変性シロキサン系界面活性剤として、下記一般式(7)で示される界面活性剤を用いることが好ましい。
一般式(7):
本実施形態の水性インクジェットインキは、上記アセチレンジオール系界面活性剤(B-1)及び上記シロキサン系界面活性剤(B-2)以外の界面活性剤(本開示では「その他界面活性剤」とも記載する)が含まれていてもよい。
≪特定有機溶剤≫
本実施形態の水性インクジェットインキは、有機溶剤として、炭素数3~4のアルカンジオールと、炭素数5~8のアルカンジオールと、炭素数4~10のグリコールエーテルとを含む。なお本開示では、これらの有機溶剤を総称して「特定有機溶剤」と称する。
炭素数5~8のアルカンジオール及び炭素数4~10のグリコールエーテルは、表面張力が小さく、顔料粒子、アセチレンジオール系界面活性剤(B-1)、更にはシロキサン系界面活性剤(B-2)との相溶性が高いために、印刷基材上に印刷された水性インクジェットインキの液滴の濡れ広がりとともに、これらの界面活性剤が均一に拡散する。また当該拡散に伴い、上述した界面活性剤が界面にも均一に配向しやすくなる。そしてその結果、吐出直進性、連続吐出安定性、更には印刷画質が向上する。また、炭素数3~4のアルカンジオールは、水溶性が高いため、炭素数5~8のアルカンジオール、炭素数4~10のグリコールエーテル、アセチレンジオール系界面活性剤(B-1)、その他材料を水性インクジェットインキ内で安定化させることができる。またその結果、インクジェットヘッド内の、水性インクジェットインキのメニスカスが安定化する。以上の結果、吐出直進性、連続吐出安定性、印刷画質も向上する。
本実施形態の水性インクジェットインキでは、上述した特定有機溶剤以外の有機溶剤(本開示では「その他有機溶剤」と称する)が含まれていてもよい。
本実施形態の水性インクジェットインキは、乾燥性の向上及び耐擦過性の付与、更には印刷物の印刷濃度の向上のため、バインダー用途で使用される樹脂(「バインダー樹脂」)を含むことが好ましい。
本実施形態の水性インクジェットインキは、上述した成分以外に、pH調整剤、及び、その他添加剤を含んでいてもよい。また、上記その他添加剤の例として、架橋剤、防腐剤、紫外線吸収剤、及び、赤外線吸収剤が挙げられる。これらの成分には、それぞれ、従来既知の化合物を1種、または2種以上使用することができる。
本実施形態の水性インクジェットインキに含まれる水は、イオン交換水及び/または逆浸透水であることが好ましい。また、上記水性インクジェットインキに含まれる水の含有量は、水性インクジェットインキの全量中、30~90質量%であることが好ましい。
本実施形態の水性インクジェットインキは、従来既知の方法によって製造することができる。一例を挙げると、上述した方法によって製造した架橋顔料粒子の水分散液に、水、アセチレン系界面活性剤(B-1)、シロキサン系界面活性剤(B-2)、炭素数3~4のアルカンジオール、炭素数5~8のアルカンジオール、炭素数4~10のグリコールエーテル等を添加し、十分に攪拌及び混合したのち、濾過、遠心分離等の手法によって粗大粒子を除去する、という方法が挙げられる。ただし、本実施形態の水性インクジェットインキの製造方法は、上述した方法に限定されるものではない。
本実施形態の水性インクジェットインキは、25℃における粘度が3~15mPa・sであることが好ましい。この粘度領域であれば、吐出周波数が4~10KHz程度であるインクジェットヘッドだけではなく、20~70KHz程度という高い吐出周波数を有するインクジェットヘッドからも、水性インクジェットインキの液滴を安定して吐出することができる。特に、本実施形態の水性インクジェットインキの25℃における粘度が4~10mPa・sである場合は、600dpi以上の設計解像度を有するインクジェットヘッドを使用した場合であっても、安定的に水性インクジェットインキを吐出させることができる。なお本開示では、粘度として、東機産業社製「TVE25L型粘度計」等のコーンプレート型回転粘度計(E型粘度計、コーン角度1°34’)を用いて、25℃環境下で測定された値を使用する。
本実施形態の水性インクジェットインキは1種のみを単独で使用してもよいが、2種以上の水性インクジェットインキを組み合わせた、水性インクジェットインキのセットとして使用することもできる。当該水性インクジェットインキのセットとして、例えば、シアン色の水性インクジェットインキ(水性シアンインキ)、マゼンタ色の水性インクジェットインキ(水性マゼンタインキ)、イエロー色の水性インクジェットインキ(水性イエローインキ)、及び、ブラック色の水性インクジェットインキ(水性ブラックインキ)からなる、4色の水性インクジェットインキのセット(プロセスカラーインキセット)が挙げられる。
本実施形態の水性インクジェットインキは、インクジェット印刷方式で使用される。すなわち、本実施形態の水性インクジェットインキは、微細なノズルを有するインクジェットヘッドから印刷基材上に吐出される(吐出工程)。また、印刷基材上に吐出された水性インクジェットインキは、乾燥機構によって乾燥されることが好ましい(乾燥工程)。
吐出工程における、インクジェットヘッドの動作方式として、印刷基材の搬送方向と直行する方向にインクジェットヘッドを往復走査させながら、水性インクジェットインキの吐出及び記録を行うシャトル(スキャン)方式、及び、印刷基材を、固定配置したインクジェットヘッドの下部を通過させる際に、水性インクジェットインキの吐出及び記録を行うシングルパス方式が存在する。本実施形態の水性インクジェットインキを搭載したインクジェットヘッドは、シャトル方式及びシングルパス方式のどちらを採用してもよい。中でも、水性インクジェットインキの液滴の着弾位置にずれが生じにくく、印刷物の印刷画質が向上する点、更には高速印刷が可能であり高い生産性が発揮できる点から、シングルパス方式が好適に選択される。
乾燥工程で使用される乾燥機構で採用される乾燥方法として、加熱乾燥法、熱風乾燥法、赤外線(例えば、波長700~2500nmの赤外線)乾燥法、マイクロ波乾燥法、ドラム乾燥法等が挙げられる。上記乾燥工程では、これらの1つ以上の方法を任意に選択及び使用することができる。また、上記乾燥方法を2種以上採用する際は、それぞれの乾燥方法を別々に(例えば続けて)使用してもよいし、同時に併用してもよい。例えば、加熱乾燥法と熱風乾燥法を併用することで、それぞれを単独で使用したときよりも素早く、水性インクジェットインキを乾燥させることができる。
本実施形態の水性インクジェットインキが印刷される印刷基材として、従来既知のものが任意に使用できる。中でも、印刷濃度及び印刷画質に優れる印刷物が得られる観点から、印刷基材として紙基材を使用することが好ましい。
以下に示す「分散樹脂」は、すべて、上記ポリマー(A-1)に相当する。これらの分散樹脂は、下記に示す方法によって合成を行い、得られたものである。
ガス導入管、温度計、コンデンサー、攪拌機を備えた反応容器に、メチルエチルケトン93.4部を仕込み、窒素ガスで置換した。反応容器内の内容物を110℃に加熱したのち、重合性単量体である、スチレン25部、アクリル酸20部、メチルメタクリレート35部、及び、ラウリルメタクリレート20部;ならびに、重合開始剤であるV-601(富士フイルム和光純薬社製)6部の混合物を、2時間かけて上記反応容器内に滴下した。また滴下終了後は、反応容器内の内容物の温度を110℃に保持したままで、3時間重合反応を継続させたのち、V-601を0.6部添加し、更に110℃で1時間反応を続けることで、分散樹脂1前駆体を含む溶液を得た。得られた分散樹脂1前駆体の酸価は、155mgKOH/gであった。
その後、上記分散樹脂1前駆体の酸価から、中和率を100モル%にするために必要となる水酸化カリウムの量を算出し、得られた量と等量の水酸化カリウムを含む、濃度48質量%の水酸化カリウム水溶液を上記溶液に添加することで、分散樹脂1前駆体中に存在するカルボキシ基を、カルボキシレート基にした(中和処理)。また中和処理後、イオン交換水を150部加えたのち、溶液を50℃まで加熱し、50℃に到達した後は、温度を保持しながら溶液を1時間攪拌した。そしてその後、固形分濃度が20%になるようにイオン交換水を加えることで、分散樹脂1の水性化溶液を得た。
重合性単量体として、表1―1に記載の重合性単量体を使用した以外は、分散樹脂1の場合と同様の原料及び操作にて、分散樹脂2~4の水性化溶液(それぞれ固形分濃度20%)を得た。
・St:スチレン
・AA:アクリル酸
・MMA:メチルメタクリレート
・LMA:ラウリルメタクリレート
ガス導入管、温度計、コンデンサー、攪拌機を備えた反応容器に、メチルエチルケトン93.4部を仕込み、窒素ガスで置換した。反応容器内の内容物を110℃に加熱したのち、重合性単量体である、スチレン25部、アクリル酸20部、無水マレイン酸35部、及び、ラウリルメタクリレート20部;ならびに、重合開始剤であるV-601(富士フイルム和光純薬社製)6部の混合物を、2時間かけて上記反応容器内に滴下した。また滴下終了後は、反応容器内の内容物の温度を110℃に保持したままで、3時間重合反応を継続させたのち、V-601を0.6部添加し、更に110℃で1時間反応を続けることで、分散樹脂5前駆体を含む溶液を得た。
次いで、反応容器内の温度を60℃まで下げたのち、得られた溶液に、水を10部と、ジアザビシクロウンデセンを0.05部とを加えた。そして、溶液を攪拌しながら反応容器内を80℃まで加温し、80℃に到達した後は、温度を保持しながら溶液を5時間保持することで、分散樹脂5前駆体内に含まれる無水マレイン酸構造が、水によって加水分解(開環)させた。なお、開環後の分散樹脂5前駆体の酸価は、325mgKOH/gであった。
その後、開環後の分散樹脂5前駆体の酸価から、中和率を100モル%にするために必要となる水酸化カリウムの量を算出し、得られた量と等量の水酸化カリウムを含む、濃度48質量%の水酸化カリウム水溶液を上記溶液に添加することで、分散樹脂5前駆体中に存在するカルボキシ基を、カルボキシレート基にした(中和処理)。また中和処理後、イオン交換水を140部加えたのち、溶液を50℃まで加熱し、50℃に到達した後は、温度を保持しながら溶液を1時間攪拌した。そしてその後、固形分濃度が20%になるようにイオン交換水を加えることで、分散樹脂5の水性化溶液を得た。
重合性単量体として、表1―2に記載の重合性単量体を使用した以外は、分散樹脂5の場合と同様の原料及び操作にて、分散樹脂6~8の水性化溶液(それぞれ固形分濃度20%)を得た。
顔料であるLIONOL BLUE FG-7351(トーヨーカラー社製C.I.ピグメントブルー15:3)を600gと、分散樹脂1の水性化溶液(固形分濃度20%)を750gと、イオン交換水を1,650gとを混合し、攪拌機で1時間攪拌(予備分散)した後、直径0.5mmのジルコニアビーズ1,800gを充填した容積0.6Lのビーズミル(シンマルエンタープライゼス社製「ダイノーミル」)を用いて循環分散を開始した。その後、マイクロトラック・ベル社製「ナノトラックUPA-EX150」を用い、一定時間(例えば1時間)ごとに、25℃環境下での体積基準でのメジアン径を測定し、当該メジアン径が150nm以下になったところで循環分散を終了した。
その後、得られた顔料分散体にイオン交換水1,000gを加えた。更に、60℃で加温しながら、イオン交換水の一部と、上記顔料分散樹脂1の水性化溶液に含まれていたメチルエチルケトンの全量とを減圧留去したのち、イオン交換水を加え、顔料濃度が15%になるように調整することで、シアン色の未架橋顔料粒子の水分散液1(顔料濃度15%)を得た。
分散樹脂1の水性化溶液の代わりに、分散樹脂2~8の水性化溶液をそれぞれ使用した以外は、上記未架橋顔料粒子の水分散液1と同じ原料及び方法により、シアン色の未架橋顔料粒子の水分散液2~8を得た。なお、顔料濃度は全て15%とした。
上記で得られた、未架橋顔料粒子の水分散液1を93.3部と、化合物(A-2)に相当するデナコールEX-321(ナガセケムテックス社製エポキシ化合物、エポキシ当量140g/eq.、25℃溶解度27g/100gH2O)を1.15部(上記式(1)で示されるグリシジル基含有率が85モル%となる量)と、イオン交換水を5.55部とを混合し、混合物を攪拌しながら80℃まで加熱したのち、3時間にわたり80℃を保持することにより、架橋処理を行った。その後、イオン交換水を加えて顔料濃度が14%になるように調整することで、シアン色の架橋顔料粒子の水分散液1(顔料濃度14%)を得た。
使用した未架橋顔料粒子の水分散液の種類、及び、各原料の添加量を、表2に記載した通りに変更した以外は、架橋顔料粒子の水分散液1と同じ方法により、シアン色の架橋顔料粒子の水分散液2~12を得た。なお、顔料濃度は全て14%とした。
ガス導入管、温度計、コンデンサー、攪拌機を備えた反応容器に、ブタノール93.4部を仕込み、窒素ガスで置換した。反応容器内の内容物を110℃に加熱したのち、重合性単量体である、アクリル酸6部、メチルメタクリレート64部、2-エチルヘキシルアクリレート20部、スチレン10部;ならびに、重合開始剤であるV-601(富士フイルム和光純薬社製)6部の混合物を、2時間かけて上記反応容器内に滴下した。また滴下終了後は、反応容器内の内容物を110℃に保持したままで、3時間重合反応継続させたのち、V-601を0.6部添加し、更に110℃で1時間反応を続けることで、バインダー樹脂1前駆体の溶液を得た。
次いで、上記バインダー樹脂1前駆体の溶液を室温まで冷却した後、ジメチルアミノエタノールを7.1部添加して、バインダー樹脂1前駆体中に存在するカルボキシ基を中和し、更にイオン交換水を100部加えた。その後、混合物を100℃になるまで加熱し、また100℃に到達後は温度を維持することで、ブタノールを水と共沸させ当該ブタノールを留去した。そして、固形分濃度が40%になるように、イオン交換水を使って調整することで、バインダー樹脂1の水性化溶液を得た。なお、得られたバインダー樹脂1の重量平均分子量は19,000、酸価は47mgKOH/gであった。
表3-1~3-6の各列に記載された原料を、攪拌機を備えた混合容器中に投入した。なお、攪拌機にて混合容器内の内容物を攪拌しながら、各原料を投入した。全ての原料を投入した後は、室温下で十分に均一になるまで攪拌した。その後、0.8μmのメンブランフィルターで濾過を行い、ヘッドつまりの原因となる粗大粒子を除去することで、水性インクジェットインキを製造した。
・サーフィノールDF110D(エボニックジャパン社製アセチレンジオール系界面活性剤、実測HLB値=6.4)
・サーフィノール104(エボニックジャパン社製アセチレンジオール系界面活性剤、実測HLB値=7.9)
・サーフィノール420(エボニックジャパン社製アセチレンジオール系界面活性剤、実測HLB値=8.3)
・TEGOTwin4200(エボニックジャパン社製ジェミニ型シロキサン系界面
活性剤、実測HLB値=8.2)
・TEGOTwin4000(エボニックジャパン社製ジェミニ型シロキサン系界面
活性剤、実測HLB値=2.0)
・TEGOGlide440(エボニックジャパン社製両末端ポリエーテル変性シロ
キサン系界面活性剤、実測HLB値=12.5)
・TEGOGlide100(エボニックジャパン社製両末端ポリエーテル変性シロ
キサン系界面活性剤、実測HLB値=7.1)
・BYK348(ビックケミージャパン社製側鎖ポリエーテル変性シロキサン系界面活性剤、実測HLB値=13.0)
・TEGOWET270(エボニックジャパン社製両末端ポリエーテル変性シロキサン系界面活性剤、実測HLB値=3.3)
・プロピレングリコール(表面張力:36.5mN/m)
・1,2-ブタンジオール(表面張力:31.6mN/m)
・2-メチル-1,5-ぺンタンジオール(表面張力:mN/m)
・3-メチル-1,3-ブタンジオール(表面張力:29.9mN/m)
・2-メチル-2,4-ペンタンジオール(表面張力:29.1mN/m)
・1,2-ヘキサンジオール(表面張力:26.0mN/m)
・ジプロピレングリコールモノプロピルエーテル(表面張力:25.6mN/m)
・プロピレングリコールモノエチルエーテル(表面張力:26.3mN/m)
・プロピレングリコールモノプロピルエーテル(表面張力:25.9mN/m)
・プロピレングリコールモノブチルエーテル(表面張力:26.3mN/m)
・ジエチレングリコールモノブチルエーテル(表面張力:27.9mN/m)
上記で製造した水性インクジェットインキを用いて、以下の評価を行った。また評価結果は、上表3-1~3-6の通りであった。
25℃環境下に設置され、京セラ社製インクジェットヘッド(KJ4B-1200)を搭載したインクジェット吐出装置に、各々の水性インクジェットインキを充填した。ノズルチェックパターンを印刷し、全てのノズルから正常に水性インクジェットインキが吐出されていることを確認してから、1200×1200dpi、駆動周波数40kHz、ドロップボリューム3plの印字条件で、王子製紙社製OKトップコート+紙に、印字率100%のベタ印刷を、100枚連続で行った。
その後、再度ノズルチェックパターンを印刷し、ノズル抜け本数を目視でカウントすることで、連続吐出安定性を評価した。なお、評価基準は以下のとおりとし、D以上を実用可能領域とした。
A:ノズル抜けが全くなかった
B:ノズル抜けが1~3本であった
C:ノズル抜けが4~6本であった
D:ノズル抜けが7~9本であった
E:ノズル抜けが10本以上であった
上記連続吐出安定性評価で使用したインクジェット吐出装置に、各々の水性インクジェットインキを充填した。ノズルチェックパターンを印刷し、全てのノズルから正常に水性インクジェットインキが吐出されていることを確認してから、1200×1200dpi、駆動周波数40kHz、ドロップボリューム3plの印字条件で、王子製紙社製OKトップコート+紙に、長さ25cmの1ドットライン(水性インクジェットインキの液滴からなるドットが、印刷基材の搬送方向と平行に伸びている線画像)を5本、同時に印刷した。
そして、得られた5本の1ドットラインを観察し、着弾ずれが生じている箇所(ラインが途中で途切れている箇所、及び、上記1ドットラインから外れた位置に液滴が着弾している箇所)の数をカウントすることで、吐出直進性を評価した。なお、評価基準は以下のとおりとし、C以上を実用可能領域とした。
A:着弾ずれの数の総数が25個以下であった
B:着弾ずれの数の総数が26~70個であった
C:着弾ずれの数の総数が71~125個であった
D:着弾ずれの数の総数が126個以上であった
各々の水性インクジェットインキをガラスプレートに1滴滴下し、温度50℃、湿度40%RHに設定した恒温恒湿機内に投入し乾燥させた。所定時間経過後、恒温恒湿機からガラスプレートを取り出し、乾燥皮膜上に純水を滴下し、水性インクジェットインキに戻るかどうか、目視で確認した。上記評価を、恒温恒湿機内の静置時間を変えて行うことで、再溶解性を評価した。評価基準は以下の通りとし、C以上を実用可能領域とした。
A:30分乾燥させても、目視では均一な水性インクジェットインキに戻り、乾燥皮膜、顔料凝集物といった異物が全く観察されなかった
B:20分乾燥させても、目視では均一な水性インクジェットインキに戻り、乾燥皮膜、顔料凝集物といった異物が全く観察されなかったが、30分乾燥させた乾燥皮膜を使用した際には、純水の滴下後、目視で上記異物が観察された
C:10分乾燥させても、目視では均一な水性インクジェットインキに戻り、乾燥皮膜、顔料凝集物といった異物が全く観察されなかったが、20分乾燥させた乾燥皮膜を使用した際には、純水の滴下後、目視で上記異物が観察された
D:10分乾燥させた後に、乾燥皮膜、顔料凝集物といった異物が目視で観察された
上記連続吐出安定性評価で使用したインクジェット吐出装置に、各々の水性インクジェットインキを充填した。次いで、上記連続吐出安定性評価で実施したベタ印刷と同様の印刷条件、かつ、同種の印刷基材を用い、グラデーション画像の印刷を行った。なお、上記「グラデーション画像」とは、所定領域内で印字率を5~60%まで連続的に変化させた画像である。上記グラデーション画像を印刷した後、水性インクジェットインキが印刷されたOKトップコート+紙を70℃に設定した送風定温恒温器内に投入して1分間乾燥させることで、グラデーション印刷物を得た。そして、当該グラデーション印刷物中の印字率10%の部分を、画像評価装置(Quality Engineering Associates社製「PIAS-II」)にて観察し、ドットの真円度を測定した。真円度は1に近いほど真円状であり、良好なドット形状を示すことを意味する。またドット形状が良好であれば、印刷画質が良好であるといえる。評価基準は以下の通りとし、C以上を実用可能領域とした。
A:真円度が1以上2以下であった
B:真円度が2超3以下であった
C:真円度が3超3.5以下であった
D:真円度が3.5より大きかった
上記連続吐出安定性評価で使用したインクジェット吐出装置に、各々の水性インクジェットインキを充填した。次いで、上記連続吐出安定性評価で実施したベタ印刷と同様の印刷条件、かつ、同種の印刷基材を用い、印字率100%のベタ画像を印刷した。またベタ画像の印刷後、水性インクジェットインキが印刷されたOKトップコート+紙を70℃に設定した送風定温恒温器に投入して1分間乾燥させることで、ベタ印刷物を得た。そして、得られたベタ印刷物の白抜け度合を目視及びルーペで確認することで、濡れ性の評価を行った。一般に白抜けは印刷不良の一種とされ、また濡れ性が悪いと、濃度ムラ等の原因となり得るため、白抜けの低減及び濡れ性の向上は、印刷画質の良化の点で有効である。評価基準は以下の通りとし、C評価以上を実用可能領域とした。
A:目視及びルーペで白抜けが全く見られなかった
B:ルーペでは僅かに白抜けが見られたが、目視で白抜けが見られなかった
C:目視で僅かに白抜けが見られた
D:目視で明らかに白抜けが見られた
上記連続吐出安定性で使用したインクジェット印刷装置に、各々の水性インクジェットインキを充填した。次いで、上記連続吐出安定性評価で実施したベタ印刷と同様の印刷条件で、王子製紙社製OKプリンス上質(上質紙)上に印字率100%のベタ画像を印刷した。また、上記ベタ画像を印刷した後、水性インクジェットインキが印刷されたOKプリンス上質紙を、10秒以内に、60℃に設定した送風定温恒温器内に投入して1分間乾燥させることで、グラデーション印刷物を得た。印刷物を60℃エアオーブンに投入した。そして、1分間乾燥させた後に印刷物をオーブンから取り出し、評価1と同じ条件で、得られたベタ印刷物の印刷濃度(OD値)の測定を行った。評価基準は以下の通りとし、B評価以上を実用可能領域とした。
A:OD値1.3以上
B:OD値1.1以上1.3未満
C:OD値1.1未満
Claims (5)
- 顔料粒子と、界面活性剤と、有機溶剤とを含む、水性インクジェットインキであって、
前記顔料粒子が、顔料と、前記顔料の表面の少なくとも一部を被覆する顔料分散樹脂とを含み、
前記顔料分散樹脂が、芳香環及び酸基を有し、かつ、酸価が50~160mgKOH/gであるポリマー(A-1)と、1分子中にグリシジルエーテル基を複数個有する化合物(A-2)との架橋反応物を含み、
前記界面活性剤が、実測HLB値が6~9であるアセチレンジオール系界面活性剤(B-1)と、シロキサン系界面活性剤(B-2)とを含み、
前記有機溶剤が、炭素数3~4のアルカンジオールと、炭素数5~8のアルカンジオールと、炭素数4~10のグリコールエーテルとを含み、
下記式(1)で示されるグリシジル基含有率が50~200モル%である、水性インクジェットインキ。
式(1):
- 前記シロキサン系界面活性剤(B-2)が、ジェミニ型シロキサン系界面活性剤を含む、請求項1に記載の水性インクジェットインキ。
- 前記炭素数5~8のアルカンジオールが、分岐アルキル基を含み、かつ、1,2-アルカンジオールではないアルカンジオールを含む、請求項1または2に記載の水性インクジェットインキ。
- 前記炭素数4~10のグリコールエーテルが、分子末端のアルキル基の炭素数が3~4であるプロピレングリコールモノアルキルエーテル、及び/または、分子末端のアルキル基の炭素数が3~4であるジプロピレングリコールモノアルキルエーテルを含む、請求項1または2に記載の水性インクジェットインキ。
- 請求項1または2に記載の水性インクジェットインキが、印刷基材上に印刷されてなる印刷物。
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