JP2020132829A - インクジェットインク組成物及びインクジェット記録方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明のインクジェットインク組成物は、顔料と、樹脂粒子と、滑剤と、水と、有機溶剤とを含有する、インクジェットインク組成物であって、前記樹脂粒子は、架橋性基を有するウレタン樹脂粒子であり、前記滑剤は、平均粒子径D50が200nm以下である。
【選択図】図2
Description
顔料と、樹脂粒子と、滑剤と、水と、有機溶剤とを含有する、インクジェットインク組成物であって、
前記樹脂粒子は、架橋性基を有するウレタン樹脂粒子であり、
前記滑剤は、平均粒子径D50が200nm以下である、インクジェットインク組成物。
前記樹脂粒子の含有量が、インクジェットインク組成物の総質量に対して5.0質量%以上である、〔1〕に記載のインクジェットインク組成物。
前記樹脂粒子のガラス転移温度が、0℃以下である、〔1〕または〔2〕に記載のインクジェットインク組成物。
前記滑剤の平均粒子径D50に対する前記樹脂粒子の平均粒子径D50の比が、0.5以上1.5以下である、〔1〕ないし〔3〕のいずれか一つに記載のインクジェットインク組成物。
グリセリンの含有量が、インクジェットインク組成物の総質量に対して15.0質量%以下である、〔1〕ないし〔4〕のいずれか一つに記載のインクジェットインク組成物。
前記滑剤の融点が、120℃以上である、〔1〕ないし〔5〕のいずれか一つに記載のインクジェットインク組成物。
前記ウレタン樹脂粒子の平均粒子径D50が、100nm以下である、〔1〕ないし〔6〕のいずれか一つに記載のインクジェットインク組成物。
ノズル径が20μm以上30μm以下のノズルより吐出させる、〔1〕ないし〔7〕のいずれか一つに記載のインクジェットインク組成物。
前記ノズルと、圧力室と、前記圧力室内のインクジェットインク組成物を循環させる循環路と、を有するインクジェットヘッドを備えるインクジェット記録装置に用いられる、〔8〕に記載のインクジェットインク組成物。
記録媒体が布帛である、〔1〕ないし〔9〕のいずれか一つに記載のインクジェットインク組成物。
インクジェットインク組成物を、インクジェットヘッドのノズルから吐出して記録媒体に付着させるインク付着工程を備え、
前記インクジェットインク組成物は、顔料と、樹脂粒子と、滑剤と、水と、有機溶剤とを含有し、
前記樹脂粒子は、架橋性基を有するウレタン樹脂粒子であり、
前記滑剤は、平均粒子径D50が200nm以下である、
インクジェット記録方法。
前記インクジェットヘッドは、圧力室と、前記圧力室内のインクジェットインク組成物を循環させる循環路とを有する、〔11〕に記載のインクジェット記録方法。
え、前記インクジェットインク組成物は、顔料と、樹脂粒子と、滑剤と、水と、有機溶剤とを含有し、前記樹脂粒子は、架橋性基を有するウレタン樹脂粒子であり、前記滑剤は、平均粒子径D50が200nm以下であることを特徴とする。
本実施形態において使用可能なインクジェット記録装置として、記録ヘッドがインクジェット記録法を利用したインクジェットヘッドであるインクジェット記録装置の例を挙げて説明する。
体2の表面に平行な平面をX−Y平面とし、X−Y平面に垂直な方向を以下ではZ方向と表記する。インクジェットヘッド3によるインクの噴射方向がZ方向に相当する。また、主走査方向がX方向に相当し、主走査方向と直交する方向(副走査方向)がY方向に相当する。
でY方向に配列し、複数の供給路61は、複数の連通路63の配列と空間Raとの間でY方向に配列する。複数の供給路61は、空間Raに共通に連通する。また、任意の1個の連通路63は、当該連通路63に対応するノズルNに平面視で重なる。具体的には、第1部分P1の任意の1個の連通路63は、第1列L1のうち当該連通路63に対応する1個のノズルNに連通する。同様に、第2部分P2の任意の1個の連通路63は、第2列L2のうち当該連通路63に対応する1個のノズルNに連通する。
出路72の絞り部分として機能する。したがって、隔壁部69の厚さに相当する流路長Lcが長いほど、排出路72の流路抵抗が増大する。本実施形態では、流路長Laが流路長Lbよりも長く、流路長Laが流路長Lcよりも長い、という関係が成立する。さらに、本実施形態では、流路長Lbが流路長Lcよりも長いという関係が成立する。以上の構成によれば、流路長Laや流路長Lbが流路長Lcよりも短い構成と比較して、連通路63から排出路72を介して循環液室65にインクが流入し易いという利点がある。
本実施形態に係るインクジェットインク組成物は、顔料と、樹脂粒子と、滑剤と、水と、有機溶剤とを含有する、インクジェットインク組成物であって、前記樹脂粒子は、架橋性基を有するウレタン樹脂粒子であり、前記滑剤は、平均粒子径D50が200nm以下であることを特徴とする。
「インク」ともいう。)について、捺染用インクジェットインク組成物を挙げて説明する。
顔料は発色性や耐擦性に優れていることから、色材として好適に用いられる。
ントホワイト22、酸化マグネシウム・二酸化ケイ素からなるC.I.ピグメントホワイト26、二酸化ケイ素からなるC.I.ピグメントホワイト27、無水ケイ酸カルシウムからなるC.I.ピグメントホワイト28等が挙げられる。これらの中でも、発色性、隠性などに優れるC.I.ピグメントホワイト6を用いることが好ましい。
本実施形態に係るインクジェットインク組成物は、樹脂粒子として架橋性基を有するウレタン樹脂粒子を含有する。
−ブチル、メチルマロン酸ジエチル、マロン酸ジベンジル、マロン酸ジフェニル、マロン酸ベンジルメチル、マロン酸エチルフェニル、マロン酸t−ブチルフェニル、イソプロピリデンマロネート等のマロン酸ジアルキル、例えば、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、アセト酢酸n−プロピル、アセト酢酸イソプロピル、アセト酢酸n−ブチル、アセト酢酸t−ブチル、アセト酢酸ベンジル、アセト酢酸フェニル等のアセト酢酸アルキル、2−アセトアセトキシエチルメタクリレート、アセチルアセトン、シアノ酢酸エチル等が挙げられる。
ン系樹脂エマルジョン)、スーパーフレックス870、800、150、420、460、470、610、700(商品名、第一工業製薬株式会社製、ウレタン系樹脂エマルジョン)、パーマリンUA−150(商品名、三洋化成工業株式会社製、ウレタン系樹脂エマルジョン)、サンキュアー2710(商品名、日本ルーブリゾール株式会社製、ウレタン系樹脂エマルジョン)、NeoRez R−9660、R−9637、R−940(商品名、楠本化成株式会社製、ウレタン系樹脂エマルジョン)、アデカボンタイター HUX−380,290K(商品名、株式会社ADEKA製、ウレタン系樹脂エマルジョン)、ETERNACALL UW−1501F(商品名、宇部興産株式会社製、ウレタン系樹脂エマルジョン)等を例示することができる。
本実施形態において、インクジェットインク組成物は、平均粒子径D50が200nm以下である滑剤を含有する。インクジェットインク組成物がこのような滑剤を含有することにより、吐出安定性が向上する。上記の架橋性基を有するウレタン樹脂粒子は摩擦堅牢性が良好である一方で反応性が高く、樹脂粒子同士が近接、衝突により大粒径化し、凝集、被膜化して吐出を不安定にすることがある。本実施形態では、インク組成物に含まれる滑剤が凝集しやすいウレタン樹脂の粒子間でスペーサーとして存在し、ウレタン樹脂粒子の凝集を抑制する。その結果、吐出安定性が向上する。
60nm以上であることがさらに好ましい。滑剤の平均粒子径が前記範囲にあることにより、吐出安定性や間欠吐出特性と、形成される画像の摩擦堅牢性が向上する。
本実施形態において、インク組成物は水を含有する水系の顔料インク組成物である。インク組成物が記録媒体に塗布されると、水は記録媒体から乾燥によって蒸発飛散する。水は、イオン交換水、限外濾過水、逆浸透水、蒸留水等の純水、又は超純水を用いることが好ましい。特に、これらの水を紫外線照射又は過酸化水素添加等により滅菌処理した水は、長期間に亘ってカビやバクテリアの発生が防止される点で好ましい。
本実施形態において、インクジェットインク組成物は有機溶剤を含有する。インク組成物が有機溶剤を含むことにより、インク組成物のインクジェット法による吐出安定性を優れたものとしつつ、長期放置時によるインクジェットヘッドからの水分蒸発を効果的に抑制することができる。
2−メチル−3−フェノキシ−1,2−プロパンジオール、3−(3−メチルフェノキシ)−1,2−プロパンジオール、3−ヘキシルオキシ−1,2−プロパンジオール、2−ヒドロキシメチル−2−フェノキシメチル−1,3−プロパンジオール、3−メチル−1,3−ブタンジオール、1,3−プロパンジオール、1,2−ブタンジオール、1,2−ペンタンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、2−メチル−2,4−ペンタンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール等のグリコール類が挙げられる。
でのインク組成物の乾燥や凝集物の発生を抑制することができる。このため、保湿成分である義理セリンの含有量を多量に添加する必要がなく、上記含有量に低減させることができる。上記のような少ない含有量で、十分にノズル近傍でのインク組成物の乾燥や凝集物の発生を抑制することができるため、沸点の高い保湿成分の含有量を低減させることができ、結果として、記録物の乾燥性が良好となり、画像の摩擦堅牢性が向上する。また、乾燥温度の低温化が可能となる。
本実施形態において、インク組成物には界面活性剤を含有することが好ましい。界面活性剤は、インク組成物の表面張力を低下させて、記録媒体への濡れ性、つまり浸透性を調整するための濡れ剤として使用することができる。また、インク組成物が界面活性剤を含有することにより、インクジェットヘッドからの吐出安定性を確保する。
2.7.1.キレート剤
本実施形態において、インク組成物にはインク中の不要なイオンを除去する目的で適量のキレート剤を含有することが好ましい。キレート剤としては、例えば、エチレンジアミン四酢酸二水素二ナトリウム塩、又は、エチレンジアミンのニトリロトリ酢酸塩、ヘキサメタリン酸塩、ピロリン酸塩、若しくはメタリン酸塩等のエチレンジアミン四酢酸及びそれらの塩類等が挙げられる。キレート剤を含有する場合には、インクの総質量に対して0.01質量%以上1.0質量%以下とすることができる。
本実施形態において、インク組成物は、pHを調整する目的でpH調整剤を含有することが好ましい。pH調整剤としては、特に限定されないが、酸、塩基、弱酸、弱塩基、それらの適宜の組み合わせが挙げられ、例えば、トリエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン等の3級アルカノールアミン等が挙げられる。pH調整剤を添加する場合には、例えば、インク組成物の総質量に対して合計で0.01質量%以上2.0質量%以下であることが好ましく、0.1質量%以上1.0質量%以下であることがより好ましく、0.2質量%以上0.5質量%以下であることがさらに好ましい。
本実施形態において、インク組成物には防腐剤、防かび剤を適宜添加してもよい。防腐剤、防かび剤としては、例えば、安息香酸ナトリウム、ペンタクロロフェノールナトリウム、2−ピリジンチオール−1−オキサイドナトリウム、ソルビン酸ナトリウム、デヒドロ酢酸ナトリウム、ロンザジャパン株式会社から販売されるプロキセルCRL、BDN、GXL、XL−2、TN、LV等の1,2−ジベンゾイソチアゾリン−3−オン、バイエルホールディング株式会社から販売されるプリベントール(登録商標)CMK等の4−クロロ−3−メチルフェノール等が挙げられる。
インク組成物は、さらに上記以外の成分として、例えば、ベンゾトリアゾール等の防錆剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、酸素吸収剤、溶解助剤等、インクジェット用のインクにおいて通常用いることができる添加剤を含有してもよい。
本実施形態に係るインクジェットインク組成物は、上記した各成分を任意の順序で混合し、必要に応じてろ過等を行って不純物を除去することにより得られる。各成分の混合方法としては、メカニカルスターラー、マグネチックスターラー等の撹拌装置を備えた容器に順次材料を添加して撹拌混合する方法が好適に用いられる。ろ過方法としては、遠心ろ過、フィルターろ過等を必要に応じて行なうことができる。
2.9.1.表面張力
本実施形態において、インク組成物は、捺染品質とインクジェット用インクとしての信頼性とのバランスの観点から、20℃における表面張力が20mN/m以上40mN/m以下であることが好ましく、30mN/m以上36mN/m以下であることがより好ましい。前記範囲にあることにより、インクジェット記録において吐出安定性に優れると共に、布帛への付着時にインクが記録媒体へ均一に濡れ広がりやすく、浸透しやすくなる。これにより、インクが記録媒体に定着しやすくなる。
学株式会社製)を用いて、20℃の環境下で白金プレートをインクで濡らしたときの表面張力を確認することにより測定することができる。表面張力を前記範囲内とする1つの手法としては、上述した有機溶剤や界面活性剤の種類、及びこれらと水の添加量等を適宜調整することが挙げられる。
また、インクの20℃における粘度は、1.5mPa・s以上122.0mPa・s以下であることが好ましく、2.0mPa・s以上102.0mPa・s以下であることがより好ましい。インクの20℃における粘度が上記範囲にある場合には、よりインクが布帛に付着した際に定着しやすくなり、発色性が向上する。
本実施形態に係るインクジェットインク組成物が捺染用インクジェットインク組成物の場合には、記録媒体として布帛が使用される。布帛を構成する素材としては、特に限定されず、例えば、綿、麻、羊毛、絹等の天然繊維、ポリプロピレン、ポリエステル、アセテート、トリアセテート、ポリアミド、ポリウレタン等の合成繊維、ポリ乳酸等の生分解性繊維等が挙げられ、これらの混紡繊維であってもよい。
とができる。さらに、本実施形態に係るインクジェット記録方法では、目付けの異なる複数種の布帛に適用することができ、良好な印捺を行うことができる。
次に、本実施形態に係るインクジェット記録方法について説明する。本実施形態に係るインクジェット記録方法は、上述したプリンター1(図1参照)を用いて、インクジェット法によりインク組成物の液滴を吐出し、記録媒体2に塗布することで画像等を形成して捺染を行う。
たりで、1.5mg/cm2以上6.0mg/cm2以下であることが好ましく、2.0mg/cm2以上5.0mg/cm2以下であることがより好ましい。インクの付着量が前記範囲にあることにより、捺染によって形成される画像等の発色性が向上する。また、記録媒体2に付着したインクの乾燥性が確保されて、画像等のにじみの発生が低減する。なお、予め着色された布帛に対して、まず白色インク組成物などで下地を形成する場合には、上記の付着量を超えて白色インク組成物を付着させることが好ましい。
以下、本発明を実施例及び比較例によってさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。なお、実施例、比較例中の「部」及び「%」は、特に断らない限り質量基準である。
表1、2の組成になるように各成分を容器に入れて、マグネチックスターラーで2時間混合及び攪拌した後、さらに、直径0.3mmのジルコニアビーズを充填したビーズミルにて分散処理を行うことにより十分に混合した。1時間攪拌してから、5μmのPTFE製メンブランフィルターを用いて濾過することで各インクを得た。表1、2中の数値は特に記載の無いかぎり質量%を示し、イオン交換水は各インクの総質量がそれぞれ100質量%となるように添加した。なお、表1、2中の顔料分散体、架橋剤、滑剤の数値は、有効成分である固形分換算の質量%を示した。
樹脂粒子
・UW−1501F;宇部興産株式会社製、架橋性基を有するウレタン樹脂粒子、商品名「ETERNACOLL UW−1501F」、Tg −30℃、平均粒子径D50 40nm
・タケラック(登録商標)W−6061;三井化学SKCポリウレタン株式会社製、架橋性基を有さないウレタン樹脂、平均粒子径D50 100nm
滑剤
・E−6500;東邦化学工業株式会社製、ポリエチレンワックスエマルジョン、商品名「ハイテックE−6500」、融点140℃、平均粒子径D50 60nm
・E−6314;東邦化学工業株式会社製、ポリエチレンワックスエマルジョン、商品名「ハイテックE−6314」、融点137℃、平均粒子径D50 100nm
・E−8237;東邦化学工業株式会社製、ポリエチレンワックスエマルジョン、商品名「ハイテックE−8237」、融点106℃、平均粒子径D50 80nm
・ME85250;Michelman社製、商品名「Michem Emulsion ME85250」、ポリエチレンワックスエマルジョン、平均粒子径D50 400nm
界面活性剤
・E1010;日信化学工業株式会社製、アセチレングリコール系界面活性剤、商品名「オルフィンE1010」
プリンターとして、セイコーエプソン株式会社製、商品名「SC−F2000」の改造機のヘッドの1ノズル列にインクを充填し、表1、2に記載の条件で、解像度1440dpi×1440dpiとし、塗布量200mg/inch2で記録した。記録後に、コンベアオーブン(熱風乾燥法)にて、165℃・5分間の熱処理を行い、捺染物の定着を行った。布帛として、綿100%の白色綿ブロードを用いた。表1、2において、「循環」の例では、インクジェットヘッドは、図2、図3に記載の、圧力室と、圧力室内のインク組成物を循環させる循環路とを有する、インク循環構造を備えている。また、表1、2に記載のノズル径のインクジェットヘッドを用いている。
5.3.1.乾燥摩擦堅牢性の評価
各例で得られた捺染物の乾燥摩擦堅牢性を、JIS L 0849「摩擦に対する染色堅ろう度試験方法」に規定される乾燥試験に準拠し、以下の基準で評価した。なお、試験はクロックメータ法により行った。評価はJIS L 0849で引用される、JIS L 0801の箇条10(染色堅ろう度の判定)により視感法で汚染等級を判定することにより行った。C評価以上である場合、本願発明において良好な乾燥摩擦堅牢性が得られているということができる。
評価基準
A:摩擦堅牢性が4−5級(中間等級)〜5級である
B:摩擦堅牢性が3−4級(中間等級)〜4級である
C:摩擦堅牢性が2−3級(中間等級)〜3級である
D:摩擦堅牢性が2級以下である
各例の捺染物に対して、JIS L 0849「摩擦に対する染色堅ろう度試験方法」に規定される湿潤試験に準拠し、以下の基準で評価した。なお、試験はクロックメータ法により行った。評価はJIS L 0849 で引用される、JIS L 0801の箇条10(染色堅ろう度の判定)により視感法で汚染等級を判定することにより行った。C評価以上である場合、本願発明において良好な湿潤摩擦堅牢性が得られているということができる。
評価基準
A:摩擦堅牢性が4−5級(中間等級)〜5級である
B:摩擦堅牢性が3−4級(中間等級)〜4級である
C:摩擦堅牢性が2−3級(中間等級)〜3級である
D:摩擦堅牢性が2級以下である
上記インクジェット装置を用いて、表1、2に記載のノズル径のインクジェットヘッドを用い、20℃、30%RHの環境で、1滴あたり10plを吐出する条件で14kHzにて連続吐出した。3分後の出射状態をストロボ照明とCCDカメラを用いた液滴観察装置により観察し、以下の基準で評価した。C評価以上である場合、本願発明において良好な吐出安定性が得られているということができる。
評価基準
A:3分後のノズル抜け本数0本
B:3分後のノズル抜け本数1本
C:3分後のノズル抜け本数2本
D:3分後のノズル抜け本数2本以上で液滴形状乱れあり
上記インクジェット装置を用いて、表1、2に記載のノズル径のインクジェットヘッドを用い、20℃、30%RHの環境で、1滴あたり10plを吐出する条件で14kHzにて10秒間連続吐出した。吐出と吐出の間隔を40秒開けた場合の液滴の出射状態をストロボ照明とCCDカメラを用いた液滴観察装置により観察し、以下の基準で評価した。C評価以上である場合、本願発明において良好な間欠吐出特性が得られているということができる。
評価基準
A:40秒放置後の液滴の速度差が5%未満
B:40秒放置後の液滴の速度差が15%未満
C:40秒放置後の液滴の速度差が15%以上
D:40秒放置後に液滴が吐出せず
比較例では、吐出安定性および間欠吐出特性と、摩擦堅牢性が両立できなかったが、実施例ではいずれも吐出安定性および間欠吐出特性と、摩擦堅牢性の両立できていた。具体的に説明する。
出安定性および間欠吐出特性が低下した。比較例4、5では滑剤を含まないため、実施例1に比べて全体的に評価が低下した。特に比較例4ではグリセリンの含有量が高いため、実施例1に比べて、特に摩擦堅牢性と吐出安定性が低下した。比較例5では、特に乾燥摩擦堅牢性と間欠吐出特性が低下した。一方で、湿潤摩擦堅牢性は架橋性基含有ウレタン樹脂を含むため良好に維持された。
Claims (12)
- 顔料と、樹脂粒子と、滑剤と、水と、有機溶剤とを含有する、インクジェットインク組成物であって、
前記樹脂粒子は、架橋性基を有するウレタン樹脂粒子であり、
前記滑剤は、平均粒子径D50が200nm以下である、インクジェットインク組成物。 - 前記樹脂粒子の含有量が、インクジェットインク組成物の総質量に対して5.0質量%以上である、請求項1に記載のインクジェットインク組成物。
- 前記樹脂粒子のガラス転移温度が、0℃以下である、請求項1または請求項2に記載のインクジェットインク組成物。
- 前記滑剤の平均粒子径D50に対する前記樹脂粒子の平均粒子径D50の比が、0.5以上1.5以下である、請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載のインクジェットインク組成物。
- グリセリンの含有量が、インクジェットインク組成物の総質量に対して15.0質量%以下である、請求項1ないし請求項4のいずれか一項に記載のインクジェットインク組成物。
- 前記滑剤の融点が、120℃以上である、請求項1ないし請求項5のいずれか一項に記載のインクジェットインク組成物。
- 前記ウレタン樹脂粒子の平均粒子径D50が、100nm以下である、請求項1ないし請求項6のいずれか一項に記載のインクジェットインク組成物。
- ノズル径が20μm以上30μm以下のノズルより吐出させる、請求項1ないし請求項7のいずれか一項に記載のインクジェットインク組成物。
- 前記ノズルと、圧力室と、前記圧力室内のインクジェットインク組成物を循環させる循環路と、を有するインクジェットヘッドを備えるインクジェット記録装置に用いられる、請求項8に記載のインクジェットインク組成物。
- 記録媒体が布帛である、請求項1ないし請求項9のいずれか一項に記載のインクジェットインク組成物。
- インクジェットインク組成物を、インクジェットヘッドのノズルから吐出して記録媒体に付着させるインク付着工程を備え、
前記インクジェットインク組成物は、顔料と、樹脂粒子と、滑剤と、水と、有機溶剤とを含有し、
前記樹脂粒子は、架橋性基を有するウレタン樹脂粒子であり、
前記滑剤は、平均粒子径D50が200nm以下である、
インクジェット記録方法。 - 前記インクジェットヘッドは、圧力室と、前記圧力室内のインクジェットインク組成物を循環させる循環路とを有する、請求項11に記載のインクジェット記録方法。
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