JP5279231B2 - インクジェット記録用水系インク - Google Patents
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Description
特許文献2には、顔料と、カルボキシ基及び架橋性官能基を有する樹脂とを用い、該樹脂の架橋性官能基と架橋剤とを反応させて架橋させる水性顔料分散体の製造方法が開示され、得られた水性顔料分散体は、貯蔵安定性がよく、耐水性、耐久性等に優れた塗膜を形成しうるとされている。
特許文献3には、カルボキシ基含有熱可塑性樹脂で顔料を分散させてなる水性顔料分散液であって、顔料を分散後にカルボキシ基含有熱可塑性樹脂を架橋させてなる水性顔料分散液が開示され、耐光性、耐水性、耐溶剤性、経時安定性等に優れるとされている。
しかしながら、上記の顔料分散液又は水系インクは、保存安定性とカール抑制において満足できるものではない。
すなわち、本発明は、次の(1)及び(2)を提供する。
(1)着色剤を含有する架橋ポリマー粒子を含有するインクジェット記録用水系インクであって、水の含有量が60重量%以下であり、かつ該架橋ポリマー1g当たり、塩基で中和されたアニオン性基量が0.5mmol/g以上である、インクジェット記録用水系インク。
(2)前記(1)の水系インクを用いて、インクジェット記録装置で印字する印字物のカール低減方法。
以下、本発明に用いられる各成分について説明する。
着色剤としては特に制限はなく、顔料、疎水性染料、水溶性染料(酸性染料、反応染料、直接染料等)等を用いることができるが、耐水性、保存安定性及び耐擦過性の観点から、顔料及び疎水性染料が好ましい。中でも、近年要求が強い高耐候性を発現させるためには、顔料を用いることが好ましい。
顔料誘導体は、顔料の分散性を向上させる観点から用いることができるが、水分量を60%以下で用いた時の保存安定性の観点からは用いない方が好ましく、本発明を損なわない限り、両観点のバランスにより、使用の有無及び顔料に対する顔料誘導体量を決めることが好ましい。
顔料誘導体は、極性基を有し、有機顔料の表面処理剤としての機能を有し、顔料の分散を促進するために用いられる。極性基としては、スルホン酸基、カルボキシ基、リン酸基、スルフィン酸基、アミノ基、アミド基及びイミド基等が挙げられる。
顔料及び疎水性染料は、水系インクに使用する場合には、界面活性剤、ポリマーを用いて、インク中で安定な微粒子にする必要がある。特に、耐滲み性、耐水性等の観点から、ポリマーの粒子中に顔料及び/又は疎水性染料を含有させることが好ましい。
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。
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、アンソラキノン顔料、キノフタロン顔料等が挙げられる。
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・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、シリカ、炭酸カルシウム、タルク等が挙げられる。
疎水性染料としては、油溶性染料、分散染料等が挙げられ、これらの中では油溶性染料が好ましい。
油溶性染料としては、例えば、C.I.ソルベント・ブラック、C.I.ソルベント・イエロー、C.I.ソルベント・レッド、C.I.ソルベント・バイオレット、C.I.ソルベント・ブルー、C.I.ソルベント・グリーン、及びC.I.ソルベント・オレンジ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、オリエント化学株式会社、BASF社等から市販されている。
分散染料としては、例えば、C.I.ディスパーズ・イエロー、C.I.ディスパーズ・オレンジ、C.I.ディスパーズ・レッド、C.I.ディスパーズ・バイオレット、C.I.ディスパーズ・ブルー、C.I.ディスパーズ・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。これらの中では、イエローとしてC.I.ソルベント・イエロー29及び30、シアンとしてC.I.ソルベント・ブルー70、マゼンタとしてC.I.ソルベント・レッド18及び49、ブラックとしてC.I.ソルベント・ブラック3及び7、及びニグロシン系の黒色染料が好ましい。
上記の着色剤は、単独で又は2種以上を任意の割合で混合して用いることができる。
本発明に用いられる架橋ポリマーとしては、ポリマーを架橋剤で架橋してなる架橋ポリマーが好ましく、ポリマーは、水不溶性ポリマーが好ましい。ここで、水不溶性ポリマーとは、ポリマーを105℃で2時間乾燥させた後、25℃の水100gに溶解させたときに、その溶解量が10g以下、好ましくは5g以下、更に好ましくは1g以下であるポリマーをいう。溶解量は、ポリマーが塩生成基を有する場合は、その種類に応じて、ポリマーの塩生成基を酢酸又は水酸化ナトリウムで100%中和した時の溶解量である。
用いるポリマーとしては、ポリエステル、ポリウレタン、ビニル系ポリマー等が挙げられるが、その保存安定性の観点から、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が好ましい。
ビニルポリマーとしては、(a)塩生成基含有モノマー(以下「(a)成分」ともいう)と、(b)マクロマー(以下「(b)成分」ともいう)及び/又は(c)疎水性モノマー(以下「(c)成分」ともいう)とを含むモノマー混合物(以下、単に「モノマー混合物」ともいう)を共重合させてなるビニルポリマーが好ましい。このビニルポリマーは、(a)成分由来の構成単位と、(b)成分由来の構成単位及び/又は(c)成分由来の構成単位を有する。より好適なビニルポリマーは、(a)成分由来の構成単位、又は(a)及び(c)成分由来の構成単位を主鎖として有し、(b)成分由来の構成単位を側鎖として有する水不溶性ビニル系グラフトポリマーである。
(a)塩生成基含有モノマーは、得られる分散体の保存安定性を高める観点から用いられる。塩生成基としては、カルボキシ基、スルホン酸基、リン酸基、アミノ基、アンモニウム基等が挙げられる。
塩生成基含有モノマーとしては、特開平9−286939号公報段落〔0022〕等に記載されているカチオン性モノマー、アニオン性モノマー等が挙げられる。
カチオン性モノマーの代表例としては、不飽和アミン含有モノマー、不飽和アンモニウム塩含有モノマー等が挙げられる。これらの中では、N,N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N−(N',N'−ジメチルアミノプロピル)(メタ)アクリルアミド及びビニルピロリドンが好ましい。
アニオン性モノマーの代表例としては、不飽和カルボン酸モノマー、不飽和スルホン酸モノマー、不飽和リン酸モノマー等が挙げられる。
不飽和カルボン酸モノマーとしては、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、2−メタクリロイルオキシメチルコハク酸等が挙げられる。不飽和スルホン酸モノマーとしては、スチレンスルホン酸、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、3−スルホプロピル(メタ)アクリレート、ビス−(3−スルホプロピル)−イタコン酸エステル等が挙げられる。不飽和リン酸モノマーとしては、ビニルホスホン酸、ビニルホスフェート、ビス(メタクリロキシエチル)ホスフェート、ジフェニル−2−アクリロイルオキシエチルホスフェート、ジフェニル−2−メタクリロイルオキシエチルホスフェート、ジブチル−2−アクリロイルオキシエチルホスフェート等が挙げられる。
上記アニオン性モノマーの中では、保存安定性、吐出安定性の観点から、不飽和カルボン酸モノマーが好ましく、アクリル酸及びメタクリル酸がより好ましい。
(b)マクロマーは、着色剤を含有する架橋ポリマー粒子の保存安定性を高める観点から用いられる。マクロマーとしては、数平均分子量500〜100,000、好ましくは1,000〜10,000の重合可能な不飽和基を有するモノマーであるマクロマーが好ましく挙げられる。なお、(b)マクロマーの数平均分子量は、溶媒として1mmol/Lのドデシルジメチルアミンを含有するクロロホルムを用いたゲルクロマトグラフィー法により、標準物質としてポリスチレンを用いて測定される。
(b)マクロマーの中では、着色剤を含有する架橋ポリマー粒子の保存安定性等の観点から、片末端に重合性官能基を有する、スチレン系マクロマー、芳香族基含有(メタ)アクリレート系マクロマー、及びシリコーン系マクロマーからなる郡から選ばれる一種以上が好ましい。
スチレン系マクロマーとしては、スチレン系モノマー単独重合体、又はスチレン系モノマーと他のモノマーとの共重合体が挙げられる。スチレン系モノマーとしては、スチレン、2−メチルスチレン、ビニルトルエン、エチルビニルベンゼン、ビニルナフタレン、クロロスチレン等が挙げられる。
また、それらのマクロマーの片末端に存在する重合性官能基としては、アクリロイルオキシ基又はメタクリロイルオキシ基が好ましく、共重合される他のモノマーとしては、アクリロニトリル等が好ましい。
スチレン系マクロマー中におけるスチレン系モノマー、又は芳香族基含有(メタ)アクリレート系マクロマー中における芳香族基含有(メタ)アクリレートの含有量は、顔料との親和性を高める観点から、好ましくは50重量%以上、より好ましくは70重量%以上である。
CH2=C(CH3)-COOC3H6-〔Si(CH3)2O〕t-Si(CH3)3 (1)
(式中、tは8〜40の数を示す。)。
(b)成分として商業的に入手しうるスチレン系マクロマーとしては、例えば、東亜合成株式会社の商品名、AS−6(S)、AN−6(S)、HS−6(S)等が挙げられる。
(c)疎水性モノマーは、印字濃度の向上の観点から用いられる。疎水性モノマーとしては、アルキル(メタ)アクリレート、芳香族基含有モノマー等が挙げられる。
アルキル(メタ)アクリレートとしては、炭素数1〜22、好ましくは炭素数6〜18のアルキル基を有するものが好ましく、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、(イソ)プロピル(メタ)アクリレート、(イソ又はターシャリー)ブチル(メタ)アクリレート、(イソ)アミル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、(イソ)オクチル(メタ)アクリレート、(イソ)デシル(メタ)アクリレート、(イソ)ドデシル(メタ)アクリレート、(イソ)ステアリル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
なお、本明細書において、「(イソ又はターシャリー)」及び「(イソ)」は、これらの基が存在する場合としない場合の双方を意味し、これらの基が存在しない場合には、ノルマルを示す。また、「(メタ)アクリレート」は、アクリレート、メタクリレート又はそれらの両方を示す。
(c)成分の中では、印字濃度向上の観点から、スチレン系モノマー(c−1成分)が好ましく、スチレン系モノマーとしては特にスチレン及び2−メチルスチレンが好ましい。(c)成分中の(c−1)成分の含有量は、印字濃度向上の観点から、好ましくは10〜100重量%、より好ましくは20〜80重量%である。
また、芳香族基含有(メタ)アクリレート(c−2)成分としては、ベンジル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート等が好ましい。(c)成分中の(c−2)成分の含有量は、印字濃度及び保存安定性を向上させる観点から、好ましくは10〜100重量%、より好ましくは20〜80重量%である。また、(c−1)成分と(c−2)成分を併用することも好ましい。
モノマー混合物には、更に、(d)水酸基含有モノマー(以下「(d)成分」ともいう)が含有されていてもよい。(d)水酸基含有モノマーは、保存安定性を高めるという優れた効果を発現させるものである。
(d)成分としては、例えば、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、3−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール(n=2〜30、nはオキシアルキレン基の平均付加モル数を示す。以下同じ)(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコール(n=2〜30)(メタ)アクリレート、ポリ(エチレングリコール(n=1〜15)・プロピレングリコール(n=1〜15))(メタ)アクリレート等が挙げられる。これらの中では、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールモノメタクリレート、ポリプロピレングリコールメタクリレートが好ましい。
モノマー混合物には、更に、(e)下記式(2)で表されるモノマー(以下「(e)成分」ともいう)が含有されていてもよい。
CH2=C(R1)COO(R2O)qR3 (2)
(式中、R1は、水素原子又は炭素数1〜5の低級アルキル基、R2は、ヘテロ原子を有していてもよい炭素数1〜30の2価の炭化水素基、R3は、ヘテロ原子を有していてもよい炭素数1〜30の1価の炭化水素基又は炭素数1〜9のアルキル基を有してもよいフェニル基、qは、平均付加モル数を意味し、1〜60の数、好ましくは1〜30の数を示す。)
(e)成分は、吐出性を向上するという優れた効果を発現する。
式(2)のモノマーに含まれるヘテロ原子としては、例えば、窒素原子、酸素原子、ハロゲン原子
及び硫黄原子が挙げられる。
R1の好適例としては、メチル基、エチル基、(イソ)プロピル基等が挙げられる。
R2O基の好適例としては、オキシエチレン基、オキシトリメチレン墓、オキシプロパン−1,2−ジイル基、オキシテトラメチレン基、オキシヘプタメチレン基、オキシヘキサメチレン基及びこれらの2種以上の組合せからなる炭素数2〜7のオキシアルカンジイル基(オキシアルキレン基)が挙げられる。
R3の好適例としては、炭素数1〜30、好ましくは炭素数1〜20、更に好ましくは炭素数1〜8の脂肪族アルキル基、芳香族環を有する炭素数7〜30のアルキル基及びヘテロ環を有する炭素数4〜30のアルキル基、炭素数1〜8のアルキル基を有していてもよいフェニル基が好ましく挙げられる。
上記(a)〜(e)成分は、それぞれ単独で又は2種以上を混合して用いることができる。
(a)成分の含有量は、得られる分散体の保存安定性の観点から、好ましくは3〜40重量%、より好ましくは4〜30重量%、特に好ましくは5〜25重量%である。
(b)成分の含有量は、特に顔料との相互作用を高める観点から、好ましくは1〜25重量%、より好ましくは5〜20重量%である。
(c)成分の含有量は、印字濃度向上の観点から、好ましくは5〜98重量%、より好ましくは10〜60重量%である。
(d)成分の含有量は、得られる分散体の保存安定性の観点から、好ましくは5〜40重量%、より好ましくは7〜20重量%である。
(e)成分の含有量は、吐出性向上の観点から、好ましくは5〜50重量%、より好ましくは10〜40重量%である。
モノマー混合物中における〔(a)成分+(d)成分〕の合計含有量は、得られる分散体の保存安定性の観点から、好ましくは6〜60重量%、より好ましくは10〜50重量%である。〔(a)成分+(e)成分〕の合計含有量は、得られる分散体の保存安定性及び吐出性の観点から、好ましくは6〜75重量%、より好ましくは13〜50重量%である。また、〔(a)成分+(d)成分+(e)成分〕の合計含有量は、得られる分散体の保存安定性及び吐出性の観点から、好ましくは6〜60重量%、より好ましくは7〜50重量%である。
また、〔(a)成分/[(b)成分+(c)成分]〕の重量比は、得られる分散体の分散安定性及び印字濃度の観点から、好ましくは0.01〜1、より好ましくは0.02〜0.67、更に好ましくは0.03〜0.50である。
前記ポリマーは、塊状重合法、溶液重合法、懸濁重合法、乳化重合法等の公知の重合法により、モノマー混合物を共重合させることによって製造される。これらの重合法の中では、溶液重合法が好ましい。
溶液重合法で用いる溶媒としては、特に限定されないが、極性有機溶媒が好ましい。極性有機溶媒が水混和性を有する場合には、水と混合して用いることもできる。極性有機溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール等の炭素数1〜3の脂肪族アルコール;アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類;酢酸エチル等のエステル類等が挙げられる。これらの中では、メタノール、エタノール、アセトン、メチルエチルケトン又はこれらの1種以上と水との混合溶媒が好ましい。
重合の際には、2,2'−アゾビスイソブチロニトリル、2,2'−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)等のアゾ化合物や、t−ブチルペルオキシオクトエート、ジベンゾイルオキシド等の有機過酸化物等の公知のラジカル重合開始剤を用いることができる。ラジカル重合開始剤の量は、モノマー混合物1モルあたり、好ましくは0.001〜5モル、より好ましくは0.01〜2モルである。
重合の際には、さらに、オクチルメルカプタン、2−メルカプトエタノール等のメルカプタン類、チウラムジスルフィド類等の公知の重合連鎖移動剤を添加してもよい。
重合反応の終了後、反応溶液から再沈澱、溶媒留去等の公知の方法により、生成したポリマーを単離することができる。また、得られたポリマーは、再沈澱を繰り返したり、膜分離、クロマトグラフ法、抽出法等により、未反応のモノマー等を除去して精製することができる。
本発明で用いられるポリマーは、(a)塩生成基含有モノマー由来の塩生成基を有している場合は中和剤により中和して用いる。中和剤としては、ポリマー中の塩生成基の種類に応じて、酸又は塩基を使用することができる。例えば、塩酸、酢酸、プロピオン酸、リン酸、硫酸、乳酸、コハク酸、グリコール酸、グルコン酸、グリセリン酸等の酸、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニア、メチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、エチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、トリエタノールアミン、トリブチルアミン等の塩基が挙げられる。
ここで中和度は、塩生成基がアニオン性基である場合、下記式によって求めることができる。
{[中和剤の重量(g)/中和剤の当量]/[ポリマーの酸価(KOHmg/g)×ポリマーの重量(g)/(56×1000)]}×100
塩生成基がカチオン性基である場合は、下記式によって求めることができる。
{[中和剤の重量(g)/中和剤の当量]/[ポリマーのアミン価(HCLmg/g)×ポリマーの重量(g)/(36.5×1000)]}×100
酸価やアミン価は、ポリマーの構成単位から、計算で算出することができる。または、適当な溶剤(例えばメチルエチルケトン)にポリマーを溶解して、滴定する方法でも求めることができる。
本発明において架橋剤としては、ポリマーを適度に架橋するため、分子中に2以上の反応性官能基を有する化合物が好ましく用いられる。架橋剤の分子量は、反応のし易さ、及び得られる架橋ポリマー粒子の保存安定性の観点から、120〜2000が好ましく、150〜1500が更に好ましく、150〜1000が特に好ましい。
架橋剤に含まれる反応性官能基の数は、分子量を制御して保存安定性を向上させる観点から、2〜6が好ましい。反応性官能基としては、水酸基、エポキシ基、アルデヒド基、アミノ基、カルボキシ基、オキサゾリン基、及びイソシアネート基からなる群から選ばれる1以上が好ましく挙げられる。
架橋剤は、効率よく、ポリマーを表面架橋する観点から、25℃の水100gに溶解させたときに、その溶解量が好ましくは50g以下、更に好ましくは40g以下、より更に好ましくは30g以下である。
(a)分子中に2以上の水酸基を有する化合物:例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、グリセリン、ポリグリセリン、プロピレングルコール、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、ネオペンチルアルコール、ジエタノールアミン、トリジエタノールアミン、ポリプロピレングリコール、ポリビニルアルコール、ペンタエリスリトール、ソルビット、ソルビタン、グルコース、マンニット、マンニタン、ショ糖、ブドウ糖等の多価アルコール。
(b)分子中に2以上のエポキシ基を有する化合物:例えば、エチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、グリセリントリグリシジルエーテル、グリセロールポリグリシジルエーテル、ポリグリセロールポリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル、ソルビトール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、レゾルシノールジ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、水添ビスフェノールA型ジグリシジルエーテル等のポリグリシジルエーテル。
(c)分子中に2以上のアルデヒド基を有する化合物:例えば、グルタールアルデヒド、グリオキザール等のポリアルデヒド。
(d)分子中に2以上のアミノ基を有する化合物:例えば、エチレンジアミン、ポリエチレンイミン等のポリアミン。
(f)分子中に2以上のオキサゾリン基を有する化合物:例えば、脂肪族基又は芳香族基に2個以上、好ましくは2〜3個のオキサゾリン基が結合した化合物、より具体的には、2,2’−ビス(2−オキサゾリン)、1,3−フェニレンビスオキサゾリン、1,3−ベンゾビスオキサゾリン等のビスオキサゾリン化合物、該化合物と多塩基性カルボン酸とを反応させて得られる末端オキサゾリン基を有する化合物。
(g)分子中に2以上のイソシアネート基を有する化合物:例えば、有機ポリイソシアネート又はイソシアネート基末端プレポリマー。
有機ポリイソシアネートとしては、例えばヘキサメチレンジイソシアネート、2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート等の脂肪族ジイソシアネート;トリレン−2,4−ジイソシアネート、フェニレンジイソシアネート等の芳香族ジイソシアネート;脂環式ジイソシアネート;芳香族トリイソシアネート;それらのウレタン変性体等の変性体が挙げられる。イソシアネート基末端プレポリマーは、有機ポリイソシアネート又はその変性体と低分子量ポリオール等とを反応させることにより得ることができる。
これらの中では、(b)分子中に2以上のエポキシ基を有する化合物が好ましく、特にエチレングリコールジグリシジルエーテル、トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテルが好ましい。
ポリマーの反応性基がカルボキシ基、スルホン酸基、硫酸基、ホスホン酸基、リン酸基等のアニオン性基の場合は、架橋剤は前記(a)、(b)、(d)及び(f)化合物が好ましい。ポリマーの反応性基がアミノ基の場合は、架橋剤は前記(b)、(c)及び(e)化合物が好ましい。ポリマーの反応性基が水酸基の場合は、架橋剤は前記(c)及び(e)化合物が好ましい。ポリマーの反応性基がイソシアネート基、エポキシ基の場合は、架橋剤は前記(a)、(d)及び(e)化合物が好ましい。
上記の組合せの中では、ポリマーに適度な架橋構造を付与するように制御する観点から、架橋剤が、ポリマーのアニオン性基と反応する官能基を有することが好ましく、(b)分子中に2つ以上のエポキシ基を有する化合物との組合せが特に好ましい。
架橋剤と反応しうる反応性基として、アニオン性基、アミノ基等の塩生成基を有するポリマーとしては、前述の塩生成基含有モノマーを共重合したポリマーを用いることができる。また、架橋剤と反応しうる反応性基として水酸基を有するポリマーとしては、前述の水酸基含有モノマーを共重合したポリマーを用いることができる。
架橋剤と反応しうる反応性基としてエポキシ基を有するポリマーとしては、エポキシ基を有するモノマー、具体的にはグリシジル(メタ)アクリレートを共重合したポリマーを用いることができる。架橋剤と反応しうる反応性基としてイソシアネート基を有するポリマーとしては、(i)イソシアネート基を有するモノマー、例えばイソシアネートエチル(メタ)アクリレートを共重合したポリマー、(ii)不飽和ポリエステルポリオールとイソシアネートから得られるイソシアネート末端プレポリマーを共重合したポリマー等を用いることができる。
着色剤を含有する架橋ポリマー粒子(以下「着色剤含有架橋ポリマー粒子」又は単に「架橋ポリマー粒子」ともいう)は、カールを抑制し、保存安定性を向上させるために用いられる。
本発明の着色剤含有架橋ポリマー粒子は、該架橋ポリマー1g当たり、塩基で中和されたアニオン性基を0.5mmol/g以上含有することを特徴とする。
塩基で中和されたアニオン性基の具体例としては、カルボキシイオン(−COOM1)、スルホン酸イオン(-SO3M1)、リン酸イオン(−PO3M1 2)等が挙げられる。
上記化学式中、M1は、同一でも異なってもよく、リチウム、ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属;アンモニウム;モノメチルアンモニウム基、ジメチルアンモニウム基、トリメチルアンモニウム基;モノエチルアンモニウム基、;トリメタノールアンモニウム基等の有機アンモニウム等である。
塩基としては、水酸化ナトリウム等のアルカリ水酸化物、アルカリ土類水酸化物、アミン、トリエタノールアミンなどの有機アミン、塩基性アミノ酸等である。
塩基で中和されたアニオン性基は、解離して、アニオンのイオン同士の電荷反発により、着色剤含有架橋ポリマー粒子の安定性に寄与すると考えられる。
着色剤含有架橋ポリマー粒子の製造方法としては、保存安定性の観点から、着色剤とポリマーとを用いて、着色剤を含有するポリマー粒子を得る工程Iと、工程Iで得られた着色剤を含有するポリマー粒子と架橋剤とを混合し、該ポリマーを架橋させて架橋ポリマー粒子を得る工程IIとにより製造する方法が好ましい。
工程(1):ポリマー、有機溶媒、着色剤、水、及び必要に応じて中和剤を含有する混合物を分散処理して、着色剤を含有するポリマー粒子の分散体を得る工程
工程(2):工程(1)で得られた分散体から前記有機溶媒を除去して、着色剤を含有するポリマー粒子の水分散体を得る工程
工程(3):工程(2)で得られた着色剤を含有するポリマー粒子のポリマーを架橋剤で架橋させて、着色剤含有架橋ポリマー粒子の水分散体を得る工程
前記ポリマーと着色剤との合計量に対する着色剤量の重量比〔着色剤/(ポリマー+着色剤)〕は、保存安定性の観点から、55/100〜90/100であることが好ましく、70/100〜85/100であることがより好ましい。
ポリマーが塩生成基を有する場合、中和剤を用いることが好ましい。中和剤を用いて中和する場合の中和度には、特に限定がない。通常、最終的に得られる水分散体の液性が中性、例えば、pHが4.5〜10であることが好ましい。前記ポリマーの望まれる中和度により、pHを決めることもできる。中和剤としては、前記のものが挙げられる。また、ポリマーを予め中和しておいてもよい。
有機溶媒としては、エタノール、イソプロパノール、イソブタノール等のアルコール系溶媒、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジエチルケトン等のケトン系溶媒及びジブチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル系溶媒が挙げられる。好ましくは、水100gに対する溶解量が20℃において、好ましくは5g以上、更に好ましくは10g以上であり、より具体的には、好ましくは5〜80g、更に好ましくは10〜50gのものであり、特に、メチルエチルケトン及びメチルイソブチルケトンが好ましい。
混合物を予備分散させる際には、アンカー翼等の一般に用いられている混合撹拌装置を用いることができる。混合撹拌装置の中では、ウルトラディスパー〔浅田鉄鋼株式会社、商品名〕、エバラマイルダー〔株式会社荏原製作所、商品名〕、TKホモミクサー〔プライミクス株式会社、商品名〕等の高速攪拌混合装置が好ましい。
本分散の剪断応力を与える手段としては、例えば、ロールミル、ビーズミル、ニーダー、エクストルーダ等の混練機、高圧ホモゲナイザー〔株式会社イズミフードマシナリ、商品名〕、ミニラボ8.3H型〔Rannie社、商品名〕に代表されるホモバルブ式の高圧ホモジナイザー、マイクロフルイダイザー〔Microfluidics社、商品名〕、ナノマイザー〔ナノマイザー株式会社、商品名〕等のチャンバー式の高圧ホモジナイザー等が挙げられる。これらの装置は複数を組み合わせることもできる。これらの中では、顔料の小粒子径化の観点から、高圧ホモジナイザーが好ましい。
得られた着色剤を含有するポリマー粒子の水分散体は、着色剤を含有するポリマーの固体分が水を主溶媒とする中に分散しているものである。ここで、ポリマー粒子の形態は特に制限はなく、少なくとも着色剤とポリマーにより粒子が形成されていればよい。例えば、ポリマーに着色剤が内包された粒子形態、ポリマー中に着色剤が均一に分散された粒子形態、ポリマー粒子表面に着色剤が露出された粒子形態等が含まれる。
工程(3)では、用いる架橋剤により、触媒、溶媒、温度、時間は適宜選択して決定することができる。架橋反応の時間は、好ましくは0.5〜10時間、更に好ましくは1〜5時間、架橋反応の温度は、好ましくは40〜95℃である。
架橋剤(分子中に2以上の反応性官能基を有する化合物)の使用量は、保存安定性の観点から、〔架橋剤/ポリマー〕の重量比で0.3/100〜50/100が好ましく、0.3/100〜35/100がより好ましく、2/100〜30/100がより好ましく、5/100〜25/100が更に好ましく、5/100〜20/100が特に好ましい。
架橋ポリマー粒子の安定性を向上させる観点から、架橋剤が、ポリマーのアニオン性基と反応する官能基を有し、架橋剤の使用量が、該ポリマー1g当たりのアニオン性基量換算で、該ポリマーのアニオン性基0.1〜3mmol/gと反応する量であることが好ましく、0.2〜2.5mmol/gと反応する量であることがより好ましく、0.4〜2.5mmol/gと反応する量であることがより好ましく、0.7〜2.5mmol/gと反応する量であることが更に好ましく、0.7〜2.0mmol/gと反応する量であることが特に好ましく、0.7〜1.5mmol/gと反応する量が最も好ましい。
また、ポリマーの架橋工程としては、工程(1)で得られた着色剤を含有するポリマー粒子の分散体と架橋剤とを混合して行うこともできる。この場合は、該架橋工程で得られた架橋ポリマー粒子の分散体から、有機溶媒を除去する工程を前記工程(2)と同様に行うことにより、着色剤含有架橋ポリマー粒子の水分散体を得ることができる。
架橋率(モル%)=[架橋剤の反応性基のモル数×100/ポリマーが有する架橋剤と反応できる反応性基のモル数] (3)
式(3)において、「架橋剤の反応性基のモル数」とは、使用する架橋剤の重量を反応性基の当量で除した値である。即ち、使用する架橋剤のモル数に架橋剤1分子中の反応性基の数を乗じたものである。
架橋ポリマーと着色剤との合計量に対する着色剤量の重量比〔着色剤/(架橋ポリマー+着色剤)〕は、保存安定性の観点から、55/100〜90/100であることが好ましく、70/100〜85/100であることがより好ましい。
本発明のインクジェット記録用水系インクは、前記工程(1)〜(3)で得られた着色剤含有架橋ポリマー粒子を含む水分散体に、インクジェット記録用水系インクに通常用いられる親水性有機溶媒、湿潤剤、浸透剤、分散剤、粘度調整剤、消泡剤、防黴剤、防錆剤等を添加して調製することができる。
水系インク中の着色剤の含有量は、印字濃度と保存安定性の観点から、3〜30重量%が好ましく、4〜30重量%がより好ましく、6〜25重量%がより好ましく、8〜20重量%が更に好ましく、10〜15重量%が特に好ましい。なお、水系インクを調製する前の水分散体中の着色剤の含有量は、印字濃度と保存安定性の観点から、10〜50重量%が好ましく、15〜40重量%がより好ましい。本発明で用いられる着色剤を含有する架橋ポリマー粒子を用いることで、水の含有量が60重量%以下であり、着色剤が高濃度であっても、保存安定性に優れたものとなる。
水系インク中の着色剤含有架橋ポリマー粒子の含有量は、カール抑制及び保存安定性の観点から、5〜50重量%が好ましく、10〜40重量%がより好ましい。
また、着色剤含有架橋ポリマー粒子の平均粒径は、プリンターのノズルの目詰まり防止及び保存安定性の観点から、好ましくは10〜500nm、より好ましくは30〜300nm、特に好ましくは50〜200nmである。なお、平均粒径の測定は、実施例記載の方法で行う。
水系インク中の水の含有量は、カール抑制の観点から、60重量%以下であり、20〜60重量%が好ましく、30〜60重量%がより好ましく、30〜57重量%が更に好ましく、30〜55重量%が特に好ましい。
水系インク中の親水性有機溶媒の含有量は、粘度の上昇を抑制しつつ、カールを抑制し保存安定性を保持する観点から、10重量%以上が好ましく、10〜35重量%がより好ましく、15〜35重量%が更に好ましい。
親水性有機溶媒としては、モノアルキレングリコール、ジアルキレングリコール、及びトリアルキレングリコールから選ばれる一種以上のアルキレングリコールのモノアルキルエーテル等が挙げられる。
アルキレングリコールのアルキレン基としては、炭素数2〜4のアルキレン基、即ちエチレン基、プロピレン基、ブチレン基が好ましく、1分子中でこれらは同一であっても異なっていてもよい。また、モノアルキルエーテルのアルキル基としては、炭素数1〜4のアルキル基、即ちメチル基、エチル基、n−プロピル基、iso−プロピル基、n−ブチル基、iso−ブチル基、t−ブチル基が好ましい。
これらの中では、エチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、ジエチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、トリエチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、テトラエチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、またはジプロピレングリコールモノブチルエーテルが特に好ましい。
上記の親水性有機溶媒は、単独で又は二種以上を混合して用いることができる。
本発明の水系インクの表面張力(20℃)は、好ましくは25〜50mN/m、より好ましくは27〜45mN/mである。また、水系インクの固形分10重量%における粘度(20℃)は、良好な吐出性を維持するために、好ましくは2〜12mPa・s、より好ましくは2.5〜10mPa・sである。水系インクのpHは4〜10が好ましい。
本発明の印字物のカール低減方法においては、着色剤含有架橋ポリマー粒子を含有する水系インクをインクジェット記録装置で印字することにより、カールが抑制され、かつ印字濃度に優れた印字物を得ることができる。
印字される色は、シアン、マゼンタ、イエローの単色だけでなく、ブルー、レッド、グリーンの2次色、3次色等の多次色であってもよい。
被印字体は特に限定されず、一般に入手可能な普通紙、専用紙をいずれも使用できるが、本発明の効果を発揮させる観点から、普通紙を用いることが好ましい。
適用しうるインクジェット記録装置は制限されないが、特にピエゾ方式のインクジェットプリンターに好適である。また、高速印字が可能なプリンターに適しており、例えば3〜150枚/分、好ましくは5〜100枚/分、更に好ましくは10〜100枚/分の印字速度で印刷しうるプリンターに好適である。
(1)ポリマーの重量平均分子量
溶媒として、60mmol/Lのリン酸と50mmol/Lのリチウムブロマイドを含有するN,N−ジメチルホルムアミドを用いたゲルクロマトグラフィー法〔東ソー株式会社製GPC装置(HLC−8120GPC)、東ソー株式会社製カラム(TSK-GEL、α-M×2本)、流速:1mL/min〕により、標準物質としてポリスチレンを用いて測定した。
(2)着色剤含有架橋ポリマー粒子の平均粒径の測定
大塚電子株式会社のレーザー粒子解析システムELS−8000(キュムラント解析)を用いて測定した。測定条件は、温度25℃、入射光と検出器との角度90°、積算回数100回であり、分散溶媒の屈折率として水の屈折率(1.333)を入力する。測定濃度は、約5×10-3重量%で行った。
(3)粘度の測定
東機産業株式会社製の「RE80」のE型粘度計により、標準ローター(1°34′×R24)を使用し、測定温度20℃、測定時間1分、回転数100rpmの条件で測定した。
反応容器内に、MEK(メチルエチルケトン)20部及び重合連鎖移動剤(2−メルカプトエタノール)0.03部、表1に示すモノマー混合物200部のうち10%を入れて混合し、窒素ガス置換を十分に行い、混合溶液を得た。
一方、滴下ロートに、表1に示すモノマー混合物の残りの90%を仕込み、前記重合連鎖移動剤0.27部、MEK60部及びラジカル重合開始剤(2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル))1.2部を入れて混合し、十分に窒素ガス置換を行い、混合溶液を得た。
窒素雰囲気下、反応容器内の混合溶液を攪拌しながら65℃まで昇温し、滴下ロート中の混合溶液を3時間かけて徐々に滴下した。滴下終了から65℃で2時間経過後、前記ラジカル重合開始剤0.3部をMEK5部に溶解した溶液を加え、更に65℃で2時間、70℃で2時間熟成させ、ビニル系ポリマー(P−1〜P−4)溶液を得た。得られたポリマーの重量平均分子量と酸価を表1に示す。なお、ポリマーの酸価(KOHmg/g)は、メタクリル酸の割合と分子量から算出することができる。
・スチレンマクロマー:東亜合成株式会社製、商品名:AS−6S、数平均分子量:6000、重合性官能基:メタクロイルオキシ基
・ポリエチレングリコールモノメタクリレート(エチレンオキシド平均付加モル数=9):新中村化学工業株式会社製、商品名:NKエステルM−90G
・ポリプロピレングリコールモノメタクリレート(プロピレンオキシド平均付加モル数=9):日本油脂株式会社製、商品名:ブレンマーPP−500
製造例1で得られたポリマー(P−1)溶液を減圧乾燥させて得られたポリマー25部をMEK78.6部と混合し、その中にキナクリドン顔料(C.I.ピグメント・バイオレット19、クラリアントジャパン株式会社製、商品名:Hostaperm Red E5B02)100部を加えよく混合し、更に5N水酸化ナトリウム水溶液と25%アンモニア水溶液を各々7.0部と6.0部(中和度60%)を加え、ディスパー(浅田鉄工株式会社製、ウルトラディスパー)を用いて、20℃でディスパー翼を7000rpmで回転させ60分間攪拌した。得られた混合物をイオン交換水にて20%水溶液になるように希釈し、それをマイクロフルイダイザー(Microfluidics 社製、商品名)で200MPaの圧力で10パス分散処理した。
得られた分散液にイオン交換水250部を加え、攪拌した後、減圧下で60℃でMEKを完全に除去し、更に一部の水を除去し、5μmのフィルター(アセチルセルロース膜、外径:2.5cm、富士写真フイルム株式会社製)を取り付けた容量25mLの針なしシリンジ(テルモ株式会社製)で濾過し、粗大粒子を除去することにより、固形分濃度が20%の顔料含有ビニル系ポリマー粒子の水分散体を得た。
次に得られた水分散体40gに、架橋率が40モル%となるように架橋剤(商品名:デナコールEX321、エポキシ当量140、水100gへの溶解量約27g(25℃)、ナガセケムテックス株式会社製)を0.177g加え、90℃下で1時間攪拌を行った。攪拌後、冷却し、5.0μmのフィルター(アセチルセルロース膜、外径:2.5cm、富士写真フイルム株式会社製)を用いて濾過を行い、顔料含有架橋ポリマー粒子の水分散体を得た。
得られた顔料含有架橋ポリマー粒子の水分散体62.5部に、水10部、トリエチレングリコールモノブチルエーテル26.2部、サーフィノール465(日信化学工業株式会社製)1部、プロキセルXL2(アビシア株式会社製)0.3部を混合し、水分量が60%になるようにした。
得られた混合液を5.0μmのフィルター(アセチルセルロース膜、外径:2.5cm、富士写真フイルム株式会社製)を取り付けた容量25mLの針なしシリンジで濾過し、粗大粒子を除去することにより、水系インクを得た。
架橋ポリマー粒子の架橋率(モル%)の算出は、前記式(3)により行った(以下の例においても同様である)。
実施例1では、水不溶性ポリマー1.6部に架橋剤(デナコールEX−321、エポキシ当量140)0.177部を反応させた。従って、架橋剤の反応性基のモル数は、0.177/140=0.00126となる。
ここで、架橋剤(デナコールEX−321)はカルボキシ基と反応するため、架橋剤と反応できるポリマーの反応性基のモル数は、ポリマーが有するメタクリル酸(分子量86)のモル数であり、1.6×0.17/86=0.0032 となる。
よって、水不溶性架橋ポリマー粒子の架橋率は、0.00126×100/0.0032=40(モル%)となる。
架橋ポリマー1g当たり、塩基で中和されたアニオン性基の量(mmol/g)は、ポリマーの酸価が111、中和度が60%であるので、111/56×0.6×(1.6/1.777)=1.07mmol/g となる。
架橋剤の使用量は、ポリマー1g当たりのアニオン性基量換算で、0.00126/1.6×1000=0.79mmol/gと反応する量である。
実施例1のキナクリドン顔料をジメチルキナクリドン顔料(C.I.ピグメント・レッド122、大日精化工業株式会社製、商品名クロモファインレッド6111T)に代え、また製造例2で得られたポリマー(P−2)にし、中和度を51%に調節した。さらに架橋率を49モル%とした以外は、実施例1と同様にして、顔料含有架橋ポリマー粒子の水分散体(固形分20%)を得た。
得られた顔料含有架橋ポリマー粒子の水分散体(固形分20%)62.5部に、トリエチレングリコールモノブチルエーテル36.2部、サーフィノール465(日信化学工業株式会社製)1部、プロキセルXL2(アビシア株式会社製)0.3部を混合し、水分量が50%になるようにした。
実施例2では、水不溶性ポリマー1.6部に架橋剤(デナコールEX−321、エポキシ当量140)0.266部を反応させた。従って、架橋剤の反応性基のモル数は、0.266/140=0.0019となる。
架橋剤と反応できるポリマーの反応性基のモル数は、ポリマーが有するメタクリル酸(分子量86)のモル数であり、1.6×0.21/86=0.0039 となる。
よって、水不溶性架橋ポリマー粒子の架橋率は、0.0019×100/0.0039=49(モル%)となる。
架橋ポリマー1g当たり、塩基で中和されたアニオン性基の量(mmol/g)は、ポリマーの酸価が137、中和度が51%であるので、137/56×0.51×(1.6/1.866)=1.07mmol/g となる。
架橋剤の使用量は、ポリマー1g当たりのアニオン性基量換算で、0.0019/1.6×1000=1.2mmol/gと反応する量である。
実施例1のキナクリドン顔料をシアン顔料(C.I.ピグメント・ブルー15:3、大日精化工業株式会社製、商品名クロモファインブルー6335JC)にした以外は、実施例1と同様にして、顔料含有架橋ポリマー粒子の水分散体(固形分20%)を得た。
得られた顔料含有架橋ポリマー粒子の水分散体(固形分20%)62.5部に、トリエチレングリコールモノブチルエーテル36.2部、サーフィノール465(日信化学工業株式会社製)1部、プロキセルXL2(アビシア株式会社製)0.3部を混合し、水分量が50%になるようにした。
実施例1のキナクリドン顔料をシアン顔料(C.I.ピグメント・ブルー15:3、大日精化工業株式会社製、商品名クロモファインブルー6335JC)に代え、また製造例3で得られたポリマー(P−3)にし、中和度を49%に調節し、さらに架橋度を51モル%にした以外は、実施例1と同様にして、顔料含有架橋ポリマー粒子の水分散体(固形分20%)を得た。得られた顔料含有架橋ポリマー粒子の水分散体(固形分20%)62.5部に、トリエチレングリコールモノブチルエーテル36.2部、サーフィノール465(日信化学工業株式会社製)1部、プロキセルXL2(アビシア株式会社製)0.3部を混合し、水分量が50%になるようにした。
実施例4では、水不溶性ポリマー1.6部に架橋剤(デナコールEX−321、エポキシ当量140)0.308部を反応させる。従って、架橋剤の反応性基のモル数は、0.308/140=0.0022となる。
架橋剤と反応できるポリマーの反応性基のモル数は、ポリマーが有するメタクリル酸(分子量86)のモル数であり、1.6×0.23/86=0.0043 となる。
よって、水不溶性架橋ポリマー粒子の架橋率は、0.0022×100/0.0043=51(モル%)となる。
架橋ポリマー1g当たり、塩基で中和されたアニオン性基の量(mmol/g)は、ポリマーの酸価が150、中和度が49%であるので、150/56×0.49×(1.6/1.908)=1.10mmol/g となる。
架橋剤の使用量は、ポリマー1g当たりのアニオン性基量換算で、0.0022/1.6×1000=1.38mmol/gと反応する量である。
実施例3の水系インク中の水分量を60%になるようにトリエチレングリコールモノブチルエーテルを減らして調整を行った以外は実施例3と同様にして、水系インクを得た。
実施例1のキナクリドン顔料に代えて、イエロー顔料(C.I.ピグメント・イエロー74、大日精化工業株式会社製、商品名ファーストエロー615)を使用し、また製造例2で得られたポリマー(P−2)にし、かつ分散液の調製の際にディスパーで攪拌した後に、1500gの前記分散液をビーズミル(ビーズ:ジルコニア、ビーズ充填率:85%、ビーズ重量:1560g、流量200g/分、周速:20m/秒、回転数:3,525回転/分で45分間処理)とマイクロフルイダイザー(Microfluidics 社製)で200MPaの圧力で10パス分散処理を用いて処理を行い、さらに架橋ポリマー粒子の水分散体を調製の際に架橋剤量を0.218部にし、水分量を50%にした以外は実施例1と同様にして、水系インクを得た。
実施例6では、水不溶性ポリマー1.6部に架橋剤(デナコールEX−321、エポキシ当量140)0.218部を反応させた。従って、架橋剤の反応性基のモル数は、0.218/140=0.00156となる。
架橋剤と反応できるポリマーの反応性基のモル数は、ポリマーが有するメタクリル酸(分子量86)のモル数であり、1.6×0.21/86=0.0039 となる。
よって、水不溶性架橋ポリマー粒子の架橋率は、0.00156×100/0.0039=40(モル%)となる。
架橋ポリマー1g当たり、塩基で中和されたアニオン性基の量(mmol/g)は、ポリマーの酸価が137、中和度が60%であるので、137/56×0.6×(1.6/1.818)=1.29mmol/g となる。
架橋剤の使用量は、ポリマー1g当たりのアニオン性基量換算で、0.00156/1.6×1000=0.98mmol/gと反応する量である。
実施例5のシアン顔料に代えて、シアン顔料(C.I.ピグメント・ブルー15:4、大日精化工業株式会社製、商品名クロモファインブルー6337JC)を使用した以外は実施例5と同様にして、水系インクを得た。
架橋を行わなかった以外は実施例7と同様にして、固形分濃度が20%の顔料含有ビニル系ポリマー粒子の水分散体を得た。得られた顔料含有ビニル系ポリマー粒子の水分散体62.5部に、水15部、トリエチレングリコールモノブチルエーテル7部、グリセリン14.2部、サーフィノール465(日信化学工業株式会社製)1部、プロキセルXL2(アビシア株式会社製)0.3部を混合し、水分量が65%になるようにした。
得られた混合液を5.0μmのフィルター(アセチルセルロース膜、外径:2.5cm、富士写真フイルム株式会社製)を取り付けた容量25mLの針なしシリンジで濾過し、粗大粒子を除去することにより、水系インクを得た。
比較例2
ポリマー(P−1)に代えて、製造例4で得られたポリマー(P−4)を用い、シアン顔料に代えて、イエロー顔料(C.I.ピグメント・イエロー74、大日精化工業株式会社製、商品名ファーストエロー615)を使用し、かつ分散液の調製の際に実施例6と同じように、ディスパーで攪拌した後に、ビーズミルとマイクロフルイダザーを用いて処理を行った以外は比較例1と同様にして、水系インクを得た。
比較例3
ポリマー(P−1)に代えて、製造例4で得られたポリマー(P−4)を用い、シアン顔料に代えて、ジメチルキナクリドン顔料(C.I.ピグメント・レッド122、大日精化工業株式会社製、商品名:クロモファインレッド6111T)を使用した以外は比較例1と同様にして、水系インクを得た。
架橋剤を用いなかった以外は実施例2と同様にして、水系インクを得た。
比較例5
架橋を行わなかった以外は実施例2と同様にして、固形分濃度が20%の顔料含有ビニル系ポリマー粒子の水分散体を得た。得られた顔料含有ビニル系ポリマー粒子の水分散体31.3部に、水40部、トリエチレングリコールモノブチルエーテル7部、グリセリン20.4部、サーフィノール465(日信化学工業株式会社製)1部、プロキセルXL2(アビシア株式会社製)0.3部を混合し、水分量が65%になるようにした。
得られた混合液を5.0μmのフィルター(アセチルセルロース膜、外径:2.5cm、富士写真フイルム株式会社製)を取り付けた容量25mLの針なしシリンジで濾過し、粗大粒子を除去することにより、水系インクを得た。
比較例6
架橋を行わなかった以外は実施例2と同様にして、固形分濃度が20%の顔料含有ビニル系ポリマー粒子の水分散体を得た。得られた顔料含有ビニル系ポリマー粒子の水分散体31.3部に、水25部、トリエチレングリコールモノブチルエーテル36.2部、グリセリン6.2部、サーフィノール465(日信化学工業株式会社製)1部、プロキセルXL2(アビシア株式会社製)0.3部を混合し、水分量が50%になるようにした。
得られた混合液を5.0μmのフィルター(アセチルセルロース膜、外径:2.5cm、富士写真フイルム株式会社製)を取り付けた容量25mLの針なしシリンジで濾過し、粗大粒子を除去することにより、水系インクを得た。
比較例7
ポリマーの中和度を20%にし、架橋を行わなかった以外は実施例2と同様にして、固形分濃度が20%の顔料含有ビニル系ポリマー粒子の水分散体を得た。得られた顔料含有ビニル系ポリマー粒子の水分散体31.3部に、水40部、トリエチレングリコールモノブチルエーテル7部、グリセリン20.4部、サーフィノール465(日信化学工業株式会社製)1部、プロキセルXL2(アビシア株式会社製)0.3部を混合し、水分量が65%になるようにした。
得られた混合液を5.0μmのフィルター(アセチルセルロース膜、外径:2.5cm、富士写真フイルム株式会社製)を取り付けた容量25mLの針なしシリンジで濾過し、粗大粒子を除去することにより、水系インクを得た。
(1)保存安定性
密閉された実施例記載のインクを70℃で一週間放置し、前記の顔料含有架橋ポリマー粒子の平均粒径及び粘度の測定方法により、それらの変化率を測定し、下記の基準により評価した。
〇:平均粒径及び粘度の変化率が±10%以内
△:平均粒径及び粘度の変化率が±10%を超えて、±15%以内
×:平均粒径及び粘度の変化率が±15%を超えて、±20%以内
××:平均粒径及び粘度の変化率が±20%を超えれる
(2)カール抑制の評価
セイコーエプソン株式会社製プリンター(型番:EM−930C、ピエゾ方式)を用いて、実施例記載の水系インクを市販の上質普通紙(ゼロックス株式会社製、商品名:XEROX P)に上下左右の余白が1.5cmでベタ印字〔印字条件=用紙種類:普通紙、モード設定:ファイン〕し、23℃、50%RHの条件下で1週間放置後、その印字物の四隅の浮き高さ(cm)の平均値を算出した。
(3)印字濃度の評価
セイコーエプソン株式会社製プリンター(型番:EM−930C)を用いて、実施例記載の水系インクを市販の上質普通紙(ゼロックス株式会社製、商品名: XEROX P)にベタ印字〔印字条件=用紙種類:普通紙、モード設定:ファイン〕し、25℃で24時間放置後、印字濃度をマクベス濃度計(グレタグマクベス社製、品番:スペクトロアイ)で印字物(5.1cm×8.0cm)の中心及び四隅の計5点を測定し、その平均値を求めた。
比較例1〜3は、ポリマーが架橋されておらず、水分量が高いために、カール抑制、保存安定性に劣る。
比較例4は、水の量が低くカール抑制効果はあるが、保存安定性が非常に劣る。
比較例5は、保存安定性はよいが、水分量が高くカール抑制に劣る。
比較例6は、カール抑制効果はあるが、保存安定性が劣る。
比較例7は、塩基で中和されたアニオン性基量が低く、水分量が高く、カール抑制、保存安定性に劣る。
実施例2と比較例4とを比較すると、同じ水分量が50%と同じでも、本発明品の実施例は、カール抑制効果が優れていることが分かる。
実施例のデナコールEX−321(トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル、2又は3官能)を、デナコールEX−411(ペンタエリスリトールポリグリシジルエーテル、4官能)に置き換えて作製した着色剤含有架橋ポリマー粒子は、インク中での保存安定性に更に優れていた。
Claims (10)
- 着色剤を含有する架橋ポリマー粒子を含有するインクジェット記録用水系インクであって、水の含有量が50〜60重量%であり、親水性有機溶媒が10重量%以上含有されており、かつ該架橋ポリマー1g当たり、塩基で中和されたアニオン性基量が0.5mmol/g以上である、インクジェット記録用水系インク。
- 塩基で中和されたアニオン性基の含有量が0.5〜5mmol/gである、請求項1に記載のインクジェット記録用水系インク。
- 着色剤の含有量が4〜30重量%である、請求項1又は2に記載のインクジェット記録用水系インク。
- 架橋ポリマーと着色剤との合計量に対する着色剤量の重量比〔着色剤/(架橋ポリマー+着色剤)〕が、55/100〜90/100である、請求項1〜3のいずれかに記載のインクジェット記録用水系インク。
- 着色剤を含有する架橋ポリマー粒子が、着色剤を含有するポリマー粒子中の該ポリマーを架橋剤で架橋して得られるものである、請求項1〜4のいずれかに記載のインクジェット記録用水系インク。
- ポリマーが水不溶性ビニル系グラフトポリマーである、請求項5に記載のインクジェット記録用水系インク。
- 架橋剤が、ポリマーのアニオン性基と反応する官能基を有し、架橋剤の使用量が、該ポリマー1g当たりのアニオン性基量換算で、0.1〜3mmol/gと反応する量である、請求項5又は6に記載のインクジェット記録用水系インク。
- 架橋剤の使用量が、〔架橋剤/ポリマー〕の重量比で0.3/100〜50/100である、請求項5〜7のいずれかに記載のインクジェット記録用水系インク。
- 親水性有機溶媒の水100gに対する溶解量が、25℃において50g以上である、請求項1〜8のいずれかに記載のインクジェット記録用水系インク。
- 請求項1〜9のいずれかに記載の水系インクを用いて、インクジェット記録装置で印字する印字物のカール低減方法。
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